| 【発明の名称】 |
ハイブリッド車両の変速機ユニット |
| 【発明者】 |
【氏名】菅野 拓
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| 【要約】 |
【課題】電磁クラッチからモータ及び変速機への入力が１軸で行われるハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、クラッチ室とモータ室をシールする際、シールリップ部分の潤滑構造を必要とせず、かつ、入力軸が三点支持とならないハイブリッド車両の変速機ユニットを提供すること。
【解決手段】電磁クラッチ１１からＡモータ１５及びＣＶＴ１３への入力が１軸で行われるハイブリッド車両の変速機ユニット１において、クラッチ室４７とモータ室４４を画成する第１隔壁４６に固定されたフロントカバー６６と入力軸１２との間に第３ベアリング部材５３を設け、第３ベアリング部材５３とフロントカバー６６との間に、入力軸１２の振れや偏心を許容する隙間５９を介在させ、この隙間５９に、クラッチ室４７からモータ室４４への異物侵入を防ぐＯリング５７を設けたこととした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ユニットハウジング内を、電磁クラッチを収装する第１ドライ室と、モータを収装する第２ドライ室と、変速機構部を収装する油室であるウエット室とに画成し、前記第１ドライ室と第２ドライ室とウエット室を貫通し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び前記変速機へ入力する１軸構造の入力軸を設けると共に、前記ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を許容することなく前記入力軸を回転可能に支持する第１ベアリング部材及び第２ベアリング部材とを備えたハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記第１ドライ室と前記第２ドライ室を画成する隔壁と、該隔壁と前記入力軸との間に第３ベアリング部材を設け、前記第３ベアリング部材と前記隔壁との間に、入力軸の振れや偏心を許容する隙間を介在させ、前記隙間に、第１ドライ室から第２ドライ室への異物侵入を防ぐシール部材を設けたことを特徴とするハイブリッド車両の変速機ユニット。
【請求項２】 請求項１に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅を、少なくとも組み付け後に累積する公差による前記入力軸の芯ズレ値より大きく設定したことを特徴とするハイブリッド車両の変速機ユニット。
【請求項３】 請求項１または２に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記第３ベアリング部材を、グリース封入ベアリングとし、前記シール部材を、Ｏリングとしたことを特徴とするハイブリッド車両の変速機ユニット。
【請求項４】 請求項２または３に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記グリース封入ベアリングのアウタレースと前記隔壁との間に、アウタレースの回転を規制する回り止めピンを設け、該アウタレースと隔壁の間にＯリングを設けたことを特徴とするハイブリッド車両の変速機ユニット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンと、発電機を兼ねるモータとを有し、これらの出力トルクを変速装置に伝達することにより、エンジンおよびモータのいずれか一方又は双方で走行駆動力を得るようにしたハイブリッド車両に搭載される変速機ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境の保護、及び有限資源の節約の観点から、自動車の燃費向上が求められている。この燃費向上の要求に対する１つの手段としてハイブリッド車両が考えられている。このハイブリッド車両は、エンジンとモータを直列もしくは並列に配置し、エンジン出力のアシストや、減速時には発電機として作用させ、自動車の運動エネルギを電気エネルギに変換することにより、この電気エネルギを用いて再度出力をアシストするよう構成されているものである。
【０００３】そのような観点から、例えば、特開２０００−９２１３号公報に記載の装置が知られている。この装置は図６に示すように、第１ハウジング１１３及び第１隔壁１１６により形成されるクラッチ室１０１と、第２ハウジング１０２，第１隔壁１１６及び第２隔壁１１７により形成されるモータ室１０２と、第３ハウジング１１５及び第２隔壁１１７により形成される変速機室１０３から構成されている。エンジンからの回転は、クラッチ室１０１の電磁クラッチ１１０に入力され、電磁クラッチ１１０からの出力は、モータ室１０２内のモータ１１１と変速機室１０３内の変速機１１２へ入力軸１００により伝達される。
【０００４】この入力軸１００は、第３ハウジング１１５に設けられた支持部１２０と第２隔壁１１７に設けられた支持部１２１において、それぞれベアリングにより軸の振れや偏心を許容することなく回転可能に支持されている。また、第１隔壁１１６と入力軸１００の摺動面には、シール部材１２２が備えられている。これにより、クラッチ室１０１において電磁クラッチ１１０への電流供給を行うスリップリング１１０ａ部分で発生する電極ブラシ摩耗粉（以下、摩耗粉という）や、エンジンと変速機ユニットＡの接合面から侵入する水分等がモータ室１０２に侵入しないように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の従来技術においては、シール部材１２２の具体的構成が明確化されておらず、以下のような問題を有していた。すなわち、クラッチ室１０１とモータ室１０２は互いにドライ室（オイルによる潤滑が行われていないことを表す）であり、単にシール部材を設けるとシールリップ部の潤滑を必要とする。そのため、シールリップ部に潤滑構造（特に、摩耗粉対策のため）を構成しなければならないという問題があった。
【０００６】また、シール部材として潤滑構造の必要のないベアリングを用い、ベアリング支持とした場合、図５（イ）に示すように、支持部１２０，１２１，１２２による三点支持となる。このとき、変速機１１２により発生する振動等により入力軸１００が振れ回る際、シール部材１２２がベアリングによる径方向に固定されたリジッド支持であると、各支持部１２０，１２１，１２２への応力集中が発生しやすく、入力軸１００及びベアリングの耐久性が低下してしまうという問題があった。（但し、図５（イ）に示す図は、実際に入力軸がうねる訳ではなく、図のように応力がかかった場合、各支持点に応力が集中することを示す。）
また、図５（ハ）に示すように、組み付け時に各部品の累積公差を吸収する部分が無い状態で、支持部１２０，１２１，１２２の順で組み立てると、支持部１２２が組み付かないと言う問題があった。また、モータ１１１は十分な性能を発揮させるためにロータ部分とステータ部分のクリアランスが狭く構成されているため、同様に累積公差を吸収してなお所定のクリアランスを保つ必要がある。
【０００７】本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、電磁クラッチからモータ及び変速機への入力が１軸で行われるハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、クラッチ室とモータ室をシールする際、シールリップ部分の潤滑構造を必要とせず、かつ、入力軸が三点支持とならないハイブリッド車両の変速機ユニットを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明においては、ユニットハウジング内を、電磁クラッチを収装する第１ドライ室と、モータを収装する第２ドライ室と、変速機構部を収装する油室であるウエット室とに画成し、前記第１ドライ室と第２ドライ室とウエット室を貫通し、前記電磁クラッチからの回転を前記モータ及び前記変速機へ入力する１軸構造の入力軸を設けると共に、前記ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を許容することなく前記入力軸を回転可能に支持する第１ベアリング部材及び第２ベアリング部材とを備えたハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記第１ドライ室と前記第２ドライ室を画成する隔壁と、該隔壁と前記入力軸との間に第３ベアリング部材を設け、前記第３ベアリング部材と前記隔壁との間に、入力軸の振れや偏心を許容する隙間を介在させ、前記隙間に、第１ドライ室から第２ドライ室への異物侵入を防ぐシール部材を設けたことを特徴とする。
【０００９】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅を、少なくとも組み付け後に累積する公差による前記入力軸の芯ズレ値より大きく設定したことを特徴とする。
【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記第３ベアリング部材を、グリース封入ベアリングとし、前記シール部材を、Ｏリングとしたことを特徴とする。
【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいて、前記グリース封入ベアリングのアウタレースと前記隔壁との間に、アウタレースの回転を規制する回り止めピンを設け、該アウタレースと隔壁の間にＯリングを設けたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用及び効果】請求項１記載の変速機ユニットにおいては、ユニットハウジング内が、電磁クラッチが収装される第１ドライ室と、モータが収装される第２ドライ室と、変速機が収装されるウエット室とに画成されている。そして、第１ドライ室と第２ドライ室とウエット室を貫通し、電磁クラッチからの回転をモータ及び変速機へ入力する１軸構造の入力軸が設けられると共に、ウエット室の両端位置にて軸心の振れや偏心を許容することなく入力軸を回転可能に支持する第１ベアリングと第２ベアリングが備えられている。このとき、第１ドライ室と第２ドライ室を画成する隔壁と入力軸との間に第３ベアリングが備えられるとともに、この第３ベアリングと隔壁との間に入力軸の振れや偏心を許容する隙間が介在され、この隙間に第１ドライ室から第２ドライ室への異物侵入を防ぐシール部材が設けられている。すなわち、第３ベアリングと隔壁の間に隙間が構成されることで、入力軸が三点リジッド支持とならないように構成され、隔壁がこの第３ベアリングをシール部材を介して入力軸の振れや偏心を許容する範囲で支持している。これにより、図５（ロ）に示すように、例え変速機等により振動が発生し、振れ回りが発生したとしても、支持点における応力集中を回避することができる。よって、モータや変速機に安定した入力回転が得られると共に、入力軸やベアリングの耐久性の向上を図ることができる。
【００１３】請求項２に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいては、ベアリングと隔壁の間に構成される隙間により許容される入力軸の振れ幅や偏心幅が、少なくとも組み付け後に累積する公差による入力軸の芯ズレ値より大きく設定されている。よって、図５（ハ）に示すように、累積公差により組み付かないと言った問題を回避することが可能となり、組立をスムーズに行うことができる。
【００１４】請求項３に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいては、第３ベアリングが、グリース封入ベアリングとされ、シール部材が、Ｏリングとされている。すなわち、クラッチ室とモータ室は共にドライ室であるため、第３ベアリング部分への潤滑は期待できない。しかしながら、グリース封入タイプのベアリングとすることで、ドライ室内においても十分ベアリングの性能を発揮することができる。また、シール部材をＯリングとしたことでモータ室のシール性を確保しつつ振れ回りや偏心を許容することができる。
【００１５】請求項４に記載のハイブリッド車両の変速機ユニットにおいては、グリース封入ベアリングのアウタレースと隔壁との間に、アウタレースの回転を規制する回り止めピンが設けられ、このアウタレースと隔壁の間にＯリングが設けられている。すなわち、入力軸はインナレースと一体に回転し、アウタレースは隔壁に固定される。よって、入力軸はグリース封入ベアリングにより回転可能に支持されつつ、隔壁とアウタレースの間に構成されたシール部材は摺動部分が無いため、シール部材の耐久性の向上を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は実施の形態におけるハイブリッド車両の主要ユニットの構成を示す図である。１は変速機ユニット、２はエンジン、３は発電／始動用のＢモータ、４はインバータ、５はバッテリ、６は電動式パワーステアリング、７はハイブリッド制御ユニット、８はチェーンである。
【００１７】変速機ユニット１内には、電磁クラッチ１１と、駆動用モータであるＡモータ１５と、無段変速機（以下ＣＶＴと記す）１３が収装され、Ａモータ１５は減速時と制動時のエネルギ回生用モータとしても機能する。また、電動式油圧ポンプを駆動するためのＣモータ９が備えられている。これは、モータのみでの走行域があるハイブリッド車では、エンジンに駆動されるオイルポンプだけではモータのみ走行時の油圧（特にＣＶＴ１３のプーリ油圧）が得られないからである。また、同様の理由により、パワーステアリング６のアシスト力も電動式とされており、モータによってアシストされる。
【００１８】発電／始動用モータであるＢモータ３は、エンジンブロックにマウントされ、エンジン２とはチェーン８でつながれており、通常は発電機、始動時はスタータとして機能する。バッテリ５，モータ３，１５，エンジン２，クラッチ１１，ＣＶＴ１３の各制御ユニット７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅはそれぞれ独立され、最終的にハイブリッド制御ユニット７で統合制御されている。
【００１９】次に、駆動システムの作用を説明する。本実施の形態のハイブリッド車両はパラレル方式で、Ａモータ１５が出力よりも燃費を優先させたエンジン２のアシスト役として機能する。またＣＶＴ１３は、エンジンを最良燃費点で運転させるための調整役も担っている。クラッチ１１は電磁クラッチであり、ＯＦＦすればＡモータ１５のみでの走行となる。クラッチ１１のＯＮ／ＯＦＦは、ハイブリッド制御ユニット７から指令を受けるクラッチ制御ユニット７ｄで自動的かつ最適に制御される。
【００２０】（システム起動時）始動時はＢモータ３がスタータとして機能し、エンジン２を始動する。
【００２１】（発進・低速走行時）エンジン２の燃費消費効率が低い低負荷での発進や低速走行時には、エンジン２は停止してＡモータ１５のみの走行となる。発進と低速走行でも、負荷が大きい（スロットル開度が大きい）場合は直ちにエンジン２が始動し、クラッチ１１がＯＮしてエンジン２＋Ａモータ１５での走行となる。
【００２２】（通常走行時）主にエンジン２による走行となる。この場合、ＣＶＴ１３の変速制御によりエンジン回転数を調整することで、最良燃費ライン上での運転が実現されている。
【００２３】（高負荷時）エンジン２が最大出力を発生しても駆動力が不足するような高負荷時は、バッテリ５からＡモータ１５に積極的に電気エネルギが供給され、全体の駆動力が増強される。
【００２４】（減速時）減速時、エンジン２は燃料カットされる。同時にＡモータ１５がジェネレータとして機能し、従来は捨てられていた運動エネルギの一部を電気エネルギに変えてバッテリ５に回収する。
【００２５】（後退時）ＣＶＴ１３には、リバースギアは設定されていない。従って、後退時はクラッチ１１を開放し、Ａモータ１５を逆回転させて、Ａモータ１５のみの走行となる。
【００２６】（停止時）車両停止時は、エンジン２は停止する。但し、バッテリ５の充電が必要なときやエアコンコンプレッサの作動が必要なときと暖機中などは、エンジン２は停止しない。
【００２７】図２は本発明にベルト式無段変速機（ＣＶＴ）を備えたハイブリッド車両の変速機ユニットの断面図である。図２において、エンジン出力軸１０には回転伝達機構として電磁式のクラッチ１１が連結されるとともに、この電磁クラッチ１１に電源を供給するスリップリング１１ａが備えられている。電磁クラッチ１１の出力側は変速機入力軸１２と連結されており、この入力軸１２の端部にはＣＶＴ１３の駆動プーリ１４が設けられると共に、駆動プーリ１４と電磁クラッチ１１との間に位置するように走行用のＡモータ（請求項記載のモータ）１５が設けられている。
【００２８】Ａモータ１５は、入力軸１２に固定されたロータ１６と、ハウジング側に固定されたステータ１７とからなり、バッテリ５からの電力の供給を受けて入力軸１２を駆動し、または減速時等の入力軸１２の回転力に基づいて発電機として機能する。
【００２９】ＣＶＴ１３は、上記駆動プーリ１４と従動プーリ１８と、駆動プーリ１４の回転力を従動プーリ１８に伝達するベルト１９等からなっている。駆動プーリ１４は、入力軸１２と一体に回転する固定円錐板２０と、固定円錐板２０に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に駆動プーリシリンダ室２１に作用する油圧によって入力軸１２の軸方向に移動可能である可動円錐板２２からなっている。従動プーリ１８は、従動軸２３上に設けられている。従動プーリ１８は、従動軸２３と一体に回転する固定円錐板２４と、固定円錐板２４に対向配置されてＶ字状プーリ溝を形成すると共に従動プーリシリンダ室３２に作用する油圧によって従動軸２３の軸方向に移動可能である可動円錐板２５とからなっている。
【００３０】従動軸２３には駆動ギア２６が固着されており、この駆動ギア２６はアイドラ軸２７上のアイドラギア２８と噛み合っている。アイドラ軸２７に設けられたピニオン２９はファイナルギア３０と噛み合っている。ファイナルギア３０は差動装置３１を介して図示しない車輪に至るドライブシャフトを駆動する。
【００３１】上記のようなＣＶＴ１３にエンジン出力軸１０から入力された回転力は、電磁クラッチ１１及び入力軸１２を介してＣＶＴ１３に伝達される。入力軸１２の回転力は駆動プーリ１４，ベルト１９，従動プーリ１８，従動軸２３，駆動ギア２６，アイドラギア２８，アイドラ軸２７，ピニオン２９，及びファイナルギア３０を介して差動装置３１に伝達される。
【００３２】上記のような動力伝達の際に、駆動プーリ１４の可動円錐板２２及び従動プーリ１８の可動円錐板２５を軸方向に移動させてベルト１９との接触位置半径を変えることにより、駆動プーリ１４と従動プーリ１８との間の回転比つまり変速比を変えることができる。このような駆動プーリ１４と従動プーリ１８のＶ字状のプーリ溝の幅を変化させる制御は、ＣＶＴ制御ユニット７ｅを介して駆動プーリシリンダ室２１または従動プーリシリンダ室３２への油圧制御により行われる。
【００３３】ところで、このような変速機構及びモータ等を収装した変速機ハウジングは、ＣＶＴ１３とＡモータ１５とを収装した第２ハウジング４１と、電磁クラッチ１１を収装した第１ハウジング４２とに軸方向に分割した構成となっている。第２ハウジング４１はＣＶＴ１３等が組み込まれる変速機室４３とＡモータ１５が組み込まれるモータ室４４とに第２隔壁４５を介して仕切られている。
【００３４】また、第１ハウジング４２は前記第２ハウジング４１が結合する一方の端面に第１隔壁４６が形成されており、各ハウジング４１，４２を結合したときに前記各隔壁４５，４６間に前記モータ室４４を画成すると共に、第１ハウジング４２の他方の端面を図示しないエンジン２に結合したときに第１隔壁４６とエンジン２との間にクラッチ室４７を画成するように構成されている。
【００３５】モータ室４４には、Ａモータ１５のステータ１７が焼き嵌めにより組み込まれており、これにより構造の簡素化を図る一方、ステータ１７を包囲するように第２ハウジング４１に形成した冷却水ジャケット４８に冷却水を循環させることによりＡモータ１５を効率よく冷却できるようにしている。
【００３６】次に、本発明を適用した入力軸１２の支持構造について説明する。図３は第３ベアリング５３部分の拡大断面図である。まず構成を説明すると、モータ室４４とクラッチ室４７を画成する第１隔壁４６にはフロントカバー６６が固定されている。このフロントカバー６６のモータ室４４側には、Ａモータ１５の回転位置を検出するためのレゾルバステータ６２と、Ａモータ１５の発生する磁場によるレゾルバステータ６２とレゾルバロータ６１に対する影響を防ぐための磁気遮蔽板６３が備えられている。また、フロントカバー６６と入力軸１２の間には、グリースが封入された第３ベアリング５３と入力軸１２と共に回転するレゾルバロータ６１が備えられている。
【００３７】クラッチ室４７には、電磁クラッチ１１へ電源を供給するための電極１１ａが設けられている。電極１１ａの電極端子６５は、エンジン出力軸１０と共に回転するスリップリング６４に押圧接触され、電源を供給している。
【００３８】ベアリング５３は、入力軸１２に固定されたインナレース５４と第２隔壁４６にピン５８により回転を規制されたアウタレース５６と、ボール５５と、ボール５５の位置を保持する保持器６０と、封入したグリースを密封するための封入プレート６０ａにより構成されている。
【００３９】アウタレース５６は回転方向に固定するためのピン５８を保持するためのピン用穴５６ｂと、摩耗粉や水分をシールするためのＯリング５７を保持するためのＯリング用溝５６ａが構成されている。
【００４０】次に作用を説明する。図４は本実施の形態の構成を表すスケルトン図である。エンジンが始動し、電磁クラッチ１１がＯＮにされると、入力軸１２が回転し、モータ室４４，変速機室４３へと回転が伝達される。ここで、クラッチ室４７及びモータ室４４はドライ室、変速機室４３はウエット室（オイルによる潤滑が行われていることを表す）である。このとき、変速機室４３で発生する振動等により入力軸１２が振動する。この振動は第３ベアリング５３部分に伝達されるが、第３ベアリング５３のアウタレース５６と第２隔壁４６の間には隙間５９が設けられており、この隙間５９にＯリング５７が備えられることで、隙間５９程度径方向に偏心可能に設けられているため、振動を許容することができる。
【００４１】図５（イ）は入力軸１２が三点支持された場合の応力集中の様子を、また図５（ロ）は本実施の形態の隙間５９を設けた場合の応力集中回避の様子を示す。図５に示すように、三点支持の場合に比べ本実施の形態は隙間５９部分において振動を許容することで、各支持部への応力集中を抑えていることがわかる。
【００４２】また、モータ室４４とクラッチ室４７はドライ室であるため、第３ベアリング５３を潤滑する事が出来ないが、アウタレース５６は第２隔壁４６により固定されており、入力軸１２の回転と第２隔壁４６の相対回転はボール５５を介して行われ、また、第３ベアリング５３にはグリースが封入されているため、特に潤滑を必要としない。
【００４３】また、Ｏリング５７により電磁クラッチ１１の電極端子６５とスリップリング６４の間で発生する摩耗粉や、エンジンとの接合面から侵入する水分も確実にシールすることができる。
【００４４】以上説明したように、本実施の形態の変速機ユニットの構成を取ったことにより、例え変速機等により振動が発生し、振れ回りが発生したとしても、支持点における応力集中を回避することができる。よって、Ａモータ１５やＣＶＴ１３に安定した入力回転が得られると共に、入力軸１２や各ベアリング５１，５２，５３の耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】また、隙間５９により組み付け後に累積する公差による入力軸１２の芯ズレ値を許容することができるため、組付けをスムーズに行うことができる。
【００４６】また、第３ベアリング５３が、グリースを封入したベアリングとされ、シール部材が、Ｏリング５７とされている。つまり、クラッチ室４７とモータ室４４は共にドライ室であるため、第３ベアリング５３部分への潤滑は期待できない。しかしながら、グリース封入タイプのベアリングとすることで、ドライ室内においても十分ベアリングの性能を発揮することができる。また、シール部材をＯリング５７としたことでシール性を確保しつつ振れ回りや偏心を許容することができる。
【００４７】また、第３ベアリング５３のアウタレース５６とフロントカバー６６との間に、アウタレース５６の回転を規制する回り止めピン５８が設けられている。すなわち、入力軸１２はインナレース５４と一体に回転し、アウタレース５６は第１隔壁４６に固定されたフロントカバー６６に固定される。よって、入力軸１２は第３ベアリング５３により回転可能に支持されつつ、フロントカバー６６とアウタレース５６の間に構成されたＯリング５７は摺動部分が無いため、Ｏリング５７の耐久性を向上することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２３１３５０
【氏名又は名称】ジヤトコ・トランステクノロジー株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２２日（２０００．３．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０５１５３
【弁理士】
【氏名又は名称】朝倉 悟 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６０６７０（Ｐ２００１−２６０６７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２６日（２００１．９．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７９５２４（Ｐ２０００−７９５２４） |
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