JP2018162001A - 車両用パネル構造及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ルーフパネルやフロアパネル等のパネル部材には、車両走行時、路面から伝達される振動等に伴う車体変形に起因して低周波数帯域(例えば、20〜50Hz)の振動がパネル面に平行方向に伝播し、この振動が乗員の室内快適性、所謂車両の乗心地を阻害している。
パネル部材の剛性を増加することにより、パネル部材に発生する振動を減衰することができ、車両の乗心地を改善することができる。
しかし、面部材の剛性増加は、車体重量の増加や生産コストの増加を招く虞がある。
クリープ変形は、一定力に対する粘弾性的変形であり、応力緩和現象は、所定因子により力学的平衡状態からずれた場合、平衡状態に戻ろうとする現象である。
振動に伴って粘弾性体が伸張されたとき、粘弾性体が有するエントロピーが減少することから、粘弾性体は、減少したエントロピーを増大するために収縮方向に変化する。
この伸張によるエントロピー減少量に相当する熱量が外部に放出され、その結果、粘弾性体は初期状態に戻る動きを行うことになる。
以上を踏まえ、車体重量の増加を回避しつつ振動減衰性能を向上することを目的として、この粘弾性体の特性を利用した種々の提案がなされている。
制振弾性層によって制振性を確保し、高剛性樹脂領域によって第1,第2CFRP層の長手方向の曲げ剛性を確保している。
ここで、更なる商品性向上を図るため、ベースパネルと粘弾性体との間にウレタン等の発泡体を挟着することが考えられる。このような構成を採用することにより、軽量化及び振動減衰性の改善に加え、遮音性向上を期待することができる。
しかし、本発明者が検討した結果、ベースパネルと粘弾性体との間に発泡体を挟着したパネル構造では、期待される効果が大きいにも拘らず、期待通りの振動減衰性能を確保することができない虞があることが判明した。
そして、発泡体はベースパネルよりも目が粗いため、発泡体と粘弾性体との摩擦界面には当然高い摩擦力が作用するものと考えられることから、ベースパネルに発生した振動が粘弾性体に対して高い伝達率で伝達されるものと予想される。
しかし、発泡体に粘弾性体が接着作用等によって接着された場合、発泡体がベースパネルよりも粘弾性傾向が高いことから、発泡体と粘弾性体との摩擦界面はベースパネルと粘弾性体との摩擦界面よりも粘弾性的性質が高くなることが知見された。
それ故、粘弾性体によるクリープ変形に起因して両者間の摩擦力低下が発生し、発泡体と粘弾性体との接合力低下に伴う界面剥離により、粘弾性体が発泡体に対して面平行方向に滑り移動し、その結果、ベースパネルの振動が粘弾性体に対して十分に伝達されないという現象が判明した。
前記第1,第2パネル体の振動に起因して前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動が生じたとき、前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動を前記粘弾性体に作用する面直交方向抗力に変換する変換機構とを備えたため、粘弾性体による初期の相対移動を利用して面直交方向抗力を増加し、粘弾性体と第1,第2充填材との間の摩擦力を増加することができる。
そして、粘弾性体の第1,第2充填材に対する面平行方向の相対移動を抑制することができるため、第1,第2ベースパネルの振動が粘弾性体に対して高い伝達率で伝達され、振動減衰性能を向上することができる。
この構成によれば、簡単な構成で粘弾性体の第1,第2充填材に対する面平行方向の相対移動を抑制することができる。
この構成によれば、粘弾性体の第1,第2充填材に対する面平行方向の相対移動を確実に抑制することができる。
この構成によれば、車体重量の軽量化及び低コスト化を一層図ることができる。
この構成によれば、変換機構の構成を一層簡単化することができる。
この構成によれば、車体重量の軽量化及び遮音性能の向上を一層図ることができる。
前記中間体を所定形状に成形するために金型によって加熱成形して前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動を前記粘弾性体に作用する面直交方向抗力に変換する変換機構を構成するプレス工程を有するため、粘弾性体による初期の相対移動を利用して面直交方向抗力を増加し、粘弾性体と第1,第2充填材との間の摩擦力を増加することができる車両用パネル構造を製造することができる。
この構成によれば、プレス工程において、高精度の加熱成形を行うことができる。
以下の説明は、本発明を車両のルーフパネルに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
尚、図において、矢印F方向を前方とし、矢印L方向を左方とし、矢印U方向を上方として説明する。
図1に示すように、車両1には、左右両側の前側下部から後側上部に向かって延びる左右1対のフロントピラー2が設けられ、これら1対のフロントピラー2の下部は上下に延びるヒンジピラー(図示略)に夫々連結されている。
1対のフロントピラー2の上端部には、後方に延びるルーフサイドレール3が夫々連結されている。1対のルーフサイドレール3の前端部間は、フロントヘッダが架設され、後端部間は、リヤヘッダ(図示略)が架設されている(何れも図示略)。
図1〜図4に示すように、ルーフパネル4は、第1パネル体10と、第2パネル体20と、第1パネル体10と第2パネル体20との間に挟着された粘弾性体31〜34と、変換機構41〜44等を備えている。
第1充填材12は、第1ベースパネル11の下面(内面)に接着され、第1ベースパネル11よりも剛性の低い物質、例えば、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエステル等の発泡体によって構成されている。
第2ベースパネル21は、第1ベースパネル11の下方において略平行状に所定距離離隔するように配置され、第1ベースパネル11と同様に構成されている。
第2充填材22は、第2ベースパネル21の上面(内面)に接着され、第1充填材12と同様に構成されている。第2充填材22の上面は、第1充填材12の下面から所定距離離隔するように配置されている。
これら粘弾性体31〜34は、例えば、スチレンーブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴムやエチレンプロピレンゴム等のゴム材料から構成されている。
また、上記ゴム材料に代えて、ポリエステル樹脂ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂や他のエストラマ樹脂を用いても良い。
粘弾性体31〜34は、第1,第2充填材12,22の上下幅と略同じ上下幅になるように夫々パネル状に形成されている。これら粘弾性体31〜34は、上面が第1充填材12の下面(内面)に接着され、下面が第2充填材22の上面(内面)に接着されている。
粘弾性体33,34は、ルーフパネル4の中心Pにおいて前後ラインXに直交する左右ラインYに対して粘弾性体32,31と夫々線対称になるように設置されている。
粘弾性体31〜34において、歪エネルギー分担率が高い領域は、粘弾性体における前後ラインXの近傍領域に前後ラインXに沿って夫々形成され、前後ラインXから離隔する程、また、中心Pから離隔する程、歪エネルギー分担率は小さくなる。
尚、前後ラインXと左右ラインYは、平面視にて、ルーフパネル4を前後及び左右の4つの均等領域に区分している。
変換機構41〜44は、ルーフパネル4が振動した際、第1,第2充填材12,22に対して粘弾性体31〜34が相対移動するとき、移動直前において、ルーフパネル4に平行な面平行方向抗力(以下、平行抗力と略す)を粘弾性体31〜34に対して作用させる平行抗力発生機能と、第1,第2充填材12,22に対して粘弾性体31〜34が相対移動したとき、移動初期において、移動前のルーフパネル4に直交する面直交方向抗力よりも大きな面直交方向抗力(以下、垂直抗力と略す)を粘弾性体31〜34に対して作用させる垂直抗力発生機能とを夫々有している。
変換機構41,42は前後ラインXにて線対称、変換機構41,44は左右ラインYにて線対称、変換機構41,43はルーフパネル4の中心Pにて点対称になるように夫々形成されているため、以下、各々を代表して変換機構M1について説明する。
凸部12a,22aは、平面視にて略L字状且つ上下方向断面矩形状に形成されている。
図3,図4に示すように、凸部12aは、第1充填材12の大半の領域に相当する基準面である下面から下方に突出するように形成され、下面からの突出量は粘弾性体31の上下寸法(厚み)の1/3以下になるように設定されている。本実施例では、凸部12aの突出量は、粘弾性体31の上下寸法の略1/4に設定している。通常、粘弾性体31の上面は、第1充填材12の下面に面当接され、右面の上側部分は、凸部12aの左側壁部に面当接されている。
ルーフパネル4の振動によって第1充填材12に対して粘弾性体31が凸部12a側に相対移動するとき、粘弾性体31の移動直前において、凸部12aの左側面から粘弾性体31の右側壁部に対して粘弾性体31の移動方向と反対方向に向かう平行抗力F2が作用する。この平行抗力発生機能により、予め存在する摩擦力に加えて、凸部12aの左側面から粘弾性体31の右側壁部に対して移動方向と反対方向に向かう平行抗力F2が作用するため、第1充填材12に対する粘弾性体31の相対移動を抑制している。
尚、凸部22aは、凸部12aと離隔した状態で上下対称に構成されている。
尚、図7は、図3に対応した縦断面図である。
まず、図7(a)に示すように、準備工程では、第1ベースパネル11とこの第1ベースパネル11の下面に接着された第1充填材12とからなる第1パネル体10と、第2ベースパネル21とこの第2ベースパネル21の上面に接着された第2充填材22とからなる第2パネル体20と、4つの粘弾性体31〜34とを準備する。
第1充填材12と第2充填材22は、発泡時後或いは発泡後において、夫々の内面近傍部に凸部12a,22aが夫々形成されている。
尚、第1ベースパネル11と第1充填材12との接着及び第2ベースパネル21と第2充填材22との接着工程は、第1,第2充填材12,22の発泡工程を利用しても良く、また、第1,第2充填材12,22の発泡工程後、接着剤を用いて別途接着しても良い。
図7(c)に示すように、中間体生成工程では、ルーフパネル4の中間体4aを生成する。第2充填材22に配置された粘弾性体31〜34に第1充填材12が対応するように第1パネル体10を当接させる。このとき、粘弾性体31〜34の角部が凸部12aの角部に密着するように且つ粘弾性体31〜34の側壁部が凸部12aの側面に当接するように配置する。
尚、粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との接着は、プレス加工の熱による粘弾性体31〜34の接着特性を利用してプレス工程と同時に行われる。
また。第1,第2ベースパネル11,21が、熱可塑性合成樹脂材料であるため、所望の湾曲形状に成形することができる。
この型開き工程では、可動型51を固定型52から離隔させた後、エジェクトピン(図示略)等により固定型52からルーフパネル4を離型する。
この車両用パネル構造によれば、第1ベースパネル11とこの第1ベースパネル11の下面に接着された合成樹脂製の第1充填材12とからなる第1パネル体10と、第2ベースパネル21とこの第2ベースパネル21の上面に接着された合成樹脂製の第2充填材22とからなる第2パネル体20と、第1パネル体10と第2パネル体20との間に挟着されて夫々の内面に接着された粘弾性体31〜34とを有するため、車体重量の軽量化、低周波数帯域の振動減衰性能及び遮音性能の向上を図ることができる。
第1,第2パネル体10,20の振動に起因して粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との面平行方向の相対移動が生じたとき、粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との面平行方向の相対移動を粘弾性体31〜34に作用する垂直抗力に変換する変換機構41〜44とを備えたため、粘弾性体31〜34による初期の相対移動を利用して垂直抗力を増加し、粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との間の摩擦力を増加することができる。そして、粘弾性体31〜34の第1,第2充填材12,22に対する面平行方向の相対移動を抑制することができるため、第1,第2ベースパネル11,21の振動が粘弾性体31〜34に対して高い伝達率で伝達され、振動減衰性能を向上することができる。
中間体4aを所定形状に成形するために金型51,52によって加熱成形して粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との面平行方向の相対移動を粘弾性体31〜34に作用する垂直抗力に変換する変換機構41〜44を構成するプレス工程を有するため、粘弾性体31〜34による初期の相対移動を利用して垂直抗力を増加し、粘弾性体31〜34と第1,第2充填材12,22との間の摩擦力を増加することができるルーフパネル4を製造することができる。
尚、実施例1と同様の部材には、同じ符号を付している。
実施例1では、変換機構41が、第1,第2充填材12,22の夫々の内面から突出された突条の凸部12a,22aによって構成されたのに対し、実施例2では、変換機構41Aが、凸部12a,22aに加えて、複数の突起部12b,22bを備えている。
複数の突起部12bは、第1充填材12Aの大半の領域に相当する基準面である下面から下方に突出する略円錐状に夫々形成され、粘弾性体31Aの内部に侵入している。
これにより、粘弾性体31Aが相対移動するとき、粘弾性体31Aの移動直前において、突起部12bの側面から粘弾性体31Aに対して平行抗力が作用し、粘弾性体31Aが相対移動したとき、粘弾性体31Aの移動初期において、突起部12b先端から粘弾性体31Aに対して垂直抗力が作用する。複数の突起部22bは、複数の突起部12bと上下対称の構造である。
尚、これら突起部12b,22bは、第1,第2充填材12A,22Aと一体形成しても良く、また、粘弾性体31Aよりも剛性の高い物性を有する別部材を第1,第2充填材12A,22Aに取り付けても良い。
実施例1では、変換機構41が、第1,第2充填材12,22の夫々の内面から突出された突条の凸部12a,22aによって構成されたのに対し、実施例3では、変換機構41Bが、凹部12c,22cを備えている。
粘弾性体31Bの上下寸法は、第1,第2充填材12B,22Bの離隔距離よりも大きくなるように設定されている。
凹部12cは、第1充填材12Bの大半の領域に相当する基準面である下面から上方に凹入するように形成され、粘弾性体31Bの上端側部分を嵌合した状態で収容可能に構成されている。凹部12cの深さは、第1充填材12Bの上下寸法の1/3以下になるように設定されている。粘弾性体31Bの上壁面は、凹部12cの上面に密着状に面当接し、粘弾性体31Bの側壁部の上端側部分は、凹部12cの側面に全周に亙って密着状に面当接している。凹部22cは、凹部12cと上下対称の構造である。
これにより、粘弾性体31Bの全周方向の相対移動を確実に防止しつつ、第1,第2ベースパネル11,21の振動を粘弾性体31Bの変形に変換している。
実施例1では、変換機構41が、粘弾性体31の側壁部に面当接した凸部12a,22aによって構成されたのに対し、実施例4では、凸部12a,22aを省略し、変換機構41Cが、粘弾性体31Cの中間部分において内部に侵入する複数の凸部12d,22dを備えている。
複数の凸部12dは、第1充填材12Cの大半の領域に相当する基準面である下面から下方に突出する突条に夫々形成され、粘弾性体31Aの内部に侵入している。
これにより、粘弾性体31Cが相対移動するとき、粘弾性体31Cの移動直前において、凸部12dの側面から粘弾性体31Cに対して平行抗力が作用し、粘弾性体31Cが相対移動したとき、粘弾性体31Cの移動初期において、凸部12dの下面から粘弾性体31Cに対して垂直抗力が作用する。複数の凸部22dは、複数の凸部12dと上下対称の構造である。
尚、これら凸部12d,22dは、第1,第2充填材12C,22Cと一体形成しても良く、また、粘弾性体31Cよりも剛性の高い物性を有する別部材を第1,第2充填材12C,22Cに取り付けても良い。
1〕前記実施形態においては、ルーフパネルの例を説明したが、車体の骨格間や車輪支持部間等振動減衰機能が要求される部分であれば何れの部位であっても良く、フロアパネル構造、サイドパネル構造、ダッシュパネル構造等に適用しても良い。
また、平面視にて正方形状の粘弾性体の例を説明したが、平面視にて円形状に形成しても良く、別の形状にすることも可能である。
4,4A〜4C ルーフパネル
10,10A〜10C 第1パネル体
11 第1ベースパネル
12,12A〜12C 第1充填材
12a,12d 凸部
12b 突起部
12c 凹部
20,20A〜20C 第2パネル体
21 第2ベースパネル
22,22A〜22C 第2充填材
31,31A〜31C 粘弾性体
41,41A〜41C 変換機構
42〜44 変換機構
Claims (8)
- 第1ベースパネルと第2ベースパネルとの間に形成された空間に粘弾性体が挟着された車両用パネル構造において、
前記第1ベースパネルとこの第1ベースパネルの前記空間側の内面に接着された合成樹脂製の第1充填材とからなる第1パネル体と、
前記第2ベースパネルとこの第2ベースパネルの前記空間側の内面に接着された合成樹脂製の第2充填材とからなる第2パネル体と、
前記第1パネル体と前記第2パネル体との間に挟着されて夫々の内面に接着された粘弾性体と、
前記第1,第2パネル体の振動に起因して前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動が生じたとき、前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動を前記粘弾性体に作用する面直交方向抗力に変換する変換機構とを備えたことを特徴とする車両用パネル構造。 - 前記変換機構が、前記第1,第2充填材の夫々の内面近傍部に形成された凸部又は凹部によって構成されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用パネル構造。
- 前記変換機構が、前記第1,第2充填材の夫々の内面近傍部に形成された突条部によって構成されたことを特徴とする請求項2に記載の車両用パネル構造。
- 前記粘弾性体が、車体のセンターラインの両側に離隔状態で複数設けられたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用パネル構造。
- 前記変換機構が、少なくとも、前記粘弾性体の前記センターライン側端部に沿うように前記第1,第2充填材の夫々の内面近傍部に形成されたことを特徴とする請求項4に記載の車両用パネル構造。
- 前記第1,第2ベースパネルが繊維強化樹脂材料で構成され、
前記第1,第2充填材が発泡体からなることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の車両用パネル構造。 - 第1ベースパネルと第2ベースパネルとの間に形成された空間に粘弾性体が挟着された車両用パネル構造の製造方法において、
前記第1ベースパネルとこの第1ベースパネルの前記空間側の内面に接着された合成樹脂製の第1充填材とからなる第1パネル体と、前記第2ベースパネルとこの第2ベースパネルの前記空間側の内面に接着された合成樹脂製の第2充填材とからなる第2パネル体と、粘弾性体と、前記第1,第2充填材の夫々の内面近傍部に形成された凸部又は凹部とを準備する準備工程と、
前記第2充填材に対して前記粘弾性体を配置する配置工程と、
前記第2充填材に配置された前記粘弾性体に第1充填材が対応するように第1パネル体を当接させて中間体を生成する中間体生成工程と、
前記中間体を所定形状に成形するために金型によって加熱成形して前記粘弾性体と前記第1,第2充填材との面平行方向の相対移動を前記粘弾性体に作用する面直交方向抗力に変換する変換機構を構成するプレス工程と、
を有することを特徴とする車両用パネル構造の製造方法。 - 前記第1,第2ベースパネルは熱可塑性合成樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項7に記載の車両用パネル構造の製造方法。
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