JPH05238408A - パワーステアリング装置のための電気制御装置 - Google Patents

パワーステアリング装置のための電気制御装置

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JPH05238408A
JPH05238408A JP3905592A JP3905592A JPH05238408A JP H05238408 A JPH05238408 A JP H05238408A JP 3905592 A JP3905592 A JP 3905592A JP 3905592 A JP3905592 A JP 3905592A JP H05238408 A JPH05238408 A JP H05238408A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反力機構付きのパワーステアリング装置を用
いて、ハンドルに付与する操舵トルクを目標操舵トルク
に追従させる。 【構成】 マイクロコンピュータ34は、車速V、ハン
ドル舵角θおよびハンドル操舵速度dθ/dtに基づいて目
標操舵トルクT*を決定する。この目標操舵トルクT*
およびハンドルトルクセンサ33からの操舵トルクTに
応じて補正電流値Ia=K・T・(T*−T) を計算する
とともに、これを用いて電磁ソレノイド25の通電電流
値I=I0−Ia(I0 は初期電流値)を計算する。この
通電電流値Iに反比例した油圧がロータリバルブ16に
供給され、プランジャ24は同油圧に比例した反力をバ
ルブロータ16aに付与するので、パワーステアリング
装置のアシスト量は補正電流値Ia の増加にしたがって
減少し、ハンドル11に付与される操舵トルクが目標操
舵トルクT*に追従する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反力機構付きのパワー
ステアリング装置を制御するための電気制御装置に係
り、特に反力機構を電気的に制御してパワーステアリン
グ装置の操舵アシスト量を変更することにより、ハンド
ルに付与される操舵トルクを目標操舵トルクに追従させ
るパワーステアリング装置のための電気制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、この種の装置としては、例え
ば特開昭60−215471号公報に示されているよう
に、車両の走行状態に応じて決定した目標操舵トルクか
ら実際に検出した検出操舵トルクを減算し、同減算結果
に応じてスプールバルブを中立状態から左右に変位させ
ることにより、パワーシリンダの左右油室に対する作動
油の給排を制御して、このパワーシリンダのアシスト作
用によってハンドルに付与される操舵トルクが目標操舵
トルクに追従するようにしたものは知られている。
【0003】また、他の従来装置として、例えば実開平
2−142378号公報に示されているように、反力機
構を備え、同機構を電気的に制御することにより反力の
大きさを可変制御して、パワーステアリング装置の操舵
アシスト量を変更するようにした反力機構付きのパワー
ステアリング装置もよく知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記前者の従
来装置にあっては、パワーシリンダに作動油の給排を制
御するスプールバルブを基準位置を境に操舵トルクの方
向に依存して左右に変位させるものであり、その構造自
体が複雑化すると同時に、左右の対称性に誤差が生じる
と、操舵フィーリングに大きく影響する。また、後者の
従来装置にあっては、構造が簡単であるものの、トルク
の方向に応じた反力付与の制御が不能であるので、目標
操舵トルクと実際の操舵トルクとの差に応じた制御が不
能であり、実際の操舵トルクを目標操舵トルクに追従さ
せることができない。本発明は上記問題に対処するため
になされたもので、その目的は、反力機構付きのパワー
ステアリング装置を用いてハンドルに付与する操舵トル
クを目標操舵トルクに追従させることができるパワース
テアリング装置のための電気制御装置を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構成上の特徴は、反力機構付きのパワース
テアリング装置に適用され、反力機構を電気的に制御し
てパワーステアリング装置の操舵アシスト量を変更する
ことにより、ハンドルに付与される操舵トルクを目標操
舵トルクに追従させるパワーステアリング装置のための
電気制御装置であり、ハンドルに付与されるべき目標操
舵トルクであってその方向を正負の符号で表しかつその
大きさを絶対値で表した目標操舵トルクを決定する目標
操舵トルク決定手段と、ハンドルに付与されている操舵
トルクを検出してその方向を目標操舵トルクの方向と正
負の符号との関係を同じにした正負の符号で表しかつそ
の大きさを絶対値で表す検出信号を出力する操舵トルク
センサと、目標操舵トルクと検出操舵トルクとの差に検
出操舵トルクを乗算する演算手段と、演算手段による演
算結果に応じた制御信号を反力機構に出力して同演算結
果に応じた反力を発生させる反力制御手段とを備えたこ
とにある。
【0006】
【作用】上記のように構成した本発明においては、目標
操舵トルクにより決定された目標操舵トルクをT*とす
るとともに、ハンドルに実際に付与されていてトルクセ
ンサにより検出された操舵トルクをTとすると、演算手
段は演算結果としてT(T*−T)[またはT(T−T
*)]を計算する。この場合、両トルクT*,Tは同符
号であるので、パワーステアリング装置によるハンドル
操舵に対するアシスト量が過大であれば(T>0のとき
T*>T、またT<0のときT*<T)、前記演算結果
T(T*−T)[または演算結果T(T−T*)]は必
ず正[または負]となり、その絶対値|T(T*−T)
|は両トルクT*,Tの偏差が大きくなるにしたがって
大きくなる。また、パワーステアリング装置によるハン
ドル操舵に対するアシスト量が不足であれば(T>0の
ときT*<T、T<0のときT*>T)、前記演算結果
T(T*−T)[または前記演算結果T(T−T*)]
は必ず負[または正]となり、その絶対値|T(T*−
T)|は両トルクT*,Tの偏差が大きくなるにしたが
って大きくなる。すなわち、前記演算結果T(T*−
T)[または前記演算結果T(T−T*)]は、アシス
ト量が不足から過大に変化するのに伴って、小さな値
(負の値)から大きな値(正の値)に変化する[または
大きな値(正の値)から小さな値(負の値)に変化す
る。]。そして、反力制御手段が前記演算結果T(T*
−T)[またはT(T−T*)]に応じた制御信号を反
力機構に出力して、同演算結果に応じた反力を発生させ
るので、パワーステアリング装置によるアシスト量の過
不足が是正されて、ハンドルに付与される操舵トルクが
目標操舵トルクに追従する。
【0007】
【発明の効果】上記作用説明からも理解できるように、
本発明によれば、反力機構によりアシスト量を変更可能
な簡単な構成のパワーステアリング装置を用いて、目標
操舵トルクT*と操舵トルクTとの簡単な演算結果によ
り、ハンドルに付与される操舵トルクを目標操舵トルク
に追従させることができる。
【0008】
【実施例】
a.第1実施例 以下、本発明の第1実施例を図面を用いて説明すると、
図1はハンドル11の回動に応じて前輪12,12を操
舵する操舵装置を概略的に示している。
【0009】ハンドル11は上側操舵軸13の上端に固
定され、下側操舵軸14の下端部は両端にて前輪12,
12を操舵可能に連結したラックバー15に噛合してい
る。上側操舵軸13と下側操舵軸14との間には、反力
機構付きパワーステアリング装置を構成するロータリバ
ルブ16が介装されている。ロータリバルブ16は上側
操舵軸13と一体回転するバルブロータ16aと下側操
舵軸14と一体回転するバルブスリーブ16bとからな
り、バルブロータ16aとバルブスリーブ16bとはト
ーションバー17により連結されている。このロータリ
バルブ16はバルブロータ16aとバルブスリーブ16
bとの相対的な変位に応じてラックバー15の外周上に
設けたパワーシリンダ17に対する作動油の給排を制御
するもので、同バルブ16には油圧ポンプ21から圧送
される高圧油が油圧コントロールユニット22および導
管P1を介して供給されるようになっている。また、余
分な作動油はリザーバ23に排出されるようになってい
る。
【0010】ロータリバルブ16はプランジャ24を内
蔵しており、同プランジャ24は導管P2を介して供給
される油圧に比例してバルブロータ16aの回転に対す
る反力を付与する。導管P2を介して供給される前記油
圧は電磁ソレノイド25と油圧コントロールユニット2
2との協働により設定されるようになっており、同油圧
は電磁ソレノイド25への通電量に反比例するようにな
っている。
【0011】この電磁ソレノイド25は車速センサ3
1、ハンドル舵角センサ32、ハンドルトルクセンサ3
3およびマイクロコンピュータ34からなる電気制御装
置30により通電制御されるようになっている。車速セ
ンサ31は変速機(図示しない)の出力軸の回転速度を
測定することにより車速Vを検出して、同車速Vを表す
検出信号を出力する。ハンドル舵角センサ32は操舵軸
13の回転角を測定することによりハンドル11の舵角
θを検出して、同舵角θを表す検出信号を出力する。ハ
ンドルトルクセンサ33は操舵軸13に作用するトルク
を測定することによりハンドル11に付与されている操
舵トルクTを検出して、同トルクTを表す検出信号を出
力する。なお、これらのハンドル舵角θおよび操舵トル
クTはハンドル11の右回転方向を正とし、かつ左回転
方向を負とする。マイクロコンピュータ34はCPU、
ROM、RAM、I/Oなどからなり、図2のフローチ
ャートに対応したプログラムを記憶していると共に、図
3,4に示す特性の係数K0,C0および初期電流値I0
テーブルの形で記憶している。
【0012】次に、上記のように構成した実施例の動作
を説明する。イグニッションスイッチが投入されると、
マイクロコンピュータ34は図2のステップ40にてプ
ログラムの実行を開始し、ステップ41の初期設定処理
後、ステップ42〜49からなる循環処理を繰り返し実
行して、電磁ソレノイド25の通電を制御する。
【0013】この循環処理においては、ステップ42に
て車速センサ31、ハンドル舵角センサ32およびハン
ドルトルクセンサ33から車速T、ハンドル舵角θおよ
び操舵トルクTを表す検出信号をそれぞれ入力し、ステ
ップ43にてハンドル舵角θを微分演算することにより
ハンドル操舵速度dθ/dtを計算する。次に、ステップ4
4にて車速Vに基づいてテーブル(図3(A)(B))を参
照することにより係数K0,C0 を決定し、ステップ45
にてこれらのハンドル舵角θ、ハンドル操舵速度dθ/dt
および係数K0,C0を用いた下記数1の演算の実行によ
り目標操舵トルクT*を計算する。
【0014】
【数1】T*=K0・θ+C0・dθ/dt なお、前記数1からも理解できるとおり、係数K0 はハ
ンドル舵角θの比例係数であってバネ定数に相当するも
のであり、係数 C0はハンドル操舵速度dθ/dtの比例係
数であって減衰係数に相当するものである。これによ
り、目標操舵トルクT*は、車速V、ハンドル舵角θお
よびハンドル操舵速度dθ/dtの増加にしたがって増加す
る値に設定される。
【0015】前記ステップ45の処理後、ステップ46
にて前記計算した目標操舵トルクT*と前記入力した検
出操舵トルクTとに基づいて下記数2の演算の実行によ
り補正電流値Ia を計算する。
【0016】
【数2】Ia=K・T・(T*−T) なお、係数Kは正の定数である。
【0017】次に、ステップ47にて車速Vに基づいて
テーブル(図4)を参照することにより初期電流値I0
を決定し、ステップ48にてこの初期電流値I0 と前記
計算した補正電流値Ia とに基づいて下記数3の演算の
実行により通電電流値Iを計算して、ステップ49にて
この通電電流値Iに等しい通電電流を電磁ソレノイド2
5に流す。
【0018】
【数3】I=I0−Ia 電磁ソレノイド25は油圧コントロールユニット22と
協働して導管P2を介して前記通電電流値Iに反比例し
た油圧をロータリバルブ16に供給する。プランジャ2
4は前記供給油圧に比例した力でバルブロータ16aの
回転を阻止するので、すなわちバルブロータ16aに通
電電流値Iに反比例した反力を付与するので、ロータリ
バルブ16、パワーシリンダ17などからなる本件実施
例のパワーステアリング装置は、通電電流値Iが大きく
なるにしたがって大きな力でハンドル11の操舵操作を
アシストする、すなわち同パワーステアリング装置のア
シスト量は通電電流値Iが大きくなるにしたがって大き
くなる。
【0019】この場合、初期電流値I0 は車速Vの増加
にしたがって減少するので、基本的には、車速Vが大き
くなるほどハンドル11の操舵に対するアシスト量は小
さくなり、低速走行時にはハンドル11が軽快に操作さ
れるようになると同時に、高速走行時にはハンドル11
の操作が手ごたえのあるものとなる。
【0020】また、ハンドル11が右方向に操舵されて
いる場合、目標操舵トルクT*も検出操舵トルクTも正
であり、このとき、パワーステアリング装置によるアシ
スト量が過大であれば、目標操舵トルクT*と検出操舵
トルクTとの関係はT*>T>0となり、補正電流値I
a(=K・T・(T*−T)) は正となると同時に、両トル
クT*,Tの偏差が大きくなるにしたがって大きくな
る。また、ハンドル11が左方向に操舵されている場
合、目標操舵トルクT*も検出操舵トルクTも負であ
り、このとき、パワーステアリング装置によるアシスト
量が過大であれば、目標操舵トルクT*と検出操舵トル
クTとの関係はT*<T<0となり、この場合も、補正
電流値Ia(=K・T・(T*−T)) は正となると同時
に、両トルクT*,Tの偏差が大きくなるにしたがって
大きくなる。そして、通電電流値Iは初期電流値I0
ら前記補正電流値Ia を減算したものであるので、操舵
ハンドル11が右方向に操舵されている場合でも左方向
に操舵されている場合でも、通電電流値Iはアシスト量
が過大になるほど小さな値に設定されるようになり、パ
ワーステアリング装置によるアシスト量は小さくなる側
に制御される。その結果、操舵トルク(検出操舵トルク
T)は目標操舵トルクT*に一致するように制御され
る。
【0021】一方、ハンドル11が右方向に操舵されて
いる場合であって、パワーステアリング装置によるアシ
スト量が不足していれば、目標操舵トルクT*と検出操
舵トルクTとの関係はT>T*>0となり、補正電流値
Ia(=K・T・(T*−T))は負となると同時に、その
絶対値|Ia| は両トルクT*,Tの偏差が大きくなる
にしたがって大きくなる。また、ハンドル11が左方向
に操舵されている場合であって、パワーステアリング装
置によるアシスト量が不足していれば、目標操舵トルク
T*と検出操舵トルクTとの関係はT<T*<0とな
り、この場合も、補正電流値Ia(=K・T・(T*−
T))は負となると同時に、その絶対値|Ia|は両トル
クT*,Tの偏差が大きくなるにしたがって大きくな
る。したがって、操舵ハンドル11が右方向に操舵され
ている場合でも左方向に操舵されている場合でも、通電
電流値Iはアシスト量が不足するほど大きな値に設定さ
れるようになり、パワーステアリング装置によるアシス
ト量は大きくなる側に制御される。その結果、操舵トル
ク(検出操舵トルクT)は目標操舵トルクT*に一致す
るように制御される。
【0022】このように上記実施例によれば、操舵トル
クの方向を考慮できない反力機構付きのパワーステアリ
ング装置にあっても、目標操舵トルクT*から検出操舵
トルクTを減算した結果に検出操舵トルクTを乗算する
という簡単な演算を用いて、ハンドル11に付与される
操舵トルクTを車両の走行状態に応じて決定した目標操
舵トルクT*に追従させることができる。
【0023】そして、この目標操舵トルクT*の絶対値
|T*|は、ハンドル舵角θおよびハンドル操舵速度d
θ/dtが同符号である場合に大きくかつ異符号である場
合に小さくなるような値に決定されるので、ハンドル1
1を切り込む場合とハンドル11を切り戻す場合とで
は、その絶対値|T*|は切り込む場合が大きくかつ切
り戻す場合が小さく設定される。これにより、ハンドル
11の操舵トルクTには、図5に示すように、適度なヒ
ステリシスが付与されて、ハンドル11の操作性が良好
となる。
【0024】なお、上記第1実施例においては、ハンド
ル11が右方向(または左方向)に操舵された場合にお
ける目標操舵トルクT*および操舵トルクTを正(また
は負)で表すようにしたが、これらの関係を逆にして、
ハンドル11が右方向(または左方向)に操舵された場
合における目標操舵トルクT*および操舵トルクTを負
(または正)で表すようにしてもよい。この場合も、両
トルクT*,Tの正負の符号さえ一致していれば、パワ
ーステアリング装置によるアシスト量が過大であれば補
正電流値Ia(=K・T・(T*−T)) は必ず正になり、
同アシスト量が不足していれば補正電流値Ia は必ず負
になるからである。
【0025】また、上記第1実施例においては、ステッ
プ46における上記数2の演算処理によって補正電流値
Ia を決定するようにしたが、この補正電流値Iaを下
記数4の演算の実行により決定するようにしてもよい。
【0026】
【数4】Ia=K・T・(T−T*) ただし、この場合、係数Kは負の定数とする。このよう
に、目標操舵トルクT*と操舵トルクTの減算における
関係を逆にしても、前記数4は下記数5のように書き換
えられ、同数5は上記数2と等価であるからである。
【0027】
【数5】Ia=|K|・T・(T*−T) また、上記第1実施例においては、ステップ43にてハ
ンドル舵角θを微分演算することによりハンドル操舵速
度dθ/dtを得るようにしたが、操舵軸13の回転角速度
を測定することによりハンドル操舵速度dθ/dtを検出す
る操舵速度センサを別途設けて同操舵速度dθ/dtを得る
ようにしてもよい。この場合、前記ステップ43にてこ
の操舵速度センサにより検出されたハンドル操舵速度d
θ/dtを表す検出信号を入力するようにすればよい。
【0028】b.第2実施例 次に、本発明の第2実施例について説明する。この第2
実施例も、上記第1実施例と同様、図1に示すように構
成されるとともに、マイクロコンピュータ34も図2の
フローチャートに対応したプログラムを実行して電磁ソ
レノイド25の通電を制御するが、この実施例の場合に
は、同コンピュータ34は上記第1実施例と異なる特性
の係数K0,C0 をテーブルの形で記憶している。ただ
し、初期電流値I0 に関しては、上記第1実施例の場合
と同じである。
【0029】これらの係数K0,C0 は、図6(A)(B)に
示すように、上記第1実施例と同様に、車速Vの増加に
したがって増加するようになっているが、それに加え
て、ハンドル舵角θとハンドル操舵速度dθ/dtとの積θ
・dθ/dt が正であるとき、同積θ・dθ/dt が負であると
きに比べて大きな値を示している。そして、この第2実
施例においては、上記第1実施例のステップ44にて、
係数K0,C0 は車速Vおよび前記積θ・dθ/dt に応じて
決定される。この場合、前記積θ・dθ/dt が正であるこ
とは、ハンドル舵角θとハンドル操舵速度dθ/dtとが同
符号であること、すなわちハンドル11の切込み状態を
表す。また、前記積θ・dθ/dt が負であることは、ハン
ドル舵角θとハンドル操舵速度dθ/dtとが異符号である
こと、すなわちハンドル11の切り戻し状態を表す。し
たがって、ハンドル11の切込み時には、バネ定数およ
び減衰力が大きくなり、ハンドル11の操作に手ごたえ
感が付与される。また、ハンドル11の切り戻し時に
は、バネ定数および減衰力が小さくなり、ハンドルの戻
り性が向上する。
【0030】このことを目標操舵トルクT*(操舵トル
クT)に着目して説明すると、ハンドル11の切込み状
態では、係数K0,C0 が大きくなる結果、図2のステッ
プ45で計算される目標操舵トルクT*(=K0・θ+C
0・dθ/dt ) の絶対値|T*|は大きくなる。また、ハ
ンドル11の切り戻し状態では、係数K0,C0 が小さく
なる結果、図2のステップ45で計算される目標操舵ト
ルクT*の絶対値|T*|は小さくなる。そして、目標
操舵トルクT*は、図7に示すように、行き帰りの差が
大きなヒステリシス特性で変化し、かつ操舵トルクTは
目標操舵トルクT*に追従するので、ハンドル11の切
込み時には手ごたえ感が得られるとともに、ハンドル1
1の戻り性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1および第2実施例に係る前輪操
舵装置の全体概略図である。
【図2】 図1のマイクロコンピュータにて実行される
プログラムを表すフローチャートである。
【図3】 前記第1実施例に係る車速Vと係数K0,C0
との関係を示すグラフである。
【図4】 前記第1および第2実施例に係る車速Vと初
期電流値I0 との関係を示すグラフである。
【図5】 前記第1実施例に係るハンドル舵角θと操舵
トルクとの関係を示すグラフである。
【図6】 前記第2実施例に係る車速Vと係数K0,C0
との関係を示すグラフである。
【図7】 前記第2実施例に係るハンドル舵角θと操舵
トルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
11…ハンドル、12…前輪、13,14…操舵軸、1
5…ラックバー、16…ロータリバルブ、17…パワー
シリンダ、22…油圧コントロールユニット、24…プ
ランジャ、25…電磁ソレノイド、30…電気制御装
置、31…車速センサ、32…ハンドル舵角センサ、3
3…ハンドルトルクセンサ、34…マイクロコンピュー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B62D 119:00 137:00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反力機構付きのパワーステアリング装置
    に適用され、前記反力機構を電気的に制御してパワース
    テアリング装置の操舵アシスト量を変更することによ
    り、ハンドルに付与される操舵トルクを目標操舵トルク
    に追従させるパワーステアリング装置のための電気制御
    装置であり、 ハンドルに付与されるべき目標操舵トルクであってその
    方向を正負の符号で表しかつその大きさを絶対値で表し
    た目標操舵トルクを決定する目標操舵トルク決定手段
    と、 ハンドルに付与されている操舵トルクを検出してその方
    向を前記目標操舵トルクの方向と正負の符号との関係を
    同じにした正負の符号で表しかつその大きさを絶対値で
    表す検出信号を出力する操舵トルクセンサと、 前記目標操舵トルクと前記検出操舵トルクとの差に前記
    検出操舵トルクを乗算する演算手段と、 前記演算手段による演算結果に応じた制御信号を前記反
    力機構に出力して同演算結果に応じた反力を発生させる
    反力制御手段とを備えたことを特徴とするパワーステア
    リング装置のための電気制御装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100448833B1 (ko) * 2002-09-02 2004-09-16 현대자동차주식회사 토크센서와 전자식밸브를 갖춘 차량용 조향시스템
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