JPH03271073A - 車両の後輪操舵装置 - Google Patents

車両の後輪操舵装置

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JPH03271073A
JPH03271073A JP7069690A JP7069690A JPH03271073A JP H03271073 A JPH03271073 A JP H03271073A JP 7069690 A JP7069690 A JP 7069690A JP 7069690 A JP7069690 A JP 7069690A JP H03271073 A JPH03271073 A JP H03271073A
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JP
Japan
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wheel steering
steering angle
vehicle
coefficient
rear wheel
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JP7069690A
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Inventor
Mitsuo Yasuno
安野 美津男
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、前輪転舵に応じて後輪を転舵する車両の後輪
操舵装置に関するものである。
(従来の技術) 従来より、車両の後輪操舵装置として、例えば特開昭5
7−445G8号公報に開示されるように、後輪を転舵
させる後輪転舵機構と、ステアリングハンドルの操舵角
(ハンドル舵角)または車両の横加速度もしくはヨーレ
ート(車両の上下軸回りの角速度)を検出する検出手段
と、該検出手段からの信号を受け、上記後輪転舵機構の
作動を制御する制御手段とを備えてなるものが知られて
いる。また、例えば特開昭59−28385号公報に開
示されているように、車速に応じて後輪転舵制御を行う
後輪操舵装置も知られている。
そして、このような後輪操舵装置には、後輪を前輪と同
位相にのみ転舵するもの、あるいは低車速時に後輪を前
輪と逆位相に転舵し、高車速時に後輪を前輪と同位相に
転舵するものがある。かかる同位相転舵は、通常、前輪
の転舵と同時に後輪を転舵する比例制御によって行われ
るが、この同位相比例制御においては゛、車両の走行安
定性を向上させることか可能となる反面、ヨーレートが
発生し難くなり、回頭性が低下するという問題がある。
そこで、このような回頭性の低下という問題を耐火する
ために、旋回初期に後輪を前輪に追従させない、つまり
後輪を前輪と同位相方向に転舵しない非追従状態を設け
、この非追従状態終了後に後輪を前輪に追従させて同位
相に転舵するデイレイ制御および位相反転制御が提案さ
れている。
上記デイレイ制御は、例えば特開昭58−164477
号公報に開示されているように、前輪の転舵開始時から
所定時間(デイレイ時間)を後輪を転舵しない非追従状
態とし、そのデイレイ時間経過後に後輪を前輪に追従さ
せて同位相に転舵するものであり、このように旋回初期
に前輪のみ転舵する非追従状態を創出することにより必
要なヨーレートを発生させるようにするものである。
また、上記位相反転制御は、前輪の転舵開始11与から
所定間開は後輪を前輪に対して逆位相に転舵する非追従
状態とし、その所定1時間経過後に後輪を前輪に追従さ
せて同位相に転舵するものであり、このように旋回ン月
期に前輪に対し後輪を逆位相に転舵する非追従状態を創
出することにより必要なヨーレートを発生させるように
するものである。
(発明が角q−決しようとする課題) ところで、運転者がハンドル操作する場合には、これに
より積極的に車両を旋回させようとするときそうでない
ときとがある。しかるに、上記デイレイ制御および位)
U反転制御では、いずれも単にハンドル操作勿期に非追
従状態を創出してヨーレートを一様に喚起しているに過
ぎず、運転者等の意思等に応じて回頭性と走行安定性と
の調和を有効に図ったものとは言えない。
本発明は、このようなり■情に鑑みてなされたものであ
って、運転者の意思等に応じて車両の101頭性と走行
安定性との調和を有効に図ることのできる車両の後輪操
舵装置を提供することを口約とするしのである。
(課題を舶″決するための手段) 本発明に係る!lj両の後輪操舵装置は、心進走行状悪
にむけるハントルトへ作には、運転者が車両を積極的に
旋回させようとする意思があるものと4えることかでき
る一方、定常旋回走行状態におけるハンドルのQJ七し
あるいは切戻し操作には、上工已のような運転者の桔極
的旋回意思が比較的型j<、むしろこの場合にはハンド
ル操作による走行安定性の低下を抑えることがより重要
であることに鑑み、ハンドル操作■、1点のハンドル舵
角に応して逆位相ノj向への後輪転舵足を変化させるこ
とにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、後輪を転舵する後輪転舵機構と、部幅舵角(
θF)を検出する前輪舵角検出手段と、ハンドル舵角(
θH)を検出するハンドル舵角検出手段と、このハンド
ル舵角の変化率(θ11)を検出するハンドル舵角食化
率検出手段と、これら各検出手段からの検出信号が入力
され、次式%式% (K1.に2は係数) で定義される目標後輪舵角(TGθR)で前記後輪転舵
機構を制御する制御手段とを備えてなり、前記係数(K
2)が、前記ハンドル舵角(θH)が大きくなるほど小
さな値となるように設定されていることを特徴とするも
のである。
(発明の作用および効果) 上記構成に示すように、目標後輪舵角を表わす式 %式% における係数(K2)が、前記ハンドル舵角(θH)が
大きくなるほど小さな値となるように設定されているの
で、車両が直進走行状態あるいはこれに近い状態にある
ときには係数(K2)は大きな値となり、目標後輪舵角
は前輪舵角に対して逆位相寄りに設定されることとなり
、これにより車両の回頭性を向上させることができる。
一方、車両が定常旋回走行状態あるいはこれに近い状態
にあるときには係数(K2)は小さな値となり、目標後
輪舵角は前輪舵角に対して同位相寄りに維持され、これ
により車両の走行安定性を確保することができる。
したかって、本発明によれば、ハンドル舵角ひいては前
輪舵角が小さい場合には運転者の意思を尊重して回頭性
向上を図るとともに、前輪舵角が大きい場合にはより重
要度の高い走行安定性向上を図ることができる。
なお、車両走行路面が低μ状態のとき(すなわち、路面
と車輪との間の摩擦係数(μ)が小さいとき)には、コ
ーナリングフォースが減少するので、上記係数(K2)
を小ハンドル舵角領域において増大補正して回頭性向上
を図ることが好ましい。
同様に、ABS (アンチロックブレーキシステム)装
置を備えた車両においては、ABS装置が作動している
ときには急制動によってコーナリングフォースが減少す
るので、上記係数(K2)を小ハンドル舵角領域におい
て増大補正して回頭性向上を図ることが好ましい。
さらに、スラローム走行等により頻繁にハンドルの切返
し操作がなされると、その都度後輪舵角が前輪舵角に対
して逆位相方向に変化することとなり、車両の挙動が不
安定になるので、ハンドル舵角変化率(θH)の値が負
になったときには(すなわち、ハンドルの切返し操作が
なされたときには)、上記係数(K2)を0に補正して
走行安定性向上を図ることが好ましい。
上記各要請は、請求項2,3または4記載の発明によっ
て満たすことができる。
なお、本発明において、ハンドル舵角(θH)は絶対値
で表現されている。すなわち、左右いずれの向きに転舵
した場合もハンドル舵角(θH)は正の値で増大する。
したがって、また、本発明において、ハンドル舵角変化
率(θH)は、上記絶対値で表現されたハンドル舵角(
θH)が粗大するときの変化率が正となる。
(実 施 例) 以下添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
述する。
第1図は、本発明に係る車両の後輪保舵装置の一実施例
を示す全体構成図である。
第1図において、IL、4Rはそれぞれ左右の前輪、2
L、2Rは左右の後輪であり、左右の前輪IL、IRは
前輪転舵機構Aにより連係され、また左右の後輪2L、
2Rは後輪転舵機構Bにより連係されている。
前輪転舵機構Aは、それぞれ、左右1対のナックルアー
ム3L、3Rおよびタイロッド4L、4Rと、これらタ
イロッド4L、4R同士を連結するリレーロッド5とか
ら構成されている。この前輪転舵機構へにはステアリン
グ機構Cが連係されており、ステアリング機構Cは、ラ
ックアンドビニオン式とされ、その構成要素であるビニ
オン6は、シャフト7を介してハンドル8に連結されて
いる。
これにより、ハンドル8を右に切るように操作をしたと
きには、リレーロッド5が第1図の左方向に変位し、ナ
ックルアーム3L、3Rがハンドル8の操作変位量すな
わちハンドル舵角に応じただ分だけ同図の時計方向に転
舵される。同様に、ハンドル8を左に切る操作をしたと
きには、この操作変位量に応じて、左右の前輪IL、I
Rが左へ転舵されることとなる。
後輪転舵機構Bも、前輪転舵機構Aと同様に、左右1対
のナックルアームIOL、 IORおよびタイロッドI
IL、IIRと、これらタイロッドIIL、 IIR同
士を連結するリレーロッド12とを有し、このリレーロ
ッド12には中立保持手段13が付設されている。
中立保持手段13は、第2図に詳細を示すように、車体
14に固定されたケーシングを有し、ケーシング15内
には1対のばね受け16a 、 lGbが遊嵌されて、
これらばね受け18a 、 18bの間に圧縮ばね17
が配設されている。上記リレーロッド12はケーシング
15を貫通して延び、このリレーロッド12には1対の
フランジ部12a 、 12bが間隔をおいて形成され
、該フランジ部12a 、 12bにより上記ばね受け
lea 、 18bを受は止めする構成とされ、リレー
ロッド2は圧縮ばねI7によって常時中立方向に付勢さ
れている。圧縮ばね17はコーナリング時のサイドフォ
ースに打ち勝つだけのばね力を備えるものとされている
上記後輪転舵機構Bは、後輪2L、2Rを転舵させる駆
動源としてのサーボモータ20に連係されている。リレ
ーロッド12とサーボモータ20との連係機構中には、
クラッチ22が介在されている。これによってクラッチ
22によって適宜サーボモータ20と後輪転舵機構Bと
の連係を機械的に切断しうる構成とされている。
以上の構成により、クラッチ22が接続状態にあるとき
には、サーボモータ20の正回転あるいは逆回転により
、リレーロッド12が第1図中左方あるいは右方へ変位
して、ナックルアームIOL、 IORがその回動中心
をψ心にして上記サーボモータ2゜の回転量に応じた分
だけ同図0計方向あるいは反111計方向に転舵される
こととなる。
他方、上記クラッチ22の接続が解除された状態にある
ときには、上記中立保持手段13によって後輪2L、2
Rは強制的に中立位置に復帰され、この中立位置で保持
されることとなる。つまり、クラッチ22が断たれたと
きには、前輪IL、IRのみが転舵される、いわゆる2
WSの車両ということになる。
本実施例の後輪操舵装置の制御は、次式に基づいて行わ
れるようになっている。
TGθH” k 1  ・θ、−に2・島。
TGθR:目標後輪舵角 θP  :前輪舵角 δH:ハンドル舵角変化率 に+ 、に2  :係数 上記係数に1は、車速(V)に応じて変化する係数であ
って、車両の特性(例えば、ホイールベース、車両の重
量1重心バランス等)によって定めることができるが、
本実施例においては、第3図に実線ので示すように、車
速Vの増大に伴って増大する特性に設定されている。
一方、上記係数に2は、ハンドル舵角(θ■)に応じて
変化する正の値の係数であって、越本的にはM4図に実
線■で示すように、ハンドル舵角θu−0を最大値とし
、ハンドル舵角θHが太きくなるほど(左右いずれの方
向に転舵した場合にもハンドル舵角θHは大きくなる。
すなわち、ここでいうハンドル舵角θHは、左右で正負
の識別をつけた場合には、その絶対値を意味する。)、
小さな値となるように設定されている。
上記係数に2は、車両走行路面が低μ状態のとき(すな
わち、路面と車輪との間の摩擦係数(μ)が小さいとき
)には、コーナリングフォースが減少するので、小ハン
ドル舵角領域において増大補正して回頭性向上を図るこ
とが好ましく、また、同様に、ABS (アンチロック
ブレーキシステム)装置を備えた車両においては、AB
S装置が作動しているときには急制動によってコーナリ
ングフォースが減少するので、上記係数(K2)を小ハ
ンドル舵角領域において雑犬補正して回頭性向上を図る
ことが好ましい。このため、本実施例においては、車両
走行路面が低μ状態にあること、あるいはABS装置が
作動していることが検出されたときには、係数に2の特
性を、第4図に破線で示すように女史補正するようにな
っている。なお、この変更補正は、小ハンドル舵角領域
において係数に2を増大させるだけでなく、大ハンドル
舵角領域においては係数に2を減少させるようになって
いるが、これは、低μ路走行時あるいはABS作動中は
、通常走行時に比して旋回走行時の走行安定性が得にく
いことに鑑みたものである。
さらに、上記係数に2は、例えばスラローム走行時によ
り頻繁にハンドルの切返し操作がなされると、その都度
後輪舵角が前輪舵角に対して逆位相方向に変化すること
となり、車両の挙動が不安定になるので、ハンドル舵角
変化率(θH)の値が負になったときには(すなわち、
ハンドルの切返し操作がなされたときには)、0に補正
さるようになっている。
上記制御について詳述すれば、第1図に示すように、制
御手段かつ補正手段たるコントロールユニットUに、ハ
ンドル舵角検出手段たるハンドル舵角センサ30.車速
センサ31.サーボモータ20の回転位置を検出するエ
ンコーダ32.低μ路検出スイッチ33およびABS作
動検出スイッチ34からの信号が入力され、コントロー
ルユニットUでは、車速V1ハンドル舵角θH1ならび
に、このθ、から演算検出される前輪舵角θFおよびハ
ンドル舵角変化率θ、に基づき、係数に、、に2を第3
および4図に示す特性のマツプから検索して、上記の式
により目標後輪舵角TGθRを演算し、さらに、このT
GoRから目標後輪転舵量TGΔθR(TGoRに対す
る後輪実舵角の偏差)を演算し、このTGΔθRに対応
する制御信号をサーボモータ20に出力するようになっ
ている。
すなわち、第5図に示すように、ステップS1で各種セ
ンサからの信号が入力された後、S2で係数に1を第3
図に示すマツプ■から検索し、S3で目標後輪舵角TG
oRの第1項TGθR1をTGθill”Kl  ・θ
Fの演算式により算出する。
次に、S4およびS5で低μ路検出スイッチ33および
ABS作動スイッチ34がオンかオフか判定し、いずれ
もオフであれば、S6で第4図に実線で示すマツプ■か
ら係数に2を検索し、一方、両スイッチのうち少なくと
もいずれか一方がオンであれば、S7で第4図に破線で
示すマツプOから係数に2を検索する。続いて、S8で
ハンドル舵角θHの微小変化量としてハンドル舵角変化
率θHを算出し、S9でハンドル舵角θHが負(本実施
例では、車両前方に向かって右向きに前輪を転舵する際
のハンドル舵角を正とする。)であるか否か判定し、こ
れが負であれば、SIOでハンドル舵角変化率e□が正
(本実施例では、ハンドル舵角θ0が右向きに変化する
ときの変化率を正とする。
この点で、特許請求の範囲の請求項4におけるハンドル
舵角変化率θ11が、ハンドル舵角θ11の絶対値が大
きくなる向きの変化率を正、小さくなった向きの変化率
を負としているのと異なる。)か否かを判定し、一方、
S9においてハンドル舵角θHが負でなければ、Sll
でハンドル舵角変化率d、が負か否か判定する。SIO
またはSllにおいてNoの判定がなされた場合には(
すなわち、ハンドル舵角θHとハンドル舵角変化率θH
とが正負一致している場合には)、ハンドルの切増し操
作がなされているものとして512で目標後輪舵角TG
oRの第2項TGθR2をTGoR2””K2・esの
演算式により算出する。一方、SlOまたはSllにお
いてYESの判定がなされた場合には(すなわち、ハン
ドル舵角θHとハンドル舵角変化率θHとが正負不一致
となった場合には)、ハンドルの切戻し操作がなされて
いるものとしてS13で目標後輪舵角TGθRの第2項
TGθR2をTGθR2=0の演算式により算出する。
そして、S14で目標後輪舵角TGθRをTGoR−T
G。
R1−TGoR2の演算式により算出し、さらにS15
で目標後輪転舵ff1TGΔθRをTGΔθR−TGo
R−θRの演算式により算出しくθRはサーボモータ回
転位置検出信号から演算検出された後輪実舵角)、S1
6でこの目標後輪転舵ff1TGΔθRに対応する制御
信号を出力し、再びSlに戻る。
上記制御における目標後輪舵角TGθRの第1項TGθ
R1は車体のヨー運動時の横すべりを抑え、旋回安定性
を高めるためのものであり、第2項TGθR2は主に直
進走行から旋回走行安定域に達するまでのヨー運動を向
上させるためのものである。上記制御による後輪転舵特
性の一例を第6図に示す。この第6図は、直進走行から
定常右旋回走行に移行する際の前輪舵角θFおよび後輪
舵角θRの経時変化を実線および破線でそれぞれ示す図
である。
また、第5図のフローチャートのSIOおよびS11か
らS13へ移行する例を第7図に示す。この第7図は、
右旋回走行から左旋回走行へ移行する際、ハンドルの切
戻し操作により同図(a)にtlで示すようにハンドル
舵角θHが最大値となったとき(すなわち、同図(1+
)に示すようにI\ンドル舵角変化率e11が正から負
に転じたとき)、第2項TGθR1はTGθR2−0に
補正される。これにより、後輪舵角θ家は、同図(a)
に破線で示すように、t1経過後はハンドル舵角θH(
つまり前輪舵角θF)の減少に比例して減少する。以後
、tz+t3でも同様の挙動をすることとなり、これに
より、走行安定性の向上を図ることができる。
本実施例の後輪操舵装置は、フェイルセーフのために、
その制御系が二重構造とされている。
つまり、第8図に示すように、!\ンドル舵角センサ3
0に対して前輪舵角センサ35が付加され、車速センサ
31に対し車速センサ36が付加され、エンコーダ32
に対してクラッチ22よりもリレーロッド12側の部材
の機械的変位を検出する後輪舵角センサ37が付加され
て、これらセンサ30.31.32.35゜36、37
において、対応するセンサの両者が同一の値を検出した
ときにのみ後輪転舵を行うようにされている。すなわち
、上記センサ30〜32.35〜37において、例えば
車速センサ31で検出した車速と別の車速センサ36で
検出した車速とが異なるときには、故障発生ということ
でフェイルモード時の制御によって後輪2L、2Rを中
立位置に保持するようになっている。
また、各種制御のために、コントロールユニットUには
、車高センサ39.雨滴センサ40.ブレーキスイッチ
41.  リバーススイッチ42およびアクセルスイッ
チ43からの信号が入力され、また、図示していないが
、オルタネータのL端子からは発電の有無を表わす信号
が入力されるようになっている。
上記車高センサ39は車高を検出するもので、それによ
り積載重量を間接的に検出するものである。
雨滴センサ40は雨滴を検出するもので、それにより路
面の111il係数μを間接的に検出するものである。
この雨滴センサ40は、低μ路検出スイッチ33にも検
出信号を入力するようになっている。ブレーキスイッチ
41はブレーキペダルを踏み込んだときにオン信号を出
力するもので、リバーススイッチ42はシフトレバ−が
リバース位置になったときにオン信号を出力するもので
あり、アクセルスイッチ43はアクセル変化率が所定値
以上になったときにオン信号を出力するものである。
制御は、相互に連係されたメインコントローラ50Aお
よびサブコントローラ50Bの2つによってなされ、各
コントローラ50A、50Bには各種センサ30.37
.39.40およびオルタネータのL端子からの信号が
アナログバッファ5IおよびA/Dコンバータ52を介
してそれぞれに入力され、またセンサ31.35.36
およびスイッチ41.42.43からの信号がデジタル
バッファ53を介してそれぞれに入力され、また、両横
Gセンサ33.34からの信号が別のアナログバッファ
54およびA/Dコンバータ55を介してメインコント
ローラ50Aに入力されるようになっている。
メインコントローラ50Aから出力された制御信号は、
サーボアンプGlおよびサーボドライバC2を介してサ
ーボモータ20に出力され、後輪実舵角をLI標後輪舵
角とする。サーボモータ20の回転量はエンコーダ32
によって検出され、エンコーダ32からの信号がサーボ
アンプ61を介してメインコントローラ50Aに入力さ
れ、サーボモータ20をフィトバック制御するようにな
っている。
また、両コントローラ5QA、50Bからの信号がアン
ド回路71.72に於いて比較されこれらが一致したと
きのみ、クラッチ73.74を連結して後輪の操舵が可
能となるようにしてている。また、オア回路75におい
ても比較され、両信号が不一致のときには、ウオーニン
グランプ7Bが点灯するようになっている。
なお、この後輪転舵制御は、オルタネータのL端子から
の信号がハイ(Hi)となったことを条件に開始される
ようになっている。また、同図中、77は5Vレギユレ
ータを有すると共に異常時のメインコントローラ50A
のリセットを行う電圧制御回路、78はバッテリ、79
はイグニッションスイッチ、80はヒユーズである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る車両の後輪操舵装置の一実施例
を示す全体構成図、 第2図は、中立保持手段の拡大断面図、′第3図は、係
数に1の特性を示すグラフ、第4図は、係数に2の特性
を示すグラフ、第5図は、コシトロールユニットの制御
の内容を示すフローチャート、 第6および7図は、制御例を示すグラフ、第8図は、制
御系のブロック図である。 B・・・後輪転舵機構 U・・・コントロールユニット (制御手段、補正手段) 30・・・ハンドル舵角センサ (ハンドル舵角検出手段、)1ンドル舵角変化率検出手
段、前輪舵角検出手段) 31・・・車速センサ     32・・・エンコーダ
33・・・低μ路検出スイッチ 34・・・ABS作動検出スイッチ 40・・雨滴センサ 第1図 第2図 第 3 図 第 図 ハント°ル舷角es 第 図 第 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)後輪を転舵する後輪転舵機構と、前輪舵角(θ_
    F)を検出する前輪舵角検出手段と、ハンドル舵角(θ
    _H)を検出するハンドル舵角検出手段と、このハンド
    ル舵角の変化率(■_H)を検出するハンドル舵角変化
    率検出手段と、これら各検出手段からの検出信号が入力
    され、次式 TGθ_R=K_1・θ_F−K_2・■_H(K_1
    、K_2は係数) で定義される目標後輪舵角(TGθ_R)で前記後輪転
    舵機構を制御する制御手段とを備えてなり、前記係数(
    K_2)が、前記ハンドル舵角(θ_H)が大きくなる
    ほど小さな値となるように設定されていることを特徴と
    する車両の後輪操舵装置。
  2. (2)請求項1記載の車両の後輪操舵装置において、車
    両走行路面が低μ状態のときには、前記係数(K_2)
    を小ハンドル舵角領域において増大補正する補正手段を
    備えていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
  3. (3)請求項1または2記載の車両の後輪操舵装置にお
    いて、 ABS装置が作動しているときには、前記係数(K_2
    )を小ハンドル舵角領域において増大補正する補正手段
    を備えていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
  4. (4)請求項1、2または3記載の車両の後輪操舵装置
    において、 前記ハンドル舵角変化率(■_H)が負になったときに
    は、前記係数(K_2)を0に補正する補正手段を備え
    ていることを特徴とする車両の後輪操舵装置。
JP7069690A 1990-03-20 1990-03-20 車両の後輪操舵装置 Pending JPH03271073A (ja)

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JP (1) JPH03271073A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5400250A (en) * 1991-07-10 1995-03-21 Mazda Motor Corporation Rear wheel steering device
WO2020250634A1 (ja) * 2019-06-13 2020-12-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム

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