JP2023005441A - 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 system.
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)。このような操舵装置においては、出力軸を揺動自在に支持する自在継手が設けられており、この自在継手によって、入力軸に対する出力軸の歳差運動が許容されている。 2. Description of the Related Art Among steering devices, there is known a steering device in which a motor for driving a shaft serving as a rotation axis for steering is installed in a vehicle body (see, for example, Patent Document 1). Such a steering apparatus is provided with a universal joint that rockably supports the output shaft, and the universal joint allows precession of the output shaft with respect to the input shaft.
ここで、出力軸は、揺動中心側に配置された第一支持部と、揺動中心から離れた位置に配置された第二支持部とを備えており、第一支持部と第二支持部とでバネを伸縮自在に支持している。また、第二支持部は直動案内機構を有しており、この直動案内機構で出力軸の伸縮を許容している。このため、出力軸が伸縮すると、直動案内機構と揺動中心との距離が変動してしまう。直動案内機構は、転舵輪に荷重がかかった際の曲げモーメントを支持するが、前述した距離の変動により、直動案内機構に作用する曲げモーメントも変動する。この変動により最も大きくなる曲げモーメントに耐えうる強度の直動案内機構としなければならず、直動案内機構の大型化、つまり操舵装置の大型化を招く一因となっていた。 Here, the output shaft includes a first support portion arranged on the swing center side and a second support portion arranged at a position away from the swing center. The spring is telescopically supported by the part. Further, the second support portion has a linear motion guide mechanism, and this linear motion guide mechanism allows expansion and contraction of the output shaft. Therefore, when the output shaft expands and contracts, the distance between the linear motion guide mechanism and the swing center changes. The linear motion guide mechanism supports a bending moment when a load is applied to the steered wheels, but the bending moment acting on the linear motion guide mechanism also fluctuates due to the variation in the distance described above. Due to this variation, the linear motion guide mechanism must be strong enough to withstand the largest bending moment, which is one of the factors leading to an increase in the size of the linear motion guide mechanism, that is, an increase in the size of the steering system.
本発明は、大型化を抑制可能な操舵装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steering apparatus capable of suppressing an increase in size.
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、車両の転舵輪を転舵軸周りに回転させる転舵機構と、転舵輪を転舵させるための駆動力を転舵機構に付与する動力源と、動力源と連結された入力軸と、転舵輪を支持する支持部材に連結された出力軸と、入力軸に対する出力軸の直進運動を案内する直動案内部と、入力軸と出力軸との間に配置され、直動案内部を介して出力軸を揺動自在に支持する自在継手と、直動案内部と出力軸または支持部材との間に介在するバネと、を備えている。直動案内部は、自在継手の近傍に配置された状態で、直進運動自在かつトルク伝達自在に前記出力軸を支持する。 In order to solve the above problems, a steering system according to an aspect of the present invention includes a steering mechanism that rotates steerable wheels of a vehicle about a steerable shaft, and a steering mechanism that applies a driving force for turning the steerable wheels. a power source applied to the power source, an input shaft connected to the power source, an output shaft connected to a support member that supports the steered wheels, a linear motion guide portion that guides the linear motion of the output shaft with respect to the input shaft, and an input a universal joint disposed between the shaft and the output shaft to oscillatably support the output shaft via the linear motion guide; a spring interposed between the linear motion guide and the output shaft or the support member; It has The linear motion guide part supports the output shaft so as to be linearly movable and torque transmissible while being arranged in the vicinity of the universal joint.
本発明によれば、大型化を抑制可能な操舵装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the steering apparatus which can suppress enlargement can be provided.
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 the embodiments described below are all comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, and the like shown in the following embodiments are 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 independent claims representing the highest concept will be described as arbitrary 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。 In addition, the drawings are schematic diagrams in which emphasis, omissions, and ratios are appropriately adjusted in order to illustrate 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。なお、出力軸15の軸方向を基準にして、タイヤハウス4側を上方、地面側を下方とする。
A
図1に示すように、操舵装置100は、転舵輪1を転舵軸周りに回転させる転舵機構2と、転舵輪1を転舵させるための駆動力を転舵機構2に付与する動力源3とを備えている。
As shown in FIG. 1 , the
動力源3は、例えばモータであり、車両のタイヤハウス4の上方に配置されている。動力源3の回転軸には、転舵機構2の入力軸5が連結されている。入力軸5は、タイヤハウス4内に配置されており、下端部が開放された形状を有している。タイヤハウス4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。
The
転舵機構2は、転舵輪1のハブ6に取り付けられたナックル7(支持部材)と、ボールジョイント8を介してナックル7の下部に連結されたロアアーム9と、ナックル7の上部に連結されたストラット10と、を備えている。ハブ6には、等速ジョイント11を介してドライブシャフト12の一端部が連結されている。ストラット10は、車両のタイヤハウス4内に配置されており、当該タイヤハウス4で支持されている。
The
次に、ストラット10について詳細に説明する。ストラット10は、入力軸5と、自在継手13と、直動案内部14と、出力軸15とを備えている。
Next, the
入力軸5は、上述したように動力源3の回転軸に連結されており、その下端部には自在継手13が連結されている。これにより、動力源3からの回転が入力軸5を介して自在継手13に伝達される。また、入力軸5の内部には、出力軸15の上端部が収容されている。
The
自在継手13は、入力軸5と出力軸15との間に配置されており、入力軸5からの回転を、直動案内部14を介して出力軸15へと伝達する継手である。自在継手13は、入力軸5に対する直動案内部14及び出力軸15の歳差運動を許容するための継手である。
The
図2は、実施の形態に係る自在継手13の概略構成を示す斜視図である。図3は、実施の形態に係る自在継手13の分解斜視図である。図2及び図3に示すように、自在継手13は、全体として扁平状であり、内枠体131と、中間枠体132と、外枠体133とを備えている。
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the
内枠体131は、金属製の環状の枠体である。具体的には、内枠体131には、一対の貫通孔1311が径方向に沿って貫通されており、これらの貫通孔1311は、内枠体131の径方向で対向するように配置されている。一対の貫通孔1311の軸方向を第一方向Y1とし、第一方向Y1に直交する方向を第二方向Y2とすると、一対の貫通孔1311は、第二方向Y2において内枠体131の中央に配置されている。
The
中間枠体132は、金属製の環状の枠体であり、内枠体131の外方に配置されている。中間枠体132は、内枠体131に対して同心円状に配置されている。中間枠体132には、第一方向Y1に沿って一対の貫通孔1321が配置されている。各貫通孔1321は、第二方向Y2において中間枠体132の中央に配置されており、第一方向Y1に沿って中間枠体132を貫通している。中間枠体132の一対の貫通孔1321のそれぞれは、内枠体131の一対の貫通孔1311のそれぞれに対応している。例えば、一方の貫通孔1321と一方の貫通孔1311とは図示しない軸体が回転自在に挿通されており、他方の貫通孔1321と他方の貫通孔1311とは図示しない軸体が回転自在に挿通されている。これにより、中間枠体132と内枠体131とは、第一方向Y1周りに相互に回転するようになっている。
The
また、中間枠体132には、第二方向Y2に沿って一対の貫通孔1322が配置されている。各貫通孔1322は、第一方向Y1において中間枠体132の中央に配置されており、第二方向Y2に沿って中間枠体132を貫通している。
A pair of through
外枠体133は、金属製の環状の枠体であり、中間枠体132の外方に配置されている。外枠体133は、中間枠体132に対して同心円状に配置されている。外枠体133には、第二方向Y2に沿って一対の貫通孔1331が配置されている。各貫通孔1331は、第一方向Y1において外枠体133の中央に配置されており、第二方向Y2に沿って外枠体133を貫通している。外枠体133の一対の貫通孔1331のそれぞれは、中間枠体132の一対の貫通孔1322のそれぞれに対応している。例えば、一方の貫通孔1331と一方の貫通孔1322とは軸体16(図1参照)が回転自在に挿通されており、他方の貫通孔1331と他方の貫通孔1322とは軸体16が回転自在に挿通されている。これにより、外枠体133と中間枠体132とは、第二方向Y2周りに相互に回転するようになっている。なお、自在継手13においては、各軸体は軸受を介して各貫通孔に回転自在に取り付けられていてもよい。
The
また、外枠体133には、入力軸5の下端部が固定されている。このため、入力軸5の回転運動は、外枠体133に伝達されることになる。
A lower end portion of the
内枠体131と、中間枠体132と、外枠体133とが相互に傾いていない状態においては、これらは全体として扁平状となっている(図1参照)。具体的には、外枠体133に対して中間枠体132が傾いておらず、中間枠体132に対して内枠体131が傾いてない状態では、外枠体133内に中間枠体132と内枠体131とが収まった姿勢となり、自在継手13が全体として平坦な形状となっている。
In a state in which the
図1に示すように、直動案内部14は、入力軸5に対する出力軸15の直進運動を案内する部位であり、直進運動自在かつトルク伝達自在に出力軸15を支持している。具体的には、直動案内部14は、筒状の部材であり、その上部に鍔部141を有している。直動案内部14において鍔部141よりも下方の部分が内枠体131の開口内に収容された状態で、鍔部141が内枠体131の上面に固定されている。これにより、内枠体131とともに直動案内部14が動作するようになっている。また、直動案内部14は、全体として扁平状に形成されており、軸方向の長さが自在継手13の軸方向の長さと概ね同等となっている。
As shown in FIG. 1, the linear
また、直動案内部14の内周面には、当該直動案内部14の軸方向に沿うガイド溝(図示省略)が形成されている。このガイド溝には、後述する出力軸15の外周面に設けられた凸条部(図示省略)が軸方向にスライド自在に係合する。凸条部は、ガイド溝に係合している状態では、出力軸15の周方向の回転が規制されている。このため、直動案内部14に対して出力軸15は、軸方向にスライドするものの周方向へ回転できない。つまり、直動案内部14は、入力軸5に対する出力軸15の直進運動を案内しつつも、入力軸5から自在継手13に伝達されたトルクを、出力軸15に伝達できるようになっている。
A guide groove (not shown) is formed along the axial direction of the linear
ここで、上述したように、中間枠体132及び内枠体131の一方は、他方に対して、第一方向Y1を回転軸として回転自在となっており、外枠体133及び中間枠体132の一方は、他方に対して、第二方向Y2を回転軸として回転自在となっている。例えば、入力軸5に対して固定された外枠体133を基準にすると、中間枠体132が第二方向Y2を回転軸として回転し、内枠体131が第一方向Y1を回転軸として回転する。つまり、内枠体131に連結された直動案内部14及び出力軸15は、内枠体131に対する中間枠体132の回転及び中間枠体132に対する外枠体133の回転により、入力軸5に対して揺動自在に支持されている。したがって、直動案内部14及び出力軸15は、入力軸5に対して歳差運動することが可能となる。このように、入力軸5に対する直動案内部14及び出力軸15の歳差運動(すりこぎ運動)は、自在継手13によって許容されている。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。
Here, as described above, one of the
出力軸15は、下端部がナックル7に連結されており、当該ナックル7を介して転舵輪1にトルクを出力する部位である。具体的には、出力軸15は、内部にショックアブソーバ(図示省略)を収容した軸体である。ショックアブソーバは、ナックル7に連結されており、出力軸15とナックル7との間に発生する衝撃を吸収する。
The
出力軸15の上部の外周面には、軸方向に延設された凸条部(図示省略)が形成されている。出力軸15の上部は、凸条部が直動案内部14のガイド溝に係合するように直動案内部14に挿入されている。上述したように、出力軸15は、凸条部とガイド溝との協働によって、直動案内部14に対してスライド自在となっているとともに、直動案内部14からのトルクが伝達されるようになっている。
A protruding portion (not shown) extending in the axial direction is formed on the outer peripheral surface of the upper portion of the
出力軸15の中間部には、外周面から外方に向けて突出した鍔部151が全周にわたって設けられている。この鍔部151と、直動案内部14との間には、コイルバネからなるバネ17が設けられており、このバネ17が鍔部151、つまり出力軸15に一定の付勢力を付与している。このため、出力軸15が直動案内部14に対する基準位置から移動したとしても、バネ17からの付勢力により出力軸15が基準位置に戻ろうとすることになる。
An intermediate portion of the
図4は、実施の形態に係る出力軸15が直動案内部14に対して移動した状態を示す説明図である。図4の(a)は、直動案内部14に対して出力軸15が伸びた状態を示し、図4の(b)は、直動案内部14に対して出力軸15が縮んだ状態を示している。図4の(a)では、出力軸15の上部が直動案内部14からほとんど突出していないのに対し、図4の(b)では、出力軸15の上部が直動案内部14から大きく突出している。いずれの場合においても、直動案内部14は、正面視(出力軸15の軸方向に直交する方向視)で自在継手13に重なっている。つまり、直動案内部14は常に正面視で歳差運動の中心に重なっている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the
図5は、実施の形態に係る転舵輪1に対して横方向の荷重Fが加わった場合の、各部における理論的な曲げモーメントMを示す説明図である。図5に示すように、転舵輪1に対して横方向の荷重Fが加わると、ボールジョイント8の位置で曲げモーメントMが最大になるが、自在継手13では曲げモーメントMはゼロとなる。前述したように、直動案内部14は、正面視で自在継手13に重なっているので、直動案内部14に作用する曲げモーメントも理論上ゼロとなる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the theoretical bending moment M at each part when a lateral load F is applied to the steered
以上のように、本実施の形態に係る操舵装置100は、直動案内部14の少なくとも一部が自在継手13内に収容されているので、自在継手13を起因とする歳差運動の中心Pと直動案内部14とを正面視で重ねることができる。つまり、直動案内部14に作用する曲げモーメントを極小化できる。これにより、曲げモーメントの影響を抑えて、直動案内部14を設計することができるので、直動案内部14の大型化を抑制することができる。直動案内部14の大型化を抑制できれば、操舵装置100自体の大型化も抑制することが可能である。
As described above, in the
また、内枠体131と、中間枠体132と、外枠体133とを同一平面上に配置することができるので、自在継手13を薄型にすることができる。したがって、操舵装置100をより小型にすることが可能となる。また、自在継手13が薄型化されることにより、出力軸15に対する自在継手13の重複長さを抑制することができ、出力軸15のストローク長さを確保することが可能である。
In addition, since the
また、出力軸15及び直動案内部14の歳差運動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、上述したように大型化が抑制された操舵装置100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。
Further, since the
また、直動案内部14が全体として扁平状であるので、出力軸15に対する直動案内部14の重複長さを抑制することができ、出力軸15のストローク長さを確保することが可能である。
Further, since the linear
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。 Although the steering system according to the present invention has been described above based on the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記の実施の形態では、直動案内部14の少なくとも一部が自在継手13内に収容されている場合を例示した。しかしながら、後述する変形例のように直動案内部14aは自在継手13の近傍に配置されていればよい。
For example, in the embodiment described above, the case where at least part of the linear
図6は、変形例に係る操舵装置100Aの要部構成を示す模式図である。以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。図6に示すように、直動案内部14aの鍔部141は、内枠体131の下面に固定されている。これにより、直動案内部14aは全体として自在継手13から突出している。この場合においても、自在継手13を起因とする歳差運動の中心Pと直動案内部14aとを近づけて配置することができる。つまり、直動案内部14に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。これにより、曲げモーメントの影響を抑えて、直動案内部14aを設計することができるので、直動案内部14aの大型化を抑制することができる。直動案内部14aの大型化を抑制できれば、操舵装置100A自体の大型化も抑制することが可能である。ここで、自在継手13の近傍とは、直動案内部14aの軸方向の中心P1から自在継手13までの距離L1が、自在継手13の軸方向の長さL2よりも短くなる範囲であればよい。なお、自在継手13の近傍であれば、直動案内部の全体または一部が自在継手13の上方から突出していてもよい。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the main configuration of a
また、上記実施の形態では、バネ17の下端部が出力軸15の鍔部151に設けられている場合を例示した。しかしながら、バネの下端部は、ナックル(支持部材)に設けられていてもよい。この場合、出力軸の鍔部を削減することができる。
Further, in the above-described embodiment, the case where the lower end portion of the
また、上記実施の形態では、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、マルチリンク式サスペンション機構などが挙げられる。 Moreover, in the above-described embodiment, the steering apparatus used in a vehicle equipped with a strut-type suspension mechanism has been exemplified. However, it is also possible to apply the characteristic configuration of the present disclosure to a steering device used in a vehicle equipped with other types of suspension mechanisms. Other methods include a multi-link suspension mechanism and the like.
また、自在継手は、上述した自在継手13以外でもよい。その他の自在継手としては、例えば球面軸受を備えた自在継手、カップリングを備えた自在継手等が挙げられる。 Also, the universal joint may be other than the universal joint 13 described above. Other universal joints include, for example, universal joints with spherical bearings, universal joints with couplings, and the like.
また、上記実施の形態では、出力軸15の内部にショックアブソーバが収容されている場合を例示した。しかしながら出力軸の外部にショックアブソーバが配置されていてもよい。この場合、出力軸は中実体であっても中空体であってもよい。
Further, in the above embodiment, the case where the shock absorber is housed inside the
また、本実施の形態では、ドライブシャフト12で駆動する転舵輪1を例示したが、インホイールモータ等で駆動する転舵輪であってもよい。
Moreover, in the present embodiment, the steered
また、本実施の形態では、コイルバネからなるバネ17を例示したが、バネ17としては、エアスプリングや、トーションバースプリングなどの他の方式の弾性体であってもよい。
In addition, in the present embodiment, 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, forms obtained by applying various modifications to the embodiments that a person skilled in the art can think of, or realized by arbitrarily combining the constituent elements and functions of the embodiments and modifications without departing from the scope of the present invention. Also included in the present invention.
本発明は、入力軸に対する出力軸の歳差運動が許容された操舵装置に対して適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to a steering system in which precession of the output shaft with respect to the input shaft is allowed.
1…転舵輪、2…転舵機構、3…動力源、4…タイヤハウス、5…入力軸、6…ハブ、7…ナックル(支持部材)、8…ボールジョイント、9…ロアアーム、10…ストラット、11…等速ジョイント、12…ドライブシャフト、13…自在継手、14,14a…直動案内部、15…出力軸、16…軸体、17…バネ、100,100A…操舵装置、131…内枠体、132…中間枠体、133…外枠体、141,151…鍔部、1311,1321,1322,1331…貫通孔、F…荷重、L1…距離、L2…長さ、M…モーメント、P,P1…中心、Y1…第一方向、Y2…第二方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記転舵輪を転舵させるための駆動力を前記転舵機構に付与する動力源と、
前記動力源と連結された入力軸と、
前記転舵輪を支持する支持部材に連結された出力軸と、
前記入力軸に対する前記出力軸の直進運動を案内する直動案内部と、
前記入力軸と前記出力軸との間に配置され、前記直動案内部を介して前記出力軸を揺動自在に支持する自在継手と、
前記直動案内部と前記出力軸または前記支持部材との間に介在するバネと、を備え、
前記直動案内部は、前記自在継手の近傍に配置された状態で、直進運動自在かつトルク伝達自在に前記出力軸を支持する
操舵装置。 a steering mechanism that rotates the steered wheels of the vehicle about the steered shaft;
a power source that provides the steering mechanism with a driving force for steering the steerable wheels;
an input shaft coupled to the power source;
an output shaft connected to a support member that supports the steered wheels;
a linear motion guide that guides the linear motion of the output shaft with respect to the input shaft;
a universal joint disposed between the input shaft and the output shaft and supporting the output shaft through the linear motion guide so as to be swingable;
a spring interposed between the linear motion guide and the output shaft or the support member;
The linear motion guide part supports the output shaft so as to be linearly movable and torque transmissible while being arranged in the vicinity of the universal joint.
請求項1に記載の操舵装置。 2. The steering system according to claim 1, wherein at least part of said linear motion guide portion is accommodated within said universal joint.
環状の内枠体と、
前記内枠体の外方に配置され、第一方向を回転軸として当該内枠体を回転自在に支持する環状の中間枠体と、
前記中間枠体の外方に配置され、前記第一方向に対して直交する第二方向を回転軸として当該中間枠体を回転自在に支持する環状の外枠体とを備え、
前記入力軸は、前記内枠体及び前記外枠体の一方に連結されていて、
前記直動案内部は、前記内枠体及び前記外枠体の他方に連結されている
請求項1または2に記載の操舵装置。 The universal joint is flat as a whole,
an annular inner frame;
an annular intermediate frame disposed outside the inner frame and rotatably supporting the inner frame with the first direction as a rotation axis;
an annular outer frame disposed outside the intermediate frame and rotatably supporting the intermediate frame with a rotation axis in a second direction perpendicular to the first direction;
The input shaft is connected to one of the inner frame body and the outer frame body,
The steering system according to claim 1 or 2, wherein the linear guide portion is connected to the other of the inner frame body and the outer frame body.
請求項1~3のいずれか一項に記載の操舵装置。 The steering system according to any one of claims 1 to 3, which is used in the vehicle equipped with a strut-type suspension mechanism.
Priority Applications (1)
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JP2021107364A JP2023005441A (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Steering device |
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JP2023005441A true JP2023005441A (en) | 2023-01-18 |
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JP2021107364A Pending JP2023005441A (en) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | Steering device |
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2021
- 2021-06-29 JP JP2021107364A patent/JP2023005441A/en active Pending
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Legal Events
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A621 | Written request for application examination |
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