JP2785398B2 - Electric power steering system - Google Patents
Electric power steering systemInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明はモータの回転出力によって操舵力を補助す
る電動式パワー・ステアリング装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric power steering device that assists a steering force by a rotation output of a motor.
従来技術とその問題点 従来の電動式パワー・ステアリング装置においては,
操舵トルク検出値および車速検出値に基づいて操舵アシ
スト(補助)モータを制御し,操舵アシスト・トルクを
発生していた。このような電動式パワー・ステアリング
装置においては,アシスト・モータの慣性力により高車
速時の手放し安定性が不足するために,制動用回路を設
け,ハンドルの中立位置近傍においてアシスト・モータ
を制動する装置が考えられている(たとえば実開昭61-1
69675号公報)。しかしながらこの装置は制動を働かせ
るべき制動舵角範囲が定まっているので,この制動舵角
範囲の境界において制動用回路が入切され,アシスト・
モータの出力トルクが急激に変化するという問題があ
る。このために,手放し戻り速度が急変し,不自然さを
感じる。Conventional technology and its problems In conventional electric power steering systems,
The steering assist (auxiliary) motor is controlled based on the steering torque detection value and the vehicle speed detection value to generate a steering assist torque. In such an electric power steering system, a braking circuit is provided to brake the assist motor in the vicinity of the neutral position of the steering wheel because the release stability at a high vehicle speed is insufficient due to the inertia force of the assist motor. The device is considered (for example, the actual opening 61-1)
No. 69675). However, in this device, since the braking steering angle range in which the braking is to be applied is determined, the braking circuit is turned on / off at the boundary of the braking steering angle range, and the assist / assist control is performed.
There is a problem that the output torque of the motor changes rapidly. For this reason, the release speed changes suddenly, and unnaturalness is felt.
発明の概要 発明の目的 この発明は自然な感じの手放し戻り作用が達成できる
電動式パワー・ステアリング装置を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electric power steering device capable of achieving a natural feeling release operation.
発明の構成,作用および効果 この発明は,検出操舵トルク,検出車速等に基づいて
アシスト指令を作成し,このアシスト指令により,操舵
アシスト・トルクを発生する操舵アシスト・モータを制
御する電動式パワー・ステアリング装置において,舵角
を検出する手段,舵角速度を検出する手段,検出舵角速
度に応じて粘性補償値を算出する手段,検出舵角に応じ
て,舵角の絶対値が大きくなるほど小さくなる定数を発
生する手段,上記算出された粘性補償値に上記定数を乗
算して粘性指令値を作成する粘性指令出力制御手段,お
よび上記粘性指令値によって上記アシスト指令を補正す
る手段を備えていることを特徴とする。The present invention is directed to an electric power system that generates a steering command based on a detected steering torque, a detected vehicle speed, and the like, and controls a steering assist motor that generates a steering assist torque based on the assist command. In a steering device, a means for detecting a steering angle, a means for detecting a steering angular velocity, a means for calculating a viscosity compensation value according to a detected steering angular velocity, and a constant that decreases as the absolute value of the steering angle increases according to the detected steering angle Means for generating a viscosity command value by multiplying the calculated viscosity compensation value by the constant, and a means for correcting the assist command based on the viscosity command value. Features.
好ましくは,上記検出操舵トルクと検出舵角速度に基
づいて手放し状態を検出する手段をさらに設け,上記粘
性指令出力制御部が手放し状態検出時のみ作成した粘性
指令値を出力するようにする。Preferably, a means for detecting a released state based on the detected steering torque and the detected steering angular velocity is further provided, and the viscosity command output control section outputs a viscosity command value created only when the released state is detected.
この発明によると,粘性指令値は舵角の絶対値が小さ
いほど大きい値になる。したがって手放し時においてハ
ンドルが中立付近で不安定になるのを粘性制動によって
抑えることができる。しかも制動の効き始めは比較的大
きい舵角であるためこのときは制動力は小さく,中立付
近に近づくにしたがい大きな制動力を得られるため中立
位置への収束のし方が自然になる。According to the present invention, the viscosity command value increases as the absolute value of the steering angle decreases. Therefore, it is possible to prevent the steering wheel from becoming unstable near the neutral position by releasing the hand by viscous braking. In addition, at the beginning of the braking effect, the steering angle is relatively large, so the braking force is small at this time. As the vehicle approaches the neutral position, a large braking force can be obtained, so that the convergence to the neutral position becomes natural.
また,手放し検出時のみ粘性指令値を出力させるよう
にすることにより,手放し時以外における不必要な制動
による戻り速度の低下を防ぐことができる。Further, by outputting the viscosity command value only when the release is detected, it is possible to prevent a decrease in the return speed due to unnecessary braking other than the release.
実施例の説明 第1図はこの発明による電動式パワー・ステアリング
装置の実施例の全体を機能的に示すブロック図である。
第2図はこのパワー・ステアリング装置が適用されるス
テアリング機械系の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a block diagram functionally showing an entire embodiment of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a steering mechanical system to which the power steering device is applied.
まず第2図に示すパワー・ステアリング機械系につい
て説明しておく。First, the power steering mechanical system shown in FIG. 2 will be described.
操舵ハンドル71の回転力はハンドル軸を経てピニオン
・ギヤを含むステアリング・ギア72に伝達され,さらに
上記ピニオン・ギヤによりラック軸74に伝達され,ナッ
クル・アーム等を経て車輪75が転向される。また,コン
トロール装置11により制御駆動される操舵アシスト(補
助)モータ(DCモータ)10の回転力はピニオン・ギヤを
含むステアリング・ギヤ73とラック軸74との噛み合いに
よりラック軸74に伝達され,ハンドル71による操舵を補
助することになる。ハンドル71とモータ10の回転軸はギ
ヤ72,73およびラック軸74により機械的に連結されてい
る。操舵トルク・センサ21により操舵トルク(捩りトル
ク)が検出され,また車速センサ22により車速が検出さ
れ,後述するようにこれらの検出トルク,車速等に基づ
いてコントロール装置11はモータ10を制御する。コント
ロール装置11およびモータ10には車両に搭載されたバッ
テリ12からその動作電力が供給される。The rotational force of the steering wheel 71 is transmitted to a steering gear 72 including a pinion gear via a handle shaft, further transmitted to a rack shaft 74 by the pinion gear, and the wheel 75 is turned via a knuckle arm or the like. The torque of a steering assist (auxiliary) motor (DC motor) 10 controlled and driven by the control device 11 is transmitted to the rack shaft 74 by meshing the steering gear 73 including a pinion gear with the rack shaft 74, and The steering by 71 will be assisted. The handle 71 and the rotating shaft of the motor 10 are mechanically connected by gears 72, 73 and a rack shaft 74. The steering torque (torsional torque) is detected by the steering torque sensor 21, and the vehicle speed is detected by the vehicle speed sensor 22, and the control device 11 controls the motor 10 based on the detected torque, vehicle speed, and the like as described later. The operating power of the control device 11 and the motor 10 is supplied from a battery 12 mounted on the vehicle.
コントロール装置11は,電流検出器,モータ10を駆動
する駆動回路,モータ10の全体的な制御を総括するコン
ピュータ(CPU,たとえばマイクロプロセッサ),メモ
リ,コンピュータと上記の入,出力機器とのインターフ
ェイス回路等から構成されている。第1図は,コントロ
ール装置11に内蔵されたコンピュータの各種機能をブロ
ック的に,他の入,出力機器,各種回路を示すブロック
とともに描いたものと位置付けることができる。The control device 11 includes a current detector, a driving circuit for driving the motor 10, a computer (CPU, for example, a microprocessor) for controlling the entire control of the motor 10, a memory, and an interface circuit between the computer and the above input and output devices. And so on. In FIG. 1, various functions of the computer built in the control device 11 can be positioned as a block diagram, together with blocks showing other input / output devices and various circuits.
第1図において,アシスト指令部20にはトルク・セン
サ21の検出トルクVTと車速センサ22の検出車速VSとが与
えられる。アシスト指令部20内のアシスト・トルク値指
示関数部23は検出トルクVTに応じてモータ10によって発
生すべきアシスト・トルクを表わす指令値を出力する。
また乗算定数関数部24は検出車速VSに応じて定数を発生
し,この定数が乗算演算部25において上記のアシスト・
トルク指令値に乗じられる。この結果,乗算演算部25か
ら出力されるアシスト・トルク値(またはモータ電流指
令値)は,第3図に示すように,検出トルクVTと検出車
速VSによって定められた値となる。第3図は,操舵トル
クVTに応じて,一定範囲の操舵トルクVTに対してはこれ
にほぼ比例するモータ電流が流れ(アシスト・トルクが
発生し),上記範囲を超えるとある一定のモータ電流が
流れる(アシスト・トルクが発生する)ように,そし
て,車速VSに応じて,車速VSが速いときにはモータ電流
(アシスト・トルク)を少なくし,車速VSが遅いときに
はモータ電流(アシスト・トルク)を多くするように,
モータ10を制御するためのアシスト指令が発生すること
を表わしている。検出トルクVTは位相補償部26にも与え
られ,この位相補償部26によって検出トルクVTの微分値
が乗算演算部25の出力に加算されることにより,最終的
にアシスト指令部20の出力(基準電流指令値)となる。In Figure 1, the assist command section 20 is given and the detected vehicle speed V S of the detected torque V T and the vehicle speed sensor 22 of the torque sensor 21. Assist torque instruction function section 23 in the assist command section 20 outputs a command value representing the assist torque to be generated by the motor 10 in accordance with the detected torque V T.
The multiplication constant function unit 24 generates a constant according to the detected vehicle speed V S , and this constant is used by the multiplication operation unit 25 to calculate the above assist
Multiplied by the torque command value. As a result, the assist torque value output from the multiplication unit 25 (or the motor current command value), as shown in FIG. 3, the value determined by the detected torque V T and the detected vehicle speed V S. Figure 3, in accordance with the steering torque V T, approximately proportional motor current flows (assist torque is generated) in this respect to the steering torque V T of a range, a constant that exceeds the above range motor current flows (assist torque is generated) manner, and, according to the vehicle speed V S, to reduce the motor current (assist torque) when the vehicle speed V S is high, the motor current when the vehicle speed V S is slow ( To increase the assist torque)
This indicates that an assist command for controlling the motor 10 is generated. Detected torque V T is given to the phase compensator 26, by which the differential value of the detected torque V T by the phase compensator 26 is added to the output of the multiplication unit 25, and finally the output of the assist command section 20 (Reference current command value).
この基準電流指令値には後述する粘性指令部の指令値
が加算されたのち,目標電流指令値として電流制御部40
に与えられる。電流制御部40はその全部をハードウェア
の回路で構成してもよいし,その一部をコンピュータ・
ソフトウェアで実現することもできる。After adding a command value of a viscosity command unit described later to this reference current command value, the current control unit 40 sets a target current command value.
Given to. The current control unit 40 may be entirely configured by a hardware circuit, or may be partially configured by a computer.
It can also be realized by software.
電流制御部40はたとえば,4個のスイッチング素子を含
むHブリッジ駆動法にしたがうPWM(Pulse Width Modul
ation)パルスを用いたチョッパ動作によってモータ10
を駆動制御するものであり,電流フィードバック制御を
行なう。電機子電流検出部46によってモータ10の電機子
電流が検出され,電流偏差演算部41において,与えられ
た目標電流指令値と検出電流との偏差が演算される。こ
の偏差の絶対値が絶対値変換部44で得られ,この絶対値
に基づいてPWMパルスのデューティ比が決定される。一
方,上記偏差の極性(正または負)が正負判別部42で判
別される。デューティ生成部45によって生成されたデュ
ーティ比と判別された極性はモータ駆動部43に与えら
れ,モータ駆動部43はこれらに基づいてHブリッジ型に
配線された4個のスイッチング素子をオン,オフ制御し
てモータ10を駆動する。The current control unit 40 is, for example, a PWM (Pulse Width Modul) according to an H-bridge driving method including four switching elements.
ation) Chopper operation using pulse
And performs current feedback control. The armature current of the motor 10 is detected by the armature current detection unit 46, and the deviation between the given target current command value and the detected current is calculated by the current deviation calculation unit 41. The absolute value of this deviation is obtained by the absolute value converter 44, and the duty ratio of the PWM pulse is determined based on this absolute value. On the other hand, the polarity (positive or negative) of the deviation is determined by the positive / negative determining unit 42. The polarity determined as the duty ratio generated by the duty generation unit 45 is given to the motor driving unit 43, and based on these, the motor driving unit 43 controls the four switching elements wired in an H bridge type on and off. Then, the motor 10 is driven.
粘性指令部30は基本的には舵角の中立位置へ戻す力,
すなわち復元力を生じさせるものである。舵角速度を
検出するセンサ34および舵角θを検出するセンサ35が設
けられている。この舵角速度センサ34および舵角センサ
35はタコジェネレータ,エンコーダのようなものであっ
てもよいし,センサ34,35に代えて舵角速度を確定する
オブザーバを設けてもよい。このオブザーバは,モータ
10の印加電圧と電機子電流とに基づいて,またはモータ
10への指令電流値と測定した電機子電流とに基づいて舵
角速度(モータの回転速度)および舵角(モータ10の回
転角度位置)を推定する。The viscosity command unit 30 basically has a force for returning the steering angle to the neutral position,
That is, a restoring force is generated. A sensor 34 for detecting the steering angular velocity and a sensor 35 for detecting the steering angle θ are provided. The steering angle speed sensor 34 and the steering angle sensor
35 may be a tachogenerator, an encoder, or the like, or an observer for determining the steering angular velocity may be provided instead of the sensors 34 and 35. This observer is a motor
Based on 10 applied voltages and armature currents or motor
The steering angular velocity (rotational speed of the motor) and the steering angle (rotational angular position of the motor 10) are estimated based on the command current value to the 10 and the measured armature current.
いずれにしても舵角速度は粘性補償値指示関数部31
に与えられる。この関数部31は,第4図に示すように,
舵角速度が大きいほど絶対値が大きくかつ逆方向のト
ルクを発生させる粘性補償値を出力する。In any case, the steering angular velocity is determined by the viscosity compensation value indicating function unit 31.
Given to. This function part 31 is, as shown in FIG.
The larger the steering angular velocity is, the larger the absolute value is, and outputs a viscosity compensation value that generates a torque in the opposite direction.
一方,舵角θは乗算定数関数部36に与えられる。この
関数部36は,第5図に示すように,舵角の絶対値が大き
いほど小さな乗算定数を出力し,この乗算定数は関数部
31から出力される上記粘性補償値と乗算演算部32で乗算
され,この結果が粘性指令出力制御部33に与えられる。On the other hand, the steering angle θ is given to the multiplication constant function unit 36. As shown in FIG. 5, the function section 36 outputs a smaller multiplication constant as the absolute value of the steering angle is larger.
The viscosity compensation value output from 31 is multiplied by the multiplication operation unit 32, and the result is given to the viscosity command output control unit 33.
さらに,検出された操舵トルクVTと舵角速度は手放
し状態検出部37に与えられている。この手放し状態検出
部37は,第6図に示すように,検出トルクVTの絶対値が
所定値Th1以下でかつ検出舵角速度の絶対値が所定値T
h2以上である場合にステアリング系の手放し状態と判定
し,手放し状態検出信号を粘性指令出力制御部33に与え
る。第6図は高車速時の手放しにおけるトルクVTと舵角
速度の変化を示すもので,ハッチングで示す部分が手
放しと判定されたものである。Further, the detected steering torque VT and steering angular velocity are given to the release state detection unit 37. The hands-off state detection unit 37, as shown in FIG. 6, the absolute value of the predetermined value T absolute value is less than the predetermined value Th 1 and the detected steering angular velocity of the detected torque V T
It determines if it is h 2 or more and let go state of the steering system, providing a hands-off state detection signal to the viscous command output control unit 33. FIG. 6 shows a change in the torque VT and the steering angular velocity when the vehicle is released at a high vehicle speed. The hatched portion indicates that the vehicle is released.
粘性指令出力制御部33は手放し状態と判定されたとき
のみ,乗算演算部32から与えられる乗算結果を粘性指令
値として出力し,それ以外のときには出力値を零とす
る。この出力制御部33の出力はアシスト指令部20から出
力される基準電流指令値に加算(実際は減算)されるこ
とになる。The viscosity command output control unit 33 outputs the multiplication result given from the multiplication operation unit 32 as a viscosity command value only when it is determined that the hand is in the released state, and otherwise sets the output value to zero. The output of the output control unit 33 is added (actually subtracted) to the reference current command value output from the assist command unit 20.
このようにして,粘性指令部30の出力は手放し状態時
にのみ出力され,その大きさは舵角θの絶対値が小さい
ほど大きい値になる。したがって手放し時においてハン
ドルが中立付近で不安定になるのを粘性制動によって抑
えることができる。しかも制動の効き始めは比較的大き
い舵角であるためこのときは制動力は小さく,中立付近
に近づくにしたがい大きな制動力を得られるため中立位
置への収束のし方が自然になる。In this manner, the output of the viscosity command unit 30 is output only in the hand-released state, and the magnitude thereof increases as the absolute value of the steering angle θ decreases. Therefore, it is possible to prevent the steering wheel from becoming unstable near the neutral position by releasing the hand by viscous braking. In addition, at the beginning of the braking effect, the steering angle is relatively large, so the braking force is small at this time. As the vehicle approaches the neutral position, a large braking force can be obtained, so that the convergence to the neutral position becomes natural.
必要ならば,モータ10のロータ慣性があたかも小さく
なったかのように制御することにより,急ハンドル時に
モータ10がハンドルの回転に追従しないことにより生じ
る重さを解消したり,手放し時の戻りスピードを早くし
たりするように作用する慣性補償部を設け,その出力を
アシスト指令部20の出力に加算するようにしてもよい。If necessary, by controlling the rotor inertia of the motor 10 as if it had become smaller, the weight caused by the motor 10 not following the rotation of the steering wheel at the time of sudden steering can be eliminated, and the return speed when releasing the hand can be increased. May be provided, and its output may be added to the output of the assist command unit 20.
第1図はこの発明の実施例を示す機能ブロック図であ
る。 第2図はパワー・ステアリング機械系の一例を示す構成
図である。 第3図は操舵トルクおよび車両速度に基づいて基準電流
指令値を求めるためのグラフである。 第4図は舵角速度に応じて粘性補償値を求めるための一
例を示すグラフである。 第5図は舵角の絶対値に応じて乗算定数を求めるための
一例を示すグラフである。 第6図は高車速時の手放し状態における舵角速度および
操舵トルクの時間変化を示すグラフである。 10……操舵アシスト・モータ, 20……アシスト指令部, 21……トルク・センサ, 22……車速センサ, 30……粘性指令部, 31……粘性補償値指示関数部, 32……乗算演算部, 33……粘性指令出力制御部, 34……舵角速度センサ, 35……舵角センサ, 36……乗算定数関数部, 37……手放し状態検出部。FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of a power steering mechanical system. FIG. 3 is a graph for obtaining a reference current command value based on a steering torque and a vehicle speed. FIG. 4 is a graph showing an example for obtaining a viscosity compensation value according to the steering angular velocity. FIG. 5 is a graph showing an example for obtaining a multiplication constant according to the absolute value of the steering angle. FIG. 6 is a graph showing a time change of the steering angular velocity and the steering torque in a released state at a high vehicle speed. 10: steering assist motor, 20: assist command section, 21: torque sensor, 22: vehicle speed sensor, 30: viscosity command section, 31: viscosity compensation value indicating function section, 32: multiplication operation , 33: Viscosity command output control unit, 34: Rudder angular velocity sensor, 35: Rudder angle sensor, 36: Multiplication constant function unit, 37: Release state detection unit
Claims (2)
シスト指令を作成し,このアシスト指令により,操舵ア
シスト・トルクを発生する操舵アシスト・モータを制御
する電動式パワー・ステアリング装置において, 舵角を検出する手段, 舵角速度を検出する手段, 検出舵角速度に応じて粘性補償値を算出する手段, 検出舵角に応じて,舵角の絶対値が大きくなるほど小さ
くなる定数を発生する手段, 上記算出された粘性補償値に上記定数を乗算して粘性指
令値を作成する粘性指令出力制御手段,および 上記粘性指令値によって上記アシスト指令を補正する手
段, を備えた電動式パワー・ステアリング装置。An electric power steering apparatus for generating an assist command based on a detected steering torque, a detected vehicle speed, and the like, and controlling a steering assist motor that generates a steering assist torque based on the assist command. Means for detecting the steering angle, means for detecting the steering angular velocity, means for calculating the viscosity compensation value according to the detected steering angular velocity, means for generating a constant that becomes smaller as the absolute value of the steering angle increases, according to the detected steering angle, An electric power steering apparatus, comprising: a viscosity command output control unit that creates a viscosity command value by multiplying the calculated viscosity compensation value by the above constant; and a unit that corrects the assist command based on the viscosity command value.
いて手放し状態を検出する手段をさらに備え,上記粘性
指令出力制御部は手放し状態検出時のみ作成した粘性指
令値を出力する,請求項(1)に記載の電動式パワー・
ステアリング装置。2. The system according to claim 1, further comprising means for detecting a released state based on the detected steering torque and the detected angular velocity, wherein the viscosity command output control section outputs a viscosity command value created only when the released state is detected. Electric power described in 1)
Steering device.
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JP31771289A JP2785398B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Electric power steering system |
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JP31771289A JP2785398B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Electric power steering system |
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JP5863354B2 (en) * | 2011-09-20 | 2016-02-16 | 富士重工業株式会社 | Vehicle power steering control device |
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1989
- 1989-12-08 JP JP31771289A patent/JP2785398B2/en not_active Expired - Lifetime
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