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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Reibplatte, die in einer Kupplung oder einer Bremse eines Automatikgetriebes in Fahrzeugen verwendet wird, und auf eine Mehrscheibennasskupplung, die mit der Reibplatte versehen ist.
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Beschreibung des verwandten Gebiets
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Im Allgemeinen besitzt eine Mehrscheibennasskupplung in einem Automatikgetriebe Reibplatten und Trennplatten, die abwechselnd zwischen der Trommel und der Nabe der Kupplung oder einer Bremse angeordnet sind, wobei die Kupplung durch Pressen und Freigeben eines Kupplungskolbens eingerückt und ausgerückt wird.
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In einer solchen Mehrscheibennasskupplung tritt zum Zeitpunkt des Ausrückens der Kupplung ein Schleppdrehmoment durch ein Schmiermittel auf, was zu einem Leistungsverlust führt. Daher ist in jüngster Zeit die Verringerung des Schleppdrehmoments zu einer Hauptherausforderung für Automatikgetriebe geworden, damit sie mit den Anforderungen von Umweltbestimmungen und mit geringem Kraftstoffverbrauch in Fahrzeugen konform sind.
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Als eine Technik im verwandten Gebiet zum Verringern des Schleppdrehmoments in der Reibplatte der Mehrscheibennasskupplung offenbart beispielsweise die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2005-076759 , dass auf einer Reibelementoberfläche der Reibplatte eine Formungsnut vorgesehen ist, während die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2008-180314 offenbart, dass für ein Reibelement der Reibplatte eine Segmentform verwendet wird und Öl dazu veranlasst wird, sich durch einen Ölkanal zwischen den Reibelementen zu bewegen. Jede der Wirkungen (Trennung und dergleichen) zum Zeitpunkt des Ölablaufs ist genutzt worden, um eine Wirkung der Verringerung des Schleppdrehmoments in einem bestimmten veränderlichen Drehzahlbereich eines Automatikgetriebes zu erzielen.
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Obwohl die Verringerung des Schleppdrehmoments in dem veränderlichen Drehzahlbereich, insbesondere in einem niedrigen Drehzahlbereich, stark gefordert worden ist, bestehen bei den Gegenmaßnahmen im verwandten Gebiet Probleme, die im Folgenden beschrieben werden.
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Wenn die Formungsnut auf der Reibelementoberfläche der Reibplatte verwendet wird, ergibt die Nut unter Ausnutzung des Ölabflusses eine Trennwirkung zwischen den Platten, ferner schafft die Nut eine Wirkung der Verringerung des Schleppdrehmoments in der Reibplatte. Falls jedoch der Flächeninhalt der Nut für den Ölablauf erhöht wird, um eine bessere Verringerungswirkung zu erlangen, nimmt der Reibflächeninhalt in der Reibplatte ab, was ein Problem der Verschlechterung der Wärmebeständigkeit und der Beständigkeit zur Folge hat.
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Wenn die Form des Segments in dem Reibelement verwendet wird, ist es nicht nur möglich, die Trennwirkung zwischen den Platten zu erreichen, sondern auch den Ölabfluss deutlich zu verbessern und den viskosen Widerstand (Fluidität) nach dem Abfluss zu verringern. Dadurch wird das Schleppdrehmoment merklich verringert. Falls jedoch die Form des Segments verwendet wird, um zu dem Zweck einer besseren Verringerungswirkung den Ölabfluss zu verbessern, ist es einem Schmiermittel nicht möglich, einen Ölfilm auf der Oberfläche des Reibelements stabil zu bilden, wodurch ein Fluid-Scherwiderstand erzeugt wird, der die Verringerung des Schleppdrehmoments behindert.
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Indessen hat die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2010-223342 vorgeschlagen, auf der Oberfläche eine Luftschicht zu bilden, indem auf der Oberfläche des Reibelements mehrere feine Nuten vorgesehen werden, um dadurch das Schleppdrehmoment zu verringern. Die Offenbarung gibt lediglich eine Idee hinsichtlich einer Wirkung der Verringerung des Schleppdrehmoments in einer Schmiermittelumgebung an, ohne eine Verringerungswirkung in dem veränderlichen Drehzahlbereich zu erwähnen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Angesichts der oben beschriebenen Probleme zielt die vorliegende Erfindung darauf, eine Reibplatte zu schaffen, in der ein Schleppdrehmoment in einem niedrigen Drehzahlbereich verringert werden kann und eine Verschlechterung der Wärmebeständigkeit und der Beständigkeit verhindert wird, indem sehr feine Nuten vorgesehen werden, um die Abnahme des Flächeninhalts eines Reibelements in der Reibplatte einer Mehrscheibennasskupplung zu verhindern.
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Hierzu enthält eine Reibplatte gemäß der vorliegenden Erfindung:
mehrere Reibmaterialsegmente, die an einer im Wesentlichen ringförmigen Kernplatte ringförmig befestigt sind,
wobei ein Schleppdrehmoment in einem niedrigen Drehzahlbereich verringert werden kann, indem eine sehr feine Nut auf einer Oberfläche des Reibmaterialsegments vorgesehen ist.
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Die vorliegende Erfindung schafft die im Folgenden beschriebenen Vorteile.
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Durch Bilden der sehr feinen Nut auf der Oberfläche des Reibmaterialsegments kann zwischen der Reibplatte und einer Trennplatte ein Oberflächenölfilm sichergestellt werden. Somit kann das Schleppdrehmoment durch Verringern des Fluid-Scherwiderstandes verringert werden. Insbesondere bewirkt die sehr feine Nut eine Verringerung des Schleppdrehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich gleich oder kleiner als 1000 Umdrehungen pro Minute.
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Durch Einstellen der Breite der sehr feinen Nut ungefähr in einem Bereich von 10 µm bis 1000 µm ist der Einfluss auf eine Abnahme des Reibflächeninhalts der Reiboberfläche in dem Reibmaterialsegment geringer. Daher können eine ausreichende Wärmebeständigkeit und Beständigkeit sichergestellt werden.
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Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Teilschnittansicht in einer axialen Richtung einer Mehrscheibennasskupplung, die mit Reibplatten der vorliegenden Erfindung versehen ist.
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2 ist eine Teilvorderansicht der Reibplatte, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3 ist eine Vorderansicht, die ein Reibmaterialsegment veranschaulicht, das in der Reibplatte der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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4 ist eine Vorderansicht, die ein Reibmaterialsegment veranschaulicht, das in der Reibplatte einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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5 ist eine Vorderansicht, die ein Reibmaterialsegment veranschaulicht, das in der Reibplatte einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
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6 ist ein Graph, der die Wirkungen jeder der Ausführungsformen und eines Vergleichsbeispiels (ein Beispiel im verwandten Gebiet) der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 ist eine Teilschnittansicht in einer axialen Richtung der Mehrscheibennasskupplung 10, die mit Reibplatten der vorliegenden Erfindung versehen ist. Es ist möglich, die Reibplatten in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anzuwenden.
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Die Mehrscheibennasskupplung 10 ist aus einer im Wesentlichen zylindrischen Kupplungstrommel 1, die an einem Ende in der axialen Richtung offen ist, einer Nabe 4, die an einem inneren Umfang der Kupplungstrommel 1 angeordnet ist und sich koaxial und relativ hierzu dreht, ringförmigen Trennplatten 2, die auf einer Keilnut 8 angeordnet sind, die am inneren Umfang der Kupplungstrommel 1 vorgesehen ist, um in der axialen Richtung beweglich zu sein, und ringförmigen Reibplatten 3, die abwechselnd mit den Trennplatten 2 in der axialen Richtung auf einer Keilnut 5, die am äußeren Umfang der Nabe 4 vorgesehen ist, angeordnet sind und die Reiboberflächen besitzen, an denen Reibmaterialsegmente mit einem Klebstoff befestigt sind, gebildet. Jede der Trennplatten 2 besitzt einen Keilnutabschnitt 2a, der mit der Keilnut 8 in Eingriff ist, ferner besitzt jede der Reibplatten 3 einen Keilnutabschnitt 3a, der mit der Keilnut 5 in Eingriff ist. Es sind mehrere Reibplatten 3 und mehrere Trennplatten 2 vorgesehen. Die Mehrscheibennasskupplung 10 ist versehen mit einem Kolben, der die Trennplatten 2 und die Reibplatten 3 gegeneinander presst und aneinander befestigt, mit einer Gegenplatte 7, die am inneren Umfang der Kupplungstrommel 1 vorgesehen ist, um die Trennplatten 2 und die Reibplatten 3 an einem Ende in der axialen Richtung in einem festen Zustand zu halten, und mit einem Anschlagring 17, der die Gegenplatte 7 hält.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Kolben 6 so angeordnet, dass er in axialer Richtung in dem geschlossenen Ende der Kupplungstrommel 1 gleiten kann. Zwischen die äußere Oberfläche des Kolbens 6 und die innere Oberfläche der Kupplungstrommel 1 ist ein O-Ring 9 eingefügt. Ferner ist zwischen die innere Umfangsoberfläche des Kolbens 6 und die äußere Umfangsoberfläche eines zylindrischen inneren Umfangsabschnitts (nicht gezeigt) der Kupplungstrommel 1 ein Dichtungselement (nicht gezeigt) eingefügt. Somit ist zwischen der inneren Oberfläche der Kupplungstrommel 1 an dem geschlossenen Ende und dem Kolben 6 eine Hydraulikkammer 11 in einem öldichten Zustand definiert.
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An beiden Oberflächen jeder Reibplatte 3 sind Reibmaterialsegmente 12 und 13, wovon jedes einen vorgegebenen Reibkoeffizienten besitzt, entsprechend befestigt, die durch die Nabe 4 so gehalten werden, dass sie in der axialen Richtung gleiten können. Alternativ können jedoch die Reibmaterialsegmente 12 und 13 nur auf einer Seite jeder Reibplatte 3 vorgesehen sein. Ferner besitzt die Nabe 4 einen Schmiermittelzufuhranschluss 15, der in radialer Richtung eindringt. Durch den Schmiermittelzufuhranschluss 15 wird ein Schmiermittel von der Innendurchmesserseite zu der Außendurchmesserseite der Mehrscheibennasskupplung 10 zugeführt.
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In der Mehrscheibennassskupplung 10, die den obigen Aufbau besitzt, erfolgt das Einrücken (befestigt) und das Ausrücken der Kupplung wie im Folgenden beschrieben. 1 veranschaulicht die Kupplung in einem ausgerückten Zustand, in dem die Trennplatten 2 und die Reibplatten 3 getrennt sind. In dem ausgerückten Zustand ist der Kolben 6 mit der Kupplungstrommel 1 auf Seiten des geschlossenen Endes aufgrund der Drängkraft einer Rückstellfeder (nicht gezeigt) in Kontakt.
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Um die ausgerückte Mehrscheibennasskupplung 10 in einen eingerückten Zustand zu bringen, wird der Hydraulikkammer 11, die zwischen dem Kolben 6 und der Kupplungstrommel 1 definiert ist, Öldruck zugeführt. Wenn der Öldruck ansteigt, bewegt sich der Kolben 6 in 1 in der axialen Richtung entgegen der Drängkraft der Rückstellfeder (nicht gezeigt) nach rechts, wodurch die Trennplatten 2 und die Reibplatten 3 in engen gegenseitigen Kontakt gebracht werden. Dadurch ist die Mehrscheibennasskupplung 10 im eingerückten Zustand. Um erneut zu bewirken, dass die Mehrscheibenasskupplung 10 ausgerückt wird, nachdem die Mehrscheibennasskupplung 10 in den eingerückten Zustand gebracht worden ist, wird der Öldruck in der Hydraulikkammer 11 entlastet. Bei Entlastung des Öldrucks bewegt sich der Kolben 6 aufgrund der Drängkraft der Rückstellfeder (nicht gezeigt) in die Position, in der er mit dem geschlossenen Ende der Kupplungstrommel 1 in Kontakt ist. Mit anderen Worten, die Mehrscheibennasskupplung 10 ist ausgerückt.
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(Erste Ausführungsform)
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2 ist eine Teilvorderansicht einer Reibplatte 3, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Reibplatte 3 besitzt eine Reiboberfläche 25, die durch ringförmiges Befestigen mehrerer übereinstimmender Reibmaterialsegmente 12 auf einer Oberfläche einer im Wesentlichen ringförmigen Kernplatte 20 in axialer Richtung unter Verwendung eines Klebstoffs oder dergleichen gebildet ist. Eine Keilnut 20a, die mit einer Keilnut 5 der Nabe in Eingriff ist, ist am inneren Umfang der Kernplatte 20 vorgesehen. 2 zeigt die Reibplatte 3 teilweise, die Reibmaterialsegmente 12 sind jedoch an der Kernplatte 20 ringförmig in gleichen Abständen und auch in dem weggelassenen Abschnitt auf ähnliche Weise wie in 2 gezeigt befestigt.
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Ein Öldurchlass 21, der von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser eindringt, ist zwischen dem Reibmaterialsegment 12 und dem Reibmaterialsegment 12 definiert. Somit sind die Reibmaterialsegmente 12 und die Öldurchlässe 21 in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet.
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3 ist eine Vorderansicht, die das Reibmaterialsegment 12 veranschaulicht, das in der Reibplatte der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. In der Reiboberfläche (der Oberfläche) 25 des Reibmaterialsegments 12 sind mehrere sehr feine Nuten 30 gebildet, die sich in radialer Richtung des Reibmaterialsegments 12 erstrecken.
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Die sehr feinen Nuten 30 erstrecken sich radial von der Mitte der Kernplatte 20 in im Wesentlichen gleichen Abständen. Ferner erstrecken sich die sehr feinen Nuten 30 von dem Innendurchmesserende zu dem Außendurchmesserende des Reibmaterialsegments 12. Mit anderen Worten, die sehr feinen Nuten 30 dringen von dem Innendurchmesserende zu dem Außendurchmesserende des Reibmaterialsegments 12 ein.
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Die Breite jeder sehr feinen Nut 30 in Umfangsrichtung ist auf einen Bereich von 10 µm bis 1000 µm festgelegt. Die Tiefe hiervon liegt in einem Bereich von 10 µm bis 300 µm. Falls die Breite kleiner als 10 µm ist, tritt die Wirkung einer Verringerung des Schleppdrehmoments nicht auf, und falls die Breite 1000 µm überschreitet, nimmt der Reibflächeninhalt der Reiboberfläche 25 des Reibmaterialsegments 12 ab, was zu einer Verschlechterung der Beständigkeit führt.
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Ferner liegt die Tiefe jeder sehr feinen Nut 30 im Bereich von 10 µm bis 300 µm. Falls die Tiefe geringer als 10 µm ist, tritt die Wirkung einer Verringerung des Schleppdrehmoments nicht auf, und falls die Tiefe 300 µm überschreitet, wird die Festigkeit des Reibmaterialsegments 12 verschlechtert.
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Der Bruttoflächeninhalt der sehr feinen Nuten 30, der die Reiboberfläche 25 in einem Reibmaterialsegment 12 belegt, liegt in einem Bereich von 1 % bis 20 % des Flächeninhalts der Reiboberfläche 25. Falls das Flächeninhaltsverhältnis kleiner als 1 % ist, tritt die Wirkung einer Verringerung des Schleppdrehmoments nicht auf, und falls das Flächeninhaltsverhältnis 20 % überschreitet, werden die Reibeigenschaften der Reibplatte 3 verschlechtert.
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In jedem Reibmaterialsegment 12 sind eine erste Ölnut 12a, die in die Innendurchmesserseite mündet und in dem Reibmaterialsegment 12, das sich auf der Außendurchmesserseite befindet, endet, und zweite Ölnuten 12b, die in die Außendurchmesserseite münden und in dem Reibmaterialsegment 12, das sich auf der Innendurchmesserseite befindet, enden, gebildet.
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Die erste Ölnut 12a ist im Wesentlichen in der Mitte des Reibmaterialsegments 12 in Umfangsrichtung gebildet. Ferner sind zwei der zweiten Ölnuten 12b auf beiden Seiten in Umfangsrichtung gebildet, so dass sich die erste Ölnut 12a zwischen ihnen befindet. Durch Vorsehen der zweiten Ölnuten 12b, die nur in die Außendurchmesserseite münden, wird Öl, das in die Reiboberfläche 25 durch den Öldurchlass 21 gesaugt wird, gleichmäßig zur Außendurchmesserseite abgeführt, weshalb es während eines Leerlaufs möglich ist, das Schleppdrehmoment zu verringern. Insbesondere ist die Wirkung der Verringerung des Schleppdrehmoments in einem niedrigen Drehzahlbereich deutlich.
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Ferner entsteht durch Vorsehen der ersten Ölnut 12a, die in den Innendurchmesserabschnitt mündet und an einem Ende geschlossen ist, ein Vorgang des Trennens der Reibplatte 3 und der Trennplatte 2 voneinander. Dadurch kann ein gleichmäßiger Zwischenraum zwischen der Reibplatte 3 und der Trennplatte 2 während des Leerlaufs erzielt werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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4 ist eine Vorderansicht eines alternativen Reibmaterialsegments 12, das in der Reibplatte der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Erstreckungsrichtung der sehr feinen Nut, die in der Reiboberfläche 25 des Reibmaterialsegments 12 gebildet ist, von jener in der ersten Ausführungsform verschieden.
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In der zweiten Ausführungsform sind in dem Reibmaterialsegment 12 mehrere sehr feine Nuten 40 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung vorgesehen. Wie aus 4 deutlich wird, erstrecken sich die sehr feinen Nuten 40 von einem Ende zum anderen Ende des Reibmaterialsegments 12 in Umfangsrichtung.
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Auch in der zweiten Ausführungsform sind die Breite und die Tiefe jeder sehr feinen Nut 40 sowie das Flächeninhaltsverhältnis hiervon in Bezug auf die Reiboberfläche 25 ähnlich wie im Fall der ersten Ausführungsform bemessen.
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(Dritte Ausführungsform)
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5 ist eine Vorderansicht eines weiteren alternativen Reibmaterialsegments 12, das in der Reibplatte einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die dritte Ausführungsform ist aus einer Kombination der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform gebildet. In der Reiboberfläche 25 des Reibmaterialsegments 12 sind die sehr feinen Nuten 30, die sich in der radialen Richtung erstrecken, und die sehr feinen Nuten 40, die sich in der Umfangsrichtung erstrecken, gebildet.
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Da gemäß der dritten Ausführungsform die sehr feinen Nuten 30, die sich in der radialen Richtung in gleichen Abständen erstrecken, und die sehr feinen Nuten 40, die sich in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen erstrecken, gebildet sind, ist das Flächeninhaltsverhältnis in Bezug auf die Reiboberfläche 25 höher als jenes in der ersten Ausführungsform und jenes in der zweiten Ausführungsform. Zwischen der Reibplatte 3 und der Trennplatte 2 kann jedoch ein Oberflächenölfilm sichergestellt werden. Daher kann ein Fluid-Scherwiderstand verringert werden.
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Wie aus 5 deutlich wird, erstrecken sich die sehr feinen Nuten 30 von dem Innendurchmesserende zu dem Außendurchmesserende des Reibmaterialsegments 12 und erstrecken sich die sehr feinen Nuten 40 von einem Ende zum anderen Ende des Reibmaterialsegments 12 in Umfangsrichtung.
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Auch in der dritten Ausführungsform sind die Breite und die Tiefe jeder sehr feinen Nut 30 und jeder sehr feinen Nut 40 sowie das Flächeninhaltsverhältnis hiervon in Bezug auf die Reiboberfläche 25 ähnlich wie im Fall der ersten Ausführungsform bemessen.
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Wie in der ersten Ausführungsform erläutert wurde, ist jedes der Reibmaterialsegmente 12 der zweiten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform an der Kernplatte 20 wie in 2 gezeigt befestigt, um die Reibplatte 3 zu bilden, was unnötig ist zu erwähnen.
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Durch Bilden der sehr feinen Nuten wie in den Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben ist es möglich, im niedrigen Drehzahlbereich das Schleppdrehmoment in der Mehrscheibennasskupplung wirksam zu verringern. Ferner kann die Anzahl der sehr feinen Nuten 30 und 40 beliebig festgelegt werden, nachdem ein notwendiger Reibflächeninhalt in der Reiboberfläche 25 des Reibmaterialsegments 12 sichergestellt ist.
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6 ist ein Graph, der die Wirkungen jeder der Ausführungsformen und eines Vergleichsbeispiels (eines Beispiels im verwandten Gebiet) der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die vertikale Achse zeigt das Schleppdrehmoment (Nm), während die horizontale Achse eine Anzahl der relativen Drehungen oder eine Relativdrehzahl (min–1) zeigt. In 6 sind die Formen der Reibmaterialsegmente einander gleich. Die Kurve A gibt das Vergleichsbeispiel (das Beispiel im verwandten Gebiet) ohne sehr feine Nut an, während die Kurve C die in 3 veranschaulichte erste Ausführungsform angibt, die Kurve B die in 4 veranschaulichte zweite Ausführungsform angibt und die Kurve D die in 5 veranschaulichte dritte Ausführungsform angibt. Es ist ersichtlich, dass das Schleppdrehmoment im niedrigen Drehzahlbereich in jeder der Ausführungsformen, die mit den sehr feinen Nuten versehen sind, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel erheblich verringert werden kann.
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Die oben beschriebene vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsformen eingeschränkt, wobei es möglich ist, eine von den veranschaulichten Formen verschiedene Form als Form des Reibmaterialsegments zu übernehmen. Es ist auch möglich, das Reibmaterialsegment, das alternative Ölnuten besitzt, die auf andere Weise gebildet sind, zu übernehmen oder das Reibmaterialsegment, das keine Ölnut besitzt, zu übernehmen.
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Die oben beschriebene vorliegende Ausführungsform kann in einem Fahrzeug und dergleichen verwendet werden, in dem ein Automatikgetriebe montiert ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die offenbarten beispielhaften Ausführungsformen eingeschränkt. Der Umfang der folgenden Ansprüche muss so breit wie möglich interpretiert werden, um alle derartigen Abwandlungen und äquivalenten Strukturen und Funktionen hiervon zu umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-076759 A [0004]
- JP 2008-180314 A [0004]
- JP 2010-223342 [0008]