JPH07165098A - 電動後輪操舵装置 - Google Patents

電動後輪操舵装置

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JPH07165098A
JPH07165098A JP31169693A JP31169693A JPH07165098A JP H07165098 A JPH07165098 A JP H07165098A JP 31169693 A JP31169693 A JP 31169693A JP 31169693 A JP31169693 A JP 31169693A JP H07165098 A JPH07165098 A JP H07165098A
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JP
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steering
vehicle speed
rear wheel
vehicle
limit value
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JP31169693A
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English (en)
Inventor
Motoaki Kataoka
資章 片岡
Tetsushi Haseda
哲志 長谷田
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は停車時あるいは極低速時に操舵力を
規制し走行とともに操舵開始、通常制御復帰させてモー
タ、駆動回路の低コスト化を図ることを目的とする。 【構成】 電動後輪操舵装置に車速から車両の走行状態
を検出する走行状態検出手段104と、車両の後輪を操
舵する電動機を有する操舵手段106とを備え、車両の
走行状態に応じて操舵制御手段114は後輪操舵に要す
る電動機の通電量を制御し、前記通電量及び車両の走行
状態を入力する駆動力制御手段115は車速の低下につ
れて電動機の通電量を制限してその駆動力を低く設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両の操舵装置であっ
て、特に本発明は停車時あるいは極低速時に操舵力を規
制し走行とともに操舵開始、通常制御復帰させてモー
タ、駆動回路の低コスト化を図ることに関する。
【0002】
【従来の技術】従来このような分野の技術として特開昭
62−34860号公報に記載のものがある。この記載
には車両の前後輪の操舵システムの耐久性向上、省エネ
ルギー対策して所定車速以下の車速域では後輪の転舵を
せず操舵負荷の多い領域で操舵を行わせないものがあ
る。これだと、後輪操舵の一つのメリットである小回り
性が犠牲になる。この犠牲を回避するために、特開平1
−285463号公報に記載のものがある。この記載に
は車速ゼロに加えてハンドル角変化量がない場合に電動
機への通電を徐々に「0」としていく方法について発明
されているものがある。しかし、ハンドル操作により大
舵角にわたって据え切り(停車中にハンドルを切るこ
と)をするとモータに瞬間的に大きな起動電流が流れ、
特にブラシ付きモータを用いるとブラシの寿命のために
は良くないという問題がある。また、特開平2−482
73号公報に記載のものでは、さらに単純化され、車速
あるいは停車状態からの走行距離が所定値以下で転舵角
が小さくされたり、保舵ブレーキをかけるなどして転舵
動作を止めるようにしてある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最後の
公報に記載のものによると、操舵機構に余力があって極
低速時の負荷では操舵可能であっても、ある車速に落ち
ると強制的に舵角「0」とされたり、固定されてしまう
という問題がある。それによって極低速で取り回しを行
うと小回り性が得られなかったり、また小回り性を得よ
うと車速のしきい値をさらに下げるとその前後で大きく
操舵されたり「0」に戻ったりが繰り返され、結局操舵
ユニットの作動頻度を上げることになって、前述のよう
に、モータに瞬間的に大きな起動電流が繰り返し流れ、
ブラシ付きモータのブラシの寿命のためには良くないと
いう問題がある。
【0004】したがって、本発明は、上記問題点に鑑
み、低出力の操舵ユニットを用いても極低速時の操舵応
答性を確保しつつ、ユニットの耐久寿命を延ばすことが
でき、低コスト化が図れる電動後輪操舵装置を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理構成
を示す図である。本発明は、前記問題点を解決するため
に、電動後輪操舵装置にハンドル角と車速を検出する走
行状態検出手段と、車両の後輪を操舵する電動機を有す
る操舵手段とを備え、走行状態検出手段に接続される操
舵制御手段は前記走行状態検出手段によって検出された
ハンドル角と車速に応じて後輪を操舵するのに必要な電
動機の通電量を演算する。この通電量を入力する駆動力
制御手段は、前記操舵手段に対して、車速の低下につれ
て前記電動機の通電量を制限してその駆動力を低く設定
する。
【0006】
【作用】本発明の電動後輪操舵装置によれば、車両の走
行状態に応じて電動機の通電量を制御し、車速の低下に
つれて前記電動機の通電量を制限してその駆動力を低く
設定することにより、停車時あるいは極低速時に操舵力
を規制し走行とともに操舵開始、通常制御復帰するもの
とすることで、電動機、駆動回路の低コスト化が図れ
る。
【0007】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図2は本発明の実施例に係る電動後輪操舵装
置を示す図である。本図には、走行状態としてハンドル
角と車速を用い、操舵ユニットにDCモータ(電動機)
を用いた実施例が示されている。本図に示される電動後
輪操舵装置は前輪舵角に対して後輪舵角が低い車速で逆
相となり小回り性を発揮し高速走行時には同相となり走
行安定性を向上させるものである。電動後輪操舵装置に
おいて、モータはECU100(Electronic Control Un
it) からの指令電流により正逆方向に回転し、後輪操舵
機構101により減速、直線運動に変換される。そして
操舵用リンクによって後輪が左右方向に操舵される。
【0008】ハンドル102に取り付けられたステアリ
ングセンサ103はハンドル102の操作に応じて2相
のパルスを「1」、「0」の順序で出力し、変化回数が
カウントされることでハンドル角が検出され得る。車速
センサ104は車軸の回転速度に応じた周波数のパルス
を出力し、このパルスより車速が得られる。後輪舵角セ
ンサ105は操舵用リンクの変位を電気信号に変換する
もので、後輪舵角に応じたアナログ値を出力する。
【0009】前記ECU100はステアリングセンサ1
03、車速センサ104の信号をもとに目標とする後輪
舵角を演算するとともに、後輪舵角センサ105の信号
から実舵角を求め、目標に追従するべくモータの電流指
令値を演算し、内部にもつ駆動回路によってモータへ通
電が行われる。図3は図2のECU100の構成を示す
図である。本図に示すように、ECU100はステアリ
ングセンサ103及び車速センサ104に接続される波
形整形部110及び111を備え、ステアリングセンサ
103及び車速センサ104からのディジタル信号が波
形整形部110及び111で波形整形される。さらにE
CU100は後輪舵角センサ105に接続されるアナロ
グバッファ部112さらにこれに接続されるA/D変換
器113(Analog to Digital Converter)を備え、後輪
舵角センサ105からのアナログ信号がアナログバッフ
ァ部112を介してA/D変換器113でディジタル信
号に変換される。
【0010】さらに、ECU100は波形整形部110
及び111並びにA/D変換器113に接続されこれら
からのディジタル信号を取り込むマイクロコンピュータ
114を備える。また、ECU100はマイクロコンピ
ュータ114からの電流指令値に応じた電流をモータ1
06に供給する駆動回路115を備える。以下にECU
100のマイクロコンピュータ114による後輪の操舵
制御手段、駆動力制御手段について本発明の実施例をフ
ローチャートを用いて説明する。
【0011】図4はECU100の初期化を示すフロー
チャートである。本図に示すように、イグニションオン
によりステップS401においてECU100が起動さ
れ、初期化される。ここでは各種変数の初期化が行わ
れ、無限ループに入り割り込み処理待ちとなる。図5は
車速パルス幅Wを算出するフローチャートである。本図
に示すように、車速パルスが入るとステップS501に
おいて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Wを算出して記憶す
る。
【0012】図6はモータ106への電流指令値を制限
する電流制限値Ilim を演算するフローチャートであ
る。本図に示すように、定時毎(例えば5ms)の割り
込みが入ると定時処理Aが実行される。ステップS60
1において、前記ステップS501で記憶された車速パ
ルス幅から車速vを算出する。なお、この例では車速セ
ンサ104にて車速vを求めたが、左右車輪の回転に応
じてパルスが出力される、図示しない、車輪速センサを
用いて演算してもよい。
【0013】ステップS602において、ステアリング
センサ103の2相パルスを計数してハンドル角θs を
算出する。ステップS603において、車速vとハンド
ル角θs をもとに後輪指令値θr"を次式にて算出する。 θr"=k(v)・θs 図7はk(v)の特性を示す図である。ここで、上記k
(v)は、本図に示すように、車速に基づくマップから
決定される計数であり、低速で後輪が前輪と逆相にな
り、高速で同相に変化するものである。低速で小回り性
を得るために逆相になれば、この式に限ることはない。
【0014】ステップS604において、本発明の特徴
である駆動力の制御において、この場合モータの電流指
令値を制限する値Ilim が演算される。図8は図6のス
テップS604における電流制限処理の第1の実施例を
示すフローチャートである。この例では走行状態の検出
として車速が用いられた。まず車速によって制限値を2
通り用意しておき、本図に示すように車速判定処理8A
が行われる。
【0015】ステップS801において、車速vがしき
い値vth以下であるかが判定される。ステップS802
において、上記ステップが肯定的ならば、低い制限値I
1 が一時的な変数Ilim1に代入される。ステップS80
3において、ステップS801で車速vがvthより大で
あれば高い制限値Imax がIlim1に代入される。続いて
長時間、モータ106の電流指令値が制限値を越えてい
ると通電を停止させるための長時間判定処理8Bが以下
に行われる。モータ106の実電流Im をモニターして
いれば、それが制限値を越えているかどうかの判定をし
てもよい。
【0016】ステップS804において、後述のステッ
プS812で決まる最終的な制限値Ilim とモータ10
6の電流指令値Im"(あるいは実電流)が比較され、I
m"≧Ilim であるか、または一度制限値が「0」となっ
ているかすなわちフラグF1が「1」となっているか判
断される。ステップS805において、上記ステップで
の判断が肯定的ならば時間Tを計数するカウンタである
Tを1だけ増加する。
【0017】ステップS806において、時間Tがしき
い値Tthを越えているかどうかが判定される。ステップ
S807において、上記判定で越えていれば、カウンタ
は時間Tをしきい値Tthに固定する。ステップS808
において、一時的な変数Ilim2に制限値「0」が代入さ
れる。
【0018】ステップS809において、「0」となっ
たことを記憶するためフラグF1を「1」とする。ステ
ップS810において、ステップS804でIm"<Ili
m かつF1=0であれば、カウンタはT=0にリセット
される。ステップS811において、一時的な変数Ili
m2には高い制限値Imax が代入される。ここまでで、長
時間制限値を越えていれば、Ilim2=0、制限値内なら
Ilim2=Imax となる。そして、ステップS812にお
いて、2つの一時的な変数Ilim1とIlim2のうち小さい
方が選択されて最終的な電流の制限値Ilim が決定され
る。
【0019】これに続く8Cのブロックは制限値が
「0」になったものから解除する条件の判定が行われ
る。この条件は車速が一担「0」km/hになった後に
車速が上昇したときとする。ステップS813におい
て、F1=1すなわち前の処理で制限値が「0」となっ
ておりかつv=0かどうか判定する。
【0020】ステップS814において、上記判定が肯
定的ならば、今後解除するためのフラグF2が「1」に
される。ステップS815において、F2=1かつv>
0かを判定する。ステップS816〜818において、
上記ステップが肯定的ならば、リセット処理が行われ
る。すなわち、ステップS816において、ステップS
807でカウンタの時間TがTthとなっていたものを
「0」にし、ステップS817においてIlim2「0」で
なくImax に入れ換える。そしてステップS818にお
いてフラグF1及びF2が「0」に戻される。一度車速
vが「0」になっていなければステップS815でF2
=1でないので制限値は以前のまますなわち「0」とな
る。
【0021】以上の本図8のフローチャートによる制限
値Ilim は後述の図10(a)の車速変化に対し図10
(b)のようになる。本図8のフローチャートでは制限
値はImax 、I1 、0の3段としたが、2段以上であれ
ば複数段としてもよい。また、制限値の変化はステップ
的なものを示したが、徐々に移行するようにしてもよ
い。車速演算値でなくとも所定時間に入る車速パルス数
で変えてもよい。
【0022】図9はモータ106への電流指令値Im"を
形成するフローチャートである。本図に示すように、別
の定時割り込み(例えば2ms)が入ると定時処理Bが
実行される。ステップS701において、後輪舵角セン
サ105のA/D変換器113から得たデータを後輪の
実舵角θr に換算する。またこのθr から公知の微分ア
ルゴリズムを用いて微分値θr'が算出される。
【0023】ステップS702において、実舵角θr を
後輪指令値θr"に追従させるに必要なモータ106の電
流指令値Imc" が次式により算出される。 Imc" =P・(θr"−θr )−D・θr' ここに、P、Dはゲインを表す定数である。そして次の
ブロック7Aでモータ106への電流の制限が行われ
る。
【0024】ステップS703において、Imc" の絶対
値|Imc" |と制限値Ilim が比較される。ステップS
704において、|Imc" |≧Ilim であれば、本ステ
ップで制限をかける。つまりImc" の符号がIlim に付
けられて最終的な電流指令値Im'となる。ここで、Sign
演算子は正負の符号を返す関数である。一方、ステップ
S705において、電流指令値Imc" が制限値に満たな
い場合はImc" がそのまま最終的な電流指令値Im"に代
入される。
【0025】ステップS706において、電流指令値I
m"の大きさに相当するパルスデューティ比をもつPWM
(パルス幅変調)信号と、Im"の符号を表す1、0の信
号とが駆動回路115に出力される。駆動回路115は
このPWM信号と方向信号を受けてモータ106への電
源供給方向を定めてスイッチングが行われる。マイクロ
コンピュータ114の一連の動作を以下に説明する。
【0026】図10はマイクロコンピュータ114の動
作を説明するタイムチャートである。本図に示すよう
に、時刻t1 で車速vがしきい値vth以下になると、I
lim はImax からI1 に制限される。時刻t2 では車速
の低下に伴う操舵負荷の増大で電流指令値Imc" が制限
値Ilim を越えてしまうので、ここからカウント開始さ
れ、Tth経過した時刻t3 では、モータ106の無駄な
エネルギー消費や発熱、劣化をさらに抑えるため電流制
限が「0」となりモータ106への通電がストップされ
る。
【0027】走行を開始した時刻T4 で電流制限が
「0」からI1 に変わり、モータ106への通電が再び
行われ、使用エネルギーを抑えつつ操舵が再開する。時
刻t4 〜t5 まで、(t1 〜t2 も)供給エネルギーが
低いので、縦列駐車や車庫入れなどの高負荷条件にあっ
てもモータ106のブラシへの負担が少なく長寿命を確
保できる。時間T5 以後は車速がvth以上になってお
り、Ilim はImax となる。このとき据え切りのような
大きな負荷からは開放されるので少ない電流で後輪は指
令値に追従するようになる。
【0028】Imax は旋回によって負荷が大きくなって
も操舵が行えるような値に設定している。図11はモー
タ106への電流制限を決定する第2の実施例を示すフ
ローチャートであり、図12は車速vに基づくマップM
ap(v)から決定される電流制限値を示すグラフであ
る。図11に示すように、ステップS901において、
図12から車速vに基づき電流制限値が決定される。図
12に示されるマップM(v)は停車時に「0」ないし
「0」に近い値をとり、車速の上昇とともに高くなり、
およそ数km/hから上はImax となるような値が設定
されている。続く9Aのブロックは長時間電流制限値を
越える指令値(実電流Im でもよい)となったとき、制
限値を徐々に「0」とするロジックを示したものであ
る。
【0029】ステップS902において、電流指令値I
m"が後述する最終的な制限値Ilim以上であるか、又は
一度制限が「0」になっていることを示すフラグF1が
「1」であるか判定される。ステップS903におい
て、上記判定が肯定的ならば、時間を計数するカウンタ
の時間Tを「1」だけ増加させる。
【0030】ステップS904において、さらに時間T
のしきい値Tthを越えているがどうか判定される。ステ
ップS905において、上記判定で越えていれば、カウ
ンタの時間TはTthに固定される。ステップS906に
おいて、制限値を下げていく量を示す制限値下降電流量
Idel を所定量だけ増加させる。例えば1sec間で1
0Aの電流を下げようとすると、処理周期5msでの制
限値下降電流量Idel の増量は50mAとなる。
【0031】ステップS907において、制限値下降電
流量Idel がIlim1以上であるか判定される。ステップ
S908において、上記ステップの判定が肯定的なら
ば、制限値下降電流量Idel はIlim1に固定される。こ
れは後述のステップS913で最終的な制限値が負の値
になってしまわないようにするためのものである。
【0032】ステップS909において、一度制限値が
「0」になるだけの制限値下降電流量Idel (=Ilim
1)に達したことを記憶するフラグF1を「1」にす
る。なお、ステップS907でIdel <Ilim1となって
いればステップS906で増加したIdel がそのまま次
の処理に渡される。ステップS910において、ステッ
プS904で所定時間経過していないT<Tthの状態で
あったなら、制限値下降電流量Idel は所定量だけ減少
される。
【0033】ステップS911において、制限値下降電
流量Idel が負であるかを判定する。ステップS912
において、上記ステップの判定が肯定的ならば、制限値
下降電流流Idel が「0」に固定される。ステップS9
13において、最終的な電流の制限値Ilim が、 Ilim =Ilim1−Idel として算出される。
【0034】なお、上記ステッS911での判定が否定
的ならば、後述のステップS913に進む。ステップS
914において、一方、ステップS902で、指令値I
m"が制限値Ilim1を越えておらず、かつF1=0(制限
値が「0」になっていない、あるいは「0」であっても
後述の9Bのブロックで制限値を増加させるための解除
が行われたとき)であれば、カウンタの時間Tのリセッ
トが行われる。
【0035】続く9Bのブロックは制限値が「0」にな
ったものから解除する条件の判定を行っている。この条
件は車速が一担「0」km/hになった後に車速が上昇
したときとする。ステップS915において、F1=1
すなわち、前の処理で制限値が「0」となっており、か
つ車速v=0かどうかが判定される。
【0036】ステップS916において、上記ステップ
での判定が肯定的ならば、今後解除するためのフラグF
2を「1」にする。ステップS917において、ステッ
プS915での判定が否定的ならばF2=1になってお
り、かつ車速v>0かどうかが判定される。ステップS
918、919において、前記ステップでの判定が肯定
的ならば、カウンタの時間Tのリセット、フラグF1、
F2を「0」に戻す。一度車速vが「0」になっていな
ければ、ステップS917でF2=1でないので制限値
は以前のまま「0」となる。
【0037】なお、前記ステップS917での判定が否
定的ならば、前記ステップS918、S919がバイパ
スされる。図13は図11のフローチャートの処理に基
づくIlim 、θr"、θr 、Imc”、Im"の様子を示すタ
イムチャートである。本図に示すように、車速が低下
し、操舵を行っても実質的なメリットのないtの区間は
電流制限によって操舵が行われず、モータ106への無
駄な電力供給が妨げられる。そして走行を開始するとと
もに操舵角は指令値に追従することが可能となる。
【0038】以上の電流制限のロジックは電動式後輪操
舵装置に限らず、ソレノイドバルブに通電して油圧シリ
ンダに油圧を送り操舵を行うものにおいても適用でき
る。本発明によって操舵ユニットの耐久性を向上するこ
とができる。また、走行状態として実施例では車速、電
流指令値の大きさといったものを使用して駆動力の元と
なる電流指令値にガードをかけて制御したが、ステアリ
ングの操舵トルクを検出してトルク大のとき駆動力を絞
ったり、直接、操舵用リンクの荷重を計測して同様に駆
動力を制御してもよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両の走行状態に応じて電動機の通電量を制御し、車速の
低下に連れて前記電動機の通電量を制限してその駆動力
を低く設定するので、停車時あるいは極低速時に操舵力
を規制し走行とともに操舵開始、通常制御復帰するもの
とすることで、電動機、駆動回路の低コスト化が図れ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理構成を示す図である。
【図2】本発明の実施例に係る電動後輪操舵装置を示す
図である。
【図3】図2のECU100の構成を示す図である。
【図4】ECU100の初期化を示すフローチャートで
ある。
【図5】車速パルス幅Wを算出するフローチャートであ
る。
【図6】モータ106への電流指令値を制限する電流制
限値Ilim を演算するフローチャートである。
【図7】k(v)の特性を示すグラフである。
【図8】図6のステップS604における電流制限処理
の第1の実施例を示すフローチャートである。
【図9】モータ106への電流指令値Im"を形成するフ
ローチャートである。
【図10】マイクロコンピュータ114の動作を説明す
るタイムチャートである。
【図11】モータ106への電流制限を決定する第2の
実施例を示すフローチャートである。
【図12】車速vに基づくマップMap(v)から決定さ
れる電流制限値を示すグラフである。
【図13】図11のフローチャートの処理に基づくIli
m 、θr"、θr 、Imc" 、Im"の様子を示すタイムチャ
ートである。
【符号の説明】
100…ECU 101…後輪操舵機構 102…ハンドル 103…ステアリングセンサ 104…車速センサ 105…後輪舵角センサ 106…電動機、操舵手段 110、111…波形整形部 112…アナログバッファ部 113…A/D変換器 114…マイクロコンピュータ、操舵制御手段・駆動力
制御手段 115…駆動回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドル角と車速を検出する走行状態検
    出手段と、 車両の後輪を操舵する電動機を有する操舵手段と、 前記走行状態検出手段によって検出されたハンドル角と
    車速に応じて後輪を操舵するのに必要な電動機の通電量
    を演算する操舵制御手段と、 車速の低下につれて前記電動機の通電量を制限してその
    駆動力を低く設定する駆動力制御手段とを備えることを
    特徴とする電動後輪操舵装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動力制御手段に入力する走行状態
    検出手段は前記車速の代わりに、前輪の操舵力、前記電
    動機への通電量、操舵用リンクの荷重、操舵用油圧シリ
    ンダの油圧の少なくとも一つを用いることを特徴とする
    請求項1に記載の電動後輪操舵装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動力制御手段は車速が所定値以下
    になると高いときに比べ前記通電量の電流制限値を小さ
    く設定するものを1段以上有することを特徴とする請求
    項1に記載の電動後輪操舵装置。
  4. 【請求項4】 前記駆動力制御手段は通電量の電流制限
    値を車速の関数とし、低速で小さく停車時に「0」ある
    いは「0」に近い値とすることを特徴とする請求項1に
    記載の電動後輪操舵装置。
  5. 【請求項5】 前記駆動力制御手段は通電量の電流指令
    値あるいは実電流が制限値以上の状態が所定時間継続す
    ると通電量の制限値を「0」にあるいは徐々に「0」に
    近い値とすることを特徴とする請求項1に記載の電動後
    輪操舵装置。
JP31169693A 1993-12-13 1993-12-13 電動後輪操舵装置 Pending JPH07165098A (ja)

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