JP2016008003A - Steering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング装置に関する。 The present invention relates to a steering device.
従来、ステアリングホイールの操舵に伴うステアリングシャフトの回転をラックアンドピニオン機構に伝達することで転舵輪の角度を変更するステアリング装置がある(たとえば、特許文献1参照)。ラックアンドピニオン機構は、ステアリングシャフトの回転運動をラックシャフトの直線運動に変換する。ラックシャフトの軸端部にはそれぞれラックエンドを介してタイロッドが回動可能に連結されている。ラックシャフトの直線運動が、ラックエンド及びタイロッドを介して転舵輪に伝達される。 Conventionally, there is a steering device that changes the angle of a steered wheel by transmitting the rotation of a steering shaft accompanying steering of a steering wheel to a rack and pinion mechanism (see, for example, Patent Document 1). The rack and pinion mechanism converts the rotational motion of the steering shaft into linear motion of the rack shaft. A tie rod is rotatably connected to the shaft end of the rack shaft via a rack end. The linear movement of the rack shaft is transmitted to the steered wheels via the rack end and the tie rod.
ラックアンドピニオン機構を備えたステアリング装置では、ラックシャフトを収容するラックハウジングにラックエンドが当接することで、ラックシャフトの移動、ひいては転舵輪の転舵範囲が機械的に規制される。その一方、車両が縁石に乗り上げることなどに起因して、転舵輪の角度が変わると、その転舵輪の角度変更に伴う逆入力がラックエンドに作用することにより、操舵系に強い衝撃が加わるおそれがある。そのため、特許文献1のステアリング装置では、ラックエンドとラックハウジングとの間に、それらが当接するいわゆるエンド当ての際の衝撃荷重を吸収するための弾性体が配置されている。 In a steering apparatus including a rack and pinion mechanism, the rack end abuts against a rack housing that houses the rack shaft, and thus the movement of the rack shaft and, consequently, the steered range of the steered wheels are mechanically restricted. On the other hand, if the angle of the steered wheels changes due to the vehicle climbing on a curb, etc., a strong impact may be applied to the steering system due to the reverse input accompanying the change in the angle of the steered wheels acting on the rack end. There is. Therefore, in the steering device of Patent Document 1, an elastic body is disposed between the rack end and the rack housing so as to absorb the impact load at the time of so-called end contact where they abut.
特許文献1のステアリング装置によれば、確かにエンド当て時の衝撃は緩和される。しかし、エンド当て時には、ラックエンドとラックハウジングとはそれらの間に設けられた弾性体を介して当接する。そのため、エンド当て時の弾性体による弾性感によって、ステアリングホイールの操舵に違和感を覚える運転者もいる。すなわち、衝撃吸収性を確保しようとするとストロークエンドを定めることが困難となり、ストロークエンドを明確に定めようとすると衝撃吸収性を確保することが困難となる。なお、ストロークエンドとは、ステアリングホイールの操舵できる限界をいう。 According to the steering device of Patent Document 1, the impact at the time of end contact is surely alleviated. However, at the time of end contact, the rack end and the rack housing come into contact with each other via an elastic body provided between them. For this reason, there are some drivers who feel uncomfortable in steering the steering wheel due to the elastic feeling of the elastic body when the end is hit. That is, it is difficult to determine the stroke end if it is intended to ensure shock absorption, and it is difficult to ensure the shock absorption if it is desired to clearly define the stroke end. Note that the stroke end refers to a limit at which the steering wheel can be steered.
本発明は、こうした課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ストロークエンドを明確に定めつつ、衝撃吸収性を確保することができるステアリング装置を提供することである。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a steering device that can ensure shock absorption while clearly defining a stroke end.
上記目的を達成しうるステアリング装置は、軸方向に往復移動する転舵シャフトと、前記転舵シャフトを収容するハウジングと、前記転舵シャフトの両端部にそれぞれ装着されて転舵輪に連結されるジョイントと、前記転舵シャフトの移動方向における前記ハウジングと前記ジョイントとの間に設けられてそれらが当接する際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、を備えている。前記衝撃吸収部材は、前記転舵シャフトの移動に伴い前記ジョイントが当接するエンド受け部と、前記エンド受け部と前記ハウジングとの間に設けられて前記転舵シャフトの移動に伴い前記エンド受け部と前記ハウジングとにより挟み込まれて圧縮される弾性部と、前記エンド受け部と前記ハウジングとの間かつ前記弾性部に対する前記転舵シャフトの径方向位置に設けられて前記弾性部の一定量を超える圧縮を規制する規制部と、を有し、前記規制部は、前記弾性部よりも弾性率が高く、かつ前記エンド受け部よりも弾性率が低く設定されている。 A steering device that can achieve the above object includes a steered shaft that reciprocates in an axial direction, a housing that houses the steered shaft, and a joint that is attached to both ends of the steered shaft and connected to steered wheels. And an impact absorbing member that is provided between the housing and the joint in the moving direction of the steered shaft and absorbs an impact when they come into contact with each other. The impact absorbing member is provided between an end receiving portion with which the joint abuts as the steered shaft moves, and the end receiving portion provided between the end receiving portion and the housing. And an elastic part that is sandwiched and compressed by the housing and between the end receiving part and the housing and at a radial position of the steered shaft with respect to the elastic part and exceeds a certain amount of the elastic part A restricting portion for restricting compression, and the restricting portion is set to have a higher elastic modulus than the elastic portion and lower in elastic modulus than the end receiving portion.
この構成によれば、規制部は弾性部よりも弾性変形しにくい。このため、小さな荷重が作用するときには、規制部により弾性部の一定量を超えた圧縮変形が規制される。このため、規制部とハウジングとが当接するエンド当て時の弾性感が抑制され、ストロークエンドが明確に定まる。また、規制部も弾性を有しているため、大きな衝撃荷重が作用するときには、規制部も圧縮変形する。そのため、弾性部もさらに圧縮変形できるので、より衝撃荷重を吸収することができる。 According to this configuration, the restricting portion is less likely to be elastically deformed than the elastic portion. For this reason, when a small load is applied, the restricting portion restricts compression deformation exceeding a certain amount of the elastic portion. For this reason, the elastic feeling at the time of the end contact | abutting which a control part and a housing contact | abut is suppressed, and a stroke end is defined clearly. Further, since the restricting portion also has elasticity, the restricting portion is also compressed and deformed when a large impact load is applied. Therefore, the elastic portion can be further compressed and deformed, so that the impact load can be absorbed more.
前記弾性部および前記規制部はそれぞれ前記転舵シャフトに挿通される円筒状をなし、前記規制部は前記弾性部の内部に設けられていることが好ましい。
この構成によれば、弾性部が圧縮変形する場合、弾性部の転舵シャフトへ向けた変形が規制部によって抑制される。
It is preferable that each of the elastic portion and the restricting portion has a cylindrical shape inserted through the steered shaft, and the restricting portion is provided inside the elastic portion.
According to this configuration, when the elastic portion is compressively deformed, deformation of the elastic portion toward the steered shaft is suppressed by the restricting portion.
前記規制部は硬質樹脂または軟金属であることが望ましい。
この構成によれば、規制部に適度な弾性を持たせて、より大きな衝撃荷重にも対処することができる。
The restricting portion is preferably made of hard resin or soft metal.
According to this configuration, it is possible to deal with a larger impact load by giving the restricting portion appropriate elasticity.
前記規制部は前記弾性部よりも前記軸方向における長さが短く設定されていることが好ましい。前記規制部が前記転舵シャフトの移動に伴い前記エンド受け部と前記ハウジングとで挟み込まれることにより、前記弾性部の一定量を超える圧縮が規制される。 It is preferable that the restriction portion is set to have a shorter length in the axial direction than the elastic portion. When the restricting portion is sandwiched between the end receiving portion and the housing as the steered shaft moves, compression exceeding a certain amount of the elastic portion is restricted.
規制部によりストロークエンドが定められるので、弾性部による弾性感を低減することができる。 Since the stroke end is determined by the restricting portion, it is possible to reduce the elasticity of the elastic portion.
本発明によればストロークエンドを明確に定めつつ、衝撃吸収性を確保することができるステアリング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 ensure shock absorption while clearly defining a stroke end.
以下、ステアリング装置を電動パワーステアリング装置に具体化した一実施形態について説明する。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置10は、ステアリングホイール11の回転を転舵輪12に伝達する転舵機構13と、ステアリングホイール11の操舵を補助するアシスト装置14とを備えている。
Hereinafter, an embodiment in which the steering device is embodied as an electric power steering device will be described.
As shown in FIG. 1, the electric power steering device 10 includes a steering mechanism 13 that transmits the rotation of the steering wheel 11 to the steered wheels 12, and an assist device 14 that assists the steering of the steering wheel 11.
転舵機構13は、車両の幅方向に沿って延びるハウジングとしてのラックハウジング15と、ラックハウジング15の内部に車両の幅方向に沿って延びるかたちで収容される転舵シャフトとしてのラックシャフト16とを備えている。また、転舵機構13は、ステアリングホイール11とともに回転するステアリングシャフト17と、ステアリングシャフト17の回転をラックシャフト16の図中に矢印で示される軸方向Xに沿った直線移動に変換するラックアンドピニオン機構18とを備えている。 The steering mechanism 13 includes a rack housing 15 as a housing extending along the width direction of the vehicle, and a rack shaft 16 as a steering shaft housed in the rack housing 15 in a shape extending along the width direction of the vehicle. It has. The steering mechanism 13 includes a steering shaft 17 that rotates together with the steering wheel 11, and a rack and pinion that converts the rotation of the steering shaft 17 into a linear movement along the axial direction X indicated by an arrow in the drawing of the rack shaft 16. And a mechanism 18.
アシスト装置14は、ラックハウジング15の外部に配置されたモータ19と、モータ19からベルト20を通じて伝達される回転運動をラックシャフト16の直線運動に変換するボールねじ機構21とを備えている。アシスト装置14は、運転者によるステアリングホイール11の操舵に連動してモータ19を駆動させることにより、ラックシャフト16を軸方向Xに移動させるアシスト力を生成する。 The assist device 14 includes a motor 19 disposed outside the rack housing 15, and a ball screw mechanism 21 that converts a rotational motion transmitted from the motor 19 through the belt 20 into a linear motion of the rack shaft 16. The assist device 14 generates an assist force that moves the rack shaft 16 in the axial direction X by driving the motor 19 in conjunction with the steering of the steering wheel 11 by the driver.
また、ラックシャフト16の両端には、それぞれジョイントとしてのラックエンド22を介してタイロッド23が回動自在に連結されている。これらのタイロッド23の先端には、それぞれ転舵輪12が組付けられている。 Further, tie rods 23 are rotatably connected to both ends of the rack shaft 16 via rack ends 22 as joints. The steered wheels 12 are assembled to the tips of these tie rods 23, respectively.
運転者がステアリングホイール11を操舵することでラックシャフト16に加えられる操舵力と、当該操舵に連動してアシスト装置14からラックシャフト16に加えられるアシスト力によって、ラックシャフト16は軸方向Xに直線移動する。そして、ラックシャフト16の直線移動が、ラックシャフト16の両端に連結されたタイロッド23を介して転舵輪12に伝達されることにより、転舵輪12の角度が変更される。 The rack shaft 16 linearly extends in the axial direction X by the steering force applied to the rack shaft 16 by the driver steering the steering wheel 11 and the assist force applied from the assist device 14 to the rack shaft 16 in conjunction with the steering. Moving. The angle of the steered wheels 12 is changed by transmitting the linear movement of the rack shaft 16 to the steered wheels 12 via the tie rods 23 connected to both ends of the rack shaft 16.
次に、ラックシャフト16の端部の構成について説明する。なお、2つの端部の構成は同じであって、左右の向きが異なるだけである。
図2に示すように、ラックエンド22はボールジョイントであり、先端にボール部31aが設けられたボールスタッド31と、そのボール部31aを回動、屈曲自在に収容するソケット32とを有している。ソケット32の内部には、ボール部31aの球面形状に対応した球面座32aが装着されている。ボールスタッド31は、そのボール部31aが球面座32aに嵌合されることで、ソケット32に対して屈曲自在に連結されている。このボールスタッド31のボール部31aと反対側の端部にタイロッド23の転舵輪12と反対側の端部が固定されることにより、タイロッド23がラックシャフト16に対して屈曲自在に連結される。
Next, the configuration of the end portion of the rack shaft 16 will be described. Note that the two end portions have the same configuration, except that the left and right directions are different.
As shown in FIG. 2, the rack end 22 is a ball joint, and includes a ball stud 31 having a ball portion 31a provided at the tip thereof, and a socket 32 that accommodates the ball portion 31a so as to be rotatable and bendable. Yes. Inside the socket 32, a spherical seat 32a corresponding to the spherical shape of the ball portion 31a is mounted. The ball stud 31 is flexibly connected to the socket 32 by fitting the ball portion 31a to the spherical seat 32a. The end of the ball stud 31 opposite to the ball portion 31 a is fixed to the end of the tie rod 23 opposite to the steered wheel 12, so that the tie rod 23 is flexibly connected to the rack shaft 16.
ラックエンド22は、ソケット32がラックシャフト16の端部に螺合されることにより、ラックシャフト16に固定されている。ソケット32のラックシャフト16側の端面33にはラックシャフト16側に突出する円柱部34が形成されている。円柱部34の外周面には雄ねじ部35が形成されている。一方、ラックシャフト16の端部にはラックシャフト16と同心の円形孔36が設けられている。円形孔36の内周面には、雄ねじ部35に対応する雌ねじ部37が形成されている。雄ねじ部35が雌ねじ部37に螺合されることにより、ソケット32はラックシャフト16の端部に固定されている。なお、ソケット32の端面33は、ラックエンド22の端面33でもある。 The rack end 22 is fixed to the rack shaft 16 by the socket 32 being screwed into the end of the rack shaft 16. A cylindrical portion 34 that protrudes toward the rack shaft 16 is formed on the end surface 33 of the socket 32 on the rack shaft 16 side. A male screw portion 35 is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion 34. On the other hand, a circular hole 36 concentric with the rack shaft 16 is provided at the end of the rack shaft 16. A female screw portion 37 corresponding to the male screw portion 35 is formed on the inner peripheral surface of the circular hole 36. The socket 32 is fixed to the end of the rack shaft 16 by the male screw part 35 being screwed into the female screw part 37. The end surface 33 of the socket 32 is also the end surface 33 of the rack end 22.
ラックハウジング15には、ラックシャフト16が挿通される挿通部15aが軸方向Xにおいて貫通している。ラックハウジング15の端部には、ソケット32が挿入される拡径部15bが設けられている。拡径部15bの内径は、挿通部15aの内径よりも大きく設定されている。挿通部15aと拡径部15bとの境界部分には軸方向Xと直交する規制面15cとが形成されている。拡径部15bにおける規制面15c側の端部の内周面には、フランジ状の凹部である嵌合部15dが形成されている。 An insertion portion 15 a through which the rack shaft 16 is inserted passes through the rack housing 15 in the axial direction X. An end portion of the rack housing 15 is provided with an enlarged diameter portion 15b into which the socket 32 is inserted. The inner diameter of the enlarged diameter portion 15b is set larger than the inner diameter of the insertion portion 15a. A regulation surface 15c orthogonal to the axial direction X is formed at a boundary portion between the insertion portion 15a and the enlarged diameter portion 15b. A fitting portion 15d, which is a flange-like concave portion, is formed on the inner peripheral surface of the end portion on the regulating surface 15c side in the enlarged diameter portion 15b.
ソケット32の外径は、ラックハウジング15の挿通部15aの内径より大きく、拡径部15bの内径より小さく設定されている。このため、ラックシャフト16の移動に伴い端面33が規制面15cに当接する、いわゆるエンド当てが発生する。そこで、エンド当て時の衝撃を緩和するために、ラックハウジング15の規制面15cとラックエンド22の端面33との間には、衝撃吸収部材40が設けられている。 The outer diameter of the socket 32 is set larger than the inner diameter of the insertion portion 15a of the rack housing 15 and smaller than the inner diameter of the enlarged diameter portion 15b. For this reason, as the rack shaft 16 moves, so-called end contact occurs in which the end surface 33 comes into contact with the regulating surface 15c. Therefore, an impact absorbing member 40 is provided between the regulating surface 15c of the rack housing 15 and the end surface 33 of the rack end 22 in order to reduce the impact at the time of end contact.
図3に示すように、衝撃吸収部材40は、円筒状の弾性部41と、弾性部41の径方向内側に設けられている円筒状の規制部42と、弾性部41及び規制部42の第1の端面にそれぞれ当接するエンド受け部として円環状のエンドプレート43とを有してなる。 As shown in FIG. 3, the shock absorbing member 40 includes a cylindrical elastic part 41, a cylindrical restriction part 42 provided on the radially inner side of the elastic part 41, and the elastic part 41 and the restriction part 42. An end plate 43 having an annular shape is provided as an end receiving portion that abuts on one end face.
弾性部41はゴム、合成樹脂等の弾性材料により形成されてなる。弾性部41のエンドプレート43と反対側の第2の端部(図3の上端部)の外周面には、つば状の嵌合部41aが設けられている。嵌合部41aの周面にはテーパ面41bが設けられている。テーパ面41bは弾性部41の第2の端部に向かうにつれて縮径する。弾性部41には、エンド当て時に加わる荷重を基準として設定される一定の荷重が一定回数だけ作用しても電動パワーステアリング装置10の各部に故障が生じない程度の衝撃吸収性が要求される。 The elastic part 41 is made of an elastic material such as rubber or synthetic resin. On the outer peripheral surface of the second end portion (upper end portion in FIG. 3) of the elastic portion 41 opposite to the end plate 43, a collar-like fitting portion 41a is provided. A tapered surface 41b is provided on the peripheral surface of the fitting portion 41a. The taper surface 41b is reduced in diameter toward the second end of the elastic portion 41. The elastic portion 41 is required to have a shock absorption property that does not cause a failure in each portion of the electric power steering apparatus 10 even if a certain load set with reference to the load applied at the time of end application is applied a certain number of times.
図2に示すように、衝撃吸収部材40は、弾性部41の第2の端面側から拡径部15bに挿入されている。拡径部15bの内部において、ラックシャフト16は衝撃吸収部材40を貫通している。弾性部41の第2の端面は、ラックハウジング15の規制面15cに当接している。また、弾性部41の嵌合部41aはラックハウジング15の嵌合部15dに嵌合されている。嵌合部41aが嵌合部15dに嵌合することにより、衝撃吸収部材40が拡径部15bの内部に固定される。 As shown in FIG. 2, the shock absorbing member 40 is inserted into the enlarged diameter portion 15 b from the second end face side of the elastic portion 41. The rack shaft 16 penetrates the shock absorbing member 40 inside the enlarged diameter portion 15b. The second end surface of the elastic portion 41 is in contact with the regulation surface 15 c of the rack housing 15. Further, the fitting portion 41 a of the elastic portion 41 is fitted to the fitting portion 15 d of the rack housing 15. When the fitting portion 41a is fitted into the fitting portion 15d, the shock absorbing member 40 is fixed inside the enlarged diameter portion 15b.
規制部42は、弾性部41に比べて弾性率が高く、かつエンドプレート43より弾性率の低い硬質樹脂や軟金属等からなる。たとえば、硬質樹脂としてはウレタン樹脂等の樹脂の中でも硬質のものが挙げられ、軟金属としては鉄より軟らかい銅などの金属が挙げられる。規制部42の外径は、弾性部41の内径と略同径に形成されている。規制部42は弾性部41の内周面に嵌合している。規制部42の内径は、ラックハウジング15における挿通部15aの内径よりも大きく設定されている。さらに、規制部42の軸方向Xにおける長さL2は、弾性部41の長さL3よりも短く設定されている。ただし、長さL3は、エンド当てに伴う荷重が作用していないときの弾性部41の軸方向Xにおける長さである。このため、エンド当て時には、弾性部41が軸方向Xに潰れることで、規制部42はラックハウジング15の規制面15cと当接する。 The restricting portion 42 is made of hard resin or soft metal having a higher elastic modulus than the elastic portion 41 and a lower elastic modulus than the end plate 43. For example, the hard resin includes a hard resin among urethane resins and the like, and the soft metal includes a metal such as copper which is softer than iron. The outer diameter of the restricting portion 42 is formed to be substantially the same as the inner diameter of the elastic portion 41. The restricting portion 42 is fitted to the inner peripheral surface of the elastic portion 41. The inner diameter of the restricting portion 42 is set larger than the inner diameter of the insertion portion 15 a in the rack housing 15. Furthermore, the length L2 of the restricting portion 42 in the axial direction X is set to be shorter than the length L3 of the elastic portion 41. However, the length L3 is the length in the axial direction X of the elastic portion 41 when the load accompanying the end pad is not acting. For this reason, at the time of end contact, the elastic portion 41 is crushed in the axial direction X, so that the restricting portion 42 contacts the restricting surface 15 c of the rack housing 15.
エンドプレート43は、弾性部41及び規制部42に比べて弾性率の高い金属等からなり、その外径はラックハウジング15における拡径部15bの内径よりも僅かに小さく設定されている。エンドプレート43の内径はラックシャフト16の軸端部の外径よりも僅かに大きく設定されている。また、エンドプレート43は弾性部41及び規制部42の第1の端面(図2中の左端面)に接着剤等の固定手段により固定されている。これによって、弾性部41、規制部42及びエンドプレート43は一体に設けられてなる。弾性部41、規制部42、及びエンドプレート43の中心軸線は互いに一致している。また、エンドプレート43のラックエンド22側の側面は、エンド当て時にラックエンド22の端面33と当接する当接面43aとして機能する。 The end plate 43 is made of a metal having a higher elastic modulus than the elastic portion 41 and the restricting portion 42, and the outer diameter thereof is set slightly smaller than the inner diameter of the enlarged diameter portion 15 b in the rack housing 15. The inner diameter of the end plate 43 is set slightly larger than the outer diameter of the end portion of the rack shaft 16. The end plate 43 is fixed to the first end surfaces (left end surfaces in FIG. 2) of the elastic portion 41 and the restricting portion 42 by a fixing means such as an adhesive. As a result, the elastic portion 41, the restricting portion 42, and the end plate 43 are integrally provided. The central axes of the elastic part 41, the restricting part 42, and the end plate 43 coincide with each other. Further, the side surface of the end plate 43 on the rack end 22 side functions as an abutting surface 43a that abuts on the end surface 33 of the rack end 22 when the end plate is applied.
低速走行中に普通にステアリング操作をするときや、車庫入れ等の徐行しながらステアリング操作をするとき等の通常荷重が作用するときには、軸方向Xに弾性部41が圧縮変形することによって、エンド当て時の衝撃が吸収される。この際の弾性部41の圧縮することのできる圧縮代L1は、軸方向Xにおける規制部42の長さL2と弾性部41の長さL3との差によって規定される。すなわち、弾性部41の圧縮できる量は規制部42の長さによって制限される。また、縁石乗り上げ等に起因して通常荷重よりも強い衝撃荷重が作用したときには、弾性部41だけでなく規制部42も軸方向Xに変形することによって、エンド当て時の衝撃がより吸収される。 When a normal load is applied, such as when the steering operation is normally performed during low-speed driving or when the steering operation is performed while gradually moving in a garage or the like, the elastic portion 41 is compressed and deformed in the axial direction X, so that the end contact The shock of time is absorbed. The compression margin L1 that can be compressed by the elastic portion 41 at this time is defined by the difference between the length L2 of the restricting portion 42 and the length L3 of the elastic portion 41 in the axial direction X. That is, the amount that the elastic portion 41 can be compressed is limited by the length of the restricting portion 42. Further, when an impact load stronger than a normal load is applied due to curb climbing or the like, not only the elastic portion 41 but also the restricting portion 42 is deformed in the axial direction X, so that the impact at the time of end contact is more absorbed. .
エンド当て時におけるラックエンド22の軸方向Xへのストロークと弾性部41へ作用する荷重との間には図4のグラフに示される関係がある。図4では、つぎの(A),(B),(C)の3つの場合に分けてプロットしてある。なお、座標のスケールについては便宜上、完全には統一していない。 There is a relationship shown in the graph of FIG. 4 between the stroke in the axial direction X of the rack end 22 and the load acting on the elastic portion 41 at the time of end contact. In FIG. 4, the following three cases (A), (B), and (C) are plotted separately. Note that the coordinate scale is not completely unified for convenience.
(A)規制部42を設けない場合。
(B)エンドプレート43と同程度の高い弾性率を有し、ほとんど弾性を示さない規制部42を設ける場合。
(A) A case where the restricting portion 42 is not provided.
(B) A case where a restricting portion 42 having a high elastic modulus comparable to that of the end plate 43 and hardly exhibiting elasticity is provided.
(C)エンドプレート43よりも低い弾性率を有し、ある程度の弾性を示す規制部42を設ける場合。
図4に一点鎖線で示されるように、規制部42を設けずにストローク規制しない場合は、ストロークの増加に伴って荷重がゆるやかに増加する。これは、ラックエンド22とラックハウジング15との間では、弾性部41を介して荷重が伝達されるためである。すなわち、弾性部41が荷重を吸収することにより、荷重の急激な増加が抑制される。弾性部41の圧縮限界を超えると荷重が急激に増加する。
(C) The case where the restricting portion 42 having a lower elastic modulus than the end plate 43 and showing a certain degree of elasticity is provided.
As indicated by a one-dot chain line in FIG. 4, when the stroke is not regulated without providing the regulating portion 42, the load gradually increases as the stroke increases. This is because a load is transmitted between the rack end 22 and the rack housing 15 via the elastic portion 41. That is, when the elastic portion 41 absorbs the load, a rapid increase in the load is suppressed. When the compression limit of the elastic part 41 is exceeded, the load increases rapidly.
図4に点線で示されるように、ほとんど弾性のない規制部42を設ける場合は、ある一定のストロークまではストローク規制しない場合と同様に、ストローク量に対応して荷重がゆるやかに増加する。しかし、ある一定のストロークを超えると、荷重は急激に増加する。ここで、ある一定のストロークとは、端面33が当接面43aに当接する位置を基準としたとき、端面33が規制部42を介して規制面15cに当接するまでのラックエンド22の移動距離(=L1)である。すなわち、規制部42が規制面15cに当接することによって荷重を吸収することができなくなるため、ストローク量に対して荷重は急激に増加する。 As shown by the dotted line in FIG. 4, when the restricting portion 42 having almost no elasticity is provided, the load gradually increases corresponding to the stroke amount as in the case where the stroke is not restricted up to a certain stroke. However, when a certain stroke is exceeded, the load increases rapidly. Here, the certain stroke refers to the movement distance of the rack end 22 until the end surface 33 comes into contact with the restriction surface 15c via the restriction portion 42 when the position where the end surface 33 comes into contact with the contact surface 43a is used as a reference. (= L1). That is, since the load cannot be absorbed by the restriction portion 42 coming into contact with the restriction surface 15c, the load increases rapidly with respect to the stroke amount.
図4に実線で示されるように、弾性率が低い規制部42を設けてストローク規制する場合は、ある一定のストロークまではストローク規制をしない場合と同様に、弾性部41が荷重を吸収するため、ストローク量に対応して荷重がゆるやかに増加する。そして、弾性部41が圧縮されて圧縮代L1がなくなり、ラックエンド22の端面33が規制部42を介してラックハウジング15の規制面15cに当接した以降、荷重は急激に増加する。ただし、この例では、規制部42は弾性を有するので、軸方向Xに圧縮変形する。この圧縮変形の分だけ荷重の増加は緩やかになる。また、規制部42が圧縮変形する分、より大きな荷重を吸収することができる。規制部42の圧縮変形に伴って、弾性部41もさらに圧縮変形される。これら規制部42と弾性部41の圧縮変形により、ほとんど弾性のない規制部42を設ける場合と比べてより荷重を吸収することができる。また、規制部42が変形する分、荷重の急激な増加も軽減される。 As shown by a solid line in FIG. 4, when the restriction portion 42 having a low elastic modulus is provided to restrict the stroke, the elastic portion 41 absorbs the load as in the case where the stroke restriction is not performed until a certain stroke. The load increases gradually corresponding to the stroke amount. Then, after the elastic portion 41 is compressed and the compression margin L1 disappears and the end surface 33 of the rack end 22 comes into contact with the restriction surface 15c of the rack housing 15 via the restriction portion 42, the load increases rapidly. However, in this example, since the restricting portion 42 has elasticity, it is compressed and deformed in the axial direction X. The increase in load is moderated by the amount of this compressive deformation. Further, a larger load can be absorbed as the restricting portion 42 is compressed and deformed. As the restricting portion 42 is compressed and deformed, the elastic portion 41 is further compressed and deformed. By compressive deformation of the restricting portion 42 and the elastic portion 41, the load can be absorbed more than when the restricting portion 42 having almost no elasticity is provided. In addition, since the restricting portion 42 is deformed, a sudden increase in load is reduced.
以上のことから、ストロークエンド(行き止まり感)を明確にするためは規制部42を設けた方がよく、また衝撃吸収性を確保する観点から規制部42はある程度の弾性を有していることが好ましい。したがって、本例では規制部42を設け、かつ規制部42の弾性率を弾性部41よりも高く、かつエンドプレート43よりも低い値に設定している。 From the above, in order to clarify the stroke end (dead end feeling), it is better to provide the restricting portion 42, and the restricting portion 42 may have a certain degree of elasticity from the viewpoint of securing shock absorption. preferable. Therefore, in this example, the restricting portion 42 is provided, and the elastic modulus of the restricting portion 42 is set higher than that of the elastic portion 41 and lower than that of the end plate 43.
次に、衝撃吸収部材40の作用を説明する。
まず、電動パワーステアリング装置10において想定される荷重について説明する。ここでは、想定される荷重を、通常時の荷重と異常時の荷重とに分ける。
Next, the operation of the shock absorbing member 40 will be described.
First, the load assumed in the electric power steering apparatus 10 will be described. Here, the assumed load is divided into a normal load and an abnormal load.
通常時の荷重は、エンド当てが起きるが、規制部42はほとんど変形しないような荷重である。すなわち、通常時の荷重は、低速で走っていて普通にステアリング操作するときや、車庫入れ等の徐行しながらステアリング操作をする場合等にエンド当てが発生したときの比較的弱い荷重である。 The normal load is such a load that end contact occurs but the restricting portion 42 hardly deforms. That is, the normal load is a relatively weak load when the end contact occurs when the vehicle is normally operated at a low speed and the steering operation is performed normally or when the steering operation is performed while the vehicle is slowly moving into a garage or the like.
異常時の荷重は、エンド当てが起き、規制部42も変形するような荷重である。異常時の荷重としては、縁石乗り上げ等に伴うエンド当てが発生したときの比較的強い衝撃荷重である。 The load at the time of abnormality is such a load that end contact occurs and the restricting portion 42 is also deformed. The load at the time of abnormality is a relatively strong impact load when an end contact occurs due to curb climbing or the like.
図5Aに示すように、ステアリングホイール11が操作限界付近まで操舵されていない場合、ラックエンド22の端面33とエンドプレート43の当接面43aとは互いに離れた状態にある。この状態から、ラックシャフト16に対して操舵に伴う正入力や転舵輪12側からの逆入力が加わると、操舵方向に応じてラックエンド22の端面33がラックハウジング15の規制面15cに接近する方向にラックシャフト16が移動する。 As shown in FIG. 5A, when the steering wheel 11 is not steered to the vicinity of the operation limit, the end surface 33 of the rack end 22 and the contact surface 43a of the end plate 43 are in a state of being separated from each other. From this state, when a positive input accompanying steering or a reverse input from the steered wheel 12 is applied to the rack shaft 16, the end surface 33 of the rack end 22 approaches the regulating surface 15 c of the rack housing 15 according to the steering direction. The rack shaft 16 moves in the direction.
図5Bに示すように、ステアリングホイール11が操作限界付近まで操舵されると、ラックエンド22の端面33が、衝撃吸収部材40のエンドプレート43の当接面43aと当接する。この状態では、衝撃吸収部材40に大きな荷重が作用していないため、規制部42とラックハウジング15の規制面15cとの間には隙間Sが存在している。すなわち、弾性部41の長さL3に比べて規制部42の長さL2は短いため、その短い分だけの隙間Sができる。隙間Sが形成されている状態で、ラックエンド22の端面33がラックハウジング15の規制面15cに接近するようにラックシャフト16がさらに移動されると、当該移動に伴い弾性部41が圧縮され始め、隙間Sは徐々に縮められる。 As shown in FIG. 5B, when the steering wheel 11 is steered to the vicinity of the operation limit, the end surface 33 of the rack end 22 contacts the contact surface 43 a of the end plate 43 of the shock absorbing member 40. In this state, since a large load is not applied to the impact absorbing member 40, a gap S exists between the restricting portion 42 and the restricting surface 15 c of the rack housing 15. That is, since the length L2 of the restricting portion 42 is shorter than the length L3 of the elastic portion 41, a gap S corresponding to the short length is formed. When the rack shaft 16 is further moved so that the end surface 33 of the rack end 22 approaches the regulating surface 15c of the rack housing 15 in the state where the gap S is formed, the elastic portion 41 starts to be compressed along with the movement. The gap S is gradually reduced.
図5Cに示すように、通常時の荷重によって、ステアリングホイール11が操作限界まで操舵されると、隙間Sが解消されて、規制部42は規制面15cに当接する。このとき、弾性部41は軸方向Xにおいて、ラックエンド22の端面33とラックハウジング15の規制面15cとに挟圧されることによって、規制部42と等しい長さL2に縮められ、隙間Sがなくなったことにより圧縮代L1は零になる。圧縮代L1が零とは、規制部42が規制面15cに当接して、隙間Sがなくなったときのことである。また、弾性部41は軸方向Xに圧縮変形することに伴い、嵌合部15dとの間に隙間がある場合には、当該隙間内において膨張する。本実施形態では、通常時の荷重では、規制部42は変形しない。すなわち、規制部42によりストローク規制がなされるので、弾性部41による弾性感に起因する違和感も少なく、明確にストロークエンドを判断することができる。 As shown in FIG. 5C, when the steering wheel 11 is steered to the operation limit by a normal load, the clearance S is eliminated and the restricting portion 42 comes into contact with the restricting surface 15c. At this time, the elastic portion 41 is compressed in the axial direction X between the end surface 33 of the rack end 22 and the restriction surface 15c of the rack housing 15 to be shortened to a length L2 equal to the restriction portion 42, and the gap S is formed. The compression allowance L1 becomes zero due to the disappearance. The compression allowance L1 is zero when the restricting portion 42 comes into contact with the restricting surface 15c and the gap S disappears. Further, when the elastic portion 41 is compressed and deformed in the axial direction X, if there is a gap between the elastic portion 41 and the fitting portion 15d, the elastic portion 41 expands in the gap. In the present embodiment, the restricting portion 42 is not deformed by a normal load. That is, since the restriction is made by the restricting portion 42, there is little discomfort due to the elastic feeling by the elastic portion 41, and the stroke end can be clearly determined.
なお、図5Cのように弾性部41が軸方向Xに圧縮された状態から、運転者によってステアリングホイール11が逆方向に操舵されると、ラックエンド22の端面33はラックハウジング15の規制面15cから離間する。離間するにつれて、弾性部41は軸方向Xに伸長し、図5Bに示される状態を経て、図5Aに示される非エンド当て時の状態に戻る。 5C, when the steering wheel 11 is steered in the reverse direction by the driver from the state in which the elastic portion 41 is compressed in the axial direction X, the end surface 33 of the rack end 22 becomes the regulating surface 15c of the rack housing 15. Separate from. As the distance is increased, the elastic portion 41 extends in the axial direction X, and returns to the non-end contact state shown in FIG. 5A through the state shown in FIG. 5B.
図5Dに示すように、通常時の荷重を超える異常時の荷重が衝撃吸収部材40に与えられた場合、規制部42は通常時の長さL2よりも短い長さL2aまで縮められる。また、弾性部41は圧縮代L1を超えてさらに圧縮される。そのため、より大きな衝撃を吸収することができる。 As shown in FIG. 5D, when an abnormal load exceeding the normal load is applied to the shock absorbing member 40, the restricting portion 42 is contracted to a length L2a shorter than the normal length L2. Further, the elastic portion 41 is further compressed beyond the compression allowance L1. Therefore, a larger impact can be absorbed.
なお、ラックエンド22の端面33がラックハウジング15の規制面15cから離間する場合、異常時の荷重が弾性部41および規制部42の弾性限度を超える荷重でなければ、弾性部41および規制部42は、それぞれ図5Cおよび図5Bに示される状態を経て、図5Aに示される非エンド当て時の状態に戻る。 When the end surface 33 of the rack end 22 is separated from the restriction surface 15 c of the rack housing 15, the elastic portion 41 and the restriction portion 42 are not loaded unless the abnormal load exceeds the elastic limit of the elastic portion 41 and the restriction portion 42. Returns to the non-end contact state shown in FIG. 5A through the states shown in FIGS. 5C and 5B, respectively.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に示す効果を奏することができる。
(1)通常時の荷重が作用するときには、規制部42によってラックシャフト16のストロークが規制されるため、ストロークエンドが明確に定められる。規制部42を設けない場合と比べて、車両の運転者はエンド当て時の弾性部41の圧縮変形に伴う弾性感を感じ難く、ストロークエンドを明確に把握することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) When a normal load is applied, the stroke of the rack shaft 16 is regulated by the regulating portion 42, so that the stroke end is clearly defined. Compared with the case where the restriction part 42 is not provided, the driver of the vehicle is less likely to feel the elasticity associated with the compressive deformation of the elastic part 41 when the end is applied, and can clearly grasp the stroke end.
(2)異常時の荷重のような大きな荷重が作用した場合には、規制部42が軸方向Xに圧縮されることにより変形する。そのため、通常の荷重が作用するときには規制部42によって長さL2を超える圧縮変形が規制されていた弾性部41が、さらに圧縮変形する。したがって、より大きな衝撃を吸収することができる。ドライバビリティの低下も抑制される。 (2) When a large load such as an abnormal load is applied, the restricting portion 42 is deformed by being compressed in the axial direction X. For this reason, when a normal load is applied, the elastic part 41 whose compression deformation exceeding the length L2 is restricted by the restriction part 42 is further compressed and deformed. Therefore, a larger impact can be absorbed. A decrease in drivability is also suppressed.
(3)弾性部41の嵌合部41aを弾性変形させてラックハウジング15の嵌合部15dに嵌合させることで、衝撃吸収部材40はラックエンド22の規制面15cとラックハウジング15の端面33との間に固定される。そのため、衝撃吸収部材40をラックハウジング15に固定するための新たな部材を必要としない。また、テーパ面41bが設けられているので、拡径部15bに挿入しやすい。 (3) By elastically deforming the fitting portion 41 a of the elastic portion 41 and fitting it into the fitting portion 15 d of the rack housing 15, the shock absorbing member 40 has the restriction surface 15 c of the rack end 22 and the end surface 33 of the rack housing 15. Fixed between. Therefore, a new member for fixing the shock absorbing member 40 to the rack housing 15 is not required. Moreover, since the taper surface 41b is provided, it is easy to insert in the enlarged diameter part 15b.
(4)エンドプレート43を設けることにより、エンド当て時における弾性部41および規制部42の一部に応力が集中することを抑制することができる。エンドプレート43の平面形状によって弾性部41および規制部42にそれぞれ生じる応力が分散され均一化されるからである。応力集中によって電動パワーステアリング装置10の最弱部の変形などを抑制することができる。 (4) By providing the end plate 43, it is possible to prevent stress from concentrating on a part of the elastic portion 41 and the restricting portion 42 during the end application. This is because the stress generated in the elastic portion 41 and the restricting portion 42 is dispersed and uniformed by the planar shape of the end plate 43. Deformation of the weakest part of the electric power steering device 10 can be suppressed by the stress concentration.
(5)弾性部41は規制部42の外周面に設けられている。このため、弾性部41が圧縮変形する際、弾性部41のラックシャフト16側へ向けた弾性変形が規制部42によって抑制される。 (5) The elastic part 41 is provided on the outer peripheral surface of the restricting part 42. For this reason, when the elastic part 41 compressively deforms, the elastic deformation of the elastic part 41 toward the rack shaft 16 side is suppressed by the restricting part 42.
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、弾性部41は、コイルスプリングなどの粘性を有さない弾性部材で構成してもよい。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the elastic part 41 may be configured by an elastic member having no viscosity such as a coil spring.
・上記実施形態において、嵌合部41a,15dは設けなくてもよい。この場合、弾性部41は接着剤等を用いてラックハウジング15に固定されることが望ましい。
・上記実施形態において、弾性部41と規制部42との位置関係を次のようにしてもよい。すなわち、規制部42の径方向内側に弾性部41を設けてもよい。
-In above-mentioned embodiment, fitting part 41a, 15d does not need to be provided. In this case, the elastic portion 41 is preferably fixed to the rack housing 15 using an adhesive or the like.
In the above embodiment, the positional relationship between the elastic part 41 and the restricting part 42 may be as follows. That is, the elastic portion 41 may be provided on the radially inner side of the restricting portion 42.
・上記実施形態において、衝撃吸収部材40はラックエンド22の端面33に固定してもよい。
・上記実施形態において、規制部42は硬質樹脂または軟金属であることが望ましい。
In the above embodiment, the shock absorbing member 40 may be fixed to the end surface 33 of the rack end 22.
In the above embodiment, it is desirable that the restricting portion 42 be a hard resin or a soft metal.
・上記実施形態において、電動パワーステアリング装置10として実施したが、油圧式のパワーステアリング装置であってもよいし、ノンパワーステアリング装置であってもよいし、ステア・バイ・ワイヤ(SBW)であってもよい。 In the above embodiment, the electric power steering device 10 is implemented, but a hydraulic power steering device, a non-power steering device, or a steer-by-wire (SBW) may be used. May be.
次に前記実施形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)弾性体に嵌合部が設けられているところ、前記ハウジングの内部に、前記弾性体の嵌合部と嵌合して固定する溝(上記実施形態での、嵌合部15d)が設けられている。
Next, the technical idea that can be grasped from the embodiment will be added below.
(A) When the fitting portion is provided in the elastic body, a groove (fitting portion 15d in the above embodiment) is fitted inside the housing to be fitted and fixed to the fitting portion of the elastic body. Is provided.
10…ステアリング装置、11…ステアリングホイール、12…転舵輪、13…転舵機構、14…アシスト装置、15…ラックハウジング、15a…挿通部、15b…拡径部、15c…規制面、15d…嵌合部、16…ラックシャフト、17…ステアリングシャフト、18…ラックアンドピニオン機構、19…モータ、20…ベルト、21…ボールねじ機構、22…ラックエンド、23…タイロッド、31…ボールスタッド、31a…ボール部、32…ソケット、32a…球面座、33…端面、34…円柱部、35…雄ねじ部、36…円形孔、37…雌ねじ部、40…衝撃吸収部材、41…弾性部、41a…嵌合部、41b…テーパ面、42…規制部、43…エンドプレート、43a…当接面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steering device, 11 ... Steering wheel, 12 ... Steering wheel, 13 ... Steering mechanism, 14 ... Assist device, 15 ... Rack housing, 15a ... Insertion part, 15b ... Diameter expansion part, 15c ... Restriction surface, 15d ... Fitting Joint part, 16 ... rack shaft, 17 ... steering shaft, 18 ... rack and pinion mechanism, 19 ... motor, 20 ... belt, 21 ... ball screw mechanism, 22 ... rack end, 23 ... tie rod, 31 ... ball stud, 31a ... Ball part, 32 ... Socket, 32a ... Spherical seat, 33 ... End face, 34 ... Cylindrical part, 35 ... Male thread part, 36 ... Circular hole, 37 ... Female thread part, 40 ... Shock absorbing member, 41 ... Elastic part, 41a ... Fitting Joint part, 41b ... taper surface, 42 ... regulating part, 43 ... end plate, 43a ... contact surface.
Claims (4)
前記転舵シャフトを収容するハウジングと、
前記転舵シャフトの両端部にそれぞれ装着されて転舵輪に連結されるジョイントと、
前記転舵シャフトの移動方向における前記ハウジングと前記ジョイントとの間に設けられてそれらが当接する際の衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、を備え、
前記衝撃吸収部材は、前記転舵シャフトの移動に伴い前記ジョイントが当接するエンド受け部と、
前記エンド受け部と前記ハウジングとの間に設けられて前記転舵シャフトの移動に伴い前記エンド受け部と前記ハウジングとにより挟み込まれて圧縮される弾性部と、
前記エンド受け部と前記ハウジングとの間かつ前記弾性部に対する前記転舵シャフトの径方向位置に設けられて前記弾性部の一定量を超える圧縮を規制する規制部と、を有し、
前記規制部は、前記弾性部よりも弾性率が高く、かつ前記エンド受け部よりも弾性率が低く設定されているステアリング装置。 A steering shaft that reciprocates in the axial direction;
A housing that houses the steered shaft;
Joints that are respectively attached to both ends of the steered shaft and connected to steered wheels;
An impact absorbing member that is provided between the housing and the joint in the moving direction of the steered shaft and absorbs an impact when they abut,
The impact absorbing member includes an end receiving portion with which the joint comes into contact with the movement of the steered shaft;
An elastic part provided between the end receiving part and the housing and sandwiched between the end receiving part and the housing and compressed as the steered shaft moves;
A regulating portion that is provided between the end receiving portion and the housing and at a radial position of the steered shaft with respect to the elastic portion and restricts compression exceeding a certain amount of the elastic portion;
The steering device is configured such that the restricting portion is set to have a higher elastic modulus than the elastic portion and lower in elastic modulus than the end receiving portion.
前記弾性部および前記規制部はそれぞれ前記転舵シャフトに挿通される円筒状をなし、
前記規制部は前記弾性部の内部に設けられているステアリング装置。 The steering apparatus according to claim 1, wherein
The elastic part and the restricting part each have a cylindrical shape inserted through the steered shaft,
The steering unit is provided in the elastic portion.
前記規制部は前記弾性部よりも前記軸方向における長さが短く設定されていて、
前記規制部が前記転舵シャフトの移動に伴い前記エンド受け部と前記ハウジングとで挟み込まれることにより、前記弾性部の一定量を超える圧縮が規制されるステアリング装置。 In the steering device according to any one of claims 1 to 3,
The restriction portion is set to have a shorter length in the axial direction than the elastic portion,
A steering device in which compression exceeding a certain amount of the elastic portion is restricted by the restriction portion being sandwiched between the end receiving portion and the housing as the steered shaft moves.
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