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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-02
(45)【発行日】2024-07-10
(54)【発明の名称】緩衝器
(51)【国際特許分類】
   F16F 9/58 20060101AFI20240703BHJP
【FI】
F16F9/58 B
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2021027802
(22)【出願日】2021-02-24
(65)【公開番号】P2022129196
(43)【公開日】2022-09-05
【審査請求日】2023-12-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000000929
【氏名又は名称】カヤバ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122323
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 憲
(72)【発明者】
【氏名】志村 清之介
【審査官】山田 康孝
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-170386(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2016/0009157(US,A1)
【文献】独国特許出願公開第10319463(DE,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16F 9/00-9/58
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダと、前記シリンダ内に移動自在に挿入され前記シリンダから突出するロッドとを有する緩衝器本体と、
前記ロッドの先端外周に装着される円筒状のバンプクッションと、
前記ロッドの先端に設けられて前記バンプクッションの外周に対向する筒状のケースを有するホルダと、
前記シリンダの前記バンプクッションと対向するヘッド側端部に設けられて前記バンプクッションの外径よりも大きい内径を有する筒状のカラーと、
前記バンプクッションの外周に装着された円筒状のリングとを備え、
前記リングの軸方向長さは、前記ケースと前記カラーのいずれの軸方向長さよりも長い
ことを特徴とする緩衝器。
【請求項2】
前記リングの外径は、前記ケースと前記カラーのいずれの内径よりも小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の緩衝器。
【請求項3】
前記シリンダのヘッド側端部に設けられるバンプストッパを有し、
前記バンプストッパは、前記シリンダのヘッド側端部に装着される環状の基部と、前記基部から突出する前記カラーとを有し、
前記基部は、前記カラーの基端内周から前記シリンダ側に向かうに従って内径が徐々に小さくなるテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の緩衝器。
【請求項4】
前記ケースと前記カラーは、軸方向で対向しており、
前記リングの軸方向長さは、前記ケースの軸方長さと前記カラーの軸方向長さを合計した長さよりも長い
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の緩衝器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、緩衝器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、車両における車体と車輪の間には、緩衝器が介装されており、路面凹凸による衝撃を緩和して、車両の乗り心地を良好にしている。
【0003】
例えば、特許文献1に開示の緩衝器は、シリンダとシリンダ内に移動自在に挿入されシリンダから突出するロッドとを有する緩衝器本体と、ロッドの先端に取付けられた筒状のケース内に収容される環状のバンプクッションと、シリンダの端部にバンプクッションと対向するように取付けられたバンプストッパとを備えている。
【0004】
このような緩衝器では、シリンダ内にロッドが最も侵入する最収縮時にバンプクッションがバンプストッパに当接して弾発力を発揮するので、緩衝器の最収縮時の衝撃が緩和される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2015-190555号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
バンプクッションは、前述のように圧縮されると大きく変形して拡径するため、拡径された外周がケースとバンプストッパの間に噛み込まれて、傷んでしまう可能性がある。そのため、従来の緩衝器では、バンプストッパのこのような噛み込みを防止するために、バンプクッションの体積を大きくして、圧縮時のバンプクッションの応力を低下させて変形を抑制することで前述のようなバンプクッションの傷みを防止している。
【0007】
また、バンプクッションの体積が小さいと、圧縮時に急激に弾発力が大きくなったり、エネルギー吸収性が低くなるという問題があった。よって、バンプクッションの体積はある程度大きくしておかなければならなかった。
【0008】
しかしながら、バンプクッションの体積が大きいと、バンプクッションの長さも長くなり、緩衝器のストローク長を長くすることができなくなってしまう。
【0009】
そこで、本発明は、バンプクッションを小型化可能な緩衝器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するための手段は、前記シリンダから突出するロッドを有する緩衝器本体と、前記ロッドの先端外周に装着される円筒状のバンプクッションと、前記ロッドの先端に設けられて前記バンプクッションの外周に対向する筒状のケースを有するホルダと、前記シリンダの前記バンプクッションと対向するヘッド側端部に設けられて前記バンプクッションの外径よりも大きい内径を有する筒状のカラーと、前記バンプクッションの外周に装着された円筒状のリングとを備え、前記リングの軸方向長さは、前記ケースと前記カラーのいずれの軸方向長さよりも長いことを特徴とする。この構成によると、緩衝器の最収縮時に、バンプクッションの外周が、リングとケースとカラーとによって拘束される。
【0011】
また、本発明の緩衝器では、前記リングの外径は、前記ケースと前記カラーのいずれの内径よりも小さくてもよい。この構成によると、緩衝器の最収縮時にバンプクッションがリングとケース又はカラーとの間に挟まれてしまうことを防止できる。
【0012】
また、本発明の緩衝器は、前記シリンダのヘッド側端部に設けられるバンプストッパを有し、前記バンプストッパは前記シリンダのヘッド側端部に装着される環状の基部と前記基部から突出する前記カラーとを有し、前記基部は、前記カラーの基端内周から前記シリンダ側に向かうに従って内径が徐々に小さくなるテーパ面を有するとしてもよい。この構成によると、緩衝器の最収縮時に、バンプクッションの中心がバンプストッパの中心に当接するように自動的にセンタリングされる。
【0013】
また、本発明の緩衝器では、前記ケースと前記カラーは、軸方向で対向しており、前記リングの軸方向長さを、前記ケースの軸方長さと前記カラーの軸方向長さを合計した長さよりも長くしてもよい。この構成によると、緩衝器の最収縮時におけるケースとカラーの接触を確実に防止できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の緩衝器によれば、バンプクッションを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1】本実施の形態に係る緩衝器の一部拡大断面図である。
図2】本実施の形態に係る緩衝器の圧縮途中状態を示す一部拡大断面図である。
図3】本実施の形態に係る緩衝器の最圧縮状態を示す一部拡大断面図である。
図4】本実施の形態に係る緩衝器と従来の形態に係る緩衝器の圧縮ストロークとバンプクッションの弾発力の関係を表すグラフである。
図5】本実施の形態に係る緩衝器の変形例の最圧縮状態を示す一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、図面を参照しながら本実施の形態について説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。
【0017】
本実施の形態の緩衝器Dは、図1に示すように、シリンダ1と、シリンダ1内に移動自在に挿入されシリンダ1から突出するロッド2とを有する緩衝器本体3と、シリンダ1の図中上端であるヘッド側端部に装着されたバンプストッパ4と、ロッド2の先端外周に装着される円筒状のバンプクッション5とを備える。そして、緩衝器Dに荷重が作用して、緩衝器本体3が所定量以上収縮すると、バンプクッション5は、バンプストッパ4に当接して圧縮される。すると、バンプクッション5は、緩衝器Dの収縮を抑制する弾発力を発揮して、緩衝器Dの最収縮時の衝撃を緩和する。
【0018】
以下、詳細に説明すると、本実施の形態の緩衝器本体3は、シリンダ1と、シリンダ1内に移動自在に挿入されてシリンダ1から突出するロッド2とを備える。また、図1に示すように、シリンダ1の上端開口には、環状であって内側にロッド2が挿入されてロッド2を支持するロッドガイド6が嵌合されている。シリンダ1の上端内周には環状の溝(符示せず)が形成されており、当該溝にはCリング10が嵌め込まれている。このようにすると、ロッドガイド6は、シリンダ1内の圧力によってCリング10に押し付けられるため、シリンダ1外への抜けが防止されて、シリンダ1に固定される。
【0019】
さらに、緩衝器本体3は、図示しないが、ロッド2の基端側に連結されてシリンダ1内を伸側室と圧側室に区画するピストンと、伸側室と圧側室を通過する液体の流れに抵抗を与える減衰バルブを備える。また、図示しないが、緩衝器本体3は、シリンダ1が車両の車輪側に連結され、ロッド2が車両の車体側に連結されることで正立型とされており、伸縮時に減衰バルブによってロッド2とシリンダ1との相対移動を抑制する減衰力を発揮する。なお、緩衝器本体3の内部構造は、従来周知の構造を採用すればよく、伸縮時に減衰力を発揮できる限りにおいて如何なる構成を採用してもよい。例えば、シリンダ1が車体側に連結され、ロッド2が車輪側に連結されるとしてもよい。また、本実施の形態では、緩衝器本体3は、単筒型とされており、シリンダ1に出入りするロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償する膨縮可能な気室をシリンダ1内に設けているが、緩衝器本体3を内外筒からなるシリンダを備える複筒型として、内筒と外筒との間に形成されるリザーバでロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償するようにしてもよい。あるいは、シリンダ1とは別体のタンクを設け、当該タンクをロッド出没体積分のシリンダ内容積変化を補償するリザーバとしてもよい。なお、緩衝器本体3の構成は、適宜変更することが可能である。
【0020】
図1に示すように、ロッド2の先端には、先端側外周に螺子溝7aを有するエンドボルト7が設けられている。そして、エンドボルト7の外周には、ロッド2を車体側に取付けるためのマウントの一部を構成するホルダ8が装着されている。ホルダ8は、図1に示すように、エンドボルト7の外周に装着される筒部8aと、筒部8aの図中下端であるシリンダ1側端から外側に向けて延びる環状の底部8bと、底部8bの外周側からシリンダ1側に向けて突出する筒状のケース8cとを有する。
【0021】
なお、図示しないが、ロッド2を車体側に取付けるマウントは、例えば、ホルダ8と、ホルダ8の筒部8aの外周に装着されて軸方向に並ぶ一対のラバーブッシュと、エンドボルト7の外周に装着されてホルダ8の底部8bとともに一対のラバーブッシュを挟むワッシャとで構成される。この場合、一対のラバーブッシュの間に車体の取付部を挟み込んだ状態で、エンドボルト7の螺子溝7aにナットを螺合して締め付けると、車体の取付部がホルダ8の底部8bとナットによって挟持されるので、ロッド2が車体側に取付けられる。
【0022】
本実施の形態のバンプクッション5は、ウレタンやゴムなどの合成樹脂を発砲成形させた発泡樹脂やゴムなどの弾力のある合成樹脂で円筒状に形成されている。そして、バンプクッション5は、図1に示すように、ロッド2の先端外周に嵌合されており、ロッド2の外周を緊迫しつつ、ホルダ8の底部8bに当接して、ロッド2のケース8cの内周と対向する位置に固定されている。なお、バンプクッション5は、ロッド2の先端外周に固定されていれば、どのように固定されてもよい。
【0023】
さらに、バンプクッション5の中央外周には、合成樹脂製であって円筒状のリング9が装着されている。このリング9は、バンプクッション5の外周を拘束し、バンプクッション5の弾性変形を抑制することで、バンプクッション5の剛性を高めている。また、本実施の形態のリング9の内側の空間の体積は、圧縮されたバンプクッション5を収容可能な大きさに設定されている。また、リング9の両端部の内周縁と外周縁には、R面取りが施されており、バンプクッション5をリング9の角で傷つけないようになっている。なお、本実施の形態では、リング9は、バンプクッション5の中央外周に装着されているが、中央よりも上下のいずれかに偏って装着されてもよい。
【0024】
本実施の形態のバンプストッパ4は、図1に示すように、ロッドガイド6の図中上部に螺子Bによって締結されて、シリンダ1の図中上端側であるヘッド側端部に装着されている。バンプストッパ4は、シリンダ1の上端開口に装着される環状の基部4aと、基部4aの外周側から突出する筒状のカラー4bとを有する。また、図1に示すように、基部4aには、カラー4bの基端内周から図中下側であるシリンダ1側に向かうに従って内径が徐々に小さくなるテーパ面11が設けられている。
【0025】
そして、緩衝器Dの収縮が進むと、バンプクッション5は、カラー4b内に侵入して、バンプストッパ4の基部4aに当接し、ホルダ8とバンプストッパ4とによって圧縮されることで、弾発力を発揮する。
【0026】
以下、収縮時の緩衝器Dの作動を、バンプクッション5がバンプストッパ4の基部4aに当接するまで緩衝器Dが収縮した状態である圧縮初期状態と、図2に示すように緩衝器Dの収縮状態が圧縮初期状態から最収縮するまでの間の状態である圧縮途中状態と、図3に示すように緩衝器Dが最収縮してバンプクッション5が最圧縮された状態である最圧縮状態とに分けて説明する。
【0027】
まず、圧縮初期状態では、バンプクッション5は、バンプストッパ4に当接して圧縮され始める。そして、緩衝器Dの収縮が進むと、バンプクッション5は、徐々に圧縮されて弾発力を大きくしていく。
【0028】
つづいて、緩衝器Dが圧縮途中状態となると、バンプクッション5の圧縮が進み、リング9で拘束されていない部分が変形し拡径する。圧縮途中状態では、バンプクッション5の両端部の外周は、それぞれケース8cとカラー4bの内周に対向する。そのため、バンプクッション5がバンプストッパ4の基部4aに当接し、圧縮されて拡径すると、図2に示すように、バンプクッション5の上端外周はケース8cによって拘束され、バンプクッション5の下端外周はカラー4bによって拘束される。この際、基部4aにはテーパ面11が設けられているので、バンプクッション5の中心がバンプストッパ4の基部4aの中心に当接するように自動的にセンタリングされる。
【0029】
さらに、バンプクッション5の中央外周も、リング9によって拘束されている。そのため、緩衝器Dの圧縮初期状態では、バンプクッション5の外周は、リング9とケース8cとカラー4bとによって拘束されるので、バンプクッション5の拡径が抑制される。したがって、緩衝器Dの圧縮初期状態から圧縮途中状態にかけて、バンプクッション5が、ケース8cとカラー4bとによって挟まれて傷んでしまうことがない。
【0030】
また、本実施の形態の緩衝器Dは、圧縮途中状態でバンプクッション5の外周が、リング9とケース8cとカラー4bとによって拘束されることで、バンプクッション5の拡径が抑制されるので、バンプクッション5の見掛け上の剛性が向上する。そのため、緩衝器Dの圧縮ストロークとバンプクッション5の弾発力の関係を表す図4に示すように、図4中実線で示される本実施の形態の緩衝器Dの弾発力は、図4中破線で示されるリング9とカラー4bを備えていない従来の緩衝器の弾発力に比べて、圧縮初期状態から大きくなる。また、バンプクッション5の圧縮が進んでもバンプクッション5の弾発力は急激に大きくなることがない。そのため、バンプクッション5の弾発力は、圧縮量に対してなだらかに立ち上がる特性となる。
【0031】
さらに、緩衝器Dの収縮が進んで、最圧縮状態となると、図3に示すように、バンプクッション5は、バンプストッパ4とホルダ8の底部8bとで圧縮されつつケース8cとカラー4bとで外周側の変形が拘束されるため、バンプクッション5はリング9の内部の空間に押し込まれて収容されるとともに、リング9の各端部はホルダ8の底部8bとバンプストッパ4の基部4aにそれぞれ当接する。この際、リング9の両端部の内周縁にR面取りが施されているため、バンプクッション5はリング9内にスムーズに収容される。
【0032】
このように、リング9の各端部がホルダ8の底部8bとバンプストッパ4の基部4aにそれぞれ当接すると、緩衝器Dはそれ以上収縮できなくなる。つまり、バンプクッション5の最大圧縮量は、リング9の軸方向長さによって決定されるため、リング9の軸方向長さを調整すれば、バンプクッション5の最大圧縮量を任意に設定できる。
【0033】
ここで、ケース8cの内径は、カラー4bの外径よりも大きくなるように設定され、リング9の軸方向長さはケース8cとカラー4bのいずれの軸方向長さよりも長くなるように設定されている。そのため、図3に示すように、緩衝器Dの最圧縮状態においては、カラー4bは、ケース8cに接触することなくケース8c内に収容される。
【0034】
なお、カラー4bの内径をケース8cの外径よりも大きくなるように設定してもよい。このようにしても、緩衝器Dの最圧縮状態において、ケース8cは、カラー4bに接触することなくカラー4b内に収容される。
【0035】
また、本実施の形態では、リング9の外径は、ケース8cとカラー4bのいずれの内径よりも小さくなるように設定されている。このようにすると、緩衝器Dの最圧縮状態では、図3に示すように、リング9はケース8cとカラー4bの内側に収容されるため、バンプクッション5が、リング9とケース8c又はカラー4bとの間に挟まれることはない。
【0036】
前述したように、本実施の形態の緩衝器Dは、シリンダ1と、シリンダ1内に移動自在に挿入されシリンダ1から突出するロッド2とを有する緩衝器本体3と、ロッド2の先端外周に装着される円筒状のバンプクッション5と、ロッド2の先端に設けられてバンプクッション5の外周に対向する筒状のケース8cを有するホルダ8と、シリンダ1のバンプクッション5と対向するヘッド側端部に設けられてバンプクッション5の外径よりも大きい内径を有する筒状のカラー4bと、バンプクッション5の外周に装着された円筒状のリング9とを備え、リング9の軸方向長さは、ケース8cとカラー4bのいずれの軸方向長さよりも長くなるように設定されている。
【0037】
この構成によると、緩衝器Dの最収縮時において、バンプクッション5が圧縮されて弾性変形しても、バンプクッション5の外周はリング9とケース8cとカラー4bとによって拘束されるため、バンプクッション5の拡径を抑制できる。
【0038】
そのため、本実施の形態の緩衝器Dでは、バンプクッション5の体積を小さくしても、バンプクッション5が、ケース8cとカラー4bの間に挟まれて傷んでしまうことがない。
【0039】
また、体積の小さいバンプクッションは、体積の大きいものに比べて、圧縮時の弾発力の立ち上がりが急激となる。ところが、本実施の形態では、緩衝器Dの最収縮時において、バンプクッション5の外周が、リング9とケース8cとカラー4bとによって拘束されることで、バンプクッション5の弾性変形が抑制されるので、その分バンプクッション5の見掛け上の剛性が上がる。そのため、本実施の形態の緩衝器Dでは、バンプクッション5の体積を小さくしたとしても、従来のバンプクッションに比較して圧縮初期から大きな弾発力を発揮できるので、バンプクッション5の弾発力の立ち上がりが早くなだらかになる。よって、図4に示すように、バンプクッション5の圧縮が始まると緩衝器Dの圧縮初期状態から最圧縮状態までのバンプクッション5の仕事量が増えるため、バンプクッション5の体積を小さくしたとしても、緩衝器Dはバンプクッション5のエネルギー吸収性を充分に確保できる。
【0040】
さらに、本実施の形態では、緩衝器Dにどれだけ大きな荷重が作用したとしても、リング9の各端部がシリンダ1のヘッド側端部に装着されたバンプストッパ4とホルダ8に当接すると、緩衝器Dはそれ以上収縮できなくなる。つまり、バンプクッション5の最大圧縮量は、リング9の軸方向長さによって決定されるため、リング9の軸方向長さを調整すれば、バンプクッション5の最大圧縮量を任意に設定できる。したがって、バンプクッション5は設定された最大圧縮量以上には圧縮されないので、バンプクッション5の体積を小さくしても、バンプクッション5が破損しないようになっている。
【0041】
以上より、本実施の形態の緩衝器Dによれば、バンプクッション5を小型化でき、緩衝器Dのストローク長を長くできる。
【0042】
なお、本実施の形態のリング9は、合成樹脂製とされているが、リング9の材質は、リング9の内部の空間に押し込まれたバンプクッション5が収容されても破損しない強度があれば特に限定されない。ただし、リング9を合成樹脂製とすると、リング9の内部の空間にバンプクッション5を収容する際にリング9も弾性変形して拡径するため、バンプクッション5を収容しやすい。また、リング9の各端部がバンプストッパ4の基部4aとホルダ8の底部8bに当接した際に、リング9を金属製とする場合に比べて、打音が小さくなるとともに、バンプストッパ4やホルダ8を傷つけにくい。
【0043】
さらに、本実施の形態のリング9の両端部の内周縁には、R面取りが施されているが、リング9の中央側に向けて徐々に小径になるようにテーパ状の面取りを施してもよい。このようにしても、緩衝器Dの最収縮時において、バンプクッション5をリング9内にスムーズに収容できる。
【0044】
また、本実施の形態では、カラー4bは、シリンダ1のヘッド側端に装着されたバンプストッパ4に設けられているが、バンプストッパ4がない場合は、例えば、ロッドガイド6の上端に直接設けられてもよい。
【0045】
また、本実施の形態の緩衝器Dでは、リング9の外径は、ケース8cとカラー4bのいずれの内径よりも小さく設定されている。この構成によると、緩衝器Dの最収縮時には、リング9がケース8cとカラー4bの内側に収容されるため、バンプクッション5が、リング9とケース8c又はカラー4bとの間に挟まれることがない。
【0046】
また、本実施の形態の緩衝器Dは、シリンダ1のヘッド側端部に設けられるバンプストッパ4を有し、バンプストッパ4はシリンダ1のヘッド側端部に装着される環状の基部4aと基部4aから突出するカラー4bとを有し、基部4aは、カラー4bの基端内周からシリンダ1側に向かうに従って内径が徐々に小さくなるテーパ面11を有している。この構成によると、緩衝器Dの最収縮時に、バンプクッション5の中心がバンプストッパ4の基部4aの中心に当接するように自動的にセンタリングされる。ただし、バンプストッパ4の基部4aには、テーパ面11は設けられていなくともよく、基部4aは平らに形成されてもよい。
【0047】
また、本実施の形態では、ケース8cとカラー4bが軸方向で重ならないように配置されるとともに、リング9の軸方向長さがケース8cとカラー4bのいずれの軸方向長さよりも長くなるように設定されている。そのため、緩衝器Dの最収縮時においても、ケース8cとカラー4bは径方向に重なるとともに、ケース8cとカラー4bの先端はそれぞれバンプストッパ4の基部4aとホルダ8の底部8bから離間した状態となる。つまり、緩衝器Dの最収縮時に、ケース8cとカラー4bが接触せず、ケース8cとカラー4bの先端がバンプストッパ4の基部4aとホルダ8の底部8bに当接することがないので、打音の発生やケース8c及びカラー4bの劣化を防止できる。
【0048】
また、リング9の軸方向長さは、ケース8cの軸方長さとカラー4bの軸方向長さを合計した長さよりも長くなるように設定してもよい。このようにすると、図5に示すように、ケース8cとカラー4bが軸方向で対向するように配置されて軸方向視で重なる場合であっても、緩衝器Dの最収縮時にケース8cとカラー4bが接触する前に、リング9の各端部がホルダ8の底部8bとバンプストッパ4の基部4aとに当接し、緩衝器Dはそれ以上収縮しなくなる。
【0049】
したがって、リング9の軸方向長さを、ケース8cの軸方長さとカラー4bの軸方向長さを合計した長さよりも長く設定すると、ケース8cとカラー4bが、軸方向で対向しているかどうかに関わらず、緩衝器Dの最収縮時におけるケース8cとカラー4bの接触を確実に防止できる。
【0050】
以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱なく改造、変形及び変更ができるのは当然である。
【符号の説明】
【0051】
1・・・シリンダ、2・・・ロッド、3・・・緩衝器本体、4b・・・カラー、5・・・バンプクッション、8・・・ホルダ、8c・・・ケース、9・・・リング、11・・・テーパ面、D・・・緩衝器
図1
図2
図3
図4
図5