JP2019206234A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering apparatus.
操舵装置においては、操舵の回転軸となるシャフトを駆動するモータが車体に設置された操舵装置が知られている(例えば特許文献1参照)。この操舵装置は、左右の転舵輪を独立して転舵している。 As a steering device, there is known a steering device in which a motor for driving a shaft serving as a rotating shaft of steering is installed on a vehicle body (see, for example, Patent Document 1). This steering device steers left and right steered wheels independently.
ところで、シャフトは歳差運動を行うが、この歳差運動を許容するための構造が大型になっており、車体内のスペースを消費しているのが実状である。 By the way, the shaft performs a precession, but the structure for allowing the precession is large, and the actual condition is that the space in the vehicle body is consumed.
本発明は、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容することができる操舵装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a steering device that can allow precession while suppressing space consumption.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る操舵装置は、車両のタイヤハウス内に配置されたショックアブソーバのピストンロッドと、タイヤハウス内で、ピストンロッドとタイヤハウスとを連結する継手機構と、転舵用の回転軸に動力を伝達し、当該回転軸を回動させる駆動源と、を備え、継手機構は、ピストンロッドを揺動自在に軸支する第一継手と、第一継手を収容し、回転軸を揺動自在に支持するための第二継手とを備え、第一継手と第二継手とは、同心配置されている。 In order to solve the above problems, a steering apparatus according to an aspect of the present invention includes a piston rod of a shock absorber disposed in a tire house of a vehicle, and a joint that connects the piston rod and the tire house in the tire house. And a drive source that transmits power to the rotating shaft for turning and rotates the rotating shaft, and the joint mechanism includes a first joint that pivotally supports the piston rod, A second joint for housing the joint and supporting the rotary shaft so as to be swingable; the first joint and the second joint are arranged concentrically;
本発明によれば、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容可能な操舵装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steering device that can allow precession while suppressing space consumption.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of the constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 Further, the drawings are schematic diagrams in which emphasis, omission, and ratio adjustment are appropriately performed to show the present invention, and may differ from actual shapes, positional relationships, and ratios.
本実施の形態に係る操舵装置100は、例えば、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置である。図1は、実施の形態に係る操舵装置100の要部構成を示す模式図である。図2は、実施の形態に係る操舵装置100の要部構成を示す概念図である。なお、出力軸13の軸方向を基準にして、タイヤハウス7側を上方、地面側を下方とする。
図1及び図2に示すように、操舵装置100は、転舵輪1に取り付けられたナックル2と、ボールジョイント3を介してナックル2の下部に連結されたロアアーム4と、ナックル2の上部にクランプ5を介して連結されたストラット6と、を備えている。ストラット6は、車両のタイヤハウス7内に配置されており、当該タイヤハウス7で支持されている。タイヤハウス7は、車体における、ホイールハウスを形成する部位のことである。つまり、ストラット6は、ホイールハウス内に配置されているとも言える。ストラット6は、ユニット部8と、ユニット部8をタイヤハウス7に対して連結する継手機構9とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図3は、実施の形態に係るユニット部8の概略構成を示す断面図である。なお、図3では、ショックアブソーバ10のピストンロッド101にはハッチングを施しておらず、平面図となっている。図3に示すように、ユニット部8は、ショックアブソーバ10(図2参照)と、モータ11と、減速機12と、出力軸13を備えており、これらがユニット化されている。「ユニット化」とは、構成部品(コンポーネント)を接続してアッセンブリーを形成することを意味する。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the
ショックアブソーバ10は、ピストンロッド101と、ピストンロッド101を進退自在に保持するシリンダ102(図2参照)とを備えている。ピストンロッド101の上端部は、継手機構9に対して連結されている。また、ピストンロッド101の下端部にはピストン103(図1参照)が取り付けられており、シリンダ102内を当該ピストン103が摺動することで、減衰力が発生する。
The
シリンダ102の上端部からは、ピストンロッド101が上方に向けて突出している。シリンダ102は、ピストンロッド101の下端部及びピストン103を上下方向にスライド自在に収容している。また、シリンダ102は、ピストンロッド101及びピストン103を回転自在に保持している。シリンダ102の中間位置には、全周にわたって外方に延設された支持部104(図2参照)が設けられており、この支持部104と出力軸13との間にはバネ14が介在している。バネ14はコイルばねであり、その内方にピストンロッド101及びシリンダ102が配置されている。
The
また、シリンダ102と、出力軸13とは、例えばボールスプラインなどのスプラインを介して連結されている。これにより、シリンダ102は、出力軸13に対する軸方向の相対位置が変動するとともに、出力軸13の回転に追従して回転することになる。ここで、バネ14の上端部は出力軸13に固定されており、バネ14の下端部は支持部104に固定されている。このため、バネ14は、出力軸13及びシリンダ102の回転に追従して回転することになる。
The
シリンダ102の下端部は、クランプ5を介してナックル2が連結されている。これにより、出力軸13の回転が、シリンダ102及びナックル2を介して転舵輪1に伝達される。つまり、出力軸13は、転舵用の回転軸の一例である。
The
モータ11は、出力軸13を回転させる駆動源である。モータ11は、出力軸13に対して直列に配置されるように、当該出力軸13とともにユニット化されている。モータ11は、ステータハウジング15と、ロータハウジング16と、コイル17と、磁石18とを備えている。
The
ステータハウジング15は、継手機構9に対して連結されている。具体的には、ステータハウジング15の上端部の中央には、継手機構9が収容される収容凹部151が設けられている。ステータハウジング15は、収容凹部151の内周面をなす内周壁部152と、内周壁部152の外方に配置された外周壁部153とを備えている。この内周壁部152及び外周壁部153とは、下端部が開放した筒状の空間を形成している。この空間内に、コイル17と、磁石18と、ロータハウジング16とが配置されている。この空間内において、外周壁部153には、周方向に沿って複数のコア19が配置されており、この複数のコア19のそれぞれにコイル17が巻回されている。ステータハウジング15の下端部の内部には、例えばクロスローラベアリングなどの軸受23を介して出力軸13が外周壁部153に対して回転自在に収容されている。
The
内周壁部152には、継手機構9が連結されている。これにより、ステータハウジング15は、タイヤハウス7に対して揺動自在となっているが、回転が規制されている。内周壁部152における中間位置には、収容凹部151の底部が設けられている。具体的には、収容凹部151の底部は、内周壁部152から経方向内側に向かって延設されている。この収容凹部151の底部には、ピストンロッド101が回転自在に貫通している。内周壁部152における下端部は、収容凹部151の底部から下方に突出しており、ピストンロッド101の全周に対して間隔をあけて配置されている。
The
ロータハウジング16は、略筒状のハウジングであり、ステータハウジング15に対して回転自在に保持されている。具体的には、ロータハウジング16は、略筒状に形成されており、大径部161と、小径部162とを備えている。
The
大径部161は、小径部162よりも内径及び外径が大きな部位である。大径部161の内方には、ステータハウジング15の内周壁部152が収容されている。大径部161の外周面には、コイル17及びコア19に対向する位置に複数の磁石18が周方向に配列されている。
The
小径部162は、大径部161よりも下方に位置する部位であり、ピストンロッド101が貫通している。ピストンロッド101は、一対の軸受163、163を介して小径部162に対して回転自在に支持されている。これにより、コイル17に電流が供給されて、磁石18との間に磁界が発生すると、ロータハウジング16がピストンロッド101に対して回転することになる。
The
小径部162の上端部には、上方に突出した円筒状の突出部164が設けられている。突出部164は、ステータハウジング15の内周壁部152の下端部に対して径方向で隙間をあけて対向している。つまり、突出部164と内周壁部152の下端部とは、二重環状となっている。突出部164と、内周壁部152の下端部とがなす隙間には、回転センサの一例であるレゾルバ20が設けられている。具体的には、レゾルバ20のステータ21が内周壁部152の内周面に取り付けられており、ロータ22が突出部164の外周面に取り付けられている。
A
減速機12は、ロータハウジング16の回転を減速して出力軸13に伝達する装置である。つまり、減速機12を介することで、モータ11は、継手機構9よりも転舵輪1側で、出力軸13に動力を伝達する。減速機12としては、例えばハーモニックドライブ(登録商標)などの波動減速機、サイクロイド減速機等が挙げられる。減速機12のサーキュラスプライン121は出力軸13に固定されている。また、減速機12のウェーブジェネレータ122は、ロータハウジング16の小径部162に固定されている。減速機12は、小径部162からウェーブジェネレータ122に入力された回転をフレクスプライン123により減速させて、サーキュラスプライン121から出力軸13に出力する。
The
出力軸13は、減速機12によって減速されたモータ11の回転を、バネ14及びシリンダ102に出力する回転軸である。具体的には、出力軸13は、ロータハウジング16の小径部162を収容する収容部131と、シリンダ102に対してスプラインを介して連結された本体部132とを一体的に備えている。
The
収容部131は、上部が開放された円筒状に形成されており、その内部にロータハウジング16の小径部162及び減速機12が収容されている。収容部131の内周面には、減速機12のサーキュラスプライン121が固定されている。収容部131は、ステータハウジング15の下端部の内部に、外周壁部153に対して回転自在に収容されている。
The
本体部132は、基台部133と、筒部134とを備えている。基台部133は、円板状に形成されており、その上面には収容部131が固定されていて、下面には筒部134が固定されている。基台部133には、ピストンロッド101が貫通している。基台部133の上面には、ピストンロッド101を囲む凹部135が形成されている。この凹部135内には、ピストンロッド101を回転自在に軸支する軸受136が設けられている。この軸受136によって、出力軸13は、ピストンロッド101に対して回転自在となっている。基台部133の下面には、バネ14の上端部が固定されている。
The
筒部134は、円筒状に形成されており、その内部にシリンダ102が収容されている。筒部134と、シリンダ102とは、上述したようにスプラインを介して連結されている。これにより、シリンダ102は、筒部134に対する軸方向の相対位置が変動するとともに、筒部134の回転に追従して回転することになる。
The
継手機構9は、ピストンロッド101及びステータハウジング15とを、タイヤハウス7に対して連結する継手である。具体的には、継手機構9は、ピストンロッド101を揺動自在に支持する第一継手と、ステータハウジング15を介して出力軸13を揺動自在に支持する第二継手とを備えている。第一継手としては、例えば、球面軸受またはボールジョイントが挙げられる。第二継手としては、例えば等速ジョイントが挙げられる。本実施の形態では、第一継手を球面軸受30とし、第二継手を等速ジョイント40として説明する。球面軸受30と等速ジョイント40とは同心配置されている。同心配置とは、球面軸受30の回転中心と、等速ジョイント40の回転中心とが略一致となる配置である。「略一致」には、完全に一致していることだけでなく、数%の誤差を含んで一致する場合も含まれる。図3では、球面軸受30の回転中心及び等速ジョイント40の回転中心を点Pで示している。
The
球面軸受30は、軸受ハウジング31に組み込まれた玉(図示省略)を有している。玉は、球状の軸受面を有しており、軸受ハウジング31は、玉の軸受面に対応する相補的な球状のハウジング軸受面を有している。軸受面とハウジング軸受面とが相互に滑ることで、軸受ハウジング31が玉に対して自在に動作するようになっている。軸受ハウジング31にはピストンロッド101が連結されており、玉には支持軸50が連結されている。支持軸50は、防振材60を介してタイヤハウス7に固定されている。
The
この球面軸受30によりピストンロッド101は、支持軸50に対して揺動及び回転することが可能となっている。つまり、ピストンロッド101は、支持軸50に対して歳差運動することが可能となっている。このように、支持軸50に対するピストンロッド101の歳差運動(すりこぎ運動)は、球面軸受30によって許容されている。球面軸受30は、ピストンロッド101を歳差運動自在に支持する部位である。ここで、歳差運動とは、傾いて回っている例えばコマの芯棒に見られる、すりこぎのような円錐運動のことである。
With this
等速ジョイント40は、外側ジョイント部材41と、内側ジョイント部材42と、複数のボール43とを備えている。
The constant velocity joint 40 includes an outer
外側ジョイント部材41は、ステータハウジング15の収容凹部151内に固定されている。外側ジョイント部材41は、環状に形成されており、その内周面が凹球面状となっている。
The outer
内側ジョイント部材42は、台座44と、軸部45とを一体的に備えている。台座44は、防振材60を介して支持軸50とともにタイヤハウス7に固定されている。台座44には、支持軸50が貫通した状態で固定されている。
The inner
軸部45は、台座44の中央部から下方に向けて突出している。軸部45の下面には、球面軸受30の軸受ハウジング31を収容する凹部46が形成されている。軸部45の下端部における外周面は、凸球面状に形成されている。この外周面は、外側ジョイント部材41の内周面に対応する相補的な球状面となっている。軸部45の下端部における外周面と、外側ジョイント部材41の内周面とが相互に滑ることで、外側ジョイント部材41が内側ジョイント部材42に対して自在に動作するようになっている。
The
複数のボール43は、外側ジョイント部材41の周方向所定の位置に形成された複数の保持孔49のそれぞれに配置されている。これにより、複数のボール43は、外側ジョイント部材41によって回転可能に保持されている。複数のボール43は、外側ジョイント部材41と内側ジョイント部材42との相対動作を阻害しないように外側ジョイント部材41に取り付けられている。複数のボール43は、ステータハウジング15の収容凹部151の内周面に形成された内周溝154に配置されている。これにより、モータ11の回転に基づく反力が等速ジョイント40に作用しない。
The plurality of balls 43 are disposed in each of a plurality of holding
この等速ジョイント40によって、モータ11及びステータハウジング15は、支持軸50に対して揺動することが可能となっている。つまり、モータ11及び出力軸13は、支持軸50に対して歳差運動することが可能となっている。このように、支持軸50に対するモータ11及び出力軸13の歳差運動(すりこぎ運動)は、等速ジョイント40によって許容されている。等速ジョイント40は、出力軸13を歳差運動自在に支持するための部位である。
The constant velocity joint 40 allows the
図4は、実施の形態に係るユニット部8であって歳差運動を行っている状態を示す断面図である。図4では、歳差運動を行っていない状態でのモータ11及び出力軸13の外形を破線L1で示している。また、図4では、歳差運動を行っていない状態でのピストンロッド101の軸心を一点鎖線L2で示している。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where the
図4に示すように、モータ11及び出力軸13は、等速ジョイント40によって歳差運動を行う。具体的には、モータ11及び出力軸13は、点Pを中心にして支持軸50に対して傾いた状態で回転する。同様に、ピストンロッド101は、球面軸受30によって歳差運動を行う。具体的には、ピストンロッド101は、点Pを中心にして支持軸50に対して傾いた状態で回転することになる。モータ11、出力軸13及びピストンロッド101は、同時に歳差運動を行うが、モータ11を起因とした出力軸13の回転は、歳差運動には影響しない。
As shown in FIG. 4, the
以上のように、本実施の形態に係る操舵装置100は、タイヤハウス7内に配置されたショックアブソーバ10のピストンロッド101と、タイヤハウス7内で、ピストンロッド101とタイヤハウス7とを連結する継手機構9と、転舵用の出力軸13(回転軸)に動力を伝達し、当該出力軸13を回動させるモータ11(駆動源)と、を備え、継手機構9は、ピストンロッド101を揺動自在に軸支する球面軸受30(第一継手)と、球面軸受30を収容し、出力軸13を揺動自在に支持するための等速ジョイント40(第二継手)とを備え、球面軸受30と等速ジョイント40とは、同心配置されている。
As described above, the
これによれば、ピストンロッド101を揺動自在に支持する球面軸受30と、出力軸13を揺動自在に支持するための等速ジョイント40とが同心配置されているので、ピストンロッド101及び出力軸13の歳差運動を許容した状態で、球面軸受30と出力軸13とを上下方向で近接配置することができる。つまり、継手機構9を小型化することができ、結果的に操舵装置100を小型化することができる。したがって、スペース消費を抑えつつ、歳差運動を許容可能な操舵装置100を提供することができる。
According to this, since the
また、継手機構としてカルダンジョイントを用いた場合と比較してもガタツキを抑制することが可能である。 In addition, backlash can be suppressed even when compared with the case where a cardan joint is used as the joint mechanism.
また、モータ11は、球面軸受30及び等速ジョイント40に対して同一平面上に配置されている。
The
これによれば、モータ11が、球面軸受30及び等速ジョイント40に対して同一平面上に配置されているので、モータ11、球面軸受30及び等速ジョイント40を上下方向で近接配置することができる。したがって、操舵装置100をより小型化することができる。
According to this, since the
また、出力軸13、継手機構9及びモータ11はタイヤハウス7内に配置されている。
Further, the
これによれば、継手機構が小型化されているので、タイヤハウス7内に出力軸13、継手機構9及びモータ11を配置することができる。これにより、タイヤハウス7内のスペースを有効活用することができる。
According to this, since the joint mechanism is downsized, the
また、操舵装置100は、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられている。
The
上述したように、ピストンロッド101の歳差運動と、出力軸13の歳差運動との両者を許容する操舵装置100であるために、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に対して好適に採用することができる。特に、ストラット式サスペンション機構は、当該機構の下端側に連結された転舵輪の傾動に応じて揺動可能に支持されることが好ましい。ストラット式サスペンション機構の支持構造には、種々のジョイントを採用することも考えられるが、限られたスペースに収容しなければならず、設置が困難となりうる。しかしながら、上述したように小型化された継手機構9を、ストラット式サスペンション機構の支持構造に採用すれば、当該支持構造を限られたスペース内に容易に収容することができる。
As described above, since the
以上、本発明に係る操舵装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。 As mentioned above, although the steering device concerning the present invention was explained based on the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment.
例えば、上記の実施の形態では、ストラット式サスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置を例示した。しかしながら、その他の方式のサスペンション機構を搭載した車両に用いられる操舵装置に対しても、本開示の特徴的な構成を適用することが可能である。その他の方式としては、ダブルウィッシュボーン式サスペンション機構などが挙げられる。 For example, in the above embodiment, the steering device used for a vehicle equipped with a strut suspension mechanism is illustrated. However, the characteristic configuration of the present disclosure can also be applied to a steering device used in a vehicle equipped with a suspension mechanism of another type. Other methods include a double wishbone suspension mechanism.
また、上記実施の形態では、モータ11が球面軸受30及び等速ジョイント40に対して同一平面上に配置されている場合を例示した。しかしモータ11は、球面軸受30及び等速ジョイント40に対して同一平面上に配置されていなくてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the case where the
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiments and modifications without departing from the spirit of the present invention, and forms obtained by subjecting the embodiments to various modifications conceived by those skilled in the art. This form is also included in the present invention.
本発明は、ショックアブソーバを有する操舵装置に対して適用可能である。 The present invention is applicable to a steering apparatus having a shock absorber.
1 転舵輪、2 ナックル、3 ボールジョイント、4 ロアアーム、5 クランプ、6 ストラット、7 タイヤハウス、8 ユニット部、9 継手機構、10 ショックアブソーバ、11 モータ(駆動源)、12 減速機、13 出力軸(回転軸)、14 バネ、15 ステータハウジング、16 ロータハウジング、17 コイル、18 磁石、19 コア、20 レゾルバ、21 ステータ、22 ロータ、23 軸受、30 球面軸受(第一継手)、31 軸受ハウジング、40 等速ジョイント(第二継手)、41 外側ジョイント部材、42 内側ジョイント部材、43 ボール、44 台座、45 軸部、46 凹部、49 保持孔、50 支持軸、60 防振材、100 操舵装置、101 ピストンロッド、102 シリンダ、103 ピストン、104 支持部、121 サーキュラスプライン、122 ウェーブジェネレータ、123 フレクスプライン、131 収容部、132 本体部、133 基台部、134 筒部、135 凹部、136 軸受、151 収容凹部、152 内周壁部、153 外周壁部、154 内周溝、161 大径部、162 小径部、163 軸受、164 突出部
1 steered wheel, 2 knuckle, 3 ball joint, 4 lower arm, 5 clamp, 6 strut, 7 tire house, 8 unit part, 9 joint mechanism, 10 shock absorber, 11 motor (drive source), 12 speed reducer, 13 output shaft (Rotary shaft), 14 spring, 15 stator housing, 16 rotor housing, 17 coil, 18 magnet, 19 core, 20 resolver, 21 stator, 22 rotor, 23 bearing, 30 spherical bearing (first joint), 31 bearing housing, 40 constant velocity joint (second joint), 41 outer joint member, 42 inner joint member, 43 ball, 44 base, 45 shaft portion, 46 recess, 49 holding hole, 50 support shaft, 60 vibration isolator, 100 steering device, 101 piston rod, 102 cylinder, 103
Claims (4)
前記タイヤハウス内で、前記ピストンロッドと前記タイヤハウスとを連結する継手機構と、
転舵用の回転軸に動力を伝達し、当該回転軸を回動させる駆動源と、を備え、
前記継手機構は、前記ピストンロッドを揺動自在に軸支する第一継手と、前記第一継手を収容し、前記回転軸を揺動自在に支持するための第二継手とを備え、
前記第一継手と前記第二継手とは、同心配置されている
操舵装置。 A shock absorber piston rod arranged in the tire house of the vehicle;
In the tire house, a joint mechanism for connecting the piston rod and the tire house;
A power source for transmitting power to the rotating shaft for turning and rotating the rotating shaft,
The joint mechanism includes a first joint that pivotally supports the piston rod, and a second joint that accommodates the first joint and supports the rotary shaft so as to swing.
The first joint and the second joint are arranged concentrically.
請求項1に記載の操舵装置。 The steering device according to claim 1, wherein the drive source is arranged on the same plane with respect to the first joint and the second joint.
請求項1または2に記載の操舵装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein the rotation shaft, the joint mechanism, and the drive source are disposed in the tire house.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の操舵装置。 The steering device according to any one of claims 1 to 3, wherein the steering device is used in the vehicle on which a strut suspension mechanism is mounted.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5994975U (en) * | 1982-12-18 | 1984-06-27 | トヨタ自動車株式会社 | Electric boost steering device |
JP2018058484A (en) * | 2016-10-05 | 2018-04-12 | 株式会社ジェイテクト | Vehicular steering device |
-
2018
- 2018-05-29 JP JP2018102027A patent/JP2019206234A/en active Pending
Patent Citations (2)
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