JPH09240497A - 動力舵取装置 - Google Patents

動力舵取装置

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JPH09240497A
JPH09240497A JP8048967A JP4896796A JPH09240497A JP H09240497 A JPH09240497 A JP H09240497A JP 8048967 A JP8048967 A JP 8048967A JP 4896796 A JP4896796 A JP 4896796A JP H09240497 A JPH09240497 A JP H09240497A
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JP
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steering
input shaft
motor
armature
switch
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JP8048967A
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Inventor
Akira Hasegawa
晃 長谷川
Shuji Fujita
修司 藤田
Yoshito Nishikawa
義人 西川
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パワーアシスト開始時点での急激な操舵トル
ク変化を解消することができ、スムーズな操舵フィーリ
ングを得ることができる動力舵取装置を得る。 【解決手段】 動力舵取装置に備えられたモータ部の電
機子36には、給電ブラシを兼用するスイッチ52、ス
イッチ54の円弧状部分が接触している。スイッチ5
2、スイッチ54は、操舵の際にそれぞれ揺動されて、
電機子36に対する接触位置が絶縁部分から徐々に電気
抵抗が小さくなる部分へと変化される。したがって、電
流が電気抵抗の大きい部分から徐々に小さい部分へと流
れることになり、パワーアシスト開始時点での急激な操
舵トルク変化を解消することができ、スムーズな操舵フ
ィーリングを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はモータによって操舵
入力軸からの入力トルクに基づいたパワーアシストを行
って(補助駆動力を発生して)所定の出力トルクを操舵
出力軸へ出力する動力舵取装置に関する。
【0002】
【従来の技術】モータによって操舵入力軸からの入力ト
ルクに基づいたパワーアシストを行って(補助駆動力を
発生して)所定の出力トルクを操舵出力軸へ出力する電
気式の動力舵取装置として、操舵入力軸の捩じれを利用
したものが提案されている(一例として、特開平6−3
44928号公報)。
【0003】この動力舵取装置では、ステアリングロッ
ドはトーションバーを介してラックバーに連結されてい
る。また、トーションバーの上下両端部にはそれぞれ伝
達ロッドの一端が連結されており、さらに一方の伝達ロ
ッドの他端がモータのブラシ部に連結されると共に、他
方の伝達ロッドの他端がモータのマグネット部に連結さ
れている。これにより、ステアリング操舵時にはトーシ
ョンバーが捩じれ、これに起因してモータのブラシ部と
マグネット部とが相対的に回転されて互いの位置関係が
変化され、モータの発生トルクが変化される構成であ
る。
【0004】この動力舵取り装置によれば、モータの発
生トルクをブラシ部とマクネット部との相対角度変化に
よって機械的に変化することでアシスト力が調整され、
任意の出力トルクを得ることができる。したがって、ト
ルク制御のための複雑な構成の電子回路等が不要であ
り、簡単な構造で低コストになる。
【0005】しかしながら、前述の如き従来の動力舵取
装置(パワーステアリング)では、ステアリングホイー
ル(ステアリングロッド)の左右の操舵方向に応じて供
給される電流が切り換えられるが、この操舵方向に応じ
た電流切換えと同時に(操舵方向を切り換える際に)、
最大電流がブラシ部を介して回転子へ流されることにな
る。このため、アシスト力の調整自体はできるものの、
パワーアシスト開始時点での急激な操舵トルク変化が生
じ易く、スムーズな操舵フィーリングが得られない欠点
があった。またこのため、モータの発熱頻度が大きく、
冷却等の対策も必要となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、パワーアシスト開始時点での急激な操舵トルク変
化を解消することができ、スムーズな操舵フィーリング
を得ることができる動力舵取装置を得ることが目的であ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明の動
力舵取装置は、出力を変更可能なモータによって、ステ
アリングホイールに連結される操舵入力軸からの入力ト
ルクに基づいたパワーアシストを行って所定の出力トル
クを、転舵輪を転舵するための操舵出力軸へ出力する動
力舵取装置において、前記操舵入力軸の非操舵時に前記
モータの電機子への通電を遮断する絶縁体部と、前記操
舵入力軸からの入力トルクの大きさに応じて抵抗が小さ
くなる抵抗体部と、から成り、前記操舵入力軸からの入
力トルクに基づいて前記モータの電機子へ電流を付与す
るスイッチを備えたことを特徴としている。
【0008】請求項1記載の動力舵取装置では、操舵入
力軸が操舵されると、スイッチが作動してモータへ通電
され、モータが駆動される。これにより、操舵出力軸へ
モータの駆動力が作用し、補助駆動力として操舵出力軸
(転舵輪)へ付与される。したがって、操舵入力軸(ス
テアリングホイール)の操舵力が軽減される。
【0009】ここで、この動力舵取装置では、絶縁体部
と入力トルクの大きさに応じて抵抗が小さくなる抵抗体
部とによりスイッチが構成されているため、操舵に応じ
てスイッチが作動する際には、電流が抵抗の大きい部分
から徐々に小さい部分へと流れる。したがって、パワー
アシスト開始時点での急激な操舵トルク変化を解消する
ことができ、スムーズな操舵フィーリングを得ることが
できる。
【0010】請求項2に係る発明の動力舵取装置は、出
力を変更可能なモータによって、ステアリングホイール
に連結される操舵入力軸からの入力トルクに基づいたパ
ワーアシストを行って所定の出力トルクを、転舵輪を転
舵するための操舵出力軸へ出力する動力舵取装置におい
て、前記操舵入力軸の非操舵時に前記モータの電機子へ
の通電を遮断する絶縁体部と、前記操舵入力軸からの入
力トルクの大きさに応じて抵抗が小さくなる抵抗体部
と、から成り、前記操舵入力軸の操舵方向に基づいて前
記モータの電機子への通電方向を切り換るスイッチを備
えたことを特徴としている。
【0011】請求項2記載の動力舵取装置では、操舵入
力軸が操舵されると、スイッチが作動してモータへ通電
され、モータが駆動される。これにより、操舵出力軸へ
モータの駆動力が作用し、補助駆動力として操舵出力軸
(転舵輪)へ付与される。したがって、操舵入力軸(ス
テアリングホイール)の操舵力が軽減される。
【0012】ここで、この動力舵取装置では、絶縁体部
と入力トルクの大きさに応じて抵抗が小さくなる抵抗体
部とにより構成されるスイッチによって、操舵方向に基
づいて通電方向を切り換えるため、操舵入力軸が左右で
切り換えられた場合には、これに応じてモータの回転方
向が切り換えられて操舵方向に対応してパワーアシスト
を行うことができる。
【0013】請求項3に係る発明の動力舵取装置は、請
求項1または請求項2記載の動力舵取装置において、前
記スイッチは、前記絶縁体部と前記抵抗体部が連続する
所定曲率の円弧状に形成され支軸周りに揺動可能に支持
されると共に前記モータの電機子に接触して前記モータ
への給電ブラシとして構成され、前記操舵入力軸からの
入力トルクの大きさに応じて前記支軸周りに揺動するこ
とにより前記電機子との接触位置が前記絶縁体部から前
記抵抗体部の抵抗が小さくなる部分へと変更される、こ
とを特徴としている。
【0014】請求項3記載の動力舵取装置では、操舵入
力軸が操舵されると、入力トルクの大きさに応じてスイ
ッチが支軸周りに揺動され、電機子との接触位置が絶縁
体部から抵抗体部の抵抗が小さくなる部分へと変更され
る。これにより、電流が抵抗の大きい部分から徐々に小
さい部分へと流れる。したがって、パワーアシスト開始
時点での急激な操舵トルク変化を解消することができ、
スムーズな操舵フィーリングを得ることができる。さら
に、操舵入力軸が左右で切り換えられた場合には、支軸
周りの揺動方向が変更されて通電方向が切り換えられ、
これによりモータの回転方向が切り換えられて操舵方向
に対応してパワーアシストを行うことができる。
【0015】ここで、この動力舵取装置では、モータへ
の通電切換用のスイッチをモータの給電ブラシとして兼
用するため、部品点数を低減することが可能となり、低
コスト化を図ることができる。また、給電ブラシと兼用
された前記スイッチは、絶縁体部及び抵抗体部から成り
モータの電機子に接触する円弧状部分の曲率を変更する
ことにより、入力トルクに対する電流の変化度合い、す
なわちパワーアシスト特性を変更することが可能とな
り、各種の車両に最適化できる。
【0016】請求項4に係る発明の動力舵取装置は、請
求項3記載の動力舵取装置において、前記スイッチと前
記操舵入力軸とを連結する連結部材を備え、前記操舵入
力軸の左右の操舵に起因する揺動を前記連結部材によっ
て伝達して前記スイッチを前記支軸周りに揺動させるこ
とを特徴としている。
【0017】請求項4記載の動力舵取装置では、操舵入
力軸の左右の操舵に起因する揺動が連結部材を介して伝
達されて、スイッチが支軸周りに揺動される。すなわ
ち、スイッチの作動は、連結部材によって行なわれる。
したがって、装置の構造を簡素化することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】図1乃至図3には本発明の実施の
形態に係る動力舵取装置10の全体構成が概略的に断面
図にて示されている。
【0019】この動力舵取装置10は、例えば、車両の
電動パワーステアリング装置として用いられており、入
力軸(操舵軸)12を備えている。入力軸12は、操舵
出力軸としての転舵棒24に略直交する向きに配置され
軸受192によってハウジング194に支持されてお
り、図示しないステアリングホイールが取り付けられて
いる。入力軸12を支持する軸受192は自動調心形と
されており、入力軸12はこの軸受192を支点として
僅かに揺動可能である。入力軸12にはピニオン196
が設けられており、操舵出力軸としての転舵棒24のラ
ックギヤ198に噛み合っている。また、入力軸12の
先端部には、これに対応して左右に移動可能な保持筒2
00が設けられており、さらにこの保持筒200には、
連結部材としてのレバー202及びレバー50の一端が
連結されている。このため、入力軸12が軸受192を
支点として僅かに揺動した場合には、レバー202及び
レバー50が長手方向に沿って移動される構成である。
【0020】さらに、動力舵取装置10は、モータ部3
4を備えている。モータ部34は所謂プリントモータと
されており、電機子36とこの電機子36の両側に対向
して設けられた第1の磁極子38及び第2の磁極子40
とから構成されている。電機子36の中心にはモータ回
転軸42が固着されており、このモータ回転軸42がハ
ウジング16に回転自在に支持されている。電機子36
のモータ回転軸42にはギヤ204が設けられており、
さらに、減速ギヤ206及びピニオン208を介して転
舵棒24のラックギヤ210に連結されている。
【0021】これに対し、第1の磁極子38は、電機子
36に対向してハウジング16に固定されている。一
方、第2の磁極子40には保持板176が取り付けられ
ており、この保持板176が回動可能にハウジング16
に支持されている。このため、第2の磁極子40は、保
持板176と共に回転することで、第1の磁極子38に
対する対向位置を軸線周りに相対的に変更可能となって
いる。また、保持板176の回転軸にはプーリ222が
取り付けられており、さらに、このプーリ222にはベ
ルト224が巻装されている。ベルト224の各端部
は、前述したレバー202の先端部に設けられた弓状の
連結部205にそれぞれ連結されている。このため、レ
バー202の移動力はベルト224によってプーリ22
2へ伝達されて、第2の磁極子40が回転移動される構
成である。
【0022】なお、レバー202(すなわち、入力軸1
2)の中立状態において、第1の磁極子38と第2の磁
極子40の極性が同極状態(N極−N極状態、またはS
極−S極状態)となるように、レバー202の長さ寸法
等が設定されている。
【0023】また、モータ部34には、一対のスイッチ
52、スイッチ54が設けられている。図4にも示す如
く、スイッチ52は、絶縁体部56とこの絶縁体部56
の両側に位置する抵抗体部58A、58Bとによって構
成されており、これらの絶縁体部56と抵抗体部58
A、58Bが連続する所定曲率の円弧状に形成されてい
る。また同様に、スイッチ54は、絶縁体部60とこの
絶縁体部60の両側に位置する抵抗体部62A、62B
とによって構成されており、これらの絶縁体部60と抵
抗体部62A、62Bが連続する所定曲率の円弧状に形
成されている。また、抵抗体部58A、抵抗体部62A
にはそれぞれ+側のリード線が接続されており、さら
に、抵抗体部58B、抵抗体部62Bにはそれぞれ−側
のリード線が接続されている。
【0024】これらのスイッチ52、スイッチ54は、
ハウジング16に収納保持されたホルダ64の支軸66
に揺動可能に支持されている。ホルダ64内にはスプリ
ング68が設けられており、常にスイッチ52、スイッ
チ54を突出方向へ付勢している。これらのスイッチ5
2、スイッチ54は、円弧状部分が電機子36のプリン
トコイル部分に接触されている。すなわち、これらのス
イッチ52、スイッチ54は、モータ部34への給電ブ
ラシとして構成されている。この場合、スイッチ52、
スイッチ54が支軸66周りに揺動することにより、前
記円弧状部分が連続して電機子36(プリントコイル部
分)に接触する構成である。
【0025】またここで、スイッチ52の抵抗体部58
A、58B並びにスイッチ54の抵抗体部62A、62
Bは、例えばカーボンに銅を含有することにより成形さ
れており、銅の含有量を調整することにより、電機子3
6(プリントコイル部分)との接触位置によってその抵
抗が変化されている。すなわち、絶縁体部56、絶縁体
部60が電機子36に接触した状態では電気抵抗が無限
大であり、さらに、抵抗体部58A、58B並びに抵抗
体部62A、62Bのうち絶縁体部56、絶縁体部60
に近接する部分が電機子36に接触した状態では電気抵
抗が大きく、電機子36との接触位置が絶縁体部56、
絶縁体部60から離れるに連れて電気抵抗が小さくなる
ように構成されている。
【0026】以上の構成のスイッチ52、スイッチ54
には、前述したレバー50の先端がそれぞれ連結されて
いる。このため、スイッチ52、スイッチ54はレバー
50の移動に伴って支軸66周りに揺動される。この場
合、ステアリングホイール(入力軸12)の非操舵時
(車両直進状態)において、スイッチ52の絶縁体部5
6及びスイッチ54の絶縁体部60がそれぞれ共に電機
子36に接触した状態となるように、レバー50等の各
部の寸法が設定されている。これにより、入力軸12の
左右の操舵に応じてスイッチ52、スイッチ54が支軸
66周りに揺動され、モータ部34(電機子36)へ通
電することができると共に、入力軸12の操舵方向に対
応して電機子36に対する接触状態が変更されて通電方
向を切り換えることができる構成である。
【0027】次に本実施の形態の作用を説明する。上記
構成の動力舵取装置10では、ステアリングホイール
(入力軸12)の非操舵時(車両直進状態)には、図5
(B)に示す如く、スイッチ52、スイッチ54は、そ
れぞれ絶縁体部56、絶縁体部60が電機子36に接触
した状態であり、したがってモータ部34へは通電され
ない。
【0028】ステアリングホイール(入力軸12)が操
舵されると、操舵トルクに応じてモータ部34が作動さ
れる。
【0029】すなわち、入力軸12が左右何れかの方向
に操舵されると、例えば、図2矢印A方向にて示す如く
右切り時には、入力軸12の操舵力はピニオン196及
びラックギヤ198を介して転舵棒24へ伝達されて、
転舵棒24が軸線方向(矢印B方向)に駆動され転舵輪
が転舵される。
【0030】この場合、入力軸12の操舵直後において
は、転舵棒24(すなわち、タイヤ側)の抵抗が大きい
ため転舵棒24は不動であり、このため入力軸12が軸
受192を支点として僅かに揺動する。このため、入力
軸12の揺動によりレバー202が長手方向に沿って移
動され、第2の磁極子40が回転移動される。これによ
り、第1の磁極子38と第2の磁極子40との対向位置
が軸線周りに相対的に変更され、各磁極子の極性が同極
状態(N極−N極状態、またはS極−S極状態)から異
極状態(N極−S極状態、またはS極−N極状態)へ次
第に変更される。
【0031】さらにこの際に、図5(A)に示す如く、
レバー50の移動に伴ってスイッチ52、スイッチ54
が支軸66周りに揺動され、電機子36との接触位置が
絶縁体部56、絶縁体部60から抵抗体部58A、抵抗
体部62Aへと変化する。これにより、モータ部34
(電機子36)へ通電され、モータ部34の電機子36
が回転する。
【0032】これにより、モータ回転軸42が連結され
た転舵棒24へモータ部34の駆動力が作用し、補助駆
動力として付与される。したがって、入力軸12(ステ
アリングホイール)の操舵力が軽減される。
【0033】一方、入力軸12が左方向(図2矢印C方
向)に操舵されると、入力軸12の操舵力はピニオン1
96及びラックギヤ198を介して転舵棒24へ伝達さ
れて、転舵棒24が軸線方向(矢印D方向)に駆動され
転舵輪が転舵される。
【0034】この場合にも、入力軸12の操舵直後にお
いては、転舵棒24(すなわち、タイヤ側)の抵抗が大
きいため転舵棒24は不動であり、このため入力軸12
が軸受192を支点として僅かに揺動する。このため、
入力軸12の先端部が揺動し、レバー202が長手方向
に沿って移動されて第2の磁極子40が回転移動され
る。これにより、第1の磁極子38と第2の磁極子40
との対向位置が軸線周りに相対的に変更され、各磁極子
の極性が同極状態から異極状態へ次第に変更される。さ
らにこの際に、図5(C)に示す如く、レバー50の移
動に伴ってスイッチ52、スイッチ54が支軸66周り
に前述とは逆向きに揺動され、電機子36との接触位置
が絶縁体部56、絶縁体部60から抵抗体部58B、抵
抗体部62Bへと変化する。これにより、モータ部34
(電機子36)へ通電されてモータ部34の電機子36
が前述とは逆向きに回転する。
【0035】これにより、モータ回転軸42が連結され
た転舵棒24へモータ部34の駆動力が作用し、補助駆
動力として付与される。したがって、入力軸12(ステ
アリングホイール)の操舵力が軽減される。
【0036】この場合、第2の磁極子40と入力軸12
とを連結するレバー202の移動は、入力軸12からの
入力トルクの大きさに対応しており、第1の磁極子38
と第2の磁極子40との対向位置は入力トルクの大きさ
に対応して変更される。したがって、モータ部34の駆
動力は入力トルクに応じて増減することになり、従来の
油圧式の動力舵取装置と同様に、入力軸12からの入力
トルクに基づいたパワーアシストを行って所定の出力ト
ルクを転舵棒24へ付与することができる。
【0037】また、ステアリングホイール(入力軸1
2)が左右で切り換えられた場合には、前述の如くレバ
ー50の作動によりスイッチ52、スイッチ54の支軸
66周りの揺動方向が変更されて電機子36への通電方
向が切り換えられ、モータ回転軸42の回転方向が切り
換えられて入力軸12の操舵方向に対応してパワーアシ
ストを行うことができる。
【0038】またさらに、動力舵取装置10では、入力
軸12が操舵された際には、入力トルクの大きさに応じ
てスイッチ52、スイッチ54が支軸66周りに揺動さ
れ、電機子36との接触位置が、絶縁体部56、絶縁体
部60から抵抗体部58A、62Aあるいは抵抗体部5
8B、62Bの抵抗が小さくなる部分(絶縁体部56、
絶縁体部60から離れた部分)へと変更されため、操舵
の際には電流が抵抗の大きい部分から徐々に小さい部分
へと流れる。したがって、パワーアシスト開始時点での
急激な操舵トルク変化を解消することができ、スムーズ
な操舵フィーリングを得ることができる。
【0039】またこのため、操舵方向に応じた電流切換
えと同時に(操舵方向を切り換える際に)最大電流が電
機子36へ流れることがないため、モータ部34の発熱
頻度が減少する。したがって、磁石の熱による減磁(パ
ワーアシスト低下)が低減される。
【0040】さらに、動力舵取装置10では、モータ部
34への通電切換用のスイッチ52、スイッチ54をモ
ータ部34の給電ブラシとして兼用するため、部品点数
を低減することが可能となり、低コスト化を図ることが
できる。また、給電ブラシと兼用された前記スイッチ5
2、スイッチ54は、絶縁体部56及び抵抗体部58
A、58B、あるいは絶縁体部60及び抵抗体部62
A、62Bから成り電機子36に接触する円弧状部分の
曲率を変更することにより、入力トルクに対する電流の
変化度合い、すなわちパワーアシスト特性を変更するこ
とが可能となり、各種の車両に最適化できる。
【0041】
【発明の効果】以上説明した如く本発明に係る動力舵取
装置は、パワーアシスト開始時点での急激な操舵トルク
変化を解消することができ、スムーズな操舵フィーリン
グを得ることができるという優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の全体
構成を示す正面側から視た断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置の全体
構成を示す背面側から視た断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置のモー
タ部の構成を示す図2の3−3線に沿った断面図であ
る。
【図4】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置のスイ
ッチの構成を示す概略的な断面図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る動力舵取装置のスイ
ッチの作動状態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
10 動力舵取装置 12 入力軸(操舵入力軸) 24 転舵棒(操舵出力軸) 34 モータ部 36 電機子 38 第1の磁極子 40 第2の磁極子 50 レバー(連結部材) 52 スイッチ 54 スイッチ 56 絶縁体部 58A 抵抗体部 58B 抵抗体部 60 絶縁体部 62A 抵抗体部 62B 抵抗体部 66 支軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 出力を変更可能なモータによって、ステ
    アリングホイールに連結される操舵入力軸からの入力ト
    ルクに基づいたパワーアシストを行って所定の出力トル
    クを、転舵輪を転舵するための操舵出力軸へ出力する動
    力舵取装置において、 前記操舵入力軸の非操舵時に前記モータの電機子への通
    電を遮断する絶縁体部と、前記操舵入力軸からの入力ト
    ルクの大きさに応じて抵抗が小さくなる抵抗体部と、か
    ら成り、前記操舵入力軸からの入力トルクに基づいて前
    記モータの電機子へ電流を付与するスイッチを備えたこ
    とを特徴とする動力舵取装置。
  2. 【請求項2】 出力を変更可能なモータによって、ステ
    アリングホイールに連結される操舵入力軸からの入力ト
    ルクに基づいたパワーアシストを行って所定の出力トル
    クを、転舵輪を転舵するための操舵出力軸へ出力する動
    力舵取装置において、 前記操舵入力軸の非操舵時に前記モータの電機子への通
    電を遮断する絶縁体部と、前記操舵入力軸からの入力ト
    ルクの大きさに応じて抵抗が小さくなる抵抗体部と、か
    ら成り、前記操舵入力軸の操舵方向に基づいて前記モー
    タの電機子への通電方向を切り換るスイッチを備えたこ
    とを特徴とする動力舵取装置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチは、前記絶縁体部と前記抵
    抗体部が連続する所定曲率の円弧状に形成され支軸周り
    に揺動可能に支持されると共に前記モータの電機子に接
    触して前記モータへの給電ブラシとして構成され、前記
    操舵入力軸からの入力トルクの大きさに応じて前記支軸
    周りに揺動することにより前記電機子との接触位置が前
    記絶縁体部から前記抵抗体部の抵抗が小さくなる部分へ
    と変更される、ことを特徴とする請求項1または請求項
    2記載の動力舵取装置。
  4. 【請求項4】 前記スイッチと前記操舵入力軸とを連結
    する連結部材を備え、前記操舵入力軸の左右の操舵に起
    因する揺動を前記連結部材によって伝達して前記スイッ
    チを前記支軸周りに揺動させることを特徴とする請求項
    3記載の動力舵取装置。
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