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技術 ヒンジ装置

出願人 スガツネ工業株式会社
発明者 大嶋一吉冨沢健二
出願日 2000年3月22日 (20年3ヶ月経過) 出願番号 2000-079856
公開日 2001年9月26日 (18年9ヶ月経過) 公開番号 2001-262929
状態 特許登録済
技術分野 ウイング開閉機構;ウイング用付属品
主要キーワード 折りたたみ位置 ヒンジ部材間 捩り方向 押圧移動 スプリングピン 静止摩擦 回動軸線 回動変位
関連する未来課題
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図面 (12)

課題

一対のヒンジ部材が正逆いずれの方向へ回動しても、コイルばねが同一方向に捩られるようにする。

解決手段

第1ヒンジ部材2には、第1、第2係合部25,26を形成する。第2ヒンジ部材3には、第3、第4係合部36,37を形成する。第1ヒンジ部材2が図の中立位置から矢印X方向へ回動すると、第1ヒンジ部材25がコイルばね4の当接部41に突き当たって矢印X方向へ回動変位させ、第4係合部37がコイルばね4の当接部42に突き当たって矢印X方向への回動変位を阻止する。第1ヒンジ部材2が中立位置から矢印Y方向へ回動すると、第2ヒンジ部材26がコイルばね4の当接部42に突き当たって矢印Y方向へ回動変位させ、第3係合部36がコイルばね4の当接部41に突き当たって矢印Y方向への回動変位を阻止する。

概要

背景

一般に、この種のヒンジ装置は、躯体および扉にそれぞれに固定される一対のヒンジ部材と、この一対のヒンジ部材間に設けられたコイルばねとを備えている。コイルばねは、扉が所定の中立位置に位置しているときには付勢力が生じない自然状態になっているが、扉が中立位置から正逆方向へ回動すると一対のヒンジ部材によって捩られる。その結果、扉を中立位置側へ戻すように付勢する。

概要

一対のヒンジ部材が正逆いずれの方向へ回動しても、コイルばねが同一方向に捩られるようにする。

第1ヒンジ部材2には、第1、第2係合部25,26を形成する。第2ヒンジ部材3には、第3、第4係合部36,37を形成する。第1ヒンジ部材2が図の中立位置から矢印X方向へ回動すると、第1ヒンジ部材25がコイルばね4の当接部41に突き当たって矢印X方向へ回動変位させ、第4係合部37がコイルばね4の当接部42に突き当たって矢印X方向への回動変位を阻止する。第1ヒンジ部材2が中立位置から矢印Y方向へ回動すると、第2ヒンジ部材26がコイルばね4の当接部42に突き当たって矢印Y方向へ回動変位させ、第3係合部36がコイルばね4の当接部41に突き当たって矢印Y方向への回動変位を阻止する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

中立位置から正逆方向へ互いに回動可能に連結された一対のヒンジ部材と、この一対のヒンジ部材間に設けられ、上記中立位置から正逆方向へ回動した一対のヒンジ部材を中立位置側へ向って付勢するコイルばねとを備え、上記一対のヒンジ部材のうちの一方のヒンジ部材には第1、第2係合部が形成され、他方のヒンジ部材には第3、第4係合部が形成され、上記一対のヒンジ部材が上記中立位置から一方向へ回動する際には、上記第1、第4係合部が上記コイルばねの一端部と他端部とに係合して、上記コイルばねを上記一対のヒンジ部材の回動に伴って捩り、上記第2、第3係合部が上記コイルばねの他端部と一端部とからそれぞれ離れ、上記一対のヒンジ部材が上記中立位置から他方向へ回動する際には、上記第1、第4係合部が上記コイルばねの一端部と他端部とからそれぞれ離れ、上記第2、第3係合部が上記コイルばねの他端部と一端部とにそれぞれ係合して、上記コイルばねを上記1対のヒンジ部材の回動に伴って捩ることを特徴とするヒンジ装置

請求項2

上記コイルばねが巻き込み方向に捩られることを特徴とするヒンジ装置。

請求項3

上記一方のヒンジ部材には、その回動軸線上を延びる支持孔が形成され、上記他方のヒンジ部材には、上記支持孔に回動可能に挿入される軸部が形成され、この軸部にはその先端面から内部に向って延びる収容孔が形成され、この収容孔に上記コイルばねが収容されていることを特徴とする請求項1または2に記載のヒンジ装置。

請求項4

上記支持孔が、両端が開口した貫通孔として形成され、上記軸部が上記支持孔に貫通状態で挿入され、上記コイルばねの両端部が、上記支持孔の両端部から外部に突出するとともに、上記軸部の外周面から外部に突出し、上記支持孔の両端部が開口する上記一方のヒンジ部材の両端面に上記第1、第2係合部がそれぞれ形成され、上記軸部の上記支持孔から突出した両端部に上記第3、第4係合部がそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項3に記載のヒンジ装置。

技術分野

0001

この発明は、中立位置から正逆いずれの方向へも回動することができる扉等に用いるのに好適なヒンジ装置に関する。

背景技術

0002

一般に、この種のヒンジ装置は、躯体および扉にそれぞれに固定される一対のヒンジ部材と、この一対のヒンジ部材間に設けられたコイルばねとを備えている。コイルばねは、扉が所定の中立位置に位置しているときには付勢力が生じない自然状態になっているが、扉が中立位置から正逆方向へ回動すると一対のヒンジ部材によって捩られる。その結果、扉を中立位置側へ戻すように付勢する。

発明が解決しようとする課題

0003

上記従来のヒンジ装置においては、コイルばねの両端部が一対のヒンジ部材にそれぞれ固定されているため、扉が一方向へ回動したときと他方向へ回動したときとでは、コイルばねの捩り方向が異なっている。例えば、扉が一方向へ回動したときにコイルばねがその巻き込み方向へ捩られるものとすると、扉が他方向へ回動したときには巻き戻し方向へ捩られる。捩り方向が異なると、コイルばねの変形量が同一方向に捩られる場合に比して2倍になる。このため、コイルばねが疲労破壊し易いという問題があった。

課題を解決するための手段

0004

中立位置から正逆方向へ互いに回動可能に連結された一対のヒンジ部材と、この一対のヒンジ部材間に設けられ、上記中立位置から正逆方向へ回動した一対のヒンジ部材を中立位置側へ向って付勢するコイルばねとを備え、上記一対のヒンジ部材のうちの一方のヒンジ部材には第1、第2係合部が形成され、他方のヒンジ部材には第3、第4係合部が形成され、上記一対のヒンジ部材が上記中立位置から一方向へ回動する際には、上記第1、第4係合部が上記コイルばねの一端部と他端部とに係合して、上記コイルばねを上記一対のヒンジ部材の回動に伴って捩り、上記第2、第3係合部が上記コイルばねの他端部と一端部とからそれぞれ離れ、上記一対のヒンジ部材が上記中立位置から他方向へ回動する際には、上記第1、第4係合部が上記コイルばねの一端部と他端部とからそれぞれ離れ、上記第2、第3係合部が上記コイルばねの他端部と一端部とにそれぞれ係合して、上記コイルばねを上記1対のヒンジ部材の回動に伴って捩ることを特徴としている。

0005

この場合、上記コイルばねは巻き込み方向に捩られることが望ましい。また、上記一方のヒンジ部材には、その回動軸線上を延びる支持孔が形成され、上記他方のヒンジ部材には、上記支持孔に回動可能に挿入される軸部が形成され、この軸部にはその先端面から内部に向って延びる収容孔が形成され、この収容孔に上記コイルばねが収容されていることが望ましい。その場合、上記支持孔が、両端が開口した貫通孔として形成され、上記軸部が上記支持孔に貫通状態で挿入され、上記コイルばねの両端部が、上記支持孔の両端部から外部に突出するとともに、上記軸部の外周面から外部に突出し、上記支持孔の両端部が開口する上記一方のヒンジ部材の両端面に上記第1、第2係合部がそれぞれ形成され、上記軸部の上記支持孔から突出した両端部に上記第3、第4係合部がそれぞれ形成されていることが望ましい。

発明を実施するための最良の形態

0006

以下、この発明の実施の形態について図1図11を参照して説明する。まず、図1図8に基づいてこの発明をノート型パソコンに用いられるヒンジ装置に適用した第1の実施の形態について説明すると、図7および図8に示すように、ノート型パソコンAは、キーボードBとディスプレーCとを備えており、キーボードBの前端側の左右両端部には、ディスプレーCの下部の左右両端部がヒンジ装置1,1により水平な回動軸線Lを中心として回動可能に連結されている。ディスプレーCは、キーボードBに対し上下に起立した図4に示す直立位置(中立位置)から正逆方向へほぼ90°ずつを回動可能であり、直立位置から一方向(以下、開方向という。)へほぼ90°回動すると、図5に示す全開位置に達し、直立位置から他方向(以下、閉方向という。)へほぼ90°回動すると、図6に示すようにキーボードBに突き当たった折りたたみ位置に達する。

0007

ヒンジ装置1は、図1図3図7および図8に示すように、ディスプレーCに固定された第1ヒンジ部材(一方のヒンジ部材)2と、キーボードBに固定された第2ヒンジ部材(他方のヒンジ部材)3と、第1、第2ヒンジ部材2,3間に設けられたコイルばね(付勢手段)4とを備えている。第1、第2ヒンジ部材2,3は、ディスプレーCの回動に伴って相対回動するが、この実施の形態ではキーボードBがほぼ水平状態に維持され、ディスプレーCがキーボードBを基準として回動するので、第1ヒンジ部材2が第2ヒンジ部材3に対して回動するものとして説明を進める。

0008

第1ヒンジ部材2は、取付部21と連結部22とを有しており、連結部22にはこれを貫通する支持孔23が形成されている。そして、第1ヒンジ部材2は、支持孔23の軸線回転軸線Lと一致させた状態で、取付部21がビスBによってディスプレーCに固定されている。

0009

第2ヒンジ部材3は、断面円形の軸状をなすものであるが、この実施の形態では第2ヒンジ部材3の軸線上にその一端面から他端面まで延びる収容孔31が形成されることにより、実質的には筒状をなしている。第2ヒンジ部材3の周壁部には、その一端面から他端側へ向って延びる割溝32が形成されている。この割溝32の長さは、支持孔23より長くなっており、割溝32が形成された一端部が軸部3Aになっている。第2ヒンジ部材3の他端部が固定部3Bになっている。

0010

軸部3Aは、割溝32が形成されることによって弾性的に拡縮径可能であり、弾性的に縮径した状態で支持孔23に回動可能に挿入されている。つまり、軸部3Aは、支持孔23に回動可能に圧入されている。したがって、第2ヒンジ部材3は第1ヒンジ部材2に対して回動可能ではあるが、軸部3Aの外周面と支持孔23の内周面との間には、第1、第2ヒンジ部材2,3間の相対回動を阻止しようとする摩擦抵抗が発生する。

0011

また、軸部3Aは、支持孔23を貫通しており、支持孔23から外部に突出した軸部3Aの両端部には、切欠き部33,34がそれぞれ形成されている。両切欠き部33,34は、割溝32から同一の周方向に向って延びており、両切欠き部33,34の周方向の長さは90°より若干長い程度の同一長さに設定されている。

0012

上記固定部3Bは、キーボードBの固定孔Baに圧入されている。それによって、キーボードBとディスプレーCとの間にガタが生じるのを防止している。固定部3Bの周壁部には、第2ヒンジ部材3の他端面から一端側へ向って延びる固定溝35,35が周方向に180°離れて配置形成されている。各固定溝35,35には、両端部がキーボードBに挿入されたスプリングピンPが挿通されている。これにより、第2ヒンジ部材3がキーボードBに回動不能に固定されている。そして、上記のように、ヒンジ部材3の軸部3Aが第1ヒンジ部材2の支持孔23に回動可能に挿入されることにより、第1、第2ヒンジ部材2,3が回動可能に連結され、ひいてはキーボードBとディスプレーCとが回動可能に連結されている。ここで、スプリングピンPの外径は、固定溝35の幅より若干大きくなっており、スプリングピンPは縮径した状態で固定溝35に挿入されている。したがって、スプリングピンPの外周面は、固定溝35の両側面に常時押圧接触している。これにより、キーボードBと第2ヒンジ部材3との間に回動軸線Lを中心とした周方向のガタが発生することが防止され、ひいてはキーボードBとディスプレーCとの間に回転軸線Lを中心とする周方向のガタが発生することが防止されている。

0013

上記コイルばね4は、収容孔31に収容されている。これにより、例えばコイルばね4を第2ヒンジ部材3と一列に並べて配置する場合に比して、ヒンジ装置1全体の小型化が図られている。コイルばね4の外径は、収容孔31より若干小径であり、収容孔31に回動可能に収容されている。また、コイルばね4の全長は、軸部3Aの全長とほぼ同一長さになっており、その両端部は支持孔23から外部に突出している。

0014

コイルばね4を構成する線材の両端部は、コイルばね4の外周から外側に向かうように折り曲げられており、そこが当接部41,42になっている。各当接部41、42は、それぞれ切欠き部33、34を通り抜け、軸部3Aの外周から外側に突出している。したがって、コイルばね4を収容孔31に収容する際には、当接部42,43を割溝32に挿通することにより、コイルばね4を収容孔31の一端部(図1において左端部)から挿入することができる。なお、コイルばね4を収容した第2ヒンジ部材3は、支持孔23の内周面にこれを縦断するようにして形成された通し溝24に当接部42を挿通することにより、コイルばね4と共に支持孔23に挿入することができる。

0015

コイルばね4は、ディスプレーCが直立位置に回動しているときには、自然状態になっており、ディスプレーCを回動付勢することはない。しかし、ディスプレーCが直立位置から開閉いずれかの方向へ回動すると、コイルばね4は、第1、第2ヒンジ部材2,3によって捩られ、ディスプレーCを直立位置側へ付勢する。しかも、コイルばね4は、ディスプレーCが直立位置から開閉いずれの方向へ回動した場合であっても、巻き込み方向に向って捩られるようになっている。

0016

すなわち、図1図3に示すように、第1ヒンジ部材2の連結部22の一端面(固定部3Bから離れた端面)には第1係合部25が形成され、連結部22の他端面には第2係合部26が形成されている。第1、第2係合部25,26は、ディスプレーCが直立位置に回動しているときには、当接部41,42にそれぞれほぼ接している。しかるに、第1係合部25は、ディスプレーCが直立位置から開方向(図1(B),(C)および図3の矢印X方向)へ回動すると、当接部41に突き当たってこれを矢印X方向へ押圧移動させる。逆に、ディスプレーCが中立位置から閉方向(矢印Y方向)へ回動すると、当接部41から矢印Y方向へ離れる。一方、第2係合部26は、ディスプレーCが直立位置から矢印X方向へ回動すると、当接部42から矢印X方向へ離れ、ディスプレーCが直立位置から矢印Y方向へ回動すると、当接部42に突き当たってこれを矢印Y方向へ押圧移動させる。なお、切欠き部33,34の周方向の長さは、ディスプレーCの直立位置から開閉方向への回動に伴って当接部41,42が周方向へ移動させられるとき、その移動を許容するような長さに設定されている。

0017

また、第2ヒンジ部材3の軸部3Aには、第3、第4係合部36,37がそれぞれ形成されている。第3係合部36は、切欠き部33に臨む軸部3Aの周壁部のうち割溝32と対向する側部、つまり矢印X方向を向く側部に形成されている。第4係合部37は、切欠き部34に臨む軸部3Aの周壁部のうち割溝32側の側部、つまり矢印Y方向を向く側部に形成されている。第3、第4係合部36,37は、ディスプレーCが直立位置に回動しているときには、第1、第2係合部25,26と同様に、当接部41,42にそれぞれほぼ接している。したがって、ディスプレーCが直立位置に位置しているときには、図4に示すように、全ての係合部25,26,36,37が当接部41,42にほぼ接しているだけであり、コイルばね4は捩られることなく、自然状態になっている。よって、コイルばね4がディスプレーCを付勢することはない。

0018

しかるに、ディスプレーCが直立位置から矢印X方向へ回動すると、図5に示すように、当接部41が第1係合部25によって矢印X方向へ押圧移動させられ、それに追随して当接部42が矢印X方向へ移動しようとする。その結果、第3係合部36が当接部41に対して相対的に矢印Y方向へ離れるが、第4係合部37は当接部42に突き当たって矢印X方向への移動を阻止する。したがって、ディスプレーCが直立位置から矢印X方向へ回動すると、第1、第4係合部25,37によってコイルばね4が捩られる。この実施の形態の場合、コイルばね4の捩り方向は、コイルばね4を巻き込む方向と同一方向になっている。

0019

逆に、ディスプレーCが直立位置から矢印Y方向へ回動すると、当接部42が第2係合部26によって矢印Y方向へ押圧移動させられ、それに追随して当接部41が矢印Y方向へ移動しようとする。その結果、第4係合部37が当接部42に対して相対的に矢印X方向へ離れるが、第3係合部36は当接部41に突き当たって矢印Y方向への移動を阻止する。したがって、ディスプレーCが直立位置から矢印Y方向へ回動すると、第2、第3係合部26,36によってコイルばね4が捩られる。この場合のコイルばね4の捩り方向も、コイルばね4の巻き込み方向である。

0020

このように、ディスプレーCが直立位置から回動するとコイルばね4が捩られる結果、コイルばね4はディスプレーCを直立位置側へ戻すように回動付勢する。ここで、コイルばね4の付勢力によってディスプレーCが受ける回動力をFsとし、ディスプレーCがその自重によって受ける回動力をFgとし、支持孔23の内周面と軸部3Aの外周面との間に作用する静止摩擦抵抗に相当する回動力をFfとすると、ディスプレーCの回動位置に拘わらず、
|Fs−Fg|<Ff
成立するように設定されている。したがって、ディスプレーCは折りたたみ位置と開位置との間の任意の位置において停止させることができる。

0021

上記構成のヒンジ装置1においては、ディスプレーCが直立位置から折りたたみ位置側または開位置側へ回動したとき、コイルばね4がディスプレーCを直立位置側へ付勢しており、コイルばね4の付勢力による回動力とディスプレーCの自重による回動力とが互いに打ち消し合うように作用する。したがって、支持孔23の内周面と軸部3Aの外周面との間の摩擦抵抗を小さくすることができる。特に、この実施の形態では、ディスプレーCが折りたたみ位置または開位置に近づくにしたがって自重による回動力が大きくなるが、コイルばね4の付勢力も同様に大きくなる。したがって、自重による回動力と付勢力による回動力とのディスプレーCの回動に伴う変動を小さくすることができる。それにより、支持孔23の内周面と軸部3Aの外周面との間の摩擦抵抗をさらに小さくすることができる。よって、ディスプレーCを小さな力で軽く開閉回動させることができる。

0022

また、ディスプレーCの回動方向に拘わらず、コイルばね4が同一の方向(この実施の形態では巻き込み方向)に捩られるので、コイルばね4が異なる方向に捩られる場合に比して、コイルばね4の変形量を小さくすることができる。したがって、コイルばね4が早期に疲労破壊するのを防止することができ、それによってヒンジ装置1の寿命を長くすることができる。

0023

次に、この発明の他の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態においては、上記第1の実施の形態と異なる構成についてのみ説明し、同様な部分には同一符合を付してその説明を省略する。

0024

図9は、この発明の第2の実施の形態を示す分解斜視図であり、この実施の形態のヒンジ装置1Aにおいては、コイルばね4の巻回方向が上記の実施の形態のコイルばね4の巻回方向と逆方向になっている。したがって、このヒンジ装置1Aでは、ディスプレーCが直立位置から開閉方向へ回動すると、コイルばね4が巻き戻し方向に捩られる。

0025

図10および図11は、この発明の第3の実施の形態を示すものであり、この実施の形態のヒンジ装置1Bにおいては、第1ヒンジ部材2およびコイルばね4がそれぞれ二つずつ用いられている。二つの第1ヒンジ部材2,2は、それぞれの支持孔23,23の軸線を回動軸線Lと一致させ、かつ回動軸線L方向に互いにほぼ接するようにしてディスプレーCに固定されている。また、二つのコイルばね4,4は、第2ヒンジ部材3の収容孔31に一列に並んで挿入されており、第2ヒンジ部材3には、二つのコイルばね4,4の各係合部41,42のために、切欠き部33,34が二組軸線方向に離れて配置形成されている。勿論、各切欠き部33,34には、第3、第4係合部36,37がそれぞれ形成されている。この実施の形態においては、二つのコイルばね4,4を用いているので、ディスプレーCに対する付勢力を大きくすることができる。したがって、ディスプレーCが大型である場合に用いるのに好適である。

0026

なお、この発明は、上記の実施の形態限定されるものでなく、適宜変更可能である。例えば、上記の実施の形態においては、第2ヒンジ部材3全体を軸状に形成しているが、第2ヒンジ部材3の一部に上記第1ヒンジ部材2の取付部21と同様の取付部を形成するとともに、第2ヒンジ部材3の他部に軸部を形成し、取付部をキーボードBに固定する一方、軸部を支持孔23に挿入してもよい。その場合には、軸部にその軸線上を先端面から内部に向って延びる収容孔を形成するとともに、割溝を形成すればよい。

0027

また、上記の実施の形態においては、ディスプレーCが直立位置から開方向へ回動し始めるとほぼ同時に、第1、第4係合部25,37が当接部41,42にそれぞれ突き当たり、ディスプレーCが直立位置から閉方向へ回動し始めるとほぼ同時に、第2、第3係合部が当接部42,41それぞれ突き当たるように構成されているが、ディスプレーCが直立位置からそれぞれ所定角度だけ開閉方向へ回動した後に、第1、第4係合部25,37が当接部41,42にそれぞれ突き当たり、第2、第3係合部26,36が当接部42,41にそれぞれ突き当たるようにしてもよい。このようにすると、ディスプレーCが開閉方向へ所定角度だけ回動してからコイルばね4が捩られるので、コイルばね4はディスプレーCを所定角度回動後にのみ直立位置側へ回動付勢することになる。

発明の効果

0028

以上説明したように、この発明によれば、一対のヒンジ部材が一方向へ回動するときと他方向へ回動するときとで、コイルばねが捩られる方向を同一方向にすることができる。これによって、扉等を正逆いずれの方向に回動させた場合でも、回動量が同一であれば、コイルばねの付勢力を同一にすることができるという効果が得られる。

図面の簡単な説明

0029

図1この発明の第1の実施の形態を示す図であって、図1(A)は第1ヒンジ部材の支持孔の軸線を含む断面における正断面図、図1(B)、(C)はそれぞれ図1(A)のB−B線、C−C線に沿う断面図である。
図2同第1の実施の形態を示す図であって、図2(A)はその正面図、図2(B)はその平面図、図2(C)、(E)はそれぞれ図2(A)のC、E矢視図、図2(D)は図2(A)のD−D線に沿う断面図である。
図3同第1の実施の形態の分解斜視図である。
図4この発明のヒンジ装置が用いられたノート型パソコンを、そのディスプレーを直立位置に回動させた状態で示す図であって、図4(A)はその側面図、図4(B)、(C)はそれぞれ図2(C)、(E)と同様の図である。
図5パソコンのディスプレーを開位置に回動させた状態で示す図であって、図5(A)はその側面図、図5(B)、(C)はそれぞれ図2(C)、(E)と同様の図である。
図6同パソコンのディスプレーを折りたたみ位置に回動させた状態で示す図であって、図6(A)はその側面図、図6(B)、(C)はそれぞれ図2(C)、(E)と同様の図である。
図7同パソコンのディスプレーを直立位置に回動させた状態で示す一部省略、一部切欠き正面図である。
図8図7のX−X線に沿う断面図である。
図9この発明の第2の実施の形態を示す分解斜視図である。
図10この発明の第3の実施の形態を示す図であって、図10(A)はその正面図、図10(B)はその平面図、図10(C)、(D)はそれぞれ図10(A)のC矢視、D矢視図である。
図11同第3の実施の形態の分解斜視図である。

--

0030

Bキーボード(一方の物品
Cディスプレー(他方の物品)
1ヒンジ装置
1A ヒンジ装置
1B ヒンジ装置
2 第1ヒンジ部材(一方のヒンジ部材)
3 第2ヒンジ部材(他方のヒンジ部材)
3A 軸部
4コイルばね(付勢手段)
23支持孔
25 第1係合部
26 第2係合部
36 第3係合部
37 第4係合部
31収容孔
41 当接部
42 当接部

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