JP2006160014A - パワステ用弁駆動制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 電磁制御弁に流れたソレノイド電流の検出結果が異常であってもハンドル操作に対するアシスト力を得ることが可能なパワステ用弁駆動制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の構成によれば、電流検出部21Kが検出した電流検出値Ir1が正常値である場合に、第1の電磁制御弁21に流すソレノイド電流をフィードバック制御するので、発熱等の外乱の影響を抑えて安定した制御を行うことができる。一方、電流検出値Ir1が異常値である場合には、第1の電流指令値I1のみに応じてソレノイド電流を第1の電磁制御弁21に流すので、第1の電磁制御弁21自体に異常がないときに、第1の電磁制御弁21を駆動してステアリング30の操舵に対するアシスト力を得ることが可能になる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、パワーステアリング用の油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変更するための電磁制御弁を駆動制御するパワステ用弁駆動制御装置に関する。
従来、この種のパワステ用弁駆動制御装置として、車速に応じて電磁制御弁の弁開度を変更するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、油圧ポンプが油圧アクチュエータに対して過剰に圧油を吐出している場合に、その過剰に吐出された圧油を油圧ポンプの吸引口に帰還させ、油圧ポンプに対する負荷を低減させるものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特許第3407485号公報(段落[0013]、第1図) 特開2001−163233号公報(段落[0004]〜[0008]、第1図)
ところで、従来のパワステ用弁駆動制御装置では、一般に、車速、ステアリングの操舵状況等に応じて電磁制御弁に流すソレノイド電流の電流指令値を決定すると共に実際に流れたソレノイド電流を電流検出部にて検出し、これら電流指令値と電流検出値とを用いてソレノイド電流をフィードバック制御していた。そして、電流検出部から電流検出値がフィードバックされなかった場合や、異常値になった場合には、直ちに電磁制御弁の駆動を停止する構成になっていた。
しかしながら、上記した従来の構成では、電磁制御弁自体には異常がなく、電磁制御弁にソレノイド電流を流して弁開度を変更可能な状態であっても、電流検出部の故障又は通信不良等が生じると電磁制御弁を作動不能にするため、ステアリング操作に対するアシスト力を殆ど得られない状態になり得た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電磁制御弁に流れたソレノイド電流の検出結果が異常であっても、ステアリング操作に対するアシスト力を得ることが可能なパワステ用弁駆動制御装置の提供を目的とする。
上記目的を達成するためになされた請求項1の発明に係るパワステ用弁駆動制御装置は、パワーステアリング用の油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変更するための電磁制御弁を駆動制御するパワステ用弁駆動制御装置であって、電磁制御弁を車速等の走行状態及び/又はステアリングの操舵状況に応じた弁開度にするための電流指令値を決定する電流指令値決定部と、電磁制御弁にソレノイド電流を流して電磁制御弁を駆動する弁駆動回路と、ソレノイド電流を電流指令値に基づいて制御する電流制御部と、実際に流れたソレノイド電流を検出する電流検出部と、電流検出部により検出された電流検出値が正常値であるか異常値であるかを判定する異常判定手段とを備え、電流制御部は、電流検出値が正常値と判定された場合に、電流検出値をフィードバックして電流検出値及び電流指令値の両方から特定されるソレノイド電流を弁駆動回路から電磁制御弁に流す一方、電流検出値が異常値と判定された場合に、電流検出値をフィードバックせずに電流指令値のみから特定されるソレノイド電流を弁駆動回路から電磁制御弁に流すように構成されたところに特徴を有する。
請求項2の発明は、請求項1に記載のパワステ用弁駆動制御装置において、異常判定手段は、電流検出値が予め設定された検出基準値以下になった状態で予め定められた基準時間を経過したことを条件に、電流検出値を異常値と判定するように構成されたところに特徴を有する。
請求項3の発明は、請求項2に記載のパワステ用弁駆動制御装置において、異常判定手段は、電流指令値が予め設定された指令基準値以上であることを条件にして、電流検出値が検出基準値以下になった状態で基準時間を経過したときに電流検出値を異常値と判定するように構成されたところに特徴を有する。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載のパワステ用弁駆動制御装置において、電流検出値が異常値である場合に、異常を報知する報知手段を備えたところに特徴を有する。
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載のパワステ用弁駆動制御装置において、電磁制御弁は、車速等の走行状態に応じて油圧アクチュエータが出力するアシスト力を変更するための第1の電磁制御弁と、車速等の走行状態及び/又はステアリングの操舵状況に応じて油圧ポンプから油圧アクチュエータに吐出する圧油の一部を油圧ポンプの吸引口に帰還させて油圧ポンプの負荷を低減するための第2の電磁制御弁とからなり、これら第1及び第2の電磁制御弁の両方を駆動制御するように構成されたところに特徴を有する。
[請求項1の発明]
請求項1の構成によれば、電流検出部による電流検出値が正常値である場合には、電磁制御弁に流すソレノイド電流をフィードバック制御するので、発熱等の外乱の影響を抑えて安定した制御を行うことができる。一方、電流検出値が異常値である場合には、電流指令値のみから特定されるソレノイド電流を電磁制御弁に流すので、異常の原因が電磁制御弁自体にないときに電磁制御弁が駆動され、ステアリング操作に対するアシスト力を得ることが可能になる。
[請求項2の発明]
請求項2の構成によれば、異常判定手段は、電流検出値が検出基準値以下になった状態で基準時間を経過したことを条件に、電流検出値を異常値と判定するので、ノイズによる誤判定を防ぐことができる。
[請求項3の発明]
請求項3の構成によれば、電流指令値が予め設定された指令基準値以上であることを条件にして、電流検出値が検出基準値以下の状態で基準時間を経過したときに電流検出値を異常値と判定するから、そもそも電流指令値が低くてアシスト力を必要としない状況で、異常時用の処理を行うことがなくなる。
[請求項4の発明]
請求項4の構成によれば、電流検出値が異常値である場合に異常を報知するので、異常を迅速に認識して、走行中であれば車速を落としたり、車両を路肩に止める等の迅速な対処を行うことができる。
[請求項5の発明]
請求項5の構成によれば、第1の電磁制御弁の作動により車速等の走行状態に応じてステアリング操作に対するアシスト力を変更することができると共に、第2の電磁制御弁の作動により油圧ポンプの負荷を低減することができる。
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。図1において符号10は、車両(図示せず)に搭載された油圧ポンプであって、タイミングベルト(図示せず)を介してエンジンの動力を受けて動作する。そして、油圧ポンプ10は、図2に示すように、リザーバタンク11からオイルを吸引し、そのオイルに圧力をかけて圧油とし、その圧油をパワーステアリング用の油圧アクチュエータ14に供給する。
油圧アクチュエータ14は、油圧シリンダ12内に直動ロッド13(図1参照)を貫通させて、その直動ロッド13に固定された摺動フランジ13Fにて油圧シリンダ12内を2つの圧油部屋12A,12Bに区画した構造をなしている。
また、油圧アクチュエータ14のうち摺動フランジ13Fから離れた部分にはラックギヤ(図示せず)が形成されている。また、ステアリング30(即ち、ハンドル)から下方に延びたステアリングシャフト31(図1参照)の下端部にはピニオンギヤ(図示せず)が連結されており、そのピニオンギヤが油圧シリンダ12内でラックギヤに噛合している。これにより、ステアリング30を左右に操舵すると、これに連動して直動ロッド13も左右に直動し、図示しない転舵輪を転舵させることができる。
油圧アクチュエータ14のうちステアリングシャフト31又はピニオンギヤを回転可能に軸支した部位には、ステアリング30の回転に連動して作動するリンケージバルブ16が備えられている。リンケージバルブ16は、特許第3407482号公報に開示されている公知な構造のものであって、その機械構造を展開したものが図3に示されている。リンケージバルブ16は、略円筒状の内周面を備えたバルブボディ16Bの内部に、略円柱状の可動弁体16Aを直動可能に収容してなる。また、バルブボディ16Bの内周面には複数の溝部16Mが形成されると共に、これに対応して可動弁体16Aの外周面には複数の円板突部16Tが張り出し形成され、それら複数の溝部16Mの開口両側エッジと、複数の円板突部16Tの外縁両側エッジとの間が、複数の可変絞り部V1〜V10になっている。さらに、所定の溝部16Mの奥部と、油圧シリンダ12における何れかの圧油部屋12A,12B又はリザーバタンク11との間は流路によって連絡され、また、油圧ポンプ10は、溝部16M,16M同士の間のバルブボディ16Bの内面の間との流路によって連絡されている。
そして、ステアリング30を左右何れかの方向に操舵することで、バルブボディ16B内を可動弁体16Aが図3における左右何れかの方向に直動し、各可変絞り部V1〜V10の絞り度合いが変更されることで、油圧シリンダ12における一方の圧油部屋12Aと他方の圧油部屋12Bとに流れ込む圧油の流量が変更される。これにより、一方の圧油部屋12Aと他方の圧油部屋12Bとの間で差圧が生じ、この差圧によって直動ロッド13の直動駆動力を得てこれがアシスト力として出力される。なお、図2には、上述の如く油圧ポンプ10と油圧シリンダ12の圧油部屋12A,12Bとリンケージバルブ16とを流路によって連絡してなる油圧回路10Cが示されている。
同図に示すように、リンケージバルブ16内の流路とリザーバタンク11とを連絡する流路の途中には第1の電磁制御弁21が設けられている。第1の電磁制御弁21は、ソレノイド21S(図4参照)を有し、このソレノイド21Sに流されたソレノイド電流の大きさに応じて弁開度が変更される。そして、この第1の電磁制御弁21の弁開度が大きくなるに従って圧油部屋12A,12B内にかかる油圧が下がり、油圧アクチュエータ14が出力するアシスト力が抑えられる。即ち、ステアリング操作が重たくなる。なお、この第1の電磁制御弁21は、例えばリンケージバルブ16と共にアッシにされている。
図2に示すように、油圧回路10Cには、油圧ポンプ10の吐出口と吸引口との間を短絡させるための帰還流路10Dが備えられており、その帰還流路10Dに第2の電磁制御弁22が設けられている。この第2の電磁制御弁22も、第1の電磁制御弁21と同様にソレノイド22S(図4参照)を有し、このソレノイド22Sに流されたソレノイド電流の大きさに応じて弁開度が変更される。そして、この第1の電磁制御弁21の弁開度が大きくなるに従って帰還流路10Dに流れる圧油の流量が増加することで、油圧ポンプ10への負荷が低減される。なお、第2の電磁制御弁22は、例えば油圧ポンプ10と共にアッシにされている。
第1及び第2の電磁制御弁21,22は、パワステ用弁駆動制御装置40(以下、単に「制御装置40」という)によって駆動制御される。図1に示すように、制御装置40は、ステアリング30の近傍に備えたステアリングセンサ32と、車輪(図示せず)の近傍に備えた車速センサ33との各センサ信号を、車内LANとしてのCAN(Controller Area Network)を介して受信し、これらセンサ信号に基づいて第1の電磁制御弁21を駆動するための第1の電流指令値I1と、第2の電磁制御弁22を駆動するための第2の電流指令値I2とを決定する。具体的には、図4に示すように、制御装置40は、車速センサ33のセンサ信号に応じて車速を演算し、予め設定された第1データマップMP1に基づいて、車速から電流指令値I1を決定する。なお、第1データマップMP1には、第1の電流指令値I1が車速が大きくなるに従って小さくなるように設定されている。
また、制御装置40は、予め設定された第2データマップMP2を用い、車速に応じて、アシスト状態用の電流指令値候補値I2Aと、スタンバイ状態用の電流指令値候補値I2Bとを決定する。ここで、「アシスト状態」とは、油圧アクチュエータ14のアシスト力を比較的多く必要とする場合をいい、例えばステアリング30を操舵している最中の状態がアシスト状態の代表例として挙げられる。一方、スタンバイ状態とは、油圧アクチュエータ14のアシスト力をあまり必要としない場合をいい、例えばステアリング30が中立位置、又は、ステアリング30を切った位置に保持した状態が、スタンバイ状態の代表例として挙げられる。制御装置40は、ステアリングセンサ32のセンサ信号に応じて、ステアリング30の舵角及び舵角速度を演算すると共にステアリング30が中立位置にあるか否かを判定し、これら演算結果と判定結果とさらには車速とに基づいて、上記した「アシスト状態」か「スタンバイ状態」かを判定する。そして、その判定結果に応じて、アシスト状態用の電流指令値候補値I2Aと、スタンバイ状態用の電流指令値候補値I2Bとの何れか一方を第2の電流指令値I2として決定する。
なお、制御装置40のうち上記した第1及び第2のデータマップMP1,MP2を用いて第1及び第2の電流指令値I1,I2を決定する部位が、本発明に係る「電流指令値決定部」に相当する。
決定された第1の電流指令値I1(以下、単に「電流指令値I1」という)はPWM出力変換部21WによりDUTY比に変換され、そのDUYT比に応じて駆動回路21Cが、第1の電磁制御弁21のソレノイド21Sに接続されたFET21Fをオンオフする。これにより、電流指令値I1に対応したソレノイド電流が第1の電磁制御弁21に流される。そして、実際にソレノイド21Sに流れたソレノイド電流を電流検出部21Kにて検出し、その電流検出値Ir1をフィードバックして、電流検出値Ir1と電流指令値I1との偏差が小さくなるようにフィードバック制御を行う。また、フィードバックループには、PWM出力変換部21Wの前にPI制御部21Aが備えられ、比例制御(P制御)に加えて積分制御(I制御)も行っている。
さて、PI制御部21AとPWM出力変換部21Wとの間には、制御系切替スイッチ21SW1が設けられている。制御系切替スイッチ21SW1は、電流検出値Ir1のフィードバックを行わずに前記電流指令値I1のみを直接PWM出力変換部21Wに付与するための異常用伝達路21Dか、或いは、PI制御部21Aかの何れかを一方を択一的にPI制御部21Aに接続するように構成されている。そして、制御装置40は、図5に示した弁制御プログラムPG1を所定周期で実行することにより、電流検出値Ir1が正常値であるか異常値であるかを判定し、その判定結果に応じて制御系切替スイッチ21SW1を切り替える。
即ち、弁制御プログラムPG1が実行されると、電流指令値I1と電流検出値Ir1とを取得し(S1)、かつ、初期状態(例えば、エンジン始動時)でオフになっていた異常フラグFb1がオンに切り替わっているか否かを判別する(S2)。異常フラグFb1がオンに切り替わっていなかったら(S2:NO)、電流指令値I1が予め設定された指令基準値X1以上であるか否かを判別する(S3)。ここで、電流指令値I1が、指令基準値X1以上の場合には(S3:YES)、電流検出値Ir1が予め設定された検出基準値Y1以下であるか否かを判別する(S4)。ここで、電流検出値Ir1が検出基準値Y1以下の場合には(S4:YES)、初期状態でオフになっていた異常予知フラグFa1をオンにする(S5)。そして、その異常予知フラグFa1のオン継続時間T1が、予め設定された基準時間Z1を経過したか否かを判別して(S6)、オン継続時間T1が基準時間Z1を経過した場合に(S6:YES)、制御系切替スイッチ21SW1を異常用伝達路21Dに接続する(S7)。即ち、電流指令値I1が指令基準値X1以上、電流検出値Ir1が検出基準値Y1以下、及び、オン継続時間T1が基準時間Z1を経過の3条件が成立した場合、電流検出部21Kによる電流検出値Ir1が異常値であると判定し、電流検出値Ir1のフィードバックを行わずに電流指令値I1のみによって特定されるソレノイド電流を第1の電磁制御弁21に流す(S7)。そして、異常フラグFb1をオンにしてから(S8)、点灯又は警報等による異常報知を行い(S9)、弁制御プログラムPG1を抜ける。また、次に弁制御プログラムPG1が実行されたときには、異常フラグFb1がオンであることに基づいて、上述の如くフィードバックを行わない給電が継続して実行される。
一方、上記した3条件のうち何れか1つでも成立しなかった場合は(S3:NO or S4:NO or S6:NO)、電流検出部21Kによる電流検出値Ir1が正常値であると判定し、制御系切替スイッチ21SW1がPI制御部21AとPWM出力変換部21Wとの間を接続してから(S11)、弁制御プログラムPG1を抜ける。これにより、電流検出値Ir1が正常値の場合には、電流検出値Ir1のフィードバックを行い、電流検出値Ir1と電流指令値I1の両方によって特定されるソレノイド電流を第1の電磁制御弁21に流す(S11)。即ち、上述したソレノイド電流のフィードバック制御を行う。また、上記3条件のうち、電流指令値I1が指令基準値X1以上でなかった場合と(S3:NO)、電流検出値Ir1が検出基準値Y1以下でなかった場合とには(S4:NO)、異常予知フラグFa1をオフにする(S10)。
以上、制御装置40が第1の電磁制御弁21を駆動するための構成である。この構成によれば、電流検出部21Kが検出した電流検出値Ir1が正常値である場合に、第1の電磁制御弁21に流すソレノイド電流をフィードバック制御するので、発熱等の外乱の影響を抑えて安定した制御を行うことができる。一方、電流検出値Ir1が異常値である場合には、電流指令値I1のみに応じてソレノイド電流を第1の電磁制御弁21に流すので、第1の電磁制御弁21自体に異常がないときに、第1の電磁制御弁21を駆動してステアリング30の操舵に対するアシスト力を得ることが可能になる。
また、異常の判別は、電流指令値I1が指令基準値X1以上であることを条件にして異常値の判定を行うので、そもそも電流指令値I1が低くてアシスト力を必要としない状況で、異常時用の処理を行うことがなくなる。さらに、電流検出値Ir1が検出基準値Y1以下になってから基準時間Z1を経過したことを条件に電流検出値Ir1を異常値と判定するので、ノイズにより誤判定を防ぐことができる。その上、電流検出値Ir1が異常値である場合に、異常を報知するので異常を迅速に認識して、走行中であれば車速を落としたり、車両を路肩に止める等の迅速な対処を行うことができる。
なお、制御装置40が第2の電磁制御弁22を駆動するための構成及び効果に関しては、上記第1の電磁制御弁21と同様であるため説明を割愛する。また、図4においては、第1の電磁制御弁21と第2の電磁制御弁22との間で対応した関係構成部分は、符号の先頭二文字を第1の電磁制御弁21に係るものは「21」に、第2の電磁制御弁22に係るものは「22」にして対応させてある。また、第2の電磁制御弁22用に前記した弁制御プログラムPG1と同様のプログラムが所定周期で実行される。
[他の実施形態]
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)前記実施形態では、油圧回路10Cに第1と第2の電磁制御弁21,22との両方を備えていたが、何れか一方のみの電磁制御弁を油圧回路に備え、1つの電磁制御弁を駆動制御する制御装置に本発明を適用してもよい。
(2)本発明には含まれないが、本発明の技術をソレノイドの励磁により駆動されるアクチュエータの制御に応用してもよい。例えば、車両を二輪駆動走行と四輪駆動走行とに切り替えるために、プロペラシャフトの途中に設けられたトルク伝達装置をソレノイド駆動する場合に、通常は、そのアクチュエータへのソレノイド電流をフィードバック制御する一方、異常時には電流指令値のみにより特定されるソレノイド電流をアクチュエータに流す構成にしてもよい。
本発明の一実施形態に係る油圧ポンプ及び油圧アクチュエータの斜視図 油圧ポンプ及び油圧アクチュエータを含む油圧回路図 リンケージバルブを展開した部分断面図 制御装置の構成を示したブロック図 弁制御プログラムのフローチャート
符号の説明
10 油圧ポンプ
14 油圧アクチュエータ
21 第1の電磁制御弁
21C 駆動回路
21K 電流検出部
21S ソレノイド
22 第2の電磁制御弁
22S ソレノイド
40 制御装置
I1 第1の電流指令値
I2 第2の電流指令値
Ir1 電流検出値
21SW1 制御系切替スイッチ
T1 オン継続時間
X1 指令基準値
Y1 検出基準値
Z1 基準時間

Claims (5)

  1. パワーステアリング用の油圧アクチュエータに流れる圧油の流量を変更するための電磁制御弁を駆動制御するパワステ用弁駆動制御装置であって、
    前記電磁制御弁を車速等の走行状態及び/又はステアリングの操舵状況に応じた弁開度にするための電流指令値を決定する電流指令値決定部と、
    前記電磁制御弁にソレノイド電流を流して前記電磁制御弁を駆動する弁駆動回路と、
    前記ソレノイド電流を前記電流指令値に基づいて制御する電流制御部と、
    実際に流れた前記ソレノイド電流を検出する電流検出部と、
    前記電流検出部により検出された電流検出値が正常値であるか異常値であるかを判定する異常判定手段とを備え、
    前記電流制御部は、前記電流検出値が正常値と判定された場合に、前記電流検出値をフィードバックして前記電流検出値及び前記電流指令値の両方から特定される前記ソレノイド電流を前記弁駆動回路から前記電磁制御弁に流す一方、前記電流検出値が異常値と判定された場合に、前記電流検出値をフィードバックせずに前記電流指令値のみから特定される前記ソレノイド電流を前記弁駆動回路から前記電磁制御弁に流すように構成されたことを特徴とするパワステ用弁駆動制御装置。
  2. 前記異常判定手段は、前記電流検出値が予め設定された検出基準値以下になった状態で予め定められた基準時間を経過したことを条件に、前記電流検出値を異常値と判定するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載のパワステ用弁駆動制御装置。
  3. 前記異常判定手段は、前記電流指令値が予め設定された指令基準値以上であることを条件にして、前記電流検出値が前記検出基準値以下になった状態で前記基準時間を経過したときに前記電流検出値を異常値と判定するように構成されたことを特徴とする請求項2に記載のパワステ用弁駆動制御装置。
  4. 前記電流検出値が異常値である場合に、異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のパワステ用弁駆動制御装置。
  5. 前記電磁制御弁は、車速等の走行状態に応じて前記油圧アクチュエータが出力するアシスト力を変更するための第1の電磁制御弁と、車速等の走行状態及び/又は前記ステアリングの操舵状況に応じて油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに吐出する圧油の一部を前記油圧ポンプの吸引口に帰還させて前記油圧ポンプの負荷を低減するための第2の電磁制御弁とからなり、これら第1及び第2の電磁制御弁の両方を駆動制御するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のパワステ用弁駆動制御装置。
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