JP6018457B2 - 変速機 - Google Patents
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図1に本発明の第1実施形態に係る自動車用の変速機Mを模式的に示す。本実施形態に係る変速機Mは、エンジンの回転が入力される一本のメインシャフト1と、メインシャフト1と平行に配置された複数のカウンタシャフト(第1カウンタシャフト2、第2カウンタシャフト3)を有する。なお、本実施形態では、カウンタシャフトの本数は2本であるが、2本に限られることはなく、3本以上であってもよい。これらメインシャフト1、第1カウンタシャフト2、第2カウンタシャフト3は、変速機Mのミッションケースにベアリングを介して夫々回転自在に支持されている。
図1に示すように、変速機Mは、メインシャフト1に回転自在に装着されたドライブギヤDvを有する。ドライブギヤDvは、本実施形態では、メインシャフト1に回転自在に装着された1速3速共用ドライブギヤ13aと、2速4速共用ドライブギヤ24aと、5速7速共用ドライブギヤ57aと、6速8速共用ドライブギヤ68aとから構成されている。なお、ドライブギヤDvの数は、本実施形態のように4個に限られず、1個でもよく、2個、3個或いは5個以上でも構わない。これらドライブギヤ13a、24a、57a、68aは、低速段ギヤから高速段ギヤとなるに従って歯数が多く、発進用のクラッチCから遠離するに従って高速段ギヤとなるように配置されている。
図1に示すように、変速機Mは、第1カウンタシャフト2および第2カウンタシャフト3の夫々に回転自在に装着され、上述したドライブギヤDvと噛合するドリブンギヤDnを有する。ドリブンギヤDnは、第1カウンタシャフト2に回転自在に挿通された1速ドリブンギヤ1b、2速ドリブンギヤ2b、5速ドリブンギヤ5b、6速ドリブンギヤ6b、および、第2カウンタシャフト3に回転自在に挿通された3速ドリブンギヤ3b、4速ドリブンギヤ4b、7速ドリブンギヤ7b、8速ドリブンギヤ8bから構成されている。1速ドリブンギヤ1bおよび3速ドリブンギヤ3bは1速3速共用ドライブギヤ13aと噛合し、2速ドリブンギヤ2bおよび4速ドリブンギヤ4bは2速4速共用ドライブギヤ24aと噛合し、5速ドリブンギヤ5bおよび7速ドリブンギヤ7bは5速7速共用ドライブギヤ57aと噛合し、6速ドリブンギヤ6bおよび8速ドリブンギヤ8bは6速8速共用ドライブギヤ68aと噛合している。
図1に示すように、変速機Mは、1速ドリブンギヤ1b、2速ドリブンギヤ2b、5速ドリブンギヤ5b、6速ドリブンギヤ6bの何れか一つを第1カウンタシャフト2に相対回転不能に固定し、3速ドリブンギヤ3b、4速ドリブンギヤ4b、7速ドリブンギヤ7b、8速ドリブンギヤ8bの何れか一つを第2カウンタシャフト3に相対回転不能に固定するためのセレクタ機構Sを有する。セレクタ機構Sは、1速ドリブンギヤ1bまたは2速ドリブンギヤ2bを第1カウンタシャフト2に相対回転不能に固定するための1速2速セレクタ機構12Sと、3速ドリブンギヤ3bまたは4速ドリブンギヤ4bを第2カウンタシャフト3に固定するための3速4速セレクタ機構34Sと、5速ドリブンギヤ5bまたは6速ドリブンギヤ6bを第1カウンタシャフト2に固定するための5速6速セレクタ機構56Sと、7速ドリブンギヤ7bまたは8速ドリブンギヤ8bを第2カウンタシャフト3に固定するための7速8速セレクタ機構78Sとから成る。これら1速2速セレクタ機構12S、3速4速セレクタ機構34S、5速6速セレクタ機構56S、7速8速セレクタ機構78Sは、全て同様の構成であるので、1速2速セレクタ機構12Sについてのみ説明する。
図2は変速機Mの1速2速セレクタ機構12Sの分解斜視図、図3は1速2速セレクタ機構12Sの組立斜視図、図4(a)は1速2速セレクタ機構12Sの断面図、図4(b)は1速2速セレクタ機構12Sのドグ1D、2D、第1キー1K、第2キー2Kを示す説明図である。1速2速セレクタ機構12Sは、1速ドリブンギヤ1bおよび2速ドリブンギヤ2bの対向面に夫々突設されたドグ1D、2Dを有する。これらドグ1D、2Dは、各ギヤ1b、2bの周方向に夫々等間隔を隔てて複数設けられている。各ドグ1D、2Dは、各ギヤ1b、2bの回転方向の前方面となるリーディング面(駆動歯面)1DR、2DRと、回転方向の後方面となるトレーリング面(被駆動歯面)1DT、2DTとを有する。リーディング面1DR、2DR、トレーリング面1DT、2DTは、根元から先端に向けて末広がりとなるように逆テーパー状に形成されている。
1速2速セレクタ機構12Sは、図2に示すように、1速ドリブンギヤ1bと2速ドリブンギヤ2bとの間の第1カウンタシャフトに固定されたハブHを有する。ハブHの外周面には、カウンタシャフト3の軸方向と平行に形成されたキー溝HAが、周方向に等間隔を隔てて複数設けられている。キー溝HAには、第1キー1K、第2キー2Kが軸方向に移動自在に保持されている。第1キー1K、第2キー2Kは、各キー溝HAに、周方向に交互に保持されている。各キー溝HAは、底よりも開口が狭くなるように形成され、ハブHが回転された際、遠心力を受ける第1キー1K、第2キー2Kがキー溝HAの開口から飛び出さないようになっている。
1速2速セレクタ機構12Sは、上述したようにキー溝HAに軸方向に移動自在に保持された第1キー1K、第2キー2Kを有する。図4(b)に示すように、第1キー1Kは、一端に1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dのリーディング面1DRと係合する係合爪1KRを有し、他端に2速ドリブンギヤ2bのドグ2Dのトレーリング面2DTと係合する係合爪1KTを有する。同様に、第2キー2Kは、一端に1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dのトレーリング面1DTと係合する係合爪2KTを有し、他端に2速ドリブンギヤ2bのドグ2Dのリーディング面2DRと係合する係合爪2KRを有する。これら係合爪1KR、1KT、2KR、2KTは、係合性を高めるため、逆テーパー状に形成されている。
1速2速セレクタ機構12Sは、図3に示すように、第1キー1K、第2キー2Kを軸方向に移動させるためのアクチュエータAを有する。アクチュエータAは、第1スリーブリング1Rに係合する第1シフトフォーク1F、第1シフトフォーク1Fに接続された第1シフトロッド1G、第1シフトロッド1Gを軸方向に移動する不図示の第1駆動機構(電動シリンダ等)を備えている。また、アクチュエータAは、第2スリーブリング2Rに係合する第2シフトフォーク2F、第2シフトフォーク2Fに接続された第2シフトロッド2G、第2シフトロッド2Gを軸方向に移動する不図示の第2駆動機構(電動シリンダ等)を備えている。第1駆動機構、第2駆動機構は、車両の走行状況に応じたコンピュータ制御により、或いは運転者によるシフトレバー等のシフト操作に応じて、第1シフトロッド1G、第2シフトロッド2Gを連係して移動させ、変速を行う。変速については後述するが、発進用のクラッチCを繋いだまま、トルク切れの無い変速が可能である。
図1に示す3速4速セレクタ機構34S、5速6速セレクタ機構56S、7速8速セレクタ機構78Sは、1速2速セレクタ機構12Sと同様の構成であるので、説明を省略する。なお、3速ドリブンギヤ3bのドグを3Dと表示し、4速ドリブンギヤ4bのドグを4Dと表示し、5速ドリブンギヤ5bのドグを5Dと表示し、6速ドリブンギヤ6bのドグを6Dと表示し、7速ドリブンギヤ7bのドグを7Dと表示し、8速ドリブンギヤ8bのドグを8Dと表示する。これら3速4速セレクタ機構34S、5速6速セレクタ機構56S、7速8速セレクタ機構78Sを用いた各段の変速については後述するが、発進用のクラッチCを繋いだまま、トルク切れの無い変速が可能である。
図1に示すように、変速機Mは、ドライブギヤDvとメインシャフト1との間に介設された緩衝機構Wを有する。緩衝機構Wは、1速3速共用ドライブギヤ13aとメインシャフト1との間に介設された1速3速共用緩衝機構13Wと、2速4速共用ドライブギヤ24aとメインシャフト1との間に介設された2速4速共用緩衝機構24Wと、5速7速共用ドライブギヤ57aとメインシャフト1との間に介設された5速7速共用緩衝機構57Wと、6速8速共用ドライブギヤ68aとメインシャフト1との間に介設された6速8速共用緩衝機構68Wとから成る。
上述した1速3速共用緩衝機構13W、2速4速共用緩衝機構24W、5速7速共用緩衝機構57W、6速8速共用緩衝機構68Wは、全て同様の構成であるので、1速3速共用緩衝機構13Wについてのみ説明する。1速3速緩衝機構13Wにおいて、1速3速共用ドライブギヤ13aとメインシャフト1との相対回転、すなわち滑りを許容する閾値となる設定トルクは、エンジンによってメインシャフト1を回転させて車両を走行させる際にメインシャフト1および1速3速共用ドライブギヤ13aに生じ得る最大トルクよりも大きい値に設定されている。加えて、この設定トルクは、1速2速セレクタ機構12Sによってトルク切れの無い1速への変速を行った際、または3速4速セレクタ機構34Sによってトルク切れの無い3速への変速を行った際に、1速3速共用ドライブギヤ13aまたはメインシャフト1に生じ得るスパイクトルクより小さい値に設定されている。これにより、エンジンによる車両の通常走行を支障なく行えると共に、1速への変速時または3速への変速時に生じるスパイクトルクを緩衝できる。上記設定トルクは、上記最大トルクよりもある程度の余裕を持って大きな値に設定されているが、その余裕代は極力小さくすることが好ましい。上記最大トルクを僅かに上回る軽微なスパイクトルクを的確に緩衝するためである。
次に、1速3速共用緩衝機構13W、2速4速共用緩衝機構24W、5速7速共用緩衝機構57W、6速8速共用緩衝機構68Wを、メインシャフト1に組み付ける構造について説明する。図5に示すように、メインシャフト1には、1速3速共用緩衝機構13WのリテーナW7の隣りに、中空の第1中間シャフトX1がスプラインを介して相対回転不能に装着され、第1中間シャフトX1の隣りに、中空の第2中間シャフトX2がスプラインを介して相対回転不能に装着され、第2中間シャフトX2の隣りに、中空の第3中間シャフトX3がスプラインを介して相対回転不能に装着され、第3中間シャフトX3の隣りに、中空の第4中間シャフトX4がスプラインを介して相対回転不能に装着され、第4中間シャフトX4の隣りに、中空の第5中間シャフトX5が装着されている。
1速で発進する際には、図1に示す発進用クラッチCを切った状態で、1速2速セレクタ機構12Sの第1キー1K、第2キー2Kを1速ドリブンギヤ1b側に移動する。そして、発進クラッチCを半クラッチ制御して繋げることで、メインシャフト1の回転を1速3速共用ドライブギヤ13a、1速ドリブンギヤ1b、1速2速セレクタ機構12Sを介し、第1カウンタシャフト2に伝達し、第1カウンタシャフト動力取出ギヤ4、出力ギヤ6を介して、出力シャフト7に伝達する。このとき、第1キー1Kは、1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dと係合してトルクの伝達を行い、第2キー2Kは、1速ドリブンギヤ1bのドグ1Dと係合しないコースト状態となり、2速ドリブンギヤ2b側に移動可能である。
以上説明したように、本実施形態に係る変速機Mにおいては、一本のメインシャフト1と2本のカウンタシャフト(第1カウンタシャフト2、第2カウンタシャフト3)とを備えており、メインシャフト1に装着された一枚のドライブギヤ(例えば1速3速共用ドライブギヤ13a)が、各カウンタシャフト2、3に装着された二枚のドリブンギヤ(例えば1速ドリブンギヤ1b、3速ドリブンギヤ3b)と夫々噛合している。変速時、1速2速セレクタ機構12S、3速4速セレクタ機構34Sにより、1速ドリブンギヤ1bまたは3速ドリブンギヤ3bをカウンタシャフト2、3に相対回転不能に固定した際に生じたスパイクトルクは、ドリブンギヤ1b、3bを介してドライブギヤ13aに伝達され、ドライブギヤ13aとメインシャフト1との間に介設された1速3速共用緩衝機構13Wによって吸収される。この緩衝機構13Wは、一枚のドライブギヤ(1速3速共用ドライブギヤ13a)と噛合する二枚のドリブンギヤ(1速ドリブンギヤ1b、3速ドリブンギヤ3b)に対して共用となる。よって、各緩衝機構13W、24W、57W、68Wの数(本実施形態では4個)が変速段数(本実施形態では8段変速)の半分で済み、各ドリブンギヤ1b〜8bの夫々に緩衝機構を設けていた従来例と比べてコストダウンを推進できる。
図6に本発明の第2実施形態に係る自動車用の変速機Mxを模式的に示す。本実施形態に係る変速機Mxは、図1に示す前実施形態の変速機Mと共通する構成要素を備えている。よって、前実施形態と共通する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
1x 第1メインシャフト
1y 第2メインシャフト
2 第1カウンタシャフト
3 第2カウンタシャフト
Dv ドライブギヤ
13a ドライブギヤとしての1速3速共用ドライブギヤ
24a ドライブギヤとしての2速4速共用ドライブギヤ
57a ドライブギヤとしての5速7速共用ドライブギヤ
68a ドライブギヤとしての6速8速共用ドライブギヤ
Dn ドリブンギヤ
1b ドリブンギヤとしての1速ドリブンギヤ
2b ドリブンギヤとしての2速ドリブンギヤ
3b ドリブンギヤとしての3速ドリブンギヤ
4b ドリブンギヤとしての4速ドリブンギヤ
5b ドリブンギヤとしての5速ドリブンギヤ
6b ドリブンギヤとしての6速ドリブンギヤ
7b ドリブンギヤとしての7速ドリブンギヤ
8b ドリブンギヤとしての8速ドリブンギヤ
S セレクタ機構
12S セレクタ機構としての1速2速セレクタ機構
34S セレクタ機構としての3速4速セレクタ機構
56S セレクタ機構としての5速6速セレクタ機構
78S セレクタ機構としての7速8速セレクタ機構
1D ドグ
1DR リーディング面
1DT トレーリング面
2D ドグ
2DR リーディング面
2DT トレーリング面
H ハブ
HA キー溝
1K 第1キー
2K 第2キー
W 緩衝機構
13w 緩衝機構としての1速3速共用緩衝機構
24W 緩衝機構としての2速4速共用緩衝機構
57W 緩衝機構としての5速7速共用緩衝機構
68W 緩衝機構としての6速8速共用緩衝機構
yW 緩衝機構としての5速〜8速共用緩衝機構
W1 ドライブギヤ摩擦板
W2 メインシャフト摩擦板
W3 弾性部材
Claims (7)
- エンジンの回転が入力されるメインシャフトと、
該メインシャフトに回転自在に装着された1または複数のドライブギヤと、
変速後の回転を出力するため、前記メインシャフトと平行に配置された複数のカウンタシャフトと、
該カウンタシャフトの夫々に回転自在に装着され、前記ドライブギヤと噛合するドリブンギヤと、
該ドリブンギヤの何れか一つをそのドリブンギヤが装着された前記カウンタシャフトに相対回転不能に固定するためのセレクタ機構と、
該セレクタ機構によって前記ドリブンギヤを前記カウンタシャフトに相対回転不能に固定した際の衝撃を吸収するため、前記ドライブギヤと前記メインシャフトとの間に介設された緩衝機構と、を備え、
前記セレクタ機構は、
前記カウンタシャフトに回転自在に挿通された複数の前記ドリブンギヤのうち、隣り合うギヤの対向面に夫々突設されたドグと、
前記隣り合うギヤの間の前記カウンタシャフトに固定されたハブと、
該ハブに、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
該ハブに、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのリーディング面と係合可能である第2キーと、
前記第1キー、前記第2キーを前記カウンタシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする変速機。 - 前記緩衝機構は、
前記ドライブギヤまたは前記メインシャフトに生じるトルクが予め設定された設定トルク未満である場合に、前記ドライブギヤおよび前記メインシャフトを一体回転させ、
前記トルクが前記設定トルク以上になると、前記ドライブギヤと前記メインシャフトとを相対回転させる機能を有することを特徴とする請求項1に記載の変速機。 - 前記緩衝機構は、
前記ドライブギヤと一体的に回転するドライブギヤ摩擦板と、
該ドライブギヤ摩擦板と重なるように配置され、前記メインシャフトと一体的に回転するメインシャフト摩擦板と、
該メインシャフト摩擦板を前記ドライブギヤ摩擦板に押し付けるための弾性部材と、を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の変速機。 - エンジンの回転が入力される第1メインシャフトと、
該第1メインシャフトに対して同芯的に相対回転可能に配置された第2メインシャフトと、
該第2メインシャフトに相対回転不能に固定された1または複数の固定ドライブギヤと、
変速後の回転を出力するため、前記第2メインシャフトと平行に配置された複数のカウンタシャフトと、
該カウンタシャフトの夫々に回転自在に装着され、前記固定ドライブギヤと噛合するドリブンギヤと、
該ドリブンギヤの何れか一つをそのドリブンギヤが装着された前記カウンタシャフトに相対回転不能に固定するためのセレクタ機構と、
該セレクタ機構によって前記ドリブンギヤを前記カウンタシャフトに相対回転不能に固定した際の衝撃を吸収するため、前記第2メインシャフトと前記第1メインシャフトとの間に介設された緩衝機構と、を備え、
前記セレクタ機構は、
前記カウンタシャフトに回転自在に挿通された複数の前記ドリブンギヤのうち、隣り合うギヤの対向面に夫々突設されたドグと、
前記隣り合うギヤの間の前記カウンタシャフトに固定されたハブと、
該ハブに、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのリーディング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能である第1キーと、
該ハブに、前記カウンタシャフトの軸方向に移動自在に保持され、一端が前記隣り合うギヤの一方に突設されたドグのトレーリング面と係合可能であり、他端が前記隣り合うギヤの他方に突設されたドグのリーディング面と係合可能である第2キーと、
前記第1キー、前記第2キーを前記カウンタシャフトの軸方向に移動させるアクチュエータと、を備えたことを特徴とする変速機。 - 前記緩衝機構は、
前記第2メインシャフトまたは前記第1メインシャフトに生じるトルクが予め設定された設定トルク未満である場合に、前記第2メインシャフトおよび前記第1メインシャフトを一体回転させ、
前記トルクが前記設定トルク以上になると、前記第2メインシャフトと前記第1メインシャフトとを相対回転させる機能を有することを特徴とする請求項4に記載の変速機。 - 前記緩衝機構は、
前記第2メインシャフトと一体的に回転する第2メインシャフト摩擦板と、
該第2メインシャフト摩擦板と重なるように配置され、前記第1メインシャフトと一体的に回転する第1メインシャフト摩擦板と、
該第1メインシャフト摩擦板を前記第2メインシャフト摩擦板に押し付けるための弾性部材と、を備えたことを特徴とする請求項4または5に記載の変速機。 - 前記ハブの外周面に、周方向に間隔を隔てて軸方向に沿ったキー溝が複数形成され、
これらキー溝に、前記第1キー、第2キーが周方向に交互に保持されていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の変速機。
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