JP2021154956A - ステアリング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】操作レバーの樹脂製のノブ部に生じる応力集中を抑制することが可能なステアリング装置を提供する。【解決手段】ステアリング装置は、ステアリングホイールの位置調節を行うためのチルト調節を可能とする操作レバーを備える。操作レバーは、金属板製のレバー本体と、レバー本体の一部を覆う樹脂製のノブ部と、を備える。レバー本体は、レバー本体の表面及び裏面と、表面及び裏面に交差する一対の板厚面と、を備え、表面と一対の板厚面との間の角部、及び、裏面と一対の板厚面との間の角部に、面取部を備え、面取部の一部は、ノブ部で覆われる。【選択図】図8

Description

本開示は、ステアリング装置に関する。
ステアリング装置には、チルトレバー等の操作レバーが装着される場合がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の操作レバー(チルトレバー)は、金属製のレバー本体と、レバー本体にインサート成形によって覆われた樹脂製のノブ部と、を備える。
特開2019−38307号公報
特許文献1の操作レバーでは、レバー本体が金属製であり、ノブ部が樹脂製であるため、ノブ部の線膨張係数がレバー本体の線膨張係数よりも大きく、また、レバー本体の部位のうちノブ部で覆われた部位の角部が鋭角な形状である。従って、ノブ部の方がレバー本体よりも大きく熱収縮すると、ノブ部に対してレバー本体の角部から力が集中して印加される。特に、ノブ部の部位のうちレバー本体の角部に接触する部位に応力が集中しやすくなる課題がある。
本開示は、前記の課題に鑑みてなされたものであって、操作レバーの樹脂製のノブ部に生じる応力集中を抑制することが可能なステアリング装置を提供することを目的とする。
前記の目的を達成するため、本開示の一態様のステアリング装置は、ステアリングホイールの位置調節を行うためのチルト調節及びテレスコピック調節の少なくともいずれかを可能とする操作レバーを備えたステアリング装置であって、前記操作レバーは、金属板製のレバー本体と、前記レバー本体の一部を覆う樹脂製のノブ部と、を備え、前記レバー本体は、当該レバー本体の表面及び裏面の一方である第1面と他方である第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する一対の板厚面と、を備え、前記第1面と前記一対の板厚面との間の角部、及び、前記第2面と前記一対の板厚面との間の角部に、面取部を備え、前記面取部の少なくとも一部は、前記ノブ部で覆われる。
レバー本体が金属板製であり、ノブ部が樹脂製であるため、ノブ部の線膨張係数がレバー本体の線膨張係数よりも大きい。従って、操作レバーが熱を持ったり冷却されたりすると、ノブ部の方がレバー本体よりも大きく熱膨張と熱収縮とを繰り返す。特に、冷却時に、ノブ部の方がレバー本体よりも大きく熱収縮すると、レバー本体の角部が鋭角な形状の場合は、ノブ部に対してその角部から力が集中して印加される。そのため、特に、ノブ部の部位のうちレバー本体の角部に接触する部位に応力が集中しやすくなる。ここで、本開示では、レバー本体の角部に面取部が設けられるため、レバー本体の角部が鋭角な形状の場合と比較して、冷却時にノブ部に対して印加される力は分散され、レバー本体の角部に接触する部位の応力集中が抑制される。
前記ステアリング装置の望ましい態様として、前記レバー本体は、プレス加工品であり、前記第1面は、前記操作レバーと共に回転するカム部品が接する面であり、前記第1面と前記一対の板厚面との間の角部に設けられる前記面取部は、だれ部である。これによれば、レバー本体がプレス加工品であるため、金属板の表面から裏面に向けて打ち抜いた板厚面には、表面側にだれ部が形成され、裏面側にバリが形成される。だれ部は、湾曲した形状であるため、特段の加工をしなくてもそのまま面取部として活用することができる。また、レバー本体の第1面にカム部品が接するため、カム部品の位置精度が向上する。
前記ステアリング装置の望ましい態様として、前記第2面と前記一対の板厚面との間の角部に設けられる前記面取部は、湾曲状である。レバー本体がプレス加工品であるため、面取部は、潰し部であり、潰し部は、角部の外側に凸の湾曲状である。従って、第2面側にバリが形成されたままの状態と比較して、潰し部の面取部がある方が、冷却時にノブ部に対して印加される力は分散され、レバー本体の角部に接触する部位に生じる応力集中を抑制することができる。
本開示によれば、操作レバーの樹脂製のノブ部に生じる応力集中を抑制することが可能なステアリング装置を提供することができる。
図1は、実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。 図2は、実施形態に係るステアリング装置の概略を示す斜視図である。 図3は、実施形態に係るステアリング装置の一部を示す側面図である。 図4は、実施形態に係る操作レバーの側面図である。 図5は、図4の上面図である。 図6は、図4のVI−VI線による断面図である。 図7は、図6のA部を拡大した断面図である。 図8は、実施形態に係る操作レバーの斜視図である。 図9は、実施形態に係る操作レバーのレバー本体の側面図である。 図10は、図9の上面図である。 図11は、図10のXI−XI線による断面図である。 図12は、図10のXII−XII線による断面図である。
発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
図1は、実施形態に係るステアリング装置の概略を示す模式図である。図2は、実施形態に係るステアリング装置の概略を示す斜視図である。
図1及び図2に示すように、ステアリング装置80は、操作者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール81と、ステアリングシャフト82と、操舵力アシスト機構83と、ユニバーサルジョイント84と、ロアシャフト85と、ユニバーサルジョイント86と、を備え、ピニオンシャフト87に接合されている。また、ステアリング装置80は、ECU(Electronic Control Unit)90と、トルクセンサ94とを備える。車速センサ95は、車体に備えられ、CAN(Controller Area Network)通信により車速信号VをECU90に出力する。
ステアリングシャフト82は、入力軸82aと、出力軸82bとを備える。入力軸82aの一方の端部がステアリングホイール81に連結され、入力軸82aの他方の端部が出力軸82bに連結される。また、出力軸82bの一方の端部が入力軸82aに連結され、出力軸82bの他方の端部がユニバーサルジョイント84に連結される。本実施形態では、入力軸82a及び出力軸82bは、機械構造用炭素鋼(SC材(Carbon Steel for Machine Structural Use))又は機械構造用炭素鋼鋼管(いわゆるSTKM材(Carbon Steel Tubes for Machine Structural Purposes))等の一般的な鋼材等から形成される。
ロアシャフト85は、ユニバーサルジョイント84を介して出力軸82bに連結される部材である。ロアシャフト85の一方の端部がユニバーサルジョイント84に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント86に連結される。ピニオンシャフト87の一方の端部がユニバーサルジョイント86に連結され、ピニオンシャフト87の他方の端部がステアリングギヤ88に連結される。
ステアリングギヤ88は、ピニオン88aと、ラック88bとを備える。ピニオン88aは、ピニオンシャフト87に連結される。ラック88bは、ピニオン88aに噛み合う。ステアリングギヤ88は、ピニオン88aに伝達された回転運動をラック88bで直進運動に変換する。ラック88bは、タイロッド89に連結される。すなわち、ステアリング装置80は、ラックアンドピニオン式である。
操舵力アシスト機構83は、減速装置92と、電動モータ93とを備える。電動モータ93は、例えばブラシレスモータであるが、ブラシ(摺動子)及びコンミテータ(整流子)を備えるモータであってもよい。減速装置92は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ93で生じたトルクは、減速装置92の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置92は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ93で生じたトルクを増加させる。そして、減速装置92は、出力軸82bに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置80は、コラムアシスト方式である。
トルクセンサ94は、ステアリングホイール81を介して入力軸82aに伝達された操作者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ95は、ステアリング装置80が搭載される車体の走行速度(車速)を検出する。電動モータ93、トルクセンサ94及び車速センサ95は、ECU90と電気的に接続される。
ECU90は、電動モータ93の動作を制御する。また、ECU90は、トルクセンサ94及び車速センサ95のそれぞれから信号を取得する。すなわち、ECU90は、トルクセンサ94から操舵トルクTを取得し、且つ車速センサ95から車体の車速信号Vを取得する。ECU90は、イグニッションスイッチ98がオンの状態で、電源装置(例えば車載のバッテリ)99から電力が供給される。ECU90は、操舵トルクTと車速信号Vとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を算出する。そして、ECU90は、その算出された補助操舵指令値に基づいて電動モータ93へ供給する電力値Xを調節する。ECU90は、電動モータ93から誘起電圧の情報又は電動モータ93に設けられたレゾルバ等から出力される情報を動作情報Yとして取得する。
ステアリングホイール81に入力された操作者(運転者)の操舵力は、入力軸82aを介して操舵力アシスト機構83の減速装置92に伝わる。この時、ECU90は、入力軸82aに入力された操舵トルクTをトルクセンサ94から取得し、且つ車速信号Vを車速センサ95から取得する。そして、ECU90は、電動モータ93の動作を制御する。電動モータ93が作り出した補助操舵トルクは、減速装置92に伝えられる。
出力軸82bを介して出力された操舵トルク(補助操舵トルクを含む)は、ユニバーサルジョイント84を介してロアシャフト85に伝達され、さらにユニバーサルジョイント86を介してピニオンシャフト87に伝達される。ピニオンシャフト87に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ88を介してタイロッド89に伝達され、車輪を変位させる。
図3は、実施形態に係るステアリング装置の一部を示す側面図である。なお、以下の説明において、図3に示す回転中心軸Zに沿う方向のうち、ステアリング装置80を車体に取り付けた場合の車体の前方は、単に前方と記載され、ステアリング装置80を車体に取り付けた場合の車体の後方は、単に後方と記載され、ステアリング装置80を車体に取り付けた場合の車体の側方は、単に側方と記載される。また、回転中心軸Zに対する直交方向のうち、ステアリング装置80を車体に取り付けた場合の車体の上方は、単に上方と記載され、ステアリング装置80を車体に取り付けた場合の車体の下方は、単に下方と記載される。すなわち、図3において、図中の左側が前方FRであり、図中の右側が後方RRであり、図中の上側が上方UPRであり、図中の下側が下方LWRである。
図3に示すように、ステアリングコラム2は、入力軸82aを回転中心軸Zを中心に回転可能に支持するための部材である。ステアリングコラム2は、ピボットブラケット25を介して車体に取り付けられている。ピボットブラケット25は、例えばインナーコラム22の前方端部に設けられ、ステアリングコラム2をチルト方向(上下方向)に揺動できるように支持する。ステアリングコラム2は、アウターコラム21と、インナーコラム22と、を備える。アウターコラム21及びインナーコラム22は、例えば機械構造用炭素鋼鋼管(いわゆるSTKM材)等の一般的な鋼材等から形成される。
アウターコラム21は、例えば略円筒状の部材である。例えば、アウターコラム21は、インナーコラム22の後方RRに配置されている。アウターコラム21は、軸受を介して入力軸82aを支持している。インナーコラム22は、例えば略円筒状の部材である。インナーコラム22の一部はアウターコラム21に挿入されている。インナーコラム22の少なくとも一部はアウターコラム21の内壁に接しており、アウターコラム21とインナーコラム22との間には摩擦力が生じている。インナーコラム22とアウターコラム21との間に生じる摩擦力は、通常の使用状態ではインナーコラム22とアウターコラム21とが相対的に移動しない大きさに設定されている。一方、インナーコラム22とアウターコラム21との間に生じる摩擦力は、2次衝突時にはインナーコラム22及びアウターコラム21が相対的に移動できる大きさに設定されている。なお、ブラケット23は、ステアリングコラム2を車体に支持するための部材である。ブラケット23は、上下方向に延びる左右一対の側板24を備える。
側板24の側方には、回転カム27を介して操作レバー1が回動可能に軸支される。操作レバー1は、ステアリングホイール81の位置調節を行うためのチルト調節を可能とする。チルト調節によって、ステアリングホイール81は上下方向に傾動可能となる。なお、本開示は、テレスコピック調節を有する操作レバーにも適用可能である。テレスコピック調節によって、ステアリングホイール81はステアリングシャフト82の軸方向に移動可能となる。
具体的には、ステアリングコラム2の径方向に延びるチルトロッド26の一端部には回転カム27が設けられ、回転カム27は操作レバー1の角穴111(図4参照)に嵌合されている。また、チルトロッドの他端部にはアンカ部が設けられて、操作レバー1の揺動に基づいて側板24の内側面の車幅方向に沿った間隔を拡縮するチルトロック機構を構成している。ステアリングホイール81の位置調節を行う際には、操作レバー1を所定方向に揺動させることにより、回転カム27が操作レバー1と共に揺動して側板24の内側面の車幅方向に沿った間隔を拡げる。この状態で、ステアリングホイール81の高さ位置及び前後位置を調節できる。ステアリングホイール81を所望の位置に移動させた後、操作レバー1を逆方向に揺動させて、側板24の内側面の車幅方向に沿った間隔を縮めれば、ステアリングホイール81を、調節後の位置に保持できる。
図4は、実施形態に係る操作レバーの側面図である。図5は、図4の上面図である。図4に示すように、操作レバー1は、レバー本体11とノブ部12とを備え、長手方向D1に沿って延びている。レバー本体11は、一端部110と、他端部(一部)120と、中間部130と、を備える。一端部110には、角穴111が設けられ、角穴111には、回転カム27が嵌合されている。即ち、レバー本体11の一端部110は、回転カム27(カム部品)及びチルトロッド26(図3参照)を介して側板24に回動可能に支持される。他端部120には、第1切欠部3及び第2切欠部4が設けられる。他端部120には、第1切欠部3及び第2切欠部4を覆った状態でインサート成形された樹脂製のノブ部12が設けられる。一端部110と他端部120との間には、中間部130が設けられる。中間部130には、長手方向D1向に沿うリブ131がプレス成形によって形成されている。
図5に示すように、レバー本体11は、長手方向D1に沿って配置された3つの屈曲部を有する。具体的には、レバー本体11には、長手方向D1に沿って、第1屈曲部141と、第2屈曲部142と、第3屈曲部143と、が配置される。先端112から第1屈曲部141までが一端部110である。第1屈曲部141から第2屈曲部142を介して第3屈曲部143までが中間部130である。第3屈曲部143から他端113までが他端部120である。なお、図5に示すように、長手方向D1と板厚方向D2とは直交し、図4に示すように、長手方向D1と幅方向D3とは直交する。即ち、幅方向D3は、長手方向D1と板厚方向D2との双方に直交する。なお、レバー本体11は、金属板製のプレス加工品であり、図4及び図5に示すように、表面151が第1面で裏面152が第2面である。また、第1板厚面153は、表面151及び裏面152と交差し、第2板厚面154も、表面151及び裏面152と交差する。第1板厚面153及び第2板厚面154は、一対の板厚面と称せられる。
図6は、図4のVI−VI線による断面図である。図7は、図6のA部を拡大した断面図である。
図6に示すように、回転カム(カム部品)27は、脚部271と、円盤状部272と、を備える。脚部271は、角穴111に嵌合されているため、回転カム27は、操作レバー1と共に回転可能である。円盤状部272は、脚部271に固定されて円盤状に広がる。円盤状部272の裏面273は、平面状である。また、図7に示すように、角穴111の内周面111aは、プレス加工品であるレバー本体11の板厚面である。表面151と内周面111aとの間の角部には、だれ部111bが形成され、裏面152と内周面111aとの間の角部には、バリ111cが形成されている。回転カム27の円盤状部272の裏面273は、レバー本体11の表面151に接している。換言すれば、レバー本体11の表面(第1面)151は、回転カム(カム部品)27が接する面である。レバー本体11のだれ部111bは、回転カム27の脚部271と接している。
図8は、実施形態に係る操作レバーの斜視図である。図9は、実施形態に係る操作レバーのレバー本体の側面図である。図10は、図9の上面図である。図11は、図10のXI−XI線による断面図である。図12は、図10のXII−XII線による断面図である。
図8から図10に示すように、ノブ部12は、略直方体状であり、角穴111側の端面12aは平面状である。図11に示すように、例えば角穴111の近傍部におけるレバー本体11の断面では、第1角部155と、第3角部157と、が設けられる。第1角部155は、表面151と第1板厚面153との間の角部である。第3角部157は、裏面152と第1板厚面153との間の角部である。レバー本体11は、金属板をプレスで打ち抜いたプレス加工品であるため、第1角部155にだれ部161が設けられ、だれ部161が面取部160となる。第3角部157にバリ163が設けられる。バリ163は、第1板厚面153に沿って且つ裏面152から離れる方向に突出する。
図8から図10に示すように、ノブ部12の端面12aを跨いだ部位におけるレバー本体11では、図12に示すように、第1角部155と、第2角部156と、第3角部157と、第4角部158と、が設けられる。第1角部155は、前述したように、表面151と第1板厚面153との間の角部である。第2角部156は、表面151と第2板厚面154との間の角部である。第3角部157は、裏面152と第1板厚面153との間の角部である。第4角部158は、裏面152と第2板厚面154との間の角部である。レバー本体11は、第1角部155、第2角部156、第3角部157及び第4角部158に、面取部160を備える。第1角部155の面取部160及び第2角部156の面取部160は、プレスの抜き工程で生じる湾曲しただれ部である。第3角部157の面取部160及び第4角部158の面取部160は、潰し部162である。潰し部162は、少なくとも、ノブ部12の端面12aを跨いだ部位に設けられる。潰し部162は、例えば、密閉した金型で強く圧縮し成形する圧印加工(コイニング)によって成形される。具体的には、第3角部157に対して図11に示すバリ163を潰すような加工を施す。潰し部162は、角部の外側に凸の湾曲状である。
以上説明したように、実施形態の操作レバー1は、金属板製のレバー本体11と、レバー本体11の他端部(一部)120に設けられる樹脂製のノブ部12と、を備える。レバー本体11は、レバー本体11の表面(第1面)151と裏面(第2面)152と、表面(第1面)151及び裏面(第2面)152に交差する第1板厚面153及び第2板厚面154(一対の板厚面)と、を備える。表面151と一対の板厚面との間の第1角部155及び第2角部156と、裏面152と一対の板厚面との間の第3角部157及び第4角部158とに、面取部160が設けられる。面取部160の一部は、ノブ部12で覆われる。
レバー本体11が金属板製であり、ノブ部12が樹脂製であるため、ノブ部12の線膨張係数がレバー本体11の線膨張係数よりも大きい。従って、操作レバー1が熱を持ったり冷却されたりすると、ノブ部12の方がレバー本体11よりも大きく熱膨張と熱収縮とを繰り返す。特に、冷却時に、ノブ部12の方がレバー本体11よりも大きく熱収縮すると、レバー本体11の角部が鋭角な形状の場合は、ノブ部12に対してその角部から力が集中して印加される。そのため、ノブ部12の部位のうちレバー本体11の角部に接触する部位に応力集中が生じる可能性がある。ここで、本実施形態では、レバー本体11の第1角部155、第2角部156、第3角部157及び第4角部158(角部)に面取部160が設けられるため、レバー本体11の角部が鋭角な形状の場合と比較して、冷却時にノブ部12に対して印加される力は分散され、レバー本体11の角部に接触する部位に生じる応力集中を抑制することができる。
レバー本体11は、プレス加工品であり、表面(第1面)151は、操作レバー1と共に回転する回転カム27(カム部品)が接する面であり、表面(第1面)151と一対の板厚面との間の角部に設けられる面取部160は、だれ部161である。レバー本体11がプレス加工品であるため、金属板の表面151から裏面152に向けて打ち抜いた板厚面には、表面151側にだれ部161が形成され、裏面152側にバリ163が形成される。だれ部161は、湾曲した形状であるため、特段の加工をしなくてもそのまま面取部160として活用することができる。また、レバー本体11の表面151に、回転カム27が接するため、回転カム27の位置精度が向上する。
裏面(第2面)152と一対の板厚面との間の角部に設けられる面取部160は、湾曲状である。面取部160は、潰し部162であり、潰し部162は、角部の外側に凸の湾曲状である。レバー本体11がプレス加工品であり、裏面152側にバリ163が形成される。従って、裏面152側にバリ163が形成されたままの状態と比較して、潰し部162の面取部160がある方が、冷却時にノブ部12に対して印加される力は分散され、レバー本体11の角部に接触する部位に生じる応力集中を抑制することができる。
なお、本開示は、前述した実施形態に限定されない。例えば、実施形態では、裏面(第2面)152と一対の板厚面との間の角部に設けられる面取部160を潰し部162としたが、切削加工や研削加工などの機械加工によって面取部160を形成してもよい。
1 操作レバー
11 レバー本体
12 ノブ部
27 回転カム(カム部品)
80 ステアリング装置
81 ステアリングホイール
120 他端部(一部)
151 表面(第1面)
152 裏面(第2面)
153 第1板厚面
154 第2板厚面
155 第1角部
156 第2角部
157 第3角部
158 第4角部
160 面取部
161 だれ部

Claims (3)

  1. ステアリングホイールの位置調節を行うためのチルト調節及びテレスコピック調節の少なくともいずれかを可能とする操作レバーを備えたステアリング装置であって、
    前記操作レバーは、金属板製のレバー本体と、前記レバー本体の一部を覆う樹脂製のノブ部と、を備え、
    前記レバー本体は、当該レバー本体の表面及び裏面の一方である第1面と他方である第2面と、前記第1面及び前記第2面に交差する一対の板厚面と、を備え、前記第1面と前記一対の板厚面との間の角部、及び、前記第2面と前記一対の板厚面との間の角部に、面取部を備え、
    前記面取部の少なくとも一部は、前記ノブ部で覆われる、
    ステアリング装置。
  2. 前記レバー本体は、プレス加工品であり、
    前記第1面は、前記操作レバーと共に回転するカム部品が接する面であり、
    前記第1面と前記一対の板厚面との間の角部に設けられる前記面取部は、だれ部である、
    請求項1に記載のステアリング装置。
  3. 前記第2面と前記一対の板厚面との間の角部に設けられる前記面取部は、湾曲状である、
    請求項2に記載のステアリング装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07164972A (ja) * 1993-12-17 1995-06-27 Toyota Motor Corp コンソールドアロック
JP2011108484A (ja) * 2009-11-17 2011-06-02 Sumitomo Wiring Syst Ltd 機器用コネクタ
WO2017057754A1 (ja) * 2015-10-02 2017-04-06 日本精工株式会社 調節レバー組立体及びステアリングホイールの位置調節装置

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