JP5487065B2 - 自動変速装置 - Google Patents
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Description
この特許文献1には、メインシャフトとカウンタシャフトとの間に複数の歯車対を有する変速機と、メインシャフト上に配設されるツインクラッチとを備え、該ツインクラッチによってエンジンの回転駆動力を変速機との間で断接するツインクラッチ式変速装置である。そして、複数の歯車対のうち、回転駆動力を伝達する1つの歯車対を選択するために軸方向に摺動可能に取り付けられた摺動可能ギヤと、軸方向に摺動不能に取り付けられた摺動不能ギヤとの間にドグクラッチが設けられた構造である。さらに、ドグクラッチの突出側のドグ歯(ダボ)に、ドグクラッチで回転駆動力が伝達される時に、凹み側のドグ孔(ダボ孔)の側壁面と当接する部分と、ドグクラッチで回転駆動力が伝達されない時にドグ孔の側壁面と当接する部分との間に、軸方向の高さを異ならせた段差を形成する構成が開示されている。
しかしながら、このような従来の構成においては、クラッチの摩耗等により、回転差調整の為の接続量を適正にコントロールすることが難しいのが現状である。したがって、変速時におけるドグ噛み合いの打音を安定して小さくするのが難しかった。
前記ダボの数および前記ダボ孔の大きさを、前記ダボが前記ダボ孔に嵌入した後、前記ダボ孔内を移動する前記ダボの移動距離に対応するタイヤ移動量が30mm〜50mmの範囲になるように設けて、前記ダボと前記ダボ孔を構成するダボ柱との対向壁面を大きく構成し、かつ変速段の切換え時に、前記変速機構により前記ダボと前記ダボ柱との前記対向壁面同士を当接させた後に、前記変速機構による前記ギヤ同士の離間と接触を繰り返し行うように構成されたことを特徴とする。
また、請求項1の発明によれば、壁通過時間を長くし噛合い機会を低減すると共に、タイヤ移動量を所定量以下に抑えることにより、噛合いショックを低減することができる。
まず、本発明の一実施形態について、図1〜図9を参照しながら詳細に説明する。なお、各図は、符号の記載向きに見るものとする。
図1は、本発明の一実施形態に係るツインクラッチ式の自動変速装置1の断面図である。また、図2は、ツインクラッチ式の自動変速装置1の変速ギヤの配置関係を示すスケルトン図である。
自動変速装置1は、エンジンのクランクシャフト(不図示)から、衝撃吸収機構5を有するプライマリギヤ3に回転駆動力が伝達される。この回転駆動力は、図中右側のツインクラッチTCLから図中下左側のカウンタシャフト9に出力される。すなわち、ツインクラッチTCLは、外筒としての外側メインシャフト6およびこれに回動自在に軸支される内筒としての内側メインシャフト7に接続可能に設けられ、このメインシャフト6,7とカウンタシャフト9との間に設けられる6対の歯車対を介して、カウンタシャフト9に出力される。
このカウンタシャフト9には、その一端側に、ドライブスプロケット10(図2参照)が取り付けられており、エンジンの回転駆動力は、このドライブスプロケットに巻き掛けられているドライブチェーン(不図示)を介して、車両の駆動輪(不図示)に伝達される。
なお、第1クラッチCL1および第2クラッチCL2への油圧の供給は、クランクシャフトで回動される油圧ポンプによって常時発生している油圧の供給先を、ソレノイドバルブ等で切り換えることで実行される。
なお、この外側メインシャフト6または内側メインシャフト7を回転させる時、供給油圧の大きさを適宜調整することによって、半クラッチ状態を作り出すこともできる。
そして、駆動側のギヤM6にはダボ孔70を構成するダボ柱60が設けられ、該ギヤM6に隣接する駆動側のギヤM4には、このダボ柱60に対面するダボ50が設けられている。
このように構成されたことにより、本実施形態におけるツインクラッチ式の自動変速装置1は、摺動可能ギヤ(駆動側のギヤM3,M4および被動側のギヤC5,C6)の位置および両クラッチCL1,CL2の断接状態の組み合わせによって、エンジンの回転駆動力を駆動車輪に伝達する1つの歯車対を任意に選択することができる。
図3には変速機構20の断面図を示し、図4には変速機構20のシフトドラム30のガイド溝の形状を示す展開図を示す。
本実施形態に係る変速機構20は、前掲の4つの摺動可能ギヤ(駆動側のギヤM3,M4および被動側のギヤC5,C6)を駆動するため、2本のガイド軸31,32に摺動可能に取り付けられた4つのシフトフォーク71,72,81,82を備えている。
4つのシフトフォーク71,72,81,82には、摺動可能ギヤと係合するガイド爪(71a,72a,81a,82a)と、シフトドラム30に形成されたガイド溝と係合する円筒凸部(71b,72b,81b,82b)がそれぞれ設けられている。
本実施形態における両ガイド軸31,32は、シフトドラム30の回転軸を基準として周方向に互いに約90°離れた位置に配設されている。例えば、シフトドラム30の回動位置がニュートラル(N)とされる場合、シフトフォーク81,82が図示左方の表示「C N−N」の位置にあるのに対し、シフトフォーク71,72は図示右方の表示「M N−N」の位置にある。
図4においては、ニュートラル時の各シフトフォークの円筒凸部(71b,72b,81b,82b)の位置を破線円で示している。また、図示左方の表示「C N−N」から以下に続く所定回動位置および図示右方の表示「M N−N」から以下に続く所定回動位置は、それぞれ30°間隔で設けられている。
これにより、第5速被動側のギヤC5が、第1速被動側のギヤC1とドグクラッチで噛合して、回転駆動力を伝達できる状態となる。この状態において、第1クラッチCL1を接続状態に切り換えると、内側メインシャフト7→第1速駆動側のギヤM1→第1速被動側のギヤC1→第5速被動側のギヤC5→カウンタシャフト9の順で、回転駆動力が伝達されてドライブスプロケット10から出力される。
これにより、ダボ50とダボ柱60の断接時に生じやすい変速ショックを低減することも可能である。また、本実施形態においては、後述するように、シフトドラム30の駆動タイミングや駆動速度を適宜制御して、ダボ50とダボ柱60との所望の接触行うことが出来、また、その駆動タイミングは変速時の変速段数やエンジン回転数等に応じて順次調整することができる。
ギヤC6とギヤC2は、前掲のごとくカウンタシャフト9軸上で隣接するギヤである。このギヤC6は、カウンタシャフト9の軸円周方向に回転不能且つ軸線方向にスライド自在であって、対するギヤC2はカウンタシャフト9に対して軸線方向にスライド不能且つ軸円周方向に回動自在である。そして、ギヤC6には軸線方向に突出するダボ50が設けられている。一方、ギヤC2には、軸線方向に凹んだダボ孔70がダボ50に対向するように設けられている。このダボ孔70は、ダボ柱60によって凹みとして構成されている。また、ギヤC6のスライド動作は、前掲のごとく変速機構20を介して行うことができる。
このダボ50のギヤ回転方向の幅は、中心から見た角度θ3で表すことができ、例えば15度程度に構成されている。そして、図示するように、2つのダボ50が接近して並んだ2個組の構成で、この2個がダボ孔70に同時に進入するように構成されている。また、ダボ組の幅は、後述するダボ孔70の幅よりも小さく構成されている。
なお、ギヤC6には、図6に示すように、その内周にスプライン55が設けられており、カウンタシャフト9と適宜係合し、カウンタシャフト9の軸方向のスライド移動が自在に構成されている。
なお、ギヤC2は、図7に示すように、その内周面はフラット面に構成されており、カウンタシャフト9に軸方向に適宜位置規制されて該カウンタシャフト9の軸周りに回転自在に構成されている。
したがって、ダボ50とダボ柱60との対向壁面51,80の当接による擦れを長く行うことで、擦れ合うギヤ間の互いの回転差が小さくなる。
ギヤ間の互いの回転差が小さい状態において、図10に示すように、ダボ50がダボ孔70内に進入(矢印Z3にて示す移動)する。このようにして、ダボ5がダボ孔70内に進入すると、ダボ5がダボ柱60の側面91に係合したとき、その係合時の衝撃は小さく、噛合いに伴う打音を殆ど発生することがない。
なお、摩擦材80aの材料については特に限定するものではなく、対向壁面80よりも高摩擦であり、また耐久性に優れていればよい。
このようにダボ柱60の幅を大きく構成したことにより、ダボ50とダボ柱60の対向壁面51,80が当接する割合を増やすことができる。これは、この当接に伴う摩擦力によってギヤC2,C6同士の回転差を小さくすることができる。また、例えば、ダボ孔70の数を同じにしたままダボ柱60の幅を大きくすると噛合い確率が小さくなり過ぎてしまうが、ダボ孔70の数を低減して1つ1つを大きく開口することで、ダボ50とダボ孔70との噛合い機会を所定の割合に維持することができる。
これは、変速段が高段ほどダボ50とダボ孔70と相対速度が大きく両者間の通過時間が短くなるが、変速段が高さを考慮してダボ柱60の幅を小さくする構成とすることで、噛合い機会の低減を回避して所定の噛合い易さを確保することができる。
このようにダボ50とダボ孔70のドグクラッチにおいて、クラッチ部分のギヤ同士の回転差を小さくすると共に、タイヤ移動量を所定量以下に抑えるように構成されたことにより、ダボ50とダボ柱60の噛合いショックを低減して駆動タイヤへの動力伝達がスムースになる。
先ず、第1クラッチCL1が接続されている1速ギヤでの走行時には、内側メインシャフト7の回転駆動力が、第1速被動側のギヤC1から第5速被動側のギヤC5に伝達されている。
このとき、内側メインシャフト7の回転駆動力Tは、第1速被動側のギヤC1を図示時計方向に回動し、ドグクラッチで連結される第5速被動側のギヤC5は、これに従動して時計方向に回動されている。
すなわち、第1クラッチCL1から第2クラッチCL2へ接続状態の持ち替えが行われる。
な、図8および図9には、第1クラッチCL1から第2クラッチCL2へ切り替わる直前の状態を示し、また、図10には第2クラッチCL2へ切り替わりがなされた状態を示している。
そして、図9に示すように、対向壁面51が他方の対向壁面80に接触するように変速機構20によって駆動操作(矢印Z1方向の移動)される。このギヤC6の移動による両対向壁面51,80の接触(図9に示す状態)後に、再び離間(矢印Z2方向の移動により図8に示す状態)に戻し、再び第6速被動側のギヤC6を第2速被動側のギヤC2側に接近させる。
この結果、ダボ50がダボ孔70内に進入できた場合は、ダボ50とダボ柱60の側面91とは係合し、この状態が維持され、2速へのシフトアップが完了する。
すなわち、両対向壁面51,80の複数回の接触動作による場合は、接触時間が長くなる分、第2速被動側のギヤC2と第6速被動側のギヤC6の回転速度差がほとんど無くなった状態になり、ダボ50とダボ柱60の側面91との係合の時に打音の発生はさらに良好に抑制される。
なお、実施したのは自動二輪車であり、実施例1〜4は図1に示すツインクラッチ式の自動変速装置1である。また、比較例1〜4は、自動二輪車のマニュアル式の変速装置に適用した場合である。
本実施例は、第1速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC5のダボ数 :3個
2)ダボの角度(θ3) :20.9度
3)ダボ柱の数 :3個
4)ダボ柱の角度(θ2):83度
5)ダボ孔の角度(θ1):37度
(比較例1)
本比較例は、第1速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC5のダボ数 :7個
2)ダボの角度(θ3) :20.9度
3)ダボ柱の数 :7個
4)ダボ柱の角度(θ2):14.5度
5)ダボ孔の角度(θ1):37度
ここで、評価項目は、a)噛み合いチャンス(%)、b)タイヤ移動量(mm)、c)ダボ孔通過時間(msec)、d)対向壁面通過時間(msec)の4項目とした。
なお、ここで云う噛み合いチャンスとは、ダボ50がダボ孔70に進入できる確率(%)であり、タイヤ移動量とは、ダボ50がダボ孔70内のガタ(回転方向の隙間)による駆動タイヤ(後輪)の移動量であり、ダボ孔通過時間とは、規定エンジン回転数でのダボ孔70をダボ50が通過する時間(ダボ50が噛み合うことが出来る時間)、対向壁面通過時間とは、規定エンジン回転数でのダボ50の対向壁面51がダボ柱60の対向壁面80を通過する時間(ダボ50が噛み合うことが出来ない時間)である。
a)噛み合いチャンス(%)……比較例1が31.3%に対し実施例1は13.4%
b)タイヤ移動量(mm)…………比較例1、実施例1ともに36mm
c)ダボ孔通過時間(msec)……比較例1、実施例1ともに5.4 msec
d)対向壁面通過時間(msec)…比較例1は11.8 msec、実施例1は34.7 msec
本実施例2は、第2速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC6のダボ数 :3個
2)ダボの角度(θ3 ):15.0度
3)ダボ柱の数 :3個
4)ダボ柱の角度(θ2):88.4度
5)ダボ孔の角度(θ1):31.6度
(比較例2)
本比較例2は、第2速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC2のダボ数 :8個
2)ダボの角度(θ3) :20.9度
3)ダボ柱の数 :8個
4)ダボ柱の角度(θ2):13.4度
5)ダボ孔の角度(θ1):31.6度
(測定結果)
a)噛み合いチャンス(%)……比較例2が36.9%に対し実施例2は13.8%
b)タイヤ移動量(mm)…………比較例2、実施例2ともに37mm
c)ダボ孔通過時間(msec)……比較例2、実施例2ともに5.5msec
d)対向壁面通過時間(msec)…比較例2は9.5 msec、実施例2は34.5msec
本実施例3は、第3速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC5のダボ数 :3個
2)ダボの角度(θ3) :14.9度
3)ダボ柱の数 :3個
4)ダボ柱の角度(θ2):88.0度
5)ダボ孔の角度(θ1):32.0度
(比較例3)
本比較例3は、第3速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC3のダボ数 :8個
2)ダボの角度(θ3) :14.9度
3)ダボ柱の数 :8個
4)ダボ柱の角度(θ2):12.9度
5)ダボ孔の角度(θ1):32.1度
(測定結果)
a)噛み合いチャンス(%)……比較例3が38.2%に対し実施例3は14.3%
b)タイヤ移動量(mm)…………比較例3、実施例3ともに38mm
c)ダボ孔通過時間(msec)……比較例3、実施例3ともに5.3msec
d)対向壁面通過時間(msec)…比較例3は8.6 msec、実施例3は31.6msec
本実施例4は、第4速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC6のダボ数 :3個
2)ダボの角度(θ3) :21.0度
3)ダボ柱の数 :3個
4)ダボ柱の角度(θ2):88.0度
5)ダボ孔の角度(θ1):32.0度
(比較例4)
本比較例4は、第3速におけるダボとダボ柱との構造を下記条件とした。
実施条件
1)ギヤC3のダボ数 :7個
2)ダボの角度(θ3) :21.0度
3)ダボ柱の数 :7個
4)ダボ柱の角度(θ2):11.0度
5)ダボ孔の角度(θ1):40.4度
(測定結果)
a)噛み合いチャンス(%)……比較例4が37.7%に対し実施例4は14.8%
b)タイヤ移動量(mm)…………比較例4、実施例4ともに43mm
c)ダボ孔通過時間(msec)……比較例4、実施例4ともに6.7msec
d)対向壁面通過時間(msec)…比較例4は11.0 msec、実施例3は30.6msec
また、ダボ50が噛み合うことが出来る時間は、少なくなっておらず、噛み合い性は維持されている。また、タイヤ移動量についても比較例とほぼ同様であり、ギヤ間の回転差が少なく出来た分、シフトチェンジ時の円滑性は向上した。
なお、タイヤ移動量は、30mm〜50mm位が適当で、短すぎるとドグの噛み合いチャンスが小さくなりすぎ、大きすぎると噛み合い時のショックが大きくなる。
また、前掲の実施形態においては、シフトアップの場合のギヤチェンジについて説明したが、本発明は、シフトダウンの際も同様に動作するように設定されている。
3 プライマリギヤ
4 クラッチケース
5 衝撃吸収機構
6,7 メインシャフト
9 カウンタシャフト
10 ドライブスプロケット
20 変速機構
30 シフトドラム
50 ダボ
51 対向壁面
60 ダボ柱
70 ダボ孔
80 対向壁面
80a 摩擦材
91 側面
C1,C2,C3,C4,C5,C6 被動側のギヤ
M1,M3,M4,M5,M6 駆動側のギヤ
TCL ツインクラッチ
CL1 第1クラッチ
CL2 第2クラッチ
TM 変速機
Claims (5)
- 同軸上で隣接する一方のギヤ(M3,M4,C5,C6)が軸円周方向に回転不能且つ軸線方向にスライド自在に設けられ、他方のギヤ(C1,C2,C3,C4,M4,M5)が軸に対して軸線方向にスライド不能且つ軸円周方向に回動自在に設けられ、一方の前記ギヤ(M3,M4,C5,C6)に設けた軸線方向に突出するダボ(50)と、他方の前記ギヤ(C1,C2,C3,C4,M4,M5)に設けた軸線方向に凹んだダボ孔(70)とが係合及び係合解除して変速段を切換え可能に構成されると共に、前記ギヤ(M3,M4,C5,C6)のスライド動作が変速機構(20)を介して行うように構成された自動変速装置(1)において、
前記ダボ(50)の数および前記ダボ孔(70)の大きさを、前記ダボ(50)が前記ダボ孔(70)に嵌入した後、前記ダボ孔(70)内を移動する前記ダボ(50)の移動距離に対応するタイヤ移動量が30mm〜50mmの範囲になるように設けて、前記ダボ(50)と前記ダボ孔(70)を構成するダボ柱(60)との対向壁面(51,80)を大きく構成し、かつ変速段の切換え時に、前記変速機構(20)により前記ダボ(50)と前記ダボ柱(60)との前記対向壁面(51,80)同士を当接させた後に、前記変速機構(20)による前記ギヤ(C1,C2,C3,C4,M4,M5,M3,M4,C5,C6)同士の離間と接触を繰り返し行うように構成されたことを特徴とする自動変速装置(1)。 - 前記ダボ(50)と前記ダボ柱(60)との対向壁面(51,80)の少なくとも一方には、摩擦材(80a)が設けられたことを特徴とする請求項1に記載の自動変速装置(1)。
- 前記摩擦材(80a)は、前記ダボ(50)または前記ダボ柱(60)の対向壁面(51,80)に埋め込まれていることを特徴とする請求項2に記載の自動変速装置(1)。
- 前記ダボ柱(60)の幅は、高速側の変速段に設けられた前記ダボ柱(60)の幅が低速側の変速段に設けられた前記ダボ柱(60)の幅よりも小さく構成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の自動変速装置(1)。
- 前記ダボ(50)と前記ダボ柱(60)との係合構造を備える変速機(TM)と、一対のクラッチ機構が持ち替え変速段を切り換えるツインクラッチ(TCL)とを備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の自動変速装置(1)。
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