JPH10226351A - 操舵装置 - Google Patents
操舵装置Info
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- JPH10226351A JPH10226351A JP2923897A JP2923897A JPH10226351A JP H10226351 A JPH10226351 A JP H10226351A JP 2923897 A JP2923897 A JP 2923897A JP 2923897 A JP2923897 A JP 2923897A JP H10226351 A JPH10226351 A JP H10226351A
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Abstract
操舵装置に対し、旋回中に軌道を修正する操作を容易
に、しかも違和感なくできることを可能とする。 【解決手段】 ステアリングホイール操舵角と車輪転舵
角の比である舵角伝達比が車速に応じて変更可能な舵角
伝達比可変式操舵機構を有する操舵装置において、運転
者の操舵角を検出する操舵角検出手段4と、運転者の視
線方向を検出する視線検出手段9と、操舵角検出手段4
によって検出される操舵角が大きいほど、舵角伝達比を
大きくすると共に、操舵角が大きいほど運転者に伝わる
操舵反力が大きくなるように設定され、且つ、前記視線
方向と車両の進行方向との夾角に応じて操舵反力を変更
可能なように設定された操舵反力発生手段と、を備え
る。車速と操舵角から定まる操舵反力が、運転者の視線
に応じて補正されるため、運転者が期待する方向へ舵角
を調整する操作がやり易くなり、旋回中の操縦安定性が
向上する。
Description
舵角伝達比を変更可能なように設定された舵角伝達比可
変機構を有する操舵装置に関する。
の角度と車輪の転舵角との比である舵角伝達比は、車両
の取り回し性や直進安定性および操舵フィーリングに影
響を与えることが知られている。この舵角伝達比は、通
常の市販車ではある比率に固定されている。
報には、車速に応じて伝達比を可変にするように設定す
ることにより、運転者の操作性向上を可能とした操舵装
置が記載されている。この操舵装置では、車速が低い場
合には伝達比を大きくして、乗員の転舵量を少なくして
取り回し性を向上させ、逆に車速が大きい場合には伝達
比を小さくして、乗員のステアリングホイール保持力の
負担を低減し、操縦安定性を向上させることができる。
比を変更可能な操舵装置では、ステアリングホイールの
可動範囲(いわゆるロック・トゥー・ロック)を±18
0°以内にすることも可能であり、腕を交差させずに全
域の転舵操作を可能とすることにより、運転者の転舵操
作量を大幅に低減することができる。
方注視点を中心にして周辺ほど狭く見えることと、両腕
が初期位置から捩られるほど運動しにくくなるという人
間の運動特性から、転舵操作に対する応答特性は、舵角
が大きくなるほど操作量では多くの転舵量が期待され
る。したがって、同一の車速であってもステアリングホ
イールの舵角によって、車輪の転舵角の特性を変更する
方が、運転者の転舵期待値に近く、違和感のない操舵装
置となる。
に舵角伝達比を増大させる特性にした場合、定常円旋回
のように、比較的大きい舵角で維持している時に、若干
の修正操作を加えたいときなどは、応答性が敏感になり
すぎるため、操縦安定性に違和感を伴う問題が生じてい
る。
めになされたものであり、その目的は、舵角伝達比が可
変の操舵装置において、転舵操作量を低減できるという
作用を確保しながらも、旋回中に軌道を修正する操作を
容易に、しかも違和感無く実施することが可能な操舵装
置を提供することである。
するため、請求項1の発明では、ステアリングホイール
操舵角と車輪転舵角の比である舵角伝達比が車速に応じ
て変更可能な舵角伝達比可変式操舵機構を有する操舵装
置において、運転者の操舵角を検出する操舵角検出手段
と、運転者の視線方向を検出する視線検出手段と、前記
操舵角検出手段によって検出される操舵角が大きいほ
ど、前記舵角伝達比を大きくすると共に、操舵角が大き
いほど運転者に伝わる操舵反力が大きくなるように設定
され、且つ、前記視線方向と車両の進行方向との夾角に
応じて操舵反力を変更可能なように設定された操舵反力
発生手段と、を備えていることを特徴とする。
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が大きくなるほど、操舵反力が小さくなるように設定さ
れていることを特徴とする。
置であって、前記操舵反力発生手段は、前記視線方向
と、操舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角
が規定値以上で、かつ、既定速度以上の速度で操舵する
ときに、前記夾角が大きくなるほど操舵反力が小さくな
るように設定されていることを特徴とする。
かに記載の操舵装置であって、前記視線方向は規定時間
内の平均値を用いることを特徴とする。
から定まる操舵反力が、運転者の視線に応じて補正され
るため、運転者が期待する方向へ舵角を調整する操作が
やり易くなり、旋回中の操縦安定性が向上する。
い方向と、現在の進行方向との差が大きい場合には操作
反力を低減するため、操舵応答性が向上し、現在の進行
方向を維持したい場合に、操作反力が大きくなって、操
縦安定性が大きくなるので、運転者の操作性が向上す
る。
舵角と車速に応じて定まる既定方向とのなす夾角の大き
さが大きく、かつ、操舵の角速度が規定値以上であるこ
とを、前記夾角が大きくなるほど操舵反力を小さくする
よう設定するための条件として設定したので、より人間
の操舵フィーリングに近い反力特性とすることができる
とともに、乗員の意に反して、操舵反力が減少して操舵
が不安定となることを防止できる。
及びよそ見などの運転操作以外の目的による視線移動が
無視されるので、操舵反力特性が不安定に変動すること
がなく、違和感のない連続的な反力特性とすることがで
きる。
第1の実施の形態を示す構成図である。この図におい
て、制御装置1は、操舵の全体を制御するものであり、
後述する操舵角センサ4、車速センサ5、視線検出装置
9から信号が入力され、入力された信号に基づいて最適
な操舵量及び操舵反力を決定し、モータ駆動回路2、1
0へ制御信号を出力する。
ール30を介して運転者へ操舵反力を付与するため、ス
テアリングコラム31に連結された電動モータであり、
モータ駆動回路2から入力される電力に応じたトルクを
発生する。
するセンサであり、制御装置1が規定のサンプリング時
間毎の出力値を制御装置1に出力する。これにより制御
装置1は現時点の操舵角を認識する。また、制御装置1
はこの認識値を数値微分することにより操舵角速度も算
出する。
ム31に発生する操舵トルクを検出センサであり、操舵
角センサ4と同様、規定のサンプリング時間毎の出力値
を制御装置1に出力することによって、制御装置1は現
時点の操舵角を認識する。
サ6、車両に作用する横加速度を検出する横加速度セン
サ7及び車両のヨー角速度を検出するヨー角速度センサ
8は、いずれも、トランスミッション出力軸(図示省
略)に取り付けられ、車輪の回転数信号を制御装置1へ
出力する。この出力値を制御装置1が変換することによ
り車速を認識する。
る。図2は、この視線検出装置9の構成の概略を示す。
同図は、運転者16近傍を鉛直上方から示し、20、2
1、22は、それぞれヘッドレスト、シートバック、シ
ートクッションである。
省略)前面には、運転者16に対して、その前面の両側
に臨むCCDカメラ17、18が配置されており、運転
者13の頭部画像が認識される。
射装置19が配置されている。この赤外線照射装置19
は、運転者16の頭部へ安定した周波数帯域の光線を照
射する。このような視線検出装置では,CCDカメラ1
7、18の画像データを画像処理し、CCDカメラ、1
7、18の画像の差から顔の方向及び視線の方向を算出
して制御装置1に送信する。
オンギヤ12に連結された転舵用モータ11を駆動する
回路であり、制御装置1からの指令位置へ指令速度で転
舵用モータ11を駆動する。そして、転舵用モータ11
が駆動されると、ピニオンギヤ12の回転運動が、ラッ
ク13によって直線運動に変換され、左右のタイロッド
14、15を介して前輪が転舵される。
のフローチャートにより説明する。運転者16がステア
リングホイール30を回転させると、制御装置1は、図
3の操舵割り込み処理を開始する。
を処理し、操舵角θ、車速V、横加速度G、ヨー角速度
r及び運転者16の視線方向と車両進行方向の夾角φを
算出する。
車両25の進行方向23を算出する。ただし、ここでは
計算速度を向上させるため、車体の前後方向を進行方向
として代用する。これに対し、車両25の運動モデルか
ら論理的に算出する方法等を用いることにより精度は向
上するが、違和感のない操舵応答性を実現するために
は、複雑な計算を避け処理速度を向上させる必要があ
る。そこで、処理能力が余り高くない制御装置の場合に
も、使用可能な汎用性の高い装置とするため、本実施の
形態では単純に車両の前後方向を進行方向23として代
用する。また、一般の運転者が、車両の進行方向として
知覚するのは、実際の車両重心の進行方向ではなく、フ
ロントウインドウを介して見える車体の向きなので、車
両25の前後方向がどちらを向いているかを進行方向と
して代用しても違和感はない。
線方向24を入力し、車両進行方向23との差から瞬間
夾角を算出し、この瞬間夾角に対して平均処理を実施し
て夾角φとする。図5は、この瞬間夾角と平均夾角との
関係を示す特性図である。
一次遅れ処理や、移動平均処理などがあるが、視線移動
は、様々な場所へ突発的に切り替わる性質のため、一定
の目標値へ漸近する一次遅れ処理は不適であり、頻度の
多さが大きく影響する移動平均を採用する方が良好であ
る。
の速度Vcar に応じた基準舵角伝達比GRvを図6に示
した特性に基づいて算出する。図6は、基準舵角伝達比
GRvと車速Vcarとの関係を示し、車速Vcarが
大きいほど、基準舵角伝達比GRvが小さくなるように
なっている。これにより、高速の走行状態の場合には、
運転者の操舵入力に対して前輪の切れ幅を小さくするこ
とにより走行安定性が増し、低速の走行状態では、運転
者の操舵入力に対する前輪の切れ角を大きくすることに
より、取り回し性を向上させるようになっている。
舵角伝達比GRを図7の特性から算出する。操舵角θ
は、中立位置(直進状態のステアリング位置)を0と
し、左右の規定値θmax までを可動範囲とする。
さに対する舵角伝達比GRの関係を示している。図示す
るように、操舵角0での舵角伝達比GRが車速による基
準舵角伝達比GRv であり、操舵角θが大きいほど舵角
伝達比GRが増加するように設定する。
速度Gに対する基準目標操舵反力RF0を、図8の特性
に基づいて算出する。まず、車速によって変化する基準
反力RFv をRFv=KRFV×Vcar から算出し、こ
の値を切片とした図8の特性からRF0を算出する。
特性となっている。Gmax は横加速度の限界値であり、
横加速度と、ヨー角速度、車速から算出される路面の摩
擦係数からり求められる値である。図8の特性から、同
一車速であれば旋回半径が小さいほど、また同一旋回半
径であれば車速が大きいほど反力が大きいことになり、
厳しい走行条件ほど反力が大きいという車両の状態に応
じた違和感の無い反力特性となる。
舵したかを、主にステアリングホイールをどれだけ回転
させたか、すなわち操舵角で判断し、実際の車両挙動と
のずれを見てフィードバックしている。これに対し、本
発明では舵角伝達比を可変する場合には、車速などの条
件によって車両の挙動と舵角の関係が変化するため、運
転者は操舵角の大小のフィードバックを操舵角を主とし
た判断では制御しにくい。このため、操舵反力を横加速
度に応じて変化させ、その操舵反力によって操舵の位置
決めを判定するように設定している。これにより、車
速、旋回半径を考慮した反力特性となるため、操作性が
向上する。
ンのギアの選択位置を判定し、リバースすなわち、後進
が選択されている場合には、ステップS307へ、その
他の場合はステップS306へ進む。
舵反力の補正係数WRFを算出する。WRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図9のように
変化すると共に、夾角φ0でピークを有した関数となっ
ている。夾角φ0は、操舵角θと車速Vを固定した定常
旋回における平均的な視線方向と、車両進行方向の夾角
であり、操舵角θと車速Vをパラメータとして実験的に
求めることができる。
に設定する。
テップS304で算出した基準目標操舵反力RF0に乗
じて目標操舵反力RFを決定する。WRFは運転者の視線
と車両の進行方向との夾角φの値に応じて図9のように
変化し、夾角φ0でピークを有した関数となっている。
3、S308で算出された舵角伝達比GRと、操舵反力
RFを、実舵角とモータの回転速度に換算して、それぞ
れモータ駆動回路10及び2への指令値を算出し、これ
らの回路10、2に出力する。
ャートに従って、低速の市街地走行中、交差点など直角
にコーナリングするような状況を想定する。まず、コー
ナリング開始直前までの直線走行において、時速40k
m/h程度の速度の場合、基準舵角伝達比GRv は1に
近く、それほど高くない。また、操舵角θは0に近いの
で、舵角伝達比はほぼGRv のままとなる。この時の操
舵反力は、横加速度がほぼ0のため、RFv =KRFV
×40となる。
度が20km/hに低下した場合、図6から基準舵角伝
達比GR0が急増すると共に、図7からステアリングを
切り増すほど伝達比Rv が大きくなる。通常の走行では
伝達比が急増する範囲の操舵角を使用しなければならな
い状況が生じないように設定してあるので、操舵反力
は、初め直線で減速した時点では、減速分だけ操舵反力
が減少し、その後、旋回によって横加速度が大きくなる
につれ反力が大きくなる。
と、車両の向きとの夾角が大きいため、反力修正係数が
小さくなり、一気にステアリングが転回し易くなってい
るが、旋回途中では、通常の定常円旋回と替わらないた
め、夾角φが小さくなって、修正係数は1に近づき横加
速度相当の反力が生じる。
の夾角φが大きくなるため、一瞬だけ反力が小さくなっ
て、ステアリングを元に戻し易くなる。
でなく、運転者の視線に応じて補正されるため、運転者
が期待する方向へ舵角を調整する操作がやり易くなり、
旋回中の操縦安定性が向上する。
行方向との差が大きい場合には操作反力が低減するた
め、迅速な操舵動作が可能となって応答性が向上する。
一方、現在の進行方向を維持したい場合には、操舵反力
が大きくなって、操縦安定性が大きくなるので、運転者
の保舵力が低減でき、疲労を軽減できる。
態のフローチャートであり、第1の実施の形態と構成は
同一で、動作のみ異なっている。
1005は、図3のステップS301〜S305と同一
なので説明を省略する。
理を行う。視線フラグは、|φ−φ0|の大きさに応じ
てオン、オフするフラグであり、図11に示すように|
φ−φ0|が大きい時にオンする規定のヒステリシスを
有している。
グの処理を行う。操舵角速度フラグは、ステップS10
06の視線フラグと同様に、|dθ/dt|の大きさに
応じて、オフするフラグであり、図12に示すように|
dθ/dt|が大きい時にオンする規定のヒステリシス
を有している。
モードフラグがON状態かどうか判定し、OFFの場合
にはステップS1009へ、ONの場合はステップS1
010へ移行する。
舵角速度フラグとがともにON状態かどうか判定し、判
定がYESの場合は、ステップS1011で視線補正モ
ードフラグをオンした後、ステップS1014へ進み、
NOの場合にはそのままステップS1013へ進む。
舵角速度フラグとがともにOFF状態かどうか判定し、
判定がYESの場合は、ステップS1012で視線補正
モードフラグをオフした後、ステップS1013へ進
み、NOの場合にはそのままステップS1014へ進
む。
補正係数WRFを1に設定し、ステップ1014では図9
の特性に基づいた補正係数WRFを算出する。
のステップS308、S309と同じなので、説明を省
略する。
1の実施の形態で例示したような市街地の直角のコーナ
リング時を想定した場合、図13のように視覚補正モー
ドフラグが変化する。すなわち、コーナリング初期に
は、視線と車両方向の一時的に大きくなり視線フラグが
オンする。
操舵角速度は急激に増加して、操舵角速度フラグがオン
するため、視線補正モードフラグがオンする。しばらく
して、車両が旋回し始め、定常円旋回の視線と一致して
くると、視線フラグはオフするが、転舵操作は継続す
る。
FFすると、視線補正モードフラグがオフする。この
間、操舵反力は、補正係数WRFにより補正され、通常に
保舵しているときよりも反力が小さくなる。
加速度に応じた操舵反力を発生させており、微調整が行
い易い特性となる。
づくと、運転者は逆向きに転舵するか、保舵力を解除す
るため、逆向きの操舵角速度が上昇して、ステアリング
ホイールは中立位置に戻る。この時、操舵角速度フラグ
はオンするが、視線フラグはオンしないため、視線補正
モードフラグはオンしない。
得したいがために、できるだけ先を見ようとするので、
夾角φの大きさが大きくなるが、コーナリング終了時に
は、直線のできるだけ遠くを見ようとするため、夾角φ
の大きさはそれほど大きくならない。このため、視線フ
ラグはオンしない。
きをできるだけ早く変えたいので、素早い転舵をしよう
とするため、操舵反力が小さい方が操作負荷が小さい
が、コーナリング終了付近では、車両の向きに合わせて
修正しながら操舵するため、ある程度の操舵反力があっ
た方が修正し易いという操舵フィーリングと適合する。
が長時間継続しても、転舵速度が大きくならない限り、
視線による補正がなされない。このため、現在の舵角を
維持したいのに何らかの要因で車両の進行方向から目を
そらしている場合に、不意に操作反力が小さくなって保
舵しにくくなることを防止できる。
ートである。
面図である。
る。
示す特性図である。
図である。
を示す特性図である。
の関係を示す特性図である。
ーチャートである。
る特性図である。
るための特性図である。
グチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 ステアリングホイール操舵角と車輪転舵
角の比である舵角伝達比が車速に応じて変更可能な舵角
伝達比可変式操舵機構を有する操舵装置において、 運転者の操舵角を検出する操舵角検出手段と、 運転者の視線方向を検出する視線検出手段と、 前記操舵角検出手段によって検出される操舵角が大きい
ほど、前記舵角伝達比を大きくすると共に、操舵角が大
きいほど運転者に伝わる操舵反力が大きくなるように設
定され、且つ、前記視線方向と車両の進行方向との夾角
に応じて操舵反力を変更可能なように設定された操舵反
力発生手段と、を備えていることを特徴とする操舵装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の操舵装置であって、前記
操舵反力発生手段は、前記視線方向と、操舵角と車速に
応じて定まる既定方向とのなす夾角が大きくなるほど、
操舵反力が小さくなるように設定されていることを特徴
とする操舵装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の操舵装置であって、前記
操舵反力発生手段は、前記視線方向と、操舵角と車速に
応じて定まる既定方向とのなす夾角が規定値以上で、か
つ、既定速度以上の速度で操舵するときに、前記夾角が
大きくなるほど操舵反力が小さくなるように設定されて
いることを特徴とする操舵装置。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の操舵装
置であって、前記視線方向は規定時間内の平均値を用い
ることを特徴とする操舵装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2923897A JP3716529B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 操舵装置 |
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JPH10226351A true JPH10226351A (ja) | 1998-08-25 |
JP3716529B2 JP3716529B2 (ja) | 2005-11-16 |
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ID=12270670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2923897A Expired - Fee Related JP3716529B2 (ja) | 1997-02-13 | 1997-02-13 | 操舵装置 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3716529B2 (ja) |
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- 1997-02-13 JP JP2923897A patent/JP3716529B2/ja not_active Expired - Fee Related
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