JPH069969B2 - Motor drive type power steering control device - Google Patents

Motor drive type power steering control device

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JPH069969B2
JPH069969B2 JP16416086A JP16416086A JPH069969B2 JP H069969 B2 JPH069969 B2 JP H069969B2 JP 16416086 A JP16416086 A JP 16416086A JP 16416086 A JP16416086 A JP 16416086A JP H069969 B2 JPH069969 B2 JP H069969B2
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steering
motor current
torque
motor
vehicle speed
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光晴 森下
伸一 高下
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自動車の舵取り装置をモータ回転力で補助
付勢するモータ駆動式パワーステアリング制御装置に関
するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motor-driven power steering control device for assisting a steering device of an automobile with a motor rotational force.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、この種のパワーステアリング装置は、モータの駆
動力を減速機を介してギヤまたはベルト等の伝達機構に
よりステアリングシャフトあるいはラック軸に補助付勢
するものである。
Conventionally, this type of power steering apparatus assists the driving force of a motor to a steering shaft or a rack shaft by a transmission mechanism such as a gear or a belt via a speed reducer.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記のような従来のパワーステアリング装置は、モータ
あるいは機械系のロックなどの故障時にハンドル操舵の
ロック付近と識別できないため、モータへ連続的に通電
してモータおよびモータを制御するパワー素子が発熱に
よる温度上昇によって破壊されるか、機械的ロックによ
りハンドル操舵が不能となって事故に至る危険が生じて
いた。
In the conventional power steering device as described above, when the motor or the mechanical system is locked, it cannot be distinguished from the vicinity of the steering lock, so that the motor and the power element for controlling the motor are continuously heated. There was a risk that it could be destroyed by the temperature rise, or steering could not be performed due to a mechanical lock, leading to an accident.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、温度上昇によるモータおよびパワー素子の破
壊を防止し、かつ機械的にロック時にもハンドル操舵を
可能とし高信頼性に安全走行の行なえるモータ駆動式パ
ワーステアリング制御装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and prevents damage to a motor and a power element due to a temperature rise, and enables steering even when mechanically locked to ensure safe driving with high reliability. It is an object of the present invention to obtain a motor drive type power steering control device capable of performing

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明に係るモータ駆動式パワーステアリング制御装
置は、車速を検出する車速センサと、ハンドルの回転力
を検出するトルクセンサと、ハンドル操舵角を検出する
操舵角センサと、上記各センサの信号を入力とするコン
トロールユニットと、コントロールユニットを介して駆
動されるモータとを備え、コントローラユニットは、車
速センサからの入力信号により車速を測定する車速測定
手段と、トルクセンサからの入力信号により操舵トルク
を測定する操舵トルク測定手段と、操舵角センサからの
入力信号によりハンドル操舵角を測定する操舵角度測定
手段と、ハンドル操舵角がハンドルロック位置に到達し
ない所定角度以内で、操舵トルクに対応したモータ電流
指示値が所定電流値以上の場合にはモータ電流異常と判
定出力するモータ電流異常判定手段と、通常は操舵トル
クに応じた値にモータ電流を決定し、モータ電流異常判
定手段の出力が異常判定出力時にはモータ電流を零に決
定するモータ電流決定手段と、モータ電流決定手段の出
力に基づきモータ電流を制御するモータ電流制御手段と
を備えたものである。
A motor-driven power steering control device according to the present invention inputs a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, a torque sensor for detecting a turning force of a steering wheel, a steering angle sensor for detecting a steering angle of a steering wheel, and signals of the respective sensors. And a motor driven via the control unit. The controller unit measures vehicle speed by means of an input signal from the vehicle speed sensor, and measures steering torque by means of an input signal from the torque sensor. Steering torque measuring means, a steering angle measuring means for measuring the steering angle of the steering wheel based on an input signal from the steering angle sensor, and a motor current instruction corresponding to the steering torque within a predetermined angle at which the steering wheel steering angle does not reach the steering wheel lock position. If the value is greater than or equal to the specified current value, it is judged as a motor current abnormality and is output. A current abnormality determining means, a motor current determining means that determines a motor current to a value that normally corresponds to a steering torque, and a motor current determining means that determines the motor current to zero when the output of the motor current abnormality determining means is an abnormality determination output; Motor current control means for controlling the motor current based on the output of

〔作 用〕[Work]

この発明においては、モータのロツクあるいは機械的ロ
ックによりハンドルが重くなったような場合、操舵角セ
ンサによってモータのロックおよび機械系のロックとハ
ンドルロック位置付近の操舵とを識別してモータ電流を
零とするもので、これによってモータやパワー素子の破
壊を防止し、機械的ロック時にもハンドル操作が可能と
なる。
According to the present invention, when the steering wheel becomes heavy due to the locking of the motor or the mechanical locking, the steering angle sensor distinguishes between the locking of the motor and the locking of the mechanical system and the steering near the steering wheel locking position to reduce the motor current to zero. This prevents damage to the motor and power element, and allows the steering wheel to be operated even when mechanically locked.

〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明によるモータ駆動式パワーステアリング制
御装置をブロック回路図を含んだ構成図を示すもので、
図において、1は運転者の操舵回転力を受けるハンドル
で、3はハンドル1に加えられた回転力に応じて信号を
出力するトルクセンサ、4aは第1のユニバーサルジョ
イント、4bは第2のユニバーサルジョイント、2aは
ハンドル1とトルクセンサ3間を連結する第1のステア
リングシャフト、2bはトルクセンサ3と第1のユニバ
ーサルジョイント4a間を連結する第2のステアリング
シャフト、2cは第1のユニバーサルジョイント4aと
第2のユニバーサルジョイント4b間を連結する第3の
ステアリングシャフト、5は第2のユニバーサルジョイ
ントに連結される第1のピニオン軸、6はこのピニオン
軸5と噛み合う第1のラック歯部6aと第2のラック歯
部6bを有するラック軸、7aは一方のタイロッド8a
と第1のラック歯部6aの端部とを連結する一方のボー
ルジョイント、7bは他方のタイロッド8bと第2のラ
ック歯部6bの端部とを連結する他方のボールジョイン
トである。9はコントロールユニット、10は車速を検
出する車速センサ、11は車載バッテリ、12はキース
イッチ、13は分巻または磁石界磁を有する直流モータ
で、上記バッテリ11からコントロールユニット9を介
して駆動される。14はモータ13の出力軸に連結さ
れ、減速機を形成するウォーム軸、15はこのウォーム
軸14と噛み合って駆動するウォームホイール軸、16
はこのホイール軸15と第2のラック歯部6bと噛み合
う第2のピニオン軸17の間の機械的な連結をコントロー
ルユニット9の指示にしたがって結合または離脱する電
磁クラッチ、18はハンドル1の操舵角を検出する操舵
角センサである。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First
FIG. 1 is a configuration diagram including a block circuit diagram of a motor drive type power steering control device according to the present invention,
In the figure, 1 is a steering wheel that receives a steering torque of a driver, 3 is a torque sensor that outputs a signal according to the torque applied to the steering wheel 1, 4a is a first universal joint, and 4b is a second universal joint. The joint 2a is a first steering shaft connecting the handle 1 and the torque sensor 3 to each other, 2b is a second steering shaft connecting the torque sensor 3 to the first universal joint 4a, and 2c is a first universal joint 4a. And a second universal joint 4b, a third steering shaft, 5 is a first pinion shaft connected to the second universal joint, and 6 is a first rack tooth portion 6a meshing with the pinion shaft 5. A rack shaft having a second rack tooth portion 6b, 7a is one tie rod 8a
And one end of the first rack tooth portion 6a are connected with each other, and 7b is another ball joint that connects between the other tie rod 8b and the end portion of the second rack toothed portion 6b. Reference numeral 9 is a control unit, 10 is a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, 11 is a vehicle battery, 12 is a key switch, 13 is a DC motor having a shunt winding or a magnetic field, and is driven from the battery 11 via the control unit 9. It Reference numeral 14 is a worm shaft that is connected to the output shaft of the motor 13 and forms a speed reducer, 15 is a worm wheel shaft that meshes with and drives the worm shaft 14, and 16
Is an electromagnetic clutch for connecting or disconnecting the mechanical connection between the wheel shaft 15 and the second pinion shaft 17 meshing with the second rack tooth portion 6b according to the instruction of the control unit 9, and 18 is the steering angle of the steering wheel 1. Is a steering angle sensor that detects

第2図はコントロールユニット9のブロック回路図を示
し、9aはトルクセンサ3からの入力により操舵トルク
を測定する操舵トルク測定手段、9bは操舵角センサ1
8によりハンドル操舵角を測定する操舵角度測定手段、
9cは車速センサ10からの入力により車速を測定する
車速測定手段、9dはハンドル操舵角がハンドルロック
位置に近い所定角度以内で上記操舵トルクに対応したモ
ータ電流指示値が所定電流値以上の場合にモータ電流異
常と判定出力するモータ電流異常判定手段、9eは通常
は操舵トルクに応じた値に、モータ電流異常判定手段9
dの出力が異常判定の出力時には零にモータ電流を決定
するモータ電流決定手段、9fはこの決定手段9eの出
力に基づき、モータ電流を制御するモータ電流制御手
段、9gは少なくとも車速により定まる条件にて電磁ク
ラッチ16を結合、または離脱する制御を行なう電磁ク
ラッチ制御手段である。
FIG. 2 shows a block circuit diagram of the control unit 9. 9a is a steering torque measuring means for measuring a steering torque by an input from the torque sensor 3, and 9b is a steering angle sensor 1.
Steering angle measuring means for measuring the steering angle by 8
Reference numeral 9c is a vehicle speed measuring means for measuring the vehicle speed by input from the vehicle speed sensor 10, and 9d is a case where the steering angle of the steering wheel is within a predetermined angle close to the steering wheel lock position and the motor current instruction value corresponding to the steering torque is a predetermined current value or more. Motor current abnormality determining means for determining and outputting a motor current abnormality, 9e is normally a value according to the steering torque, and the motor current abnormality determining means 9
When the output of d is the output of the abnormality determination, the motor current determining means for determining the motor current to zero, 9f is the motor current controlling means for controlling the motor current based on the output of this determining means 9e, and 9g is the condition determined at least by the vehicle speed. It is an electromagnetic clutch control means for controlling the electromagnetic clutch 16 to be engaged or disengaged.

次に動作を第3図〜第5図を参照しながら説明する。第
3図は操舵トルク対モータ電流の制御特性図、第4図は
車速対モータ電流および電磁クラッチ印加電圧の制御特
性図、第5図はコントロールユニット9の制御プログラ
ムを示すフローチャートである。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a control characteristic diagram of steering torque vs. motor current, FIG. 4 is a control characteristic diagram of vehicle speed vs. motor current and electromagnetic clutch applied voltage, and FIG. 5 is a flow chart showing a control program of the control unit 9.

まず、エンジンの始動に際してキースイッチ12をオンす
ると、電磁クラッチ16がオンし、ウォームホイール軸
15と、第2のピニオン軸17が機械的に連結される。
この状態でハンドル1に回転力を与えるとコントロール
ユニット9は第3図に示すようにモータ13の電流を制
御する。第3図において操舵トルクを右方向に増加する
と、a点でモータ13をオンし、モータおよび機械系の
慣性の影響を軽減するため、IOF(2〜10A程度)の
モータ電流を流す。さらに操舵トルクを増加し、b点よ
りモータ電流を操舵トルクに対して直線的に増加させ、
c点にて100%電流となる。逆にトルクを減少して操
舵トルクがc点よりモータ電流は減少し、b点でIOF
モータ電柱値となる。さらにトルクが減少してa点とな
ると、モータはオフする。このことは左方向でも同様な
制御が行なわれる。モータ電流に対する伝達トルクの関
係は比例関係である。したがって、第3図でトルクが増
加すると、a点にてモータはオンし、IOFのモータ電流
が流れる。さらにトルクを増加するとb点からモータ電
流を徐々に増加する制御を行なうため、ウォーム軸14
への出力トルクへ徐々に増加することになり、ハンドル
1に加える運転者の力に応じた補助トルクをウォームホ
イール軸15、電磁クラッチ16、第2のピニオン軸1
7を介して第2のラック歯部6bに伝える。このため、
ハンドル1は軽くなる。以上はこの装置の車の停止時に
おける動作である。
First, when the key switch 12 is turned on when the engine is started, the electromagnetic clutch 16 is turned on, and the worm wheel shaft 15 and the second pinion shaft 17 are mechanically connected.
When a torque is applied to the handle 1 in this state, the control unit 9 controls the current of the motor 13 as shown in FIG. When the steering torque is increased to the right in FIG. 3, the motor 13 is turned on at the point a, and a motor current of I OF (about 2 to 10 A) is passed in order to reduce the influence of the inertia of the motor and the mechanical system. Furthermore, the steering torque is increased, and the motor current is linearly increased from the point b with respect to the steering torque.
It becomes 100% current at point c. On the contrary, the torque is decreased so that the steering torque decreases from the point c to the motor current, and at the point b, the motor electric pole value becomes I OF . When the torque further decreases to point a, the motor turns off. The same control is performed in the leftward direction. The relationship between the transmission torque and the motor current is proportional. Therefore, when the torque increases in FIG. 3, the motor is turned on at the point a and the motor current of I OF flows. When the torque is further increased, the motor current is gradually increased from the point b. Therefore, the worm shaft 14
The output torque to the steering wheel 1 is gradually increased, and the auxiliary torque corresponding to the driver's force applied to the steering wheel 1 is applied to the worm wheel shaft 15, the electromagnetic clutch 16, and the second pinion shaft 1.
7 to the second rack tooth portion 6b. For this reason,
The handle 1 becomes lighter. The above is the operation of this device when the vehicle is stopped.

次に、自動車が走行状態となった場合、第4図に示すよ
うにモータ電流の制御はd点車速(車速=V2)にてI
OFの電流に減少させ、e点車速(車速=V1)にて電磁
クラッチ16の印加電圧と共に零にする。このためウォ
ームホイール軸15と第2のピニオン軸17は離脱する
ので、ハンドルを廻す運転者にとっては補助付勢のない
ステアリングとなる。ところで、車の停止時の操舵のよ
うにハンドル1の操舵をロック位置付近まで行なうよう
な場合には、モータ13あるいは機械系のロックなどの
故障時にハンドル操舵のロック付近のために重くなって
いる場合と識別できないため、モータ13へ連続通電し
てモータおよびこれを制御するコントロールユニット9
の一部を構成するパワー素子が発熱による温度上昇によ
って破壊される恐れがあった。また、機械的ロックによ
ってハンドル操舵ができなくなり、事故につながる危険
もあった。そこでこの発明では第5図のフローチャート
に示すようにハンドル操舵角の絶対値がハンドルロック
位置に到達しない所定角度θM以内で操舵トルクに対応
したモータ電流の指令値が所定電流値IMO以上の場合に
は異常と判定してモータ電流を零とすると共に、電磁ク
ラッチ16を遮断してモータ13およびパワー素子の発
熱による過熱からの破壊防止と、機械的ロック時にハン
ドル操舵を行なうことができる。
Next, when the vehicle is in a running state, the motor current is controlled at the vehicle speed d point (vehicle speed = V 2 ) as shown in FIG.
The current is reduced to OF , and is made zero with the applied voltage of the electromagnetic clutch 16 at the vehicle speed at point e (vehicle speed = V 1 ). For this reason, the worm wheel shaft 15 and the second pinion shaft 17 are disengaged from each other, and the steering wheel is not assisted by the driver turning the steering wheel. By the way, in the case where the steering of the steering wheel 1 is performed to the vicinity of the lock position like the steering when the vehicle is stopped, the steering wheel is heavy due to the vicinity of the steering wheel lock when the motor 13 or the mechanical system is locked. Since it cannot be distinguished from the case, the motor 13 is continuously energized to control the motor and the control unit 9 for controlling the motor.
There is a possibility that the power element forming a part of the above may be destroyed by the temperature rise due to heat generation. In addition, the steering wheel cannot be steered due to the mechanical lock, which could lead to an accident. Therefore, according to the present invention, as shown in the flowchart of FIG. 5, the command value of the motor current corresponding to the steering torque is equal to or larger than the predetermined current value I MO within the predetermined angle θ M at which the absolute value of the steering wheel steering angle does not reach the steering wheel lock position. In this case, it is determined that the abnormality has occurred, the motor current is set to zero, and the electromagnetic clutch 16 is disengaged to prevent the motor 13 and the power element from being destroyed due to overheating, and the steering wheel can be steered during mechanical locking.

このように、車両毎のバラツキが生じないハンドル操舵
角を用い、操舵角がハンドルロック位置に達しない状態
で異常を判定することにより、ハンドルロック状態に影
響されずに、確実に異常を判定することができ、高精度
の判定が可能となる。
In this way, by using the steering angle of the steering wheel that does not vary from vehicle to vehicle and determining the abnormality when the steering angle does not reach the steering wheel lock position, the abnormality can be reliably determined without being affected by the steering wheel lock state. Therefore, it is possible to make a highly accurate determination.

尚、操舵角センサ18は、一般的に設置され得るもので
あり、操舵角センサ18を用いても特にコストアップに
つながることはない。
Note that the steering angle sensor 18 can be generally installed, and even if the steering angle sensor 18 is used, there is no particular increase in cost.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したようにこの発明によれば、操舵角センサに
よりモータロックおよび機械系ロックとハンドルロック
位置付近の操舵とを識別してモータ電流を零にするよう
にしたことで、モータおよびパワー素子の破壊を防止す
ることができ、また、機械的ロック時にもハンドル操舵
を行なうことができるため信頼性及び安全性の高いパワ
ーステアリングとなる。
As described above, according to the present invention, the steering angle sensor distinguishes between the motor lock and the mechanical system lock and the steering near the steering wheel lock position to make the motor current zero. It is possible to prevent the destruction, and since the steering wheel can be steered even when mechanically locked, the power steering has high reliability and safety.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例によるモータ駆動式パワー
ステアリング制御装置の構成図、第2図はコントロール
ユニットのブロック回路図、第3図は操舵トルク対モー
タ電流の制御特性図、第4図は車速対モータ電流および
電磁クラッチ印加電圧の制御特性図、第5図は制御プロ
グラムのフローチャートである。 1……ハンドル、3……トルクセンサ、5……第1のピ
ニオン軸、6……ラック軸、9……コントロールユニッ
ト、9a……操舵トルク測定手段、9b……操舵角度測
定手段、9c……車速測定手段、9d……モータ電流異
常判定手段、9e……モータ電流決定手段、9f……モ
ータ電流制御手段、9g……電磁クラッチ制御手段、1
0……車速センサ、11……バッテリ、13……モー
タ、14……ウォーム軸、16……電磁クラッチ、18
……操舵角センサ。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram of a motor-driven power steering control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block circuit diagram of a control unit, FIG. 3 is a control characteristic diagram of steering torque vs. motor current, and FIG. Is a control characteristic diagram of vehicle speed versus motor current and electromagnetic clutch applied voltage, and FIG. 5 is a flow chart of a control program. 1 ... Handle, 3 ... Torque sensor, 5 ... First pinion shaft, 6 ... Rack shaft, 9 ... Control unit, 9a ... Steering torque measuring means, 9b ... Steering angle measuring means, 9c ... ... vehicle speed measuring means, 9d ... motor current abnormality determining means, 9e ... motor current determining means, 9f ... motor current controlling means, 9g ... electromagnetic clutch controlling means, 1
0 ... Vehicle speed sensor, 11 ... Battery, 13 ... Motor, 14 ... Worm shaft, 16 ... Electromagnetic clutch, 18
...... Steering angle sensor. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】車速を検出する車速センサと、 ステアリングシャフトの途中に設けられ、ハンドルの回
転力を検出するトルクセンサと、 前記ハンドルの操舵角を検出する操舵角センサと、 前記車速センサ、前記トルクセンサ及び前記操舵角セン
サの各信号を入力とするコントロールユニットと、 車載バッテリから前記コントロールユニットを介して駆
動される直流モータとを備え、 前記コントロールユニットは、 前記車速センサからの入力信号により車速を測定する車
速測定手段と、 前記トルクセンサからの入力信号により操舵トルクを測
定する操舵トルク測定手段と、 前記操度角センサからの入力信号によりハンドル操舵角
を測定する操舵角度測定手段と、 前記ハンドル操舵角がハンドルロック位置に到達しない
所定角度以内で、操舵トルクに対応したモータ電流指示
値が所定電流値以上の場合にはモータ電流異常と判定出
力するモータ電流異常判定手段と、 通常は前記操舵トルクに応じた値に前記モータ電流を決
定し、前記モータ電流異常判定手段の出力が異常判定出
力時には前記モータ電流を零に決定するモータ電流決定
手段と、 前記モータ電流決定手段の出力に基づき前記モータ電流
を制御するモータ電流制御手段と を備えたことを特徴とするモータ駆動式パワーステアリ
ング制御装置。
1. A vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, a torque sensor provided in the middle of a steering shaft for detecting a turning force of a steering wheel, a steering angle sensor for detecting a steering angle of the steering wheel, the vehicle speed sensor, and A control unit that receives each signal of the torque sensor and the steering angle sensor, and a direct current motor that is driven from an on-vehicle battery via the control unit are provided, and the control unit controls the vehicle speed according to the input signal from the vehicle speed sensor. A vehicle speed measuring means for measuring the steering angle, a steering torque measuring means for measuring a steering torque by an input signal from the torque sensor, a steering angle measuring means for measuring a steering angle by a signal input from the steering angle sensor, If the steering angle of the steering wheel does not reach the steering wheel lock position, If the motor current instruction value corresponding to the torque is greater than or equal to a predetermined current value, a motor current abnormality determining means that determines and outputs a motor current abnormality, and normally determines the motor current to a value according to the steering torque, When the output of the current abnormality determination means is an abnormality determination output, a motor current determination means for determining the motor current to zero and a motor current control means for controlling the motor current based on the output of the motor current determination means are provided. A characteristic motor-driven power steering control device.
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