JP3518587B2 - 操舵制御装置 - Google Patents

操舵制御装置

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JP3518587B2 JP671799A JP671799A JP3518587B2 JP 3518587 B2 JP3518587 B2 JP 3518587B2 JP 671799 A JP671799 A JP 671799A JP 671799 A JP671799 A JP 671799A JP 3518587 B2 JP3518587 B2 JP 3518587B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハンドル操作に対
する転舵輪の転舵動作を制御する操舵制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の操舵制御装置の一例が例えば特開
平5−229442号に開示されている。この操舵制御
装置では、操舵ハンドルの操舵速度の増加に伴って、転
舵輪の転舵角変化量を増加させるように制御量を設定す
ることで、操舵ハンドルの操作性を高めている。また、
車両に対してヨーイングが過大に発生して車両挙動が不
安定になるのを防止するため、操舵速度が所定速度より
大となった状況では、操舵速度に対する制御量変化量を
抑制して、車両挙動の安定化を図っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように従来では、
操舵速度に応じて転舵角変化量を制御しているため、急
操舵の直後に操舵ハンドルを保舵状態とすると、操舵速
度=0となるため、操舵速度に応じた制御量が急激にゼ
ロに近づくことになる。このため、このような急操舵後
に保舵状態に移行した場合には、転舵輪の転舵角が急変
して運転者に操舵違和感を与える場合があった。
【0004】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、急操舵の直後に操舵ハ
ンドルを保舵状態とした場合にも、転舵輪の転舵角の急
変を防止して操舵感を向上させる操舵制御装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項1にかか
る操舵制御装置は、ハンドル操作に対する転舵輪の転舵
動作を制御する操舵制御装置であって、操舵ハンドルの
操舵角を検知する検知手段と、検知手段の検知結果をも
とに、操舵角に応じた第1制御量と、操舵速度に応じた
第2制御量とをもとに、転舵輪を変化させる転舵角制御
量を設定する設定手段とを備えており、この設定手段
は、操舵速度の増加時に比べて減少時では、操舵速度の
変化に対する転舵角制御量の変化状態がより緩慢となる
ように、転舵角制御量を設定する。
【0006】制御手段において、操舵速度の増加時と減
少時とを区別し、減少時には、操舵速度の変化に対する
転舵角制御量の変化状態がより緩慢となるように、転舵
角制御量を設定する。これにより、急操舵直後に保舵状
態に移行した場合にも、転舵角制御量の急変が抑制さ
れ、従って転舵輪の転舵角の急変も抑制される。
【0007】請求項2にかかる操舵制御装置では、請求
項1における制御手段は、操舵速度の減少時には、操舵
速度の増加時に比べ、操舵速度に応じた第2制御量をよ
り小さな値に設定することを特徴とする。
【0008】このように操舵速度の減少時に、操舵速度
に応じた第2制御量をより小さな値に設定することで、
第2制御量の急変に起因する転舵輪の転舵角変化を抑制
することができる。
【0009】請求項3にかかる操舵制御装置では、請求
項1における制御手段は、操舵速度の減少時に、所定の
制御量を加算することを特徴とする。
【0010】このように操舵速度の減少時に所定の制御
量を加算することで、転舵角制御量は、この所定の制御
量に第1制御量及び第2制御量が加算されて設定され
る。これにより、操舵速度の減少に伴う第2制御量の急
変分が相殺され、結果的に転舵角制御量の急変を抑制す
ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。
【0012】図1に実施形態にかかる操舵装置100の
構成を示す。
【0013】入力軸20と出力軸40とは伝達比可変機
構30を介して連結されており、入力軸20には操舵ハ
ンドル10が連結されている。出力軸40は、ラックア
ンドピニオン式のギヤ装置50を介してラック軸51に
連結されており、ラック軸51の両側には転舵輪FW
1、FW2が連結されている。
【0014】また、入力軸20には操舵ハンドル10の
操舵角を検出する入力角センサ21を設け、出力軸40
には出力軸40の回転角を検出する出力角センサ41を
設けている。この出力軸40の回転角はラック軸51の
ストローク位置に対応し、さらにラック軸51のストロ
ーク位置は転舵輪FW1、FW2の転舵角に対応するた
め、出力角センサ41によって出力軸40の回転角を検
出することで、転舵輪FW1、FW2の転舵角を検出し
ている。
【0015】伝達比可変機構30は、操舵ハンドル10
の操作に対する転舵輪FW1,FW2の転舵動作を制御
する機構部となっており、入力軸20と出力軸40とを
連結する所定のギヤ機構とこのギヤ機構を駆動するモー
タ31とを備えている。そして、モータ31によってギ
ヤ機構を駆動することで、所定の伝達比において、操舵
ハンドル10の操舵角を転舵輪FW1、FW2の転舵角
として伝達する機能を有する。
【0016】伝達比可変機構30の駆動制御は操舵制御
装置70によって実施され、操舵制御装置70は、入力
軸20に設けた入力角センサ21、出力軸40に設けた
出力角センサ41及び車両の速度を検出する車速センサ
60の各検出信号を基に、モータ31に対して制御電流
Isを出力することで、伝達比可変機構30の駆動制御
を実施している。
【0017】ここで、操舵制御装置70で実施される処
理について、図2のフローチャートに沿って説明する。
なお、ここでは、急操舵後に操舵ハンドル10を保舵し
た状態として、図3(a)に示すように入力角θhが変
化し、その際に操舵速度dθh/dtが図3(b)に示
すように変化した場合を想定して説明する。
【0018】このフローチャートはイグニションスイッ
チのオン操作によって起動する。まず、ステップ(以
下、ステップを「S」と記す。)102に進み、入力角
センサ21で検出された入力角θhを読み込む。この入
力角θhは、例えば操舵ハンドル10の舵角中立位置を
境として右側が正、左側が負として出力される。
【0019】続くS104では、S102で読み込まれ
た入力角θhをもとに操舵速度dθh/dtを設定す
る。この際、S102で読み込んだ入力角θhを微分す
るか、或いは前回のルーチンで読み込んだ入力角θhと
の偏差及びその時間間隔に基づき設定する。
【0020】続くS106、操舵速度dθh/dtのゲ
インを規定するゲイン係数Tsを設定する。ここでは予
め規定された値をゲイン係数Tsとして設定する。
【0021】続く108では、(dθh/dt)・Ts
を演算し、その結果を微分角度Θとして設定する。これ
は、図4に示すように、ゲイン係数Tsを規定する傾き
Tsの直線と操舵速度dθh/dtとに基づき微分角度
Θを求める処理となる。
【0022】続くS110では、S108で設定した微
分角度|Θ|がしきい値|a|より大であるかを判断す
る。図3(c)に示す時間t0〜t1の間は、S110
において「No」と判断され、この場合はS112に進
み、下記(1)式をもとに、転舵角制御量としての出力
角目標値θpmを設定する。なお、(1)式中、「G」
は、操舵ハンドル10の操舵角を転舵輪FW1、FW2
の転舵角として伝達する伝達比の値を示し、ここでは定
数とする。
【0023】 θpm=(1/G)・(θh+Θ) …(1) なお、(1)式より、θpm=(1/G)・θh+(1
/G)・Θとなり、この右辺第1項が第1制御量であ
り、第2項が第2制御量となる。
【0024】このようにして出力角目標値θpmを設定
した後、S114に進み、出力角センサ41で検出され
た出力角θpを読み込む。そしてS116に進み、S1
12で設定された出力角目標値θpmと、S114で読
み込まれた出力角θpとの偏差eを、e=θpm−θp
として演算する。
【0025】続くS118では、オーバーシュートする
ことなく偏差eを0にするように、モータ31を制御す
る制御電流Isを決定する。この処理の一例としては、
Is=C(s)・eの演算式に基づいて、PID制御の
パラメータを適切に設定することにより制御電流Isを
決定することができる。なお、式中の「s」はラプラス
演算子である。
【0026】続くS120では、S118で決定された
制御電流Isをモータ31に出力し、制御電流Isに基
づいてモータ31を駆動し、このルーチンを終了する。
【0027】一方、操舵速度dθh/dtがさらに増加
して、図3(c)に示す時間t1を超えると、微分角度
Θがしきい値aより大となる。このため、先のS110
では「Yes」と判断され、S122に進み、S108
で設定された微分角度Θの値をしきい値aに置き換える
処理を実施する。従ってS122では、微分角度Θがし
きい値αを超えて増加しないようなガード処理を実施す
る。なお、S104で設定された操舵速度dθh/dt
が正の場合にはしきい値aが正に設定され、操舵速度d
θh/dtが負の場合にはしきい値aが負の値に設定さ
れる。
【0028】続くS124では、操舵加速度d2θh/
dt2=0であるかを判断する。この判断は、「操舵加
速度d2θh/dt2の符号が正から負に反転したか」と
して実施することもでき、或いはこれら両判断の論理和
として判断してもよい。
【0029】S124の判断で「No」と判断される状
況は、図3(c)に示す時間t1〜t2の間であり、こ
の場合には、S112に進み、S122でガード処理が
施された微分角度Θを用いて、前述したS112〜S1
20の処理を実行する。
【0030】これに対し、S124の判断で「Ye
s」、すなわち操舵加速度d2θh/dt2=0と判断さ
れる状況は、図3(c)では時間t2の状態であり、操
舵速度dθh/dtが増加傾向から減少傾向に反転する
状況である。
【0031】そこで、この場合にはS126に進み、こ
のときの操舵速度dθh/dtにおける微分角度ΘがΘ
=aであるため、このときの操舵速度dθh/dtにお
いて微分角度Θ=aとなるように、ゲイン係数Tsを更
新し、Ts=a/(dθh/dt)として新たに設定す
る。
【0032】続くS128では、S126で設定したゲ
イン係数Tsを用いて、このときの操舵速度dθh/d
tに応じた微分角度Θを、Θ=(dθh/dt)・Ts
として設定する。
【0033】続くS130では、S128で設定された
微分角度Θを用いて、先に示した(1)式をもとに、出
力角目標値θpmを設定する。
【0034】この後、S132〜S138を、先に説明
したS112〜S120と同様に実施し、この後S14
0に進む。
【0035】S140では、操舵速度dθh/dt=0
であるか、すなわち保舵状態となったかを判断し、「N
o」の場合には操舵速度dθh/dtが減少途中である
と見なして、S142に進む。
【0036】S142では、新たに入力角センサ21で
検出された入力角θhを読み込み、続くS144ではS
142で読み込まれた入力角θhをもとに操舵速度dθ
h/dtを設定する。
【0037】そして、再びS128に進み、この状況に
おけるS128では、先のS126で更新されたゲイン
係数Tsを用い、S144で設定された操舵速度dθh
/dtに応じた微分角度Θを、Θ=(dθh/dt)・
Tsとして設定する。
【0038】以降、S140において「Yes」、すな
わち操舵速度dθh/dt=0と判断されるまで、S1
28〜S144の処理が繰り返し実行され、この間、図
3(c)における時間t2〜t3で示すように、操舵速
度dθh/dtの減少に伴って、微分角度ΘがΘ=aか
ら次第に減少するように設定される。
【0039】そして、時間t3で示すように操舵速度d
θh/dt=0なると、S140において「Yes」と
判断され、このルーチンを終了し、再びS102以降の
処理が開始される。
【0040】このようにして設定される出力角目標値θ
pmの推移を図3(d)に実線Aで示す。点線Bは、微
分角度Θの設定に際してガード処理やゲイン係数Tsの
更新を全く実施しない場合の推移であり、一点鎖線C
は、操舵速度dθh/dtの増加時及び減少時共に、微
分角度Θの上限値をaとするガード処理を施した場合の
推移である。操舵速度dθh/dtの減少時となる時間
t2〜t3に着目すると、点線B及び一点鎖線Cに比べ
て、実線Aにおける出力角目標値θpmの変化が抑制さ
れていることが分かる。従って、このような処理を施す
ことにより、急操舵の直後に操舵ハンドル10を保舵状
態とした場合にも、転舵輪FW1、FW2の転舵角が急
変する現象を防止することが可能となる。
【0041】次に、他の実施形態について、図6(a)
〜図6(d)を参照しつつ、図5のフローチャートに沿
って説明する。
【0042】このフローチャートでは、図2のフローチ
ャートにおけるS126、S128に代えて、S202
〜S208を実施し、その他の処理は図2のフローチャ
ートと同一であり、図2のフローチャートと同一の処理
には同一のステップ数を付して示す。
【0043】図5において、S124で操舵加速度d2
θh/dt2=0であるかを判断し、「No」と判断さ
れた場合には、操舵速度dθh/dtが増加傾向であ
り、この場合には、先に説明したS112〜S120の
処理に進む。また、「Yes」と判断された場合には、
操舵速度dθh/dtが増加傾向から減少傾向に反転し
つつある状況であり、この場合にはS202に進み、S
106で設定したゲイン係数Tsの値を更新し、Tsに
比べて小さな値をとるTs’(Ts>Ts’)に設定す
る。
【0044】続くS204では、S202で設定したゲ
イン係数Tsを用いて、このときの操舵速度dθh/d
tに応じた微分角度Θを、Θ=(dθh/dt)・Ts
として設定する。このようにS202で設定したゲイン
係数Tsを用いた場合、微分角度Θは、図6(c)に示
すように時間t2において、更新されたゲイン係数Ts
の減少分に応じ、更新前に比べて小さな値い設定され、
時間t2以降、操舵速度dθh/dtの減少に伴って、
一点鎖線で示すように推移する。
【0045】続くS206では、S204で設定した微
分角度|Θ|がしきい値|a|以下であるかを判断す
る。図6(c)に示す時間t2〜t4の間は、S204
で設定した微分角度|Θ|がしきい値|a|より大であ
るため「No」と判断され、S208に進む。
【0046】S208では、S204で設定された微分
角度Θの値をしきい値aに置き換える、ガード処理を実
施する。なお、この場合も、S104で設定された操舵
速度dθh/dtが正の場合にはしきい値aが正に設定
され、操舵速度dθh/dtが負の場合にはしきい値a
が負の値に設定される。そして、続くS130では、S
208で設定された微分角度Θを用いて、先に示した
(1)式をもとに、出力角目標値θpmを設定し、S1
32以降の処理に移行する。
【0047】そして、時間t4になると、S204で設
定される微分角度Θは、Θ=aとなり、その結果S20
6で「Yes」と判断され、S130に進む。従って、
時間t4〜時間t3の間は、S204で設定された微分
角度Θがそのまま設定されることとなり、この間、図6
(c)における時間t4〜t3で示すように操舵速度d
θh/dtの減少に伴い、微分角度ΘがΘ=aから次第
に減少するように設定される。
【0048】このようにして設定される出力角目標値θ
pmの推移を図6(d)に実線Dで示す。点線Eは、微
分角度Θの設定に際してガード処理やゲイン係数Tsの
更新を全く実施しない場合の推移であり、一点鎖線F
は、時間t2においてゲイン係数Tsをより小さなT
s’に更新した場合の推移である。この場合も、操舵速
度dθh/dtの減少時となる時間t2〜t3に着目す
ると、点線E及び一点鎖線Fに比べて、実線Dにおける
出力角目標値θpmの変化が抑制されていることが分か
る。従って、このような処理を施すことでも、急操舵の
直後に操舵ハンドル10を保舵状態とした場合にも、転
舵輪FW1、FW2の転舵角が急変する現象を防止する
ことが可能となる。
【0049】さらに他の実施形態について、図8(a)
〜図8(d)を参照しつつ、図7のフローチャートに沿
って説明する。なお、図7のフローチャートでは、図2
のフローチャートと同一の処理には同一のステップ数を
付して示す。
【0050】図7において、S124で操舵加速度d2
θh/dt2=0であるかを判断し、「No」と判断さ
れた場合には、操舵速度dθh/dtが増加傾向であ
り、この場合には、先に説明したS112〜S120の
処理に進む。また、「Yes」と判断された場合には、
操舵速度dθh/dtが増加傾向から減少傾向に反転し
つつある状況であり、この場合にはS302に進む。
【0051】S302では、S106で設定したゲイン
係数Tsの値を更新し、Tsに比べて小さな値をとるT
s’(Ts>Ts’)に設定する。また、同時に、出力
角目標値θpmの設定時に加算する加算角度Θ’に所定
値Kを設定する。
【0052】続くS304では、S302で設定したゲ
イン係数Tsを用いて、このときの操舵速度dθh/d
tに応じた微分角度Θを、Θ=(dθh/dt)・Ts
として設定する。
【0053】先のS302で設定したゲイン係数Tsを
用いた場合、微分角度Θは、図8(c)に示すように時
間t2において、更新されたゲイン係数Tsの減少分に
応じて、更新前に比べて小さな値に設定され、時間t2
以降、操舵速度dθh/dtの減少に伴って、一点鎖線
で示すように推移する。説明の便宜上、図8(c)で時
間t2以降では、微分角度Θに対して加算角度Θ’を加
えた値を示すが、このように時間t2以降では、常に加
算角度Θ’が加算されるため、微分角度Θ=0となる時
間t3以降も、加算角度Θ’が残ることになる。
【0054】このようにして設定される出力角目標値θ
pmの推移を図8(d)に実線Gで示す。点線Hは、微
分角度Θの設定に際してガード処理やゲイン係数Tsの
更新を全く実施しない場合の推移である。この場合も、
操舵速度dθh/dtの減少時となる時間t2〜t3に
着目すると、点線Hに比べて、実線Gにおける出力角目
標値θpmの変化が抑制されていることが分かる。
【0055】以上説明した各実施形態では、伝達比Gを
定数として説明したが、この伝達比Gを例えば図9に示
すマップをもとに、車速Vに応じて設定することもでき
る。
【0056】また、以上説明した実施形態では、操舵ハ
ンドル10の操作に対する転舵輪FW1、FW2の転舵
動作を制御する装置として、伝達比可変機構を備えた操
舵制御装置を例示したが、この例に限定するものではな
く、例えば、操舵ハンドル10と転舵輪FW1,FW2
とが機械的に分離し、アクチュエータの駆動力をもとに
転舵輪FW1、FW2の転舵制御を行う操舵制御装置に
も適用することができる。
【0057】
【発明の効果】各請求項にかかる操舵制御装置によれ
ば、設定手段において、操舵速度の増加時に比べて減少
時では、操舵速度の変化に対する転舵角制御量の変化状
態がより緩慢となるように、転舵角制御量を設定するの
で、急操舵直後に保舵状態に移行した場合にも、転舵角
制御量の急変が抑制され、これにより転舵輪の転舵角の
急変も抑制され、操舵感を向上させることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかる操舵装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチ
ャートである。
【図3】(a)は入力角θhの推移の一例を示す図、
(b)は(a)に対応した操舵速度dθh/dtの推移
を示す図、(c)は設定される微分角度Θの推移を示す
図、(d)は出力角目標値θpmの推移を示す図であ
る。
【図4】ゲイン係数Tsに応じた、操舵速度dθh/d
tと微分角度Θとの関係を示すマップである。
【図5】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチ
ャートである。
【図6】(a)は入力角θhの推移の一例を示す図、
(b)は(a)に対応した操舵速度dθh/dtの推移
を示す図、(c)は設定される微分角度Θの推移を示す
図、(d)は出力角目標値θpmの推移を示す図であ
る。
【図7】操舵制御装置で実行される処理を示すフローチ
ャートである。
【図8】(a)は入力角θhの推移の一例を示す図、
(b)は(a)に対応した操舵速度dθh/dtの推移
を示す図、(c)は設定される微分角度Θの推移を示す
図、(d)は出力角目標値θpmの推移を示す図であ
る。
【図9】車速Vと伝達比Gとの関係を規定したマップで
ある。
【符号の説明】
10…操舵ハンドル、21…入力角センサ、30…伝達
比可変機構、41…出力角センサ、100…操舵装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河室 巡児 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−278625(JP,A) 特開 平5−58313(JP,A) 特開 平6−1254(JP,A) 特開 平4−159178(JP,A) 特開 平5−229442(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハンドル操作に対する転舵輪の転舵動作
    を制御する操舵制御装置であって、 操舵ハンドルの操舵角を検知する検知手段と、 前記検知手段の検知結果をもとに、操舵角に応じた第1
    制御量と、操舵速度に応じた第2制御量とをもとに、転
    舵輪を変化させる転舵角制御量を設定する設定手段とを
    備えており、 前記設定手段は、操舵速度の増加時に比べて減少時で
    は、操舵速度の変化に対する転舵角制御量の変化状態が
    より緩慢となるように、前記転舵角制御量を設定する操
    舵制御装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、操舵速度の減少時に
    は、操舵速度の増加時に比べ、操舵速度に応じた前記第
    2制御量をより小さな値に設定することを特徴とする請
    求項1記載の操舵制御装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、操舵速度の減少時に、
    所定の制御量を加算することを特徴とする請求項1記載
    の操舵制御装置。
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