JP4635772B2 - ステアリング装置 - Google Patents

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Description

本発明はステアリング装置、特に、二次衝突時に運転者に加わる衝撃力を緩和するための衝撃エネルギー吸収機構を備えたステアリング装置に関する。
二次衝突時に運転者に加わる衝撃力を緩和するために、コラムが二次衝突時の衝撃力で車体前方側にコラプス移動する時に、塑性変形して二次衝突時の衝撃荷重を緩和する衝撃エネルギー吸収機構を備えたステアリング装置がある。
このような衝撃エネルギー吸収機構を有するステアリング装置として、特許文献1及び特許文献2のステアリング装置がある。図6から図11は、衝撃エネルギー吸収機構を有する従来のステアリング装置である。図6は衝撃エネルギー吸収機構を有する従来のステアリング装置の通常の状態を示す正面図である。図7は図6の右側面図である。図8は車体側ブラケットの斜視図である。図9はエネルギー吸収部材の斜視図である。図10はエネルギー吸収部材と車体側ブラケットの組み付け状態を示す斜視図である。図11は二次衝突時の状態を示す正面図である。
インナーコラム10の外周には、軸方向に摺動可能にアウターコラム11が嵌合している。アウターコラム11には、ステアリングシャフト12が回転可能に軸支され、ステアリングシャフト12の右端(車体後方側)には、ステアリングホイール(図示せず)が固定されている。
アウターコラム11の左側(車体前方側)には、アウターコラム11を左右両側から挟み込むようにして、上部ブラケット(車体取付けブラケット)3が取付けられている。上部ブラケット3は、車体前方側に離脱可能に車体側ブラケット16A、16Bに取付けられている。車体側ブラケット16A、16Bは、図示しない車体に固定されている。車体側ブラケット16A、16Bは、図8に示すように全体がL字形状に形成され、車体から下方向に延びる側板161と、この側板161の下端から外側に直角に折り曲げられた下板162で構成されている。
アウターコラム11は、二次衝突時にステアリングホイールに運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、車体側ブラケット16A、16Bから上部ブラケット3が車体前方側に離脱し、インナーコラム10に案内されて車体前方側にコラプス移動し、衝撃エネルギーを吸収する。上部ブラケット3には、ワイヤー状のエネルギー吸収部材31(図9参照)が取付けられていて、この衝突の衝撃エネルギーを塑性変形して吸収する。
インナーコラム10の車体前方側(左側)には、操舵補助部(電動アシスト機構)20のハウジング21の右端がボルトによって固定される。操舵補助部20は、電動モータ23、減速ギヤボックス部24、出力軸25等から構成されている。操舵補助部20は、図示しない枢動ピンによって車体に枢動可能に軸支されている。
ステアリングシャフト12が回転すると、その回転力が図示しないトーションバーを介して出力軸25に伝達され、操舵輪側の抵抗によって、トーションバーに捩れが生じる。この捩れによって磁束が増減し、この磁束の増減をインダクタンスの変化として検出することによって、トーションバーに作用するトルクを検出し、電動モータ23を所要の操舵補助力で駆動して、減速ギヤボックス部24の減速機構を介して出力軸25に伝達する。
出力軸25の回転は、出力軸25の左端にボルト26で固定されるカルダンジョイント27、カルダンジョイント27の車体前方側に接続される図示しない中間シャフトから、図示しないピニオンシャフトを経由して、ステアリングギヤに伝達され、車輪の操舵角を変えることができる。
上部ブラケット(車体取付けブラケット)3には、上部ブラケット3の上部にアウターコラム11の軸心の左右両側に延びるフランジ部36が形成され、フランジ部36に形成された切欠き溝37、37の左右両側縁部にカプセル38、38が嵌め込まれている。上部ブラケット3はアウターコラム11の軸心に対して、左右対称構造を有している。
上部ブラケット3及びアウターコラム11は金属等の導電性材料で構成されており、切欠き溝37、37は、フランジ部36の車体後方側に開口している。切欠き溝37、37には、金属(アルミニウム等の軽合金)等の導電性材料で構成されたカプセル38、38が嵌め込まれ、カプセル38、38は、図示しない複数の剪断ピンによって、フランジ部36に結合されている。また、カプセル38、38は、カプセル38に形成された図示しない長溝状のボルト孔に挿通したボルト383、及び、ナット384によって、車体側ブラケット16A、16Bの下板162の下面163に固定されている。
よって、ステアリングホイールの周囲に配置されたホーン等の電気機器の接地線は、アウターコラム11、フランジ部36から、カプセル38と接触する車体側ブラケット16A、16Bに接続される。二次衝突時の衝撃で運転者がステアリングホイールに衝突し、車体前方側に強い衝撃力が加わると、フランジ部36は車体前方側にコラプス移動して、剪断ピンが剪断する。
衝撃エネルギー吸収部材31は、図9及び図10に示すように、断面が円形の一本のワイヤーで構成されている。この衝撃エネルギー吸収部材31は、その長さの中間位置で、カプセル38、38の車体後方端、及び、車体側ブラケット16A、16Bの下板162の下面163に沿って延びる直線状の基部313を有し、この基部313の左右両端がコの字形に折り曲げられて、下板162の下面163に沿って、車体前方側に向って直進する上直線部311、311を有している。
この上直線部311、311は、フランジ部36の車体前方端を通過した後、U字形に車体下方側に折り曲げられたU字部312、312を形成した後、車体後方側に向って直進する下直線部314を形成し、この下直線部314がフランジ部36の下面まで延びている。フランジ部36の車体前方端には、U字形に車体下方側に折り曲げられたU字部361が形成されている。
また、上部ブラケット3は、上板32と、この上板32から下方に延びる側板33、34を有している。上記アウターコラム11には、アウターコラム11の上方に突出して、ディスタンスブラケット13が一体的に形成されている。ディスタンスブラケット13の側板14、15は、上部ブラケット3の側板33、34の内側面331、341に摺動可能に接している。
上部ブラケット3の側板33、34には、チルト調整用長溝35、35が形成されている。チルト調整用長溝35、35は、上記した車体前方側に設けられた枢動ピンを中心とする円弧状に形成されている。
丸棒状の締付けロッド5が、上記チルト調整用長溝35、35を通して、図7の右側から挿入されている。締付けロッド5の右端には円筒状の頭部51が形成されている。締付けロッド5の左端外周には、固定カム53、可動カム54、操作レバー55、スラスト軸受56、ナット57が、この順で外嵌され、ナット57の内径部に形成された雌ねじ(図示せず)が、締付けロッド5の左端に形成された雄ねじ58にねじ込まれている。締付けロッド5の左端外周には、矩形断面の回り止め部(図示せず)が形成されており、この回り止め部によって、固定カム53が、締付けロッド5に対して回り止めされる。
固定カム53と可動カム54の対向する端面には、相補的な傾斜カム面が形成され、互いに噛み合っている。可動カム54の左側面に連結された操作レバー55を手で操作すると、可動カム54が固定カム53に対して回動する。この締付けロッド5、固定カム53、可動カム54、操作レバー55等が、所望のチルト位置で上部ブラケット3にアウターコラム11をクランプするクランプ装置を構成している。
操作レバー55をクランプ方向に回動すると、固定カム53の傾斜カム面の山に可動カム54の傾斜カム面の山が乗り上げ、締付けロッド5を図7の左側に引っ張ると同時に、固定カム53を図7の右側に押す。
右側の側板34は、締付けロッド5の頭部51の左端面によって左側に押され、側板34を内側に変形させ、側板34の内側面341をディスタンスブラケット13の側板15に強く押しつける。
同時に、左側の側板33は、固定カム53の右端面によって右側に押され、側板33を内側に変形させ、側板33の内側面331をディスタンスブラケット13の側板14に強く押しつける。このようにして、アウターコラム11のディスタンスブラケット13を、上部ブラケット3に強固に締付けることができる。従って、上部ブラケット3に対してアウターコラム11が固定され、アウターコラム11を所望のチルト位置で上部ブラケット3にクランプすることができる。
次に、運転者が操作レバー55を締付解除方向に回動すると、フリーな状態における間隔がディスタンスブラケット13の側板14、15の外側の幅より広く設定された上部ブラケット3の側板33、34が、挟持方向と反対の方向へそれぞれ弾性復帰する。
そこで、前記アウターコラム11は、上部ブラケット3の側板33、34に対してフリーな状態となるため、前記締付けロッド5をチルト調整用長溝35に案内させつつチルト方向に変位させることで、ステアリングホイールのチルト方向の調整を任意に行うことができる。
従って、図6から図11に示す従来のステアリング装置では、二次衝突時の衝撃で、アウターコラム11及び上部ブラケット3が車体前方側に移動すると、図11に示すように、衝撃エネルギー吸収部材31は、U字部312、312がフランジ部36の車体前方端のU字部361によってしごかれて塑性変形し、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収して、運転者の安全を確保している。
しかしながら、上記した従来のステアリング装置では、二次衝突時の衝撃で上部ブラケット3が車体前方側に移動してカプセル38から離脱すると、上部ブラケット3及びアウターコラム11を車体側に支持するものが無くなるため、アウターコラム11が、その自重によって車体下方側に回転して落下して、二次衝突時の車体前方側へのコラプス移動が円滑に行われず、二次衝突時の衝撃力の吸収が不十分になる恐れがあった。
特開平9−272448号公報 特開平9−193812号公報
本発明は、簡単な構造で、二次衝突時の車体前方側へのコラプス移動が円滑に行われるようにしたステアリング装置を提供することを課題とする。
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回動可能に軸支するアウターコラム、車体に固定され、それぞれが側板とこの側板下端から外側に向かって直角に折り曲げられた下板とからなってL字状をなすとともに、上記アウターコラムの軸心を挟んで対称に配置された一対の部品からなる車体側ブラケット、上記アウターコラムの上部に設けられた車体取付ブラケットであって、アウターコラムの軸心の左右両側に向かって延びるフランジ部を有し、このフランジ部と上記車体側ブラケットの2つの下板とをカプセルを介して固定することにより、二次衝突時に車体側ブラケットから車体前方側に離脱することが可能な車体取付けブラケット、一本のワイヤーを折り曲げて形成されたエネルギー吸収部材であって、上記下板のそれぞれに形成された係止部に係止される直線状の基部、この基部の両側から下方に折り曲げられた後、上記下板の下面に沿って車体前方側に向かって折り曲げられた上直線部、この直線部から車体下方側にU字形に折り曲げられたU字部、及び、このU字部から車体後方側に向かって折り曲げられた下直線部を有するエネルギー吸収部材、及び、フランジ部の車体前方端から車体下方側にU字状に折り曲げられたU字部であって、二次衝突時に上記アウターコラム及び上記車体側ブラケットが車体前方に移動するとき上記エネルギー吸収部材側の上記U字部をしごいて塑性変形させる上記フランジ部側のU字部、を備え、上記エネルギー吸収部材の上記基部が上記車体側ブラケットに係止されていると共に、二次衝突時には上記エネルギー吸収部材の上記下直線部が上記車体取付けブラケットの上記フランジ部下面左右両側において支持しており二次衝突時における上記アウターコラムの車体下方側への回転阻止されることを特徴とするステアリング装置である。
番目の発明は、第1番目の発明のステアリング装置において、上記アウターコラムは、上記車体取付けブラケットにチルト位置が調整可能に支持されると共に、所望のチルト位置で上記車体取付けブラケットにこのアウターコラムをクランプするクランプ装置を有することを特徴とするステアリング装置である。
本発明のステアリング装置では、車体に固定された車体側ブラケットにエネルギー吸収部材の一端が係止され、エネルギー吸収部材の他端が、コラムを支持する車体取付けブラケットの車体前方側への移動で塑性変形して二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収すると共に、二次衝突時に車体取付けブラケットを支持して、コラムが車体下方側に回転するのを阻止する。従って、簡単な構造で、コラムの二次衝突時の車体下方側への回転を阻止して、車体前方側へのコラムのコラプス移動を円滑にし、運転者の安全を確保することができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図1は本発明の実施形態のステアリング装置の通常の状態を示す正面図である。図2は本発明の車体側ブラケットの斜視図である。図3は本発明のエネルギー吸収部材の斜視図である。図4は本発明のエネルギー吸収部材と車体側ブラケットの組み付け状態を示す斜視図である。図5は図1に示す本発明のステアリング装置の二次衝突時の状態を示す正面図である。以下の説明では、上記従来例と異なる構造部分について説明し、重複する説明は省略する。また、従来例と同一部品には同一番号を付して説明する。
インナーコラム10の外周には、軸方向に摺動可能にアウターコラム11が嵌合している。アウターコラム11には、ステアリングシャフト12が回転可能に軸支され、ステアリングシャフト12の右端(車体後方側)には、ステアリングホイール(図示せず)が固定されている。
アウターコラム11の左側(車体前方側)には、アウターコラム11を左右両側から挟み込むようにして、上部ブラケット(車体取付けブラケット)3が取付けられている。上部ブラケット3は、車体前方側に離脱可能に車体側ブラケット16A、16Bに取付けられている。
アウターコラム11の軸心を挟んで対称に配置された一対の車体側ブラケット16A、16Bは、図示しない車体に固定されている。車体側ブラケット16A、16Bは、図2に示すように全体がL字形状に形成され、図示しない車体から下方向に延びる側板161と、この側板161の下端から外側に直角に折り曲げられた下板162で構成されている。
また、車体側ブラケット16A、16Bには、図2に示すように、下板162の車体後方側端面165に、後記するエネルギー吸収部材31(図3参照)の係止部166が形成されている。この係止部166は、下板162の車体後方側端面165から上方に若干延長された後、車体後方側に直角に折り曲げられて車体後方側に延びる受け部166Aを形成し、この受け部166Aの車体後方端を上方に直角に折り曲げて形成されている。
アウターコラム11は、二次衝突時にステアリングホイールに運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、車体側ブラケット16A、16Bから上部ブラケット3が車体前方側に離脱し、インナーコラム10に案内されて車体前方側にコラプス移動し、衝撃エネルギーを吸収する。上部ブラケット3には、ワイヤー状のエネルギー吸収部材31(図3参照)が取付けられていて、この衝突の衝撃エネルギーを塑性変形して吸収する。
インナーコラム10の車体前方側(左側)には、操舵補助部(電動アシスト機構)20のハウジング21の右端がボルトによって固定される。操舵補助部20は、電動モータ23、減速ギヤボックス部24、出力軸25等から構成されている。操舵補助部20は、図示しない枢動ピンによって車体に枢動可能に軸支されている。
ステアリングシャフト12が回転すると、その回転力が図示しないトーションバーを介して出力軸25に伝達され、操舵輪側の抵抗によって、トーションバーに捩れが生じる。この捩れによって磁束が増減し、この磁束の増減をインダクタンスの変化として検出することによって、トーションバーに作用するトルクを検出し、電動モータ23を所要の操舵補助力で駆動して、減速ギヤボックス部24の減速機構を介して出力軸25に伝達する。
出力軸25の回転は、出力軸25の左端にボルト26で固定されるカルダンジョイント27、カルダンジョイント27の車体前方側に接続される図示しない中間シャフトから、図示しないピニオンシャフトを経由して、ステアリングギヤに伝達され、車輪の操舵角を変えることができる。
上部ブラケット(車体取付けブラケット)3には、上部ブラケット3の上部にアウターコラム11の軸心の左右両側に延びるフランジ部36が形成され、フランジ部36に形成された図示しない切欠き溝の左右両側縁部にカプセル38、38が嵌め込まれている。上部ブラケット3はアウターコラム11の軸心に対して、左右対称構造を有している。
カプセル38、38は、図示しない複数の剪断ピンによって、フランジ部36に結合されている。また、カプセル38、38は、カプセル38に形成された図示しない長溝状のボルト孔に挿通したボルト383、及び、ナット384によって、車体側ブラケット16A、16Bの下板162の下面163に固定されている。
本発明の実施形態では、車体側ブラケット16A、16B、及び、上部ブラケット3は、アウターコラム11の軸心を挟んで対称に配置されているが、非対称に配置してもよい。また、左右のボルト383、383は、アウターコラム11の軸心からの距離が等距離に設定されているが、アウターコラム11の軸心からの距離を異ならせてもよい。さらに、左右のボルト383、383は、アウターコラム11の軸心方向に互いにずれていてもよい。
よって、ステアリングホイールの周囲に配置されたホーン等の電気機器の接地線は、アウターコラム11、フランジ部36から、カプセル38と接触する車体側ブラケット16A、16Bに接続される。二次衝突時の衝撃で運転者がステアリングホイールに衝突し、車体前方側に強い衝撃力が加わると、フランジ部36は車体前方側にコラプス移動して、剪断ピンが剪断する。
衝撃エネルギー吸収部材31は、図3及び図4に示すように、断面が円形の一本のワイヤーを折り曲げて構成されている。この衝撃エネルギー吸収部材31は、その長さの中間位置で、車体側ブラケット16A、16Bの下板162の上面164よりも上方位置で、下板162の車体後方側端面165に沿って延びる直線状の基部313を有している。この基部313は、車体側ブラケット16A、16Bの係止部166、166に形成された受け部166A、166A上に載置される。
この基部313の左右両端は、車体後方側端面165に接して下方にコの字形に折り曲げられた後、車体側ブラケット16A、16Bの下板162の下面163に沿って、車体前方側に向って直進する上直線部311、311を有している。
この上直線部311、311は、フランジ部36の車体前方端を通過した後、U字形に車体下方側に折り曲げられたU字部312、312を形成した後、車体後方側に向って直進する下直線部314を形成し、この下直線部314がフランジ部36の下面まで延びている。フランジ部36の車体前方端には、U字形に車体下方側に折り曲げられたU字部361が形成されている。
操作レバー55をクランプ方向に回動すると、図示しない従来と同一構造のカム機構から構成されるクランプ装置により、アウターコラム11の図示しないディスタンスブラケットを、上部ブラケット3に強固に締付けることができる。従って、上部ブラケット3に対してアウターコラム11が固定され、アウターコラム11を所望のチルト位置で上部ブラケット3にクランプすることができる。
従って、図1から図5に示す本発明のステアリング装置では、二次衝突時の衝撃で、アウターコラム11及び上部ブラケット3が車体前方側に移動すると、図5に示すように、エネルギー吸収部材31は、U字部312、312がフランジ部36の車体前方端のU字部361によってしごかれて塑性変形し、二次衝突時の衝撃エネルギーを吸収して、運転者の安全を確保している。
また、本発明のステアリング装置では、二次衝突時の衝撃で上部ブラケット3が車体前方側に移動してカプセル38から離脱しても、エネルギー吸収部材31の基部313が、車体側ブラケット16A、16Bの係止部166の受け部166A上に保持される。
従って、エネルギー吸収部材31の下直線部314が、上部ブラケット3のフランジ部36の下面を支持して、アウターコラム11が、その自重によって車体下方側に回転するのを阻止するため、アウターコラム11の車体前方側へのコラプス移動が円滑に行われ、二次衝突時の衝撃力の吸収が十分に行われる。また、エネルギー吸収部材31によって、アウターコラム11が車体下方側に回転するのを阻止するため、部品の増加が抑えられ、構造が簡単なため、製造コストの増大を抑制することができる。
上記した実施形態では、チルト位置調整機構のみを有するステアリング装置に適用した例を示すが、チルト位置調整機構とテレスコピック位置調整機構の両方を有するステアリング装置に適用することもできる。
また、上記した実施形態では、ロアー側のインナーコラム10の車体前方側が枢動ピンによって車体に枢動可能に軸支された、いわゆる腰振りチルト式のチルト位置調整機構を有するステアリング装置に適用した例を示している。他の実施形態として、アッパー側のアウターコラム11の車体後方側が枢動ピンによって車体に枢動可能に軸支された、いわゆる首振りチルト式のチルト位置調整機構を有するステアリング装置に適用してもよい。
本発明のステアリング装置の通常の状態を示す正面図である。 本発明の車体側ブラケットの斜視図である。 本発明のエネルギー吸収部材の斜視図である。 本発明のエネルギー吸収部材と車体側ブラケットの組み付け状態を示す斜視図である。 図1に示す本発明のステアリング装置の二次衝突時の状態を示す正面図である。 従来のステアリング装置の通常の状態を示す正面図である。 図6の右側面図である。 従来の車体側ブラケットの斜視図である。 従来のエネルギー吸収部材の斜視図である。 従来のエネルギー吸収部材と車体側ブラケットの組み付け状態を示す斜視図である。 図6に示す従来のステアリング装置の二次衝突時の状態を示す正面図である。
符号の説明
10 インナーコラム
11 アウターコラム
12 ステアリングシャフト
13 ディスタンスブラケット
14、15 側板
16A、16B 車体側ブラケット
161 側板
162 下板
163 下面
164 上面
165 車体後方側端面
166 係止部
166A 受け部
20 操舵補助部
21 ハウジング
23 電動モータ
24 減速ギヤボックス部
25 出力軸
26 ボルト
27 カルダンジョイント
3 上部ブラケット
31 エネルギー吸収部材
311 上直線部
312 U字部
313 基部
314 下直線部
32 上板
33、34 側板
331、341 内側面
35 チルト調整用長溝
36 フランジ部
361 U字部
37 切欠き溝
38 カプセル
383 ボルト
384 ナット
5 締付けロッド
51 頭部
53 固定カム
54 可動カム
55 操作レバー
56 スラスト軸受
57 ナット
58 雄ねじ

Claims (2)

  1. ステアリングホイールを装着したステアリングシャフトを回動可能に軸支するアウターコラム、
    車体に固定され、それぞれが側板とこの側板下端から外側に向かって直角に折り曲げられた下板とからなってL字状をなすとともに、上記アウターコラムの軸心を挟んで対称に配置された一対の部品からなる車体側ブラケット、
    上記アウターコラムの上部に設けられた車体取付ブラケットであって、アウターコラムの軸心の左右両側に向かって延びるフランジ部を有し、このフランジ部と上記車体側ブラケットの2つの下板とをカプセルを介して固定することにより、二次衝突時に車体側ブラケットから車体前方側に離脱することが可能な車体取付けブラケット、
    一本のワイヤーを折り曲げて形成されたエネルギー吸収部材であって、上記下板のそれぞれに形成された係止部に係止される直線状の基部、この基部の両側から下方に折り曲げられた後、上記下板の下面に沿って車体前方側に向かって折り曲げられた上直線部、この直線部から車体下方側にU字形に折り曲げられたU字部、及び、このU字部から車体後方側に向かって折り曲げられた下直線部を有するエネルギー吸収部材、及び、
    フランジ部の車体前方端から車体下方側にU字状に折り曲げられたU字部であって、二次衝突時に上記アウターコラム及び上記車体側ブラケットが車体前方に移動するとき上記エネルギー吸収部材側の上記U字部をしごいて塑性変形させる上記フランジ部側のU字部、
    を備え、
    上記エネルギー吸収部材の上記基部が上記車体側ブラケットに係止されていると共に、二次衝突時には上記エネルギー吸収部材の上記下直線部が上記車体取付けブラケットの上記フランジ部下面左右両側において支持しており二次衝突時における上記アウターコラムの車体下方側への回転阻止されること
    を特徴とするステアリング装置。
  2. 請求項1に記載されたステアリング装置において、
    上記アウターコラムは、上記車体取付けブラケットにチルト位置が調整可能に支持されると共に、所望のチルト位置で上記車体取付けブラケットにこのアウターコラムをクランプするクランプ装置を有すること
    を特徴とするステアリング装置。
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