JP4110882B2 - ロッカーアーム - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の可変動弁機構用ロッカーアームに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、始動直後に低リフトから高リフトに切替えることのできる低圧縮比ディーゼル用2段切替可変動弁機構として、負圧アクチュエータを用い、コントロールロッドを介して内燃機関の各気筒のロッカーアーム切替ピンを作動させ、機能するロッカーアームを低リフト用ロッカーアームと高リフト用ロッカーアームとで切替えるようにした機構が提案されている。このような可変動弁機構に用いられるロッカーアームは、その切替え動作のために互いに連結される場合があり、この連結のために用いられる連結構造部を有している。
【0003】
一方、ロッカーアームの本体部分を構成する本体部材を板金製としてプレス加工により成形し、このロッカーアーム本体部材に別部材の支軸支持用の筒体を取付けた構成のロッカーアームが公知である(例えば、特開2001−3713号公報)。このような構成のロッカーアームは全体の軽量化及び低コスト化を図ることができるので、このような構成を有するロッカーアームであって上記のような連結構造部を有するロッカーアームに対するニーズが存在する。しかしながら、上記構成のロッカーアームにおいて、上記連結構造部を別部材として上記の支軸支持用の筒体へ取付け、更に連結構造部を取付けた上記筒体をロッカーアーム本体部材に取付けるようにすると、上記ロッカーアーム本体部材に対する上記連結構造部の位置を意図した位置にすることが困難である場合がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対する連結構造部の位置を容易に予め定めた位置にすることができるロッカーアームを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載されたロッカーアームを提供する。
1番目の発明は、バルブへ接続されるバルブ接続部を有するロッカーアーム本体部材と、前記ロッカーアーム本体部材とは別体であって、他のロッカーアームとの連結のために用いられる連結構造部及び、該連結構造部と一体にされる筒体部であって当該ロッカーアームを揺動可能に支持する支軸を受容する筒体部有する支軸受容部材と、を含むロッカーアームにおいて、前記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように前記ロッカーアーム本体部材に対する前記支軸受容部材位置決めを行なう位置決め手段が、前記ロッカーアーム本体部材と前記支軸受容部材の接触面に設けられることを特徴とする、ロッカーアームを提供する。
【0006】
本発明によれば、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対して上記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように、上記支軸受容部材を容易に位置決めすることができ、製造が容易になる。
2番目の発明は1番目の発明において、上記ロッカーアーム本体部材がプレス加工により成形される。
これにより、ロッカーアーム全体の軽量化及び低コスト化を図ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照番号を付す。
図1は、本発明の一実施形態のロッカーアームを示す斜視図である。図1に示されたように、このロッカーアーム10は、バルブ接続部1と、ローラ支持部3と、支軸受容部5と、連結部7とを有している。また、このロッカーアーム10は、ロッカーアーム本体部材9と、支軸受容部材11と、ブッシュ13とから構成されている。
【0008】
バルブ接続部1は、本ロッカーアーム10により開閉されるバルブへ接続される部分であり、ロッカーアーム本体部材9の一部によって構成される。ローラ支持部3は、ロッカーアーム本体部材9の一部である一対の対向側壁15a、15bによって構成され、各側壁15a、15bは夫々、同軸の貫通孔16a、16bを有している。これらの貫通孔16a、16bは、ローラ支軸(図示無し)を取付けるためのものであり、そのローラ支軸にはカム(図示無し)と係合するローラ(図示無し)が取付けられる。すなわち、本ロッカーアーム10はいわゆるローラーロッカーアームである。
【0009】
支軸受容部5は、ロッカーアーム本体部材9の一部である一対の対向側壁15a、15bと、ブッシュ13と、支軸受容部材11の一部であって貫通孔18を有する筒体部17とによって構成される。より詳細には、支軸受容部5を構成する上記対向側壁15a、15bには同軸の貫通孔19a、19bが設けられており、これらの貫通孔19a、19bと上記筒体部17の貫通孔18を通してブッシュ13を圧入することによって支軸受容部5が構成される(図2(支軸受容部5の横断面図)参照)。ここで、ブッシュ13はその両端面をかしめる等されて固定される。また、ブッシュ13には支軸(図示無し)が通され、ロッカーアーム10が揺動可能に支持される。すなわち、支軸受容部材11の筒体部17はブッシュ13とそれに受容される支軸とを受容する。
【0010】
連結部7は、支軸受容部材11の一部である連結構造部21によって構成されている。連結構造部21にはロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンが通される貫通孔23が設けられている。すなわち、本ロッカーアーム10の構成は、負圧アクチュエータを用い、コントロールロッドを介して内燃機関の各気筒のロッカーアーム切替ピンを作動させ、機能するロッカーアームを低リフト用ロッカーアームと高リフト用ロッカーアームとで切替えるようにした2段切替可変動弁機構に用いるのに適した構成となっている。
【0011】
ここで、上記のような2段切替可変動弁機構について図3を参照しつつ簡単に説明する。図3は上記2段切替可変動弁機構の構成の一例を示す説明図である。図3において、♯1は1番気筒、♯2は2番気筒、♯3は3番気筒、♯4は4番気筒を示し、2は吸気バルブを示す。
【0012】
106は負圧アクチュエータ103に連結されたコントロールロッド、107はコントロールロッド106に取付けられたコントロールプレートである。108はコントロールプレート107によって押動されるロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンであり、109が図1に示した本発明の一実施形態のロッカーアーム10に対応するロッカーアームであって低リフト用ロッカーアームである。また110は高リフト用ロッカーアームを示している。ロッカーアーム切替ピン108は、低リフト用ロッカーアーム109の連結構造部21に設けられた貫通孔23を通って配設され、高リフト用ロッカーアーム110もまた、ロッカーアーム切替ピン108を受容し得る部分、もしくはロッカーアーム切替ピン108と係合し得る部分を有している。
【0013】
ロッカーアーム切替ピン108がコントロールプレート107によって押動されていないときには、低リフト用ロッカーアーム109と高リフト用ロッカーアーム110とが互いに分離せしめられ、ロッカーアーム切替ピン108がコントロールプレート107によって押動されているときには、低リフト用ロッカーアーム109と高リフト用ロッカーアーム110とが互いに連結される。
【0014】
低リフト用ロッカーアーム109及び高リフト用ロッカーアーム110には、夫々異なるカム、すなわち低リフト用小カム及び高リフト用大カムが当接するようになっていて、小カムのノーズ高さは大カムのノーズ高さよりも低くなっている。113はコントロールプレートを図3の右側に付勢するためのスプリングである。
【0015】
ここで、負圧アクチュエータ103が作動されてコントロールロッド106が図3の右側に引っ張られても、ロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合することができないタイミングのときには、ロッカーアーム切替ピン108はコントロールプレート107によって高リフト用ロッカーアーム110と係合せしめられない。
【0016】
次いで、ロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合することができるタイミングになると、ロッカーアーム切替ピン108は、コントロールプレート107を介してスプリング113によって図3の右側に押動され、高リフト用ロッカーアーム110と係合せしめられる。
【0017】
122はロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合している状態からロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合していない状態にロッカーアーム切替ピン108を付勢するための切替ピンリターンスプリングである。123はタイミングコントロール機構、124はストッパである。
【0018】
このような構成において、負圧アクチュエータ103が作動されず、ロッド106及びコントロールプレート107が図3の右側に移動せしめられないときには、ロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合せしめられず、低リフト用ロッカーアーム109と高リフト用ロッカーアーム110とが互いに分離する。その結果、吸気バルブ2は低リフト用ロッカーアーム109を介して小カムによってリフトせしめられる。すなわちこの場合、低リフト用ロッカーアーム109が機能することになり、吸気バルブ2のバルブリフト量及び作用角は比較的小さくなる。
【0019】
一方、負圧アクチュエータ103が作動されるときであって、ロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合しうる所定のタイミングとなるときには、ロッド106及びコントロールプレート107が図3の右側に移動せしめられ、ロッカーアーム切替ピン108が高リフト用ロッカーアーム110と係合せしめられる。
【0020】
その結果、低リフト用ロッカーアーム109と高リフト用ロッカーアーム110とがロッカーアーム切替ピン108によって互いに連結され、吸気バルブ2は、低リフト用ロッカーアーム109及び高リフト用ロッカーアーム110を介して大カムによってリフトせしめられる。すなわちこの場合、高リフト用ロッカーアーム110が機能することになり、吸気バルブ2のバルブリフト量及び作用角は比較的大きくなる。
【0021】
ところで、図1に示したロッカーアーム10のロッカーアーム本体部材9は、次のような方法で製造される。すなわち、まず材料となる鋼板を図4に示した形状に打ち抜く。次いで、図4に点線で示された部分の付近で折り曲げるようにプレス加工して成形する。そして最後に図4における下側の端部にある突起部39a、39bを夫々、穴41a、41bに嵌合させて組み付ける。
【0022】
このようにしてロッカーアーム本体部材9を製造すると、圧延鋼板の良好な表面を活用することができるので機械加工の必要性を最低限に抑えることができる。また、材料の鋼板として高強度のスチール薄板を用いることにより、ロッカーアーム本体部材9の軽量化を図ることができ、ロッカーアーム10全体の軽量化が可能となる。ロッカーアームの質量が増加すると、運動性確保のためにバルブスプリング荷重を増加する必要があるが、その結果、フリクションが増加し燃費が悪化することとなる。したがって、逆にロッカーアームの軽量化が図られれば燃費を向上することができる。
【0023】
また、ロッカーアームは一般に構造が複雑なため精密鋳造等で成形されるが、プレス加工による成形は、通常、精密鋳造等と比べて安価なため、上記のようにロッカーアーム本体部材をプレス加工により成形することにより、上記ロッカーアーム全体の製造コストを抑制することができる。
なお、図1に示したロッカーアーム10のロッカーアーム本体部材9は、材料となる鋼板を図5に示した形状に打ち抜いた場合にも製造することができる。図5に示された形状は、図4に示された形状とほぼ同じであるが突起部39a、39bと、穴41a、41bとを有していない点で異なっている。図5に示された形状に打ち抜かれた鋼板を用いてロッカーアーム本体部材9を製造する場合には、図4に示された形状に打ち抜かれた鋼板を用いてロッカーアーム本体部材9を製造する場合と同様に点線で示された部分の付近で折り曲げるようにプレス加工して成形した後、図5において43a、43bで示された部分が斜線を付して示された部分45a、45bに溶接される。
【0024】
一方、支軸受容部材11は一体で成形され、ブッシュ13を圧入可能な大きさの貫通孔18を有する筒体部17と、ロッカーアーム切替ピンもしくはロックピンが通される貫通孔23を有する連結構造部21から成る。図1及び図2に示されるように、筒体部17の幅がロッカーアーム本体部材9の一対の対向側壁15a、15bの間隔とほぼ一致するようにされる一方、連結構造部21の幅は上記対向側壁15a、15bの間隔よりも大きくされる(すなわち筒体部17の幅よりも大きくされる。)。すなわち、連結構造部21は筒体部17よりも拡幅された部分を有している。
【0025】
本ロッカーアーム10は、図1及び図2、並びに上述した支軸受容部5の説明から明らかなように、ロッカーアーム本体部材9の対向側壁15a、15bの間に支軸受容部材11の筒体部17を挟み、上記対向側壁15a、15bの貫通孔19a、19bと上記筒体部17の貫通孔18を通してブッシュ13を圧入し、ブッシュ13の両端部をかしめる等して固定することによって製造される。本ロッカーアーム10においては、この製造の際、上記ロッカーアーム本体部材9に対する上記連結構造部21の位置が予め定めた位置になるように上記支軸受容部材11を位置決めするために、ロッカーアーム本体部材9と支軸受容部材11の夫々に互いに協働する位置決め手段が設けられている。
【0026】
すなわち、図1及び図2に示されているように、本ロッカーアーム10においては、組み立てられた状態においてロッカーアーム本体部材9の対向側壁15a、15bの上面37a、37b上に支軸受容部材11の連結構造部21の拡幅された部分が載るような構成となるが、これらが互いに面で係合し、上記ロッカーアーム本体部材9に対して上記支軸受容部材11が位置決めされるようになっている。そしてその支軸受容部材11の位置において、連結構造部21の位置がロッカーアーム本体部材9に対して予め定めた位置になるようにされている。
【0027】
より具体的には、本ロッカーアーム10においては、図4または図5で示されるロッカーアーム本体部材9の展開図において、37a、37bで示される部分(対向側壁の上面に相当する部分)が直線状とされ、その面が平面にされている。そして、これに対応する支軸受容部材11の連結構造部21の拡幅された部分の下面が、対向側壁の上面37a、37bと面で係合するような平面にされていて、ブッシュ13の周りを支軸受容部材11が回るのを防止する回り止めの機能を果たしている。
【0028】
このような構成とすることにより、ロッカーアーム本体部材9に対して上記連結構造部21の位置が予め定めた位置になるように上記支軸受容部材11を容易に位置決めすることが可能になり、製造が容易になる。また、本ロッカーアーム10の構成では、溶接部分が全く無い、または殆ど無いため、熱歪みが少ない、及び、溶接による接合部が強度上問題となることがない等といった利点がある。なお、本ロッカーアーム10において、支軸受容部材11を軽量なアルミ合金等を用いて成形し、更なる軽量化を図るようにしてもよい。
【0029】
次に図6を参照し、別の構成を有するロッカーアーム20について説明する。なお、ロッカーアーム10と共通する点についてはその説明を省略する。
図6はロッカーアーム20を示す斜視図である。図6に示されたように、本ロッカーアーム20においては、バルブ接続部1とローラ支持部3とがロッカーアーム本体部材25で構成され、支軸受容部5と連結部7とが支軸受容部材27で構成されている。ロッカーアーム10の場合と異なり、ブッシュは有しておらず、ロッカーアーム20を揺動可能に支持する支軸(図示無し)は、支軸受容部材27に設けられた貫通孔29に直接通される。
【0030】
ロッカーアーム本体部材25は、ロッカーアーム10のロッカーアーム本体部材9と同様にして製造される。図7はロッカーアーム本体部材25の展開図を示したもので、ロッカーアーム本体部材9の展開図を示す図4に対応するものである。なお、ロッカーアーム本体部材25についても、ロッカーアーム本体部材9に関して図5に示された場合と同様に、突起部39a、39bと、穴41a、41bとを省略して、溶接を利用して製造するようにしてもよい。
【0031】
本ロッカーアーム20は、ロッカーアーム本体部材25の一対の対向側壁24a、24bの各端部を、筒体部17と連結構造部21とが一体にされて構成されている支軸受容部材27へ溶接して製造される。ここで、本ロッカーアーム20では、上記対向側壁24a、24bの各端部の端面28a、28bが平面であり、それと溶接される支軸受容部材27の部分も平面で構成され、且つ、この平面が、この平面に合わせて上記対向側壁24a、24bの各端部の端面28a、28bを溶接した時に、連結構造部21の位置がロッカーアーム本体部材25に対して予め定めた位置になるように設けられている。このような構成とすることにより、ロッカーアーム本体部材25の上記対向側壁24a、24bの各端部の端面28a、28bを支軸受容部材27の上記平面に合わせて溶接することによって、ロッカーアーム本体部材25に対する連結構造部21の位置が所望の位置にあるロッカーアーム20を容易に製造することができる。また、本ロッカーアーム20の構成では、上述したようにブッシュが不要となり、ロッカーアーム10の構成と比べて部品点数を減らすことが可能となる。
【0032】
次に図8を参照し、更に別の構成を有するロッカーアーム30について説明する。ロッカーアーム30についても上述の他のロッカーアーム10、20と多くの共通する点を有しており、これらの点については説明を省略する。
図8はロッカーアーム30を示す斜視図である。本ロッカーアーム30においては、バルブ接続部1とローラ支持部3とがロッカーアーム本体部材35で構成されている。ロッカーアーム本体部材35は、上述のロッカーアーム本体部材9及びロッカーアーム本体部材25と同様にして製造される。支軸受容部5は第1のパイプ材31により構成されている。ロッカーアーム20の場合と同様にブッシュは有しておらず、ロッカーアーム30を揺動可能に支持する支軸(図示無し)は、パイプ材31の孔29に直接通される。連結部7は第2のパイプ材33により構成される。
【0033】
本ロッカーアーム30は、ロッカーアーム本体部材35の一対の対向側壁34a、34bの各端部を、支軸受容部5を構成する第1のパイプ材31に溶接で接合し、更にその第1のパイプ材31に連結部7を構成する第2のパイプ材33を溶接で接合することによって製造される。この際、連結部7を構成する第2のパイプ材33がロッカーアーム本体部材35との関係で適切な位置に取付けられるように留意する。
【0034】
本ロッカーアーム30の構成においてもブッシュが不要となり、ロッカーアーム10の構成と比べて部品点数を減らすことが可能となる。また、本ロッカーアーム30の構成では、既製のパイプ材を利用することが可能であり、ロッカーアームの製造コストを低減することができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、ロッカーアームの製造において、ロッカーアーム本体部材に対する連結構造部の位置を容易に予め定めた位置にすることができるロッカーアームが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態のロッカーアームを示す斜視図である。
【図2】図2は、図1のロッカーアームの支軸受容部の横断面図である。
【図3】図3は、2段切替可変動弁機構の構成の一例を示す説明図である。
【図4】図4は、図1のロッカーアームのロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図5】図5は、図1のロッカーアームに使用し得る別のロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図6】図6は、別のロッカーアームを示す斜視図である。
【図7】図7は、図6のロッカーアームのロッカーアーム本体部材の展開図である。
【図8】図8は、更に別のロッカーアームを示す斜視図である。
【符号の説明】
10、20、30…ロッカーアーム
1…バルブ接続部
2…吸気バルブ
3…ローラ支持部
5…支軸受容部
7…連結部
9…ロッカーアーム本体部材
11…支軸受容部材
13…ブッシュ
15a、15b…対向側壁
16a、16b…貫通孔
17…筒体部
21…連結構造部

Claims (2)

  1. バルブへ接続されるバルブ接続部を有するロッカーアーム本体部材と、
    前記ロッカーアーム本体部材とは別体であって、他のロッカーアームとの連結のために用いられる連結構造部及び、該連結構造部と一体にされる筒体部であって当該ロッカーアームを揺動可能に支持する支軸を受容する筒体部有する支軸受容部材と、を含むロッカーアームにおいて、
    前記連結構造部の位置が予め定めた位置になるように前記ロッカーアーム本体部材に対する前記支軸受容部材位置決めを行なう位置決め手段が、前記ロッカーアーム本体部材と前記支軸受容部材の接触面に設けられることを特徴とする、ロッカーアーム。
  2. 上記ロッカーアーム本体部材がプレス加工により成形される、請求項1に記載のロッカーアーム。
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