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技術 可逆ジュロータポンプ

出願人 ダナ・コーポレーション
発明者 ジョウズィフ、エイ、ディク
出願日 1997年5月9日 (22年11ヶ月経過) 出願番号 1997-134485
公開日 1998年2月24日 (22年2ヶ月経過) 公開番号 1998-054373
状態 特許登録済
技術分野 回転型液体ポンプ(1) 回転型液体ポンプの応用細部
主要キーワード 拡張チャンバ 外部歯 偏心環 可逆ポンプ チャンバ体積 中央アパーチャ スプリング端 潤滑用流体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1998年2月24日)のものです。
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図面 (7)

課題

部品数を減らし、組立てが容易であり、摩耗を減らした可逆ジュロータポンプを提供することにある。

解決手段

偏心環の中に位置づけされた内部及び外部ロータを含み、外部ロータの一部のまわりに位置づけされ、それと摩擦係合されたバンドスプリングを備える。外部ポンプロータとバンドスプリングの間の摩擦係合により、外部ポンプロータは、方向転換した時点で偏心環に対し回転力を加えることができ、ポンプ逆転時点での偏心環の180°の確動回転が確保される。偏心環の回転をいずれかの方向へ180°までに制限するためストップピン具備され、このストップピンにより環がそれ以上回転できなくなった時点で、車の上のスプリング端部の圧力がスプリングの直径をわずかに増大させ、外部ロータの外径上の摩耗が低減される。

概要

背景

ジュロータポンプ及びその可逆型は一般によく知られており、数多くの自動車動力伝達系路サブアセンブリ利用分野において使用されている。一般に、ジュロータポンプは、2つのコンポーネント、つまり内部ロータ外部ロータからなる。内部ロータは外部ロータより歯の数が1つ少なく、外部要素中心線から一定の偏心率のところに位置づけされた中心線を有する。すべてのジュロータポンプは、内部駆動要素上の歯数が1つ少ないという共通の基本原則を持つ。結合状態が作り出す歯の断面形状は、作動中、内部ロータと外部ロータの間に連続した流体機密性接触を維持する。ジュロータが回転するにつれて、液体は、内部要素上の欠如した歯の体積に等しい最大体積まで、欠如した歯により形成された拡大するチャンバ内に引き込まれる。液体は、内部及び外部ロータの歯が再びかみ合い、かくしてチャンバ体積が減少するのにつれて外へ強制的に押し出される。ある種の利用分野においては、ジュロータポンプは、外部ロータが第1のシャフトと共に回転するように連結され、内部ロータが第2のシャフトと共に回転するように連結されるように構成することができる。このような構成においては、第1及び第2のシャフトが互いとの関係において異なる速度で回転し、かくして内部及び外部ロータの互いに対する差動回転を引き起こすのでない限り、いかなる流体もポンプによって移動させられることはない。

動力伝達系路サブアセンブリにおけるジュロータポンプの一般的応用には、回転部材間回転差応答してクラッチアセンブリ起動させるべく流体圧力を提供するのにジュロータを利用することが関与している。ジュロータポンプは同様に、動力伝達系路サブアセンブリ内で、アセンブリのさまざまなコンポーネントに対し潤滑用流体循環させるためにも使用することができる。ジュロータポンプは一般に、その相互の関係において約180°のところに位置づけされた入口ポート及び出口ポートを有する。不可逆ジュロータポンプが利用される場合、内部及び外部ロータの回転方向の変更は、出口ポートから入口ポートまでの流体の流れの逆転を引き起こす。したがって、車両での利用分野では、ロータの回転方向の逆転が入口ポートから出口ポートまでの流体の流れを逆転させないように可逆ジュロータポンプを使用することが望ましい。これは、自由回転する偏心環内に外部ロータを位置づけすることによって達成される。ストップピンも同様に具備され、これが偏心環の回転をいずれかの方向へ180°までに制限している。偏心輪を180°回転できるようにすることによって、この方法でジュロータポンプの偏心率を変更すると、同様に流体流は逆転する。したがって、ジュロータポンプの方向の逆転の時点で偏心環が180°回転させられる場合、流体流の方向は、入口ポートから出口ポートまで不変のままとどまることになる、ということがわかる。

ジュロータポンプの方向転換応えての偏向環の180°の回転は、ジュロータポンプの外部ロータと偏心環の間の摩擦力により達成される。ポンプコンポーネントに対する過度摩耗及び抗力なくポンプの逆転の時点で偏心環の回転を確保するべく外部回転子と偏心環の間の摩擦を増大するためのさまざまな機構が知られている。しかしながら、これらの既知の機構は一般に複雑で、一定数の異なる部品を必要とし、組立てが困難である。既知の機構の作動は同様に、動力伝達系路サブアセンブリの利用分野といったようにポンプの頻繁な逆転を必要とする利用分野で用いられる場合、大きな摩耗という結果をもたらす。

概要

部品数を減らし、組立てが容易であり、摩耗を減らした可逆ジュロータポンプを提供することにある。

偏心環の中に位置づけされた内部及び外部ロータを含み、外部ロータの一部のまわりに位置づけされ、それと摩擦係合されたバンドスプリングを備える。外部ポンプロータとバンドスプリングの間の摩擦係合により、外部ポンプロータは、方向転換した時点で偏心環に対し回転力を加えることができ、ポンプの逆転時点での偏心環の180°の確動回転が確保される。偏心環の回転をいずれかの方向へ180°までに制限するためストップピンが具備され、このストップピンにより環がそれ以上回転できなくなった時点で、車の上のスプリング端部の圧力がスプリングの直径をわずかに増大させ、外部ロータの外径上の摩耗が低減される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

偏心環と、− 複数の内部歯を内含し、前記偏心環内に位置づけされた外部ロータと、− 複数の外部歯を内含する内部ロータと、−ドラグスプリングであつて、前記外部ロータの回転に応えて前記ドラグスプリングが、前記偏心環上に回転力を及ぼすように、前記外部回転子の少なくとも一部分のまわりに位置づけされ、これと摩擦係合されたドラグスプリングと、を備え、前記外部ロータの前記内部歯の少なくとも一部分は、前記内部ロータの前記外部ロータの少なくとも一部分と係合されることにより、前記内部及び外部ロータが相互に対して偏心状態になっている、可逆ジュロータポンプ装置。

請求項2

前記偏心環にはそこから半径方向内向きに突出する耳状部が含まれており、前記ドラグスプリングがこの耳状部を通して前記偏心環上に回転力を及ぼしている、請求項1記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項3

前記ドラグスプリングが第1及び第2の端部をもつスプリットバンドスプリングであり、前記偏心環の前記耳状部は前記第1及び第2の端部の間に位置づけされている、請求項2記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項4

前記バンドスプリングが実質的に前記外部ロータを取り囲んでいる、請求項3記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項5

前記外部ロータが1つの外径を有し、前記バンドスプリングが前記外部ロータのこの外径よりも小さい自由直径をもち、かくしてこのバンドスプリングが前記外部ロータと摩擦係合するようになっている、請求項3記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項6

前記スプリットバンドスプリングが金属製である、請求項3記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項7

前記スプリットバンドスプリングが重合体でできている、請求項3記載の可逆ジュロータポンプ装置。

請求項8

− 第1及び第2の回転可能な部材と、−ピストンを持ち、前記第1及び第2の回転部材摩擦結合するための、油圧起動クラッチアセンブリと、−偏心環と、この偏心環の中に位置づけされ、複数の内部歯を内含する外部ロータと、前記外部ロータの前記内部歯の少なくとも一部分とかみ合い係合した複数の外部歯を持ち、前記第1及び第2の回転部材の1つと共に回転するように結合されている内部ロータと、前記外部ロータの回転に応えて前記偏心環に対し回転力を加えるように前記外部ロータの少なくとも一部分のまわりに位置づけされ、これと摩擦係合されたドラグスプリングとを含む可逆ジュロータポンプと、を包含する動力伝達系路サブアセンブリ

請求項9

前記可逆ジュロータポンプの前記偏心環が、そこから半径方向内向きに突出する耳状部を含み、前記ドラグスプリングがこの耳状部を通して前記偏心環に対し回転力を及ぼしている、請求項8記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

請求項10

前記ドラグスプリングが第1及び第2の端部をもつスプリットバンドスプリングであり、前記偏心環の前記耳状部は前記第1及び第2の端部の間に位置づけされている、請求項9記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

請求項11

前記バンドスプリングが実質的に前記外部ロータを取り囲んでいる、請求項10記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

請求項12

前記外部ロータが1つの外径を有し、前記バンドスプリングが前記外部ロータのこの外径よりも小さい自由直径をもち、かくしてこのバンドスプリングが前記外部ロータと摩擦係合するようになっている、請求項10記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

請求項13

前記スプリットバンドスプリングが金属製である、請求項10記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

請求項14

前記スプリットバンドスプリングが重合体でできている、請求項10記載の動力伝達系路サブアセンブリ。

技術分野

0001

本発明は、一般にディファレンシャル又はトルクトランスファケースといった動力伝達系路サブアセンブリの中で使用するための可逆ジュロータポンプ(reversible gerotor pump)、並びに可逆ポンプを含む動力伝達系路サブアセンブリに関する。ポンプは、その外部ロータの回転方向変更時点偏心環確動回転を確保するため、この外部ロータのまわりに取付けられたドラグスプリング機構内含する。

背景技術

0002

ジュロータポンプ及びその可逆型は一般によく知られており、数多くの自動車動力伝達系路サブアセンブリの利用分野において使用されている。一般に、ジュロータポンプは、2つのコンポーネント、つまり内部ロータと外部ロータからなる。内部ロータは外部ロータより歯の数が1つ少なく、外部要素中心線から一定の偏心率のところに位置づけされた中心線を有する。すべてのジュロータポンプは、内部駆動要素上の歯数が1つ少ないという共通の基本原則を持つ。結合状態が作り出す歯の断面形状は、作動中、内部ロータと外部ロータの間に連続した流体機密性接触を維持する。ジュロータが回転するにつれて、液体は、内部要素上の欠如した歯の体積に等しい最大体積まで、欠如した歯により形成された拡大するチャンバ内に引き込まれる。液体は、内部及び外部ロータの歯が再びかみ合い、かくしてチャンバ体積が減少するのにつれて外へ強制的に押し出される。ある種の利用分野においては、ジュロータポンプは、外部ロータが第1のシャフトと共に回転するように連結され、内部ロータが第2のシャフトと共に回転するように連結されるように構成することができる。このような構成においては、第1及び第2のシャフトが互いとの関係において異なる速度で回転し、かくして内部及び外部ロータの互いに対する差動回転を引き起こすのでない限り、いかなる流体もポンプによって移動させられることはない。

0003

動力伝達系路サブアセンブリにおけるジュロータポンプの一般的応用には、回転部材間回転差応答してクラッチアセンブリ起動させるべく流体圧力を提供するのにジュロータを利用することが関与している。ジュロータポンプは同様に、動力伝達系路サブアセンブリ内で、アセンブリのさまざまなコンポーネントに対し潤滑用流体循環させるためにも使用することができる。ジュロータポンプは一般に、その相互の関係において約180°のところに位置づけされた入口ポート及び出口ポートを有する。不可逆ジュロータポンプが利用される場合、内部及び外部ロータの回転方向の変更は、出口ポートから入口ポートまでの流体の流れの逆転を引き起こす。したがって、車両での利用分野では、ロータの回転方向の逆転が入口ポートから出口ポートまでの流体の流れを逆転させないように可逆ジュロータポンプを使用することが望ましい。これは、自由回転する偏心環内に外部ロータを位置づけすることによって達成される。ストップピンも同様に具備され、これが偏心環の回転をいずれかの方向へ180°までに制限している。偏心輪を180°回転できるようにすることによって、この方法でジュロータポンプの偏心率を変更すると、同様に流体流は逆転する。したがって、ジュロータポンプの方向の逆転の時点で偏心環が180°回転させられる場合、流体流の方向は、入口ポートから出口ポートまで不変のままとどまることになる、ということがわかる。

0004

ジュロータポンプの方向転換応えての偏向環の180°の回転は、ジュロータポンプの外部ロータと偏心環の間の摩擦力により達成される。ポンプコンポーネントに対する過度摩耗及び抗力なくポンプの逆転の時点で偏心環の回転を確保するべく外部回転子と偏心環の間の摩擦を増大するためのさまざまな機構が知られている。しかしながら、これらの既知の機構は一般に複雑で、一定数の異なる部品を必要とし、組立てが困難である。既知の機構の作動は同様に、動力伝達系路サブアセンブリの利用分野といったようにポンプの頻繁な逆転を必要とする利用分野で用いられる場合、大きな摩耗という結果をもたらす。

0005

したがって、本発明は、偏心環の中に置かれた内部及び外部ロータを含む可逆ジュロータポンプを目的とする。このポンプは同様に、外部ロータと偏心環の間で外部ロータのまわりに位置づけされ、これと摩擦係合されたドラグスプリング機構も含んでいる。外部ポンプロータバンドの間のこの摩擦係合により、外部ポンプロータは、それが方向を逆転させた時点で偏心環に回転力を加えることができ、かくしてポンプの逆転時点での環の180°の確動回転を確保することになる。ドラグスプリングは、外部ロータの外径よりも小さい自由直径をもつスプリットバンドスプリングであってよく、偏心環は好ましくは、バンドスプリングの端部の間に位置づけされ、半径方向内向きに突出する耳状部を含む。このようにして、外部ロータ及びスプリングの回転は、耳状部で偏心環上に加えられた力を通して偏心輪の回転を引き起こす。いずれかの方向へ180°に偏心環の回転を制限するべくストップピンが具備され、環がひとたび回転させられた時点で、耳状部上のスプリング端部の圧力は、スプリングの直径をわずかに増大させ、かくして外部ロータの外部直径に対する摩耗が低減される。

0006

ここで、添付図面にその例が示されている本発明のこの実施形態について詳細に説明する。可能な限り、同じ又は類似の部品を指すのに、図面全体を通して同じ参照番号を使用する。本発明による可逆ジュロータポンプは、一般に図1及び2で10という番号で示され、内部インペラ又はロータ20、外部インペラ又はロータ30、そして偏心環40を含む。内部ロータ20は、四輪駆動トランスファケース、ディファレンシャル又はその他のあらゆる動力伝達系路サブアセンブリ又はその他の機構の中に見出すことができるようなシャフト又はそれに類するもののまわりに内部ロータを位置づけし、これと共に回転するように結合させることを可能にする中央アパーチャ22を含む。偏心環40は通常、その中に形成された180°の溝42の中へと突出しているストップピン(図1及び2内に44として破線で示されている)を内含するポンプハウジング(図示せず)内に位置づけされている。このようにして、ポンプハウジング内の偏心環の回転は、以下でさらに論述されているポンプ逆転中に必要とされるとおり180°に制限される。外部ロータ30は、偏心環40内に回転可能な形で位置づけされ(通常、ポンプハウジングと共に回転するように結合され)、内部の突出部、つまり歯34を複数含んでいる。内部ロータ20は、外部ロータの内部歯34の数よりも1つ少ない数で備わった複数の外部突出部、つまり歯24を含んでいる。このようにして、内部ロータ20の外部歯24は、任意の時点で外部ロータ30の内部歯34の一部分のみと係合する。偏心環40内の外部ロータ30の回転を引き起こす内部ロータ20の回転は、かくしてそれぞれ内部及び外部のロータ20、30の歯24、34の間に一連可変体積チャンバを提供する。内部及び外部ロータ20、30の回転は、歯24、34の間に形成された拡大チャンバ内へ流体を引き込ませ、その結果、流体は歯24、34が収束するにつれてチャンバから強制的に出されることになる。

0007

1つの入口ポート50が具備され、これは、一定量の流体を含むサンプなどへ細管又はもう1つの適切な導管を通して連結され得る。同様にして、出口ポート52が具備され、これはその起動のため油圧ピストン(hydraulic piston)と流動連結状態にあってもよいし、あるいはまた、その他のコンポーネントに流体を送り出すため導管又は溝路連絡状態にあってもよい。このようにして、流体を入口ポート50を通してポンプ10内へ引込み、そこからポート52を通して圧力下で放出することができる。当業者であれば、ポンプ10が可逆型のものでない限り、ロータ20、30の回転方向の逆転により流体流の方向が逆転されることになるということ、すなわち流体が出口ポート52内に引き込まれ、入口ポート50から放出されることを認識することだろう。数多くの利用分野について、例えば油圧機械式アセンブリ(hydromechanical assembly)を起動させるため又は潤滑流体の適切な循環を確保するために加圧された油圧油を提供するのにポンプ10が利用される場合などには、前記のことは望ましくない結果である。これらの及びその他の利用分野においては、ポンプはロータ20、30の逆転の如何にかかわらず単一の方向に流体を圧送するべく作動しなくてはならない。

0008

可逆ジュロータポンプは、内部及び外部ロータの回転方向の逆転により引き起こされる上述の問題を回避するポンプである。図1は、入口ポート50を通してポンプ10内に流体が引き込まれ、出口ポート52を通って放出されるように第1の方向(矢印12によって表された方向)にその外部ロータ30が回転している状態の可逆ポンプ10を示している。示されているような外部ロータの回転にもかかわらず、偏心環は、ストップピン44と溝42の端部の係合のため回転しないようになっている。図2に示され、矢印12′によって表示されているように、内部及び外部ロータ20、30の回転方向が逆転した時点で、偏心環40は、溝42の反対側の端部がストップピン44と係合するまで、外部ロータ30と偏心環40(以下で詳述する)の間の摩擦に応えて180°回転することになる。偏心環の回転は、それぞれ内部及び外部ロータ20、30の歯24、34が、図1に示されているようにポンプ10の上部部分ではなく、ポンプの下部部分で互いに係合するように、ポンプの偏心率を変更する。この偏心率の変更によって、流体は、ポンプ10の回転方向の変更にもかかわらず、方向を逆転するのではなく、むしろ引き続き入口ポート50で拡張チャンバ内に引き込まれ、出口ポート52で収縮チャンバから放出されることが可能となる、ということがわかる。可逆ジュロータポンプは、本明細書に参考として共に明示的に内含されている、1995年10月13日付の共同譲渡された同時係属米国特許出願第08/543,173号及び1995年4月28日付の第08/430,503号の中で詳述されているように、自動車動力伝達系路サブアセンブリにおける数多くの利用分野を有する。

0009

頻繁なポンプ逆転が関与する動力伝達系路サブアセンブリ及びその他の利用分野においては、これまで公知であったポンプの場合、その方向の逆転時点で外部ロータと偏心環の間の摩擦が、入口ポートから出口ポートまでの流体流を確保するのに必要とされるように偏心環を180°回転させるのに充分なものでないというのは、普通のことであり、その結果として上述の問題がもたらされる。ポンプを過度に摩耗させることになる不当な量の摩擦を作り出すことなく、ポンプの逆転時点で偏心環の回転を確保するべく外部ロータと偏心環の間に適切な摩擦量確立し、これを維持することは、一般に困難である。

0010

本発明による可逆ジュロータポンプ10は、ポンプ10の逆転時点でポンプコンポーネント上に過度の摩耗を作り出すことなく偏心環の回転を確保するような効果的な機構を提供する。具体的に言うと、本発明によるポンプ10は、外部ロータ40の外径、つまり外周のまわりに位置づけされ、これと摩擦係合されたドラグスプリング60を内含している。図4〜5を見れば最もよくわかるように、ドラグスプリング60は、好ましくは外部ポンプロータ30の外径よりも小さい自由内径D(図4)をもつバンドスプリングの形で提供される。したがって、外部ロータ40の外径にはめ合うようにスプリング60を引っ張らなくてはならず、スプリング60はひとたびその上に位置づけされた時点で外部ロータと係合して、それと共に回転する。スプリング60は、好ましくは鋼又はその他の金属で作られるが、場合によってはさまざまな重合体材料で作られていてもよい。本明細書で示されている好ましい実施形態においては、スプリング60は、記述されているとおり、外部ロータのまわりに位置づけされた時点で短い距離だけ分離された状態となる端部62、64を有するスプリットバンドスプリングの形で提供されている。偏心環40(図6を見ると最も明確にわかる)は、そこから半径方向内向きに突出する耳状部46を内含する。好ましい実施形態においては、耳状部46は、図1に及び2に示されているようにポンプが組立てられた時点でスプリング60の端部62、64の間に位置づけられる。このようにして、外部ロータ30が回転すると常にスプリング60の端部62、64の1つは耳状部46と係合し、偏心環40上に回転力を及ぼし、かくしてポンプ10が逆転した時点で、その180°にわたる回転が確保されることになる。ストップピン44によって偏心環がさらに回転しないようになると、スプリング60は同様に、偏心環の耳状部46とスプリングの係合のため、外部ロータ30と共にそれ以上回転できなくなる。こうして、外部ロータ30はスプリング60内で回転することになる。偏心環40及びスプリング60がさらに回転できなくされた時点で、耳状部46に対向するスプリング60の端部62、64の一方の力は、バネ60の直径をわずかに拡大させ、これにより外部ロータ30とスプリング60の間の過度の摩擦を防ぐ。

0011

当業者であれば、上述の記述が本発明の好ましい実施形態を特に詳細に示したものであり、冒頭のクレームによって規定されているような本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、数多くの修正置換及び偏向を加えることが可能であるということを理解すべきである、ということを認識できることだろう。

図面の簡単な説明

0012

図1本発明による可逆ジュロータポンプの正面図である。
図2本発明による可逆ジュロータポンプの正面図である。
図3図1の2−2線に沿った断面図である。
図4本発明によるドラグスプリングの正面図である。
図54−4線に沿った、図4に示されるスプリングの断面図である。
図6本発明のポンプ内で使用するのに適した偏心環の正面図である。

--

0013

10 ジュロータポンプ
20内部ロータ
24、34 歯
30外部ロータ
40偏心環
44ストップピン
46耳状部
50入口ポート
52出口ポート
60ドラグスプリング

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