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JP2008239028A - ステアリング装置 - Google Patents

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JP2008239028A
JP2008239028A JP2007084498A JP2007084498A JP2008239028A JP 2008239028 A JP2008239028 A JP 2008239028A JP 2007084498 A JP2007084498 A JP 2007084498A JP 2007084498 A JP2007084498 A JP 2007084498A JP 2008239028 A JP2008239028 A JP 2008239028A
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JP2007084498A
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Tetsuei Fujita
哲英 藤田
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NSK Ltd
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Abstract

【課題】二次衝突時のコラムの車体上方側への衝撃荷重によって、アウターコラムがインナーコラムに対して折り曲げられるのを軽減して、衝撃荷重の吸収を円滑に行わせるようにしたステアリング装置を提供する。
【解決手段】アウターコラム11の軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重によって、アウターコラム11には、インナーコラム10に対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用する。しかし、インナーコラム10にはインナーコラム側スリット8が形成されていて、アウターコラム11の閉鎖端部73近傍の内周面11Bは、インナーコラム10の車体後方側端面101近傍の外周面10Aには当接しない。従って、アウターコラム側スリット7の幅を拡げようとする力が小さくなるため、インナーコラム10に対するアウターコラム11の車体上方側への折り曲げが抑制され、衝撃荷重の吸収が十分に行われる。
【選択図】図4

Description

本発明はステアリング装置、特に、アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、ステアリングホイールのテレスコピック位置の調整を行うと共に、二次衝突時にステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動して、衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置に関する。
アウターコラムとインナーコラムが軸方向に相対的に摺動可能に嵌合することによって、テレスコピック位置の調整、及び、二次衝突時の衝撃荷重を吸収するようにしたステアリング装置がある。
このようなステアリング装置においては、アウターコラムに軸方向のスリットを形成し、締付けロッドを締付けて、アウターコラムのクランプ部をスリット部分で弾性変形させ、通常の運転操作時には、アウターコラムをインナーコラムに対して摺動不能にクランプする構造のものが一般的である(特許文献1)。
アウターコラムにスリットを形成した特許文献1のステアリング装置は、スリット部分でアウターコラムが容易に弾性変形して、インナーコラムのクランプが確実に行える利点がある。
しかし、二次衝突時に運転者がステアリングホイールに衝突すると、ステアリングホイールには衝撃荷重が加わるが、この衝撃荷重は、アウターコラムの軸方向の車体前方側への衝撃荷重と、アウターコラムの軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重の二つの荷重成分を有している。
アウターコラムの軸方向の車体前方側への衝撃荷重によって、ステアリングホイールが車体前方側にコラプス移動して衝撃荷重を吸収する。しかし、アウターコラムの軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重によって、スリットの閉鎖端部側近傍のアウターコラム内周面が、インナーコラムの車体後方端の外周面に当接して、スリットの幅が拡げられ、その結果として、アウターコラムがインナーコラムに対して折り曲げられて、車体前方側へのコラプス移動が円滑に行われず、衝撃荷重の吸収が不十分になる恐れがあった。
特開2003−2211号公報
本発明は、二次衝突時のコラムの車体上方側への衝撃荷重によって、アウターコラムのスリットの幅が拡げられ、アウターコラムがインナーコラムに対して折り曲げられるのを軽減して、車体前方側へのコラプス移動を円滑に行なわせ、衝撃荷重の吸収を円滑に行わせ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、インナーコラム、上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラム、上記アウターコラムに上記アウターコラム側スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ/アンクランプする一対のクランプ部材、上記インナーコラムの嵌合部軸端の外周面に上記アウターコラム側スリットと同一位相位置に形成され、上記アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成されたインナーコラム側スリットを備えたことを特徴とするステアリング装置である。
第2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、上記インナーコラム側スリットの幅は上記アウターコラム側スリットの幅よりも大きく形成されていることを特徴とするステアリング装置である。
第3番目の発明は、インナーコラム、上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラム、上記アウターコラムに上記アウターコラム側スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ/アンクランプする一対のクランプ部材、上記インナーコラムの嵌合部軸端の外周面に上記アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成され、上記アウターコラムの内周面との間に所定の隙間を有する縮径部を備えた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、インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラムと、インナーコラムの嵌合部軸端の外周面にアウターコラム側スリットと同一位相位置に形成され、アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成されたインナーコラム側スリットを備えている。
また、本発明のステアリング装置では、インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラムと、インナーコラムの嵌合部軸端の外周面にアウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成され、上記アウターコラムの内周面との間に所定の隙間を有する縮径部を備えている。
従って、二次衝突時に、アウターコラムに対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用しても、アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍の内周面は、インナーコラムの外周面には当接しない。その結果、アウターコラム側スリットの幅を拡げようとする力が小さくなり、インナーコラムに対するアウターコラムの車体上方側への折り曲げが抑制されるため、アウターコラムの車体前方側へのコラプス移動が円滑に行われて、衝撃荷重の吸収が十分に行われる。
以下の実施例では、ステアリングホイールの前後方向位置と傾斜角度の両方を調整できる、チルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した例について説明する。
図1は本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。図1に示すように、中空円筒状のコラム1が車体に取付けられ、このコラム1にはステアリングシャフト12が回動可能に軸支されている。ステアリングシャフト12には、その右端(車体後方側)にステアリングホイール121が装着され、ステアリングシャフト12の左端(車体前方側)には、自在継手21を介して中間シャフト22が連結されている。
中間シャフト22は、雄スプラインが形成された中実の中間インナーシャフト221と、雌スプラインが形成された中空円筒状の中間アウターシャフト222で構成され、中間インナーシャフト221の雄スプラインが、中間アウターシャフト222の雌スプラインに伸縮可能(摺動可能)に、かつ回転トルクを伝達可能に嵌合している。
さらに、中間アウターシャフト222の車体後方側が上記自在継手21に連結され、中間インナーシャフト221の車体前方側が自在継手23に連結されている。自在継手23には、ステアリングギヤ24の図示しないラックに噛合うピニオンが連結されている。
運転者がステアリングホイール121を回転操作すると、ステアリングシャフト12、自在継手21、中間シャフト22、自在継手23を介して、その回転力がステアリングギヤ24に伝達され、ラックアンドピニオン機構を介して、タイロッド25を移動し、車輪の操舵角を変えることができる。
図2は本発明の実施例1のステアリング装置の要部を示す一部を断面した側面図である。図3は図2のP矢視図である。図4は図3の要部を示す一部を断面した拡大下面図である。図5は図2のA−A断面図である。
図2から図5に示すように、コラム1は、中空円筒状のアウターコラム(アッパーコラム)11と、このアウターコラム11の左側(車体前方側)に軸方向に摺動可能に内嵌したインナーコラム(ロアーコラム)10で構成されている。
アウターコラム11には、上部ステアリングシャフト12Aが回転可能に軸支され、上部ステアリングシャフト12Aの右端(車体後方側)に、上記したステアリングホイール121(図1参照)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、アッパーブラケット(車体取付けブラケット)3が取付けられている。アッパーブラケット3は、車体41に固定されたアルミ合金製等のカプセル42を介して、車体前方側に離脱可能に取付けられている。
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121に運転者が衝突して大きな衝撃力が作用すると、カプセル42からアッパーブラケット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、衝突時の衝撃エネルギーを吸収する。
インナーコラム10の車体前方端には、ロアーブラケット6が一体的に形成され、このロアーブラケット6が、チルト中心軸61を介して車体41に枢動可能に支承されている。また、インナーコラム10には、下部ステアリングシャフト12Bが回転可能に軸支され、下部ステアリングシャフト12Bの車体後方端が上部ステアリングシャフト12Aの車体前方端にスプライン嵌合し、ステアリングホイール121の回転操作を、図1の自在継手21を介して、ステアリングギヤ24に伝達する。
図5に示すように、アッパーブラケット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。アウターコラム11には、アウターコラム11の下方に突出して、一対のクランプ部材13A、13Bが一体的に形成されている。クランプ部材13A、13Bの外側面14A、14Bは、アッパーブラケット3の側板33、34の内側面331、341に摺動可能に接している。
本発明の実施例では、アウターコラム11は、アルミダイカスト製の一体成型品であるが、鋼管にクランプ部材13A、13Bを溶接したものであってもよい。また、軽量化を目的として、マグネシウムダイカスト製であってもよい。
アッパーブラケット3の側板33、34には、チルト調整用長溝35、36が形成されている。クランプ部材13A、13Bには、図5の左右方向に延びると共に、アウターコラム11の軸心方向に長く延びるテレスコ調整用長溝15A、15Bが形成されている。
丸棒状の締付けロッド5が、上記チルト調整用長溝35、36及びテレスコ調整用長溝15A、15Bを通して、図5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。頭部51の外径部には回り止め部511が形成され、この回り止め部511は、チルト調整用長溝36の溝幅よりも若干幅の狭い矩形断面に形成されている。
回り止め部511はチルト調整用長溝36に嵌入して、締付けロッド5をアッパーブラケット3に対して回り止めするとともに、アウターコラム11のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝36に沿って、締付けロッド5を摺動させる。
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。
固定カム53の右端外周には、矩形断面の回り止め部(図示せず)が形成されている。この回り止め部がチルト調整用長溝35に嵌入して、固定カム53をアッパーブラケット3に対して回り止めするとともに、アウターコラム11のチルト位置調整時に、チルト調整用長溝35に沿って、固定カム53を摺動させる。
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。
図2から図5に示すように、アウターコラム11の下面には、車体下方側に、アウターコラム11の外周面11Aから内周面11Bに貫通したアウターコラム側スリット7が形成されている。アウターコラム側スリット7は、アウターコラム11の車体前方側端面111に開放され、車体前方側端面111の開放側から、開放端部(開放側の端部)71、平行部72、閉鎖端部(閉鎖側の端部)73の順に形成されている。
図3に示すように、開放端部71から一定の幅で平行部72が車体後方側に延び、クランプ部材13A、13Bの車体後方側端面131A、131Bを過ぎた位置に、円弧状の閉鎖端部73が形成されている。
また、図2から図5に示すように、インナーコラム10の下面には、車体下方側に、インナーコラム10の外周面10Aから内周面10Bに貫通したインナーコラム側スリット8が形成されている。
図4に示すように、インナーコラム側スリット8は、アウターコラム側スリット7と同一位相位置に形成されている。また、インナーコラム側スリット8は、インナーコラム10の車体後方側端面(アウターコラム11の内周面11Bとの嵌合部軸端)101に開放され、車体後方側端面101の開放側から、開放端部(開放側の端部)81、平行部82、閉鎖端部(閉鎖側の端部)83の順に形成されている。インナーコラム側スリット8の幅はアウターコラム側スリット7の幅よりも大きく形成されている。
インナーコラム側スリット8の軸方向の長さL2は、アウターコラム11を、そのテレスコピックス調整範囲L1の全長にわたって移動した時に、アウターコラム11の下面側(車体下方側)であって、閉鎖端部73近傍の内周面11Bが、インナーコラム10の下面側(車体下方側)であって、車体後方側端面101近傍の外周面10Aに当接しないだけの長さに形成されている。
上記した構成の実施例1のステアリング装置で、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5の左側に引っ張ると同時に、固定カム53を図5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を内側に変形させる。すると、側板34の内側面341がクランプ部材13Bの外側面14Bに強く押しつけられる。
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を内側に変形させる。すると、側板33の内側面331が、クランプ部材13Aの外側面14Aに強く押しつけられる。
その結果、クランプ部材13A、13Bは、クランプ部材13A、13Bの内側面16A、16Bが互いに接近する方向に内側に弾性変形し、アウターコラム側スリット7は、閉鎖端部73を支点として、開放端部71、平行部72の幅が狭まる。従って、アウターコラム11の内周面11Bが縮径して、インナーコラム10の外周面10Aをクランプ(テレスコピッククランプ)する。
このようにして、アッパーブラケット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のチルト方向の変位、及び、テレスコピック方向の変位が阻止される。上記した固定カム53、可動カム54、締付けロッド5、操作レバー55等によって、本発明の実施例のクランプ装置が構成されている。
二次衝突時に運転者がステアリングホイール121に衝突すると、ステアリングホイール121に車体前方側への衝撃荷重が加わる。この衝撃荷重は、アウターコラム11の軸方向の車体前方側への衝撃荷重と、アウターコラム11の軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重との、二つの荷重成分を有している。
アウターコラム11の軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重によって、アウターコラム11には、インナーコラム10に対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用する。しかし、上記したように、インナーコラム10にはインナーコラム側スリット8が形成されていて、アウターコラム11に対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用しても、アウターコラム11の閉鎖端部73近傍の内周面11Bは、インナーコラム10の車体後方側端面101近傍の外周面10Aには当接しない。
従って、アウターコラム側スリット7の幅を拡げようとする応力が小さくなるため、その結果として、インナーコラム10に対するアウターコラム11の車体上方側への折り曲げが抑制され、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て、衝撃荷重の吸収が十分に行われる。
操作レバー55をアンクランプ方向に回動すると、固定カム53の傾斜カム面の山が可動カム54の傾斜カム面の谷に落ち込み、締付けロッド5と固定カム53が側板33、34を締め付けていた力が解除される。従って、側板33、34、クランプ部材13A、13Bが外側に弾性復帰する。
このようにして、アウターコラム11をアッパーブラケット3に対してアンクランプ(チルトアンクランプ)し、アウターコラム11をインナーコラム10に対してアンクランプ(テレスコピックアンクランプ)する。
ステアリングホイール121を握ってアウターコラム11をインナーコラム10に対して軸方向に摺動し、所望のテレスコピック位置に調整する。また、チルト中心軸61を中心として、インナーコラム10及びアウターコラム11のチルト位置を調整した後、再び、アウターコラム11をアッパーブラケット3にクランプすることができる。
次に本発明の実施例2について説明する。図6は本発明の実施例2のステアリング装置の要部を示す一部を断面した拡大側面図である。図7は本発明の実施例2の図4相当図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
実施例2は、インナーコラム10に、実施例1のインナーコラム側スリット8の代わりとして、アウターコラム11の内周面11Bとの間に所定の隙間を有する縮径部を形成した例である。
すなわち、図6及び図7に示すように、アウターコラム11の下面には、車体下方側に、実施例1と同様に、アウターコラム11の外周面11Aから内周面11Bに貫通したアウターコラム側スリット7が形成されている。アウターコラム側スリット7は、アウターコラム11の車体前方側端面111に開放され、車体前方側端面111の開放側から、開放端部(開放側の端部)71、平行部72、閉鎖端部(閉鎖側の端部)73の順に形成されている。
また、インナーコラム10の車体後方側端面(アウターコラム11の内周面11Bとの嵌合部軸端)101側には、インナーコラム10の外周面10Aよりも小径に形成した縮径部84が形成されている。縮径部84は、アウターコラム11の内周面11Bとの間に隙間を有して形成されている。
図7に示すように、縮径部84の軸方向の長さL3は、アウターコラム11を、そのテレスコピックス調整範囲L1の全長にわたって移動した時に、アウターコラム11の下面側であって、閉鎖端部73近傍の内周面11Bが、縮径部84の外周面841に当接しないだけの長さに形成されている。
操作レバー55をクランプ方向に回動して、アッパーブラケット3に対してアウターコラム11を固定し、アウターコラム11のチルト方向の変位及びテレスコピック方向の変位を阻止する。
二次衝突時に運転者がステアリングホイール121に衝突すると、ステアリングホイール121に衝撃荷重が加わる。この衝撃荷重は、アウターコラム11の軸方向の車体前方側への衝撃荷重と、アウターコラム11の軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重の二つの荷重成分を有している。
アウターコラム11の軸方向に直交する車体上方側への衝撃荷重によって、アウターコラム11には、インナーコラム10に対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用する。しかし、上記したように、インナーコラム10には縮径部84が形成されていて、アウターコラム11に対して車体上方側に折り曲げる方向の力が作用しても、アウターコラム11の閉鎖端部73近傍の内周面11Bは、インナーコラム10の縮径部84の外周面841には当接しない。
従って、アウターコラム側スリット7の幅を拡げようとする応力が小さくなるため、その結果として、インナーコラム10に対するアウターコラム11の車体上方側への折り曲げが抑制され、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て、衝撃荷重の吸収が十分に行われる。
上記実施例では、インナーコラム側スリット8及び縮径部84の軸方向の長さは、アウターコラム11のスリット7の閉鎖端部73近傍の内周面11Bが、インナーコラム10の車体後方側端面101近傍の外周面10Aに当接しないだけの長さで良いため、短くて済む。従って、インナーコラム10の外周面10Aをテレスコピッククランプした時のクランプ力の減少は、最小限に抑制される。
上記実施例では、インナーコラム10がロアーコラム、アウターコラム11がアッパーコラムで構成されているが、インナーコラム10をアッパーコラム、アウターコラム11をロアーコラムにしてもよい。
また、上記実施例では、チルト位置調整とテレスコピック位置調整の両方が可能なチルト・テレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用した場合について説明したが、テレスコピック位置調整だけが可能なテレスコピック式のステアリング装置に本発明を適用してもよい。
本発明のステアリング装置を車両に取り付けた状態を示す全体斜視図である。 本発明の実施例1のステアリング装置の要部を示す一部を断面した側面図である。 図2のP矢視図である。 図3の要部を示す一部を断面した拡大下面図である。 図2のA−A断面図である。 本発明の実施例2のステアリング装置の要部を示す一部を断面した拡大側面図である。 本発明の実施例2の図4相当図である。
符号の説明
1 コラム
10 インナーコラム(ロアーコラム)
10A 外周面
10B 内周面
101 車体後方側端面
11 アウターコラム(アッパーコラム)
11A 外周面
11B 内周面
111 車体前方側端面
12 ステアリングシャフト
12A 上部ステアリングシャフト
12B 下部ステアリングシャフト
121 ステアリングホイール
13A、13B クランプ部材
131A、131B 車体後方側端面
14A、14B 外側面
15A、15B テレスコ調整用長溝
16A、16B 内側面
21 自在継手
22 中間シャフト
221 中間インナーシャフト
222 中間アウターシャフト
23 自在継手
24 ステアリングギヤ
25 タイロッド
3 アッパーブラケット(車体取付けブラケット)
32 上板
33、34 側板
331、341 内側面
35、36 チルト調整用長溝
41 車体
42 カプセル
5 締付けロッド
51 頭部
511 回り止め部
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
6 ロアーブラケット
61 チルト中心軸
7 アウターコラム側スリット
71 開放端部
72 平行部
73 閉鎖端部
8 インナーコラム側スリット
81 開放端部
82 平行部
83 閉鎖端部
84 縮径部
841 外周面

Claims (3)

  1. インナーコラム、
    上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラム、
    上記アウターコラムに上記アウターコラム側スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ/アンクランプする一対のクランプ部材、
    上記インナーコラムの嵌合部軸端の外周面に上記アウターコラム側スリットと同一位相位置に形成され、上記アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成されたインナーコラム側スリットを備えたこと
    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、
    上記インナーコラム側スリットの幅は上記アウターコラム側スリットの幅よりも大きく形成されていること
    を特徴とするステアリング装置。
  3. インナーコラム、
    上記インナーコラムの外周面に軸方向に相対的にテレスコピック位置調整可能に外嵌され、車体下方側に、軸方向の所定長に渡って形成されたアウターコラム側スリットを有する中空のアウターコラム、
    上記アウターコラムに上記アウターコラム側スリットを介して互いに接近離反可能に形成され、上記アウターコラムの内周面を拡径及び縮径させて、上記インナーコラムの外周面をクランプ/アンクランプする一対のクランプ部材、
    上記インナーコラムの嵌合部軸端の外周面に上記アウターコラム側スリットの閉鎖端部近傍から軸方向の所定長に渡って形成され、上記アウターコラムの内周面との間に所定の隙間を有する縮径部を備えたこと
    を特徴とするステアリング装置。
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