JP6520056B2 - 無段変速装置 - Google Patents
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Description
図14に示すように、この無段変速装置は、シングルキャビティ式のトロイダル型無段変速機Aと遊星歯車式変速機Bとが同軸にかつ直列に配置されて構成されている。
シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機Aは、互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された一対の入力側ディスク2および出力側ディスク3と、これらの両ディスク2、3間に挟持される複数のパワーローラ4とを備えている。入力側ディスク2は、ローディングカム式の押圧装置14を介してエンジン等の原動機(図示せず)と連結されており、押圧装置14が発生するエンジントルクに応じた軸方向推力によって、パワーローラ4の挟持、押圧が行われ、パワーローラ4の傾転に応じた変速比によって、出力側ディスク3が駆動される。
前記入力側ディスク2は、内周側で第1シャフト5に結合する一方、出力側ディスク3は、内周側で第1遊星歯車機構7のサンギア7sを備えた第2シャフト6に結合し、これら第1および第2シャフト5、6は同軸的に配設されて、第2シャフト6は、第1シャフトの外周で相対回転自在に支持される。
一端にリングギア7rを備えた中間軸16は、大径部12aの内周で、第1シャフト5、第2シャフト6および固定軸15に対して相対回転自在に支持されており、出力側ディスク3側の他端には、大径部12aの内周と選択的に締結可能な直結クラッチ9が設けられている。
そして、この中間軸16の途中には、第2遊星歯車機構8を構成するダブルピニオンのキャリア8cを軸支する軸部が形成されている。
シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、ケーシング内に設けられるとともに、同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、
前記入力側軸受および前記出力側軸受は、両面に軌道輪を有する中間レースを介在して直列に配置され、
前記中間レースは、遊星歯車式変速機を構成するサンギア、キャリアおよびリングギア、または、サンギアおよびキャリア、または、リングギアおよびキャリアのうちのいずれか1つとともに、前記ケーシングに固定され、前記出力側軸受を構成する軌道輪と、前記出力側ディスクの歯形形状部と前記リングギアの歯形形状部との噛合部とが、前記出力側ディスクの回転軸方向において互いにオーバーラップしている、
ことを特徴とする。
図1および図2は、本発明の第1の実施形態に係る無段変速装置を示す図であって、図1は概略構成図、図2は断面図である。
図1に示すように、本実施の形態の無段変速装置は、シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機(以下、単にトロイダル型無段変速機という。)A1と遊星歯車式変速機B1とが同軸にかつ直列に配置されて構成されている。トロイダル型無段変速機A1と遊星歯車式変速機B1とは、ケーシングC内に収容されている。
一方、出力側ディスク33の背面側には、入力側軸受36および出力側軸受37が設けられている。入力側軸受36および出力側軸受37は、両面に軌道輪を有する中間レース39を介在して一体的に構成されている。
この遊星歯車式変速機B1では、リングギア45から入力されて、サンギア42から出力される。
図2に示すように、入力側ディスク32の背面側に配置された押圧装置35は、次のように構成されている。
すなわち、押圧装置35は、入力軸30にこの入力軸30と一体的に回転可能に取り付けられた円板状のカム板35aを備えている。このカム板35aは、入力軸30のフランジ部30aに当接することで、入力軸30の軸方向右方(入力側ディスク32から離れる方向)への移動が規制されている。カム板35aと入力側ディスク32との間には、予圧を付与する皿ばね(図示せず)が設けられており、この皿ばねによって入力側ディスク32は出力側ディスク33側に向けて押圧されている。また、入力側ディスク32とカム板35aとの間には複数個のローラ35bが設けられている。そして、入力軸30が回転されると、その回転に伴ってカム板35aが回転し、このカム板35aに形成されたカム面によってローラ35bが、入力側ディスク32に設けられたカム面に押圧され、これにより入力側ディスク32が出力側ディスク33側に向けて押圧されるようになっている。
すなわち、出力側ディスク33の背面には、近い順に、出力側軸受37および入力側軸受36が配置されている。さらに具体的に説明すると、出力側ディスク33の背面には、円環状の凹所が形成されており、この凹所に出力側軸受37を構成する一方の軌道輪52が嵌め込まれている。この軌道輪52に対向してかつ同軸に中間レース39が配置され、さらにこの中間レース39に対向して入力側軸受36を構成する一方の軌道輪53が配置されている。軌道輪52、中間レース39および軌道輪53は、入力軸30の外側に挿入されている。軌道輪52は軌道輪53より大径に形成されている。中間レース39の両面にはそれぞれ、軌道輪52および軌道輪53のそれぞれの軌道溝に対応する軌道溝が形成されており(図5も参照)、中間レース39は、軌道輪52および軌道輪53の他方の軌道輪として機能する。軌道輪52と中間レース39との間および中間レース39と軌道輪53との間にはそれぞれ、転動体としての玉55および56が周方向に所定間隔で複数設けられ、当該玉55、56が各軌道輪の各軌道溝を転動するようになっている。
すなわち、出力側軸受37は、出力側ディスク33から加わるスラスト荷重を支承している。さらに詳しく説明すると、押圧装置35によって入力側ディスク32が出力側ディスク33側に向けて押圧されると、この押圧力がパワーローラ34を介して出力側ディスク33に加わり、さらにこの出力側ディスク33から出力側軸受37にスラスト荷重として加わるので、当該荷重を出力側軸受37が支承する。
一方、入力側軸受36は、入力側ディスク32から入力軸30を介して加わるスラスト荷重を支承している。さらに詳しく説明すると、押圧装置35によって入力側ディスク32が出力側ディスク33側に向けて押圧されると、その反力がカム板35aを介して入力軸30に加わって当該入力軸30を右方に引っ張るので、当該入力軸30に固定されたコッタ57から入力側軸受36にスラスト荷重として加わるので、当該荷重を入力側軸受36が支承する。
すなわち、図2に示すように、ケーシングCは、ケーシング本体62とケーシングカバー63とを備えている。ケーシングカバー63は、ケーシング本体62の端部に嵌合されるとともに、そのフランジ部63aをケーシング本体62の端面にボルト66により固定されている。
このケーシングカバー63の円筒部63bに、中間レース39およびキャリア44が固定されている。さらに詳細に説明すると、図2から図4に示すように、ボルト67が中間レース39の外周部の貫通孔39a、キャリア44の外周部の貫通孔44dおよび円筒部63bの貫通孔63cを貫通し、このボルト67の先端部の雄ネジとナット68を締め付けることにより、中間レース39、キャリア44およびケーシングカバー63が直列に配置されて一体化されている。
図2Aに示すように、出力側ディスク33の外径面には、スプライン、セレーションまたはギアなどで構成される歯形形状部33aが形成されている。また、出力側ディスク33の外径側には歯形形状部33aとトラクション面33bとの間にストレート部33cが形成されている。このストレート部33cは嵌め合いに用いるもので、出力側ディスク33と同軸の円筒面で構成されている。この円筒面で構成されたストレート部33cの直径は、歯形形状部33aの歯元円直径より僅かに小さくなっている。
大径筒部45aの内径面には前記ピニオンギア43に噛合する内周ギア45cが形成されている。
また、小径筒部45bの内径面には、スプライン、セレーションまたはギアなどで構成される歯形形状部45dが形成され、この歯形形状部45dは前記歯形形状部33aに噛合している。
また、小径筒部45bの開口縁部には内側に突出する突出部が形成されており、この突出部の内周面には、ストレート部45eが形成されている。このストレート部45eは嵌め合いに用いるもので、小径筒部45bと同軸の円筒面で構成されている。このストレート部45eと出力側ディスク33のストレート部33cとがすきまばめ、中間ばめ、しまりばめ(圧入)等の嵌め合いによって結合されている。
また、図2(C)に示すように、小径筒部45bの開口部の内径側には、小径筒部45bの内径面とストレート部45eとの間に段差面45fが形成されている。この段差面45fはリングギア45の軸方向と直交する円環状の平面である。
一方、出力側ディスク33の外径面とストレート部33cとの間には段差面37dが形成されている。この段差面37dは出力側ディスク33の軸方向と直交する円環状の平面である。この段差面37dがリングギア45の段差面45fに当接されることによって、出力側ディスク33のリングギア45に対する図2Cにおける右側への移動が阻止されている。
この止め輪溝47には、止め輪48が嵌め込まれている。止め輪48は開環リング状に形成されおり、この開環している部分の位置する端部48a,48aどうしを弾性的に近付けることで止め輪48を若干縮径した状態で、当該止め輪48をリングギア45の内側に挿入して止め輪溝47に嵌め込み、この状態で弾性復帰させて元の状態に戻すことによって、止め輪溝47に嵌合固定されている。なお、止め輪48の端部48a,48aには穴48b,48bが形成されており、当該穴48b,48bに工具の先端部を挿入して、端部48a,48aを近付けるように操作できるようになっている。
このように、出力側ディスク33はリングギア45の段差面45fと止め輪48とによって左右から挟み付けられることによって、リングギア45の軸方向において当該リングギア45に対して位置決め固定されている。
すなわち、図2Eに示すように、出力側ディスク33の段差面37dとトラクション面33bの外径側端部との間の軸方向の長さが、図2Cに示す出力側ディスク33のそれより大きく設定されている。また、段差面37dよりトラクション面33b側の円筒面には、止め輪溝50が周方向に沿って形成され、この止め輪溝50に止め輪49を嵌め込まれている。そして、この止め輪49と段差面37dとでリングギア45の小径筒部45bに形成された突出部を挟み付けることによって、出力側ディスク33のリングギア45に対する軸方向の位置決め固定を行ってもよい。
さらに、中間レース39、キャリア44およびケーシングカバー63を貫通するボルト67とナット68とにより、中間レース39、キャリア44およびケーシングカバー63が一体化されているので、無段変速装置の径方向の寸法も小さくすることができる。
すなわち、歯形形状部33a,45dが噛合していると、両者の間でガタが存在するため、出力側ディスク33とリングギア45とが芯ずれを起こし、振動を引き起こしたり、バリエータ(入力軸30、入力側ディスク32、出力側ディスク33、パワーローラ34、押圧装置35等で構成されるトロイダル型無段変速機本体)に負荷が入ってしまったり、トラクション接触点でのトラクションドライブができなくなってしまうという不具合が発生する虞がある。
しかし、上述のように、リングギア45のストレート部45eと出力側ディスク33のストレート部33cとが嵌め合いによって結合されているので、リングギア45と出力側ディスク33とが芯ずれを起こすことがない。したがって、上述した不具合の発生を防止できる。
また、出力側ディスク33とリングギア45との間のトルク伝達が小さい場合は、歯形形状部33a,45dの噛合がなくても、しまりばめのみで、出力側ディスク33とリングギア45とを結合することで、トルクを伝達することができる。
また、出力側軸受37の一部である軌道輪52と、出力側ディスク33の歯形形状部33aとリングギア45の歯形形状部45dとの噛合部とが、出力側ディスク33の回転軸方向において互いにオーバーラップしているので、無段変速装置において、軸方向寸法を小さくすることができる。
図2Fに示す結合構造が、図2A〜図2Eに示す結合構造と異なるのは、リングギア45の内径面に形成されて、前記ピニオンギア43に噛合する内周ギアと、出力側ディスク33の外径面に形成された歯形形状部が噛合する歯形形状部とが一体的に形成されている点ある。したがって、以下ではこの点について説明し、図2B〜図2Fに示す結合構造と共通部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
また、リングギア45の小径筒部45bの内径面は、大径筒部45aの内径面と同径に形成されており、当該内径面には、歯形形状部33dと嵌合する歯形形状部45hが形成されている。この歯形形状部45hは前記歯形形状部45dと異なり、はすば歯車状に形成されている。そしてこのはすば歯車状の歯形形状部45hと内周ギア45gとは軸方向に対して傾斜する方向において通しで形成されており、歯形状およびピッチが等しくなっている。
そして、本実施の形態のトロイダル型無段変速機が、出力側ディスク33の一定回転方向の駆動のみで用いられる場合、リングギア45の歯形形状部45hがはすば歯車状であるので、出力側ディスク33に作用するスラスト方向力は、図2Fにおいて軸方向右方に作用する。したがって、出力側ディスク33の段差面37dがリングギア45の段差面45fに当接されることによって、出力側ディスク33はリングギア45に対して軸方向の位置決めがなされて固定される。したがって、上述したような、止め輪48,49が不要となる。
また、歯形形状部45hと内周ギア45gとは通しで形成されているので、歯形の加工を工具1種類で行うことができ、歯切りも1工程で済むため、加工コストを抑制できる。
このような出力側ディスク33とリングギア45との結合構造でも上述したような不具合の発生を防止できるのは勿論のことである。
また、中間レース39とキャリア44が一体となっているものをケーシングCに固定するようにしてもよい。
また、出力側ディスク33とリングギア45と歯形形状部33a(33d)と歯形形状部45d(45h)による噛合によって結合したが、出力側ディスク33とリングギア45とを一体的に形成してもよい。このようにすれば、歯形形状部33a(33d),45d(45h)、ストレート部33c,45e、段差面37d,45f、止め輪48,49等を削減でき、部品コストと組立てにかかるコストを削減できる。
また、出力側ディスク33とリングギア45との結合は、溶接やロウ付けによって行ってもよい。
本実施形態で、第1の実施形態と同一要素には同一符号を付して、その説明を省略あるいは簡略化する。後述の各実施形態でも同様である。
本実施形態の遊星歯車式変速機B2では、サンギア42が出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。キャリア44は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。リングギア45には、出力軸46が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア43としてロングピニオンギアを用いている。また、出力側軸受37を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク33ではなく、サンギア42に配置されている。
この遊星歯車式変速機B2では、サンギア42から入力されて、リングギア45から出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B3では、一方のサンギア42Aが出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。キャリア44は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。他方のサンギア42Bには、出力軸46が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア43としてロングピニオンギアを用いている。また、リングギアは用いられていない。また、出力側軸受37を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク33ではなく、サンギア42Aに配置されている。
この遊星歯車式変速機B3では、サンギア42Aから入力されて、サンギア42Bから出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B4では、サンギア42が出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。キャリア44は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。リングギア45には、出力歯車82が歯合され、この出力歯車82に出力軸46が固定されている。なお、出力側軸受37を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク33ではなく、サンギア42に配置されている。
この遊星歯車式変速機B4では、サンギア42から入力されて、リングギア45から出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B5では、リングギア45が出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。サンギア42は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。キャリア44に設けられた歯車44aには、出力歯車82が歯合され、この出力歯車82に出力軸46が固定されている。
この遊星歯車式変速機B5では、リングギア45から入力されてキャリア44から出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B6では、サンギア42が出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。リングギア45は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。キャリア44に設けられた歯車44aには、出力歯車82が歯合され、この出力歯車82に出力軸46が固定されている。なお、出力側軸受37を構成する一方の軌道輪は、出力側ディスク33ではなく、サンギア42に配置されている。
この遊星歯車式変速機B6では、サンギア42から入力されて、キャリア44から出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B7では、キャリア44が出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。サンギア42は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。リングギア45には、出力歯車82が歯合され、この出力歯車82に出力軸46が固定されている。
この遊星歯車式変速機B7では、キャリア44から入力されて、リングギア45から出力される。
本実施形態の遊星歯車式変速機B8では、一方のリングギア45Aが出力側ディスク33に連結され、出力側ディスク33と一体的に回転するようになっている。キャリア44は、中間レース39に連結され、中間レース39とともにケーシングCに固定されている。他方のリングギア45Bには、出力軸46が固定されている。なお、本例では、ピニオンギア43としてロングピニオンギアを用いている。また、サンギアは用いられていない。
この遊星歯車式変速機B8では、リングギア45Aから入力されて、リングギア45Bから出力される。
また、上述の各実施の形態では、トロイダル型無段変速機に駆動源が連結され、動力がトロイダル型無段変速機から入力される場合について説明したが、トロイダル型無段変速機の方から動力を出力するようにしても良い。すなわち、遊星歯車式変速機の位置はトロイダル型無段変速機の上流側に設置しても下流側に設置しても良い。
また、上述の各実施の形態では、シングルキャビティ式ハーフトロイダル型無段変速機を用いたが、シングルキャビティ式フルトロイダル型無段変速機を用いても良い。
また、上述の各実施の形態では、出力側ディスク33とリングギア45を結合したが、入力側ディスク32とリングギア45を結合してもよい。
また、上述の各実施の形態では、押圧装置としてローディングカム式としたが、油圧式等の押圧装置でも良い。
B1〜B7 遊星歯車式変速機
C ケーシング
30 入力軸
32 入力側ディスク
33 出力側ディスク
34 パワーローラ
35 ローディングカム式押圧装置
36 入力側軸受
37 出力側軸受
39、72 中間レース
42、42A、42B サンギア
43 ピニオンギア
44 キャリア
45、45A、45B リングギア
46 出力軸
47,50 止め輪溝
48,49 止め輪
33a,33d,45d,45h 歯形形状部
33b トラクション面
33c,45e ストレート部
37d,45f 段差面
45a 大径筒部
45b 小径筒部
45c,45g 内周ギア
48a 端部
48b穴
Claims (1)
- 互いの内側面同士を対向させた状態で互いに同心的に且つ回転自在に支持された一対の入力側ディスクおよび出力側ディスクと、これらの両ディスク間に挟持される複数のパワーローラと、入力側ディスクおよび出力側ディスクの各軸方向力をそれぞれ支持する入力側軸受および出力側軸受を有するシングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と、遊星歯車式変速機とを備え、
シングルキャビティ式トロイダル型無段変速機と遊星歯車式変速機とは、ケーシング内に設けられるとともに、同軸にかつ直列に配置されている無段変速装置において、
前記入力側軸受および前記出力側軸受は、両面に軌道輪を有する中間レースを介在して直列に配置され、
前記中間レースは、遊星歯車式変速機を構成するサンギア、キャリアおよびリングギア、または、サンギアおよびキャリア、または、リングギアおよびキャリアのうちのいずれか1つとともに、前記ケーシングに固定され、前記出力側軸受を構成する軌道輪と、前記出力側ディスクの歯形形状部と前記リングギアの歯形形状部との噛合部とが、前記出力側ディスクの回転軸方向において互いにオーバーラップしている、
ことを特徴とする無段変速装置。
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