JP6921684B2 - 乗員保護装置 - Google Patents
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例えば、ステアリングホイール、インストルメントパネル等から乗員の前方側へ展開する前面衝突エアバッグや、ステアリングコラム下部で展開する膝部保護エアバッグ(ニーバッグ)、シート側部から乗員側方へ展開する側面衝突エアバッグ、サイドドアガラスに沿って展開するカーテンエアバッグなどの各種エアバッグ装置が普及している。
また、衝突時にシートベルトを引き込んで拘束力を高めるシートベルトプリテンショナも広く用いられている。
また、特許文献2には、ルーフから下方へ展開するエアバッグを有するエアバッグ装置において、乗員の前進時に頸部が後方へ曲がることを防止するため、エアバッグ上端部がルーフの凹部から解放される構成が記載されている。
しかし、エアバッグの展開膨張等を急速かつ高速に行う場合、急激な拘束力の上昇は乗員への圧迫傷害を誘発することが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、乗員の傷害を抑制する乗員保護装置を提供することである。
請求項1に係る発明は、乗員の大腿部及び臀部を保持する座面、及び、前記乗員の上体を保持するシートバックを有するシートに着座した乗員を保護する乗員保護装置であって、衝突の前兆を検出する衝突前兆検出装置と、前記衝突の前兆の検出に応じて前記大腿部を臀部側が下がる方向に傾斜させる大腿部傾斜手段と、前記衝突の前兆の検出に応じて前記上体を前傾方向に傾斜させる上体傾斜手段と、前記大腿部及び前記上体の前記傾斜後に、少なくとも一部が乗員の胸部と大腿部との間に挟まれた領域で展開する胸部保護エアバッグとを備えることを特徴とする乗員保護装置である。
これによれば、衝突の前兆に応じて乗員の上体を前傾させるとともに、大腿部を臀部側が下がる方向に傾斜させ、乗員の身体が腹部で屈曲した姿勢(衝突保護姿勢)をとらせることによって、衝突の衝撃により乗員がシートベルトによる拘束から脱落するサブマリン現象や、腹部が急激に屈曲するジャックナイフ現象の発生を防止することができる。
また、乗員の胸部と大腿部との間に挟まれた領域に胸部保護エアバッグを展開膨張させることによって、上述した衝突保護姿勢を確実に保持させるとともに衝突時に傷害を受けやすい胸部、腹部等を適切に保護することができる。
これら一連の動作を実際の衝突に先立って行うことにより、急激な拘束を行うことなく乗員が受ける傷害を効果的に抑制することができ、通常の乗員だけでなく小児や老人等の体力的に弱い乗員であっても適切に保護することができる。
これによれば、簡単な構成により確実に上述した効果を得ることができる。
これによれば、乗員の頭部を上方から押圧することによって、衝突に備えた姿勢を確実に維持することができる。
これによれば、衝突の衝撃により乗員が車体に対して相対的に前進した際に、乗員を適切に拘束して傷害を抑制することができる。
実施形態の乗員保護装置は、例えば、乗用車等の自動車の前席(運転席又は助手席)に着座した乗員を保護するものである。
図1は、実施形態の乗員保護装置の構成を示すブロック図である。
図2は、実施形態の乗員保護装置を有する車両の車室前部を側方から見た状態を示す模式図であって、通常状態(衝突又はその前兆が検出されない状態)を示すものである。
図2において、左側が車両前方側を示している。(図4乃至6において同じ)
ステレオカメラ装置10は、環境認識ユニット20と協働して、本発明にいう衝突前兆検出装置として機能する。
カメラLH11、カメラRH12は、レンズ群等の光学系や、CMOS等の固体撮像素子及びその駆動装置、画像処理エンジン、入出力インターフェイス等を有する撮像装置である。
カメラLH11、カメラRH12は、左右方向に離間した状態で、車両前方に向けて取り付けられている。
カメラLH11、カメラRH12は、例えば、ルーフ130の前端部から車室内に吊り下げられ、フロントガラス140越しに自車両前方の画像を撮像するようになっている。
カメラLH11、カメラRH12がそれぞれ撮像した画像に係るデータは、ステレオ画像処理ユニット13に逐次提供されるようになっている。
また、ステレオ画像処理ユニット13は、公知の画像処理、画像認識技術により、認識された被写体の種類、属性を判別することが可能となっている。
また、ステレオ画像処理ユニット13は、各被写体の相対位置の履歴に基づいて、各被写体の自車両に対する相対速度を演算可能となっている。
環境認識ユニット20は、ステレオ画像処理ユニット13が認識した他車両、建築物等のうち、自車両に対する相対位置、相対速度などから自車両と衝突する可能性が高いリスク対象物を認識する。
ここで、リスク対象物に関する情報として、例えば、リスク対象物の種類、衝突予想箇所、衝突エネルギの入力方向、衝突までの予想時間、衝突時の予想相対速度等が挙げられる。
乗員保護装置制御ユニット30には、加速度センサ31が接続されている。
加速度センサ31は、例えば、車体前部(例えばバンパフェイス内部)における前後方向加速度を検出する加速度ピックアップを有する。
加速度センサ31は、自車両が他車両等のリスク対象物と実際に衝突したことを検出する手段として機能する。
乗員保護装置制御ユニット30の機能、動作については、後に詳しく説明する。
第1インフレータ41、第2インフレータ42、第3インフレータ43は、乗員保護装置制御ユニット30からの展開指令信号に応じて展開用ガスの発生を開始する。
シートバック傾斜装置50は、乗員Pの上体UBを前傾方向に傾斜させる上体傾斜手段として機能する。
シートバック傾斜装置50は、シートバック220を前傾方向に駆動する電動式や火薬式等のアクチュエータを備えている。
座面傾斜装置60は、乗員Pの大腿部Fを、臀部側が下がる方向に傾斜させる大腿部傾斜手段として機能する。
座面傾斜装置60は、座面210の後端部を支持するピン等の支持部材を、脱落又は破断させて無効化する電動式や火薬式等のアクチュエータを備えている。
支持部材を無効化することによって、座面210は、その自重及び乗員Pからの荷重によって後傾方向に移動する。
シートベルトプリテンショナ70は、例えば電動アクチュエータや、火薬が発生するガスの圧力を用いたアクチュエータによって、シートベルト230のウェビングを巻き上げて引き込み、シートベルト230による乗員拘束力を高める。
フロア110は、車室の床面部を構成する部分である。
フロア110は、車室100の下部に実質的に水平方向に沿って配置されている。
トーボード120は、フロア110の前端部から上方へ立ち上げて形成されている。
トーボード120は、車室100と図示しないエンジンルームとの隔壁として機能する。
ルーフ130は、車室100の上部に実質的に水平方向に沿って配置されている。
ルーフ130には、後述する第1エアバッグB1、第2エアバッグB2(図5等参照)、第1インフレータ41、第2インフレータ42がそれぞれ収容される図示しない収容部が設けられる。
フロントガラス140は、上端部が下端部に対して後方側となるように後傾して配置されている。
フロントガラス140の上端部は、ルーフ130の前端部に取り付けられている。
フロントガラス140の下端部は、インストルメントパネル150の上端部近傍において、図示しないカウル部に取り付けられている。
インストルメントパネル150は、トーボード120の上部から後方側(乗員P側)に張り出して形成されている。
インストルメントパネル150には、後述する第3エアバッグB3(図6等参照)、第3インフレータ43がそれぞれ収容される図示しない収容部が設けられる。
シート200は、図示しないシートレールを介して、前後方向に位置を調節可能な状態でフロア100の上部に固定されている。
シート200は、座面210、シートバック220を有するとともに、シートベルト230が設けられている。
座面210、シートバック220は、例えば金属製の枠状に形成されたフレームに、スプリング及びウレタンフォーム等からなるクッション部を設け、布や皮革等の表皮で覆って構成されている。
座面210において乗員Pと接する上面部は、水平方向にほぼ沿いかつ前端部側が後端部側よりも高くなるようわずかに傾斜している。
シートバック220は、座面210の後端部近傍から上方へ立ち上げられている。
シートバック220において乗員Pと接する前面部は、上端部が下端部に対して車両後方側となるようにやや後傾している。
シート200には、シートベルト230の図示しないバックル、リトラクタ等が設けられ、シートベルト230の拘束機能は、いわゆるインテグラルシートとして構成されたシート200単体で成立するようになっている。
シートベルト230は、乗員Pの上体UBの前部(胸部)に袈裟掛け状にかけ渡されるショルダーベルト部、及び、乗員Pの腰部に左右方向にかけ渡されるラップベルト部を有する。
図3は、実施形態の乗員保護装置の衝突時の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
乗員保護装置制御ユニット30は、環境認識ユニット20における認識結果に基づいて、前面衝突に至るリスク可能性が所定の閾値以上であり、衝突が事実上不可避であると考えられるリスク対象物がないか判別する。
リスク可能性が閾値以上であるリスク対象物(例えば他車両等)が存在する場合は、プリクラッシュ判定を成立させ、ステップS02に進む。
これ以外の場合は、ステップS01を繰り返す。
乗員保護装置制御ユニット30は、シートベルトプリテンショナ70に対して引込指令信号を与え、シートベルトプリテンショナ70にシートベルト230の引込を開始させる。
これにより、乗員Pは、シートベルト230によって、通常時よりも強力にシート200に拘束された状態となる。
その後、ステップS03に進む。
乗員保護装置制御ユニット30は、シートバック傾斜装置50に対して、前傾指令信号を与える。
これにより、シートバック傾斜装置50は、シートバック220を前傾方向に傾斜(回動)させる。
これと同時に、乗員保護装置制御ユニット30は、座面傾斜装置60に対して、後傾指令信号を与える。
これにより、座面傾斜装置60は、座面210を後傾方向(大腿部Fの臀部側が下がる方向)に傾斜(回動)させる。
上述した動作により、乗員Pは、上体UBが前屈するとともに、大腿部Fの傾斜が大きくなって胸部と膝部とが接近した衝突保護姿勢をとった状態で固定される。
このとき、乗員Pの前方に図示しないステアリングホイールが設けられる運転席の場合には、ステアリングコラムを短縮させてステアリングホイールを乗員Pから遠ざかる方向に退避させることが好ましい。
特に、ステアリングホイールと前輪操向装置との間に、ステアリングシャフト等による機械的な接続がないステア・バイ・ワイヤシステムを有する構成とすることが、ステアリングホイールの退避量を大きくすることが容易であり好ましい。
その後、ステップS04に進む。
乗員保護装置制御ユニット30は、第1インフレータ41に展開指令信号を与えて展開用ガスの発生を開始させ、第1エアバッグB1を展開膨張させる。
図5は、実施形態の乗員保護装置を有する車両の車室前部を側方から見た状態を示す模式図であって、第1エアバッグ及び第2エアバッグの展開膨張直後の状態を示す図である。
図5に示すように、第1エアバッグB1は、ルーフ130の前端部近傍から下垂して展開膨張する。
第1エアバッグB1の下部に設けられる主要部は、乗員Pの前屈した上体UBと、大腿部F(特にその前端部である膝部)との間に挟まれるようにして展開膨張する。
第1エアバッグB1は、本発明にいう胸部保護エアバッグとして機能する。
また、第1エアバッグB1の一部は、乗員Pの頭部Hの前面に対向して配置され、頭部Hを拘束、保護する機能も有する。
その後、ステップS05に進む。
乗員保護装置制御ユニット30は、第2インフレータ42に展開指令信号を与えて展開用ガスの発生を開始させ、第2エアバッグB2を展開膨張させる。
図5に示すように、第2エアバッグB2は、ルーフ130の前端部近傍でありかつ第1エアバッグB1よりも後方の領域から下垂して展開膨張する。
第2エアバッグB2の下面は、乗員Pの頭部Hを上方から下方側へ押圧する。
第2エアバッグB2は、乗員Pの姿勢を、上体UBを前屈した状態に維持する機能を有する。
第2エアバッグB2は、本発明にいう頭部拘束エアバッグとして機能する。
その後、ステップS06に進む。
乗員保護装置制御ユニット30は、加速度センサ31が所定の衝突判定閾値以上の前後方向加速度を検出したか否かを判別する。
衝突判定閾値以上の加速度が検出された場合は、実際に衝突が発生したものとして、衝突判定を成立させ、ステップS07に進む。
乗員保護装置制御ユニット30は、第3インフレータに展開指令信号を与えて展開用ガスの発生を開始させ、第3エアバッグB3を展開膨張させる。
その後、一連の処理を終了する。
図6は、実施形態の乗員保護装置を有する車両の車室前部を側方から見た状態を示す模式図であって、第3エアバッグの展開膨張直後の状態を示す図である。
図6に示すように、第3エアバッグB3は、例えばインストルメントパネル150の上部から後方側(乗員P側)に展開膨張する。
第3エアバッグB3は、衝突の衝撃により乗員Pが車体に対して相対的に前進した際に、乗員Pを拘束して傷害を抑制する機能を有する。
第3エアバッグB3は、本発明にいう前方拘束エアバッグとして機能する。
ここで、乗員Pが前進する場合には、上体UBが腰部回りに前傾する方向に回動(前転)しつつ前進する。
第3エアバッグB3は、このように前傾を強めつつ前進する乗員Pの上体UBを適切に拘束するため、下部において上部に対して相対的に抗力が低くなる構造を有する。
また、このような構造に代えて、あるいは、このような構造とともに、第3エアバッグB3が乗員Pに対向する面部(後面部)を、下端側が上端側に対して乗員P側(後方側)に張り出すよう傾斜させた斜面としてもよい。
(1)衝突の前兆に応じて乗員Pの上体UBを前傾させるとともに、大腿部Fを臀部側が下がる方向に傾斜させ、乗員Pの身体(腹部)が屈曲した衝突保護姿勢をとらせることによって、衝突の衝撃により乗員Pがシートベルト230による拘束から脱落するサブマリン現象や、腹部が急激に屈曲するジャックナイフ現象の発生を防止することができる。
また、乗員Pの胸部と大腿部Fとの間に挟まれた領域に胸部を保護する第1エアバッグB1を展開膨張させることによって、上述した衝突保護姿勢を確実に保持させるとともに衝突時に傷害を受けやすい胸部、腹部等を適切に保護することができる。
これら一連の動作を、所定のプリクラッシュ判定の成立に応じて実際の衝突に先立って行うことにより、例えば衝突後にエアバッグを展開膨張させる場合のような急激な拘束を行うことなく乗員Pが受ける傷害を効果的に抑制することができ、通常の乗員だけでなく小児や老人等の体力的に弱い乗員であっても適切に保護することができる。
(2)上述した乗員Pの姿勢変化を、シートバック220及び座面210の傾斜により行うことによって、簡単な構成により確実に上述した効果を得ることができる。
(3)第2エアバッグB2により乗員Pの頭部Hを上方から下方側へ押圧することによって、衝突に備えた適度な前屈姿勢を確実に維持することができる。
(4)衝突後に前進する乗員Pを拘束する第3エアバッグB3を有することによって、乗員を適切に拘束して傷害を抑制することができる。
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
(1)乗員保護装置を構成する各部分の構成は、上述した実施形態に限定されることなく、適宜変更することができる。
例えば、実施形態においては、乗員Pの前屈した上体UBと大腿部Fとの間で展開膨張する第1エアバッグB1を、ルーフ130から下方へ展開膨張させる構成であるが、このようなエアバッグをインストルメントパネル、ステアリングホイール、ステアリングコラム、ドアトリム、シート等から展開膨張させる構成としてもよい。
また、乗員が着用するシートベルトの一部からエアバッグが展開膨張するいわゆるエアベルトとしてもよい。
また、第2エアバッグB2、第3エアバッグB3の収容場所(基部)の設置箇所も特に限定されず、適宜変更することができる。
(2)実施形態においては、第3エアバッグB3は、加速度センサ31が実際の衝突による衝撃を検出してから展開膨張させているが、第3エアバッグB3も第1エアバッグB1、第2エアバッグB2と同様に、衝突の前兆(プリクラッシュ)の検出に応じて展開膨張させてもよい。
(3)実施形態においては、シートの座面の後端部を降下させることによって大腿部Fを臀部側が下がる方向に傾斜させているが、このような構成に代えて、あるいは、このような構成とともに、座面の前端部を上昇させてもよい。
また、座面自体を傾斜させることに代えて、あるいは、座面自体の傾斜とともに、例えば大腿部Fの前方側の領域の下側でシートに内蔵したエアバッグを展開膨張させて大腿部Fを傾斜させてもよい。
また、上体UBを前傾させる手法も実施形態のようなシートバック220の傾斜に限らず、適宜変更することが可能である。
(4)乗員Pの上体UBを前傾させる傾斜角、大腿部Fを後傾させる傾斜角、各エアバッグB1〜3の拘束量等は、乗員Pの体格、体重等に応じて最適化されるよう適宜変化させることができる。
乗員Pの体格等は、例えば、シート200の前後位置、シート200に設けられた荷重センサの出力(乗員の体重)、カメラ等の撮像装置を有する乗員モニタリングシステムの認識結果、通常時におけるシートベルト230の引き出し量などから推定することが可能である。
(5)実施形態の乗員保護装置は、乗用車等の自動車に搭載されるものであったが、本発明は自動車以外の乗り物にも適用することができる。
(6)実施形態においては、座面の後傾及びシートバックの前傾を行った後に第1エアバッグを展開させているが、これらの順序はこれに限定されず、適宜変更することが可能である。
例えば、先ず乗員の胸部前方においてエアバッグを展開させた後に、座面の後傾、シートバックの前傾の両方又は一方を行ない、身体でエアバッグを挟み込むように構成してもよい。
(7)ルーフ部から繰り出され乗員の胸部前方で展開するエアバッグ(実施形態における第1エアバッグ)は、乗員の前方側に設けられた車室前方部材に当たってから展開方向を変えて乗員の胸部前方に展開される構成とすることができる。
このような車室前方部材として、例えば、インストルメントパネル、ステアリングホイール、ステアリングコラムカバー、センターコンソール等を用いることができる。
11 カメラLH 12 カメラRH
13 ステレオ画像処理ユニット 20 環境認識ユニット
30 乗員保護装置制御ユニット 31 加速度センサ
41 第1インフレータ 42 第2インフレータ
43 第3インフレータ 50 シートバック傾斜装置
60 座面傾斜装置 70 シートベルトプリテンショナ
B1 第1エアバッグ B2 第2エアバッグ
B3 第3エアバッグ
100 車室 110 フロア
120 トーボード 130 ルーフ
140 フロントガラス 150 インストルメントパネル
200 シート 210 座面
220 シートバック 230 シートベルト
P 乗員 H 頭部
UB 上体 F 大腿部
Claims (4)
- 乗員の大腿部及び臀部を保持する座面、及び、前記乗員の上体を保持するシートバックを有するシートに着座した乗員を保護する乗員保護装置であって、
衝突の前兆を検出する衝突前兆検出装置と、
前記衝突の前兆の検出に応じて前記大腿部を臀部側が下がる方向に傾斜させる大腿部傾斜手段と、
前記衝突の前兆の検出に応じて前記上体を前傾方向に傾斜させる上体傾斜手段と、
前記大腿部及び前記上体の前記傾斜後に、少なくとも一部が乗員の胸部と大腿部との間に挟まれた領域で展開する胸部保護エアバッグと
を備えることを特徴とする乗員保護装置。 - 前記大腿部傾斜手段は、前記座面の後部を降下させることによって前記座面を傾斜させる座面傾斜装置を有し、
前記上体傾斜手段は、前記シートバックを前傾方向に傾斜させるシートバック傾斜装置を有すること
を特徴とする請求項1に記載の乗員保護装置。 - 前記衝突の前兆の検出に応じて前記乗員の頭部を上方から押圧するよう展開する頭部拘束エアバッグを備えること
を特徴とする請求項1又は請求項2に記載の乗員保護装置。 - 前記衝突の前兆の検出又は衝突検出装置による衝突の検出に応じて前記乗員の前方で展開する前方拘束エアバッグを備えること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の乗員保護装置。
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