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Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Bauteilen eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis (CVT), mit einer Kegelscheibe und zumindest einem weiteren Bauteil, wobei zumindest die Kegelscheibe ein Stanzteil oder Stanzumformteil ist und mit dem zumindest einen weiteren Bauteil fügbar oder gefügt ist.
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Anordnungen von Bauteilen eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes sind bekannt. Kegelscheibenumschlingungsgetriebe können beispielsweise in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden und weisen ein mittels Kegelscheibenpaaren variabel einstellbares Übersetzungsverhältnis auf, wobei zwei der Kegelscheibenpaare von einem Umschlingungsorgan, beispielsweise einer Gliederkette, zur Übertragung eines Drehmoments umschlungen sind. Die
DE 199 09 347 A1 betrifft ein Getriebe mit zumindest einem Kegelscheibenpaar für ein stufenloses Umschlingungsgetriebe, wobei wenigstens ein Scheibenteil aus miteinander verbundenen Blechformteilen ausgebildet ist. Die
JP 2004 316 859 A betrifft ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, bei dem mittels Zusammenfügen von Einzelteilen auf einer Rückseite einer Kegelscheibe Hohlräume erzeugbar sind. Die
JP 2005 074 503 A betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines beweglichen Flansches eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes. Dabei wird insbesondere ein Gleitteil mit einem Grundkörper einer Kegelscheibe reibverschweißt. Die
JP 611 053 68 A betrifft ein Herstellungsverfahren einer Umlenkrolle für eine riementriebartige stufenlose Übersetzung. Dabei werden ein Kegelscheibenteil und eine Achse mittels Reibschweißen stumpf gefügt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein leicht bauendes, kostengünstig herstellbares Kegelscheibenumschlingungsgetriebe von hoher Qualität zu ermöglichen.
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Die Aufgabe ist bei einer Anordnung von Bauteilen eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis (CVT), mit einer Kegelscheibe und zumindest einem weiteren Bauteil, wobei zumindest die Kegelscheibe ein Stanzteil oder Stanzumformteil ist und mit dem zumindest einen weiteren Bauteil fügbar oder gefügt, ist dadurch gelöst, dass das zumindest eine weitere Bauteil und die Kegelscheibe mittels Reibschweißen fügbar oder gefügt sind. Vorteilhaft können die Kegelscheibe, die als kostengünstiges Stanzteil beziehungsweise Stanzumformteil herstellbar ist und das zumindest eine weitere Bauteil kostengünstig und qualitativ hochwertig gefügt werden. Vorteilhaft treten beim Reibschweißen vergleichsweise geringe Temperaturen auf, was in Folge zu einer hochwertigen, insbesondere verzug- und/oder schweißkraterfreien Fügestelle zwischen der Kegelscheibe und dem zumindest einen weiteren Bauteil führt.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass das weitere Bauteil ein mit einer Welle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes zusammenwirkendes Stützteil ist. Vorteilhaft kann mittels des Stützteils die Stabilität der Kegelscheibe erhöht werden, wobei diese insbesondere eine mit einem Schmiedeteil vergleichbare Stabilität aufweisen kann, wobei vorteilhaft eine Gewichtsersparnis und/oder Ersparnis von Herstellungskosten möglich ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass die Anordnung in Längsrichtung der Welle längsverschieblich ist. Vorteilhaft kann die Anordnung zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses in Längsrichtung der Welle verschoben werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass das Stützteil eine Anformung aufweist, mittels der das Stützteil drehfest und längs verschieblich der Welle zuordenbar ist. Vorteilhaft kann über die Anformung das Drehmoment zwischen der Welle und der Kegelscheibe übertragen werden, wobei diese davon unabhängig zum Einstellen des Übersetzungsverhältnisses längsverschieblich ist. Vorteilhaft kann die Anformung beim Herstellungsprozess des Stützteils auf einfache Art mittels Anformen hergestellt werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass die Anformung eine Mitnahmelängszahnung ist, die mit einer der Welle drehfest zugeordneten Gegenverzahnung kämmt. Vorteilhaft kann über die Verzahnungen das Drehmoment übertragen werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Anordnung ist vorgesehen, dass die Kegelscheibe der Welle des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mittels Reibschweißen zugeordnet oder zuordenbar ist. Vorteilhaft kann die als Stanzteil hergestellte Kegelscheibe auf einfache Art und Weise der Welle mittels Reibschweißen zugeordnet werden, wobei es sich um eine feststehende Kegelscheibe handelt, die nicht längs verschieblich und drehfest der Welle zugeordnet ist. Die mittels Reibschweißen zugeordnete Kegelscheibe kann mit der vorab beschriebenen längs verschieblichen Kegelscheibe ein Kegelscheibenpaar zum Führen des Umschlingungsorgans des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes bilden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass die Kegelscheibe einen angeformten Bund aufweist, der der Welle mittels Reibschweißen zugeordnet oder zuordenbar ist. Vorteilhaft kann der Bund auf einfache Art und Weise, beispielsweise mittels Umformen, insbesondere in einem Arbeitsschritt zusammen mit einem Stanzvorgang an die Kegelscheibe angeformt werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass das zumindest eine weitere Bauteil ein Stützteller ist. Vorteilhaft kann mittels des Stütztellers die Stabilität der Kegelscheibe erhöht werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass der Stützteller ein mit der Welle koaxial verlaufendes angeformtes Wellenteil aufweist. Vorteilhaft kann mittels des Stütztellers neben der Funktion der Stabilitätserhöhung auch die Funktion einer Verlängerung der Welle, beispielsweise zum Zwecke einer Lagerung und/oder eines Abtriebs übernommen werden.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass der Stützteller Steifigkeitssprünge bewirkende Durchbrüche und/oder Vorsprünge aufweist. Vorteilhaft können die Steifigkeitssprünge eine Körperschallausbreitung in der zusammengefügten Anordnung bei einem Betrieb des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes reduzieren, insbesondere in Verbindung mit einer Gliederkette beziehungsweise Zahnkette beziehungsweise so genannten CVT-Kette der Anmelderin.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass die Durchbrüche ungebogene Teilausstanzungen aufweisen, wobei Enden der Teilausstanzungen mittels des Reibschweißens der Kegelscheibe zugeordnet oder zuordenbar sind. Vorteilhaft kann eine räumliche eine Stabilität des Zusammenbaus erhöhende Struktur, insbesondere im Sinne einer Fachwerkstruktur, geschaffen werden, wobei eine zusätzliche Stabilität der Fügung mittels den ungebogenen Teilausstanzungen, die der Kegelscheibe fest zugeordnet werden können, erzielbar ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass das zumindest eine weitere Bauteil und/oder die Kegelscheibe werkzeugfallend mittels des Reibschweißens miteinander fügbar oder gefügt ist. Vorteilhaft sind keine weiteren Bearbeitungsschritte vor dem Reibschweißen erforderlich. Eine gegebenenfalls notwendige Weiterbearbeitung kann im zusammengefügten Zustand erfolgen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Anordnung ist vorgesehen, dass das zumindest eine weitere Bauteil und die Kegelscheibe unterschiedliche Werkstoffe aufweisen. Vorteilhaft können mittels Reibschweißen unterschiedliche Werkstoffe auf einfache Art und Weise miteinander gefügt werden. So ist es beispielsweise möglich, spezielle, für das Führen des Umschlingungsorgans geeignete Werkstoffe nur an den Kegelscheiben selbst vorzusehen, wobei die Abstützteile aus einem dafür geeigneten, insbesondere kostengünstigeren Material, gefertigt werden können.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit einer vorab beschriebenen Anordnung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Herstellen einer Anordnung von Bauteilen eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes mit einem variabel einstellbaren Übersetzungsverhältnis (CVT), insbesondere einer vorab beschriebenen Anordnung, mit einer Kegelscheibe und zumindest einem weiteren Bauteil gelöst. Es ist ein Stanzen oder Stanzumformen der Kegelscheibe des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes vorgesehen, wobei die Aufgabe durch Fügen der Kegelscheibe mit dem zumindest einen weiteren Bauteil mittels Reibschweißen gelöst ist. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt eines Kegelscheibenpaars eines Kegelscheibenumschlingungsgetriebes;
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2 eine schematische Längsschnittansicht einer mittels Reibschweißen gefügten Anordnung einer Kegelscheibe und eines Stützteils;
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3 einen Längsschnitt einer weiteren Anordnung mit einer Kegelscheibe und einem Stützteller und
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4 eine dreidimensionale Schrägansicht in den in 3 gezeigten Stützteller.
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1 zeigt eine erste Anordnung 1 und eine zweite Anordnung 3 von Bauteilen eines Kegelscheibenpaares 5 eines nur teilweise dargestellten Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7. Zwischen dem Kegelscheibenpaar 5 ist ein nicht näher dargestelltes Umschlingungsorgan, beispielsweise eine Zahnkette beziehungsweise CVT-Kette derselben Anmelderin zum Übertragen eines Drehmoments führbar. Die erste Anordnung 1 weist eine erste Kegelscheibe 9 auf, die mittels Reibschweißen mit einem Stützteil 11 gefügt ist. Das Stützteil 11 erhöht die Stabilität der ersten Anordnung 1 und dient zum Ausbilden einer Druckkammer 13. Mittels der Druckkammer 13, die über einen Fluidpfad 15 mit einem Hydraulikmedium befüllbar ist, kann die erste Anordnung 1 in einer Längsrichtung des Kegelscheibenpaares 5, was in 1 mittels eines Doppelpfeils 17 angedeutet ist, zum Einstellen eines Übersetzungsverhältnisses des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7 hin und her verschoben werden. Außerdem erfüllt das Stützteil 11 die Funktion einer drehfesten Zuordnung der ersten Anordnung 1 und damit der ersten Kegelscheibe 9 zu einer Welle 19 des Kegelscheibenpaares 5. Hierzu weist das Stützteil 11 eine Anformung auf, die als außen liegende Mitnahmelängsverzahnung 21 ausgebildet ist. Bei der Anformung kann es sich jedoch auch um eine beliebige, insbesondere polygone, Form handeln. Die Mitnahmelängsverzahnung 21 kämmt mit einer als Innenverzahnung ausgebildeten Gegenverzahnung 25 eines drehfest der Welle 19 zugeordneten Druckkammertellers 23. Der Druckkammerteller 23 ist drehfest und fluiddicht, beispielsweise mittels einer Verschweißung, der Welle 19 zugeordnet. Der Druckkammerteller 23 und das Stützteil 11 sind mittels einer Dichtung, beispielsweise mittels eines O-Rings fluiddicht gegeneinander abgedichtet.
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Vorteilhaft ist die erste Kegelscheibe 9 als Stanzteil beziehungsweise Stanzumformteil herstellbar und mittels des Reibschweißens drehfest und fluiddicht dem Stützteil 11 zuordenbar.
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Die zweite Anordnung 3 weist eine zweite Kegelscheibe 27 auf, die vorteilhaft ebenfalls als Stanzteil beziehungsweise Stanzumformteil herstellbar ist. Die zweite Kegelscheibe 27 weist einen angeformten Bund 29 auf, der mittels Reibschweißen stumpf mit der Welle 19 gefügt ist. Vorteilhaft bildet der Bund 29 in einer Innenseite den Fluidpfad 15.
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Die zweite Anordnung 3 weist neben der zweiten Kegelscheibe 27 einen Stützteller 31 auf, der ebenfalls als Stanzumformteil herstellbar ist. Der Stützteller 31 weist ein angeformtes Wellenteil 33 beziehungsweise einen Bund auf, der koaxial die Welle 19 verlängert und innenseitig den Fluidpfad 15 bildet. Der Stützteller 31 ist auf einer Tellerinnenseite im Bereich eines Umfangs des Stütztellers 31 flächig mit einer Rückseite der zweiten Kegelscheibe 27 stoffschlüssig und fluiddicht reibverschweißt.
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Der Stützteller 31 weist eine Vielzahl von Durchbrüchen 35 auf, die als umgebogene Teilausstanzungen ausgeführt sind. Die mittels des Umbiegens entstehenden Vorsprünge 37 der Durchbrüche 35 sind stumpf mittels des Reibschweißens ebenfalls mit der Rückseite der zweiten Kegelscheibe 27 verschweißt. Vorteilhaft ergibt sich mittels des Stütztellers 31 sowie den verschweißten Vorsprüngen 37 eine dreidimensionale, insbesondere fachwerkartige Stützstruktur, die eine Stabilität der zweiten Anordnung 3 vorteilhaft erhöht. Außerdem bilden die Durchbrüche 35 erwünschte Steifigkeitssprünge in der zweiten Anordnung 3, insbesondere in dem Stützteller 31, was vorteilhaft zu einer Geräuschoptimierung während eines Betriebs des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7 beiträgt, vorteilhaft insbesondere zusammen mit der CVT-Kette derselben Anmelderin.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren ersten Anordnung 1, analog der ersten Anordnung 1 der 1. Dargestellt sind die erste Kegelscheibe 9 sowie das Stützteil 11, die flächig mittels Reibschweißen radial innerhalb eines Umfangs miteinander gefügt sind. Zur Verdeutlichung, dass die erste Kegelscheibe 9 und das zweite Stützteil 11 als Blechstanzteile herstellbar sind, ist in 2 gestrichelt eine Blechstanzkontur 39 beider Bauteile eingezeichnet.
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3 zeigt eine weitere zweite Anordnung 3 mit einem Stützteller 31 und einer zweiten Kegelscheibe 27. Es ist zu erkennen, dass eine Rückseite der zweiten Kegelscheibe 27 mit einer Rückseite des Stütztellers 31 quasi vollflächig miteinander reibverschweißt ist. Als Unterschied zur Darstellung gemäß der 1 weist das Stützteller 31 eine Vielzahl von geschlossenen Vorsprüngen 41 auf, die die erwünschten Steifigkeitssprünge sowie die Fachwerkstruktur zur Stabilitätserhöhung realisieren.
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4 zeigt eine dreidimensionale Schrägansicht auf eine Innenseite des in 3 dargestellten Stütztellers 31. Es ist zu erkennen, dass sich die Vorsprünge 41 in die Innenseite des Stütztellers 31 hineinerstrecken, wobei insgesamt sechs der Vorsprünge 41 vorgesehen sind. Auf der Rückseite des Stütztellers 31, die in 4 nicht sichtbar ist, bilden sich entsprechende Hohlräume, die wie in 3 ersichtlich, nicht mit der Rückseite der zweiten Kegelscheibe 27 reibverschweißt sind.
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Die Kegelscheiben 9 und 27 sind vorteilhaft aus Blech gefertigt und werden vollflächig durch Reibschweißung mit zumindest einem weiteren Bauteil, insbesondere dem Stützteil 11, der Welle 19 und/oder dem Stützteller 31 verbunden. Vorteilhaft werden durch die vollflächige Verschweißung ein Klaffen einer entsprechenden Fügestelle und damit eine unzulässige Spannungsüberhöhung vermieden. Vorteilhaft ist dadurch ebenfalls eine sehr steife Fachwerkbauweise mit auch an einem Umfang unterbrochenen Fügestellen kostengünstig darstellbar. Vorteilhaft können auch Strukturen mit einer unterschiedlichen Nachgiebigkeit an dem Stützteller 31 realisiert werden, die vorteilhaft genutzt werden können, um zusammen mit dem Umschlingungsorgan ein spezielles Zufallsmuster zur Optimierung der Akustik des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7 zu erzeugen.
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Vorteilhaft können Rohteile des Kegelscheibenpaares 5 aus zumindest zwei Blechteilen gefertigt werden, die vollflächig mittels des Reibschweißens fügbar sind. Vorteilhaft können für die unterschiedlichen Bauteile des Kegelscheibenpaares 5 des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7 unterschiedliche Werkstoffe, beispielsweise Kohlenstoffstähle und/oder mehrschichtige Stähle zum Einsatz eines speziellen Härteverfahrens verwendet werden.
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Im Vergleich zu bekannten Kegelscheiben, die beispielsweise als Schmiedeteile gefertigt werden können, kann das Kegelscheibenpaar 5 kostengünstig und dennoch hoch stabil mittels Blechstanzteilen realisiert werden. Vorteilhaft ergibt sich durch das flächige Reibschweißen eine möglichst spannungsfreie Fügestelle die eine hohe Stabilität gewährleistet, die mit der Stabilität von Schmiedeteilen vergleichbar ist. Vorteilhaft können die Bauteile des Kegelscheibenpaares 5 vollflächig mittels des Reibschweißens miteinander verbunden werden. Die vollflächige Verschweißung verhindert ein Klaffen an der Fügestelle, wodurch eine unzulässige Spannungsüberhöhung vorteilhaft vermieden werden kann. Vorteilhaft kann eine Fachwerkbauweise realisiert werden, welche eine sehr hohe Steifigkeit ermöglicht. Vorteilhaft können außerdem Strukturen mit unterschiedlicher Nachgiebigkeit an dem Stützteller 31, der der zweiten Kegelscheibe 27 zugeordnet ist, hergestellt werden, die durch ein Zufallsmuster die Akustik des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes 7 optimieren können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 3
- Anordnung
- 5
- Kegelscheibenpaar
- 7
- Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
- 9
- Kegelscheibe
- 11
- Stützteil
- 13
- Druckkammer
- 15
- Fluidpfad
- 17
- Doppelpfeil
- 19
- Welle
- 21
- Mitnahmelängsverzahnung
- 23
- Druckkammerteller
- 25
- Gegenverzahnung
- 27
- Kegelscheibe
- 29
- Bund
- 31
- Stützteller
- 33
- Wellenteil
- 35
- Durchbrüche
- 37
- Vorsprünge
- 39
- Blechstanzkontur
- 41
- Vorsprünge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19909347 A1 [0002]
- JP 2004316859 A [0002]
- JP 2005074503 A [0002]
- JP 61105368 A [0002]
