JP6324583B2 - 油圧機器の制御装置 - Google Patents
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Description
かかる課題に着目し、特許文献1には、アイドルストップからエンジンを再始動させるときに、エンジン回転速度又は検出油圧が基準値に達した時点、又は、油圧スイッチのオン・オフが切り替わった時点から、更に基準時間が経過した時点で、動作油圧が所定の油圧に達したと判定し、この判定後に、発進クラッチの締結処理を開始させる技術が記載されている。
(4)気温が低いほど、前記第2必要トルク容量が低下されることが好ましい。この場合も、例えば、気温が所定気温未満の場合には、前記気温が前記所定気温以上の場合よりも前記第2必要トルク容量が低下されるようにしても良い。
(7)第1必要トルク容量が容量閾値を超える場合に、第2必要トルク容量で締結するようにクラッチに指令を出力する前に、オイルポンプの圧力上昇の応答遅れに応じた時間だけ、第2必要トルク容量よりも大きい第3必要トルク容量で締結するようにクラッチに指令を出力することにより、油圧ポンプの急激な圧力上昇を招くことなくクラッチを速やかに係合させて、クラッチの滑りを利用しながらクラッチの係合トルクを広い範囲で制御することができるようになる。
図1〜図10は第1実施形態を説明する図であり、図1はその油圧機器及びその制御装置を説明する図、図2〜図4はその電磁クラッチを説明する図、図6〜図8はその制御を説明するタイムチャート、図9,図10はその制御を説明するフローチャートである。また、図11〜図14は第2実施形態を説明する図であり、図11はその油圧機器及びその制御装置を説明する図、図12はその制御油圧に対するトルク特性を示す図、図13,図14はその制御を説明するフローチャートである。
<装置構成>
まず、本実施形態にかかる油圧機器及びその制御装置の構成を説明する。
図1に示すように、本油圧機器は、車両に搭載された無段変速機(CVT)のプライマリプーリ及びセカンダリプーリの可動プーリの油圧室等の油圧要求部に油圧を供給する変速機用油圧装置である。この油圧装置には、車両に装備された図示しないエンジン(内燃機関)により駆動されるオイルポンプ(油圧ポンプ、O/Pとも表記する)11をそなえている。
トルクコンバータ5のタービンランナ5cには、CVT6のプライマリ軸(変速機入力軸)61が一体に接続され、プライマリ軸61には、可動プーリ62a及び固定プーリ62bからなるプライマリプーリ62が一体回転するように接続されている。プライマリ軸61と平行にセカンダリ軸(変速機出力軸)63が備えられ、セカンダリ軸63には、可動プーリ64a及び固定プーリ64bからなるセカンダリプーリ64が一体回転するように接続されている。プライマリプーリ62とセカンダリプーリ64とに、ベルト(チェーンも含む)65が掛け回され、可動プーリ62a,64aの軸方向位置に応じた変速比で、プライマリ軸61の回転がセカンダリ軸63に伝達され、さらに、図示しない車両の駆動輪に伝達される。
CVTCU10は、アクセルポジションセンサからのアクセルペダル踏込量App,プライマリプーリ回転数センサからのプライマリプーリ回転数Npp,セカンダリプーリ回転数センサからのセカンダリプーリ回転数Nsp等の情報が入力され、これらの情報や、図示しないエンジンコントロールユニットからの入力トルク情報に基づいて、変速比(セカンダリプーリ64の有効半径をプライマリプーリ62の有効半径で除した値)やベルト65の接触摩擦力を決定し、油圧コントロールユニット7に指令を送信して、CVT6を制御する。なお、「回転数」は単位時間当たり(例えば1分あたり)の回転数であって、回転速度に相当する。
プレッシャレギュレータバルブは、オイルポンプ11から供給された吐出圧の一部をドレンすることでライン圧として調圧する。変速制御弁は、メカニカルフィードバック機構を構成するサーボリンクの作動に応じて実変速比のフィードバックを受けてライン圧を減圧してプライマリプーリ62の油圧室66aへ供給する。セカンダリバルブは、CVTCU10の制御により、ライン圧を減圧してセカンダリプーリ64の油圧室66bへ供給する。
電磁クラッチ4は、図2に示すように、ベアリング41aを介してスプロケット3bを回転自在に支持するポンプシャフト41と、ポンプシャフト41に対して一体回転し且つ軸方向に可動に装着されたアーマチュア42と、アーマチュア42におけるスプロケット3bの一面(係合面)3dと対向する一面に突設され係合面3dと摩擦係合可能な摩擦面42aと、摩擦面42aが係合面3dに接触する方向にアーマチュア42を付勢する付勢機構43と、アーマチュア42を摩擦面42aが係合面3dから離隔する方向に磁力により吸引する電磁吸引機構44とを備えている。
Tt=μ×r×a×(Fs−Fm)〔Nm〕・・・(1)
ただし、
μ:スプロケット係合面3dとアーマチュア摩擦面42aとの摩擦係数
r:スプロケット係合面3dとアーマチュア摩擦面42aとの摩擦面の有効半径
a:カム機構45によるトルク増幅率(3〜10倍程度)
一方、電磁吸引機構44による電磁吸引力Fmが付勢機構43による付勢力Fsよりも大きくなると(Fm>Fs)、図4に示すように、アーマチュア42の摩擦面42aはスプロケット3bの係合面3dから離隔する。したがって、電磁クラッチ4によるトルク伝達はなされず、伝達トルクは0となる(Tt=0)。
したがって、CVTCU10は、この特性を考慮して、電磁クラッチ4による伝達トルクを制御するようになっている。
ここで、電磁クラッチ4を係合させる際のCVTCU10による制御を説明する。
CVTCU10には、電磁クラッチ4に関連する制御機能として、車両の走行状態に応じて目標油圧を算出する油圧算出部101と、電磁クラッチ4の締結によりメカオイルポンプ11を作動させるときに目標油圧を発生するのに必要な電磁クラッチ4の伝達トルク容量を設定する伝達トルク容量設定部102と、メカオイルポンプ11が油圧算出部101により算出された目標油圧を発生するように電磁クラッチ4の伝達トルク容量を制御するクラッチ制御部103と、を備えている。
Te=PLD×QOP/2π+Ne×α・・・(2)
ただし、
PLD:ライン圧指示値〔MPa〕
QOP:オイルポンプ11の固有吐出量〔cc/rev〕
Ne:エンジン回転数〔rev/min〕
α:比例定数
オイルポンプ11の駆動トルクがこの電磁クラッチ4の伝達トルク容量(係合トルクTeに対応)に支配される場合には、オイルポンプ11の駆動トルクTOPもこの係合トルクTeと等しくなる。
例えば、エンジンECUや車両ECUを通じて行なわれるアイドルストップのような短時間でエンジンを再始動する場合には、油圧機器内やオイルポンプ内にオイルが残存しており、サージ圧は発生しないかサージ圧が発生しても油圧機器の各部に大きな負担を与えないが、ドライバが車両に乗車してから始動を行なう一般的なエンジン始動時には、油圧機器内やオイルポンプ内にオイルが残存しておらず、サージ圧が発生し油圧機器の各部に大きな負担を与える。
ここで、第2必要トルク容量について説明する。前述のように、第2必要トルク容量は、サージ圧の発生を抑制することができる大きさに抑える必要があり、サージ圧の発生のおそれが高い状況ほど、第2必要トルク容量の大きさ(或いは、上記所定量)を低く設定し、より確実に、サージ圧の発生を抑制できるようにしている。
そこで、本実施形態では、オイルポンプ11の連続非作動時間が長いほど、第2必要トルク容量を低下させている。ここでは、連続非作動時間が長いほど小さくなる1未満の係数(非作動時間対応係数)C1を、算出した連続非作動時間に基づいて設定し、第2必要トルク容量の基本値にこの係数C1を乗算して第2必要トルク容量を補正するようにしている。
また、前記容量閾値は電磁クラッチ4の締結時に発生するサージ圧が装置の耐久性に応じた基準値以下となるトルク容量値に設定されている。
クラッチ制御部103は、指令部103aに加えて、判定部103bと推定部103cと補正部103dとを有し、これらにより学習制御を用いて過渡指示値を補正する(換言すれば、第2必要トルク容量を補正する)。また、指令部103aの第3の指令部103acは、特に、クラッチの解放を指示する場合に、指示値をスイープしてクラッチ制御部103の要部に出力するために備えられている。
判定部103bは、電磁クラッチ4を解放させる時に、第3の指令部103acによる指示によって、電磁クラッチ4の伝達トルク容量が0にスイープする際に、オイルポンプ11の回転数Nopとエンジン回転数Neとの関係から電磁クラッチ4が完全締結状態からスリップ状態に移行したことを判定する。
補正部103dは、推定部103cにより推定された伝達トルク容量に基づいて第2指示値を補正する。なお、補正部103dは、かかる補正を、エンジンのイグニッションオン後の1回目の電磁クラッチ4の解放時に行なう。
ここで、タイムチャートを参照して、電磁クラッチ4の制御について具体的に説明する。
図6に示すように、エンジンが始動され、電磁クラッチ4を係合することが判定されると(時点t1:電磁クラッチ係合判定オン)、図6(a)に破線で示すように、油圧算出部101では指示圧(目標油圧)をステップ状に上昇させる。これを受けて、伝達トルク容量設定部102では、電磁クラッチ4を完全締結するのに必要な電磁クラッチ4の係合トルクを、指示圧上昇に対応してステップ状に加える(時点t2:係合トルク指示(1))。
この実圧の指示圧への収束を判定すると、油圧安定判断フラグをオンし(時点t5)、これを受けて、電磁クラッチ4への供給電流にかかる指示値を、第2要求トルクに応じた過渡指示値から第1要求トルクに応じた最終指示値に切り替え(時点t6)、過渡指示値から最終指示値に緩やかに変更する(図6(d))。本実施形態では、電磁クラッチ4への締結制御開始後(エンジン始動後)予め設定されたサージ圧抑制期間が経過したら、実圧が指示圧への収束したものと判定する。
また、図7(a)に実線及び太破線で示すように、電磁クラッチ4の解放開始時は、「実際の電磁クラッチ係合トルク=O/Pの駆動トルク」となるので、図8に示すように、クラッチ解放開始時における指示係合トルク(細破線)とO/P駆動トルク(実線)との差に応じて電流−トルクマップを補正することができる。
本発明の第1実施形態にかかる油圧機器の制御装置は、上述のように構成されているので、例えば、図9,図10に示すように、オイルポンプの制御が行なわれる。
図9はエンジン始動に伴う電磁クラッチ4の締結にかかる制御を示すフローである。このフローはエンジン停止時に、所定の周期で行なうものである。図9に示すように、キースイッチ操作からエンジンスタート指示があるかを判定する(ステップA10)。エンジンスタート指示があれば、次に、次に、第1必要トルク容量を算出して(ステップA12)、電磁クラッチ4を解放指示する(ステップA20)。
エンジンの始動が完了したら、第2必要トルク容量で電磁クラッチ4の締結指示をする(ステップA70)。また、第2必要トルク容量で電磁クラッチ4の締結指示をする前に、微小期間だけ第3必要トルク容量で電磁クラッチ4の締結指示をする。
したがって、本制御装置によれば、エンジンの作動中には、変速機用油圧装置の作動に必要な吐出圧を達成する第1必要トルク容量で締結するように電磁クラッチ4に指令を出力するので、変速機用油圧装置を確実に作動させることができ、所定時間以上停止した後のエンジンの通常始動時には、第1必要トルク容量よりも所定量低下させた第2必要トルク容量で締結するように電磁クラッチ4に指令を出力するので、エンジンが過大なトルクを出力しても、エンジンの回転数が過大になっても、電磁クラッチ4が滑りオイルポンプ11の回転数の急上昇が抑えられ、オイルポンプ11の油圧の急上昇(いわゆる、サージ圧)を抑制することができる。これにより、油圧負荷による耐久性低下を抑制することができる。
図10はエンジン停止に伴う電磁クラッチ4の解放制御と、この時の電磁クラッチ4のトルク挙動から電磁クラッチ4の劣化を学習する制御とを説明するフローチャートである。このフローはエンジン作動中に、所定の周期で行なうものである。図10に示すように、まず、アイドルストップ制御によるエンジンの自動停止指示があったかを判定する(ステップB10)。なお、この判定は、ドライバによるエンジン停止操作に対しては行なわない。
さらに、この伝達トルク容量の推定値からクラッチ締結電流とトルクとのマップを修正する(ステップB60)。つまり、図8に示すように、クラッチ解放開始時における指示係合トルク(細破線)とO/P駆動トルク(実線)との差に応じて電流−トルクマップを補正する。
その後、エンジンの自動停止制御を開始する(ステップB90)。
そして、エンジンの停止をエンジン回転数Neから判定して(ステップB100)、エンジンが停止したら、電磁クラッチ4が解放状態か否かを判定する(ステップB110)。このときの電磁クラッチ4の解放状態とは、電磁クラッチ4に電流が送られている状態に相当し、電磁クラッチ4が解放状態であれば、電磁クラッチ4の締結を指示して(ステップB120)この制御を終える。つまり、ノーマルクローズタイプの電磁クラッチ4への電流供給を停止してこの制御を終える。また、電磁クラッチ4が解放状態、即ち、電流供給停止状態であれば、そのままこの制御を終える。これにより、エンジン停止時には、電磁クラッチ4への電流供給が停止され、電力消費が抑制される。
〔第2実施形態〕
<装置構成>
まず、図11を参照して、本実施形態にかかる油圧機器及びその制御装置の構成を説明する。なお、図11において、図1に示す第1実施形態と同符号のものは図1と同様のものを示し、これらの説明は省略し、第1実施形態と異なる点を説明する。
これらの点以外は、第1実施形態と同様に構成される。
本発明の第2実施形態にかかる油圧機器の制御装置は、上述のように構成されているので、例えば、図13,図14に示すように、オイルポンプの制御が行なわれる。
図13はエンジン始動に伴う油圧クラッチ140の締結にかかる制御を示すフローである。このフローはエンジン停止時に、所定の周期で行なうものである。図13に示すように、キースイッチ操作からエンジンスタート指示があるかを判定する(ステップC10)。エンジンスタート指示があれば、次に、第1必要トルク容量を算出する(ステップC20)。なお、本油圧クラッチ140はノーマルオープンなので解放指示の必要はない。
エンジンの始動が完了したら、第2必要トルク容量で油圧クラッチ140の締結指示をする(ステップC70)。また、第2必要トルク容量で油圧クラッチ140の締結指示をする前に、微小期間だけ第3必要トルク容量で油圧クラッチ140の締結指示をする。
図14はエンジン停止に伴う油圧クラッチ140の解放制御と、この時の油圧クラッチ140のトルク挙動から油圧クラッチ140の劣化を学習する制御とを説明するフローチャートである。このフローはエンジン作動中に、所定の周期で行なうものである。図14に示すように、まず、アイドルストップ制御によるエンジンの自動停止指示があったかを判定する(ステップD10)。なお、この判定は、ドライバによるエンジン停止操作に対しては行なわない。
さらに、この伝達トルク容量の推定値からクラッチ締結油圧とトルクとのマップを修正する(ステップD70)。つまり、クラッチ解放開始時における指示係合トルク(細破線)とO/P駆動トルク(実線)との差に応じて制御油圧−トルクマップを補正する。
その後、エンジンの自動停止制御を開始する(ステップD100)。
そして、エンジンの停止をエンジン回転数Neから判定して(ステップD110)、エンジンが停止したら、この制御を終える。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、上記実施形態では、電磁クラッチを、電流供給しない場合に締結するノーマルクローズのものとしたが、ノーマルオープンの電磁クラッチを適用してもよく、また、油圧クラッチに油圧供給しない場合に解放するノーマルオープンのものとしているが、ノーマルクローズの油圧クラッチを適用してもよく、クラッチの種類や方式が限定されるものではない。
2 電動モータ
3 チェーン機構
4 ポンプクラッチ(電磁クラッチ)
4A 電流指示ドライバ
5 トルクコンバータ
6 CVT
7 油圧コントロールユニット
10 CVTCU〔CVTコントロールユニット(制御手段)〕
11 オイルポンプ
41 ポンプシャフト
42 アーマチュア
42a 摩擦面
43 付勢機構
44 電磁吸引機構
45 カム機構
61 プライマリ軸
62 プライマリプーリ
63 セカンダリ軸
64 セカンダリプーリ
65 ベルト(チェーンも含む)
66a,66b 油圧室
101 油圧算出部
102 伝達トルク容量設定部
103 クラッチ制御部
103a 指令部
103aa 第1の指令部
103ab 第2の指令部
103ac 第3の指令部
103b 判定部
103c 推定部
103d 補正部
140 油圧クラッチ
141 油圧源
Claims (8)
- エンジンにより駆動されるオイルポンプを油圧供給源として作動する油圧機器の制御装置であって、
前記エンジンと前記オイルポンプとの間に介装されたクラッチと、
前記エンジンの作動中に、前記油圧機器の作動に必要な吐出圧を達成する第1必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力する第1の指令部と、
前記エンジンの始動時に、前記第1必要トルク容量よりも所定量低下させた第2必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力する第2の指令部と、を有し、
前記エンジンの停止時間が所定時間を経過してから前記エンジンの始動が行なわれると、前記第2の指令部が、前記第2必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力し、前記エンジンの停止時間が前記所定時間を経過する前に前記エンジンの始動が行なわれると、前記第2の指令部による指令を出力することなく、前記第1の指令部が、前記エンジンの始動時から前記第1必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力する
ことを特徴とする、油圧機器の制御装置。 - 前記オイルポンプの連続非作動時間が長いほど、前記第2必要トルク容量が低下される
ことを特徴とする、請求項1記載の油圧機器の制御装置。 - 前記オイルポンプのオイルの油温が低いほど、前記第2必要トルク容量が低下される
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の油圧機器の制御装置。 - 気温が低いほど、前記第2必要トルク容量が低下される
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の油圧機器の制御装置。 - 前記クラッチの解放を指示する場合に、指示値をスイープして前記クラッチを制御するクラッチ制御部に出力する第3の指令部と、
前記オイルポンプの回転数と前記エンジンの回転数との関係から前記クラッチが完全締結状態からスリップ状態に移行したことを判定する判定部と、
前記判定部により判定した前記スリップ状態への移行時の前記オイルポンプの駆動トルクから前記移行時の前記クラッチのトルク容量を推定する推定部と、
前記推定部により推定した前記トルク容量に基づき、前記第2必要トルク容量を補正する補正部とを有する
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の油圧機器の制御装置。 - 前記補正部は、前記エンジンの始動後の1回目の前記クラッチの解放時に、前記第2必要トルク容量の補正を行なう
ことを特徴とする、請求項5記載の油圧機器の制御装置。 - 前記第2の指令部は、前記第1必要トルク容量が容量閾値を超える場合には、前記エンジンの始動時に、前記第2必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力する前に、前記第2の指令部による出力に対する前記オイルポンプの圧力上昇の応答遅れに応じた時間だけ、前記第2必要トルク容量よりも大きい第3必要トルク容量で締結するように前記クラッチに指令を出力する
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の油圧機器の制御装置。 - 前記油圧機器は、変速機を油圧により作動させる変速機用油圧装置である
ことを特徴とする、請求項1〜7の何れか1項に記載の油圧機器の制御装置。
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