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技術 フレキシブルフライホイール装置

出願人 ヴァレオカペックジャパン株式会社
発明者 土屋章一角田康一
出願日 2015年2月12日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-025464
公開日 2016年8月18日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2016-148400
状態 特許登録済
技術分野 防振装置
主要キーワード 緩衝吸収 補強版 剛性調整 回転強度 剛性度 ボルト位置 減衰部材 ミッションハウジング
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (7)

課題

弾性体質量体からなるフレキシブルフライホイール装置の高速回転にともなう質量体の破損・破壊飛散するのを防止することができ、安全性の高いフレキシブルフライホイール装置を提供すること。

解決手段

内周側が内燃機関出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

概要

背景

一般に、内燃機関は、エンジンからの駆動をクランクシャフトを介して伝達する。このクランク軸等の回転を安定させるためにフライホイールが設けられている。この内燃機関に用いられるフライホイール等の質量体をクランクシャフトに直結した場合には質量体の質量に基づく曲げ振動が生じる。この曲げ振動が騒音となる。このため、クランク軸とフライホイールとの間に弾性板を設け、曲げ振動の固有振動数ズラスことで騒音の発生を低減させている。

特許文献1には、内燃機関に用いられるフライホイールとして、質量体の曲げ振動に起因する騒音を低減させるために弾性板を介在させること、さらに質量体と弾性板との間にバネ部材を設けることで、騒音の低減に一層効果を発揮することが示されている。

特許文献2には、弾性板の例としてドライブプレートが、質量体の例としてフライホイールが示され、その間に皿バネを配置したフレキシブルフライホイール装置が示されている。

概要

弾性体と質量体からなるフレキシブルフライホイール装置の高速回転にともなう質量体の破損・破壊飛散するのを防止することができ、安全性の高いフレキシブルフライホイール装置を提供すること。内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

目的

本発明は、質量体の外周を弾性体の外周壁で保護し、質量体が破断、破損し、飛散等することを防止し、飛散等してもそのエネルギー緩和するフレキシブルフライホイール装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

内周側が内燃機関出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

請求項2

内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

請求項3

前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とする請求項2記載のフレキシブルフライホイール装置。

請求項4

前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とする請求項1記載または請求項2記載のフレキシブルフライホイール装置。

請求項5

内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

請求項6

内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体とを備え、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置。

請求項7

前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とする請求項6記載のフレキシブルフライホイール装置。

請求項8

前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とする請求項5記載または請求項6記載のフレキシブルフライホイール装置。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関ドライブプレートなどの弾性板と、質量体としてのフライホイールとの組合せに好適なフレキシブルフライホイール装置に関するもので、内燃機関としての自動車等のエンジン高速回転に対応して、質量体の捩じり振動や、曲げ振動にともなう質量体の破損、飛散防止を図ったフレキシブルフライホイール装置に関するものである。

背景技術

0002

一般に、内燃機関は、エンジンからの駆動をクランクシャフトを介して伝達する。このクランク軸等の回転を安定させるためにフライホイールが設けられている。この内燃機関に用いられるフライホイール等の質量体をクランクシャフトに直結した場合には質量体の質量に基づく曲げ振動が生じる。この曲げ振動が騒音となる。このため、クランク軸とフライホイールとの間に弾性板を設け、曲げ振動の固有振動数ズラスことで騒音の発生を低減させている。

0003

特許文献1には、内燃機関に用いられるフライホイールとして、質量体の曲げ振動に起因する騒音を低減させるために弾性板を介在させること、さらに質量体と弾性板との間にバネ部材を設けることで、騒音の低減に一層効果を発揮することが示されている。

0004

特許文献2には、弾性板の例としてドライブプレートが、質量体の例としてフライホイールが示され、その間に皿バネを配置したフレキシブルフライホイール装置が示されている。

先行技術

0005

特許第3502549号公報
特開2007−162792公報

発明が解決しようとする課題

0006

内燃機関として自動車等のエンジンの高速回転に対して、フライホイール等の質量体はもともと頑鋳鉄で出来ているので耐久性においては優れている。その質量体が高速運転により、回転数高速領域となると、曲げ振動や捩じり振動の複雑な動きにともない、質量体に曲げや捩じりの力がかかる他、遠心力も働く。

0007

そこで、質量体に亀裂等があると高速回転で、質量体の最外部の破断、破損し、飛散する可能性が大となる。

0008

このようなフレキシブルフライホイール装置の従来の構成を、図5および図6にて説明する。図5は、フレキシブルフライホイール装置の従来の構成を側断面図に示したもので、後述する全体構成として示す図1の(b)の側断面図に対応するものである。図5において、弾性体1の外周に沿って質量体2が要所取付ねじ5にて固定されている。この弾性体1の上端部1aと質量体2の外周部2aとは図5に図示の如く並設されている。

0009

また、別の従来例を図6に示す。図6に図示するように弾性板11と質量体12との間にばね部材18を介在させ、図5の従来例よりも振動・騒音の面で改善したものである。弾性板11と質量体12がその要所に取付ねじ15により固定されている。弾性板11の軸心16の近傍には、補強板13と、クランクシャフト側補強版14が設けられている。図5の従来例と同様に、図6の従来例においても、弾性体11の上端部11aと質量体12の外周部12aとは図6に図示の如く並設されて取付固定されている。

0010

かかる従来の構成において、これらの質量体2および12はもともと頑丈な鋳鉄で出来ているので耐久性においては優れている。基本的には回転速度に対応してバランスを保つ構造になっている。通常、回転速度が高速になればなるほど、質量体2あるいは12には遠心力により外方への力がかかる。即ち、質量体2あるいは12が高速運転により、回転数が高速領域となると、曲げ振動や捩じり振動などの複雑な動きにともない、質量体2あるいは12に曲げや捩じりなどの力の他に、遠心力も働く。

0011

そこで、質量体2あるいは12に経年変化や亀裂等があると高速回転で、質量体の外周部2aあるいは12aが破断、破損し飛散等する可能性が大となる。

0012

かかる従来の問題点を解決するために、本発明は、質量体の外周を弾性体の外周壁で保護し、質量体が破断、破損し、飛散等することを防止し、飛散等してもそのエネルギー緩和するフレキシブルフライホイール装置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

0013

かかる目的を達成するために、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とするフレキシブルフライホイール装置を提供するものである。

0014

本発明によれば、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の最外周面を覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺ミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。

0015

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

0016

本発明によれば、前記質量体は剛性度が強いので、前記質量体の外周の少なくとも一部を前記弾性板の外周端の折曲げ部により覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散等を防ぐことができる。また、弾性板の剛性調整にも利用できる。

0017

また、本発明は、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けたことを特徴とする。

0018

本発明によれば、前記質量体の破損、飛散等を防止できるとともに前記質量体の外周に段部を設けることで、前記質量体の後段取付られる取付部品ダンパーなど)との外径確保等することができる。
また、本発明は、前記弾性板の折曲げ部の外側には取付部品がないことを特徴とする。
本発明によれば、弾性板の外側に構成部品等の取付部品がないので、回転力による遠心力が働いても弾性板が外側に引きずられることなく質量体の破損等を防止できる。

0019

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の外周を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

0020

本発明によれば、前記弾性板と前記質量体との間に配置されるばね部材により曲げ振動をより減衰させることができるとともに、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の外周を覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散等を防ぐことができる。また、弾性板の剛性調整にも利用できる。

0021

また、本発明は、内周側が内燃機関の出力軸に結合する略円板状の弾性板と、前記弾性板の外周側に固定される質量体から成り、前記弾性板と前記質量体の間にばね部材を配置したものであって、前記弾性板の外周端に、前記質量体の最外周面の少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆う折曲げ部を設けたことを特徴とする。

0022

本発明によれば、前記弾性板と前記質量体との間に配置されるばね部材により曲げ振動をより減衰させることができるとともに、前記質量体は剛性度が強いので、前記質量体の外周の少なくとも一部を前記弾性板の外周端の折曲げ部により覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁巾がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺のミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。

発明の効果

0023

本発明によれば、前記弾性板の外周端の折曲げ部により、前記質量体の外周の全体を、あるいは、少なくとも一部を所定のクリアランスをもって覆うことで、前記質量体が高速回転したとしても、また、前記質量体が劣化したり、亀裂が入ったとしても質量体の破損、破断、飛散を防ぐことができる。また、折曲げ部を設けることにより、弾性板を取り付けるボルト位置からその外周の縁巾がより広く確保でき、その結果引き裂きに対する強度も増すことができ、回転強度の向上が図られる。また、質量体が破損、飛散したとしても折曲げ部が緩衝吸収壁となり、その周辺のミッションハウジング外へと飛び出すことも防止できる。さらには、弾性板の外周に折曲げ部を設けることにより、弾性板の軸方向の撓み剛性が高くなり、弾性板の剛性調整にも利用できる。また、本発明によれば、前記質量体の外周に、前記弾性板の前記折曲げ部の先端に対向する位置に段部を設けることで、前記質量体の破損、飛散等を防止できるとともに前記質量体の後段に取付られる取付部品(ダンパーなど)との外径確保等することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の一実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の全体構成を示す図であり、図1(a)は正面図、図1(b)は側断面図、図1(c)は背面図をそれぞれ示している。
本発明の一実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の側断面図であり、図1(b)と同じものであるが従来例との比較説明のために図面をあらためたものである。
本発明の他の実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の一部破断した側断面図である。
本発明の他の実施形態に係るフレキシブルフライホイール装置の一部破断した側断面図である。
従来のフレキシブルフライホイール装置の側断面図である。
従来の他のフレキシブルフライホイール装置の側断面図である。

実施例

0025

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

0026

まず、本発明の対象となるフレキシブルフライホイール装置の全体構成を図1により説明する。

0027

図1(a)は、フレキシブルフライホイール装置を内燃機関のエンジンに接続されるクランクシャフトのクランク軸に結合する側からみた正面図を示しており、図1(b)は、その側面を断面図として示し、図1(c)は、トランスミッション系に接続される側からみたものを、その背面図として示している。

0028

図1において、1は弾性板であり、円盤状で強度は強く剛性は比較的低くして振動・騒音を低減するもので、一例としてはドライブプレートである。2は質量体であり、弾性板の外周囲に位置し、低速回転時、高速回転時などにおいて、自分の慣性力により、回転をスムーズにして振動を抑える役割ももっている。この質量体の一例としてフライトマスや、フライトホイールなどと呼ばれるものが使用される。弾性板1の外周に、この質量体2が、取付ねじ5により複数個所にて質量体2の取付孔51により取付固定される。弾性板1の中央の軸心6の周囲にはリンフォースとも呼ばれる、補強板3と、シャフト側補強版4が取付けられている。弾性板1と質量体2とによりなるフレキシブルフライホイール装置が、締結孔7によりクランクシャフト等に取付けられる。

0029

かかる構成において、図1(b)の側断面図を新らためて示す図2の側断面図を用いて説明する。図2において、弾性板1の外周部1aに折曲げ部1bを設けてある。この折曲げ部1bが質量体2の外周部2aを包み込むように弾性板1と質量体2が取付け固定される。折曲げ部1bと質量体2の外周部2の外周面とは適度のクリアランス(隙間)をもって配置される。このクリアランスは破損した質量体2が過大な衝撃力を持たないよう、小さいレベルが望ましいが、適度の隙間であってよい。その隙間は、破損等の防止作用が働くのに有効な範囲でよく、折曲げ部の板厚と同等かそれより以下が好適である。また所謂接触あるいは一部接触している状態であってもよい。このことは以下の別の実施形態においても同様である。
この弾性体1の外周部1aの折曲げ部1bにより、質量体2に異常な負荷がかかり、質量体1の外周部2aが破損、破壊が始まるとしても、あるいは、取付ねじ5により固定される質量体2の取付け部分から亀裂乃至は破損が始まるとしても、その破損、飛散を防止することができる。この弾性板1の折曲げ部1bの外周、外側にリングギア等の構成部品が取り付けられる場合、この構成部品の飛散防止等に機能するものではない。即ち、この折曲げ部1bは質量体2の飛散防止等に機能するものであり、外側に取り付けられる構成部品等の取付部品の飛散防止等に直接寄与するものではない。また、弾性板1の折曲げ部1bの外周、外側に取付部品があるとその取付部品にも遠心力が働き、折曲げ部1bにより大きな力が加わり、本来の破損等の防止機能が弱まることが考えられる。従って、弾性板1の折曲げ部1bの外側には取付部品が取付けられていないほうが望ましいが、軽量で影響がなければよくこれに限定されるものではない。このことは、以下別の実施形態においても同様である。なお、この折曲げ部1bは、図示例では円環状のものとして示しているが、断続的な円環曲げ部であってもよい。また、この質量体2には、折曲げ部1bに対向した位置に段部2bが設けられている。この質量体2の外周の段部2bにより、質量体の後段に取付られる取付部品(ダンパーなど)との外径確保等することができる。また、この段部2bを取付の位置合わせ等に用いてもよい。なお、この折曲げ部1bは、フランジと呼ばれるものであってよい。

0030

図3は、別の実施形態を示し、先に説明の図2の折曲げ部1bに代えて、質量体2の外周部2cの全体を覆うように、その質量体2の厚さに見合った折曲げ部1cを形成したものである。なお、この折曲げ部1cも先と同様、フランジと呼ばれるものであってよい。

0031

かかる構成により、質量体2が遠心力により破損、破壊して飛びだそうとしても弾性体1の折曲げ部1cにより、質量体2の破損、破壊、飛散を防止できる。なお、図2図3に示した折曲げ部1b、1c自体の厚さは均一に示してあるが、質量体2との関係や補強等の関係などから適宜厚さが変えられているものであってもよい。

0032

図4は、さらに別の実施形態を示し、先に従来例として説明した図6に図示の弾性板11と質量体12との間にばね部材18を介在させ、振動・騒音の面で改善したフレキシブルフライホイール装置において、質量体11の破損・破壊し飛散するのを防止するものである。なお、このばね部材18としては、図示例では、皿ばねを例に示しているが、これに限られものではなく、ゴム等の弾性体や、その他減衰部材合成樹脂ばね等用いてもよい。

0033

図4において、弾性板11の外周部11aに折曲げ部11bを設けてある。この折曲げ部11bが質量体12の最外周部12aを包み込むように弾性板11と質量体12が取付け固定される。この弾性体11の外周部11aの折曲げ部11bにより、質量体12に異常な負荷がかかり、質量体11の外周部12aが破壊・破損が始まるとしても、あるいは、取付ねじ15により固定される質量体12の取付け部分から亀裂乃至は破損が始まるとしても、その破壊、飛散を防止することができる。なお、この折曲げ部11bも先と同様、フランジと呼ばれるものであってよい。また、この折曲げ部11bは、図示例では円環状のものとして示しているが、断続的な円環曲げ部であってもよい。また、この質量体12には、折曲げ部11bに対向した位置に段部12bが設けられている。この質量体2の外周の段部12bにより、質量体の後段に取付られる取付部品(ダンパーなど)との外径確保等することができる。また、この段部12bを取付の位置合わせ等に用いてもよい。

0034

さらには、図4の構成において、先の図3にて説明したのと同様に、段部12bを設けるのではなく、質量体12の外周部12aから折曲げ部が質量体12の最外周の全体を覆うようにしてもよい。折曲げ部11b自体の厚さは、質量体2との関係や補強等の関係などから適宜その厚さが変えられているものであってもよい。

0035

また、図2図4に示される質量体2あるいは12の外周を覆う折曲げ部1bあるいは11bのその配置の長さや厚さは、これら実施形態に限られるものではなく、種々の変形が考えられる。

0036

また、本発明の実施形態として、補強板を設けたもの例に挙げているが、適宜設けられるものであり、補強板が省略されたものであってもかまわない。

0037

なお、用語について、一般に、弾性板と質量体の一体をフライホイールと称す場合もあるが、本発明の実施形態としては、質量体としてフライホイール、弾性板の例としてドライブプレート等として説明したが、これらに限定されるものではない。

0038

また、本発明では、弾性板と質量体を合わせて、捩じり振動、曲げ振動等に対する剛性とエンジン回転に対応する振動を抑えることから、フレキシブルフライホイール装置としている。従って、名称から限定的に解釈されるべきではない。

0039

以上説明した各実施形態は、本発明の理解のために例示されたものであり、本発明は、これら実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載によって定義される。また、本発明の技術思想から離れるものでない限り、特許請求の範囲に記載の構成と均等であるものも本発明の保護の範囲に含まれるものである。

0040

本発明によれば、内燃機関として自動車等のエンジンの高速回転に対して、フライホイール等の質量体の高速回転により、曲げ振動や捩じり振動の複雑な動きにともなう、質量体にかかる遠心力も大きくなる。この質量体に作用する力の増大にも、質量体の破断、破損し飛散するのを防止することができ、安全性を高めることができる。今後、エンジンの高機能、高速回転化にともない、安全性を高めるためにも、ますます利用可能性が大きい。

0041

1…弾性板
1a…外周部
1b…折曲げ部
1c…折曲げ部
2…質量体
2a…外周部
2b…段部
2c…外周部
11…弾性板
11a…外周部
11b…折曲げ部
12…質量体
12a…外周部
12b…段部

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