JP2002002515A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

車両用操舵制御装置

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JP2002002515A
JP2002002515A JP2000181990A JP2000181990A JP2002002515A JP 2002002515 A JP2002002515 A JP 2002002515A JP 2000181990 A JP2000181990 A JP 2000181990A JP 2000181990 A JP2000181990 A JP 2000181990A JP 2002002515 A JP2002002515 A JP 2002002515A
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巡児 河室
Takahiro Koshiro
隆博 小城
Chikatoshi Nakatsu
慎利 中津
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バッテリーの電力浪費を抑制することを考慮し
つつ、伝達比可変機構を有効に動作させて好適な操舵性
を確保する。 【解決手段】 イグニションスイッチがオフ位置から操
作された後からエンジン始動前(S112で「No」、
S114で「No」)は、制御信号Isの出力を禁止し
てバッテリーの電力浪費を抑える。また、走行中にエン
ジンが停止した際の退避走行中は(S128で「N
o」)、車両が停止するまで伝達比可変機構の動作制御
を継続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、操舵ハンドルの操
舵角と転舵輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達
比可変機構を備えた車両用操舵制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】操舵ハンドルと転舵輪とを連結する操舵
系に、操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角との間の
伝達比を変化させる伝達比可変機構を備える車両用操舵
制御装置が提案されている(特公平6−86225号な
ど)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この伝達比可変機構を
動作させるには、比較的大きな駆動電流が必要となり、
車載されたバッテリーの消費電力が大となる。従って、
バッテリーに蓄えられた電力の浪費を抑え、かつ、伝達
比可変機構を有効に動作させるよう、如何にして伝達比
可変機構の動作制御を行うかが重要となる。
【0004】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的は、バッテリーに蓄えられた電
力の浪費を抑え、かつ伝達比可変機構が有効に動作する
ように、伝達比可変機構の駆動制御を行い得る車両操舵
制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項1にかか
る車両用操舵制御装置は、操舵ハンドルの操舵角と転舵
輪の転舵角との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構
を備えた車両用操舵制御装置であって、伝達比可変機構
の駆動源となるアクチュエータと、操舵ハンドルの操舵
状態を検知する操舵状態検知手段と、車両の走行状態を
検知する走行状態検知手段と、車載発電機構の発電状態
を検知する発電状態検知手段と、操舵状態検知手段、走
行状態検知手段及び発電状態検知手段の検知結果と、イ
グニションスイッチの操作位置とをもとに、アクチュエ
ータの動作制御を行う制御手段とを備えて構成する。
【0006】制御手段では、操舵状態、走行状態のほか
に、車載発電機構の発電状態及びイグニションスイッチ
の操作位置を考慮して、伝達比可変機構のアクチュエー
タの動作制御を行う。これにより、これらから判断され
る各状況に応じて、車載畜電機構の電力浪費を抑制した
り、伝達比可変機構を有効に動作させて好適な操舵性を
確保するなど、各状況に応じたアクチュエータの動作制
御を好適に実施する。
【0007】請求項2にかかる車両用操舵制御装置は、
請求項1における車両用操舵制御装置において、制御手
段は、イグニションスイッチがオン操作された後から、
車載発電機構が所定の発電状態となるまでの間、車載蓄
電池からアクチュエータへの電力供給を制限することを
特徴とする。
【0008】イグニションスイッチの操作位置として
は、例えば、エンジンを停止状態としたり、電装品の電
気系統をオフ状態とするオフ位置、エンジン駆動中のオ
ン位置、エンジン始動時のスタート位置などがあり、イ
グニションスイッチの「オン操作」は、このようなオフ
位置からオフ位置以外への操作をいうものとする。ま
た、「電力供給を制限する」とは、アクチュエータに対
する電力供給を禁止すること、およびアクチュエータに
供給する電力を通常時に比べて抑制することの双方を含
む意とする。
【0009】車載発電機構は、通常、エンジンによって
回転駆動される機構となっており、エンジンが正常に始
動することで車載発電機構が通常の発電状態となる。従
って、イグニションスイッチがオフ位置以外に操作され
た後からエンジンが所定の回転状態となるまでの間は、
車載発電機構による発電が行われていないか、発電状態
が不十分な場合である。そこで、このようにイグニショ
ンスイッチがオン操作された後から、車載発電機構が所
定の発電状態となるまでの間、操舵ハンドルが操作され
た場合にも、車載蓄電池からアクチュエータへの電力供
給を制限して、車載蓄電池の電力浪費を抑える。
【0010】請求項3にかかる車両用操舵制御装置は、
請求項1又は2記載の車両用操舵制御装置において、制
御手段は、車両走行中に車載発電機構の発電が停止した
場合には、車両の走行が停止したと判断するまで、アク
チュエータの動作制御を継続することを特徴とする。
【0011】車両の走行中にエンジン回転が停止するよ
うな故障が発生した場合には、エンジンの回転停止によ
り、車載発電機構による発電も停止状態となる。しか
し、このようにな場合に伝達比可変機構の駆動を停止さ
せてしまうと、走行中の車両を路肩等に寄せて停車させ
る退避走行中にも、操舵性が正常時に比べて変化してし
まう。
【0012】そこで、車両走行中に車載発電機構の発電
が停止した場合には、車両の走行が停止したと判断する
まで、正常時と同様に伝達比可変機構の動作制御を継続
し、操舵性の変化を抑制する。
【0013】請求項4にかかる車両用操舵制御装置は、
請求項1,2又は3記載の車両用操舵制御装置におい
て、制御手段は、車両走行中に車載発電機構の発電が停
止状態となった場合、アクチュエータに流れる負荷電流
の上昇を抑える抑制処理を実施することを特徴とする。
【0014】故障によるエンジン停止に連動してパワー
ステアリング装置のアシスト機能が停止するシステムを
備えた場合には、走行中にパワーステアリング装置のア
シスト機能が停止すると、伝達比可変機構の負荷トルク
が増加するため、負荷電流が増加する。そこで、このよ
うな抑制処理を実施することにより、アクチュエータの
発熱を抑制する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態に
つき、添付図面を参照して説明する。
【0016】図1をもとに操舵装置の全体的な構成を概
略的に示す。入力軸20と出力軸40とは伝達比可変機
構30を介して連結されており、入力軸20には操舵ハ
ンドル10が連結されている。出力軸40は、ラックア
ンドピニオン式のギヤ装置50を介してラック軸51に
連結されており、ラック軸51の両側には転舵輪FWが
連結されている。
【0017】また、操舵ハンドル10の操舵角が入力軸
20の回転角に対応するため、入力軸20には、入力軸
20の回転角としての操舵角θhを検出する操舵角セン
サ21を設けている。
【0018】伝達比可変機構30は、入力軸20と出力
軸40とを連結する所定のギヤ機構を介して連結し、こ
のギヤ機構を、例えばサーボモータで構成するアクチュ
エータ31で駆動することで、入力軸20−出力軸40
間の回転量の伝達比が変化する機構となっている。この
アクチュエータ31は、アクチュエータ31の作動角を
検出する作動角センサ32を備えており、検出された作
動角θmは操舵制御装置100に与えられる。
【0019】この出力軸40の回転角を出力角θpとす
ると、アクチュエータ31が作動角θmだけ回転するこ
とで、操舵角θhが増速されて出力角θpとなるため、
操舵角θh、作動角θm、出力角θpは下記(1)式の
関係となる。従って、操舵角θhと作動角θmとをもと
に、出力角θpを把握することができる。
【0020】θp=θh+θm …(1) そして出力角θpはラック軸51のストローク位置に対
応し、さらにラック軸51のストローク位置は車輪FW
の転舵角に対応するため、操舵角θhと作動角θmとを
もとに車輪FWの転舵角を検知している。
【0021】伝達比可変機構30の駆動制御は操舵制御
装置100によって実施される。操舵制御装置100に
は、前述した操舵角センサ21及び作動角センサ32、
車両の速度を検知する車速センサ60の各検出結果の
他、イグニションスイッチ61の操作位置を示すイグニ
ション信号や、オルタネータ62の出力電圧を示す電圧
信号などが与えられ、操舵制御装置100はこれらの信
号をもとに伝達比Gを設定すると共に、設定した伝達比
Gに基づいてアクチュエータ31の駆動制御を実施して
いる。
【0022】なお、イグニションスイッチ61の操作位
置は、エンジンを停止状態としたり、電気系統をオフ状
態とする「オフ位置」、電気系統に対する電源供給を許
容する「ACC位置」、エンジン駆動中の「オン位置」、
エンジン始動時の「スタート位置」などがあり、「オフ
位置」は操舵ハンドルのロック機構に連動しているた
め、「LOCK」として表記されている場合もある。
【0023】ここで、操舵制御装置100で実施する制
御処理について、図2のフローチャートに沿って説明す
る。
【0024】このフローチャートはイグニションスイッ
チがオフ位置からACC位置に操作された時点で起動す
る。
【0025】まず、ステップ(以下、ステップを「S」
と記す。)102に進み、初期化処理を実行する。この
初期化処理は、後述する終了処理(S124)において
記憶した、操舵ハンドル10の操舵角θh、アクチュエ
ータ31の作動角θmなどの各検出データを読み込み、
読み込んだ各検出データを初期値として設定する。ま
た、この初期化処理では、エンジン故障の発生を示すフ
ラグFの値を「0」にリセットする。
【0026】続くS104では、操舵角センサ21で検
出された操舵角θh、作動角センサ32で検出された作
動角θm、車速センサ60で検出された車速V、及び、
オルタネータ62の出力電圧ALTをそれぞれ読み込む。
【0027】続くS106では、図3に示す車速Vと伝
達比Gとの関係を示すマップをもとに、車速Vに応じた
伝達比Gを設定する。例えば、エンジン始動前の状況で
は、車速V=0における伝達比Goが設定される。
【0028】続くS108では、制御目標となるアクチ
ュエータ31の目標作動角θmmを設定する。操舵角θ
h、伝達比G及び出力角θpは下記(2)式の関係とな
るため、(1)式、(2)式より目標作動角θmmは
(3)式で規定される。
【0029】 θp=G・θh …(2) θmm=(G−1)・θh …(3) 続くS110では、フラグFの値が「0」であるかを判
断する。ここではF=0にリセットされた状態を想定す
ると、S110で「Yes」と判断されてS1112に
進む。
【0030】S112では、オルタネータ62の出力電
圧ALTが所定のしきい値ALTthより大であるかを判断す
る。オルタネータ62はエンジンの駆動力により回転駆
動されて発電状態となるため、エンジン回転が停止中
は、S112で「No」と判断される。
【0031】S112で「No」の場合には、S114
に進んで車速VがV>0であるか、すなわち車両が走行
中であるかを判断する。エンジン始動前の状況では車速
V=0であり、S144で「No」と判断されてS10
4に戻る。
【0032】このように、イグニションスイッチ61を
オフ位置から操作した後、エンジンが始動してオルタネ
ータ62が発電を開始するまでの間は、S104〜S1
14の処理が繰り返し実行される。この間、操舵ハンド
ル10が操作された場合には、ハンドル操作に応じて目
標作動角θmmが随時更新されるものの、伝達比可変機
構30のアクチュエータ31に対する制御信号Isが出
力されることはない。
【0033】従って、イグニションスイッチ61をオフ
位置から操作した後からエンジン始動前の状況では、操
舵ハンドル10が操作された場合にも、バッテリー30
0からアクチュエータ31に駆動電流が供給されること
がないため(図4参照)、この間、バッテリー300に
蓄えられた電力の浪費を抑えることができる。
【0034】一方、エンジンが始動されるとオルタネー
タ62での発電が開始され、オルタネータ62の出力電
圧が上昇する。エンジン回転数が増加してオルタネータ
62の出力電圧ALTが所定のしきい値ALTthより大となる
と、S112で「Yes」と判断され、S116に進
む。
【0035】S116では、アクチュエータ31の目標
作動角θmmと、検出された作動角θmとの偏差eをe
=θmm−θmとして設定する。
【0036】続くS118では、アクチュエータ31の
作動角θmが目標作動角θmmに一致するように、アク
チュエータ31を駆動する制御信号Isを設定する。こ
の処理の一例としては、「s」をラプラス演算子とする
所定の関数C(s)を用い、Is=C(s)・eの演算
式に基づいて、PID制御のパラメータを適切に設定す
ることにより制御信号Isを設定することができる。
【0037】続くS120では、S118で設定した制
御信号Isをアクチュエータ31の駆動制御回路200
に出力する(図4)。これにより、駆動制御回路200
は入力される制御信号Isに応じて、アクチュエータ3
1に対して駆動電流を供給する。
【0038】この後、S122に進み、イグニションス
イッチ61がオフ操作されたかを判断し、「No」の場
合にはS104に戻り前述した処理が繰り返し実施され
る。この間、オルタネータ62から正常な出力電圧AL
Tが検出される限り、S112で「Yes」と判断さ
れ、通常の伝達比可変機構の駆動制御が継続される。
【0039】そして、S122で「Yes」、すなわち
イグニションスイッチ61がオフ操作された場合には、
S124に進み、操舵ハンドル10の操舵角θh、アク
チュエータ31の作動角θmなどの各検出データをRA
Mに記憶する終了処理を実行して、このルーチンを終了
する。
【0040】これに対し、車両の走行中にエンジン回転
が停止するような故障が発生した場合には、エンジンの
回転数が次第に低下して、オルタネータ62の出力電圧
も次第に低下し、エンジンの回転停止により、オルタネ
ータ62による発電も停止状態となる。このような場合
には、オルタネータ62の出力電圧ALTがしきい値A
LTth以下の値となるため、先のS112において「N
o」と判断されてS114に進む。
【0041】車両が惰力で走行中は車速V>0であり、
S114では、「Yes」と判断されてS126に進
み、エンジン故障の発生を示すフラグFの値を「1」に
セットして、前述したS116以降の処理が実行され
る。
【0042】再びS104から始まる次のルーチンで
は、S104〜S108を経た後、S110に進むが、
前回のルーチンにおいてフラグFの値が「1」にセット
されているため、S110で「No」と判断されてS1
28に進む。
【0043】S128では、車速V=0、すなわち車両
の惰力走行が停止したかが判断され、「No」の場合に
は、S116以降の処理に進む。そして、車両の惰力走
行が停止した場合、すなわちS128で「Yes」の場
合には、S124に進んで、前述した終了処理を実施し
て、伝達比可変機構30のアクチュエータ31の駆動制
御を終了する。
【0044】このような制御処理を実施することで、車
両の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生
した場合にも、車両の惰力走行が停止するまで伝達比可
変機構を動作させることができ、これにより、走行中の
車両を路肩等に寄せて停車させる退避走行中も伝達比可
変機構の動作を継続させ、故障発生前と同様な操舵性を
維持することができる。
【0045】ここで第2の実施形態について説明する。
【0046】操舵時のアシスト力を付与するパワーステ
アリング装置が車両に搭載される場合がある。例えば、
油圧式のパワーステアリング装置では、アシスト力を発
生する油圧ポンプをエンジンによって駆動する駆動機構
を採用した場合には、車両走行中、故障によってエンジ
ン回転が停止した場合には、これに連動してパワーステ
アリング装置のアシスト機能が停止する。このように、
車両走行中にパワーステアリング装置のアシスト機能が
停止すると、この分、伝達比可変機構30におけるアク
チュエータ31の負荷トルクが増加するため、アクチュ
エータ31の駆動電流が増加する。
【0047】そこで、図5に示す実施形態ではこのよう
な事態を想定し、図2で示したフローチャートにおける
S118とS120の間にS200、S202の処理を
追加して、アクチュエータ31の発熱を抑える。
【0048】まずS118において制御信号Isを設定
した後、S200に進み、エンジン故障の発生を示すフ
ラグFの値を判断する。フラグFが「0」に設定されて
いる場合、すなわちエンジンが正常に駆動している場合
には、S200で「Yes」と判断されて前述したS1
20以降の処理に移行する。
【0049】一方、車両走行中にエンジン回転が停止す
ると、前述したS126においてフラグFが「1」に設
定されるため、S200で「No」と判断されてS20
2に進み、制御信号Isの抑制処理を実行する。この抑
制処理は、例えば図6に示すように、制御信号Isの最
大値を所定値以下に抑える変換マップAをもとに、S1
18で設定された制御信号Isを変換する。
【0050】なお、S202では、図6の変換マップB
を用いて制御信号Isの変換処理を実施することも可能
であり、この場合には、制御信号Isの大きさを通常時
に比べて50%程度に抑制させることができる。
【0051】このような抑制処置を経た後、S120に
進み、変換後の制御信号Isが出力されるため、アクチ
ュエータ31に対する駆動電流の増加が抑制され、アク
チュエータ31の発熱が抑えられる。
【0052】以上説明した各実施形態では、イグニショ
ンスイッチ61がオフ位置から他の位置に操作された後
から、オルタネータ62の出力電圧ALTがしきい値A
LTth以上となるまでの間(S114で「No」と判断
される間)は、アクチュエータ31の回転駆動を禁止す
る場合について例示した。このようにアクチュエータ3
1の回転駆動を禁止する例としては、この他にも、S1
14で「No」と判断される間、図4におけるリレース
イッチ400をOFF状態として、駆動制御回路200に
対するバッテリー300からの電源供給を遮断しても良
い。
【0053】また、説明した各実施形態では、S114
で「No」と判断される間、アクチュエータ31の回転
駆動を禁止する例について説明したが、このような禁止
処理に限定するものではなく、例えば、制御信号Isの
大きさを通常時に比べて十分に抑制させる抑制処理を実
施することによっても、バッテリー300に蓄えられた
電力の浪費を抑制することも可能である。
【0054】この場合の実施形態を図7に例示してお
く。図7のフローチャートは、図5のフローチャートに
S300〜S306が加わった処理となっており、S3
00、S302,S304及びS306は、それぞれ先
に説明したS116,S118,S202及びS120
と同様な処理であり説明は省略する。この際、S304
では、例えば図6における変換マップCを用いて制御信
号Isの大きさを十分に抑制させることにより、通常時
にS118で設定される場合に比べて、十分に小さな値
の制御信号Isが設定され、この間、バッテリー300
に蓄えられた電力の浪費を抑制することができる。
【0055】また、以上説明した各実施形態では、車両
の走行中にエンジン回転が停止するような故障が発生し
た場合に、車両の惰力走行が停止するまで、すなわち車
速=0となるまで、伝達比可変機構20を動作可能とす
る場合について例示した。この他にも、車両の退避走行
が終了したことの判断を、イグニションスイッチ61の
OFF操作によって代用することもできる。
【0056】この場合の実施形態を図8に示す。図8の
フローチャートは、先の図2で示したフローチャートに
おいて、S128の判断処理が除かれたフローであり、
説明は省略する。
【0057】さらに、各実施形態では、オルタネータ6
2の発電状態を把握する検知機構として、オルタネータ
62の出力電圧を検出する場合について例示したが、こ
の例に限定するものではなく、例えばエンジン回転数な
どをもとに、オルタネータ62の発電状態を間接的に検
知しても良い。
【0058】また、以上説明した実施形態では、電力を
蓄える機構として蓄電池を例示したが、この他にも大容
量のキャパシタであっても良く、電気エネルギーを蓄え
得る蓄電機構であれば採用することが可能である。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
車両用操舵制御装置によれば、操舵状態検知手段、走行
状態検知手段及び発電状態検知手段の検知結果とイグニ
ションスイッチの操作位置とをもとに、アクチュエータ
の動作制御を行う制御手段を備えるので、これらから判
断される各状況に応じて、車載畜電機構の電力浪費を抑
制したり、伝達比可変機構を有効に動作させて好適な操
舵性を確保するなど、各状況に応じたアクチュエータの
動作制御を好適に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】操舵装置の全体的な構成を概略的に示すブロッ
ク図である。
【図2】操舵制御装置で実施する制御処理を示すフロー
チャートである。
【図3】車速Vと伝達比Gとの関係を規定したマップで
ある。
【図4】アクチュエータの駆動制御系を概略的に示すブ
ロック図である。
【図5】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチ
ャートである。
【図6】制御信号Isの変換前後の関係を示すマップで
ある。
【図7】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチ
ャートである。
【図8】他の実施形態にかかる制御処理を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
10…操舵ハンドル、21…操舵角センサ(操舵状態検
知手段)30…伝達比可変機構、31…アクチュエー
タ、32…作動角センサ60…車速センサ(走行状態検
知手段)、100…操舵制御装置300…バッテリー
(車載蓄電池)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中津 慎利 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3D032 CC49 DA03 DA23 DA64 DA91 DB01 DB02 DB03 DB05 DB06 DB07 DB11 DC31 DD13 DD17 DE09 EA01 EC23 EC31 GG01 3D033 JB16 JB19

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操舵ハンドルの操舵角と転舵輪の転舵角
    との間の伝達比を変化させる伝達比可変機構を備えた車
    両用操舵制御装置であって、 前記伝達比可変機構の駆動源となるアクチュエータと、 操舵ハンドルの操舵状態を検知する操舵状態検知手段
    と、 車両の走行状態を検知する走行状態検知手段と、 車載発電機構の発電状態を検知する発電状態検知手段
    と、 前記操舵状態検知手段、走行状態検知手段及び発電状態
    検知手段の検知結果と、イグニションスイッチの操作位
    置とをもとに、アクチュエータの動作制御を行う制御手
    段とを備える車両用操舵制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記イグニションスイ
    ッチがオン操作された後から、前記車載発電機構が所定
    の発電状態となるまでの間、車載蓄電池からアクチュエ
    ータへの電力供給を制限することを特徴とする請求項1
    記載の車両用操舵制御装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、車両走行中に前記車載
    発電機構の発電が停止した場合には、車両の走行が停止
    したと判断するまで、前記アクチュエータの動作制御を
    継続することを特徴とする請求項1又は2記載の車両用
    操舵制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、車両走行中に前記車載
    発電機構の発電が停止状態となった場合、前記アクチュ
    エータに流れる負荷電流の上昇を抑える抑制処理を実施
    することを特徴とする請求項1、2又は3記載の車両用
    操舵制御装置。
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