JP2002522696A - 電動機駆動ポンプ - Google Patents
電動機駆動ポンプInfo
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- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
- B62D5/062—Details, component parts
- B62D5/064—Pump driven independently from vehicle engine, e.g. electric driven pump
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C11/00—Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
- F04C11/008—Enclosed motor pump units
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
- F04C15/008—Prime movers
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- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
- F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
- F04C2/16—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
- F04C2/165—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type having more than two rotary pistons with parallel axes
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/16—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields
- H02K5/173—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings
- H02K5/1735—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields using bearings with rolling contact, e.g. ball bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor
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Abstract
(57)【要約】
本発明電動機駆動ポンプは、電動機固定子30と、この電動機固定子30の外側のまわりに回転するように作動できる電動機回転子10と、この電動機回転子10により駆動され前記電動機固定子30の内側に少なくとも一部を配置したポンプ機構40、50とを備える。
Description
【0001】
本発明は電動機駆動ポンプ(motor driven pump)に関する
。
。
【0002】
普通の構造では、電動機によりポンプを駆動するときに、たとえばDE−A−
4,123,384号明細書に詳述してあるように電動機ユニットに直列のポン
プを備えている。このことは、この電動機ユニットの全長が電動機の長さとポン
プの長さとの和に少なくとも等しいことを意味し、この組合せは限られた空間内
では長すぎて使用できないことが多い。又必要とされる材料及び部品の量はこれ
等の2つの項目品を各別に作る場合と同様である。
4,123,384号明細書に詳述してあるように電動機ユニットに直列のポン
プを備えている。このことは、この電動機ユニットの全長が電動機の長さとポン
プの長さとの和に少なくとも等しいことを意味し、この組合せは限られた空間内
では長すぎて使用できないことが多い。又必要とされる材料及び部品の量はこれ
等の2つの項目品を各別に作る場合と同様である。
【0003】 ポンプ及び電動機の組合せの長さを短縮するには2通りの解決法が考えられる
。第1は、たとえばDE−A−3,937,345号明細書に記載してあるよう
に機械加工したら施形送給みぞに回転子をねじ込むことにより電動機の回転子を
ポンプの回転子として使うことである。この場合ポンプの寸法が減小し部品をわ
ずかしか必要としない簡単な構造になる。しかしこのポンプにより得られる圧力
は極めて低くなり、1又は2バール・ゲージにすぎない。又従動回転子が1個又
は複数個の補助回転子と組合って作用する場合に一層複雑な構造のポンプたとえ
ば多回転子ねじポンプ(multiple rotor screw pump
)を使うことができない。多重回転子ねじポンプの構造はEP−A−0,736
,667号明細書に詳述してある。
。第1は、たとえばDE−A−3,937,345号明細書に記載してあるよう
に機械加工したら施形送給みぞに回転子をねじ込むことにより電動機の回転子を
ポンプの回転子として使うことである。この場合ポンプの寸法が減小し部品をわ
ずかしか必要としない簡単な構造になる。しかしこのポンプにより得られる圧力
は極めて低くなり、1又は2バール・ゲージにすぎない。又従動回転子が1個又
は複数個の補助回転子と組合って作用する場合に一層複雑な構造のポンプたとえ
ば多回転子ねじポンプ(multiple rotor screw pump
)を使うことができない。多重回転子ねじポンプの構造はEP−A−0,736
,667号明細書に詳述してある。
【0004】 従来提案されている第2の構造はこの問題を或る程度解決する。この構造では
、中心ポンプ回転子は回転しないが補助のねじ(screw)すなわち回転子(
rotor)が電動機回転子と共に回転するようなねじポンプを使う。この種の
ポンプはDE−A−3,701,586号明細書に例示してある。この種のポン
プは高圧に達することができるがなお若干の著しく不利な点がある。この場合ポ
ンプ・ユニットに対し1つと固定子ユニットに対し1つとの2つのハウジングが
必要であり、ユニットの容積及び費用が増す。このユニットは又不つりあいなほ
ど細長くなる。
、中心ポンプ回転子は回転しないが補助のねじ(screw)すなわち回転子(
rotor)が電動機回転子と共に回転するようなねじポンプを使う。この種の
ポンプはDE−A−3,701,586号明細書に例示してある。この種のポン
プは高圧に達することができるがなお若干の著しく不利な点がある。この場合ポ
ンプ・ユニットに対し1つと固定子ユニットに対し1つとの2つのハウジングが
必要であり、ユニットの容積及び費用が増す。このユニットは又不つりあいなほ
ど細長くなる。
【0005】 本発明は電動機駆動ポンプの寸法及び各部品を減らすようにする。本発明は、
固定子と、この固定子に同軸でこの固定子の外側のまわりに回転するように作動
できる回転子と、この回転子により駆動され固定子の内側に少なくとも一部を配
置したポンプ機構とを包含する電動機駆動ポンプを提供する。
固定子と、この固定子に同軸でこの固定子の外側のまわりに回転するように作動
できる回転子と、この回転子により駆動され固定子の内側に少なくとも一部を配
置したポンプ機構とを包含する電動機駆動ポンプを提供する。
【0006】 本発明によれば従来に比べていくつかの利点が得られる。とくに固定子は、ポ
ンプ・ハウジングの一部を形成し、必要とする部品数と組立てにかかる時間とを
減らす。ポンプで送る流体は固定子内を通り、従ってこのポンプを通る流体の流
れは固定子を冷却するのに使われ従ってこの電動機駆動ポンプの効率が増す。こ
のことは、ポンプ・ハウジングが固定子に係合しこのポンプを経て流れる流体へ
の有効な熱伝導の得られるときに最も有効になる。電動機内のポンプの一体化は
、ポンプの機械的部品及び流体作動部品が音響学的に遮蔽されポンプ可聴騒音の
レベルが低くなることを意味する。このユニットは又ポンプに直列の同等の電動
機より一層簡潔にすることができ、このことはこのユニットがたとえばパワー・
ステアリング・システム(power steering system)の一
部として自動車ボンネットの下側の限定された空間内で多くの応用例のあること
を意味する。
ンプ・ハウジングの一部を形成し、必要とする部品数と組立てにかかる時間とを
減らす。ポンプで送る流体は固定子内を通り、従ってこのポンプを通る流体の流
れは固定子を冷却するのに使われ従ってこの電動機駆動ポンプの効率が増す。こ
のことは、ポンプ・ハウジングが固定子に係合しこのポンプを経て流れる流体へ
の有効な熱伝導の得られるときに最も有効になる。電動機内のポンプの一体化は
、ポンプの機械的部品及び流体作動部品が音響学的に遮蔽されポンプ可聴騒音の
レベルが低くなることを意味する。このユニットは又ポンプに直列の同等の電動
機より一層簡潔にすることができ、このことはこのユニットがたとえばパワー・
ステアリング・システム(power steering system)の一
部として自動車ボンネットの下側の限定された空間内で多くの応用例のあること
を意味する。
【0007】 さらにポンプの動力回転子又は補助回転子を回転子用油圧軸受として使うこと
ができる。この場合所要の部品数が減少しこのユニットの費用及び組立て時間を
低減する。別の1つの軸受は、確実に固定子に対する衝突音がなくし回転子の振
動による可聴騒音が生じないようにする電動機回転子及びポンプに対する主軸受
として機能する。この場合、電動機回転子がポンプの一体部分であった従来の構
造に勝った固有の利点が得られる。
ができる。この場合所要の部品数が減少しこのユニットの費用及び組立て時間を
低減する。別の1つの軸受は、確実に固定子に対する衝突音がなくし回転子の振
動による可聴騒音が生じないようにする電動機回転子及びポンプに対する主軸受
として機能する。この場合、電動機回転子がポンプの一体部分であった従来の構
造に勝った固有の利点が得られる。
【0008】 最後にこのシステム・ハウジングは、ポンプの運転に必要な流体タンク(re
servoir)を含み、ユニット全体の騒音及び振動をさらに減らす。
servoir)を含み、ユニット全体の騒音及び振動をさらに減らす。
【0009】 以下本発明の実施例を、同様な部品に同様な参照数字を付した添付図面につい
て説明する。
て説明する。
【0010】
図1は、外側の回転子10、固定子30及びねじポンプ・ハウジング50を備
えた電動機駆動ポンプを線図的に示す。永久磁石20は回転子10に固定され、
又位置センサ60は回転子10の回転位置を検出する。この情報は制御電子装置
65に伝えられる。電子装置65はすなわち固定子30及び回転子10の相対位
置及び速度を推定しこのようにして電動機の種種の位相に関連する固定子巻線セ
ットを付勢する。直流ブラシなし電動機の電子制御は良好に行われ従って詳細な
説明は省く。
えた電動機駆動ポンプを線図的に示す。永久磁石20は回転子10に固定され、
又位置センサ60は回転子10の回転位置を検出する。この情報は制御電子装置
65に伝えられる。電子装置65はすなわち固定子30及び回転子10の相対位
置及び速度を推定しこのようにして電動機の種種の位相に関連する固定子巻線セ
ットを付勢する。直流ブラシなし電動機の電子制御は良好に行われ従って詳細な
説明は省く。
【0011】 電動機駆動ポンプの著しい特徴は、回転子10が外側の回転子であることであ
る。すなわちこの回転子は固定子30の外側のまわりに回転する。熱伝導性ポン
プ・ハウジング50は固定子30に係合する。このことは、図3に明らかなよう
にねじポンプを経て流体が流れる際に固定子30の冷却作用の生ずることを意味
する。図2にさらに詳細に示したこのポンプの動力回転子は電動機の回転子から
駆動され電動機回転子用の中心軸40として作用する。
る。すなわちこの回転子は固定子30の外側のまわりに回転する。熱伝導性ポン
プ・ハウジング50は固定子30に係合する。このことは、図3に明らかなよう
にねじポンプを経て流体が流れる際に固定子30の冷却作用の生ずることを意味
する。図2にさらに詳細に示したこのポンプの動力回転子は電動機の回転子から
駆動され電動機回転子用の中心軸40として作用する。
【0012】 図2及び図3に明らかなようにこの実施例ではポンプの中心軸40は動力回転
子(power rotor)として作用する。しかしこの中心軸が固定したま
まの別の実施例も考えられる。外側の回転子10はポンプ補助回転子(anci
llary pump rotor)70、80を駆動する。このポンプ・ユニ
ットにはマニホルド90及び端部キャップ100を設けてある。
子(power rotor)として作用する。しかしこの中心軸が固定したま
まの別の実施例も考えられる。外側の回転子10はポンプ補助回転子(anci
llary pump rotor)70、80を駆動する。このポンプ・ユニ
ットにはマニホルド90及び端部キャップ100を設けてある。
【0013】 このポンプを通る流体の流れは図3にさらに詳しく示してある。低圧の流体は
外部システムからタンク(reservoir)120の入口110を経てこの
ポンプに入る。この流体は次いで、このポンプの外部ケーシングに組付けた管1
30を経てマニホルド90に送られる。この流体は次いで、この流体がポンプに
入る端部キャップ100に次ぎに達するまでマニホルド流入管140を経て流れ
る。ポンプの中心軸40すなわち中心回転子が回転するのに伴い、補助回転子3
0、80も又回転し、流体をこのねじポンプを高圧出口150に流下させるねじ
体の各ねじの間に室を形成する。
外部システムからタンク(reservoir)120の入口110を経てこの
ポンプに入る。この流体は次いで、このポンプの外部ケーシングに組付けた管1
30を経てマニホルド90に送られる。この流体は次いで、この流体がポンプに
入る端部キャップ100に次ぎに達するまでマニホルド流入管140を経て流れ
る。ポンプの中心軸40すなわち中心回転子が回転するのに伴い、補助回転子3
0、80も又回転し、流体をこのねじポンプを高圧出口150に流下させるねじ
体の各ねじの間に室を形成する。
【0014】 端部キャップ100は、シール160を含みまわりにシール170を持つ。シ
ール170は、固定子30内に又は磁石20を含む電動機部分内に逃げる流体を
止める。マニホルド90は、このマニホルドとハウジング・アセンブリ200と
の間に2個のシール180、190を持つ。シール190は、低圧流体及び固定
子30の間に密封部を生成する。シール180は低圧流体及び高圧流体の間に密
封部を生成する。端部キャップ100は又電動機及びねじポンプ用の軸受として
作用する軸受210を含み固定子との衝突と回転子の振動により生ずる可聴騒音
とが生じないようにする。マニホルド90は高圧出口150と低圧入口220と
又制御電子装置用の空間230とを含む。制御電子装置はカバー240により保
護する。
ール170は、固定子30内に又は磁石20を含む電動機部分内に逃げる流体を
止める。マニホルド90は、このマニホルドとハウジング・アセンブリ200と
の間に2個のシール180、190を持つ。シール190は、低圧流体及び固定
子30の間に密封部を生成する。シール180は低圧流体及び高圧流体の間に密
封部を生成する。端部キャップ100は又電動機及びねじポンプ用の軸受として
作用する軸受210を含み固定子との衝突と回転子の振動により生ずる可聴騒音
とが生じないようにする。マニホルド90は高圧出口150と低圧入口220と
又制御電子装置用の空間230とを含む。制御電子装置はカバー240により保
護する。
【0015】 電動機部品は、回転子10がまわりに回転する固定子30である。回転子10
のまわりには、図4に横断面で示した永久磁石20を軸線方向に取付けてある。
固定子30の巻線はT字断面材250のまわりに巻付けてある。磁束は、1つの
T字断面材に沿って下方に又隣接するT字断面材に沿い上方に向く。これ等の巻
き線の電流と組み合わせるときは、この磁束は回転子10を回転するトルクを生
ずる。
のまわりには、図4に横断面で示した永久磁石20を軸線方向に取付けてある。
固定子30の巻線はT字断面材250のまわりに巻付けてある。磁束は、1つの
T字断面材に沿って下方に又隣接するT字断面材に沿い上方に向く。これ等の巻
き線の電流と組み合わせるときは、この磁束は回転子10を回転するトルクを生
ずる。
【0016】 ポンプは図5において用途例として自動車ステアリング・システムに使う場合
を示してある。ポンプはアイドル(idle)−約1000rpmで連続的に作
動する。位置センサ260はステアリング・ホイールを回すときを検出し、又ポ
ンプ電子装置はポンプをその5000ないし6000rpmの動作速度に急速に
回転を上げる。作動流体は、ステアリング・システム270に高圧で送出しポン
プ280に低圧で戻す。ステアリング運動の終る後にポンプ電動機はそのアイド
ル速度(idle speed)に戻る。
を示してある。ポンプはアイドル(idle)−約1000rpmで連続的に作
動する。位置センサ260はステアリング・ホイールを回すときを検出し、又ポ
ンプ電子装置はポンプをその5000ないし6000rpmの動作速度に急速に
回転を上げる。作動流体は、ステアリング・システム270に高圧で送出しポン
プ280に低圧で戻す。ステアリング運動の終る後にポンプ電動機はそのアイド
ル速度(idle speed)に戻る。
【0017】 この実施例は本発明の多くの可能な実施例の1つにすぎない。別の実施例を、
ポンプ全体を固定子30内に含めた図6に示してある。ポンプ及び電動機は又そ
れぞれ他の形式のものを使ってもよい。多くの他の用途も又考えられ、ポンプは
限られた空間内で油ポンプとして又燃料ポンプとして有用であることが分る。
ポンプ全体を固定子30内に含めた図6に示してある。ポンプ及び電動機は又そ
れぞれ他の形式のものを使ってもよい。多くの他の用途も又考えられ、ポンプは
限られた空間内で油ポンプとして又燃料ポンプとして有用であることが分る。
【0018】 当業者には明らかなように多くの互いに異なる形式の電動機及びポンプは、た
とえばブラシ付き直流電動機(brushed d.c.motor)、誘導電
動機又はスイッチド・リラクタンス電動機(switched relucta
nce motor)をローラ・ベーン・ポンプ(roller vane p
ump)、ギヤード・ポンプ(geared pump)又は内歯車ポンプ(i
nternal gear pump)のうちのいずれかのポンプに、前記した
特定の例はねじ式のポンプ及びブラシなし直流電動機に係わるものであっても、
前記したようにして組み合わせることができる。
とえばブラシ付き直流電動機(brushed d.c.motor)、誘導電
動機又はスイッチド・リラクタンス電動機(switched relucta
nce motor)をローラ・ベーン・ポンプ(roller vane p
ump)、ギヤード・ポンプ(geared pump)又は内歯車ポンプ(i
nternal gear pump)のうちのいずれかのポンプに、前記した
特定の例はねじ式のポンプ及びブラシなし直流電動機に係わるものであっても、
前記したようにして組み合わせることができる。
【図1】 外側回転子電動機駆動ポンプを一部を軸断面にして示す側面図である。
【図2】 図1のポンプのねじポンプ機構の軸断面図である。
【図3】 ポンプ全体をその流通流体と共に示す軸断面図である。
【図4】 図1の電動機駆動ポンプの横断面図である。
【図5】 本ポンプの使用例を示す線図的斜視図である。
【図6】 ポンプ全体を電動機固定子で包囲した別の実施例を一部を軸断面にして示す側
面図である。
面図である。
10 電動機回転子 30 電動機固定子 40 ポンプ中心軸(動力回転子) 50 ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ビーヴン,ロバト,ウイリアム イギリス国ブリストル・ビーエス12・1エ スダブルュー、トムベリ、マナ・ウォーク 12番エイ Fターム(参考) 3D033 EB02 3H041 AA02 BB01 BB05 BB08 CC10 CC11 CC20 DD01 DD05 DD07 DD09 DD10 DD38 3H044 AA02 BB01 BB04 BB05 BB08 CC10 CC11 CC19 DD01 DD05 DD06 DD08 DD18 DD19 DD28 3H071 AA03 AA07 BB02 CC01 CC11 CC21 CC33 DD31 DD32 DD72 DD83 DD84 5H607 AA04 AA12 BB07 BB14 BB17 BB25 CC05 CC07 DD16 FF06 FF24 JJ10
Claims (13)
- 【請求項1】 電動機固定子と、この電動機固定子の外側のまわりに回転す
るように作動できる電動機回転子と、この電動機回転子により駆動され、前記電
動機固定子の内側に少なくとも一部を配置したポンプ機構とを包含する電動機駆
動ポンプ。 - 【請求項2】 前記電動機固定子及びポンプ機構を、前記電動機固定子と前
記ポンプ機構を経て流れる流体との間に熱伝導径路を備えるように相対的に配置
した請求項1の電動機駆動ポンプ。 - 【請求項3】 前記ポンプ機構に、前記電動機固定子の内面に係合するハウ
ジングを設けた請求項1又は2の電動機駆動ポンプ。 - 【請求項4】 前記電動機及び電動機駆動ポンプの両方の軸受として作用す
るように配置した単一の軸受を備えた請求項1ないし3のいずれか1つの電動機
駆動ポンプ。 - 【請求項5】 前記電動機固定子、前記電動機回転子及び前記ポンプ機構を
含む第1の室と、前記ポンプ機構により送ろうとする流体のタンクを含む第2の
室とから成る2つの室を備えた請求項1ないし4のいずれか1つの電動機駆動ポ
ンプ。 - 【請求項6】 前記動力回転子が、前記電動機回転子の中心軸として作用す
るようにした請求項1ないし5のいずれかの電動機駆動ポンプ。 - 【請求項7】 前記ポンプ機構が、ねじポンプ機構である請求項1ないし6
のいずれか1つの電動機駆動ポンプ。 - 【請求項8】 前記電動機駆動ポンプに、動力回転子と、この動力回転子に
隣接する少なくとも1個の補助回転子とを設け、前記動力回転子と前記電動機回
転子が共通の回転軸線を持つようにした請求項7の電動機駆動ポンプ。 - 【請求項9】 前記電動機が、ブラシなし直流電動機である請求項1ないし
8のいずれか1つの電動機駆動ポンプ。 - 【請求項10】 前記ポンプ機構を、そのほぼ全体を前記電動機固定子内に
配置した前記請求項1ないし9のいずれか1つの電動機駆動ポンプ。 - 【請求項11】 流体圧駆動ステアリング構造と、この流体圧駆動ステアリ
ング構造に作動流体を供給する前記請求項1ないし10のいずれか1つの電動機
駆動ポンプとを包含する自動車パワー・ステアリング・システム。 - 【請求項12】 実質的に図1ないし5及び/又は図6について述べた電動
機駆動ポンプ。 - 【請求項13】 図5について述べた自動車パワー・ステアリング・システ
ム。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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