JPH11194087A - 路面摩擦係数判定装置 - Google Patents

路面摩擦係数判定装置

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JPH11194087A
JPH11194087A JP9369471A JP36947197A JPH11194087A JP H11194087 A JPH11194087 A JP H11194087A JP 9369471 A JP9369471 A JP 9369471A JP 36947197 A JP36947197 A JP 36947197A JP H11194087 A JPH11194087 A JP H11194087A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 横方向に傾斜した路面で横Gセンサのセンサ
値に初期変位がある場合でも正確に路面摩擦係数を判定
できる路面摩擦係数判定装置を提供する。 【解決手段】 ECU8内のセンサ信号処理において、
計算横加速度及び実横加速度の微分値dGyc,dGyを
それぞれ求め(微分処理ブロック12)、これらの間の
偏差の実効値dGyerに基づいてμ判定マップ(判定ブ
ロック26)から路面μを判定する。路面μは、偏差の
実効値を正規化した値Reの大小比較から判定される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両が走行する
路面が摩擦係数の高い路面又は低い路面の何れにあるの
かを判定するための路面摩擦係数判定装置に関する。
【0002】
【関連する背景技術】この種の路面摩擦係数判定装置と
しては例えば、実公平6−18276号公報に開示され
た路面摩擦係数検出装置が知られている。この公知の摩
擦係数検出装置は、車両の旋回時、車速及び操舵角に基
づいて算出した計算横加速度と、検出した実横加速度と
を比較することで路面摩擦係数を判定している。具体的
には、実横加速度が計算横加速度にほぼ等しく、これら
の比が1以上であれば、その路面は比較的横滑りしにく
い高摩擦係数路であると判定され、これに対し、実横加
速度が計算横加速度より小さく、これらの比が1より小
さければ、その路面は横滑りしやすい低摩擦係数路であ
ると判定される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した公知の摩擦係
数検出装置は、実際に車両が横滑りすると、その分だけ
検出される実横加速度が小さくなることに着目し、この
実横加速度と計算横加速度との大小比較から路面の摩擦
係数が高いか又は低いのかを判定するものであると考え
られる。
【0004】しかしながら、車両が例えば横方向に傾斜
した路面(バンク路)を走行する場合、車両には操舵の
有無に関わらず傾斜角θに応じた横加速度(重力加速度
のsinθ分)が生じており、その分だけ実横加速度には
初期値が与えられている。この場合、検出される実横加
速度は一方では初期値分だけ大きい値を示し、逆に、他
方では初期値分だけ小さい値を示す。このような状況に
あっては、上述した摩擦係数検出装置では、検出した実
横加速度と計算横加速度とを単に大小比較するだけでは
正確に路面摩擦係数を判定することができないばかり
か、誤判定してしまう虞がある。
【0005】この発明は上述した事情に基づいてなされ
たもので、その目的とするところは、路面の傾斜に関係
なく摩擦係数を正確に判定することができる路面摩擦係
数判定装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の路面摩擦係数判定装置は、車体に発生す
るべき計算横加速度の出力と、検出した実横加速度の出
力との間の出力位相差を両方の出力の時間的経過から求
め、この出力位相差に基づいて、判定手段にて路面摩擦
係数を判定するものとしている。
【0007】すなわち請求項1の路面摩擦係数判定装置
によれば、計算横加速度と実横加速度との間の出力位相
差が比較的小さい場合、その路面摩擦係数が高いものと
判定し、これに対し、出力位相差が比較的大きい場合は
路面摩擦係数が低いものと判定する。つまり、路面摩擦
係数の高い路面(高μ路)と低い路面(低μ路)とで
は、計算横加速度に対する実横加速度の時間的な出力追
従特性が異なることから路面摩擦係数の高μ又は低μを
判定するので、上述した実横加速度の初期値等の影響を
考慮する必要がない。
【0008】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、一実施例の路
面摩擦係数判定装置の構成が示されている。この実施例
の路面摩擦係数判定装置は図示しない車両に適用されて
おり、それ故、車両には車速を検出するための車速セン
サ2、ステアリングハンドルの操作角、つまり、車両の
操舵角を検出するためのハンドル角センサ4及び実横加
速度を検出するための横Gセンサ6がそれぞれ適切に配
置されている。なお、車速センサ2は、車両の各輪に設
けた車輪速センサであってもよく、この場合、車速Vは
車輪速から求めることができる。
【0009】これら各種センサからのセンサ信号は、車
両の適切な位置に配置された電子制御ユニット(EC
U)8に入力されるようになっており、以下に述べるセ
ンサ信号の処理はこのECU8内にて行われるものであ
る。先ず、ECU内の演算ブロック10では、車速セン
サ2からの車速信号V及びハンドル角センサ4からのハ
ンドル操作角信号haに基づいて計算横加速度Gycを算
出する。この算出された計算横加速度Gycは、次の微分
処理ブロック12に供給され、この微分処理ブロック1
2にて時間微分されると、計算横加速度の微分値dGyc
として出力される。一方、計算横加速度Gycは絶対値化
処理フィルタ14にも供給されており、この絶対値化処
理フィルタ14からは計算横加速度の絶対値|Gyc|が出
力される。また、微分処理ブロック12では、横Gセン
サ6からの実横加速度信号Gyの時間微分が行われた
後、その微分値dGyが出力される。
【0010】微分処理ブロック12から出力された微分
値dGyc,dGyは、次の平均化処理フィルタ16に供
給される。この平均化処理フィルタ16では、計算横加
速度の微分値dGyc及び実横加速度の微分値dGyそれ
ぞれの所定時間内での移動平均がとられる。なお、実横
加速度の微分値dGyに移動平均化処理を施すことで、
例えば走行中の車体の軽微な横振動に起因して実横加速
度の微分値dGyが変動しても、その後の信号処理にお
いて変動による微分値dGyのばらつきは平滑化されて
いる。計算横加速度の微分値dGycについては車体振動
による変動を考慮する必要はないが、移動平均化された
実横加速度の微分値dGyとの出力位相特性を合致させ
るために同じ平均化処理フィルタ16にてフィルタ処理
を行う。
【0011】平均化処理フィルタ16を通過して移動平
均化された微分値dGyc,dGyはいずれも加減算部1
8に供給される。この加減算部18では、計算横加速度
の微分値dGycと実横加速度の微分値dGyとの間の偏
差がとられ、そして、加減算部18からこれらの間の偏
差dGyeが出力される。一方で、移動平均化された実横
加速度の微分値dGyは、そのまま次の平均化処理フィ
ルタ20にも供給されている。また図示のように、加減
算部18から出力された偏差dGyeも平均化処理フィル
タ20に供給されている。これら偏差dGye及び実横加
速度の微分値dGyは、いずれも平均化処理フィルタ2
0を介して演算ブロック22に供給される。すなわち、
これら偏差dGye及び微分値dGyの出力は、平均化処
理フィルタ20にてそれぞれ所定時間毎の平均値に調整
された後、次の演算ブロック22にて、それぞれの平均
値から単位時間あたりの実効値(rms値)として算出さ
れる。従って、演算ブロック22からは、計算横加速度
の微分値と実横加速度の微分値との間の偏差の実効値d
Gyer及び実横加速度の微分値の実効値dGyrがそれぞ
れ出力される。
【0012】これら偏差の実効値dGyer及び実横加速
度の微分値の実効値dGyrは、図1に示されるメインの
信号処理ルートを介して次の正規化処理ブロック24に
供給される。一方で、実横加速度の微分値の実効値dG
yrは、後述するOR回路30にて判定禁止信号を形成す
るための信号ルートにも分岐して供給されている。ま
た、絶対値化フィルタ14から出力された計算横加速度
の絶対値|Gyc|は、判定ブロック26に供給されてい
る。
【0013】次の正規化処理ブロック24での正規化処
理及び判定ブロック26での判定処理を説明する前に、
図2及び図3を参照して計算横加速度と実横加速度との
間の出力位相差に基づく路面摩擦係数の判定について説
明する。図2は車両操舵時における計算横加速度出力
(Gyc)及び実横加速度出力(Gy)の時間的経過を示
しており、このような操舵時にあっては、操舵に対する
実横加速度の時間的な追従性、つまり、計算横加速度出
力に対する実横加速度出力の位相遅れは、タイヤの摩擦
特性との関係から路面μに固有の特性を示す。すなわ
ち、比較的摩擦係数の高い路面(高μ路)にあっては、
同図中1点鎖線で示される計算横加速度Gycの出力に対
し、実線で示される実横加速度Gycの出力は所定時間T
1だけ位相の遅れがみられ、この遅れが出力位相差とな
っている。これに対し、摩擦係数の低い路面(低μ路)
にあっては、図中の破線で示すように実横加速度Gyの
出力は所定時間T1よりも遅い所定時間T2分の位相遅れ
がみられ、低μ路での操舵時の方が高μ路よりも計算横
加速度Gycと実横加速度Gyとの間の出力位相差が大き
く現れる傾向にある。それ故、本発明の発明者等は、計
算横加速度と実横加速度との間の出力位相差に基づいて
路面摩擦係数の判定が可能となることに着目する一方、
その判定には、横Gセンサ6のセンサドリフトや路面の
横方向への傾斜(バンク路)によるセンサ出力値の初期
変位の影響を受けない値として実横加速度の微分値dG
yを使用することが有効であることを確認している。ま
た、路面μの判定にあたり実横加速度の微分値dGyを
使用することから、計算横加速度についてもその微分値
dGycをとることとし、更に、これら微分値dGycとd
Gyとの間の偏差dGyeを求め、この偏差dGyeの実効
値から上述した出力位相差の大きさを定量的に求めるこ
ととした。
【0014】図3の曲線は、図2の計算横加速度Gyc及
び実横加速度Gyの微分値を示しており、図3中、1点
鎖線で示される計算横加速度の微分値dGycに対し、実
線で示される高μ路での実横加速度の微分値dGy及び
破線で示される低μ路での実横加速度の微分値dGy
は、いずれも図2と同様の位相遅れの傾向がみられる。
そして、これら微分値dGycとdGyとの間の偏差dGy
eは、図示のようにある時刻t0で低μ路での操舵時にお
ける偏差dGye2の方が高μ路での偏差dGye1よりも大
きく、このような偏差dGye1,dGye2の実効値をとる
と、図3に実線で重ね合わせて示される高μ路での偏差
の実効値dGyer及び破線で示される低μ路での偏差の
実効値dGyerの出力がそれぞれ得られる。
【0015】図3から明らかなように、計算横加速度の
微分値dGycと実横加速度の微分値dGyとの間の偏差
の実効値dGyerは、低μ路での操舵時の方が高μ路よ
りも定量的に大きいことが理解される。それ故、図1に
示される信号処理では、演算ブロック22にて偏差の実
効値dGyerを定量的に算出するようにしている。しか
しながら、実際の車両において素速いハンドル操作がな
され、このため、横加速度の変化率(微分値)が通常よ
りも大きい状況にあっては、その変化率が大きければ大
きいほど計算横加速度と実横加速度との間の出力位相差
はより大きく現れる傾向にある。この場合、上述した偏
差の実効値dGyerもまた定量的に大きいものとなる。
従って、このような偏差の実効値dGyerの定量的な大
小比較から路面μを判定するにあたっては、操舵の速
さ、つまり、横加速度の変化率が偏差の実効値に与える
影響を取り除いておく必要がある。
【0016】それ故、次の正規化処理ブロック24で
は、偏差の実効値dGyerを実横加速度Gyの変化率、つ
まり、実横加速度の微分値の実効値dGyrで除すること
で正規化し、この正規化した偏差の実効値Reを判定ブ
ロック26に供給するものとしている。判定ブロック2
6では、予め準備されているμ判定マップから計算横加
速度の絶対値|Gyc|及び正規化した偏差の実効値Reに
基づき路面μを判定する。
【0017】具体的には、図4にμ判定マップの一例が
示されており、単にこのマップの横軸から理解されるこ
とは、正規化した偏差の実効値Re、つまり、上述した
ように計算横加速度と実横加速度との間の出力位相差が
比較的小さい領域は、おしなべてその路面摩擦係数が
「高μ」であることを示し、これに対し、出力位相差
(偏差の実効値Re)が比較的大きい領域は、おしなべ
てその路面摩擦係数が「低μ」であることを示してい
る。
【0018】更に、このμ判定マップでは縦軸に計算横
加速度の絶対値|Gyc|、つまり、実際の操舵角の大きさ
の影響が考慮されており、それ故、上述した「高μ」の
領域は、計算横加速度の絶対値が所定値Gyc1以上とな
る程度に操舵角が大きいにも拘わらず、正規化した偏差
の実効値が所定値Re1よりも小さい逆台形の領域に設定
されている。また、上述した「低μ」の領域は、正規化
した偏差の実効値が所定値Re2よりも大きい領域として
設定されているが、計算横加速度の絶対値が所定値Gyc
1よりも大きい場合、計算横加速度の絶対値及び正規化
した偏差の実効値の増加に伴ってその領域は次第に狭め
られている。なお、正規化した偏差の実効値が所定値R
e1〜Re2である場合は、計算横加速度と実横加速度との
間の出力位相差特性が高μ路又は低μ路のいずれの特性
を示すのかが明確でないため、マップ上のこの部分には
「高μ」又は「低μ」の領域が設定されていない。ま
た、計算横加速度の絶対値が所定値Gyc2よりも小さい
場合、及び、計算横加速度の絶対値が所定値Gyc1より
小さくて且つ正規化した偏差の実効値が所定値Re2より
小さいマップ上の部分にも「高μ」又は「低μ」の領域
は設定されていない。
【0019】判定ブロック26では、入力された計算横
加速度の絶対値|Gyc|及び正規化した偏差の実効値Re
から特性されるマップ上の点が「高μ」又は「低μ」の
領域内にあるときは、その領域を示すμ判定結果を出力
する。これに対し、マップ上の点が「高μ」又は「低
μ」のいずれの領域内にもないときは、μ判定結果とし
ての「不明」を出力する。
【0020】スイッチ28は、OR回路30から判定禁
止信号が出力されていない場合、図示の位置から切り換
えられ、判定ブロック26から出力されるμ判定結果の
通過を許容する。ここで、判定禁止信号はOR回路30
での論理和が真となることを条件としてスイッチ28に
供給され、スイッチ28を図示の切換位置に切り換え
る。この場合、スイッチ28は判定ブロック26からの
μ判定結果を通過させる代わりに、μ判定結果としての
「不明」を出力する。
【0021】OR回路30には2種類の操舵状況信号が
供給されるようになっており、このうち、第1の操舵状
況信号は、実横加速度の微分値の実効値dGyrが上限値
αよりも大であるか、又は、下限値βよりも小であるか
のいずれかの場合にオンとなる。また、第2の操舵状況
信号は、横Gセンサ6から入力される実横加速度の絶対
値|Gy|が上限値γよりも大である場合オンとなる。こ
れら第1又は第2の操舵状況信号の少なくとも一方がオ
ンとなると、OR回路30から判定禁止信号がスイッチ
28に供給される。より詳しくは、ハンドル操作が極端
に素速いため実横加速度の変化率が極端に大きい(dG
yr>α)か、又はハンドル操作が非常に緩慢なため実横
加速度の変化率が極端に小さい(dGyr<β)場合、ま
た、急旋回や小半径旋回等により実横加速度のレベルが
過大(|Gyc|>γ)である場合、いずれの場合も誤判定
を招くことがあるため判定を禁止する。
【0022】上述したように、正規化した偏差の実効値
Reには、計算横加速度と実横加速度との間の出力位相
差の大きさが定量的に反映されている。従って、例えば
車両がアスファルト舗装路等の高μ路を走行している場
合、計算横加速度と実横加速度との間の出力位相差は比
較的小さく、正規化した偏差の実効値Reは定量的に小
さな値となる。この場合、図4のμ判定マップに基づき
路面摩擦係数が「高μ」として判定される。これに対
し、車両が例えは圧雪路等の低μ路を走行する場合、計
算横加速度と実横加速度との間の出力位相差は比較的大
きい。この場合、正規化した偏差の実効値Reは定量的
に大きい値となるため、μ判定マップに基づいて路面摩
擦係数は「低μ」として判定される。
【0023】また、計算横加速度と実横加速度との間の
出力位相差について、これら微分値の間の偏差の実効値
からその大きさを定量化しているので、車両が例えば横
方向に傾斜した路面(バンク路)を走行しており、検出
される実横加速度Gyに路面傾斜角θに応じた初期変位
(重力加速度のsinθ分)が与えられていたとしても、
このような初期変位に関わらず正確に路面摩擦係数を判
定することができる。
【0024】この発明は、例えば図1に示されるECU
中の信号処理回路において、伝達関数を求めるブロック
要素を必要としない。従って、FFT処理を行うための
プログラム容量及び処理時間を省略することができ、そ
の分、ECUの負担が大幅に軽減される。また、使用す
るECUを小型化できるので自動車に搭載する摩擦係数
判定装置として非常に好適である。
【0025】上述の実施例では、判定ブロック26は路
面μの判定を行うのみであるが、出力したμ判定結果を
車両のインストルメントパネルに設置した表示装置に表
示したり、また、そのμ判定結果を車両のアンチスキッ
ドブレーキシステムやトラクションコントロールシステ
ム等のスリップ制御に利用することも勿論可能である。
【0026】更に、μ判定結果をその他の路面状態判別
装置、例えば光学的センサを用いて路面状態を「乾燥
路」、「ウエット路」、「雪路」として判別する装置に
供給し、このような判別装置と協働して路面摩擦係数や
路面状態等の情報をより高精度に把握することも可能で
ある。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の路面摩擦
係数判定装置によれば、路面の傾斜やセンサドリフトに
関わらず、常に路面摩擦係数を正確に判定することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の路面摩擦係数判定装置の回路構成を
示したブロック図である。
【図2】計算横加速度と実横加速度との間の出力位相差
を説明するためのグラフである。
【図3】図2の横加速度出力の微分値から求めた偏差の
実効値を説明するためのグラフである。
【図4】μ判定マップを示したグラフである。
【符号の説明】
2 車速センサ(車速検出手段) 4 ハンドル角センサ(操舵角検出手段) 6 横Gセンサ(実横加速度検出手段) 8 ECU

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車速を検出する車速検出手段と、 操舵角を検出する操舵角検出手段と、 前記検出した車速及び操舵角に基づいて、車体に発生す
    るべき計算横加速度を算出して出力する算出手段と、 前記車体に生じる実横加速度を検出して出力する実横加
    速度検出手段と、 前記計算横加速度と前記実横加速度との時間的経過より
    出力位相差を求め、この出力位相差に基づいて路面摩擦
    係数を判定する判定手段とを具備したことを特徴とする
    路面摩擦係数判定装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002145038A (ja) * 2000-11-07 2002-05-22 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の路面摩擦係数推定装置
JP2009001244A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Fuji Heavy Ind Ltd 車両の路面状態推定装置
JP2009029220A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Nissin Kogyo Co Ltd 車両用ブレーキ液圧制御装置
US7957877B2 (en) 2006-03-15 2011-06-07 Nissan Motor Co., Ltd. Curving tendency detection device in vehicle, and vehicle response control apparatus using same

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