JP6876016B2 - 制御ロボット - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のブレーキペダルを自動操作する制御ロボットに関する。
近年、自動車の自動制御や、試験運転にあたって、ロボットによる運転技術が開発されている。特許文献1には、自動車のアクセルペダル及びブレーキペダルを押圧することで、自動車の駆動とブレーキングを制御するペダル操作装置が開示されている。当該ペダル操作装置には、緊急時に備えて、ユーザによる押下を受けて動作し、ペダル操作装置を停止させる緊急停止スイッチが備えられており、安全性の面においても配慮がされている。
特開2017−220117号公報
ところで、上記特許文献1のペダル操作装置の緊急停止スイッチは、ユーザ操作によるものであるため、緊急時に、何らかの理由によりユーザが即座に対応できずに、緊急停止スイッチを押下できず、ペダル操作装置を停止させることができない可能性があるという問題がある。また、緊急停止スイッチは電力駆動であるため、電力の供給がない場合には、動作しないという問題もある。
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、車両のブレーキペダルを自動操作する制御ロボットであって、緊急時にユーザに依ることなく、また、電力を用いずに車両を緊急停止させることができる制御ロボットを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御ロボットは、車両のブレーキペダルを操作する制御ロボットであって、回動軸と、長尺状であって、一端が回動軸に対して回動自在に接続され、他端側でブレーキペダルを押圧可能な操作ペダルと、バッテリーと、バッテリーからの電力の供給を受けて駆動するモータと、モータの駆動により操作ペダルがブレーキペダルを押圧する方向の運動を制御する駆動部と、回動軸を回動させる回転型エアモータと、回転型エアモータに対して供給するエアが封入されたタンクと、タンクと回転型エアモータとの間の流路上に挿入され、バッテリーから電力が供給されていないことを検出して、流路を開放する電磁バルブと、回動軸に取り付けられ、当該回動軸の回動とともに回動し、操作ペダルが車両のブレーキペダルを押圧する方向に操作ペダルを押圧する緊急停止ペダルと、を備える。
また、上記制御ロボットにおいて、回転型エアモータは、長尺状であって、回動軸に対して並行に配置され、回転型エアモータには第1の歯車が設けられ、回動軸には、第2の歯車が設けられ、第1の歯車と第2の歯車は互いに咬合するように配置されており、回転型エアモータの回動に伴って第1の歯車が回動し、第1の歯車の回動に伴って第2の歯車が回動し、第2の歯車の回動に伴って回動軸が回動することとしてもよい。
また、上記制御ロボットにおいて、第1の歯車の逆回転防止のためのラチェットを更に備えることとしてもよい。
また、上記制御ロボットにおいて、駆動部と操作ペダルとを接続するアームを更に備え、駆動部は、方向に移動し、駆動部の移動に伴ってアームが移動し、アームの移動に伴って操作ペダルが操作されることとしてもよい。
本発明の一態様に係る制御ロボットによれば、制御ロボットの動作中に、電磁バルブが制御ロボットを駆動するための電力が途絶えたという緊急事態を検出して、流路上にタンクからエアを回転型エアモータに供給し、緊急停止ペダルを動作させて、車両のブレーキペダルを押圧することができる。従って、制御ロボットは、なんらかの原因により、電力の供給が受けられず動作できなくなった場合に、電力に依らずに緊急停止ペダルを動作させることができ、より安全性の高い制御ロボットを提供することができる。
制御ロボットの構成例を示すブロック図である。 制御ロボットを自動車に搭載した様子を示す図である。 制御ロボットの緊急停止ブレーキ周辺の拡大斜視図である。 制御ロボットの緊急停止ブレーキ周辺の側面図である。 制御ロボットの緊急停止に係る動作を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る制御ロボットの一実施態様について図面を参照しながら説明する。
<実施の形態>
<構成>
図1は、本発明に係る制御ロボット1の斜視図である。また、図2は、制御ロボット1の使用形態を示す図であり、図3は、制御ロボット1のブレーキペダルを押圧する第1ペダル102a周辺の拡大斜視図であり、図4は、第1ペダル102a周辺の拡大側面図である。
制御ロボット1は、自動車に設けられ、外部からの通信信号によってアクセルペダルまたはブレーキペダルを押圧し、自動車を走行又は停止させる制御を行う搭載しているバッテリーからの電力の供給を受けて駆動するロボットである。
図1に示すように、制御ロボット1は、第1ペダル102aと、第2ペダル102bと、第1アーム103aと、第2アーム103bと、第1駆動部101aと、第2駆動部101bと、第1レール106aと、第2レール106bと、を備える。
第1レール106aは、第1駆動部101aがその上を滑動するように設けられた線路である。第1駆動部101aは、矢印104a又は矢印104bに示す方向に滑動する。第1レール106aは、例えば、Iの字形状のレールであり、第1駆動部101aの底部には、コの字型の部材により第1レール106aの突出部分の両側から挟み込むように構成して、第1駆動部101aが第1レール106a上を滑動する構造を実現する。第1駆動部101aの底部には、滑動しやすくするために車輪を設けてもよい。第1駆動部101aの滑動に伴い第1駆動部101aに取り付けられている第1アーム103aも連動して同方向に動く。したがって、第1駆動部101aが第1アーム103aの先端側に取り付けられた第1ペダル102aを矢印109aまたは矢印109bに示す方向に動作させることができる。第1駆動部101aは、図3に示すようにバッテリー380からの電力の供給を受けて駆動するモータによって動作する。なお、図示していないが、第1駆動部101aは、モータ381の駆動により動作すればどのような態様で動作してもよい。第1駆動部101aは、例えば、モータ381の回転が第1駆動部101aに備えられた車輪を回転させることで動作するものであってもよいし、あるいは、第1駆動部101a自体は第1レール106aに対して滑動するようにのみ構成され、モータ381の回転によりピニオンギヤを回転させ、当該回転により第1駆動部101aに設けた矢印104a、104b方向に延伸するラックにより第1駆動部101aを動作させるものであってもよい。
第1ペダル102aは、自動車の操作ペダル(ブレーキペダル)を押圧するためのものであり、図示するように長尺状の板であって、その一端が、当該第1ペダル102aの一端を貫通する回動軸112aを介して、制御ロボット1に取り付けられている。第1ペダル102aは、回動軸112aに対して回動自在に取り付けられていることから、回動軸112aが回動しても、第1ペダル102aは、動作しない。回動軸112aは、図3にも示されるように、制御ロボット1に設けられている側壁333、334を貫通して支持されており、回動するように構成されている。そして、第1ペダル102aは、制御ロボット1に取り付けられていない他端側で、矢印108aで示される方向に動作する場合に、ブレーキペダルを押圧する。
一方で、第2レール106bは、第2駆動部101bがその上を滑動するように設けられた線路である。第2駆動部101bは、第1駆動部101aと同様に、矢印104b又は矢印104bに示す方向に滑動する。第2レール106b及び第2駆動部101bは、第1レール106a及び第1駆動部101aと同様の構成を有し、同様の構成により第2駆動部101bは、第2レール106b上を滑動する。第2駆動部101bは、図3に示すようにバッテリー380からの電力の供給を受けて駆動するモータによって動作する。なお、図示していないが、第2駆動部101bは、モータ381の駆動により動作すればどのような態様で動作してもよい。第2駆動部101bは、例えば、モータ381の回転が第2駆動部101bに備えられた車輪を回転させることで動作するものであってもよいし、あるいは、第2駆動部101b自体は第1レール106aに対して滑動するようにのみ構成され、モータ381の回転によりピニオンギヤを回転させ、当該回転により第2駆動部101bに設けた矢印104a、104b方向に延伸するラックにより第2駆動部101bを動作させるものであってもよい。
第1駆動部101a、第2駆動部101bは、制御ロボット1に備えられた制御装置により、その駆動量が決定されて、動作する。ここでは、当該制御動作の詳細については、説明を省略する。
第2ペダル102bは、自動車の操作ペダル(アクセルペダル)を押圧するためのものであり、第1ペダル102aと同様に、その一端が、当該第2ペダル102bの一端を貫通する軸(図示せず)によって回動するように制御ロボット1に取り付けられている。そして、第2ペダル102bは、制御ロボット1に取り付けられていない他端側で、矢印109aで示される方向に動作する場合に、アクセルペダルを押圧する。
次に、制御ロボット1の緊急停止機構について説明する。緊急停止機構については、図3、図4を用いて説明する。緊急停止機構は、エアタンク360と、回転型エアモータ350と、エアタンク360と回転型エアモータ350とを接続する流路391、392と、当該流路上に設けられた電磁バルブ370と、回転型エアモータ350の回転に伴って回転する回動軸112aと、回動軸112aの回転に伴って回動する緊急停止ペダル311と、緊急停止ペダル311の回動により緊急ブレーキ受付部301が押圧されることで車両200のブレーキペダルを押圧する第1ペダル102aにより実現される。なお、図3、図4においては、第1ペダル102aに接続する第1アーム103a等は図面の見やすさを考慮して、省略している。以下、具体的に説明する。
エアタンク360には、回転型エアモータ350を回転させるためのエアが封入されている。エアタンク360内のエアは、電磁バルブ370が開放されることで、流路が形成される、即ち、流路391と流路392とが接続されて、回転型エアモータ350に供給される。
回転型エアモータ350は、エアタンク360からのエアの供給を受けて回転するモータであり、一方回転専用のモータを用いる。回転型エアモータ350のエアモータ軸321は、図4の矢印401に示す方向に回転する。回転型エアモータ350のエアモータ軸321には、図4に示すように、第1歯車320が設けられる。第1歯車320は、回転型エアモータ350のエアモータ軸321の回転に伴って、矢印401に示される方向に回転する。
回転型エアモータ350とエアタンク360とを接続する流路(流路391、392)の途中には、電磁バルブ370が挿入されている。流路391、392は、エアを通過する流路になればよく、密閉されていれば、どのような素材で形成されてもよく、例えば、プラスチックパイプや樹脂製のチューブなどにより実現されてよい。
電磁バルブ370は、バッテリー380から電力が出力されているか否かを検出し、電力が出力されている場合に、バルブを閉じた状態に維持する。電磁バルブ370は、バッテリー380から電力が出力されていない場合に、バルブを開放し、流路391と流路392とを接続して、エアタンク360から回転型エアモータ350にエアを供給する。
第1歯車320は、その歯が、第2歯車324の歯と咬合するように構成されている。第2歯車324は、回動軸112aに固定されており、第2歯車324の回転に伴って、第2歯車324が設けられている回動軸112aも回転する。回動軸112aは、側壁334、側壁333、第1ペダル102aに対して回動自在に、側壁334、側壁333、第1ペダル102aを貫通し、その両端が抜け落ちないようにナット止めされる。第1歯車320には、第1ペダル102aと側壁333との間に、緊急停止ペダル311が固定されている。緊急停止ペダル311は、回動軸112aの矢印402で示される方向への回転に伴って、矢印340で示される方向に回転する。なお、図3、図4には図示していないが、側壁334と側壁333は、図1に示されるように、その底面が制御ロボット1の底板に接続されている。
第1ペダル102aには、緊急ブレーキ受付部301が接続されている。緊急ブレーキ受付部301は、第1ペダル102aの緊急停止ペダル311が回転したときに接触可能な位置に設けられている。したがって、回動軸112aが回転することによって、緊急停止ペダル311は、矢印340に示す方向に回転し、緊急ブレーキ受付部301に接触し、緊急ブレーキ受付部301を押圧する。
緊急ブレーキ受付部301は、緊急停止ペダル311の回転力を受け止めるための部材である。緊急ブレーキ受付部301は、緊急停止ペダル311を、その回転力をなるべく逃がすことなく受け止める部材であれば、図3に示すような形状でなくともよい。緊急ブレーキ受付部301は、第1ペダル102aに接続されていることから、緊急停止ペダル311による緊急ブレーキ受付部301の押圧は、第1ペダル102aも押圧することを意味する。したがって、緊急停止ペダル311の回転は、第1ペダル102aを押圧し、その結果、第1ペダル102aが接触する車両200のブレーキペダルを押圧することとなる。以上に説明した構成によって、緊急停止機構は、緊急時、即ち、バッテリー380から電力が制御ロボット1に供給されないときに、電力に依らない緊急ブレーキとして機能することができる。
緊急停止機構には、更に、第1歯車320が逆回転(矢印401とは逆方向の回転)しないように、ラチェット322が、軸327を介して、側壁334に設けられている。ラチェット322の爪328は、第1歯車320が矢印401に示す方向に回転するとその歯車により、跳ね上げられて、矢印401に示す方向への回転を許容する。その一方で、第1歯車320が逆回転(矢印401とは逆方向の回転)しようとすると、ラチェット322の爪328が第1歯車320の歯と咬合するため、逆回転を許容しない。当該構成によって、緊急停止ペダル311が矢印340とは逆方向に動作するのを防止することができる。なお、側壁334には、ラチェット322が第1歯車320の回転により、爪328が所定以上はねないように、跳ね上がり防止部326が設けられている。以上が制御ロボット1の構成である。
<制御ロボットの使用形態>
制御ロボット1は、図2に示すように、ペダル102(第1ペダル102a及び第2ペダル102b)が、操作ペダル(ブレーキペダル及びアクセルペダル)220に対向して接触可能に、車両(自動車)200の運転席に載置(固定)されて、用いられる。ペダル102が図1における矢印104a(108a、109a)の方向に移動することで、操作ペダル220が押圧されて、アクセル又はブレーキが稼働することになり、ペダル102が図1における矢印104b(108b、109b)の方向に移動することで、アクセル又はブレーキが解除される。
<動作>
図5は、制御ロボット1の動作を示すフローチャートであって、車両を緊急停止させる動作を示すための動作を示すフローチャートである。図5に示す動作は、制御ロボット1が動作しているときの動作である。
図5に示すように、電磁バルブ370は、バッテリー380から制御ロボット1の各部に電力が供給されているか否かを検出する(ステップS501)。電力が供給されている場合には(ステップS501のYES)、ステップS501に戻る。
バッテリー380から電力が供給されていないことを検出した場合に(ステップS501のNO)、電磁バルブ370は、バルブを開放して、流路を開放(流路391と流路392とを接続)する。これにより、エアタンク360からエアが回転型エアモータ350に供給される。
エアの供給を受けて、回転型エアモータ350が回転する(ステップS503)。そして、回転型エアモータ350が回転することにより、エアモータ軸321が回転し、併せて第1歯車320が回転する。第1歯車320が回転すると、第1歯車320に咬合する第2歯車324が回転し、これに伴って回動軸112aが回転する(ステップS504)。
そして、回動軸112aの回動に伴い、緊急停止ペダル311が回動し、第1ペダル102aに設けられている緊急ブレーキ受付部301に接触する。緊急停止ペダル311が緊急ブレーキ受付部301を押圧することにより、第1ペダル102aも押圧されることになり、第1ペダル102aは、図1の矢印104aの方向に動作する。これにより、緊急ブレーキが作動することになる(ステップS505)。
以上が、制御ロボット1の動作の説明である。
<まとめ>
上記実施の形態に係る制御ロボット1によれば、制御ロボット1を駆動する動力源たるバッテリー380からの電力の供給が滞った場合に、緊急事態であると想定できるので、そのような場合に、電力に依ることなく、ブレーキペダルを押圧できる。したがって、制御ロボット1の動作中において電力の供給がないという緊急事態において、制御ロボット1は、電力に依ることなく、また、ユーザの手を煩わせることなく、車両を停止させることができるので、制御ロボット1において安全性の向上を図ることができる。
<補足>
本発明に係る制御ロボットは、上記実施の形態において説明した態様に限定されるものではなく、他の手法により実現されてもよい。以下、その他の構成例について説明する。
(1) 上記実施の形態においては、第1ペダル102aが自動車のブレーキペダルを、第2ペダル102bが自動車のアクセルペダルを押圧する例を示したが、制御ロボット1が搭載される自動車が、アクセルペダルとブレーキペダルとの配置が逆の自動車である場合には、第1ペダル102aはアクセルペダルを、第2ペダル102bはブレーキペダルを押圧することになることに留意されたい。また、この場合、第1ペダル102a側に備えた緊急停止機構は、第2ペダル102b側に設けられる。
(2) 上記実施の形態においては、回転型エアモータ350の配置位置を考慮して、二つの歯車を回転させて、回動軸112aを回転させることとしたが、回転型エアモータ350の配置スペースを確保できるのであれば、直接回転型エアモータ350により回動軸112aを回転させるように構成することとしてもよい。
(3) 上記実施の形態において、電磁バルブ370は、バッテリー380と直接接続されている例を説明したが、これはその限りではない。電磁バルブ370は、制御ロボット1の電力ラインのいずれかと接続して電力を検知できるようになっていればよい。また、電磁バルブ370は、複数個所の電力ラインそれぞれを検知し、いずれかの電力が検知できなくなった場合に、流路を開放(流路391と流路392とを接続)するように構成してもよい。
(4) 上記実施の形態において、電磁バルブ370とエアタンク360の配置位置については、明示していないが、これは、制御ロボット1上に配置されてもよいし、流路を延伸して、制御ロボット1外の車両200のどこかに配されることとしてもよい。なお、緊急性を考慮すると、流路391と流路392とは短い方が好ましい。
(5)上記実施の形態及び各補足に示した構成は、適宜組み合わせることとしてもよい。
1 制御ロボット, 101a 第1駆動部, 101b 第2駆動部, 102a 第1ペダル, 102b 第2ペダル, 103a 第1アーム, 103b 第2アーム, 106a 第1レール, 106b 第2レール, 112a 回動軸, 301 緊急ブレーキ受付部, 311 緊急停止ペダル, 320 第1歯車, 321 エアモータ軸, 322 ラチェット, 324 第2歯車, 333 側壁, 334 側壁, 350 回転型エアモータ, 360 エアタンク, 370 電磁バルブ, 380 バッテリー,381 モータ, 391、392 流路

Claims (4)

  1. 車両のブレーキペダルを操作する制御ロボットであって、
    回動軸と、
    長尺状であって、一端が前記回動軸に対して回動自在に接続され、他端側で前記ブレーキペダルを押圧可能な操作ペダルと、
    バッテリーと、
    前記バッテリーからの電力の供給を受けて駆動するモータと、
    前記モータの駆動により前記操作ペダルが前記ブレーキペダルを押圧する方向の運動を制御する駆動部と、
    前記回動軸を回動させる回転型エアモータと、
    前記回転型エアモータに対して供給するエアが封入されたタンクと
    前記タンクと前記回転型エアモータとの間の流路上に挿入され、前記バッテリーから電力が供給されていないことを検出して、前記流路を開放する電磁バルブと、
    前記回動軸に取り付けられ、当該回動軸の回動とともに回動し、前記操作ペダルが前記車両のブレーキペダルを押圧する方向に前記操作ペダルを押圧する緊急停止ペダルと、を備える制御ロボット。
  2. 前記回転型エアモータは、長尺状であって、前記回動軸に対して並行に配置され、
    前記回転型エアモータには第1の歯車が設けられ、
    前記回動軸には、第2の歯車が設けられ、
    前記第1の歯車と前記第2の歯車は互いに咬合するように配置されており、
    前記回転型エアモータの回動に伴って前記第1の歯車が回動し、
    前記第1の歯車の回動に伴って前記第2の歯車が回動し、
    前記第2の歯車の回動に伴って前記回動軸が回動する
    ことを特徴とする請求項1に記載の制御ロボット。
  3. 前記第1の歯車の逆回転防止のためのラチェットを更に備えることを特徴とする請求項2に記載の制御ロボット。
  4. 前記駆動部と前記操作ペダルとを接続するアームを更に備え、
    前記駆動部は、前記方向に移動し、
    前記駆動部の移動に伴って前記アームが移動し、
    前記アームの移動に伴って前記操作ペダルが操作される
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制御ロボット。
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