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技術 点火コイルの取付け構造

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 芝利光
出願日 2008年5月30日 (12年8ヶ月経過) 出願番号 2008-143390
公開日 2009年12月10日 (11年2ヶ月経過) 公開番号 2009-287525
状態 未査定
技術分野 内燃機関の点火装置 内燃機関のシリンダブロック、ケーシング
主要キーワード 低圧電流 中空筒 段付き穴 接地作業 空中放電 接地性能 非導電性部材 非導電性樹脂
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(2009年12月10日)のものです。
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図面 (5)

課題

非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイル接地することができる点火コイルの取付け構造を提供すること。

解決手段

導電性材料から構成されたシリンダヘッド3と、非導電性材料で構成され、シリンダヘッド3に取付けられたシリンダヘッドカバー4と、シリンダヘッド3に設けられた点火プラグ13と、点火プラグ13を点火させるイグニッションコイル40とを備え、イグニッションコイル40をシリンダヘッドカバー4に取付けるイグニッションコイル40の取付け構造において、導電性材料から構成され、一端がイグニッションコイル40のグランド端子47に接触し、他端がシリンダヘッド3に接触するプラグチューブ41を備えたものである。

概要

背景

従来、内燃機関であるエンジンに設けられた点火コイル取付け構造として、シリンダヘッドカバーを介して点火コイルとしてのイグニッションコイル接地するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

このイグニッションコイルは、金属製のシリンダヘッドカバーに取付けられており、このシリンダヘッドカバーは、締結カラー部材等を介して金属製のシリンダヘッドに取付けられている。このため、イグニッションコイルを接地する場合には、イグナイタグランド端子を締結カラー部材に接続し、この締結カラー部材からシリンダヘッドカバーおよびシリンダヘッドカバーに接合された金属製のシリンダヘッドを介して、例えば車体に設けられた接地部に接地するようにしている。

また、近年、エンジンの低燃費化を実現するため、エンジンの軽量化が強く望まれている。このため、従来の金属製のシリンダヘッドカバーに代えて、金属製のシリンダヘッドカバーと比較して軽量な樹脂性のシリンダヘッドカバーを採用するケースが多くなってきている。
特開2006−128268号公報

概要

非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイルを接地することができる点火コイルの取付け構造を提供すること。導電性材料から構成されたシリンダヘッド3と、非導電性材料で構成され、シリンダヘッド3に取付けられたシリンダヘッドカバー4と、シリンダヘッド3に設けられた点火プラグ13と、点火プラグ13を点火させるイグニッションコイル40とを備え、イグニッションコイル40をシリンダヘッドカバー4に取付けるイグニッションコイル40の取付け構造において、導電性材料から構成され、一端がイグニッションコイル40のグランド端子47に接触し、他端がシリンダヘッド3に接触するプラグチューブ41を備えたものである。

目的

そこで、本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイルを接地することができる点火コイルの取付け構造を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

導電性材料から構成されたシリンダヘッドと、非導電性材料で構成され、前記シリンダヘッドに取付けられたシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドに設けられた点火プラグと、前記点火プラグを点火させる点火コイルとを備え、前記点火プラグを前記シリンダヘッドカバーに取付ける点火コイルの取付け構造において、導電性材料から構成され、一端が前記点火コイルのグランド端子に接触し、他端が前記シリンダヘッドに接触する接続部材を備えたことを特徴とする点火コイルの取付け構造。

請求項2

前記グランド端子が、前記シリンダヘッドと前記シリンダヘッドカバーとにより画成された内部空間に露出し、前記接続部材の一端が前記内部空間において前記グランド端子に接触することを特徴とする請求項1に記載の点火コイルの取付け構造。

請求項3

前記点火コイルが、筒状のケースを有し、前記接続部材が、前記ケースの周囲を囲うよう筒状に形成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の点火コイルの取付け構造。

請求項4

前記グランド端子の前記接続部材に接触する接触部分が、ブラシ状に形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1の請求項に記載の点火コイルの取付け構造。

請求項5

前記グランド端子の前記接続部材に接触する接触部分が、円筒形バネ状に形成されることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1の請求項に記載の点火コイルの取付け構造。

技術分野

0001

本発明は、点火コイル取付け構造に関し、特に、非導電性部材によって構成されたシリンダヘッドカバーを有する点火コイルの取付け構造に関する。

背景技術

0002

従来、内燃機関であるエンジンに設けられた点火コイルの取付け構造として、シリンダヘッドカバーを介して点火コイルとしてのイグニッションコイル接地するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

このイグニッションコイルは、金属製のシリンダヘッドカバーに取付けられており、このシリンダヘッドカバーは、締結カラー部材等を介して金属製のシリンダヘッドに取付けられている。このため、イグニッションコイルを接地する場合には、イグナイタグランド端子を締結カラー部材に接続し、この締結カラー部材からシリンダヘッドカバーおよびシリンダヘッドカバーに接合された金属製のシリンダヘッドを介して、例えば車体に設けられた接地部に接地するようにしている。

0004

また、近年、エンジンの低燃費化を実現するため、エンジンの軽量化が強く望まれている。このため、従来の金属製のシリンダヘッドカバーに代えて、金属製のシリンダヘッドカバーと比較して軽量な樹脂性のシリンダヘッドカバーを採用するケースが多くなってきている。
特開2006−128268号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、例えば、シリンダヘッドカバーとして非導電性樹脂で構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合には、締結カラー部材にリード線を取付け、このリード線をシリンダヘッドカバー外に取り出してシリンダヘッドに電気的に接続しなければならない。

0006

このため、グランド端子を締結カラー部材等まで延長するためにイグニッションコイルが大型、かつ複雑な構造になってしまうことに加えて、リード線を設ける分だけ、部品点数が増大してコストが増加するとともに、リード線の引き回しや内燃機関への接続作業が必要となってしまい、接地作業の作業性が低下するという問題があった。

0007

そこで、本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイルを接地することができる点火コイルの取付け構造を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る点火コイルの取付け構造は、上記目的を達成するため、(1)導電性材料から構成されたシリンダヘッドと、非導電性材料で構成され、前記シリンダヘッドに取付けられたシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドに設けられた点火プラグと、前記点火プラグを点火させる点火コイルとを備え、前記点火プラグを前記シリンダヘッドカバーに取付ける点火コイルの取付け構造において、導電性材料から構成され、一端が前記点火コイルのグランド端子に接触し、他端が前記シリンダヘッドに接触する接続部材を備えたものから構成されている。

0009

この構成により、点火コイルのグランド端子が導電性材料から構成された接続部材を介してシリンダヘッドに接続されるので、シリンダヘッドカバーが軽量な樹脂等の非導電性材料から構成された場合でも、点火コイルがシリンダヘッドを介して、例えば車体等に設けられた接地部に接地される。

0010

したがって、簡単な構成で点火コイルの接地を行うことができるとともに、点火コイルの接地作業が複雑、かつ面倒なものになるのを防止して、点火コイルの取付け構造を低コスト、かつ簡素化することができる。

0011

また、上記(1)に記載の点火コイルの取付け構造において、(2)前記グランド端子が、前記シリンダヘッドと前記シリンダヘッドカバーとにより画成された内部空間に露出し、前記接続部材の一端が前記内部空間において前記グランド端子に接触するものから構成されている。

0012

この構成により、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバーとにより画成された内部空間において、グランド端子と接続部材とを接触させることができるため、点火コイルをさらに簡易な構造で接地することができる。

0013

また、上記(1)または(2)に記載の点火コイルの取付け構造において、(3)前記点火コイルが、筒状のケースを有し、前記接続部材が、前記ケースの周囲を囲うよう筒状に形成されるものから構成されている。
この構成により、接続部材が筒状に形成されているため、接地面積を広くとることができる。

0014

また、上記(1)ないし(3)に記載の点火コイルの取付け構造において、(4)前記グランド端子の前記接続部材に接触する接触部分が、ブラシ状に形成されるものから構成されている。

0015

この構成により、内燃機関の振動等によって接続部材が変位した場合であっても、グランド端子のブラシ状の接触部分を接続部材の変位に追随させることができるので、点火コイルの接地性能が低下するのを防止することができる。

0016

また、上記(1)から(3)に記載の点火コイルの取付け構造において、(5)前記グランド端子の前記接続部材に接触する接触部分が、円筒形バネ状に形成されるものから構成されている。

0017

この構成により、内燃機関の振動等が発生したときに、グランド端子を円筒形のバネのバネ力を利用して接続部材に確実に接触させることができ、点火コイルの接地性能が低下するのを防止することができる。
これに加えて、非導電性材料から構成されるシリンダヘッドカバーの組み付け時や劣化が発生した場合にでもグランド端子を接続部材に確実に接触させることができる。

発明の効果

0018

本発明によれば、非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイルを接地することができる点火コイルの取付け構造を提供することができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、本発明に係る点火コイルの取付け構造の実施の形態について、図面を用いて説明する。

0020

(第1の実施の形態)
図1図2は、本発明に係る点火コイルの取付け構造の第1の実施の形態を示す図である。なお、図1は、内燃機関のシリンダの断面図であり、図2は、イグニッションコイルおよびその周辺のシリンダの断面図である。

0021

まず、構成を説明する。
図1において、内燃機関のシリンダ1は、内部に複数の気筒5が形成されたシリンダブロック2と、シリンダブロック2の気筒5を覆うように取付けられたシリンダヘッド3と、シリンダヘッド3の上部に取付けられたシリンダヘッドカバー4とを備えており、シリンダヘッド3は、図示しない車体に固定されている。

0022

また、シリンダヘッドカバー4の上部には、気筒5毎に点火コイルとしてのイグニッションコイル40が取付けられており、この各イグニッションコイル40の下部には、シリンダヘッド3内に取付けられた点火プラグ13が接続されている。

0023

シリンダブロック2は、金属製の導電性材料で構成されており、複数の気筒5を直列に並設している。シリンダブロック2内には、各気筒5内において上下動可能なピストン6と、上端部にピストン6を回動自在に支持するコンロッド7と、ピストン6にコンロッド7を介して連結された図示しないクランクシャフトとが収容されている。そして、図示しない内燃機関であるエンジンが駆動されると、ピストン6の上下動がコンロッド7を介してクランクシャフトに伝達されることにより、クランクシャフトが回転するようになっている。

0024

シリンダヘッド3は、シリンダブロック2と同様に金属製の導電性材料から構成されており、シリンダヘッド3は、シリンダブロック2の上部に固定され、シリンダブロック2を介して車体の接地部に接地されるようになっている。

0025

シリンダヘッド3内には、気筒5と図示しない吸気マニホールドとを連通する吸気ポート8と、気筒5と図示しない排気マニホールドとを連通する排気ポート9とが形成されており、シリンダヘッド3の吸気ポート8の近傍には、吸気ポート8を開閉する吸気弁10が設けられ、シリンダヘッド3の排気ポート9の近傍には、排気ポート9を開閉する排気弁11が設けられている。

0026

また、シリンダヘッド3の上部には、一対の軸受部12a、12bが設けられており、この軸受部12a、12bに吸気弁10および排気弁11を開閉駆動する吸気カムシャフト14および排気カムシャフト15がそれぞれ回転自在に支持されている。

0027

また、吸気カムシャフト14、排気カムシャフト15およびクランクシャフトには、それぞれ図示しないプーリが固定されており、これらのプーリには図示しないタイミングベルト掛け渡されている。すなわち、本実施の形態のシリンダ1は、オーバヘッドカムシャフト式のバルブシステムを採用しており、クランクシャフトの回転がタイミングベルトを介して吸気カムシャフト14および排気カムシャフト15に伝達され、吸気弁10および排気弁11の開閉タイミングを調整されるようになっている。

0028

そして、ピストン6の上下動に合わせて、吸気弁10および排気弁11が開閉することにより、吸気マニホールドから吸気ポート8を介して混合気が気筒5内に取り込まれ、気筒5内から排気ポート9を介して燃焼後の排気ガスが排気マニホールドに排出されるようになっている。

0029

シリンダヘッド3の上部には、吸気カムシャフト14および排気カムシャフト15の間にイグニッションコイル40の軸線方向の下半部を収納するための段付き穴16が形成されている。段付き穴16は、上部に位置する大径部17と下部に位置する小径部18とから構成されており、小径部18の内周面には、導電性材料、例えば、金属製のプラグチューブ(接続部材)41が圧入固定されている。また、プラグチューブ41の外周面と大径部17の内周面との間には、Oリング19が装着されており、大径部17内を液密封止している。

0030

また、シリンダヘッド3の小径部18の下方には、点火プラグ13を固定するための雌ネジ孔20が形成されており、この雌ネジ孔20に点火プラグ13の雄ネジ螺合することにより、電極部13aが気筒5側に露出した状態で点火プラグ13がシリンダヘッド3に固定されている。

0031

シリンダヘッドカバー4は、合成樹脂等の非導電性材料で下部が開口する箱状に構成されており、エンジンに軽量性を持たせるようになっている。また、シリンダヘッドカバー4の下端部にはフランジ21が形成されており、フランジ21の下面には、全周に亘って環状溝が形成されている。そして、シリンダヘッドカバー4は、環状溝にガスケット22が装着された状態で、シリンダヘッド3の上部に液密に固定されている。

0032

シリンダヘッドカバー4の上部には、シリンダヘッド3の段付き穴16と同軸上の位置に挿入孔23が形成されており、イグニッションコイル40は、この挿入孔23から挿入されて点火プラグ13に装着されている。

0033

また、シリンダヘッドカバー4の挿入孔23の周縁部には、シリンダヘッドカバー4の外側において、シリンダヘッドカバー4とイグニッションコイルとを液密に封止する上側ガスケット24が装着されており、シリンダヘッドカバー4の内側において、シリンダヘッドカバー4とプラグチューブ41とを液密に封止する下側ガスケット25が装着されている。

0034

また、シリンダヘッドカバー4の内側およびシリンダヘッド3の上面により画成された空間は、オイル室26となっており、オイル室26に貯留されたオイルは、シリンダ1の各部を潤滑しつつ、シリンダブロック2の下方に設けられた図示しないオイルパン流下するようになっている。
点火プラグ13は、上端部に位置する入力端子がイグニッションコイル40に電気的に接続されており、気筒5側に露出した電極部13aにおいて空中放電を発生させるようになっている。

0035

図2に示すように、イグニッションコイル40は、筒状のケース42を備えており、ケース42は、シリンダヘッドカバー4にボルト39によって固定される基端部43と、基端部43から下方に伸び中空筒状部44とから一体的に構成されている。

0036

基端部43には、点火プラグ13に対する通電を制御するイグナイタ45が収容されており、イグナイタ45には、図示しないECUから点火信号が入力される入力端子46、後述する1次コイルに点火信号を伝達する出力端子および接地用のグランド端子47がそれぞれ接続されている。

0037

また、イグナイタ45は、スイッチトランジスタ等の電子部品を内蔵しており、入力端子46から入力された点火信号に基づいて出力端子から点火プラグ13に対する通電のON/OFF制御を行うようになっている。

0038

グランド端子47は、基端部43からシリンダヘッドカバー4の内側に向けて露出しており、シリンダヘッドカバー4の挿入孔23、上側ガスケット24および下側ガスケット25により画成された空間内においてプラグチューブ41の上端部に接触している。

0039

中空筒状部44内には、中心部分に配置された円柱状のインナコア48と、インナコア48の周囲を囲う2次コイル部49と、2次コイル部49の周囲を囲う1次コイル部50と、1次コイル部50の周囲を囲うアウタコア51とが収容されている。そして、ケース42に収容された各部材間の隙間は、合成樹脂により封止されており、各部材間における絶縁性が確保されている。

0040

インナコア48は、珪素鋼等により円柱状に形成されており、インナコア48の上下方向の両端部には、一対のマグネット52a、52bが固着されている。インナコア48および一対のマグネット52a、52bは、図示しないゴム層によって全体が被覆されている。

0041

2次コイル部49は、インナコア48の内周面に外嵌された2次ボビン53と、2次ボビン53に積層して巻回された2次巻線54とから構成されている。2次ボビン53の下端部には、ターミナル55が設けられており、2次巻線54がこのターミナル55に接続されている。

0042

1次コイル部50は、2次コイル部49の内周面と所定の間隔を隔てて設けられており、円筒状をなすように2層に巻回された1次巻線56と、1次巻線56の上下方向の両端部に配置された一対のスリーブ57a、57bとから構成されている。すなわち、1次コイル部50は、ボビンを持たないボビンレス構造であり、一対のスリーブ57a、57bにより1次巻線56を所定の形状に保つようになっている。

0043

アウタコア51は、珪素鋼等により円筒状に形成されており、1次コイル部50の内周面と所定の間隔を隔てて設けられている。また、アウタコア51は、円筒管を重ね合わせた2重管構造となっており、外周面がケース42の中空筒状部44の内周面に接触している。

0044

また、中空筒状部44の下端内周部には、円筒部材58が嵌合されており、円筒部材58の内側には、ターミナル55に接触する高圧部材59と、高圧部材59に上端部が固定されたスプリング60とが収容され、円筒部材58の外側には、プラグキャップ61が装着されている。そして、このプラグキャップ61に点火プラグ13が嵌挿されると、点火プラグ13の入力端子がスプリング60の下端部に接触し、スプリング60およびターミナル55を介して2次コイル部49と点火プラグ13が電気的に接続される。

0045

そして、イグナイタ45が2次コイル部49に通電した状態から通電を停止すると、2次コイル部49には相互誘導作用により高電圧誘起される。そして、誘起された電圧によって、点火プラグ13において放電が発生するようになっている。なお、2次コイル部49は、1次コイルに通電された低圧電流を十分に昇圧できる程度の巻数で2次巻線54が2次ボビン53に巻回されている。

0046

一方、プラグチューブ41は、金属等の導電性材料で円筒状に構成されており、ケース42の中空筒状部44の周囲を囲うようにしてシリンダヘッド3の段付き穴16の小径部18に圧入固定されている。プラグチューブ41の上端部(一端)にはグランド端子47が接触しており、プラグチューブ41の下端部(他端)がシリンダヘッド3に小径部18に嵌合されている。このため、イグニッションコイル40は、プラグチューブ41、シリンダヘッド3およびシリンダブロック2を介して車体の接地部に接地されている。

0047

このような構成を有する本実施の形態では、イグニッションコイル40が導電性材料から構成されたプラグチューブ41を介して金属製のシリンダヘッド3に接続されるので、シリンダヘッドカバー4が軽量な樹脂等の非導電性材料から構成された場合でも、イグニッションコイル40をシリンダヘッド3を介して車体等に設けられた接地部に接地することができる。

0048

したがって、簡単な構成でイグニッションコイル40の接地を行うことができるとともに、イグニッションコイル40の接地作業が複雑、かつ面倒なものになるのを防止して、イグニッションコイル40の取付け構造を低コスト、かつ簡素化することができる。

0049

また、本実施の形態では、グランド端子47をシリンダヘッド3とシリンダヘッドカバー4とにより画成された内部空間に露出し、プラグチューブ41の一端をこの内部空間においてグランド端子47に接触させるようにしたので、イグニッションコイル40をより一層簡易な構造で接地することができる。
また、本実施の形態では、イグニッションコイル40が、筒状のケース42を有し、プラグチューブ41が、ケース42の周囲を囲うよう筒状に形成されるので、接地面積を広くとることができる。

0050

(第2の実施の形態)
図3は、本発明に係る点火コイルの取付け構造の第2の実施の形態を示す図であり、第1の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、グランド端子47のプラグチューブ41に接触する接触部分としての接触部71が、ブラシ状に形成されている。

0051

このようにすれば、エンジンの振動等によってプラグチューブ41が変位した場合であっても、グランド端子47の接触部71をプラグチューブ41の変位に追随させることができ、イグニッションコイル40の接地性能が低下するのを防止することができる。

0052

(第3の実施の形態)
図4は、本発明に係る点火コイルの取付け構造の第3の実施の形態を示す図であり、第1の実施の形態と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。
本実施の形態では、グランド端子47のプラグチューブ41に接触する接触部分としての接触部81が、円筒形のバネ状に形成されている。

0053

このようにすれば、エンジンの振動等が発生したときに、グランド端子47を接触部81のバネ力を利用してプラグチューブ41に確実に接触させることができ、イグニッションコイル40の接地性能が低下するのを防止することができる。
これに加えて、非導電性材料から構成されるシリンダヘッドカバー4の組み付け時や劣化が発生した場合にでもグランド端子47をプラグチューブ41に確実に接触させることができる。

0054

なお、上記の各実施の形態においては、プラグチューブ41が円筒状に形成される構成としたが、グランド端子47とシリンダヘッド3とを電気的に接続するものであれば、円筒状に限定されるものではなく、半割りの板状や線状でもよい。

0055

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

0056

以上説明したように、本発明の点火コイルの取付け構造は、非導電性材料から構成されたシリンダヘッドカバーを採用した場合であっても、低コストかつ簡易な構造で点火コイルを接地することができるという効果を有し、非導電性部材によって構成されたシリンダヘッドカバーを有する点火コイルの取付け構造等に有用である。

図面の簡単な説明

0057

本発明に係る点火コイルの取付け構造の第1の実施の形態を示す図であり、エンジンのシリンダの断面図である。
本発明に係る点火コイルの取付け構造の第1の実施の形態を示す図であり、点火コイルおよびその周辺のシリンダの断面図である。
本発明に係る点火コイルの取付け構造の第2の実施の形態を示す図であり、点火コイルおよびその周辺のシリンダの断面図である。
本発明に係る点火コイルの取付け構造の第3の実施の形態を示す図であり、点火コイルおよびその周辺のシリンダの断面図である。

符号の説明

0058

3シリンダヘッド
4シリンダヘッドカバー
13点火プラグ
40イグニッションコイル(点火コイル)
41プラグチューブ(接続部材)
42ケース
47グランド端子
71、81 接触部

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