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技術 空気導入装置

出願人 サカエ理研工業株式会社
発明者 原野陽介
出願日 2016年5月30日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-107466
公開日 2017年12月7日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-213938
状態 特許登録済
技術分野 推進装置の冷却,吸排気,燃料タンクの配置
主要キーワード 部材穴 開放角度θ 直動案内機構 ドット柄 可動フィン フロンド フレーム端 空気導入装置
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(2017年12月7日)のものです。
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図面 (20)

課題

導入する空気量を制御し、小型化可能な空気導入装置を提供する。

解決手段

空気導入装置51は、可動部材40、第1部材60および第2部材70を備える。可動部材40は、フレーム21に設けられ、上下方向に移動可能である。第1部材60の基端部61がフレーム21に接続されている。第2部材70は、一端部71が第1部材60の先端部62に連結され、他端部72が可動部材40に連結されている。第2部材70は、可動部材40とともに上下方向に移動したとき、流路241−244を開閉して、空気導入部から流れる空気を導入または遮断して、導入する空気量を制御できる。可動部材40および第2部材70が上下移動するのみで流路241−244を開閉できるため、車両の前後方向に必要な長さが短縮でき、可動部材40および第2部材70が前後方向に移動する必要がないため、空気導入装置51を小型化できる。

概要

背景

従来、エンジンルームの温度を調整するため、エンジンルームに空気を導入する空気導入装置が車両に設けられている。空気導入装置は、フロントグリルまたはラジエータグリルとも呼ばれている。特許文献1、2に記載のように、空気導入装置は空気を導入する開口部の開閉動作をすることによってエンジンルーム内への空気の導入状態を制御するグリルシャッタが設けられている。

概要

導入する空気量を制御し、小型化可能な空気導入装置を提供する。空気導入装置51は、可動部材40、第1部材60および第2部材70を備える。可動部材40は、フレーム21に設けられ、上下方向に移動可能である。第1部材60の基端部61がフレーム21に接続されている。第2部材70は、一端部71が第1部材60の先端部62に連結され、他端部72が可動部材40に連結されている。第2部材70は、可動部材40とともに上下方向に移動したとき、流路241−244を開閉して、空気導入部から流れる空気を導入または遮断して、導入する空気量を制御できる。可動部材40および第2部材70が上下移動するのみで流路241−244を開閉できるため、車両の前後方向に必要な長さが短縮でき、可動部材40および第2部材70が前後方向に移動する必要がないため、空気導入装置51を小型化できる。

目的

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、導入する空気量を制御し、小型化可能な空気導入装置を提供する

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

車両(1)に用いられる空気導入装置であって、外枠を形成するフレーム(21)と、前記フレームの内側に設けられ、前記車両の前側に開口し、前記車両の前後方向に連通する流路(241、242、243、244)を有する空気導入部(20)と、前記フレームに設けられ、前記車両の前方に対し、上下方向に移動可能な可動部材(40)と、前記フレームに設けられ、基端部(61)が前記フレームに接続されており、前記可動部材が上下方向に移動したとき、前記基端部を中心に先端部(62)が回転する第1部材(60、160)と、板状に形成されており、一端部(71)が前記先端部に連結され、他端部(72)が前記可動部材に連結されており、前記可動部材が前記車両の前方に対し上下方向に移動したとき、前記他端部が前記可動部材とともに上下方向に移動し、前記流路を開閉して、前記空気導入部から流れる空気を導入または遮断する第2部材(70、170)と、を備える空気導入装置。

請求項2

前記可動部材が前記車両の前方に対し上方向に移動したとき、前記第2部材(70)は前記流路を閉じて、前記空気導入部から導入される空気を遮断する請求項1に記載の空気導入装置。

請求項3

前記第2部材が前記流路を開いたときの前記第1部材と前記第2部材とによって区画される前記車両の後側の角度を開放角度(θo)とし、前記第2部材が前記流路を閉じたときの前記第1部材と前記第2部材とによって区画される前記車両の後側の角度を閉塞角度(θc)とすると、前記閉塞角度は、前記開放角度よりも大きい請求項1または2に記載の空気導入装置。

請求項4

前記可動部材は、複数の歯(411)を含む回転可能な歯車であるピニオン(41)および前記歯に対応する複数の溝(421)を含む棒状のラック(42)を有し、前記他端部は前記ラックに連結されており、前記ピニオンが回転したとき、前記ラックが前記他端部とともに前記車両の前方に対し上下方向に移動し、前記他端部が前記流路を開閉して、前記空気導入部から流れる空気を導入または遮断する請求項1から3のいずれか一項に記載の空気導入装置。

技術分野

0001

本発明は、車両に用いられる空気導入装置に関する。

背景技術

0002

従来、エンジンルームの温度を調整するため、エンジンルームに空気を導入する空気導入装置が車両に設けられている。空気導入装置は、フロントグリルまたはラジエータグリルとも呼ばれている。特許文献1、2に記載のように、空気導入装置は空気を導入する開口部の開閉動作をすることによってエンジンルーム内への空気の導入状態を制御するグリルシャッタが設けられている。

先行技術

0003

特開2013−071621号公報
特開2014−024474号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に記載のような空気導入装置は、フレームに支持されている可動フィンが回転することによって、流路開閉を行うように構成されている。可動フィンが回転するため、塞ぎたい流路の幅が車両の前後方向に必要であり、大きなスペースが必要となる。
特許文献2に記載のような空気導入装置は、前後方向に貫通する流路を含む開口部を閉じる状態にする閉鎖位置と、開口部が設けられていない箇所の後方となる開放位置との間で複数の可動フィンが前後方向に移動するように構成されている。可動フィンが前後方向に移動するため、大きなスペースが必要となる。
一方、空気導入装置は、車両の居住性を良くするため、限られたスペース内に搭載する必要があり、小型化が求められている。

0005

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、導入する空気量を制御し、小型化可能な空気導入装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明は、車両(1)に用いられる空気導入装置である。
空気導入装置は、フレーム(21)、空気導入部(20)、可動部材(40)、第1部材(60)および第2部材(70)を備える。
フレームは、外枠を形成する。
空気導入部は、フレームの内側に設けられ、車両の前側に開口し、車両の前後方向に連通する流路(241、242、243、244)を有する。

0007

可動部材は、フレームに設けられ、車両の前方に対し、上下方向に移動可能である。
第1部材は、フレームに設けられ、基端部(61)がフレームに接続されており、可動部材が上下方向に移動したとき、基端部を中心に先端部(62)が回転する。
第2部材は、板状に形成されており、一端部(71)が先端部に連結され、他端部(72)が可動部材に連結されており、可動部材が車両の前方に対し上下方向に移動したとき、他端部が可動部材とともに上下方向に移動し、流路を開閉して、空気導入部から流れる空気を導入または遮断する。

0008

可動部材が上下移動したとき、第2部材が流路を開閉することによって、導入する空気量を制御できる。
可動部材および第2部材が上下移動するのみで流路を開閉できるため、車両の前後方向に必要な長さが短縮でき、可動部材および第2部材が前後方向に移動する必要がない。このため、空気導入装置の前後方向の距離を小さくでき、空気導入装置を小型化できる。

図面の簡単な説明

0009

本発明の第1実施形態による空気導入装置が用いられる車両の構成図。
図1のIIから見た矢視図。
図2のIII部拡大図。
図3のIV−IV線断面図。
図3のVから見た矢視図。
図4のVI−VI線断面図。
本発明の第1実施形態による空気導入装置の可動部材が上方向に移動したときにおける空気導入装置の側面図。
本発明の第1実施形態による空気導入装置の可動部材が上方向に移動したときの左右方向の断面図。
図8のIX−IX線断面図。
本発明の第1実施形態による空気導入装置の作用を説明するためのタイムチャート
本発明の第1実施形態による空気導入装置が空気を遮断する作用図。
本発明の第1実施形態による空気導入装置が空気を導入する作用図。
本発明の第2実施形態による空気導入装置が空気を導入するときにおける左右方向の断面図。
図13のXIV−XIV線断面図。
本発明の第2実施形態による空気導入装置が空気を遮断するときにおける左右方向の断面図。
図15のXVI−XVI線断面図。
本発明の第3実施形態による空気導入装置の正面図。
図17のXVIII−XVIII線断面図。
本発明の第3実施形態による空気導入装置が空気を遮断するときにおける左右方向の断面図。
(a)比較例1の空気導入装置が流路を開いているときの左右方向の断面図、(b)比較例1の空気導入装置が閉じているときの左右方向の断面図。
(a)比較例2の空気導入装置が流路を開いているときの左右方向の断面図、(b)比較例2の空気導入装置が閉じているときの左右方向の断面図。

実施例

0010

以下、本発明の実施形態による空気導入装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第1実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明する。また、「本実施形態」という場合、第1から第3実施形態を包括する。これらの実施形態の空気導入装置は、車両の前部に設けられる。

0011

本実施形態の空気導入装置に用いられる車両1について説明する。
図1に示すように、車両1は、ボンネット7と、バンパー8と、ボディ10の側部と、でエンジンルーム11が区画形成されており、エンジンルーム11内に内燃機関であるエンジン12が搭載されている。

0012

(第1実施形態)
図2に示すように、空気導入装置51は、車両1の前部に設けられ、車両1のボンネット7とバンパー8との間であって、両ヘッドライト9の間に設けられている。車両1の前進方向を「前」とし、車両1の後退方向を「後」とする。また、ボンネット7側を「上」とし、車両1のタイヤ6側を「下」とし、上下方向は、車高高さと同一である。さらに、前進方向から見て右側を「右」とし、前進方向から見て左側を「左」とし、左右方向は、車幅方向と同一である。

0013

図3に示すように、空気導入装置51は、フレーム21、「仕切り部材」としての複数のルーバー22、23、24および空気導入部20を備える。図3において、空気導入部20の所在を明確にするために、空気導入部20に相当する箇所をドット柄で示す。
また、図4および図5に示すように空気導入装置51は、可動部材40、複数の第1部材60および複数の第2部材70を備える。

0014

図4に示すように、フレーム21は、外枠を形成し、フレーム21の上部に位置するフレーム上部25、フレーム下部26およびフレーム下部延長部37を有する。
フレーム下部延長部37は、段階的に折れ曲がっており、フレーム下部26の上端から後退方向に延びている。図4のような左右方向の断面において、煩雑さを避けるため、奥行き線を一部省略している。

0015

図5に示すように、フレーム21は、右方向におけるフレームの端部であるフレーム端部211に複数の連結穴213が形成されている。
複数の連結穴213は、フレーム21の側面に形成されており、左右方向に貫通している。

0016

図4に戻って、ルーバー22、23、24は、左右方向の断面がL字形状で、板状に形成され、フレーム上部25およびフレーム下部26の間に設けられており、意匠部28、29、30、突出部31、32、33および延長部34、35、36を有する。
意匠部28、29、30は、車両1の前側に形成され、上下方向に延びている。ルーバー22、23、24のL字形状の断面は、意匠部28、29、30と突出部31、32、33とで形成される。

0017

突出部31、32、33は、意匠部28、29、30の上端から後退方向に突き出ており、フレーム下部延長部37と同一の長さに形成されている。ここで、「同一」は、常識的な誤差範囲を含む。本明細書中、「同一」、「=」、「等しく」、「等しい」は、同様に拡大解釈するものとする。
延長部34、35、36は、意匠部28、29、30の下端から突出部31、32、33と同一方向に延びており、突出部31、32、33よりも短く形成されている。

0018

空気導入部20は、フレーム21の内側に設けられ、複数の流路241−244を有し、前方から後方に向かって空気が流れ、車両1の外側から空気を導入可能である。
流路241−244は、フレーム上部25、フレーム下部26およびルーバー22、23、24によって複数に仕切られており、前側に開口し、前後方向に連通している。

0019

流路241は、フレーム上部25とルーバー22とによって区画形成され、流路242は、ルーバー22とルーバー23とによって区画形成されている。
流路243は、ルーバー23とルーバー24とによって区画形成され、流路244は、ルーバー24とフレーム下部26とによって区画形成されている。

0020

流路241が開口する面積開口面積A1とし、流路242が開口する面積を開口面積A2とする。また、流路243が開口する面積を開口面積A3とし、流路244が開口する面積を開口面積A4とする。
4つの流路241、242、243、244は、開口面積A1、A2、A3、A4が同一となるように、すなわち、A1=A2=A3=A4 となるように形成されている。
空気導入部20は、外部から流路241−243を経由してエンジンルーム11に空気を導入する。導入された空気は、エンジンルーム11内を冷却するために用いられる。

0021

図5に示すように、可動部材40は、フレーム端部211に設けられ、ピニオン41およびラック42を有し、回転力を直線の動きに変換して、上下方向に移動可能である。
ピニオン41は、複数の歯411を含む歯車であり、図示しないモータに接続されており、回転可能である。
ラック42は、複数の溝421、貫通穴422および複数の挿入穴423を含み、板状に形成されている。

0022

複数の溝421は、ラック42の後端面に形成され、前方向に延びている。
また、複数の溝421は、歯411に対応して、ラック42とピニオン41とが組み合わさるように形成されている。図中、構成を明確にするために、ピニオン41、歯411および溝421を誇張して記載しており、各部の寸法、角度、寸法比および歯数は必ずしも正確ではない。

0023

貫通穴422は、左右方向に貫通しており、上下方向に延びている。貫通穴422を介して、2本のねじ424と図示しないナットとによって、可動部材40とフレーム端部211とが接続されている。
複数の挿入穴423は、左右方向に貫通しており、左右方向の断面が円形形状に形成されている。

0024

モータに電力が供給されモータが回転し、ピニオン41が回転したとき、ピニオン41の回転力がラック42に伝達され、ラック42が上下方向に移動する。ラック42が上下方向に移動したとき、貫通穴422によって、ねじ424はラック42の上下移動に干渉しないようになっている。このように、可動部材40は、ラックアンドピニオン機構で形成され、上下方向に移動可能である。

0025

図4および図6に示すように、第1部材60は、板状に形成され、フレーム21の後側に設けられ、基端部61が連結穴213を介して、フレーム端部211に接続されている。
第1部材60は、可動部材40が上下方向に移動したとき、基端部61を中心に先端部62が回転する。
基端部61は、先端部62よりも下側に設けられ、丸棒状に形成されており、左右方向を軸として回転可能である。
先端部62は、左右方向に延びる2つの第1部材穴622が形成されている。

0026

第2部材70は、板状に形成され、流路241−244の後側で、一端部71が第1部材穴622を介して、先端部62に連結され、他端部72が挿入穴423を介して可動部材40に連結されている。
また、第2部材70は、可動部材40が上下方向に移動したとき、他端部72が上下方向に移動し、流路241−244を開閉して、空気導入部20から流れる空気をエンジンルーム11へ導入または遮断する。

0027

一端部71は、先端部62とともに回転可能で、可動部材40が上下方向に移動したとき、基端部61を中心に先端部62とともに回転する。
他端部72は、挿入穴423を介してフレーム端部211から左右方向に突き出ており、可動部材40とともに上下方向に移動可能で、第1部材60と第2部材70とはリンク機構になっている。
図6において、第1部材60および第2部材70の所在が明確になるように、流路241−244が相当する範囲をドット柄で記載している。

0028

図7図8および図9に示すように、可動部材40が上方向に移動したとき、第2部材70が流路241−244を閉じて、空気導入部20からエンジンルーム11内に導入される空気が遮断される。ここで、流路241−244から導入される空気量がゼロではなく、導入される空気量が減少する程度においても、流路241−244から導入される空気が遮断されるとする。
図4図5および図6に戻って、可動部材40が下方向に移動したとき、第2部材70が流路241−244を開き、空気導入部20からエンジンルーム11内に空気が導入される。

0029

第2部材70が流路241−244を開いたときの第1部材60と第2部材70とによって区画される後側の角度を開放角度θoとする。また、第2部材70が流路241−244を閉じたときの第1部材60と第2部材70とによって区画される後側の角度を閉塞角度θcとする。第2部材70が開閉するために必要な前後方向の長さをLとする。
可動部材40、第1部材60および第2部材70は、閉塞角度θcが開放角度θoよりも大きくなるように、すなわち、θc>θoとなるように調整されている。

0030

(作用)
空気導入装置51の作用について、図10のタイムチャート、図11および図12を参照して説明する。
エンジン12が始動開始した時刻を始動開始時刻x0とし、エンジン12の始動開始時刻x0からの所定時間をPとする。

0031

車両1の速度を車速Vc[km/h]とし、車速Vcにおいて予め設定される速さを設定車速Vc_f[km/h]とする。
設定車速Vc_fは、車両1の車種、エンジン12、開口面積A1、A2、A3、A4または車両1が用いられる環境等により変化し、実験シミュレーション等によって求めることができる。
流路241−244からエンジンルーム11内に導入される空気の量を空気導入量Mとする。

0032

図10に示すように、始動開始時刻x0から所定時間Pが経過した時刻x1まで、車速Vcはゼロである。
図11に示すように、始動開始時刻x0に、可動部材40は上方向に移動し、他端部72が上方向に移動し、第2部材70が流路241−244を閉じる。流路241−244からエンジンルーム11内に導入される空気が遮断され、空気導入量Mはゼロである。始動開始時刻x0から時刻x1まで、エンジンルーム11内の暖機が促進される。ここで、「ゼロ」は、常識的な誤差範囲を含む。以下、「ゼロ」は、同様に拡大解釈するものとする。

0033

図10に戻って、時刻x1から車両1が走行し始め、車両1が低速走行から加速して時刻x2に車速Vcが設定車速Vc_fになる。
図12に示すように、時刻x1に、可動部材40は下方向に移動し、他端部72が下方向に移動し、第2部材70が流路241−244を開く。
時刻x1から時刻x2まで流路241−244からエンジンルーム11内に空気が導入され、空気導入量Mは、車速Vcの増加に伴い増加する。このとき、空気導入装置51はエンジンルーム11内の過熱を防止する。

0034

図10に戻って、時刻x2から車両1がさらに加速し、中速高速走行して、時刻x3に車速Vcが最大車速Vc_maxになる。時刻x3から時刻x4まで、車両1は、最大車速Vc_maxで走行している。
時刻x4から車両1は減速し、時刻x5に車速Vcが設定車速Vc_fになる。

0035

時刻x3に、可動部材40は上方向に移動し、第2部材70が流路241−244を閉じる。始動開始時刻x0から時刻x1までと同様に、流路241−244からエンジンルーム11内に導入される空気が遮断され、空気導入量Mがゼロになる。
時刻3から時刻x5まで、空気導入装置51はエンジンルーム11内に導入される空気を遮断して、車両1の空気抵抗が低減され、車両1の燃費が向上する。

0036

時刻x5に、可動部材40は下方向に移動し、第2部材70が流路241−244を開く。
時刻x5以降では、流路241−244からエンジンルーム11内に空気が導入され、空気導入量Mは、時刻x5にゼロから増加し、車速Vcの減速に伴い、空気導入量Mは減少する。このとき、空気導入装置51は、エンジンルーム11内の過熱を防止する。

0037

ところで、空気導入装置は、車両の居住性を良くするため、限られたスペース内に搭載する必要があり、小型化が求められている。
図20(a)、(b)に示すように、比較例1としての特許文献1に記載の構成のような空気導入装置58は、フレーム581に支持されている可動フィン582が回転することによって、流路583−585の開閉を行うように構成されている。可動フィン582が回転するため、車両1の前後方向の長さWfが必要であり、エンジンルーム11内に大きなスペースが必要となる。

0038

また、図21(a)、(b)に示すように、比較例2としての特許文献2に記載の構成のような空気導入装置59は、複数の可動フィン592が前後方向に移動するように構成されている。可動フィン592は、前後方向に貫通する流路593−595を閉じる状態にする閉鎖位置と、流路593−595が設けられていない箇所の後方となる開放位置との間で移動する。
複数の可動フィン592が前後方向に移動する距離Lfがあり、空気導入装置58と同様に、大きなスペースが必要となる。
そこで、本実施形態では、導入する空気量を制御し、小型化可能にするため、空気導入装置51は、可動部材40、第1部材60および第2部材70を備える。

0039

(効果)
(1)可動部材40が上下移動したとき、第2部材70が流路241−244を開閉することによって、導入する空気量を制御できる。
可動部材40および第2部材70が上下移動するのみで流路241−244を開閉できるため、車両1の前後方向に必要な長さを短縮でき、可動部材40および第2部材70が前後方向に移動する必要がない。このため、空気導入装置51の前後方向の距離Lを小さくでき、空気導入装置51を小型化でき、エンジンルーム11内の前後方向のスペースを大きくできる。

0040

(2)可動部材40が上方向に移動したときに、第2部材70が流路241−244を閉じる。これにより、可動部材40が故障して停止した場合、可動部材40の自重によって、可動部材40が下方向に移動し、第2部材70が流路241−244を開き、フェールセーフの思想を優先することができる。

0041

(3)可動部材40がラックアンドピニオン機構で上下移動可能に形成されているため、構成が簡易低コスト化することができる。

0042

(第2実施形態)
第2実施形態では、可動部材の上下移動と第2部材が行う流路の開閉との関係が異なる点を除き、第1実施形態と同様である。

0043

図13および図14に示すように、空気導入装置52の第2部材170は、板状に形成され、流路241−244の後側で、第1部材160よりも下側に設けられ、一端部71が第1部材160の先端部62に連結され、他端部72が可動部材140に連結されている。また、フレーム上部25とルーバー22は、開口面積A1が開口面積A2、A3、A4より大きくなるように配置されている。開口面積A2、A3、A4は同一である。開口面積A1、A2、A3、A4を全て同一としてもよい。

0044

図15および図16に示すように、可動部材140が下方向に移動したとき、第2部材170が流路241−244を閉じて、空気導入部20からエンジンルーム11内に導入される空気が遮断される。
図13および図14に戻って、可動部材140が上方向に移動したとき、第2部材170が流路241−244を開き、空気導入部20からエンジンルーム11内に空気が導入される。第2実施形態において、第1実施形態の効果(1)および(3)と同様の効果を奏する。

0045

(第3実施形態)
第3実施形態では、フレームおよび空気導入部の形態を除き、第1実施形態と同様である。
図17および18に示すように、空気導入装置53のフレーム121は、左右方向に延びている形状で、内部が複数の仕切り部材127−130によって仕切られ、網目状に形成されている。

0046

空気導入部120は、複数の仕切り部材127−130によって区画形成される複数の流路124を有する。
流路124は、前後方向の断面において、角がR形状であるひし形形状に形成されている。
図19に示すように、可動部材40が上方向に移動したとき、第2部材70が流路124を閉じて、空気導入部20からエンジンルーム11内に導入される空気が遮断される。第3実施形態において、第1実施形態と同様の効果を奏する。

0047

(その他実施形態)
(i)エンジンは、車両の前部に設けられるフロンドエンジン・フロントドライブFF)やフロンドエンジン・リアドライブ(FR)に限定されず、ミッドシップエンジン・リアドライブ(MR)、リアエンジン・リアドライブ(RR)の車両に用いてもよい。

0048

(ii)本実施形態の空気導入装置の可動部材は、フレームの内側に設けられ、棒状に形成され、案内部と摺動部を有する直動案内機構になっていてもよい。
案内部は、フレーム下部に接続され、上下方向に延びており、上端部に図示しないモータおよびボールねじを含む。
摺動部は、案内部および第2部材に接続されており、モータが回転することによって、案内部に沿って第2部材とともに上下移動可能である。

0049

摺動部が上方向に移動したとき、第2部材が流路を閉じて、空気導入部からエンジンルーム内に導入される空気が遮断される。
摺動部が下方向に移動したとき、第2部材が流路を開き、空気導入部からエンジンルーム内に空気が導入される。可動部材が直動案内機構であっても第1実施形態の効果(1)および(2)と同様の効果を奏する。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

0050

1 ・・・車両、
20 ・・・空気導入部、 241−244 ・・・流路
21 ・・・フレーム、
40 ・・・可動部材、
60 ・・・第1部材、 61 ・・・基端部、 62 ・・・先端部、
70 ・・・第2部材、 71 ・・・一端部、 72 ・・・他端部。

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