JP2000313350A - 自動車用運転操作装置 - Google Patents
自動車用運転操作装置Info
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- JP2000313350A JP2000313350A JP12587399A JP12587399A JP2000313350A JP 2000313350 A JP2000313350 A JP 2000313350A JP 12587399 A JP12587399 A JP 12587399A JP 12587399 A JP12587399 A JP 12587399A JP 2000313350 A JP2000313350 A JP 2000313350A
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- vehicle speed
- joystick
- vehicle
- steering
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- Mechanical Control Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 どの車速でも運転者にとって違和感がなく、
かつ、大きい操作及び微少操作でも安定して操作でき、
かつ、操作負担の少ない操作反力を与える自動車用運転
操作装置を提供すること。 【解決手段】 ジョイスティック10の操作量は、ジョ
イスティック10内の中心軸に設けた2つの検出手段
で、左右方向、前後方向のそれぞれの角度であるステア
操作角度、前後操作角度を検出する。この信号は、制御
手段50に入り、制御手段50では、この信号及び車速
検出手段により検出した車速の値を基に、駆動すべき前
輪舵角、スロットル角度、ブレーキ量を演算して、それ
ぞれステア駆動手段60、スロットル駆動手段70、ブ
レーキ駆動手段80を駆動する。
かつ、大きい操作及び微少操作でも安定して操作でき、
かつ、操作負担の少ない操作反力を与える自動車用運転
操作装置を提供すること。 【解決手段】 ジョイスティック10の操作量は、ジョ
イスティック10内の中心軸に設けた2つの検出手段
で、左右方向、前後方向のそれぞれの角度であるステア
操作角度、前後操作角度を検出する。この信号は、制御
手段50に入り、制御手段50では、この信号及び車速
検出手段により検出した車速の値を基に、駆動すべき前
輪舵角、スロットル角度、ブレーキ量を演算して、それ
ぞれステア駆動手段60、スロットル駆動手段70、ブ
レーキ駆動手段80を駆動する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジョイスティック
を用いて操舵を行う自動車用運転操作装置に関する。
を用いて操舵を行う自動車用運転操作装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のジョイスティックを用いて操舵を
行う自動車用運転操作装置としては、例えば特開平8−
34353号公報に開示されているように、図10に示
すような構造のものがあった。この従来技術は、運転席
横のアームレスト上にジョイスティックを配置したもの
である。ジョイスティック操作量と前輪舵角の関係であ
る操舵ゲイン(前輪舵角/ジョイスティック操作量)は
車速によって変化させており、低車速ではゲインは大き
く、高速になるにしたがってゲインを小さくする特性と
している。逆に、操作反力は、車速が高くなるにしたが
って大きく、つまり重くなるような特性としている。
行う自動車用運転操作装置としては、例えば特開平8−
34353号公報に開示されているように、図10に示
すような構造のものがあった。この従来技術は、運転席
横のアームレスト上にジョイスティックを配置したもの
である。ジョイスティック操作量と前輪舵角の関係であ
る操舵ゲイン(前輪舵角/ジョイスティック操作量)は
車速によって変化させており、低車速ではゲインは大き
く、高速になるにしたがってゲインを小さくする特性と
している。逆に、操作反力は、車速が高くなるにしたが
って大きく、つまり重くなるような特性としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の車両用運転操作装置のように、操作反力を高
速になるにしたがって単純に重くしただけでは、操作や
保持の筋負担が増えると共に、修正操舵等の微少操作で
の操作安定性が損なわれることが予想できる。また、操
作反力は操舵ゲインと合わせて、どの車速でも違和感の
無いような特性で発生する必要がある。
うな従来の車両用運転操作装置のように、操作反力を高
速になるにしたがって単純に重くしただけでは、操作や
保持の筋負担が増えると共に、修正操舵等の微少操作で
の操作安定性が損なわれることが予想できる。また、操
作反力は操舵ゲインと合わせて、どの車速でも違和感の
無いような特性で発生する必要がある。
【0004】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、ジョイスティックを用いて操舵を
行う自動車用運転操作装置において、どの車速でも運転
者にとって違和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操
作でも安定して操作でき、かつ、操作負担の少ない操作
反力を与える自動車用運転操作装置を提供することを目
的とする。
してなされたもので、ジョイスティックを用いて操舵を
行う自動車用運転操作装置において、どの車速でも運転
者にとって違和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操
作でも安定して操作でき、かつ、操作負担の少ない操作
反力を与える自動車用運転操作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】本発明は上述の課題を解
決するために、以下のような特徴を持つ構成とする。 (1)操舵輪角度はジョイスティック操作量×操舵ゲイ
ンで算出し、操舵ゲインは車速により変化する特性を持
ち、ジョイスティック操作力の大きさをその車速におけ
るヨーレートゲインに比例する特性とした。
決するために、以下のような特徴を持つ構成とする。 (1)操舵輪角度はジョイスティック操作量×操舵ゲイ
ンで算出し、操舵ゲインは車速により変化する特性を持
ち、ジョイスティック操作力の大きさをその車速におけ
るヨーレートゲインに比例する特性とした。
【0006】(2)操舵ゲインは一定車速V1より低い
車速ではほぼ一定、一定車速V1以上一定車速V2以下
では車速が高くなるにつれて徐々に低下、一定車速V2
以上では車速が高くなるにつれ一次的に低下となる特性
であり、ジョイスティック操作力は一定車速V1以下で
はほぼ一次的に増加、一定車速V1以上一定車速V2以
下では徐々に増加、一定車速V2以上では車速が高くな
るにつれほぼ一定となる特性を持たせる。
車速ではほぼ一定、一定車速V1以上一定車速V2以下
では車速が高くなるにつれて徐々に低下、一定車速V2
以上では車速が高くなるにつれ一次的に低下となる特性
であり、ジョイスティック操作力は一定車速V1以下で
はほぼ一次的に増加、一定車速V1以上一定車速V2以
下では徐々に増加、一定車速V2以上では車速が高くな
るにつれほぼ一定となる特性を持たせる。
【0007】(3)ジョイスティック操作力は少なくと
もジョイスティック操作速度に比例して発生する特性を
持つ。
もジョイスティック操作速度に比例して発生する特性を
持つ。
【0008】(4)ジョイスティック操作速度が一定以
上高くなった場合に、ジョイスティック操作力は急激に
重い一定値とする。
上高くなった場合に、ジョイスティック操作力は急激に
重い一定値とする。
【0009】以下、本発明の作用を説明する。本発明に
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明による自動車用運転
操作装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明
する。図1は、本発明による自動車用運転操作装置の一
実施の形態を示す構成図である。まず、構成を説明す
る。運転者が右側のジョイスティック10を左右方向及
び前後方向に操作して運転を行う装置である。ここで
は、右に操作すると右操舵、左に操作すると左操舵、前
方に操作して減速、後方(運転者手前)に操作して加速
を指令するものとする。
操作装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明
する。図1は、本発明による自動車用運転操作装置の一
実施の形態を示す構成図である。まず、構成を説明す
る。運転者が右側のジョイスティック10を左右方向及
び前後方向に操作して運転を行う装置である。ここで
は、右に操作すると右操舵、左に操作すると左操舵、前
方に操作して減速、後方(運転者手前)に操作して加速
を指令するものとする。
【0011】ジョイスティック10の操作量は、ジョイ
スティック10内の中心軸に設けた2つの検出手段(ス
テア操作角度検出手段15、前後操作角度検出手段13
(図2参照))で、左右方向、前後方向のそれぞれの角
度であるステア操作角度、前後操作角度を検出する。こ
の信号は、制御手段50に入り、制御手段50では、こ
の信号及び車速検出手段により検出した車速の値を基
に、駆動すべき前輪舵角、スロットル角度、ブレーキ量
を演算して、それぞれステア駆動手段60、スロットル
駆動手段70、ブレーキ駆動手段80を駆動する。
スティック10内の中心軸に設けた2つの検出手段(ス
テア操作角度検出手段15、前後操作角度検出手段13
(図2参照))で、左右方向、前後方向のそれぞれの角
度であるステア操作角度、前後操作角度を検出する。こ
の信号は、制御手段50に入り、制御手段50では、こ
の信号及び車速検出手段により検出した車速の値を基
に、駆動すべき前輪舵角、スロットル角度、ブレーキ量
を演算して、それぞれステア駆動手段60、スロットル
駆動手段70、ブレーキ駆動手段80を駆動する。
【0012】また、本装置は、操作する腕の肘を支える
ためのアームレスト20を左右に備えており、左アーム
レスト20b上には、エアコン、ラジオ、ナビゲーショ
ン等の装備品の操作を行う装備品操作スイッチ25を備
えている。
ためのアームレスト20を左右に備えており、左アーム
レスト20b上には、エアコン、ラジオ、ナビゲーショ
ン等の装備品の操作を行う装備品操作スイッチ25を備
えている。
【0013】図2に、ジョイスティック10の詳細構成
を示す。握り部11は、アクセル・ブレーキ方向、操舵
方向それぞれの軸を中心として回転するものであり、そ
れぞれの軸の端部に設けたステア操作角度検出手段15
及び前後操作角度検出手段13で操作角度を検出する。
を示す。握り部11は、アクセル・ブレーキ方向、操舵
方向それぞれの軸を中心として回転するものであり、そ
れぞれの軸の端部に設けたステア操作角度検出手段15
及び前後操作角度検出手段13で操作角度を検出する。
【0014】また、各軸には、操作反力を発生するため
の反力発生手段が備えられており、制御手段の電気的命
令により任意の反力を発生するものである。左右方向の
反力はステア反力発生手段16、前後方向の反力は前後
反力発生手段14で発生する。
の反力発生手段が備えられており、制御手段の電気的命
令により任意の反力を発生するものである。左右方向の
反力はステア反力発生手段16、前後方向の反力は前後
反力発生手段14で発生する。
【0015】本実施の形態は、車速に応じて操舵ゲイン
及びステア反力をある規則により変化させることを特徴
としているため、以下のそのロジックを説明する。
及びステア反力をある規則により変化させることを特徴
としているため、以下のそのロジックを説明する。
【0016】図3に、本実施の形態の車速に対する操舵
ゲイン特性を示す。低速(V1以下。例えば、20km
/h以下。)では前輪操舵を最大まで切る必要があるた
め、ステア操作角度最大で前輪舵角が最大となるよう、
操舵ゲインは一定値とする。また、高速(V2以上)で
は操作の違和感の無いよう、一定操作角で発生する車両
のヨーレート(以下ヨーレートゲインと呼ぶ)が一定と
なるよう車速につれて低下させるゲイン特性とした。ヨ
ーレートゲインは車両の向きの替え易さを表しており、
車速V2以上では車速が変化しても車両の向きの替え易
さを一定として、操作しやすさを維持することを狙って
いる。中速(V1以上、V2以下)では、その低速と高
速をヨーレートゲインの変化が急にならないような曲線
特性でつなげるゲイン特性とした。
ゲイン特性を示す。低速(V1以下。例えば、20km
/h以下。)では前輪操舵を最大まで切る必要があるた
め、ステア操作角度最大で前輪舵角が最大となるよう、
操舵ゲインは一定値とする。また、高速(V2以上)で
は操作の違和感の無いよう、一定操作角で発生する車両
のヨーレート(以下ヨーレートゲインと呼ぶ)が一定と
なるよう車速につれて低下させるゲイン特性とした。ヨ
ーレートゲインは車両の向きの替え易さを表しており、
車速V2以上では車速が変化しても車両の向きの替え易
さを一定として、操作しやすさを維持することを狙って
いる。中速(V1以上、V2以下)では、その低速と高
速をヨーレートゲインの変化が急にならないような曲線
特性でつなげるゲイン特性とした。
【0017】以上まとめて、本ゲイン特性を持つ車両の
車速とヨーレートゲインの関係を図4に示す。極低速で
は一次的に増加し、中速で滑らかな曲線で変化して、高
速で一定となる。
車速とヨーレートゲインの関係を図4に示す。極低速で
は一次的に増加し、中速で滑らかな曲線で変化して、高
速で一定となる。
【0018】以上説明した操舵ゲイン特性に対し、ステ
ア反力は次のロジックで発生するようにした。どの車速
でも、運転者の一定の入力量に対し、一定のヨーレート
を発生する、という考え方を基本とする。ここで、入力
量とは、その操作に必要な運転者のエネルギとして、簡
易的に“一定操舵操作に必要なステア操作角度×操作反
力”とする。よって、操作反力はヨーレートゲインに比
例する操作反力とした。
ア反力は次のロジックで発生するようにした。どの車速
でも、運転者の一定の入力量に対し、一定のヨーレート
を発生する、という考え方を基本とする。ここで、入力
量とは、その操作に必要な運転者のエネルギとして、簡
易的に“一定操舵操作に必要なステア操作角度×操作反
力”とする。よって、操作反力はヨーレートゲインに比
例する操作反力とした。
【0019】図5に、車速と車速反力係数Kf(反力の
大きさを表す。以下で説明する反力特性に掛ける係
数。)の関係を示す。特性は、図4に示すヨーレートゲ
インの特性とほぼ同じであるが、車速0km/hの時反
力がゼロとならないよう、低速の勾配を、若干図4と異
なる特性とした。
大きさを表す。以下で説明する反力特性に掛ける係
数。)の関係を示す。特性は、図4に示すヨーレートゲ
インの特性とほぼ同じであるが、車速0km/hの時反
力がゼロとならないよう、低速の勾配を、若干図4と異
なる特性とした。
【0020】車速V1の場合の係数を1.0とする。こ
こで操作反力の特性は、操作角度に依存する特性(ここ
では主に弾性特性)の他に、操作角速度に比例した特性
(つまり粘性特性)を付加した。粘性特性は、ふらつき
操作等の速い操作を抑制すると共に、弾性特性を小さく
しても操作動作時は反力が発生するため、保持の負担が
小さくて済む効果がある。
こで操作反力の特性は、操作角度に依存する特性(ここ
では主に弾性特性)の他に、操作角速度に比例した特性
(つまり粘性特性)を付加した。粘性特性は、ふらつき
操作等の速い操作を抑制すると共に、弾性特性を小さく
しても操作動作時は反力が発生するため、保持の負担が
小さくて済む効果がある。
【0021】図6は、ステア操作角度に依存した分の反
力特性を表す。一般的なステアリング操舵系のようにヒ
ステリシスを持つ特性とした。
力特性を表す。一般的なステアリング操舵系のようにヒ
ステリシスを持つ特性とした。
【0022】図7に粘性特性分の反力特性を示す。基本
的には、ステアリング操作角速度に比例している。ここ
では、ステアリング操作角速度が一定以上(S1以上)
では、異常操作と判断し、急激に重くなる(Td2一
定)特性とした。
的には、ステアリング操作角速度に比例している。ここ
では、ステアリング操作角速度が一定以上(S1以上)
では、異常操作と判断し、急激に重くなる(Td2一
定)特性とした。
【0023】最終的にステア反力発生手段16で発生す
る反力は、図6、図7の反力を足したものに前述の車速
反力係数Kfを掛けたものである。
る反力は、図6、図7の反力を足したものに前述の車速
反力係数Kfを掛けたものである。
【0024】また、前後操作側の反力は、図8に示すよ
うに、車速に関係なく、一定の弾性特性を持つようにし
た。
うに、車速に関係なく、一定の弾性特性を持つようにし
た。
【0025】図9に、制御手段50のフローチャートを
示す。まず、ステップS1で、操作角度、車速を読み込
み、ステップS2で、図3に示す関係を用いて操舵ゲイ
ンを算出し、ステップS3で、ステア操作角度×操舵ゲ
インの式より前輪舵角を算出し、ステアリング駆動手段
60を駆動する。ステップS4でスロットル駆動手段7
0、ブレーキ駆動手段80を前後操作角度に比例して駆
動する。
示す。まず、ステップS1で、操作角度、車速を読み込
み、ステップS2で、図3に示す関係を用いて操舵ゲイ
ンを算出し、ステップS3で、ステア操作角度×操舵ゲ
インの式より前輪舵角を算出し、ステアリング駆動手段
60を駆動する。ステップS4でスロットル駆動手段7
0、ブレーキ駆動手段80を前後操作角度に比例して駆
動する。
【0026】次に、ステップS5で、図5に示す関係を
用いて車速反力係数を抽出し、ステップS6で、図6に
示す関係を用いてステア基本反力を算出し、ステップS
7,S8で、図7に示す関係を用いてステア基本粘性反
力を算出し、ステップS9で、前述の計算により最終的
な反力値を求めてステア反力発生手段16を駆動する。
そして、ステップS10で、前後操作角度及び図8に示
す関係を用いて前後反力を算出し、前後反力発生手段1
4を駆動する。
用いて車速反力係数を抽出し、ステップS6で、図6に
示す関係を用いてステア基本反力を算出し、ステップS
7,S8で、図7に示す関係を用いてステア基本粘性反
力を算出し、ステップS9で、前述の計算により最終的
な反力値を求めてステア反力発生手段16を駆動する。
そして、ステップS10で、前後操作角度及び図8に示
す関係を用いて前後反力を算出し、前後反力発生手段1
4を駆動する。
【0027】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。
よれば、ジョイスティックを用いて操舵を行う自動車用
運転操作装置において、どの車速でも運転者にとって違
和感がなく、かつ、大きい操作及び微少操作でも安定し
て操作でき、かつ、操作負担の少ない操作反力を与える
自動車用運転操作装置を提供することができる。
【図1】本発明による自動車用運転操作装置の一実施の
形態の構成図である。
形態の構成図である。
【図2】本実施の形態における、ジョイスティック部の
構成図である。
構成図である。
【図3】車速と操舵ゲインの関係を示す特性図である。
【図4】車速とヨーレートゲインの関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図5】車速と車速反力係数の関係を示す特性図であ
る。
る。
【図6】ステア操作角度とステア基本反力の関係を示す
特性図である。
特性図である。
【図7】ステア操作角速度とステア基本粘性反力の関係
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図8】前後操作角度と前後反力の関係を示す特性図で
ある。
ある。
【図9】制御手段のフローチャートである。
【図10】従来技術による車両用運転操作装置の構成図
である。
である。
10 ジョイスティック 11 握り部 13 前後操作角度検出手段 14 前後反力発生手段 15 ステア操作角度検出手段 16 ステア反力発生手段 20a 右アームレスト 20b 左アームレスト 25 装備品操作スイッチ 30 右ドア 50 制御手段 60 ステアリング駆動手段 70 スロットル駆動手段 80 ブレーキ駆動手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62D 117:00
Claims (4)
- 【請求項1】 運転座席近傍に配置した少なくとも左右
に動作可能なジョイスティックと、 前記ジョイスティックの左右の操作量を検出する操作量
検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記ジョイスティックの操作力を任意の値で発生する操
作力発生手段と、 前記検出値を用いて操舵輪角度及びジョイスティック操
作力を算出、調節する操作系調節手段とを有する自動車
用運転操作装置において、 前記操舵輪角度はジョイスティック操作量×操舵ゲイン
で算出し、該操舵ゲインは車速により変化する特性を持
ち、前記ジョイスティック操作力の大きさをその車速に
おけるヨーレートゲインに比例する特性としたことを特
徴とする自動車用運転操作装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の自動車用運転操作装置
において、 前記操舵ゲインは一定車速V1より低い車速ではほぼ一
定、一定車速V1以上一定車速V2以下では車速が高く
なるにつれて徐々に低下、一定車速V2以上では車速が
高くなるにつれ一次的に低下となる特性であり、前記ジ
ョイスティック操作力は一定車速V1以下ではほぼ一次
的に増加、一定車速V1以上一定車速V2以下では徐々
に増加、一定車速V2以上では車速が高くなるにつれほ
ぼ一定となる特性を持つことを特徴とする自動車用運転
操作装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の自動車用運転操作装置
において、 前記ジョイスティックの左右の操作速度を検出する操作
速度検出手段を有し、前記ジョイスティック操作力は少
なくともジョイスティック操作速度に比例して発生する
特性を持つことを特徴とする自動車用運転操作装置。 - 【請求項4】 請求項3に記載の自動車用運転操作装置
において、 前記ジョイスティック操作速度が一定以上高くなった場
合に、前記ジョイスティック操作力は急激に重い一定値
となることを特徴とする自動車用運転操作装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12587399A JP2000313350A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 自動車用運転操作装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12587399A JP2000313350A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 自動車用運転操作装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000313350A true JP2000313350A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14921047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12587399A Pending JP2000313350A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 自動車用運転操作装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000313350A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003146105A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-21 | Toyota Motor Corp | 車両操作装置 |
| JP2003150261A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-05-23 | Alps Electric Co Ltd | ダンパー力付与操作制御装置 |
| WO2007102307A1 (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 車両用ステアリングシステム |
| US10384713B2 (en) | 2015-10-30 | 2019-08-20 | Komatsu Ltd. | Work vehicle and method for controlling work vehicle |
| US10562564B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-02-18 | Komatsu Ltd. | Work vehicle |
| US10730549B2 (en) | 2015-10-30 | 2020-08-04 | Komatsu Ltd. | Work vehicle and method for controlling work vehicle |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP12587399A patent/JP2000313350A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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