JP3605745B2 - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、モータ電流が目標値になるように、モータを回転駆動し、そのモータ回転力を操舵機構に与えて操舵力補助を行う電動パワーステアリング装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置の要部構成は、例えば、図1に示すブロック図のように表される。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10の検出トルクが、インターフェイス回路11を介してCPU12へ入力される。
CPU12から出力されるリレー制御信号はリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー15aをオン又はオフさせる。
【0003】
CPU12では、検出トルクに応じてモータ制御信号が作成され、このモータ制御信号はPWM制御部21へ入力される。PWM制御部21は、このモータ制御信号に従ってPWM信号を作成する。このPWM信号は、ブリッジ接続しているパワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4の内、Q1,Q4の対又はQ2,Q3の対を所要のデューティファクタでスイッチングして、電源Pからフェイルセーフリレー15aを通じてモータMに電流を流し、モータMを所要の回転方向へ回転駆動させる。
【0004】
パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4からなるブリッジ回路及び接地端子間には、電流検出用の抵抗R1が接続されている。抵抗R1の両端電圧はモータ電流検出回路17へ入力され、モータ電流検出回路17の検出出力はCPU12へ入力される。モータ電流検出回路17の検出出力は、モータMを回転制御するために使用される。
CPU12から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路18へ入力され、クラッチ駆動回路18はクラッチ制御信号に従ってクラッチ19をオン又はオフさせる。クラッチ19の駆動電源は、フェイルセーフリレー15aのブリッジ回路側端子から与えられる。
【0005】
図7は、このような構成の電動パワーステアリング装置の故障検出動作を示すフローチャートである。以下に、このフローチャートを参照しながら、この電動パワーステアリング装置の故障検出動作を説明する。
この電動パワーステアリング装置のCPU12は、先ず、トルクセンサ10の検出トルク値及びモータ電流検出回路17の検出電流値のサンプリング周期TA (第1の周期)を計時するタイマTMA (図示せず)をセットし(S50)、NGカウンタをクリアする(S52)。
【0006】
タイマTMA がサンプリング周期TA を計時したとき(S54)、CPU12は、タイマTMA をセットし(S56)、インターフェイス回路11を介して、トルクセンサ10が検出したトルク値を読み込む(S58)。
CPU12は、読み込んだトルク値に基づいて、モータMの目標電流値を演算し(S60)、次いで、モータ電流検出回路17の検出電流値を読み込む(S62)。
CPU12は、読み込んだ検出電流値の絶対値と、目標電流値の絶対値との差を求め、その差と例えば所定値20Aとを比較する(S64)。この結果、差の方が大きいときは、NGカウンタに1をインクリメント(S66)する。
【0007】
CPU12は、次いで、このインクリメントした(S66)結果、NGカウンタの計数値が所定値Nに達したか否かを判定し(S68)、所定値Nに達しているときは、故障が生じたとして、リレー駆動回路15によりフェイルセーフリレー15aをオフする(S70)。
CPU12は、インクリメントした(S66)結果、NGカウンタの計数値が所定値Nに達していないときは(S68)、タイマTMA がサンプリング周期TA を計時する迄待機し(S54)、サンプリング周期TA を計時したときは、タイマTMA をセットし(S56)、インターフェイス回路11を介して、トルクセンサ10が検出したトルク値を読み込む(S58)。
【0008】
CPU12は、読み込んだ検出電流値の絶対値と、目標電流値の絶対値との差を求め、その差が20A以下のときは(S64)、タイマTMA がサンプリング周期TA を計時する迄待機し(S54)、サンプリング周期TA を計時したときは、タイマTMA をセットし(S56)、インターフェイス回路11を介して、トルクセンサ10が検出したトルク値を読み込む(S58)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の電動パワーステアリング装置は、サンプリング周期TA で読み込んだトルク値に基づいて、モータMの目標電流値を演算し、読み込んだ検出電流値の絶対値と、その目標電流値の絶対値との差を求め、その差と所定値20Aとを比較し、その差の方が大きかった回数が所定値に達したときに、フェイルセーフリレー15aをオフしている。
ところが、例えば、急激な舵輪の切り返しを続けた場合、図8に示すような目標電流値に対する検出電流値の遅れにより、読み込んだ検出電流値の絶対値と、目標電流値の絶対値との差が所定値20Aを超えてしまうことがあり、その結果、誤って故障発生と判断してしまうことがあった。
【0010】
このような問題に関連する技術として、モータ電流の検出値が示すモータ回転方向とトルク検出値の方向とが一致しないときに異常と判定する、特開昭63−180562号公報に記載された電動式パワーステアリングの誤動作防止装置がある。しかし、この電動式パワーステアリングの誤動作防止装置でも、図8に示すような目標電流値(トルク検出値の反映)に対する検出電流値の遅れが生じた場合に、誤って異常と判定してしまうことが考えられる。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、故障検出の誤動作を起こさない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、舵輪の操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、モータ電流が目標値になるように、前記モータを回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリング装置において、第1の周期で前記モータ電流と前記目標値との差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を所定値と比較するモータ電流比較手段と、該モータ電流比較手段の比較結果により前記差の方が大きいと判定した回数を計数する計数手段と、該計数手段が計数した回数が所定回数に達したか否かを判定する回数判定手段と、第1の周期より短い第2の周期で前記目標値及び前記モータ電流の大小を判定する大小判定手段と、該大小判定手段が前記目標値の方が大きいと判定したときに、前記計数手段をクリアするクリア手段とを備え、前記回数判定手段の判定結果が所定回数に達したときに、前記操舵力補助用モータを停止すべくなしてあることを特徴とする。
【0012】
この電動パワーステアリング装置では、演算手段が、第1の周期でモータ電流とモータ電流の目標値との差を演算し、モータ電流比較手段が、演算手段が演算した差を所定値と比較して、計数手段が、その差の方が大となり、故障と判定すべき現象が生じた回数を計数し、回数判定手段が、その回数が所定回数に達したか否かを判定する。故障と判定すべき現象が1回生じただけでは、雑音及び応答遅れ等の誤判定し易い現象もあるので、故障と判定せず、複数の所定回数、繰り返し故障と判定すべき現象が生じたときに、故障と判定する。
【0013】
一方、大小判定手段が、第1の周期より短い第2の周期でモータ電流の目標値及びモータ電流の大小を判定し、その判定結果が目標値の方が大となったときに、故障と誤判定され易い応答遅れが生じているとして、計数手段が計数している現象は故障によるものではないと判断し、クリア手段が計数手段をクリアする。そして、クリア手段がクリアすることなく、回数判定手段の判定結果が所定回数に達したときに、操舵力補助用モータを停止する。
これにより、図8に示すような目標電流値に対する検出電流値の遅れが生じた場合に、計数手段をクリアすることができるので、計数手段の計数値が所定回数に達して故障検出の誤動作を起こすことがなくなる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を、その実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この電動パワーステアリング装置は、操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10の検出トルクが、インターフェイス回路11を介してCPU12へ入力される。
CPU12から出力されるリレー制御信号はリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー15aをオン又はオフさせる。
【0015】
CPU12では、検出トルクに応じてモータ制御信号が作成され、このモータ制御信号はPWM制御部21へ入力される。PWM制御部21は、このモータ制御信号に従ってPWM信号を作成する。このPWM信号は、ブリッジ接続しているパワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4の内、Q1,Q4の対又はQ2,Q3の対を所要のデューティファクタでスイッチングして、電源Pからフェイルセーフリレー15aを通じてモータMに電流を流し、モータMを所要の回転方向へ回転駆動させる。
【0016】
パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4からなるブリッジ回路及び接地端子間には、電流検出用の抵抗R1が接続されている。抵抗R1の両端電圧はモータ電流検出回路17へ入力され、モータ電流検出回路17の検出出力はCPU12へ入力される。モータ電流検出回路17の検出出力は、モータMを回転制御するために使用される。
CPU12から出力されるクラッチ制御信号はクラッチ駆動回路18へ入力され、クラッチ駆動回路18はクラッチ制御信号に従ってクラッチ19をオン又はオフさせる。クラッチ19の駆動電源は、フェイルセーフリレー15aのブリッジ回路側端子から与えられる。
【0017】
以下に、このような構成の電動パワーステアリング装置の動作を、それを示す図2、図3のフローチャートに基づき説明する。
この電動パワーステアリング装置のCPU12は、先ず、トルクセンサ10の検出トルク値及びモータ電流検出回路17の検出電流値のサンプリング周期TA (第1の周期)を計時するタイマTMA (図示せず)、及びサンプリング周期TA より短い、トルクセンサ10の検出トルク値及びモータ電流検出回路17の検出電流値のサンプリング周期TB (第2の周期)を計時するタイマTMB をセットし(S10)、NGカウンタをクリアする(S12)。
【0018】
タイマTMB がサンプリング周期TB の計時を終了したとき(S14)、CPU12は、タイマTMB をセットし(S34)、インターフェイス回路11を介して、トルクセンサ10が検出したトルク値を読み込む(S36)。
CPU12は、読み込んだトルク値に基づいて、モータMの目標電流値を演算し(S38)、次いで、モータ電流検出回路17の検出電流値を読み込む(S40)。
【0019】
CPU12は、演算した目標電流値の絶対値と、読み込んだ検出電流値の絶対値との大小を判定し(S42)、この結果、検出電流値の絶対値の方が大きいときは、タイマTMB の計時又はタイマTMA の計時の終了(S14、S16)迄待機する。
CPU12は、演算した目標電流値の絶対値と、読み込んだ検出電流値の絶対値との大小を判定し(S42)、この結果、目標電流値の絶対値の方が大きいときは、NGカウンタをクリアした(S12)後、タイマTMB の計時又はタイマTMA の計時の終了(S14、S16)迄待機する。
【0020】
CPU12は、タイマTMB がサンプリング周期TB の計時を幾度か終了した(S14)後、タイマTMB がサンプリング周期TB の計時を終了せず(S14)、タイマTMA がサンプリング周期TA の計時を終了したとき(S16)(∵TB <TA )、CPU12は、タイマTMA をセットし(S18)、インターフェイス回路11を介して、トルクセンサ10が検出したトルク値を読み込む(S20)。
【0021】
CPU12は、読み込んだトルク値に基づいて、モータMの目標電流値を演算し(S22)、次いで、モータ電流検出回路17の検出電流値を読み込む(S24)。
CPU12は、読み込んだ検出電流値の絶対値と、演算した目標電流値の絶対値との差を求め、その差と例えば所定値20Aとを比較する(S26)。この結果、差の方が大きいときは、NGカウンタに1をインクリメント(S28)する。
【0022】
CPU12は、次いで、このインクリメントした(S28)結果、NGカウンタの計数値が所定値Nに達したか否かを判定し(S30)、目標電流値の絶対値が検出電流値の絶対値より大きくなって(S42)、NGカウンタがクリアされる(S12)ことなく、所定値Nに達しているときは、故障が生じたとして、リレー駆動回路15によりフェイルセーフリレー15aをオフする(S32)。
CPU12は、インクリメントした(S28)結果、NGカウンタの計数値が所定値Nに達していないときは(S30)、タイマTMB の計時又はタイマTMA の計時の終了(S14、S16)迄待機する。
【0023】
CPU12は、読み込んだ検出電流値の絶対値と、目標電流値の絶対値との差を求め、その差が20A以下のときは(S26)、タイマTMB の計時又はタイマTMA の計時の終了(S14、S16)迄待機する。
つまり、目標電流値の絶対値が検出電流値の絶対値より大きくなった(S42)ときは、故障ではないとしてNGカウンタをクリアし(S12)、誤って故障検出の動作をしないようにする。
尚、目標電流値の絶対値と検出電流値の絶対値との大小を判定するサンプリング周期TB は短い程良く、例えば、モータ電流の制御周期と同じにすれば、より効果を得ることができる。
【0024】
図4は、今回開示される電動パワーステアリング装置の要部構成を示すブロック図である。
この電動パワーステアリング装置は、操舵軸(図示せず)に加えられたトルクを検出するトルクセンサ10の検出トルクが、インターフェイス回路11を介して、CPU12へ入力される。
CPU12から出力されるリレー制御信号はリレー駆動回路15へ入力され、リレー駆動回路15はリレー制御信号に従ってフェイルセーフリレー15aをオン又はオフさせる。フェイルセーフリレー15aは、電動パワーステアリング装置の何れかの部分に故障が発見された場合にオフされる。
【0025】
CPU12では、検出トルクに応じてモータ制御信号が作成され、このモータ制御信号はPWM制御部21へ入力される。PWM制御部21はモータ制御信号に従ってPWM信号を作成する。このPWM信号は、ブリッジ接続しているパワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4の内、Q1,Q4の対又はQ2,Q3の対を所要のデューティファクタでスイッチングして、電源Pからフェイルセーフリレー15aを通じてモータMに電流を流し、モータMを所要の回転方向へ回転駆動させる。
【0026】
パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4からなるブリッジ回路の、パワートランジスタQ3及び接地端子間には、電流検出用の抵抗R2が接続され、パワートランジスタQ4及び接地端子間には、電流検出用の抵抗R3が接続されている。抵抗R2の両端電圧は、モータ電流検出回路17aへ入力され、抵抗R3の両端電圧は、モータ電流検出回路20へ入力され、モータ電流検出回路17a,20の検出出力は、それぞれCPU12へ入力される。
パワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4には、電源Pにより電流が流れる方向と逆方向に、それぞれ並列関係になる寄生ダイオードD1,D2,D3,D4が存在している。
【0027】
この電動パワーステアリング装置は、PWM制御部21が、モータ制御信号に従って作成したPWM信号により、ブリッジ接続しているパワートランジスタQ1,Q2,Q3,Q4の内、Q1,Q4の対又はQ2,Q3の対を所要のデューティファクタでスイッチングして、電源Pからフェイルセーフリレー15aを通じてモータMに電流を流し、モータMを所要の回転方向へ回転駆動させる。
【0028】
ここで、例えば、パワートランジスタQ1,Q4の対が、所要のデューティファクタでスイッチングされる場合、PWM信号がオンのとき、実線矢符に示すように、フェイルセーフリレー15a、パワートランジスタQ1、モータM、パワートランジスタQ4、抵抗R3、接地端子の経路で電流が流れ、モータMを回転駆動する。
PWM信号がオフのとき、モータMのインダクタンスに蓄えられたエネルギーにより、破線矢符に示すように、接地端子、抵抗R2、寄生ダイオードD3、モータM、寄生ダイオードD2、フェイルセーフリレー15aの経路で回生電流が発生する。
【0029】
以下に、このような電動パワーステアリング装置の、モータMの端子の地絡を検出する動作を、それを示す図5のフローチャートを参照しながら説明する。
この電動パワーステアリング装置のCPU12は、PWM制御部21が、PWM信号により、例えば、パワートランジスタQ1,Q4の対を所要のデューティファクタでスイッチングしている場合、パワートランジスタQ1,Q4に流れる電流(平均電流)をモータ電流検出回路20から読み込む(S30)。
次に、CPU12は、寄生ダイオードD3,D2に流れる回生電流(平均電流)をモータ電流検出回路17aから読み込む(S32)。
【0030】
次に、CPU12は、読み込んだ、パワートランジスタQ1,Q4に流れる電流値(当該電流値)の絶対値と、寄生ダイオードD3,D2に流れる回生電流(反対側電流値)の絶対値との大小を判定し(S34)、回生電流の絶対値の方が大きいときは、モータMのパワートランジスタQ4側の端子が地絡していると判定する(S36)。
【0031】
これは、図6に示すように、モータMのパワートランジスタQ4側の端子が地絡すると、地絡した端子から地絡側へ電流が流れてしまい、パワートランジスタQ4には電流が殆ど流れなくなるのに対し、回生電流はモータM迄は流れるからである。
これにより、モータMの端子の地絡を検出できるようになる。尚、PWM制御部21が、PWM信号により、パワートランジスタQ2,Q3の対を所要のデューティファクタでスイッチングしている場合は、モータ電流検出回路17aから読み込んだ電流値を当該電流値とし、モータ電流検出回路20から読み込んだ電流値を反対側電流値とすることにより、モータMのパワートランジスタQ3側の端子の地絡を、同様に検出することができる。
【0032】
【発明の効果】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、目標電流値に対する検出電流値の遅れが生じた場合に、計数手段をクリアすることができるので、計数手段の計数値が所定回数に達して故障検出の誤動作を起こすことがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図2】図1に示す電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図3】図1に示す電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図4】開示された電動パワーステアリング装置の構成を示すブロック図である。
【図5】開示された電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図6】開示された電動パワーステアリング装置の動作を説明するための説明図である。
【図7】従来の電動パワーステアリング装置の動作を示すフローチャートである。
【図8】目標電流値に対する検出電流値の遅れを示す波形図である。
【符号の説明】
10 トルクセンサ
12 CPU
15a フェイルセーフリレー
17,17a,20 モータ電流検出回路
21 PWM制御部
M モータ
P 電源
Q1〜Q4 パワートランジスタ
Claims (1)
- 舵輪の操舵トルクの検出値に基づいて操舵力補助用モータのモータ電流の目標値を決定し、モータ電流が目標値になるように、前記モータを回転駆動し、操舵力補助を行う電動パワーステアリング装置において、
第1の周期で前記モータ電流と前記目標値との差を演算する演算手段と、該演算手段が演算した差を所定値と比較するモータ電流比較手段と、該モータ電流比較手段の比較結果により前記差の方が大きいと判定した回数を計数する計数手段と、該計数手段が計数した回数が所定回数に達したか否かを判定する回数判定手段と、第1の周期より短い第2の周期で前記目標値及び前記モータ電流の大小を判定する大小判定手段と、該大小判定手段が前記目標値の方が大きいと判定したときに、前記計数手段をクリアするクリア手段とを備え、前記回数判定手段の判定結果が所定回数に達したときに、前記操舵力補助用モータを停止すべくなしてあることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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