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技術 ブレーキ操作装置

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 小川貴広
出願日 2015年11月18日 (4年0ヶ月経過) 出願番号 2015-225647
公開日 2016年9月29日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-172547
状態 特許登録済
技術分野 制動要素、初動装置
主要キーワード ブレーキレバ サポート側 座屈現象 初期入力 ブレーキ操作装置 ペダルサポート 圧縮コイルスプリング 剛性感
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(2016年9月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

実用的なブレーキ操作装置を提供する。

解決手段

ブレーキ操作部材20の前進に伴って伸張させられることでそのブレーキ操作部材20を後退させる方向に付勢する第1スプリング70と、ブレーキ操作部材20の前進に伴って圧縮させられることでそのブレーキ操作部材20を後退させる方向に付勢する第2スプリング72とを備えさせ、ブレーキ操作部材20を所定量θ0以上前進させた場合に第2スプリング72が座屈するように構成する。本ブレーキ操作装置10によれば、ブレーキ操作部材20への初期入力時には比較的大きな反力を付与して剛性感を出すとともに、急ブレーキ等によりブレーキ操作部材20の操作量が大きくなるような場合には、大きな制動力を確保することが可能である。

概要

背景

ブレーキ操作装置は、ブレーキ操作部材と、運転者によって操作されたブレーキ操作部材を元の位置に戻すため、また、運転者のブレーキ操作に対する反力を付与するためのリターンスプリングとを含んで構成される。下記特許文献1には、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル前方側に設けられて、ブレーキペダルの踏み込みに伴って伸張させられることで、そのブレーキペダルを元に戻す方向に直接的に付勢するリターンスプリングや、マスタシリンダに設けられてブレーキペダルを元に戻す方向に間接的に付勢するリターンスプリング等が記載されている。

概要

実用的なブレーキ操作装置を提供する。ブレーキ操作部材20の前進に伴って伸張させられることでそのブレーキ操作部材20を後退させる方向に付勢する第1スプリング70と、ブレーキ操作部材20の前進に伴って圧縮させられることでそのブレーキ操作部材20を後退させる方向に付勢する第2スプリング72とを備えさせ、ブレーキ操作部材20を所定量θ0以上前進させた場合に第2スプリング72が座屈するように構成する。本ブレーキ操作装置10によれば、ブレーキ操作部材20への初期入力時には比較的大きな反力を付与して剛性感を出すとともに、急ブレーキ等によりブレーキ操作部材20の操作量が大きくなるような場合には、大きな制動力を確保することが可能である。

目的

本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用的なブレーキ操作装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

運転者によって操作され、前進させられるブレーキ操作部材と、前記ブレーキ操作部材の前進に伴って伸張させられることで、そのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第1スプリングと、前記ブレーキ操作部材の前進に伴って圧縮させられることで、そのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第2スプリングとを備えたブレーキ操作装置であって、前記ブレーキ操作部材を所定量以上前進させた場合に、前記第2スプリングが座屈するように構成されたことを特徴とするブレーキ操作装置。

請求項2

前記ブレーキ操作部材が、下端部に踏部が設けられたブレーキペダルであり、当該ブレーキ操作装置が、前記ブレーキペダルを揺動可能にそれの上部において支持するペダルサポートを備え、前記ブレーキペダルを所定角度以上踏み込んだ場合に、前記第2スプリングが座屈するように構成された請求項1に記載のブレーキ操作装置。

請求項3

前記第1スプリングが、前記ブレーキペダルと前記ペダルサポートの後方側の部分との間に配設され、前記第2スプリングが、前記ブレーキペダルと前記ペダルサポートの前方側の部分との間に配設された請求項2に記載のブレーキ操作装置。

請求項4

前記第2スプリングの座屈する前のばね定数が、前記第1スプリングのばね定数より大きくされた請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

請求項5

当該ブレーキ操作装置が、前記第1スプリングと前記第2スプリングとの両者によって前記ブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する力の、前記ブレーキ操作部材が前進した距離に対する増加量が、前記第2スプリングの座屈が発生した後、座屈する前に比較して小さくなるように構成された請求項1ないし請求項4のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

請求項6

前記第2スプリングが、座屈が発生した後、前記ブレーキ操作部材がさらに前進させられても、自身によって、前記ブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する力が増加しなくなるものである請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

請求項7

前記第2スプリングが、自身の前方側の部分および後方側の部分を結ぶ軸線と、それら前方側の部分および後方側の部分の間の中間部分の軸線とをずらした形状の圧縮コイルスプリングである請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

技術分野

0001

本発明は、運転者によるブレーキ操作が入力される車両用ブレーキ操作装置に関する。

背景技術

0002

ブレーキ操作装置は、ブレーキ操作部材と、運転者によって操作されたブレーキ操作部材を元の位置に戻すため、また、運転者のブレーキ操作に対する反力を付与するためのリターンスプリングとを含んで構成される。下記特許文献1には、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル前方側に設けられて、ブレーキペダルの踏み込みに伴って伸張させられることで、そのブレーキペダルを元に戻す方向に直接的に付勢するリターンスプリングや、マスタシリンダに設けられてブレーキペダルを元に戻す方向に間接的に付勢するリターンスプリング等が記載されている。

先行技術

0003

国際公開公報 WO2010/055842

発明が解決しようとする課題

0004

ブレーキ操作の操作フィーリングは、ブレーキ操作部材への初期入力時に剛性感を出すため、ブレーキ操作部材の操作ストローク範囲初期ストローク時においては、そのブレーキ操作に対して比較的大きな反力が付与されることが望ましい。一方、急ブレーキ等によりブレーキ操作部材の操作量が大きくなるような場合には、大きな制動力を確保するため、そのブレーキ操作に対する反力は小さい方が望ましい。例えば、上記特許文献1のブレーキ装置は、前述の複数のリターンスプリングやストロークシミュレータ等のうち、ブレーキ操作部材の操作量に応じて、それらのうちの使用するものの組み合わせを変更することで、上記の両者に対処するようになっている。しかしながら、マスタシリンダ内のスプリング等、複数のリターンスプリングを並列的にあるいは直列的に組み合わせて使用するため、比較的複雑な構成となっている。つまり、簡便な構成によって、上記の両者に対処することで、ブレーキ操作装置の実用性が向上すると考えられる。本発明は、そのような実情に鑑みてなされたものであり、実用的なブレーキ操作装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0005

上記課題を解決するために、本発明のブレーキ操作装置は、ブレーキ操作部材の前進に伴って伸張させられることでそのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第1スプリングと、ブレーキ操作部材の前進に伴って圧縮させられることでそのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第2スプリングとを備え、ブレーキ操作部材を所定量以上前進させた場合に第2スプリングが座屈するように構成される。

発明の効果

0006

本発明のブレーキ操作装置は、ブレーキ操作部材の操作量が大きくなるブレーキ操作が行われた場合に、その操作の途中で第2スプリングが座屈するため、さらに操作量を大きくするブレーキ操作に対しては、反力の増加が小さくなる。つまり、本発明のブレーキ操作装置によれば、ブレーキ操作部材への初期入力時には比較的大きな反力を付与して剛性感を出すとともに、急ブレーキ等によりブレーキ操作部材の操作量が大きくなるような場合には、大きな制動力を確保することが可能である。したがって、本発明のブレーキ操作装置は、上記のような特性を簡便な構成によって実現できるため、実用的な装置となっている。

発明の態様

0007

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明(以下、「請求可能発明」という場合がある)の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、それらの発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載,実施例の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から何某かの構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

0008

なお、以下の各項において、(1)項が請求項1に相当し、請求項1に(2)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項2に、請求項2に(3)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項3に、請求項1ないし請求項3のいずれか1つに(4)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項4に、請求項1ないし請求項4のいずれか1つに(5)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項5に、請求項1ないし請求項5のいずれか1つに(6)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項6に、請求項1ないし請求項6のいずれか1つに(7)項に記載の技術的特徴を付加したものが請求項7に、それぞれ相当する。

0009

(1)運転者によって操作され、前進させられるブレーキ操作部材と、
前記ブレーキ操作部材の前進に伴って伸張させられることで、そのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第1スプリングと、
前記ブレーキ操作部材の前進に伴って圧縮させられることで、そのブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する第2スプリングと
を備えたブレーキ操作装置であって、
前記ブレーキ操作部材を所定量以上前進させた場合に、前記第2スプリングが座屈するように構成されたことを特徴とするブレーキ操作装置。

0010

本項に記載のブレーキ操作装置は、ブレーキ操作部材の操作量が大きくなるブレーキ操作が行われた場合に、その操作の途中で第2スプリングに座屈が発生する。そして、第2スプリングの座屈が発生すると、その第2スプリングの座屈が発生した位置からさらに操作量を大きくするブレーキ操作に対して、第2スプリングによる反力は、その反力の増加が小さくなる,ほぼ増加しなくなる,あるいは、座屈が発生した時点の反力より小さくなる。そのため、第2スプリングの座屈が発生した位置からさらに操作量を大きくするブレーキ操作に対して、第1スプリングと第2スプリングとの両者による反力の増加を、座屈する前の反力の増加より小さくすることができるのである。つまり、本項に記載のブレーキ操作装置によれば、ブレーキ操作部材への初期入力時には、2つのスプリングによって比較的大きな反力を付与して剛性感を出すことが可能である。また、急ブレーキ等によりブレーキ操作部材の操作量が大きくなるような場合には、操作量の増加に対する反力の増加を小さくすることができるため、ブレーキ操作量が大きくなりやすくされて、大きな制動力を確保することが可能である。

0011

本項に記載のブレーキ操作装置は、運転者の足によってブレーキ操作されるもの、つまり、ブレーキ操作部材としてブレーキペダルを備えるものであってもよく、運転者の手によって操作されるもの、つまり、ブレーキ操作部材としてブレーキレバーを備えるものであってもよい。

0012

(2)前記ブレーキ操作部材が、下端部に踏部が設けられたブレーキペダルであり、
当該ブレーキ操作装置が、
前記ブレーキペダルを揺動可能にそれの上部において支持するペダルサポートを備え、
前記ブレーキペダルを所定角度以上踏み込んだ場合に、前記第2スプリングが座屈するように構成された(1)項に記載のブレーキ操作装置。

0013

本項に記載の態様は、運転者の踏力によりブレーキ操作を行うための操作装置に限定した態様である。

0014

(3)前記第1スプリングが、前記ブレーキペダルと前記ペダルサポートの後方側の部分との間に配設され、
前記第2スプリングが、前記ブレーキペダルと前記ペダルサポートの前方側の部分との間に配設された(2)項に記載のブレーキ操作装置。

0015

本項に記載の態様は、ブレーキペダルと2つのリターンスプリングとがユニット化されているため、車体への取り付けを容易に行うことが可能である。

0016

(4)前記第2スプリングの座屈する前のばね定数が、前記第1スプリングのばね定数より大きくされた(1)項ないし(3)項のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

0017

本項に記載の態様は、第2スプリングの座屈が発生した後の装置全体としてのばね定数を、座屈する前のばね定数の半分以下とすることが可能である。つまり、第2スプリングのばね定数と第1スプリングのばね定数の差を大きくするほど、第2スプリングの座屈が発生した後のブレーキ操作への反力の増加を小さくすることが可能である。

0018

(5)当該ブレーキ操作装置が、
前記第1スプリングと前記第2スプリングとの両者によって前記ブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する力の、前記ブレーキ操作部材が前進した距離に対する増加量が、前記第2スプリングの座屈が発生した後、座屈する前に比較して小さくなるように構成された(1)項ないし(4)項のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

0019

本項に記載の態様は、第1スプリングのばね定数と第2スプリングのばね定数を合わせたばね定数が、第2スプリングの座屈が発生した後、座屈する前に比較して小さくされている。本項の態様によれば、第2スプリングの座屈が発生した後も、ブレーキ操作に対する反力は増加するため、運転者に操作感を付与することができる。

0020

(6)前記第2スプリングが、
座屈が発生した後、前記ブレーキ操作部材がさらに前進させられても、自身によって、前記ブレーキ操作部材を後退させる方向に付勢する力が増加しなくなるものである(1)項ないし(5)項のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

0021

本項に記載の態様においては、第2スプリングの座屈が発生した後、第1スプリングによる反力のみが増加することとなる。したがって、第2スプリングによる反力が増加しないため、大きな制動力を確保すべくブレーキ操作部材の操作量を大きくなりやすくするという観点において望ましい態様となっている。

0022

(7)前記第2スプリングが、
自身の前方側の部分および後方側の部分を結ぶ軸線と、それら前方側の部分および後方側の部分の間の中間部分の軸線とをずらした形状の圧縮コイルスプリングである(1)項ないし(6)項のいずれか1つに記載のブレーキ操作装置。

0023

本項に記載の態様は、第2スプリングの形状に限定を加えた態様である。本項の態様によれば、第2スプリングの両端の各々を結んだ直線から、中間部分がオフセットしているため、第2スプリングは、両端部の各々と中間部とを繋ぐ箇所において座屈し易いものとなっている。

図面の簡単な説明

0024

請求可能発明の実施例であるブレーキ操作装置の側面図である。
図1に示す第2リターンスプリングの側面断面図である。
図2に示す第2リターンスプリングが収縮させられた状態を示す側面断面図である。
本実施例におけるブレーキ操作量と操作反力との関係を示す図である。
ブレーキ操作部材に加えられる踏力と本実施例のブレーキ操作装置が搭載される車両の減速度との関係を示す図である。

0025

以下、本発明を実施するための形態として、本発明の一実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。

0026

図1に、請求可能発明の実施例であるブレーキ操作装置10を示す。そのブレーキ操作装置10は、ブレーキ装置の操作部であり、運転者の踏力によってブレーキ操作を行うためのものである。ブレーキ操作装置10は、ブレーキ操作部材としてのブレーキペダル20(以下、単に「ペダル20」という場合がある)と、そのブレーキペダル20を支持するペダルサポート22とを含んで構成されるものであり、いわゆる吊り下げ式の操作装置である。ペダルサポート22は、車体への取り付けにおいて土台となるベース部24と、そのベース部24から車両後方に向かって平行に延びる一対のサイドプレート部26と、その1対のサイドプレート部26の上縁を繋ぐトッププレート部28と、1対のサイプレート部26の車両後方側から下方に向かって延び出したブラケット部30を含んで構成されている。ペダル20は、概して上下方向に延びるアーム部40の上端部において、ペダルサポート22の1対のサイドプレート部26に渡された状態で設けられた回転軸42により軸支されることで揺動可能に保持されている。そして、アーム部40の下端部に設けられた踏部としてのペダルパッド44から、運転者の踏力が付与されることで、車両前後方向に揺動させられる。

0027

ブレーキ操作装置10は、ペダルサポート22において車体に取り付けられる。詳しく言えば、ペダルサポート22は、ベース部24において、車両のエンジンルームと車室とを区画する隔壁となる部材であるダッシュパネル50の車室側に固定支持されている。また、ペダルサポート22は、トッププレート部28の車両後方側端部において、車幅方向の両端部の各々が図示を省略する車体の両側のサイドメンバの各々に固定された梁部材であるインパネリインフォースメント52に固定される。また、ダッシュパネル50のエンジンルーム側には、運転者の踏力を増強するためのブレーキブースタ54が固定されている。そのブレーキブースタ54のプッシュロッド56が、ダッシュパネル52を貫通して車両後方に向かって延び出しており、そのプッシュロッド56の車両後方側端部が、ペダル20のアーム部40に連結されている。つまり、運転者の踏力によってペダル20が車両前方に向かって揺動させられると、プッシュロッド56が車両前方に移動させられ、ブレーキブースタ54により運転者の踏力が増強されるようになっている。そして、その増強された踏力が、図示を省略するマスタシリンダによって液圧に変換され、各車輪に対応するブレーキシリンダに伝達されるのである。

0028

本ブレーキ操作装置10は、2つのリターンスプリング70,72を備えている。そのうちの1つである第1リターンスプリング70は、ペダル20とペダルサポート22の後端側との間、詳しくは、ペダル20のアーム部40とペダルサポート22のブラケット部30との間に配設されている。その第1リターンスプリング70は、引張コイルスプリングであり、ペダル20の踏み込みに伴って伸張させられ、ペダル20を中立位置に復帰させる方向に付勢するもの、つまり、ペダルの前進に伴って伸張することでペダル20を後退させる方向に付勢する第1スプリングとして機能するものとなっている。

0029

また、第2リターンスプリング72は、ペダル20とペダルサポート22の前端側との間、詳しくは、ペダル20のアーム部40と、ペダルサポート22のベース部24との間に配設されている。その第2リターンスプリング72は、図2に示すように、ハウジング90と、そのハウジング90内に収容された座屈ばね92とを含んで構成される。その座屈ばね92は、ある長さだけ縮められた場合に、座屈現象が生じるものである。詳しく言えば、座屈ばね92は、前端94と後端96とを通る軸線L1に対して、コイル状に形成された中間部98の軸線L2が、ずらされた形状のものとされており、容易に座屈現象が生じるようになっている。

0030

一方、ハウジング90は、上記のような形状とされた座屈ばね92が内部に収まるように、側方からの視点において上方に開口する概してコの字形状のものとされている。具体的には、ハウジング90は、ペダル20への連結部100が設けられたペダル側部材102と、サポート22への連結部104が設けられたサポート側部材106と、それらペダル側部材102とサポート側部材106との間を結ぶ中間部材108とで構成される。中間部材108は、ペダル側部材102の前面下方から延び出すようにそのペダル側部材102に固定されている。一方、サポート側部材106は、中間部材108にそれの軸線方向に摺動可能に取り付けられている。つまり、ペダル側部材102とサポート側部材106とが、互いに接近可能とされている。換言すれば、ハウジング90は、収縮可能とされている。

0031

したがって、第2リターンスプリング72は、ペダル20が踏み込まれると、ハウジング90が収縮することで、内部に収容された座屈ばね92も収縮し、弾性力を発生させるのである。つまり、第2リターンスプリング72は、ペダル20の踏み込みに伴って収縮させられ、ペダル20を中立位置に復帰させる方向に付勢するもの、つまり、ペダル20の前進に伴って収縮することでペダル20を後退させる方向に付勢する第2スプリングとして機能するものとなっている。

0032

そして、座屈ばね92は、上述したように、ペダル20が所定角度θ0踏み込まれて、図3(a)に示す状態まで収縮させられると、座屈現象が生じ始めることとなる。具体的にいえば、座屈ばね92に加えられている力が、中間部98において軸線L2に交差する方向、詳しくは、図3における下方向に逃げようとすることとなる。つまり、座屈ばね92は、ペダル20が所定角度θ0を超えて踏み込まれて、図3(a)に示す状態からさらに収縮させられると、図3(b)に示すように、中間部98の中央が下方側に逃げ出すようにして、屈曲することとなるのである。また、前端94および後端96に対して中間部98がオフセットしているため、座屈ばね92は、座屈が発生した後、前端94と後端98とがさらに接近させられても、前端94と中間部98との間,後端96と中間部98との間で変形が生じることとなる。それらによって、座屈ばね92は、図4に示すように、ブレーキ操作量θが所定角度θ0となって座屈が発生した後、ペダル20がさらに踏み込まれても発生させる弾性力は、座屈が発生した時点から増加しなくなる特性を有するものとなっている。したがって、本ブレーキ操作装置10は、座屈ばね92が座屈した状態では、第1リターンスプリング70の弾性力のみが増加することになるのである。なお、第1リターンスプリング70のばね定数K1は、第2リターンスプリング72の座屈する前のばね定数K2に比較して、非常に小さくされている。そのため、第2リターンスプリング72が座屈すると、ブレーキ操作に対する操作反力の増加は、第1リターンスプリング70の弾性力の増加のみに依拠し、図4に示すように、座屈前に比較して非常に小さくなるのである。

0033

したがって、本実施例のブレーキ操作装置10は、ペダル20への初期入力時には、2つのリターンスプリング70,72によって比較的大きな反力を付与して剛性感を出すことが可能である。また、急ブレーキ等によりブレーキ操作量が大きくなるような場合には、図5に示すように、第2リターンスプリング72が座屈して操作量の増加に対する反力の増加が小さくなるため、そのブレーキ操作に対して操作量が大きくなりやすく、大きな制動力を確保することが可能である。

0034

なお、本実施例のブレーキ操作装置10においては、図4に示したように、座屈すると、ブレーキ操作量が増加しても、第2リターンスプリング72の弾性力が増大しないものとされていたが、第2スプリングは、そのような特性のものに限定されない。例えば、第2スプリングは、座屈が発生した後さらにブレーキ操作量が増加するにつれて弾性力が増加しても、そのブレーキ操作量に対する弾性力の増加量が、座屈する前に比較して小さくなる特性のものであってもよい。また例えば、第2スプリングは、座屈が発生した後の弾性力が、座屈する前の弾性力より小さくなる特性のものであってもよい。その場合、ブレーキ操作装置を、第2スプリングの座屈が発生した後における第1スプリングと第2スプリングとの両者による操作反力が、座屈する前に比較して小さくなるように構成すれば、第2スプリングの座屈が発生した後も、ブレーキ操作に対する反力は増加するため、運転者に操作感を付与することが可能である。

0035

10:ブレーキ操作装置20:ブレーキペダル〔ブレーキ操作部材〕 22:ペダルサポート40:アーム部 44:ペダルパッド〔踏部〕 56:プッシュロッド70:第1リターンスプリング〔第1スプリング〕 72:第2リターンスプリング〔第2スプリング〕 90:ハウジング92:座屈ばね94:前端96:後端98:中間部

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