JP2003072582A - 車両用操舵制御装置 - Google Patents

車両用操舵制御装置

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JP2003072582A
JP2003072582A JP2001272032A JP2001272032A JP2003072582A JP 2003072582 A JP2003072582 A JP 2003072582A JP 2001272032 A JP2001272032 A JP 2001272032A JP 2001272032 A JP2001272032 A JP 2001272032A JP 2003072582 A JP2003072582 A JP 2003072582A
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steering
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vehicle speed
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rear wheel
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JP2001272032A
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Takashi Ota
貴志 太田
Yasuo Motoyama
廉夫 本山
Saikan Ri
載寛 李
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Mitsubishi Motors Corp
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Mitsubishi Motors Corp
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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、前輪及び後輪の操舵が可能な車両
に適用される車両用操舵制御装置に関し、運転の自由度
を高めながら走行安定性を高めることができるようにす
る。また、運転操作と車両の動作との対応関係を把握す
ることができるようにするとともに、周囲の状況に混乱
なく的確に対応できるようにする。 【解決手段】 前輪を操舵可能な第1操舵手段11と、
後輪を操舵可能な第2操舵手段21とをそなえ、第2操
舵手段21は第1操舵手段11が操作されているときの
み操作可能に構成され、後輪の操舵量δrが、第1操舵
手段11の操作量δf及び第2操舵手段21の操作量y
に基づいて決定されるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、前輪及び後輪の操
舵が可能な車両に適用される車両用操舵制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、車両操作の自由度を上げるた
めに、例えば特開昭61−46767号公報に開示され
る如く、前輪及び後輪を転舵可能な操舵制御装置が知ら
れている。上記従来の装置は、前輪操舵用の操作子と後
輪操舵用の操作子とをそなえている。上記従来の装置に
おいて、運転者が前輪操舵用の操作子を操作することに
より前輪が転舵され、後輪操舵用の操作子を操作するこ
とにより後輪が転舵される。したがって、上記従来の装
置によれば、前輪と後輪とを各々独立に転舵させること
ができるため、前輪の操舵に合わせて後輪をうまく操舵
することにより、カーブをスムーズに走行できるととも
に後退時には車両を所望の位置に容易に移動させること
ができる。
【0003】一方、特開2000−108920号公報
には、後退時の操舵がスムーズに行なえるようにするた
め運転室に車両後方を撮影した画像を表示するモニタを
設けた技術が開示されている。運転者は、このモニタに
表示された画像を見ながらハンドル操作することで、車
両後方を直接確認することなく前進時と同様の運転操作
で容易に車両を後退させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開昭61−46767号公報の操舵制御装置では前
輪の操舵量と後輪の操舵量とが独立に制御されるため、
直進運転中に後輪が不用意に操舵されると走行が不安定
になるおそれがある。これに対して、実開平1−148
976号公報には、車両が設定車速以上で走行している
場合や後輪操舵用のスイッチが中立位置にある場合に後
輪を直進位置に保持する技術が開示されているが、やは
り直進運転中この後輪操舵用のスイッチを不用意に操作
してしまうと後輪が操舵されるおそれがある。
【0005】一方、特開2000−108920号公報
に示された技術を用いて、モニタ画像のみを見ながらハ
ンドルを操作して車両を後退させると、車両コーナなど
細部の確認がおろそかになる。また、モニタ画像を見る
ことと車両コーナをミラーもしくは目視により確認する
こととを交互に行ないながら後退した場合、モニタに表
示される風景は実際に目視した風景に対して左右が逆転
しているため、ハンドル操作する際に運転者が混乱する
おそれがある。
【0006】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、運転の自由度を高めながら走行安定性を高めるこ
とができるようにした、車両用操舵制御装置を提供する
ことを第1の目的とする。そして、前輪及び後輪の舵角
と車両の旋回度合い及び進む向きとを車両上面視の図で
表示することで、運転操作と車両の動作との対応関係を
把握することができるようにするとともに、周囲の状況
に混乱なく的確に対応できるようにした車両用操舵制御
装置を提供することを第2の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の車両用操舵制御装置は、前輪を操舵
可能な第1操舵手段と、後輪を操舵可能な第2操舵手段
とをそなえ、上記第2操舵手段は上記第1操舵手段が操
作されているときのみ操作可能に構成され、上記後輪の
操舵量が、上記第1操舵手段の操作量及び第2操舵手段
の操作量に基づいて決定されることを特徴としている。
したがって、前輪及び後輪はそれぞれ第1操舵手段及び
第2操舵手段により操舵されることになるが、直進走行
時には第1操舵手段が操作されていないため、第2操舵
手段を任意に操作しても後輪は直進状態(中立状態)に
保持される。
【0008】また、車両の後輪は第1操舵手段の操作に
基づいて操舵されるとともに、第2操舵手段の操作によ
り適宜調整を受けながら走行する(請求項1)。なお、
上記後輪の操舵量が、上記第1操舵手段の操作量及び上
記第2操舵手段の操作量に比例するように構成してもよ
い(請求項2)。また、車速を検出する車速検出手段を
更にそなえ、上記後輪の操舵量が、上記車速の増加とと
もに減少するような車速特性に基づいて決定されるよう
に構成してもよい。したがって、車速検出手段によって
車両速度が検出され、第1操舵手段及び第2操舵手段の
操作量を一定とした場合、低速走行時には後輪が大きく
転舵され、高速走行時には後輪転舵量が小さく制御され
る(請求項3)。
【0009】このとき、上記車速特性として前進走行用
の車速特性と後進走行用の車速特性とをそなえ、上記車
両が前進する場合と後進する場合とで、上記車速特性を
切り替えるようにしてもよい(請求項4)。また、上記
第2の目的を達成するために、本発明の車両用操舵制御
装置は、前輪を操舵可能な第1操舵手段と、後輪を操舵
可能な第2操舵手段と、上記第1操舵手段による前輪転
舵方向,上記第2操舵手段による後輪転舵方向及び上記
車両の運動方向を各々表示する表示装置とをそなえたこ
とを特徴としている。したがって、運転者は表示装置に
表示された前輪及び後輪の転舵方向と車両の運転方向と
を参照して第1操舵手段及び第2操舵手段の操作量を調
整しながら運転する(請求項5)。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての車両用操舵制御装置について説明する
と、図1はその制御系の全体構成を示す模式図、図2は
その機能に着目した模式的な制御ブロック図、図3は本
操舵制御装置における運転者のハンドル操作及びレバー
操作と後輪の操舵制御との対応関係を示す図、図4は本
操舵制御装置の作動を簡単に説明するための図である。
また、図5は本操舵制御装置に設けられた表示装置の表
示例を示す図である。
【0011】図1に示すように、車両1は、前輪操舵用
のハンドル11及びステアリングギアボックス12,前
輪操舵と連動して後輪Trを操舵するためのレバー21
及び後輪用アクチュエータ22,車両速度を検出するた
めの車速検出センサ51,シフトポジションを検出する
ためのシフトポジションセンサ52,後輪操舵制御用の
電子制御ユニット(ECU)30及び車両1の舵角制御
状況及び走行方向を表示するための表示装置40をそな
えて構成されている。
【0012】ハンドル11は前輪Tfを操舵するための
第1操舵手段として機能するものであり、ステアリング
ギアボックス12はハンドル11の回転量に応じて前輪
Tfを転舵させるようになっている。また、ハンドル1
1にはハンドル回転量に応じて決まる前輪舵角δfを検
出するための前輪舵角検出手段53が設けられており、
この前輪舵角δfに応じた電気信号を出力するようにな
っている。
【0013】レバー21は後輪Trを操舵するための第
2操舵手段として機能するものであり、レバー21は運
転席近傍のセンターコンソール付近に設けられている。
そして、レバー21はバネ機構によって中立位置に付勢
されており、左右方向への操作後手をはなせばこの中立
位置に戻る。そして、この左右に変位操作することによ
って中立位置からの変位量yに応じた電気信号を出力す
るようになっている。
【0014】また、後輪用アクチュエータ22は後輪T
rに舵角δrを与えるべく設けられたものであり、後述
するECU30によってその作動が制御されるようにな
っている。そして、この後輪用アクチュエータ22の駆
動量に応じて後輪Trが操舵されるようになっている。
また、後輪用アクチュエータ22には後輪舵角δrを検
出するための後輪舵角検出手段54が設けられており、
この後輪舵角δrに応じた電気信号を出力するようにな
っている。
【0015】ECU30は、後輪用アクチュエータ22
の舵角δrを設定するとともに、前輪舵角δf,後輪舵
角δr及びシフトポジションに基づいて車両1の前輪転
舵方向,後輪転舵方向及び走行方向を算出し、表示装置
40に出力するものである。ECU30には、図2に示
すように、前輪舵角δf,レバー21の変位量y及び車
速Vに基づいて後輪舵角δrを決定するための後輪舵角
演算手段31が設けられており、後輪舵角δrはこの後
輪舵角演算手段31により演算される前輪舵角δfの絶
対値|δf|,レバー21の変位量yの関数で定義され
るゲインk(y)及び車速Vの関数で定義されるゲイン
g(V)の積として算出される。つまり、関数k(y)
及び関数g(V)は前輪舵角|δf|に対する比例ゲイ
ンとして与えられ、後輪舵角δrは運転者の意思を反映
させた前輪舵角|δf|に基づいて決定されるとともに
更にレバー21の操作方向によって後輪転舵方向が調整
されるようになっている。さらに、車速Vに応じて後輪
転舵量δrを変えることにより、走行状況に応じて安全
性を考慮した後輪Trの制御が可能となっている。
【0016】そして、後輪舵角検出手段54によって検
出された実際の舵角に基づいて後輪用アクチュエータ2
2が所望の舵角となるようにフィードバック制御される
ようになっている。ところで、上記関数k(y)は原点
に対して対称な形状を有する関数として表される。その
ため、後輪用アクチュエータ22の転舵方向はレバー2
1の変位方向によって制御され、その転舵特性は変位方
向に対して対称となる。そして、レバー21変位量yが
大きくなると後輪舵角δrの増加量が小さくなり、レバ
ー21の応答性が鈍くなるように設定されている。
【0017】また、関数g(V)は車速Vの増大に対し
て減少するような関数として表され、従って、後輪用ア
クチュエータ22の転舵量は、車速の増加に伴って小さ
くなるように制御されるようになっている。なお、具体
的には関数g(V)は車速Vに反比例するような特性に
設定されている。また、一般的に、前進走行時と後進走
行時とで車輪操舵が走行に与える影響が異なることか
ら、前進走行時(図2中のDで表示している)と後進走
行時(図2中のRで表示している)とで異なる車速特性
で制御を行なうようになっている。つまり、同一速度で
走行する場合、前進走行時のゲインg(V)を後進走行
時のゲインg′(V)よりも小さくなるように設定して
いる。これは、一般的に前進走行時の方が車速が高く後
輪Trの操舵に対する車両挙動変化が大きいためであ
る。そして、上述のように設定することによりドライバ
ビリティ及び安全性の向上を図っているのである。
【0018】したがって、後輪舵角δrはハンドル操作
及びレバー操作に対して図3に示す対応関係に従って制
御される。つまり、ハンドル11を左右に回転した状
態、即ち、ハンドル操作を行なった状態でレバー21を
右,左及び中立位置となるように変位操作すると、後輪
Trは後輪用アクチュエータ22によりレバー21の変
位方向と同一方向にそれぞれ右,左及び中立位置に転舵
される。そして、レバー21の操作量(変位量)yに比
例して後輪舵角δrの大きさが変化するため、例えば、
前輪Tfと後輪Trとが逆方向に転舵されるようにハン
ドル11及びレバー21を操作し更にレバー操作量yを
適宜調節することで、急なカーブを走行する場合でもス
ムーズに走行することができる。また、前輪Tfと後輪
Trとが同方向に転舵されるようにハンドル11及びレ
バー21を操作し更に車速Vに応じてレバー操作量yを
適宜調節することで、前輪舵角δfと後輪舵角δrとを
一致させ駐車時や車線変更時に車体姿勢を変えずに車両
1の横位置だけを変えることもできる。
【0019】一方、ハンドル11を中立位置に保持した
状態、即ち、ハンドル操作を行なわない状態でレバー2
1を右,左及び中立位置の任意の位置に変位操作しても
後輪用アクチュエータ22は作動せず、従って、後輪T
rは中立位置に保持される。このため、直進走行中にレ
バー21が不用意に操作されても走行方向が左右にぶれ
ることなく安定した走行が可能となる。
【0020】表示装置40はECU30から出力された
前輪転舵方向,後輪転舵方向及び走行方向に関する情報
に基づいて、車両1の舵角制御状況及び車両1の走行方
向を車両上面視図の形で表示するものである。図5は運
転者の運転操作と表示結果との対応関係を示す図であ
り、ハンドル11の回転方向,レバー21の変位方向及
びシフトポジションを変えて操作した場合の表示例を示
すものである。なお、シフトポジションについて、Dは
ドライブ位置,Rはリバース位置を表している。また、
表示欄中の枠体は車両1を上面視図で表示したものであ
り、枠体内の上側及び下側の平行な棒線はそれぞれ前輪
Tf及び後輪Trを表している。さらに、枠体内の矢印
は車両1の走行方向を示している。
【0021】例えば、ドライブ位置(D)でレバー21
を右に変位させた状態でハンドル11を左に回転させた
場合、前輪Tf及び後輪Trはそれぞれ左及び右に転舵
されるため、実際の車両1は左前方にカーブして走行す
る。そして、表示装置40では、ハンドル回転量、即
ち、前輪舵角δfに応じて前輪Tfを示す棒線(図中上
側の棒線)が左に傾いて表示され、前輪舵角δf,レバ
ー21変位量y及び車速Vに応じて決定される後輪舵角
δrに応じて後輪Trを示す棒線(図中下側の棒線)が
右に傾いて表示される。また、上側及び下側の棒線の傾
きに対応して、即ち、前輪Tf及び後輪Trの転舵角に
応じてカーブの曲率が変化して矢印が表示され、更に、
シフトポジションがドライブ位置(D)であるため矢印
が上向きに表示される。
【0022】同様に、ドライブ位置(D)でレバー21
を左に変位させた状態でハンドル11を左に回転させた
場合には、上側及び下側の棒線はともに左に傾いて表示
されるとともに矢印は左に傾いて表示され、リバース位
置(R)でレバー21を中立位置で保持した状態でハン
ドル11を右に回転させた場合には、上側の棒線は右に
傾き下側の棒線は傾斜しない位置で保持され、右後方に
カーブする矢印が表示される。
【0023】なお、この前輪Tf及び後輪Trに対応し
た棒線の傾きや走行方向を示す矢印のカーブは、ハンド
ル11及びレバー操作に連動して変化するようになって
おり、更に、矢印の向きはシフトポジションを変えるこ
とによって上下に切り替わるようになっている。このよ
うに、表示装置40に表示された車両1の走行方向は実
際の車両1の走行方向を反映したものとなっており、運
転操作と車両1の動作との対応関係を正確に把握するこ
とができるようになっている。そして、運転者がこの表
示を参照しながらハンドル11及びレバー操作を行うこ
とで的確な走行を行なうことができる。さらに、車庫入
れなどのような正確な操作を必要とする状況でも、表示
装置40を見ながらハンドル11及びレバー21の操作
量を調節することで小回りを利かせながら容易に所望の
位置に車両1を移動させることができる。
【0024】したがって、本実施形態の操舵制御装置
は、例えば、図4に示すフローチャートに従って動作す
る。すなわち、エンジンをかけて車両1が走行可能な状
態になると、レバー21及び各種センサからECU30
へ信号が出力される(ステップS1)。そして、レバー
21変位量y及び車速Vから、ゲイン関数k,gを用い
て前輪舵角δfに対するゲイン量k(y),g(V)が
求められ(ステップS2)、後輪舵角δrが算出される
(ステップS3)。さらに、前輪舵角δf,後輪舵角δ
r及びシフトポジションに基づいて車両1の舵角制御状
況及び車両1の走行方向が表示装置40に車両上面視図
の形で表示される(ステップS4)。その後、上記動作
が繰り返される。
【0025】本発明の一実施形態としての操舵制御装置
は、上述のように構成されているので、前輪舵角δfと
は別に後輪舵角δrを制御しながら走行することがで
き、運転の自由度を上げることができる。したがって、
車両姿勢の微調整が可能となる。また、ハンドル操作を
行なっているときのみ後輪操舵が可能なため、直進走行
時にレバー21を誤って操作した場合であっても後輪T
rが中立位置で保持されるため、安定性の高い走行が可
能となる。
【0026】また、後輪Trがハンドル操作に基づいて
転舵されるため、運転者の意思を忠実に反映させた形で
の走行が可能となり、更に、レバー操作で調整すること
でより運転の自由度を高めることができる。そして、レ
バー21の操作量が前輪舵角δfに対する後輪舵角δr
のゲインとして与えられるようになっているため、運転
者にとってわかり易い操作となっている。
【0027】さらに、車速の増加とともに後輪操舵量が
減少するように後輪操舵が制御されるようになっている
ため、高速走行時に車両1の走行方向が急激に変動し走
行が不安定になることを防止できる。また、低速走行時
にはレバー操作によって後輪用アクチュエータ22の転
舵量が大きく制御されるため運転の自由度が高まり、例
えば、後退して車庫入れする場合には、小回りをきかせ
て車両1を所望の位置に移動させるたり、車両姿勢を変
更することなく車両を斜め方向に移動させることができ
るようになる。また、このように車体姿勢を微調整する
ことができるため使い勝手も大きく向上する。
【0028】さらに、前輪転舵方向,後輪転舵方向及び
車両の走行方向を車両上面視図で表示する表示装置が設
けられているため、運転操作とその操作による車両の動
作との対応関係が明確に把握され、周囲の状況に応じて
的確な操作が可能となっている。なお、本発明は上述の
実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0029】例えば、本実施形態では前輪Tfとハンド
ル11とをステアリングギアボックス12を介して機械
的に連結して前輪操舵しているが、ハンドル回転に応じ
た電気信号を出力し、この出力信号によって前輪操舵を
電気的に制御するような構成(ステアバイワイヤ)を適
用してもよい。
【0030】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
前輪を操舵可能な第1操舵手段と、後輪を操舵可能な第
2操舵手段とをそなえ、上記第2操舵手段は上記第1操
舵手段が操作されているときのみ操作可能に構成するこ
とで、運転者は車両の前輪及び後輪をそれぞれ制御する
ことができるため、より自由度の高い走行が可能とな
り、車体姿勢の微調整が可能となる。また、第1操舵手
段により前輪が操舵されているときのみ後輪操舵が可能
であるため、直進走行時に第2操舵手段を不用意に操作
した場合であっても後輪が操舵されず安定性の高い走行
が可能となる。
【0031】また、後輪操舵量が第1操舵手段の操作量
に基づいて決定されるように構成することで、車両は前
輪操舵に基づいて操舵されることとなり、運転者の意思
を忠実に反映させた形での走行が可能となる。さらに、
第2操舵手段を操作してこの後輪の操舵量を調整するよ
うにすることで更に運転の自由度を高めることができる
(請求項1)。
【0032】このとき、後輪の操舵量を第1操舵手段の
操作量と第2操舵手段の操作量とに比例するように制御
することで、この調整を運転者の感覚により即した形で
行なうことができ、運転者にとってわかり易い操作とな
っている(請求項2)。後輪操舵量を更に車速によって
制御することで、走行状況に応じた後輪操舵制御が可能
となる。そして、この車速による制御が、車速の増加と
ともに後輪操舵量が減少するように行なわれることで、
第1操舵手段及び第2操舵手段の操作量を一定とした場
合、低速走行時には後輪が大きく転舵され、高速走行時
には後輪転舵量が小さく制御される。このため、高速走
行時には車両の走行方向が急激に変動し走行が不安定に
なることが防止される。また、低速走行時には小回りを
利かせた自由度の高い走行が可能となるだけでなく車体
姿勢を変更することなく車両を斜め方向に移動させるこ
とができるようになる(請求項3)。
【0033】このとき、車両が前進する場合と後進する
場合とで車速特性を切り替えて制御することで、前進走
行時には安全性を考慮した制御が可能となり、後進走行
時にはドライバビリティを高めた制御が可能となる(請
求項4)。また、前輪を操舵可能な第1操舵手段と、後
輪を操舵可能な第2操舵手段と、上記第1操舵手段によ
る前輪転舵方向,上記第2操舵手段による後輪転舵方向
及び上記車両の運動方向を各々表示する表示装置とをそ
なえるように構成することで、運転者は表示装置に表示
された前輪及び後輪の転舵方向と車両の運転方向とを参
照して第1操舵手段及び第2操舵手段の操作量を調整し
ながら運転することで、運転操作と車両の動作との対応
関係を混乱なく把握することができ、周囲の状況に即し
た的確な走行を行なうことができる(請求項5)。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における操舵制御装置の制
御系の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態における操舵制御装置の機
能に着目した模式的な制御ブロック図である。
【図3】本発明の一実施形態における操舵制御装置にお
いて運転者のハンドル操作及びレバー操作と後輪の操舵
制御との対応関係を示す図である。
【図4】本発明の一実施形態における操舵制御装置の作
動を説明するための図である。
【図5】本発明の一実施形態における操舵制御装置に設
けられた表示装置の表示例を示す図である。
【符号の説明】 1 車両 11 ハンドル(第1操舵手段) 12 ステアリングギアボックス 21 レバー(第2操舵手段) 22 後輪用アクチュエータ 30 ECU 31 後輪舵角演算手段 40 表示装置 51 車速検出センサ(車速検出手段) 52 シフトポジションセンサ 53 前輪舵角検出手段 54 後輪舵角検出手段 Tf 前輪 Tr 後輪
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 載寛 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 Fターム(参考) 3D032 CC02 CC13 CC16 DA04 DA06 DA23 DB02 DB03 DB07 DC29 DD06 DD17 EA05 EA06 EA07 EB04 EB08 GG01 3D034 CA02 CD04 CD12 CD13 CE03 CE06 CE14

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前輪を操舵可能な第1操舵手段と、 後輪を操舵可能な第2操舵手段とをそなえ、 上記第2操舵手段は上記第1操舵手段が操作されている
    ときのみ操作可能に構成され、上記後輪の操舵量が、上
    記第1操舵手段の操作量及び第2操舵手段の操作量に基
    づいて決定されることを特徴とする、車両用操舵制御装
    置。
  2. 【請求項2】 上記後輪の操舵量が、上記第1操舵手段
    の操作量及び上記第2操舵手段の操作量に比例すること
    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】 車速を検出する車速検出手段を更にそな
    え、 上記後輪の操舵量が、上記車速の増加とともに減少する
    ような車速特性に基づいて決定されることを特徴とす
    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】 上記車速特性として前進走行用の車速特
    性と後進走行用の車速特性とがそなえられ、 上記車両が前進する場合と後進する場合とで、上記車速
    特性を切り替えることを特徴とする、請求項3記載の車
    両用操舵制御装置。
  5. 【請求項5】 前輪を操舵可能な第1操舵手段と、 後輪を操舵可能な第2操舵手段と、 上記第1操舵手段による前輪転舵方向,上記第2操舵手
    段による後輪転舵方向及び上記車両の運動方向を各々表
    示する表示装置とをそなえたことを特徴とする、車両用
    操舵制御装置。
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