JP2001354145A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents
電動パワーステアリング装置Info
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Abstract
ギヤの軸方向移動を許容して衝撃吸収可能とする電動パ
ワーステアリング装置において、電動モータに結合され
る駆動軸の結合状態を向上するとともに、駆動ギヤの軸
方向移動性を向上すること。 【解決手段】 電動パワーステアリング装置10におい
て、駆動軸32は電動モータ30の出力軸31に軸方向
に相対移動することなくトルク伝達だけ可能に結合さ
れ、ウォームギヤ37(駆動ギヤ)を駆動軸32に回転
方向には一体とする状態で軸方向に弾性連結してなるも
の。
Description
ング装置に関する。
リング入力軸に接続されたピニオン軸のピニオンをラッ
ク軸のラックに噛合いさせるとともに、電動モータに結
合された駆動軸にウォームギヤを設け、該ウォームギヤ
に噛合うウォームホイールをピニオン軸に接続し、モー
タのトルクをラック軸に伝えることで操舵アシストす
る。
の歯面同士は加工上、作動上の必要から適度なバックラ
ッシュが設定されている。ところが、電動パワーステア
リング装置では、ステアリングホイールの操作或いは路
面から入力される振動等により、動力の伝達方向が反転
することがある。このような反転駆動時には、ウォーム
ギヤ又はウォームホイールの今まで当接していた歯面の
裏側の歯面が、バックラッシュ分だけ急に移動して相手
の歯面に衝突し、叩き音を生ずる恐れが有る。
操舵中にタイヤが縁石に乗り上げる等により、ラック軸
のストロークが急停止せしめられたとき、電動モータは
たとえ給電を停止しても慣性により回転し続けようとす
るため、電動モータの慣性力により減速機構を介するト
ルク伝達経路に損傷を招く虞もある。
記載の如く、上述の叩き音を低減するため、ウォームギ
ヤを設けた駆動軸を電動モータの出力軸に対し軸方向移
動可能にセレーション結合するとともに、該駆動軸をハ
ウジングに支持する軸受にブッシュを設け、かつ該駆動
軸と軸受の間に緩衝部材を介装することにより、ウォー
ムギヤの駆動軸を軸方向に移動して緩衝部材を圧縮可能
とし、ウォームギヤの歯面に生ずる衝撃力を緩衝部材の
撓み変形により吸収して緩和させることとしている。
では、ウォームギヤを設けた駆動軸が電動モータの出力
軸にセレーション結合し、セレーションの軸方向移動部
分でトルクも伝達している。セレーションはトルクの伝
達と摺動によって磨耗してがたを生じ易く、このがた
が、電動モータのトルク伝達性を損なうばかりか、駆動
軸及びウォームギヤの軸方向移動の円滑を損なうものと
なり、ひいては駆動軸又はウォームギヤに生じた過大推
力によって駆動軸及びウォームギヤを軸方向に円滑に移
動して緩衝部材を適度に撓み変形させることを困難にす
る。
駆動軸に設けた駆動ギヤの軸方向変位を許容して衝撃吸
収可能とする電動パワーステアリング装置において、電
動モータに結合される駆動軸の結合状態を向上するとと
もに、駆動ギヤの軸方向移動性を向上することにある。
アリング入力軸に接続されたピニオン軸のピニオンをラ
ック軸のラックに噛合いさせ、電動モータに結合された
駆動軸を軸受を介してハウジングに支持し、該駆動軸に
駆動ギヤを設け、該駆動ギヤに噛合う中間ギヤを上記ピ
ニオン軸に接続し、前記電動モータの出力を前記ギヤ列
を介して前記ラック軸に伝え、該ラック軸に連動する車
輪を転舵し、操舵力をアシストする電動パワーステアリ
ング装置において、前記ハウジングに前記駆動ギヤを回
転かつ軸方向移動可能に支持するに際し、前記駆動軸は
前記ハウジングに軸方向には相対移動することなく回転
可能に軸受支持され、前記駆動ギヤを前記駆動軸に回転
方向には一体とする状態で軸方向に弾性連結してなるよ
うにしたものである。
て更に、前記駆動ギヤの一端の互いに異なる位置のそれ
ぞれに、前記駆動軸に同軸をなして軸方向に摺動する摺
動部と、前記駆動軸と回転方向で係合する係合部とを設
け、前記駆動ギヤの軸方向の一方への変位を吸収する緩
衝部材と、他方への変位を吸収する緩衝部材を備えてな
るようにしたものである。
て更に、前記ハウジングに軸受を介して支軸を支持し、
前記駆動ギヤの他端に上記支軸に同軸をなして軸方向に
摺動する摺動部を設け、前記駆動ギヤの一端と前記駆動
軸又は該駆動軸のための前記軸受との間に前記緩衝部材
を介装し、前記駆動ギヤの他端と前記支軸又は該支軸の
ための前記軸受との間に前記緩衝部材を介装するように
したものである。
て更に、前記駆動ギヤの他端を前記ハウジングに設けた
軸受に軸方向へ摺動可能に支持し、前記駆動ギヤの一端
と前記駆動軸又は該駆動軸のための前記軸受との間に前
記緩衝部材を介装し、前記駆動ギヤの他端と該駆動ギヤ
のための前記軸受との間に前記緩衝部材を介装するよう
にしたものである。
がある。 駆動ギヤを駆動軸に軸方向で弾性連結したから、電動
パワーステアリング装置の反転駆動時や、タイヤの縁石
乗り上げ時等に、駆動ギヤに過大推力が作用すると、駆
動ギヤは駆動軸に対し軸方向に移動する。これにより、
駆動ギヤの歯面に生ずる衝撃力を緩衝部材等の弾性変位
によって吸収することにより緩和して歯面同士の叩き音
を低減し、或いは駆動ギヤの慣性推力を緩衝部材等の弾
性変位によって吸収してトルク伝達経路の損傷を回避す
る。
れて軸方向へ相対移動可能に接続されている。このと
き、駆動軸は電動モータの出力軸に軸方向に相対移動す
ることなくトルク伝達だけ可能に強固に結合されてお
り、その結合部にがたを生じにくい。即ち、電動モータ
に結合される駆動軸の結合状態を向上できる。
がある。 駆動ギヤは駆動軸との接続部分を、駆動軸と同軸をな
して軸方向に摺動する摺動部と、駆動軸と回転方向で係
合する係合部とに分けられることにより、駆動軸との間
で伝えられるトルクを全て係合部の部分で負担して摺動
部にはこれを及ぼさないようにし、摺動部がトルクの伝
達によって磨耗してがたを生ずることを排除できる。従
って、駆動ギヤは駆動軸に対しこの摺動部を介すること
によって常に円滑に軸方向に移動でき、前述の過大推
力に対しても円滑に軸方向に移動して緩衝部材を適度に
撓み変形させることができる。
置を一部破断して示す正面図、図2は図1のII-II 線に
沿う断面図、図3は図2のIII-III 線に沿う断面図、図
4は図3の要部拡大断面図、図5は図4のV-V線に沿う
断面図、図6は電動パワーステアリング装置の変形例を
示す断面図である。
1、図2に示す如く、不図示のブラケットにより車体フ
レーム等に固定されるハウジング11(第1〜第3のハ
ウジング11A〜11C)を有する。そして、ステアリ
ングホイールが結合されるステアリング入力軸12にト
ーションバー13を介してピニオン軸14を連結し、こ
のピニオン軸14にピニオン14Aを設け、このピニオ
ン14Aに噛合うラック16Aを備えたラック軸16を
第1ハウジング11Aに左右動可能に支持している。ス
テアリング入力軸12とピニオン軸14の間には、操舵
トルク検出装置17を設けてある。尚、ステアリング入
力軸12とピニオン軸14は軸受12A、15A、15
Bを介してハウジング11に支持される。
く、ステアリング入力軸12、ピニオン軸14に係合し
ている円筒状のコア17Cを囲む2個の検出コイル17
A、17Bを第3ハウジング11Cに設けている。コア
17Cは、ピニオン軸14のガイドピン17Dに係合す
る縦溝17Eを備えて軸方向にのみ移動可能とされると
ともに、ステアリング入力軸12のスライダピン17F
に係合するスパイラル溝17Gを備える。これにより、
ステアリングホイールに加えた操舵トルクがステアリン
グ入力軸12に付与され、トーションバー13の弾性ね
じり変形により、ステアリング入力軸12とピニオン軸
14の間に回転方向の相対変位を生ずると、ステアリン
グ入力軸12とピニオン軸14の回転方向の変位がコア
17Cを軸方向に変位させるものとなり、このコア17
Cの変位による検出コイル17A、17Bの周辺の磁気
的変化に起因する検出コイル17A、17Bのインダク
タンスが変化する。即ち、コア17Cがステアリング入
力軸12側へ移動すると、コア17Cが近づく方の検出
コイル17Aのインダクタンスが減少し、コア17Cが
遠ざかる方の検出コイル17Bのインダクタンスが増加
し、このインダクタンスの変化により操舵トルクを検出
できる。
一端を挟んでピニオン軸14と相対する部分に設けられ
ているシリンダ部18には、図2に示す如く、ラックガ
イド19が内蔵され、ラックガイド19(ブッシュ19
A)はシリンダ部18に被着されるキャップ20により
背面支持されるばね21によりラック軸16の側に弾発
され、ラック軸16のラック16Aをピニオン14Aに
押し付けるとともに、ラック軸16の一端を摺動自在に
支持する。尚、ラック軸16の他端側は軸受22により
支持される。また、ラック軸16の中間部には連結ボル
ト22A、22Bにより左右のタイロッド23A、23
Bが連結される。
く、電動モータ30を支持する。電動モータ30の出力
軸31には駆動軸32がスプライン部33でスプライン
結合され、駆動軸32は軸受34を介してハウジング1
1Bに回転可能に支持されている。そして、駆動軸32
には後述する如くにウォームギヤ(駆動ギヤ)37が接続
され、ウォームギヤ37に噛合うウォームホィール(中
間ギヤ)38をピニオン軸14の中間部に固定してあ
る。電動モータ30の出力トルクは、上記ギヤ列(ウォ
ームギヤ37とウォームホィール38の噛合い、ピニオ
ン14Aとラック16Aの噛合い)を介してラック軸1
6に伝えられ、ラック軸16に連動する車輪を転舵し、
運転者がステアリング入力軸12に付与する操舵力をア
シストする。
にあっては、ウォームギヤ37を下記(1)〜(4)により、
第2ハウジング11Bの内部で回転かつ軸方向移動可能
に支持する(図4、図5)。 (1)電動モータ30の出力軸31に駆動軸32を軸方向
に相対移動することなくトルク伝達だけ可能にスプライ
ン部33でスプライン結合し、駆動軸32の中間部を軸
受34でハウジング11Bに支持する。軸受34の内輪
は駆動軸32のフランジ32Aと該駆動軸32に係着し
たストッパリング35の間に固定され、軸受34の外輪
はハウジング11Bの段差部と該ハウジング11Bに螺
着したロックナット36の間に固定される。駆動軸32
は、一端にスプライン部33を、中間部にフランジ32
Aを備える他、他端に摺動支持部41を備え、摺動支持
部41とフランジ32Aの間に径方向両側に延びる係合
ピン42を貫通固定している。
軸32、軸受34と相対する位置に軸受43の外輪が固
定的に装填され、軸受43の内輪に支軸44が固定的に
嵌入保持されている。支軸44は、軸受43の内輪端面
に接するフランジ44Aと、フランジ44Aから突出す
る摺動支持部45を備える。
の奥側の2位置のそれぞれに、駆動軸32の係合ピン4
2と回転方向で係合するすり割り状の係合部46と、駆
動軸32と同軸をなして駆動軸32の摺動支持部41を
軸方向に摺動可能とするブッシュ47Aを圧入等して備
えた摺動部47とを設ける。他方、ウォームギヤ37の
他端に、支軸44と同軸をなして支軸44の摺動支持部
45を軸方向に摺動可能とするブッシュ48Aを圧入等
して備えた摺動部48を設ける。
して支持した支軸44の摺動支持部45に、ウォームギ
ヤ37の摺動部48を嵌合する。このとき、支軸44の
フランジ44Aとウォームギヤ37の端面との間に孔あ
き円板状のゴム等からなる緩衝部材52を一定の予圧縮
を付与して組込む。緩衝部材52は、支軸44のフラン
ジ44Aに焼付、接着等により固定化されても良い。他
方、第2ハウジング11Bに軸受34を介して支持され
る駆動軸32の摺動支持部41をウォームギヤ37の摺
動部47に嵌合し、駆動軸32の係合ピン42をウォー
ムギヤ37の係合部46に係合する。このとき、ウォー
ムギヤ37の端面と駆動軸32のフランジ32Aとの間
に孔あき円板状のゴム等からなる緩衝部材51を一定の
予圧縮を付与して組込む。緩衝部材51は、駆動軸32
のフランジ32Aに焼付、接着等により固定化されても
良い。緩衝部材51はウォームギヤ37の軸方向の一方
(駆動軸32に近づく方向)への変位を弾性撓みによっ
て吸収し、緩衝部材52はウォームギヤ37の軸方向の
他方(駆動軸32から遠ざかる方向)への変位を弾性撓
みによって吸収する。尚、緩衝部材51、52に付与す
る予圧縮量は、ウォームギヤ37からウォームホィール
38に最大操舵アシスト力が伝達されるときに、一方の
緩衝部材51(又は52)が撓んでウォームギヤ37が
一方向に最大限移動しても、他方の緩衝部材52(又は
51)の撓みが残存するように設定される。
7は駆動軸32に回転方向には一体とする状態で、軸方
向には弾性連結される。
動作について説明する。 (1) 操舵トルク検出装置17が検出した操舵トルクが所
定値より低いとき、操舵アシスト力は不要であり、電動
モータ30は駆動されない。
舵トルクが所定値を越えるとき、操舵アシスト力を必要
とするから、電動モータ30が駆動される。電動モータ
30の発生トルクが、駆動軸32を回転させ、ウォーム
ギヤ37とウォームホイール38の噛合い、ピニオン1
4Aとラック16Aの噛合いを介してラック軸16に付
与される。
とウォームホイール38との間に反力が生ずるが、緩衝
部材51、52がウォームギヤ37に付与している予圧
力がその反力より大きく設定されているから、ウォーム
ギヤ37は軸方向にほとんど移動しない。従って、電動
モータ30の発生トルクはそのままウォームホイール3
8に伝えられる。
路面から入力される振動により、動力の伝達方向が反転
する反転駆動時に、ウォームギヤ37とウォームホイー
ル38がそれらのバックラッシュの存在によってそれら
の歯面同士を当接せしめるときには、ウォームギヤ37
とウォームホイール38との間に上述(2-1) より大きな
反力Fが生ずる。この場合には、緩衝部材51、52が
ウォームギヤ37に付与している予圧力よりもその反力
の方が大きくなり、緩衝部材51、52の一方が圧縮変
形し、ウォームギヤ37が軸方向に移動する。これによ
り、ウォームギヤ37の歯面に生ずる衝撃力を緩衝部材
51、52の弾性変形により緩和し、歯面同士の叩き音
を低減する。
に乗り上げる等により、ラック軸16のストロークが急
停止せしめられると、電動モータ30がたとえ給電を停
止されても慣性により回転し続けようとし、電動モータ
30に結合されている駆動軸32を介してウォームギヤ
37に慣性推力Fが作用する。このとき、慣性推力は緩
衝部材51、52がウォームギヤ37に付与している予
圧力を上回り、緩衝部材51、52の一方が圧縮変形
し、ウォームギヤ37が駆動軸32に対して軸方向に移
動する。これにより、ウォームギヤ37に作用する慣性
推力を緩衝部材51、52の弾性変形によって吸収し、
トルク伝達経路の損傷を回避する。
ある。 ウォームギヤ37を駆動軸32に軸方向で弾性連結し
たから、電動パワーステアリング装置10の反転駆動時
や、タイヤの縁石乗り上げ時等に、ウォームギヤ37に
過大推力が作用すると、ウォームギヤ37は駆動軸32
に対し軸方向に移動する。これにより、ウォームギヤ3
7の歯面に生ずる衝撃力を緩衝部材51、52等の弾性
変位によって吸収することにより緩和して歯面同士の叩
き音を低減し、或いはウォームギヤ37の慣性推力を緩
衝部材51、52等の弾性変位によって吸収してトルク
伝達経路の損傷を回避する。
に弾性連結されて軸方向へ相対移動可能に接続されてい
る。このとき、駆動軸32は電動モータ30の出力軸3
1に軸方向に相対移動することなくトルク伝達だけ可能
に強固に結合でき、その結合部にがたを生じにくい。即
ち、電動モータ30に結合される駆動軸32の結合状態
を向上できる。
部分を、駆動軸32と同軸をなして軸方向に摺動する摺
動部47と、駆動軸32と回転方向で係合する係合部4
6とに分けられることにより、駆動軸32との間で伝え
られるトルクを全て係合部46の部分で負担して摺動部
47にはこれを及ぼさないようにし、摺動部47がトル
クの伝達によって磨耗してがたを生ずることを排除でき
る。従って、ウォームギヤ37は駆動軸32に対しこの
摺動部47を介することによって常に円滑に軸方向に移
動でき、前述の過大推力に対しても円滑に軸方向に移
動して緩衝部材51、52を適度に撓み変形させること
ができる。
テアリング装置10の変形例であり、図5のものが電動
パワーステアリング装置10と異なる点は、ウォームギ
ヤ37の駆動軸32と反対側の端部を、ハウジング11
Bに設けた軸受43に直接的に支持したことにある。即
ち、ウォームギヤ37の駆動軸32と反対側の端部で下
記(1)、(2)の構成を採用した。
側の端部に支軸61を一体形成した。そして、ウォーム
ギヤ37の支軸61をハウジング11Bに設けた軸受4
3の内輪に軸方向へ摺動可能に支持した。軸受43の内
輪は、支軸61の摺動性を向上するためのL字断面状ブ
ッシュ62を備えることができる。
設けられている部分の近傍にフランジ61Aを設け、こ
のフランジ61Aに緩衝部材63を保持し、フランジ6
1Aと軸受43の内輪端面との間に緩衝部材63を介装
した。緩衝部材63は、電動パワーステアリング装置1
0の緩衝部材52に相当する。
輪とを一体的に連結し、軸受43の外輪をハウジング1
1Bに対し軸方向へ摺動可能に支持し、この外輪端面と
ハウジング11Bとの間に緩衝部材63を挟持しても良
い。
7に作用する過大推力により緩衝部材51、63を圧縮
変形して該ウォームギヤ37を軸方向に移動し、ウォー
ムギヤ37の軸方向の一方への変位を緩衝部材51によ
り吸収し、他方への変位を緩衝部材63により吸収する
ものとなる。この変形例によれば、電動パワーステアリ
ング装置10におけると同一の作用を奏する。
述したが、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、本
発明の実施において、緩衝部材はゴム、ばね、スプリン
グワッシャ等を採用できる。
置は、ステアリングホイールに連結されて該ステアリン
グホイールの操舵力をラック軸に伝えるピニオン軸を電
動モータによりアシストするものに限らず、ステアリン
グホイールには連結されずに電動モータの回転力をラッ
ク軸に伝えるアシスト専用のピニオン軸を、ステアリン
グホイールが連結されている上記ピニオン軸と別に併設
してなるものであっても良い。
タに結合される駆動軸に設けた駆動ギヤの軸方向移動を
許容して衝撃吸収可能とする電動パワーステアリング装
置において、電動モータに結合される駆動軸の結合状態
を向上するとともに、駆動ギヤの軸方向移動性を向上す
ることができる。
して示す正面図である。
示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ステアリング入力軸に接続されたピニオ
ン軸のピニオンをラック軸のラックに噛合いさせ、 電動モータに結合された駆動軸を軸受を介してハウジン
グに支持し、該駆動軸に駆動ギヤを設け、該駆動ギヤに
噛合う中間ギヤを上記ピニオン軸に接続し、 前記電動モータの出力を前記ギヤ列を介して前記ラック
軸に伝え、該ラック軸に連動する車輪を転舵し、操舵力
をアシストする電動パワーステアリング装置において、 前記ハウジングに前記駆動ギヤを回転かつ軸方向移動可
能に支持するに際し、前記駆動軸は前記ハウジングに軸
方向には相対移動することなく回転可能に軸受支持さ
れ、前記駆動ギヤを前記駆動軸に回転方向には一体とす
る状態で軸方向に弾性連結してなることを特徴とする電
動パワーステアリング装置。 - 【請求項2】 前記駆動ギヤの一端の互いに異なる位置
のそれぞれに、前記駆動軸に同軸をなして軸方向に摺動
する摺動部と、前記駆動軸と回転方向で係合する係合部
とを設け、 前記駆動ギヤの軸方向の一方への変位を吸収する緩衝部
材と、他方への変位を吸収する緩衝部材を備えてなる請
求項1記載の電動パワーステアリング装置。 - 【請求項3】 前記ハウジングに軸受を介して支軸を支
持し、前記駆動ギヤの他端に上記支軸に同軸をなして軸
方向に摺動する摺動部を設け、 前記駆動ギヤの一端と前記駆動軸又は該駆動軸のための
前記軸受との間に前記緩衝部材を介装し、前記駆動ギヤ
の他端と前記支軸又は該支軸のための前記軸受との間に
前記緩衝部材を介装した請求項2記載の電動パワーステ
アリング装置。 - 【請求項4】 前記駆動ギヤの他端を前記ハウジングに
設けた軸受に軸方向へ摺動可能に支持し、 前記駆動ギヤの一端と前記駆動軸又は該駆動軸のための
前記軸受との間に前記緩衝部材を介装し、前記駆動ギヤ
の他端と該駆動ギヤのための前記軸受との間に前記緩衝
部材を介装した請求項2記載の電動パワーステアリング
装置。
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