JPH04228372A - 車両の後輪舵角制御装置 - Google Patents

車両の後輪舵角制御装置

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JPH04228372A
JPH04228372A JP13144191A JP13144191A JPH04228372A JP H04228372 A JPH04228372 A JP H04228372A JP 13144191 A JP13144191 A JP 13144191A JP 13144191 A JP13144191 A JP 13144191A JP H04228372 A JPH04228372 A JP H04228372A
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wheel steering
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Tetsushi Haseda
長谷田 哲志
Yoshihiko Tsuzuki
都築 嘉彦
Ichiro Akahori
一郎 赤堀
Hideo Inoue
秀雄 井上
Osamu Takeda
修 武田
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Toyota Motor Corp
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の後輪舵角制御装
置に係り、特に、車両のヨーレイトを検出し、検出した
ヨーレイト信号に応じて後輪を補助操舵するものに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、車両の走行中における運動性能、
操縦性及び安定性を向上させるための後輪舵角制御装置
が種々提案されている。例えば、特開昭60−1245
72号公報では、車重の変化、路面摩擦係数の変化等、
走行条件に変化がある場合にも対応できるようにするも
のとして、ハンドル角あるいは前輪操舵角と車速とから
操舵によって車両に生ずるべき目標ヨーレイトを算出し
、この目標ヨーレイトと車両の実挙動により生じる実ヨ
ーレイトとが常に一致するように後輪を操舵する、いわ
ゆるヨーレイトフィードバック制御によるものが提案さ
れている。このものにおいては、車両に発生する実ヨー
レイトを、機械式ジャイロメータや圧電式ヨーレイトセ
ンサ等で、制御装置へ取り込み、後輪の補助操舵制御に
用いる。即ち、車両に発生するヨーレイトを機械式ジャ
イロメータや圧電式ヨーレイトセンサ等で電気的な信号
に変換し、その信号をA/Dコンバータ等を通して制御
装置のCPUへ取り込み、後輪の補助操舵制御を行って
いる。
【0003】この際、ヨーレイト信号をCPUへ取り込
むときに、A/D変換前にオペアンプを用いたアクティ
ブフィルタ(ローパスフィルタ)を用いたり、CPUへ
取り込み後、移動平均や再帰型ローパスフィルタを用い
てヨーレイト信号の高周波性分(ノイズ)を除去して制
御に用いている。尚、ヨーレイトとは操縦によって発生
する車軸上方から見た車両重心点まわりの回転角速度(
ヨー角速度)のことである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、車両に発生
するヨーレイトを電気的信号に変換する際や、電気的信
号に変換後、制御装置のCPUへ取り込む迄に、機械的
振動や電気的ノイズがヨーレイト信号に重畳し、鋭いピ
ークを持つノイズ(ヤリ状ノイズと呼ぶ)が発生する場
合がある。又、センサフェイル時等現実には発生し得な
い急激な信号変化を発生する場合がある。この際、前述
したアクティブフィルタや移動平均や再帰型のデジタル
フィルタでは、このようなノイズを十分に除去できず後
輪操舵制御に悪影響を及ぼしてしまう。又、ヤリ状ノイ
ズ等を完全に除去するために、前記フィルタの次数を大
きくすると、アクティブフィルタでは回路が複雑になり
コスト高になったり、デジタルフィルタでは、演算処理
時間を多大に要したり、信号の位相遅れが大きくなった
りするという問題が生じる。
【0005】この発明の目的は、車両のヨーレイト信号
に重畳したヤリ状ノイズを簡単な構成にて信号の位相遅
れを招くことなく除去できる車両の後輪舵角制御装置を
提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気的指令値
を受けて車両の後輪舵角を調整する後輪舵角調整機構と
、車両に発生するヨーレイトを検出するヨーレイトセン
サとを備え、前記ヨーレイトセンサにて検出されたヨー
レイト信号に基づいて前記後輪舵角調整機構を制御して
車両の後輪舵角を調整するようにした車両の後輪舵角制
御装置において、前記ヨーレイトセンサからのヨーレイ
ト信号を入力して、その入力値の変化率が設定値より大
きいときには、出力値を保持するデジタルフィルタを設
けた車両の後輪舵角制御装置をその要旨とする。
【0007】
【作用】本発明は、デジタルフィルタはヨーレイトセン
サからのヨーレイト信号を入力して、その入力値の変化
率が設定値より大きいときには、ヨーレイト出力値を保
持する。つまり、鋭いピークを持つノイズ(ヤリ状ノイ
ズ)がヨーレイト信号に重畳した場合には、デジタルフ
ィルタにて除去される。そして、そのヨーレイト信号に
基づいて後輪舵角調整機構が制御されて車両の後輪舵角
が調整される。
【0008】
【実施例】(第1実施例)以下、この発明を具体化した
一実施例を図面に従って説明する。図2において、後輪
操舵機構1内に取り付けられた直流サーボモータ2は電
気的制御装置3の電気的指令信号を受けて正逆方向に回
転し、減速ギア4を通して油圧パワーアシスト付ラック
・アンド・ピニオン機構つまり操舵機構1の入力軸(図
示しないトーションバー)に連結されている。トーショ
ンバーの他端にはピニオンギア5が装着されており、パ
ワーピストン6の一端に形成されたラック7と噛み合っ
ている。即ち、モータ2によりトーションバーの一端が
回され、トーションバーが捩じれ、油圧バルブ8の絞り
面積が変化し、トーションバーの捩じれを修正する方向
に油圧を供給してパワーピストン6を動かす機構となっ
ている。パワーピストン6の両端は、それぞれタイロッ
ド9を介してナックルアーム10に連結されている。後
輪11はナックルアーム10によって左右方向へ揺動自
在に支持されている。
【0009】従って、図中のA矢印方向にパワーピスト
ン6が動くことで、後輪11は左右に操舵される。そし
て、トーションバーの捩じれがなくなると油圧バルブ8
の絞り面積は「0」となり、パワーピストン6を動かす
油圧は「0」となってパワーピストン6は停止する。こ
こで、後輪操舵角センサ12は、パワーピストン6の位
置を検出し信号を出力する。電気的制御装置3は、この
信号に基づいて、パワーピストン6の位置と後輪操舵角
との関係から、後輪操舵角を求めるとともに、後輪操舵
角のその変化率より操舵角速度も求める。サーボモータ
2を含む操舵機構1と制御装置3とによって、後輪操舵
角指令位置に後輪操舵角が一致するように後輪11を位
置決め制御する位置決めサーボ系を構成している。尚、
13は油圧バルブ8を介してパワーピストン6に油圧を
供給する油圧ポンプ、14はオイルタンクを示す。
【0010】前輪操舵角センサ15はステアリングホイ
ール25の回転を検出して前輪16の操舵角θs に応
じた前輪操舵角信号を制御装置3に出力する。車速セン
サ17は車軸又は車輪の回転速度を検出して車速Vに応
じた車速信号を制御装置3に出力する。ヨーレイトセン
サ18はジャイロ等で構成され、車両の重心を中心とし
た回転角速度(ヨーレイトWa )に応じたヨーレイト
信号を制御装置3に出力する。
【0011】制御装置3を図3に基づいて説明すると、
制御装置3はマイクロコンピュータ(以下、マイコンと
いう)19と波形整形回路20,21とアナログバッフ
ァ22とA/Dコンバータ23と駆動回路24とから構
成されている。波形整形回路20は車速センサ17から
の車速信号を波形整形してマイコン19に取り込ませ、
波形整形回路21は前輪操舵角センサ15からの信号を
波形整形してマイコン19に取り込ませる。アナログバ
ッファ22は後輪操舵角センサ12とヨーレイトセンサ
18からの各信号を取り込み、A/Dコンバータ23は
アナログデジタル変換を行う。駆動回路24はマイコン
19からの電流指令値信号If に応じた電流を直流サ
ーボモータ2に供給する。
【0012】次に、このように構成した後輪舵角制御装
置の作用を説明する。図4にはマイコン19のメイン処
理ルーチンを示し、図5には車速センサ17からのパル
ス信号に基づく車速パルス処理を示し、図6には所定時
間毎(例えば、5ms毎)の割り込み処理ルーチンを示
す。図4に示すように、マイコン19は起動時にステッ
プ101で初期化し、ステップ102で各種処理を繰り
返し行う。
【0013】一方、図5に示すように、マイコン19は
ステップ201で前回のパルス割り込みが発生した時刻
と今回の割り込み発生時刻から車速パルス幅を算出して
記憶する。そして、図6に示すように、マイコン19は
ステップ300で車速パルス処理に基づいて車速Vを算
出し、ステップ400で前輪操舵角センサ15からの信
号に基づいて前輪操舵角θs を算出するとともに、車
速Vと前輪操舵角θs から次式にて目標ヨーレイトW
s を算出する。
【0014】
【数1】
【0015】ただし、Kは車両のアンダーステアあるい
はオーバーステア特性を表すスタビリティファクタ、L
は車両のホイールベース、Nはステアリング比。
【0016】さらに、マイコン19は、ステップ500
でヨーレイトセンサ18からの信号に基づきヨーレイト
処理ルーチンを実行する。このヨーレイト処理ルーチン
を図1に示す。そして、図7を用いてヨーレイト処理を
説明していく。まず、マイコン19はステップ501で
今回のヨーレイト入力値ui と前回のヨーレイト入力
値ui−1 の差の絶対値が予め定めた値a(変化率ε
h に対応するもの)より大きいか否か判断する。ここ
で、変化率εh は車両挙動としてあり得ないヨーレイ
トの変化率以上の値であり、スパイク的なノイズを除去
するためのものである。そして、マイコン19は|ui
 −ui−1 |<aならば、ステップ502でフラグ
Fが「0」か否か判断する。ここで、フラグFはヨーレ
イト入力値をホールド中か否かを示すものであり、キー
スイッチ・オンにより初期化(F=0)される。そして
、マイコン19はフラグF=0ならば、ステップ503
でその入力値ui をそのままヨーレイト出力値yi 
として出力する(図7での時間t0 〜t2 )。
【0017】又、マイコン19は前記ステップ501に
おいて今回のヨーレイト入力値ui と前回のヨーレイ
ト入力値ui−1 の差の絶対値が予め定めた値a(ε
h )より大きいと、ステップ504で前回のヨーレイ
ト出力値yi−1 を今回のヨーレイト出力値yi と
して出力する(図7での時間t2 〜t4 )。そして
、マイコン19はステップ505でフラグFを「1」に
する(図7での時間t2 でのタイミング)。
【0018】一方、マイコン19は次回のルーチンにお
いてステップ502においてフラグFが「1」であると
、ステップ506で今回のヨーレイト入力値ui と前
回のヨーレイト出力値yi−1 の差と、予め定めた値
b(変化率εL (<εh )に対応する)とを比較す
る。ここで、変化率εL は不必要に速い制御を抑える
目的で設定され、ヨーレイト変化に追従して後輪を操舵
する際に後輪操舵速度の上限値となるものである。
【0019】そして、マイコン19は(ui −yi−
1 )が−bより小さいとステップ507で(yi −
b)を今回のヨーレイト出力値yi として出力する(
図7での時間t4 )、即ち、変化率εL で出力する
。そして、マイコン19は−b<(ui−yi−1 )
<bならば、ステップ508でF=0とし、ステップ5
09で今回のヨーレイト入力値ui を今回のヨーレイ
ト出力値yi として出力する(図7での時間t5 )
【0020】又、マイコン19はステップ506におい
て(ui −yi−1 )>bならば、ステップ510
で(yi−1 +b)を今回のヨーレイト出力値yi 
として出力する。その結果、図7に示すように、時間t
2 〜t4 で発生した鋭いピークを持つノイズ(ヤリ
状ノイズ)がヨーレイト信号に重畳した場合には、その
ヤリ状ノイズを除去できる。
【0021】図6において、マイコン19はステップ6
00で後輪操舵角センサ12による後輪実舵角θrを算
出し、ステップ700でステップ500で求めた実ヨー
レイトWa(=y)とステップ400で求めた目標ヨー
レイトWsとの差ΔW(=Ws−Wa)を求め、次式に
て後輪操舵角指令位置θcを算出する。 θc=F(ΔW,V) ただし、F(ΔW,V)はヨーレイト差ΔWと車速Vを
パラメータとする関数である。
【0022】そして、マイコン19はステップ800で
後輪操舵角指令位置θcと後輪実舵角θrとに基づいて
その両者の差を無くすべく一般に公知の後輪位置決めサ
ーボ演算を行い、この演算結果によりステップ900で
電流指令値信号If を算出し、サーボモータ2を駆動
すべく駆動回路24に出力する。このように本実施例に
おいては、ヨーレイトセンサ18からのヨーレイト信号
を入力して、その入力の変化率が設定値εh より大き
いときには、その入力値を越えた直前のヨーレイト出力
値を出力するデジタルフィルタを設けた構成とした。そ
の結果、車両のヨーレイト信号に重畳したヤリ状ノイズ
を簡単な構成にて信号の位相遅れを招くことなく除去で
きることとなる。又、センサフェイル時等後輪の不意な
急転舵を防ぐことができる。又、ヨーレイト入力値の変
化率が設定値(εh )以内に復帰したときには入力値
に徐々に近づけた出力を行う(図7での時間t4 〜t
5 )。その結果、復帰時に急激な出力の変化が抑制で
きる。
【0023】尚、この実施例の応用としてしては、例え
ば、図8に示すように、ヨーレイト入力の変化率εh 
,εL をハンドル角速度に応じて変化させるようにし
てもよい。又、図9に示すように、ヨーレイト入力の変
化率εh ,εL の補正係数C(ε=C・ε  )を
車速に応じて変化させるようにしてもよい。さらに、ヨ
ーレイト入力の変化率εh ,εL をハンドル角速度
及び車速に応じて変化させるようにしてもよい。
【0024】さらには、図10に示すようにしてもよい
。即ち、マイコン19はステップ501で今回のヨーレ
イト入力値ui と前回のヨーレイト入力値ui−1 
の差の絶対値が予め定めた値a(変化率εh )より大
きいか否か判断し、小さいとステップ502で今回のヨ
ーレイト入力値ui と前回のヨーレイト出力値yi−
1 の差と、予め定めた値b(変化率εL )とを比較
する。そして、マイコン19は−b<(ui −yi−
1 )<bならば、ステップ503で今回のヨーレイト
入力値ui を今回のヨーレイト出力値yi として出
力する(図11での時間t0 〜t1 )。又、マイコ
ン19はステップ502において(ui −yi−1 
)>bならばステップ504で(yi−1 +b)を今
回のヨーレイト出力値yi として出力する(図11で
の時間t1 〜t2 )。一方、マイコン19はステッ
プ501において(ui −ui−1 )>aならばス
テップ505で前回の出力値yi−1 を今回のヨーレ
イト出力値yi とする(図11での時間t2 〜t4
 )。
【0025】マイコン19はステップ502において(
ui −yi−1 )<−bならばステップ506で(
yi−1 −b)を今回のヨーレイト出力値yi とし
て出力する(図11での時間t4 〜t5 )。 (第2実施例)次に、第2実施例を第1実施例と異なる
点のみ説明する。
【0026】第1実施例では図14に示すようにヨーレ
イト入力u’に対しヤリ状ノイズが重畳したヨーレイト
入力uを入力した際には、図15に示すようにヨーレイ
ト出力yが出力されるが、このとき時間t2 でのノイ
ズ除去直後における時間t2 〜t3 では直線的にヨ
ーレイト出力値yがヨーレイト入力値uに接近していく
。本実施例ではこの時間t2 〜t3 での処理に工夫
をこらしている。
【0027】本実施例の所定時間毎の割り込みによるヨ
ーレイト処理ルーチンを図12に示す。そして、図13
を用いてヨーレイト処理を説明していく。尚、本ルーチ
ン処理において使用するフラグF及び偏差dは、プログ
ラム起動時等に行われる初期化によって「0」にリセッ
トされる。まず、マイコン19はステップ501で今回
のヨーレイト入力値ui と前回のヨーレイト入力値u
i−1 の差の絶対値が予め定めた値a(変化率εh 
に対応するもの)より大きいか否か判断する。ここで、
変化率εh は車両挙動としてあり得ないヨーレイトの
変化率以上の値であり、スパイク的なノイズを除去する
ためのものである。そして、マイコン19は|ui −
ui−1 |<aならば、ステップ502でフラグFが
「0」か否か判断する。ここで、フラグFはヨーレイト
入力値をホールド中か否かを示すものである。そして、
マイコン19はフラグF=0ならば、ステップ503で
偏差dが「0」かどうか判断し、「0」ならば、ステッ
プ507で今回のヨーレイト入力値ui に偏差d(=
0)を減算して、つまり、入力値ui をそのままヨー
レイト出力値yi として出力する(図13での時間t
0〜t1 )。
【0028】又、マイコン19は前記ステップ501に
おいて今回のヨーレイト入力値ui と前回のヨーレイ
ト入力値ui−1 の差の絶対値が予め定めた値a(ε
h )より大きいと、ステップ504で前回のヨーレイ
ト出力値yi−1 を今回のヨーレイト出力値yi と
して出力する(図13での時間t1 〜t2 )。そし
て、マイコン19はステップ505でフラグFを「1」
にする(図13での時間t1 でのタイミング)。
【0029】一方、マイコン19はヨーレイト入力値u
i と前回のヨーレイト入力値ui−1 の差の絶対値
が予め定めた値a(εh )より小さくなった際(図1
3でt2 のタイミング)、ステップ502においてフ
ラグFが「1」であるため、ステップ506へ移り、今
回のヨーレイト入力値ui と前回のヨーレイト出力値
yi−1 との偏差dを算出するとともに、フラグFを
リセットする(F=0)。
【0030】そして、次回の処理においてマイコン19
はステップ501→502と処理し、このステップ50
2においてF=0となっているのでステップ503に移
行する。マイコン19はステップ503で偏差d≠0な
ので、ステップ508で偏差dの符号が正か負かを判定
し、図13のように偏差dが正ならばステップ509で
偏差dに対して微少な所定値Cを減算して新たな偏差d
とする。その後、マイコン19はステップ510で偏差
dの符号が反転していないか確認し、ステップ507に
移行して今回のヨーレイト入力値ui に偏差dを減算
してヨーレイト出力値yi として出力する(図13で
の時間t2 〜t3 )。
【0031】このステップ501→502→503→5
08→509→510→507の繰り返しにより、図1
3での時間t2 〜t3 においてヨーレイト出力値y
i をヨーレイト入力値ui の変化に従って変化させ
つつその偏差が所定値Cづつ徐々に近づいていく。そし
て、マイコン19はステップ510において偏差dの符
号が反転すると(図13での時間t3のタイミング)、
ステップ511で偏差dを「0」にしてステップ507
に移行する。図13でのt3 以後は、ステップ501
→502→503→507を繰り返す。
【0032】一方、同様に、ステップ508において偏
差dが負の場合には、マイコン19はステップ512で
偏差dに対して微少な所定値Cを加算して新たな偏差d
とする。その後、マイコン19はステップ513で偏差
dの符号が反転していないか確認し、ステップ507に
移行する。又、マイコン19はステップ513において
偏差dの符号が反転すると、ステップ514で偏差dを
「0」にしてステップ507に移行する。
【0033】このようにして、ヤリ状ノイズ等によって
ヨーレイト入力値の変化|ui −ui−1 |が所定
値aより大きい場合から、所定値a以下の正常な状態に
復帰した場合(図13におけるヨーレイト入力値ui 
の傾きが±εh 以上の状態からεh 未満の状態に復
帰した場合)、時間t2 で今回のヨーレイト入力値u
i と前回のヨーレイト出力値yi−1 との偏差dが
設定される。そして、時間t2 以後においては、ヨー
レイト出力値yを真のヨーレイト入力値uの変化に従っ
て変化させつつ(ステップ507でのyi =ui −
d)、その偏差dが所定値Cづつ徐々に零に近づくよう
にした。従って、ヤリ状ノイズの発生等によりヨーレイ
ト出力値yを保持していたためそのヨーレイト出力値y
の値が真のヨーレイト入力値uからズレた場合に、その
ズレを円滑に解消できる。
【0034】尚、ヨーレイト入力値uの正常復帰後にお
いて、ヨーレイト出力値yが真のヨーレイト入力値uに
近づく速さは所定値Cの大きさによって変更可能である
。以上のように、ヤリ状ノイズ等の発生によりヨーレイ
ト出力値yの値が真のヨーレイト入力値uよりズレた場
合であっても、ヨーレイト出力値yを真のヨーレイト入
力値uに円滑に近づけることができる。このため、ヨー
レイト信号を用いて後輪操舵制御を行う場合に、ヨーレ
イト信号に重畳されるノイズの車両挙動への影響を最小
限に抑え、車両の操縦性、安定性を確保することができ
る。
【0035】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
車両のヨーレイト信号に重畳したヤリ状ノイズを簡単な
構成にて信号の位相遅れを招くことなく除去でき、又、
センサフェイル時の後輪急転舵の防止ができる優れた効
果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の車両の後輪舵角制御装置のフロー
チャートである。
【図2】後輪舵角制御装置の構成を示す図である。
【図3】後輪舵角制御装置の電気的構成を示す図である
【図4】フローチャートである。
【図5】フローチャートである。
【図6】フローチャートである。
【図7】ヨーレイト処理を説明するためのタイムチャー
トである。
【図8】第1実施例の応用例を説明するためのマップで
ある。
【図9】第1実施例の応用例を説明するためのマップで
ある。
【図10】第1実施例の応用例のフローチャートである
【図11】第1実施例の応用例のヨーレイト処理を説明
するためのタイムチャートである。
【図12】第2実施例のフローチャートである。
【図13】ヨーレイト処理を説明するためのタイムチャ
ートである。
【図14】タイムチャートである。
【図15】タイムチャートである。
【符号の説明】
1  後輪操舵機構 18  ヨーレイトセンサ 19  マイコン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  電気的指令値を受けて車両の後輪舵角
    を調整する後輪舵角調整機構と、車両に発生するヨーレ
    イトを検出するヨーレイトセンサとを備え、前記ヨーレ
    イトセンサにて検出されたヨーレイト信号に基づいて前
    記後輪舵角調整機構を制御して車両の後輪舵角を調整す
    るようにした車両の後輪舵角制御装置において、前記ヨ
    ーレイトセンサからのヨーレイト信号を入力して、その
    入力値の変化率が設定値より大きいときには、出力値を
    保持するデジタルフィルタを設けたことを特徴とする車
    両の後輪舵角制御装置。
JP13144191A 1990-06-04 1991-06-03 車両の後輪舵角制御装置 Expired - Lifetime JP2876817B2 (ja)

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JP13144191A JP2876817B2 (ja) 1990-06-04 1991-06-03 車両の後輪舵角制御装置

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JP14641890 1990-06-04
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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