JP2002029434A - 電動式舵取装置 - Google Patents

電動式舵取装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウォームをウォームホイールに向けて移動さ
せバックラッシュ量を少なくするための移動手段が逆入
力荷重によって破壊することを防止することができるよ
うにする。 【解決手段】 操舵補助用のモータ6の回転に連動する
ウォーム71をウォームホイール72に向けて移動させ
る移動体9を備え、逆入力荷重によるウォーム71のウ
ォームホイール72に対する離隔移動を制限する制限部
を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は操舵補助力の発生源
としてモータを用いてなる電動式舵取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の舵取りは、車室の内部に配され
た操舵輪の回転操作を、舵取用の車輪(一般的には前
輪)の操向のために車室の外部に配された舵取機構に伝
えて行われる。
【0003】図8は従来における電動式舵取装置の断面
図、図9は減速機構部分の断面図である。自動車用の電
動式舵取装置としては、図8,図9に示すように、例え
ば舵取りのための操舵輪100に連結される第1の操舵
軸101と、該操舵軸101の下端部にトーションバー
102を介してその上端部が同軸的に連結され、その下
端部が車輪に繋がる舵取機構に連結される第2の操舵軸
103と、操舵輪100を回転することによって第1の
操舵軸101に加わるトルクを前記トーションバー10
2に生じる捩れによって検出するトルクセンサ104
と、該トルクセンサ104の検出結果に基づいて駆動さ
れる操舵補助用のモータ105と、該モータ105の出
力軸に繋がり、該出力軸の回転を減速して前記第2の操
舵軸103に伝達するウォーム106及びウォームホイ
ール107を有する減速機構とを備え、操舵輪100の
回転に応じた舵取機構の動作を前記モータ105の回転
により補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減
するように構成されている。
【0004】減速機構を構成するウォーム106は図
8,図9に示す如く一対の転がり軸受108,108を
介してハウジング110の嵌合孔に支持され、ウォーム
ホイール107が設けられている第2の操舵軸103は
一対の転がり軸受109,109を介してハウジング1
10の嵌合孔に支持され、ラジアル方向及びアキシアル
方向への移動が阻止されている。
【0005】このようにウォーム106及びウォームホ
イール107が用いられた舵取装置にあっては、その噛
合部のバックラッシュ量が大きいときはバックラッシュ
音が発生し、該バックラッシュ音が自動車の室内に洩れ
ることになる。
【0006】そこで従来にあっては、前記噛合部のバッ
クラッシュ量を少なくするため、ウォーム106及びウ
ォームホイール107の回転中心間距離と、前記転がり
軸受108,109が嵌合される嵌合孔の中心間距離と
が許容範囲内で一致するように加工されたウォーム10
6、ウォームホイール107、転がり軸受108,10
9、第2の操舵軸103、ハウジング110が選択され
組み立てられているが、この組立てに多くの時間を要す
ることになり、また、ウォーム106及びウォームホイ
ール107の歯の摩耗が増大することによってバックラ
ッシュ量が増加することになり、改善策が要望されてい
た。
【0007】本発明の出願人は一端に軸部を有するウォ
ームをラジアル方向へ移動可能とし、該ウォームを囲む
ハウジングと、前記軸部が挿入される軸受との間に前記
ウォームをウォームホイールに向けて移動させる弾性体
等の移動手段を設け、バックラッシュ量を少なくするよ
うにした電動式舵取装置を先に提案した。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、電動式舵取
装置にあっては、操向輪の縁石乗り上げ等によって操向
輪から操舵軸を介して逆入力荷重が伝わった場合、ウォ
ームがウォームホイールに対しラジアル方向へ離間する
ように押圧されることになるため、上述した如く弾性体
等の移動手段によってバックラッシュ量を少なくするよ
うにした電動式舵取装置にあっては、前記逆入力荷重が
ウォームから前記移動手段に加わり、該移動手段が過剰
に弾性変形するとともに、ウォームの回転中心が過剰に
傾斜し、ウォームの他端を支持する転がり軸受に肩乗り
上げが発生したり、ウォームが破損したりする可能性が
あった。
【0009】本発明は上記問題点を解決することができ
る電動式舵取装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】第1発明
に係る電動式舵取装置は、操舵補助用のモータの回転に
連動し、ラジアル方向への移動が可能な駆動歯車と、該
駆動歯車に噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記
駆動歯車を従動歯車に向けて移動させる移動手段とを備
え、前記モータの回転によって操舵補助するようにした
電動式舵取装置において、前記駆動歯車の従動歯車に対
する離隔移動を制限する制限手段を備えていることを特
徴とする。
【0011】第1発明にあっては、移動手段によって噛
合部のバックラッシュ量を少なくすることができ、しか
も、駆動歯車に加わった前記逆入力荷重を前記移動手段
とは別個に設けられた前記制限部が負担し、駆動歯車の
従動歯車に対する離隔移動を制限するため、前記逆入力
荷重による移動手段の破壊を防止でき、駆動歯車を支持
する軸受に肩乗り上げが発生したり、ウォームが破損し
たりすることを良好に防止することができる。
【0012】第2発明に係る電動式舵取装置は、前記駆
動歯車を支持する支持部材を備えており、前記制限手段
は前記駆動歯車及び支持部材の少なくとも一方に設けて
あることを特徴とする。
【0013】第2発明にあっては、駆動歯車の支持部材
に制限手段を設けることができるため、制限手段の構造
を簡素にでき、該制限手段の加工、組み付け作業性を良
好にでき、比較的コストを低減できる。
【0014】第3発明に係る電動式舵取装置は、前記駆
動歯車は軸長方向一端に軸部を備えており、前記支持部
材は前記軸部が挿入される凹孔及び該凹孔の内側に臨
み、前記移動手段を保持した保持孔を有しており、前記
制限手段は前記軸部及び凹孔の少なくとも一方に設けて
あることを特徴とする。
【0015】第3発明にあっては、駆動歯車の軸部及び
該軸部が挿入される凹孔の少なくとも一方に制限手段が
設けてあるため、該制限手段を比較的小形に形成するこ
とができ、制限手段による減速機構部分の大形化を回避
できる。
【0016】第4発明に係る電動式舵取装置は前記制限
手段は前記凹孔の内側に取付けられた環であることを特
徴とする。
【0017】第4発明にあっては、駆動歯車の軸部が挿
入される比較的小径寸法の凹孔に環が取付けてあるた
め、駆動歯車の既存の支持構造を変えることなく制限手
段を簡易に設けることができる。
【0018】第5発明に係る電動式舵取装置は、前記制
限手段は前記軸部と一体に形成された凸部であることを
特徴とする。
【0019】第5発明にあっては、駆動歯車の軸部を加
工するとき、該軸部とともに制限手段を設けることがで
きるため、制限手段の組込み作業が必要でなく、より一
層コストの低減を図ることができる。
【0020】第6発明に係る電動式舵取装置は、前記制
限手段は前記軸部に取付けられた環であることを特徴と
する。
【0021】第6発明にあっては、駆動歯車の軸部に環
が取付けてあるため、駆動歯車の既存の支持構造を変え
ることなく制限手段を簡易に設けることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。 実施の形態1 図1は本発明に係る電動式舵取装置の断面図、図2は減
速機構部分の断面図である。電動式舵取装置は、一端が
舵取りのための操舵輪1に繋がり、他端に筒部を有する
第1の操舵軸2と、前記筒部内に挿入されてその一端が
前記操舵軸2の他端に同軸的に連結され、前記操舵輪1
に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバ
ー3と、その一端部が前記筒部の周りに挿入され、その
他端が前記トーションバー3の他端に同軸的に連結され
る第2の操舵軸4と、前記トーションバー3の捩れに応
じた第1及び第2の操舵軸2,4の相対回転変位量によ
って前記操舵輪1に加わる操舵トルクを検出するトルク
センサ5と、該トルクセンサ5が検出したトルクに基づ
いて駆動される操舵補助用のモータ6と、該モータ6の
回転に連動し、該回転を減速して第2の操舵軸4に伝達
する駆動歯車(以下ウォームと云う)71及び従動歯車
(以下ウォームホイールと云う)72を有する減速機構
7と、前記トルクセンサ5及び前記減速機構7が収容さ
れるハウジング8とを備え、このハウジング8に前記モ
ータ6が取付けられている。
【0023】ハウジング8は、前記トルクセンサ5を収
容する第1の収容部8aと、該収容部8aに連続し、前
記ウォームホイール72を収容する第2の収容部8b
と、該収容部8bに連続し、前記ウォーム71を収容す
る第3の収容部8cとを備えており、この第3の収容部
8cに連通するケースを有する前記モータ6がハウジン
グに取付けられている。
【0024】収容部8cはウォーム71の軸長方向に長
くなっており、その長手方向一端に、前記ウォーム71
の一端に設けられた軸部71aが挿入される円柱形の凹
孔81及び該凹孔81の内周面(内側)に臨み、前記軸
部71aのラジアル方向に向けて穿設された円柱形の保
持孔82を有する支持部材80が設けられている。この
支持部材80は前記ハウジング8と一体に形成されてい
るが、その他、ハウジング8と別体とし、ボルト等の取
付手段によってハウジング8に取付けてもよい。
【0025】凹孔81はその軸長方向の長さが保持孔8
2の内径寸法よりも長く形成してあり、該凹孔81の軸
長方向中間に前記保持孔82が臨んでいる。
【0026】また、収容部8cの他端には嵌合孔83及
び該嵌合孔83に連続する環状溝84が設けられ、該環
状溝84に止め環10が嵌合されている。
【0027】減速機構7は、前記モータ6の出力軸60
に繋がるウォーム71と、前記第2の操舵軸4の中間に
嵌合固定され、舵取機構に繋がるウォームホイール72
とを備え、これらウォーム71及びウォームホイール7
2の噛合により前記出力軸60の回転を減速して第2の
操舵軸4に伝達し、該第2の操舵軸4からユニバーサル
ジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構
(図示せず)へ伝達するようにしている。
【0028】ウォーム71は第2の操舵軸4の軸芯と交
叉するように配置されており、その両端に軸部71a,
71bが設けられている。一端の軸部71aは前記凹孔
81に挿入され、さらに前記保持孔82に軸長方向移動
可能に保持された移動体9によって回転可能に支持され
ている。他端の軸部71bは転がり軸受11を介して前
記嵌合孔83に回転可能に支持されており、前記環状溝
84に嵌合された止め環10によって転がり軸受11の
軸長方向への移動を拘束している。また、他端の軸部7
1bが継筒12の内面にスプライン嵌合されて前記出力
軸60に連結されている。
【0029】軸部71bは図2の如くその周面が軸芯に
対し凸形に湾曲しており、この湾曲周面を中心としてウ
ォーム71を揺動させることが可能にしてある。
【0030】図3は図2のIII −III 線の拡大断面図で
ある。移動体9は合成樹脂材料によって円柱形に形成さ
れており、その軸長方向の中間位置、換言すれば前記保
持孔82に沿って移動する移動方向の中間位置に前記軸
部71aの周面に当接する当接部91を有し、前記軸部
71aが挿入される挿入孔92が設けてあり、前記当接
部91に対し前記移動方向の両側位置に、移動体9が前
記移動方向と交差する方向へ動くことを制限する環状の
弾性体13,13が設けてある。尚、移動体9は小径部
と大径部とを有し、この小径部及び大径部に弾性体1
3,13を設けてあるが、その他、全長にかけてほぼ同
径であってもよく、その形状は特に制限されない。
【0031】弾性体13,13は合成ゴム製のOリング
を用いてなり、移動体9の周面に離隔して形成された一
対の環状溝93,93に嵌め込まれており、該弾性体1
3,13が保持孔82の内面と接触することにより移動
体9の前記移動方向と交差する方向への動きを制限して
いる。
【0032】当接部91は前記軸部71aの少なくとも
2つの周方向位置に当接するように略V字形の傾斜面に
よって形成されており、当接部91が軸部71aに当接
した状態で移動体9を軸部71aのラジアル方向へ移動
させることにより前記ウォーム71をウォームホイール
72に向けて移動させるようにしてある。
【0033】また、移動体9はコイルスプリング等の弾
性体14によって前記移動方向へ付勢されている。この
弾性体14は前記保持孔82の開放縁部に着脱可能に螺
着された蓋体15と移動体9との間に介在されており、
弾性体14の力によって移動体9を移動させ、該移動体
9の当接部91を比較的小さい力で軸部71aに押付
け、ウォーム71をウォームホイール72との噛合点へ
付勢している。尚、弾性体14によって付勢された移動
体9と前記蓋体15との間には適宜寸法の隙間が生じて
いる。
【0034】図4は減速機構部分の拡大断面図である。
このように移動体9によってラジアル方向へ移動するウ
ォーム71の軸部71aが挿入された前記凹孔81に、
前記軸部71aの周面が当接してウォーム71のウォー
ムホイール72に対する離隔移動を制限する制限部16
(制限手段)が設けてある。
【0035】この制限部16は、凹孔81の保持孔82
に対して前記収容部8cと反対側の孔部分81aの内径
寸法を、保持孔82に対して前記収容部8c側の孔部分
81bの内径寸法よりも小径の寸法とすることにより形
成してある。
【0036】制限部16は前記逆入力荷重によってウォ
ーム71がウォームホイール72に対してラジアル方向
へ離隔移動したとき、移動体9に該移動体9の許容応力
以上の応力が加わるまでの間に前記軸部71aが制限部
16に当接し、ウォーム71の離隔移動を阻止し、移動
体9に過剰応力が加わることを防止するものである。従
って、前記逆入力荷重によって移動体9と蓋体15との
間の隙間量を移動体9が移動し、該移動体9が許容限度
以下で撓んだとき軸部71aが制限部16に当接し、ウ
ォーム71の離隔移動を阻止するようにしてある。
【0037】実施の形態1において、ウォーム71を組
み込む場合、蓋体15の螺着により弾性体14を介して
移動体9を移動させ、ウォーム71をウォームホイール
72に接触させ、ウォームホイール72を回してバック
ラッシュが生じていないのを確認することによってウォ
ーム71及びウォームホイール72の噛合部のバックラ
ッシュ量をなくすることができる。
【0038】操向輪の縁石乗り上げ等によって操向輪か
ら第2の操舵軸4を介してウォーム71及びウォームホ
イール72の噛合部に逆入力荷重が伝わり、該逆入力荷
重によってウォーム71がウォームホイール72に対し
ラジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム71の軸部
71aに当接している移動体9が弾性体14の力に抗し
て移動し、該移動体9が蓋体15に当接して移動体9の
移動が阻止され、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の
移動体9が撓み、該移動体9に過剰応力が加わるまでの
間に軸部71aの端縁部が制限部16に当接し、ウォー
ム71の離隔移動が阻止される。従って、移動体9に過
剰応力が加わることを防止でき、前記逆入力荷重による
移動体9の破損を防止でき、この移動体9の破損に伴う
転がり軸受11の肩乗り上げ及びウォーム71の破損を
防止することができる。
【0039】また、ウォーム71の軸部71aが挿入さ
れる凹孔81を制限部16としてあるため、凹孔81を
加工するとき、該凹孔81とともに制限部16を設ける
ことができ、制限部16の組込み作業が必要でない。
【0040】尚、以上説明した実施の形態では弾性体1
4によって付勢された移動体9と前記蓋体15との間に
適宜寸法の隙間が生じるようにしたが、その他、移動体
9と蓋体15とを接触させ、前記隙間をなくしてもよ
い。この場合、前記逆入力荷重によって合成樹脂製の移
動体9が撓み、該移動体9に過剰応力が加わるまでの間
に軸部71aの端縁部が制限部16に当接し、ウォーム
71の離隔移動を阻止するように構成する。
【0041】また、以上説明した実施の形態では移動体
9を合成樹脂製としたが、その他、移動体9を金属製と
してもよい。この場合、例えば前記当接部91を合成樹
脂製としたり、移動体9及び蓋体15の間に合成樹脂製
のスペーサを介在させたりして、前記逆入力荷重によっ
て当接部91又はスペーサを撓ませ、ウォーム71を若
干離隔移動させるようにしてもよい。
【0042】実施の形態2 図5は実施の形態2における減速機構部分の拡大断面図
である。この実施の形態2の電動式舵取装置は、ウォー
ム71の軸部71aが挿入される凹孔81自体を制限手
段とする代わりに、前記凹孔81の内周面(内側)に、
凹孔81の内径寸法よりも小径の内径寸法を有する円形
の環17を取付け、該環17を前記制限手段としたもの
である。
【0043】実施の形態2において、前記環17は合成
樹脂製であり、前記凹孔81の保持孔82に対して収容
部8cと反対側の前記孔部分81aに圧入によって固定
してある。
【0044】実施の形態2にあっては、前記逆入力荷重
によってウォーム71がウォームホイール72に対しラ
ジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム71の軸部7
1aに当接している移動体9が弾性体14の力に抗して
移動し、該移動体9が蓋体15に当接して移動体9の移
動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体9が撓
み、該移動体9に過剰応力が加わるまでの間に軸部71
aの端縁部が前記環17に当接し、ウォーム71の離隔
移動が阻止される。
【0045】また、前記環17は比較的小径寸法の凹孔
81に取付けてあるため、ウォーム71の既存の支持構
造を変えることなく制限手段を簡易に設けることができ
る。
【0046】その他の構成及び作用は実施の形態1と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【0047】実施の形態3 図6は実施の形態3における減速機構部分の拡大断面図
である。この実施の形態3の電動式舵取装置は、ウォー
ム71の軸部71aが挿入される凹孔81を制限部とし
たり、前記凹孔81に環17を取付けたりする代わり
に、前記軸部71aと一体に形成された凸部18を前記
制限手段としたものである。
【0048】実施の形態3において、前記軸部71a
は、その基端部に軸部71aと一体の凸部18を断面が
円形となるように形成し、該凸部18が前記凹孔81の
保持孔82に対して収容部8c側の孔部分81bに当接
することが可能としてある。
【0049】実施の形態3にあっては、前記逆入力荷重
によってウォーム71がウォームホイール72に対しラ
ジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム71の軸部7
1aに当接している移動体9が弾性体14の力に抗して
移動し、該移動体9が蓋体15に当接して移動体9の移
動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体9が撓
み、該移動体9に過剰応力が加わるまでの間に軸部71
aの凸部18が凹孔81の保持孔82に対して収容部8
c側の孔部分81bに当接し、ウォーム71の離隔移動
が阻止される。
【0050】また、軸部71aを加工するとき、該軸部
71aとともに凸部18を加工することができるため、
制限手段の組込み作業が必要でない。
【0051】その他の構成及び作用は実施の形態1と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【0052】実施の形態4 図7は実施の形態4における減速機構部分の拡大断面図
である。この実施の形態4の電動式舵取装置は、ウォー
ム71の軸部71aと一体に制限手段を設ける代わり
に、軸部71aの基端部に軸部71aの外径寸法よりも
大径の外径寸法を有する円形の環19を取付け、該環1
9を前記制限手段としたものである。
【0053】実施の形態4において、前記環19は合成
樹脂製であり、前記軸部71aの基端部に圧入によって
固定してある。
【0054】実施の形態4にあっては、前記逆入力荷重
によってウォーム71がウォームホイール72に対しラ
ジアル方向へ離隔移動するとき、ウォーム71の軸部7
1aに当接している移動体9が弾性体14の力に抗して
移動し、該移動体9が蓋体15に当接して移動体9の移
動が阻止され、前記逆入力荷重によって移動体9が撓
み、該移動体9に過剰応力が加わるまでの間に軸部71
aの環19が凹孔81の保持孔82に対して収容部8c
側の孔部分81bに当接し、ウォーム71の離隔移動が
阻止される。
【0055】また、前記環19は比較的小径寸法の軸部
71aに取付けてあるため、ウォーム71の既存の支持
構造を変えることなく制限手段を簡易に設けることがで
きる。
【0056】その他の構成及び作用は実施の形態1と同
様であるため、同様の部品については同じ符号を付し、
その詳細な説明及び作用の説明を省略する。
【0057】尚、以上説明した実施の形態では、軸部7
1a及び凹孔81の一方に制限手段を設けたが、その
他、この制限手段は軸部71a及び凹孔81の両方に例
えば1/2に分けて設けてもよい。
【0058】また、以上説明した実施の形態では、ウォ
ーム71をウォームホイール72に向けて移動させる移
動手段として円柱形の移動体9を有する構成としたが、
その他、前記軸部71aの周りに偏倚孔を有する弾性環
を設けたり、軸部71aをラジアル方向へ付勢するスプ
リング等の弾性体を設けたりした構成としてもよく、そ
の構成は特に制限されない。
【0059】また、以上説明した実施の形態の減速機構
7は、ウォームである駆動歯車71及びウォームホイー
ルである従動歯車72を備えたウォーム歯車である他、
ハイポイドピニオンである駆動歯車及びハイポイドホイ
ールである従動歯車を備えたハイポイド歯車であっても
よい。さらに、減速機構はベベルギヤであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電動式舵取装置の断面図である。
【図2】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態1に
おける減速機構部分の断面図である。
【図3】図2のIII −III 線の拡大断面図である。
【図4】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態1に
おける減速機構部分の拡大断面図である。
【図5】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態2に
おける減速機構部分の拡大断面図である。
【図6】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態3に
おける減速機構部分の拡大断面図である。
【図7】本発明に係る電動式舵取装置の実施の形態4に
おける減速機構部分の拡大断面図である。
【図8】従来における電動式舵取装置の断面図である。
【図9】従来における電動式舵取装置の減速機構部分の
断面図である。
【符号の説明】
4 操舵軸 6 モータ 7 減速機構 9 移動体 16 制限部(制限手段) 17,19 環 18 凸部 71 駆動歯車(ウォーム) 71a 軸部 72 従動歯車(ウォームホイール) 80 支持部材 81 凹孔 82 保持孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3D033 CA04 CA16 3J009 DA04 DA16 EA06 EA19 EA32 EB21 FA08 3J030 AB05 AB09 BA03 CA10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵補助用のモータの回転に連動し、ラ
    ジアル方向への移動が可能な駆動歯車と、該駆動歯車に
    噛合し、舵取機構に繋がる従動歯車と、前記駆動歯車を
    従動歯車に向けて移動させる移動手段とを備え、前記モ
    ータの回転によって操舵補助するようにした電動式舵取
    装置において、前記駆動歯車の従動歯車に対する離隔移
    動を制限する制限手段を備えていることを特徴とする電
    動式舵取装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動歯車を支持する支持部材を備え
    ており、前記制限手段は前記駆動歯車及び支持部材の少
    なくとも一方に設けてある請求項1記載の電動式舵取装
    置。
  3. 【請求項3】 前記駆動歯車は軸長方向一端に軸部を備
    えており、前記支持部材は前記軸部が挿入される凹孔及
    び該凹孔の内側に臨み、前記移動手段を保持した保持孔
    を有しており、前記制限手段は前記軸部及び凹孔の少な
    くとも一方に設けてある請求項1記載の電動式舵取装
    置。
  4. 【請求項4】 前記制限手段は前記凹孔の内側に取付け
    られた環である請求項3記載の電動式舵取装置。
  5. 【請求項5】 前記制限手段は前記軸部と一体に形成さ
    れた凸部である請求項3記載の電動式舵取装置。
  6. 【請求項6】 前記制限手段は前記軸部に取付けられた
    環である請求項3記載の電動式舵取装置。
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