(57)【要約】【課題】  人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することにより車両の運転を易しくするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置において、変位−トルク変換部５１は操舵角θを操舵トルクTdに変換する。トルク−横加速度変換部５２は操舵トルクTdを指数関係にあり人間が知覚し得る見込み横加速度Gdに変換する。転舵角変換部５３は見込み横加速度Gdで車両が運動するために必要な目標転舵角δdを計算する。そして、転舵角変換部５３は、目標転舵角δdを、操舵角θに対して比例関係にある転舵角を用いて、車速Vおよび車両の走行距離に応じて補償し、補償目標転舵角δdhを計算する。転舵制御部６０は転舵輪を補償目標転舵角δdhに転舵制御する。これにより、車速Vおよび運転者の操舵特性習得具合に応じた最適な操舵特性を提供することができる。【選択図】  図２
2006036060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の第１転舵角を、前記計算された指数関係またはべき乗関係にある見込み運動状態量を用いて計算する第１転舵角計算手段と、
前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値と比例関係にある前記転舵輪の第２転舵角を計算する第２転舵角計算手段と、
前記第１転舵角計算手段により計算された第１転舵角と前記第２転舵角計算手段により計算された第２転舵角との比率とを変更するとともに、同変更した比率に基づいて第１転舵角と第２転舵角を加算して転舵角を計算する比率変更手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項２】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記比率変更手段は、車両の走行距離に応じて前記第１転舵角と前記第２転舵角との比率を変更するものであって、前記車両の走行距離が小さいときに前記第２転舵角の比率を大きくすることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項３】
請求項１に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
さらに、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記比率変更手段は、前記車速検出手段により検出された車速に応じて前記比率を変更するものであって、前記検出された車速が小さいときに前記第２転舵角の比率を大きくすることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項４】
前記第２転舵角計算手段は、
前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速未満のときには、前記操舵ハンドルの中立位置近傍における第２転舵角を、前記比例関係に基づいて計算される第２転舵角の前記操作入力値に対する変化量に比して小さな変化量となる所定の関係に基づいて計算する請求項３に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項５】
前記第２転舵角計算手段が利用する前記所定の関係は、前記操作入力値と予め定めた指数関係である請求項４に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項６】
車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記操作入力値検出手段により検出された操作入力値に対して指数関係にあり、前記操舵ハンドルに付与される第１操作力を計算する第１操作力計算手段と、
前記操作入力値検出手段により検出された操作入力値に対して比例関係にあり、前記操舵ハンドルに付与される第２操作力を計算する第２操作力計算手段と、
前記第１操作力計算手段により計算された第１操作力と前記第２操作力計算手段により計算された第２操作力との比率を変更するとともに、同変更した比率に基づいて第１操作力と第２操作力を加算して前記操舵ハンドルに付与される操作力を計算する比率変更手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに付与される操作力と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記計算された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された指数関係またはべき乗関係にある見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項７】
請求項６に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記比率変更手段は、前記操舵ハンドルに対する操作入力値に応じて前記第１操作力と前記第２操作力との比率を変更するものであって、前記操作入力値が小さいときに前記第２操作力の比率を大きくすることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項８】
請求項６に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
さらに、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
前記比率変更手段は、前記車速検出手段により検出された車速に応じて前記比率を変更するものであって、前記検出された車速が小さいときに前記第２操作力の比率を大きくすることを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項９】
前記第２操作力計算手段は、
前記操舵ハンドルの中立位置近傍における第２操作力を、前記比例関係に基づいて計算される第２操作力の前記操作入力値に対する変化量に比して小さな変化量となる所定の関係に基づいて計算する請求項６に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１０】
前記第２操作力計算手段が利用する前記所定の関係は、前記操作入力値と予め定めた指数関係である請求項９に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１１】
請求項１または請求項６に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１２】
請求項１または請求項６に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルに入力された操作力を検出して出力する操作力センサで構成するとともに、
前記運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記見込み運動状態量は、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つであるステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、さらに、
前記計算した見込み運動状態量と同一種類であって車両の実際の運動状態を表す実運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、
前記計算された見込み運動状態量と前記検出された実運動状態量との差に応じて前記計算された転舵角を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のうちのいずれ一つに記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、さらに、
前記操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けたことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの操作に応じて転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の開発は、積極的に行なわれるようになった。そして、例えば下記特許文献１は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角（ラック軸の変位量）を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようにもなっている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する２つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出して、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−８５６０４号公報
【特許文献２】特開平１１−１２４０４７号公報
【０００４】
しかし、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵方法としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、車両の運転操作が難しかった。
【０００５】
すなわち、前記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であるので、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、これが車両の運転を難しくしていた。
【０００６】
また、上記従来の装置においては、特に、車両が低速で走行（移動）している場合には、運転者が車両の旋回に起因した横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を知覚できない場合がある。この場合には、前輪の転舵角が人間の知覚し得ない物理量であるため、運転者は、これまでの経験に基づき操舵ハンドルを操作する必要がある。また、特に、従来からの機械的に連結された操舵装置が搭載された車両からステアリングバイワイヤ方式の操舵装置が搭載された車両に乗り換えた場合には、その操舵特性が習得できていない。このため、運転者の知覚特性と操舵特性間にて違和感が生じ、車両の運転が難しくなる。
【０００７】
さらに、上記従来の装置においても、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて計算した目標ヨーレートと、検出した実ヨーレートとの差に応じて決定転舵角を補正するようにしているが、これは車両の挙動状態を考慮した転舵角の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者が知覚するであろうヨーレートに応じて転舵角を決定しているわけではない。したがって、この場合も、運転者の操舵操作に対して決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、車両の運転を難しくしていた。
【発明の開示】
【０００８】
本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）の法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例すると言われている。言い換えれば、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を指数関数的に、または、べき乗関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵操作に適用し、次のようなことを発見した。
【０００９】
車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにすれば、運転者は、知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作して車両を運転できることになる。
【００１０】
本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することにより車両の運転を易しくするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置を提供することにある。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の第１転舵角を、前記計算された指数関係またはべき乗関係にある見込み運動状態量を用いて計算する第１転舵角計算手段と、前記操作入力値検出手段により検出した操作入力値と比例関係にある前記転舵輪の第２転舵角を計算する第２転舵角計算手段と、前記第１転舵角計算手段により計算された第１転舵角と前記第２転舵角計算手段により計算された第２転舵角との比率とを変更するとともに、同変更した比率に基づいて第１転舵角と第２転舵角を加算して転舵角を計算する比率変更手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにある。
【００１２】
この場合、前記比率変更手段は、車両の走行距離に応じて前記第１転舵角と前記第２転舵角との比率を変更するものであって、前記車両の走行距離が小さいときに前記第２転舵角の比率を大きくするとよい。また、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、前記比率変更手段は、前記車速検出手段により検出された車速に応じて前記比率を変更するものであって、前記検出された車速が小さいときに前記第２転舵角の比率を大きくするとよい。また、前記第２転舵角計算手段は、前記車速検出手段により検出された車速が所定の車速未満のときには、前記操舵ハンドルの中立位置近傍における第２転舵角を、前記比例関係に基づいて計算される第２転舵角の前記操作入力値に対する変化量に比して小さな変化量となる所定の関係に基づいて計算するとよい。そして、前記第２転舵角計算手段が利用する前記所定の関係は、前記操作入力値と予め定めた指数関係であるとよい。
【００１３】
また、本発明の他の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記操作入力値検出手段により検出された操作入力値に対して指数関係にあり、前記操舵ハンドルに付与される第１操作力を計算する第１操作力計算手段と、前記操作入力値検出手段により検出された操作入力値に対して比例関係にあり、前記操舵ハンドルに付与される第２操作力を計算する第２操作力計算手段と、前記第１操作力計算手段により計算された第１操作力と前記第２操作力計算手段により計算された第２操作力との比率を変更するとともに、同変更した比率に基づいて第１操作力と第２操作力を加算して前記操舵ハンドルに付与される操作力を計算する比率変更手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて前記操舵ハンドルに付与される操作力と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記計算された操作力を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された指数関係またはべき乗関係にある見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段とで構成したことにもある。
【００１４】
この場合、前記比率変更手段は、前記操舵ハンドルに対する操作入力値に応じて前記第１操作力と前記第２操作力との比率を変更するものであって、前記操作入力値が小さいときに前記第２操作力の比率を大きくするとよい。また、車両の車速を検出する車速検出手段を備え、前記比率変更手段は、前記車速検出手段により検出された車速に応じて前記比率を変更するものであって、前記検出された車速が小さいときに前記第２操作力の比率を大きくするとよい。また、前記第２操作力計算手段は、前記操舵ハンドルの中立位置近傍における第２操作力を、前記比例関係に基づいて計算される第２操作力の前記操作入力値に対する変化量に比して小さな変化量となる所定の関係に基づいて計算するとよい。そして、前記第２操作力計算手段が利用する前記所定の関係は、前記操作入力値と予め定めた指数関係であるとよい。
【００１５】
また、本発明の他の特徴は、操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記検出された変位量を前記操舵ハンドルに付与される操作力に変換する操作力変換手段と、前記変換された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段とで構成するとよい。また、操作入力値検出手段を、例えば、前記操舵ハンドルに入力された操作力を検出して出力する操作力センサで構成するとともに、前記運動状態量計算手段を、前記検出された操作力を前記見込み運動状態量に変換する運動状態量変換手段で構成するとよい。
【００１６】
また、これらの場合、見込み運動状態量は、例えば、車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率のうちのいずれか一つである。また、この車両の操舵装置において、さらに、操舵ハンドルの操作に対して反力を付与する反力装置を設けておくとよい。
【００１７】
上記のように構成した本発明においては、操舵ハンドルに入力された操作入力値（例えば、操舵角や操作力）が、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の第１転舵角が計算されるとともに、前記操作入力値に対して比例関係にある第２転舵角が計算される。そして、車速や走行距離に応じて第１転舵角と第２転舵角との比率が変更されて転舵角が計算され、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。
【００１８】
この比率の変更に際して、車速が大きい場合や走行距離が多く運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得した場合には、第１転舵角の比率を大きくすることにより、転舵輪が第１転舵角に転舵される。したがって、第１転舵角によって車両が旋回すると、運転者には、この旋回により、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み運動状態量が与えられる。そして、この見込み運動状態量は操舵ハンドルへの操作入力値、言い換えると、操作入力値に対して指数関数的またはべき乗関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、本発明によれば、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００１９】
また、比率の変更に際して、車速が小さい場合や走行距離が少なく運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得していない場合には、第２転舵角の比率を大きくすることにより、転舵輪が第２転舵角に転舵される。したがって、第２転舵角によって車両が旋回すると、運転者は、操舵ハンドルに対する操舵入力値（例えば、操舵角や操作力）と比例する転舵角にて車両を旋回させることができるため、操舵特性の習得が不十分であっても、従来の機械的に連結された操舵装置での経験に基づいて簡単に車両を旋回させることができる。
【００２０】
また、特に、車速が所定の車速未満のときには、例えば、所定の指数関数に従って操舵ハンドルの中立位置近傍における第２転舵角の操作入力値に対する変化量を小さくすることにより、転舵輪の左右方向への振動を防止することができる。すなわち、操舵ハンドルの中立位置近傍にて操作入力値と比例関係にある第２転舵角の変化量が大きい場合には、滑らかに転舵輪を直進位置に戻すことができない。このため、運転者が操舵ハンドルを中立位置に戻したときには、転舵輪が急峻に直進位置へ転舵される場合がある。この場合には、転舵輪が直進位置を跨いで転舵する可能性があり、その結果、転舵輪が直進位置近傍で左右に振動し、その後、振動が止まるようになる。これに対し、操作入力値に対する第２転舵角の変化量を小さくすることにより、操舵ハンドルを中立位置に戻した際に転舵輪を滑らかに（緩やかに）直進位置に転舵することができるため、転舵輪の左右方向への振動を効果的に防止することができる。
【００２１】
また、上記のように構成した本発明においては、操舵ハンドルに入力された操舵角に基づいて、指数関係にある第１操作力と比例関係にある第２操作力が計算され、車速や入力された操舵角に応じて第１操作力と第２操作力との比率が変更されて操作力が計算される。この計算された操作力は、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の転舵角が計算され、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。
【００２２】
このため、車速が大きい場合や操舵角が大きい場合において、第１操作力の比率を大きくすることにより、操作力は操舵角に対して指数関数的に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った状態で操舵ハンドルを操作できる。したがって、運転者は、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として指数関数的に変化する操作力を知覚しながら操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００２３】
ここで、同一の操舵角における第１操作力と第２操作力の大きさを考える。今、第１操作力と第２操作力が、操舵角の大きさに対して共に車両の予め設定された最大の操作力まで変化可能とすると、比例関係と指数関係の差異により、第２操作力は第１操作力以上の大きさとなる。したがって、例えば、第１操作力と第２操作力とに基づいてそれぞれ計算される見込み運動状態量は、第２操作力に基づいて計算された場合には第１操作力に基づいて計算された場合よりも大きくなり、結果として転舵角も大きく計算される。言い換えると、操舵角に対する操作力を大きくすることにより、運転者が要求する転舵輪の転舵角まで早く（すなわち転舵遅れなく）転舵することができる。このため、車速が小さい場合や操作入力値（例えば、操舵角）が小さい場合において、第２操作力の比率を大きくすることにより、転舵遅れ時間を小さくすることができ、機械的に連結された従来の操舵装置に近い操舵特性を得ることができる。したがって、運転者は、操舵特性の習得が不十分であっても、従来の機械的に連結された操舵装置での経験に基づいて簡単に車両を旋回させることができる。
【００２４】
また、例えば、所定の指数関数に従って操舵ハンドルの中立位置近傍における第２操作力の操作入力値に対する変化量を小さくすることにより、操舵ハンドルの回動方向への振動を防止することができる。すなわち、操舵ハンドルの中立位置近傍にて、操作入力値と比例関係にある第２操作力の変化量が大きい場合には、滑らか（緩やかに）に操舵ハンドルを中立位置に戻すことができない。このため、運転者が操舵ハンドルを中立位置に戻したときには、操舵ハンドルが急峻に中立位置へ回動される場合がある。この場合には、操舵ハンドルが中立位置を跨いで回動する可能性があり、その結果、操舵ハンドルが中立位置近傍で左右に振動し、その後、振動が止まるようになる。これに対し、中立位置近傍にて操作入力値に対する第２操作力の変化量を小さくすることにより、操舵ハンドルを滑らかに中立位置に戻すことができるため、操舵ハンドルの回動方向への振動を効果的に防止することができる。
【００２５】
また、本発明の他の特徴は、前記構成にさらに、見込み運動状態量と同一種類であって車両の実際の運動状態を表す実運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、前記計算された見込み運動状態量と前記検出された実運動状態量との差に応じて前記計算された転舵角を補正する補正手段とを設けたことにある。これによれば、転舵輪は、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵角にさらに正確に転舵されることになる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に正確に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
【００２７】
この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ１３に接続されている。反力アクチュエータ１３は、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に対して反力を付与する。
【００２８】
また、この操舵装置は、電動モータおよび減速機構からなる転舵アクチュエータ２１を備えている。この転舵アクチュエータ２１による転舵力は、転舵出力軸２２、ピニオンギア２３およびラックバー２４を介して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に伝達される。この構成により、転舵アクチュエータ２１からの回転力は転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３の回転によりラックバー２４が軸線方向に変位して、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は左右に転舵される。
【００２９】
次に、これらの反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の回転を制御する電気制御装置について説明する。電気制御装置は、操舵角センサ３１、転舵角センサ３２、車速センサ３３および横加速度センサ３４を備えている。
【００３０】
操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ３２は、転舵出力軸２２に組み付けられて、転舵出力軸２２の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角に対応）として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「０」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ３３は、車速Vを検出して出力する。横加速度センサ３４は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。なお、実横加速度Gも、左方向の加速度を正で表し、右方向の加速度を負で表す。
【００３１】
これらのセンサ３１〜３４は、電子制御ユニット３５に接続されている。電子制御ユニット３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品とするもので、プログラムの実行により反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１の作動をそれぞれ制御する。電子制御ユニット３５の出力側には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１を駆動するための駆動回路３６，３７がそれぞれ接続されている。駆動回路３６，３７内には、反力アクチュエータ１３および転舵アクチュエータ２１内の電動モータに流れる駆動電流を検出するための電流検出器３６ａ，３７ａが設けられている。電流検出器３６ａ，３７ａによって検出された駆動電流は、両電動モータの駆動を制御するために、電子制御ユニット３５にフィードバックされている。
【００３２】
次に、上記のように構成した第１実施形態の動作について、電子制御ユニット３５内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図２の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット３５は、操舵ハンドル１１への反力付与を制御するための反力制御部４０と、操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて運転者の感覚特性に対応した左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部５０と、目標転舵角δdに基づいて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するための転舵制御部６０とからなる。
【００３３】
運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵角センサ３１によって操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部４０および感覚適合制御部５０にそれぞれ出力する。反力制御部４０においては、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、前記検出操舵角θの絶対値が大きくなる回動操作（以下、この回動操作を切込み操作という）がされている場合には反力トルクTzfを計算し、前記検出操舵角θの絶対値が小さくなる回動操作（以下、この回動操作を戻し操作という）がされている場合には反力トルクTzrを計算する。
【００３４】
ここで、切込み操作と戻し操作の検出について説明しておく。今、操舵ハンドル１１が右方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ３１から出力された検出操舵角θは負の値となっている。この状態において、操舵ハンドル１１が回動されたときに、検出操舵角θの時間微分値θ’が負の値であれば運転者によって切込み操作がされていると検出し、前記微分値θ’が正の値であれば運転者によって戻し操作がされていると検出する。一方、操舵ハンドル１１が左方向へ回動されている場合を考えると、操舵角センサ３１から出力された検出操舵角θは正の値となっている。この状態において、操舵ハンドル１１が回動されたときに、検出操舵角θの時間微分値θ’が正の値であれば運転者によって切込み操作がされていると検出し、前記微分値θ’が負の値であれば運転者によって戻し操作がされていると検出する。
【００３５】
また、切込み操作と戻し操作の検出に際しては、後に詳述するように、検出した切込み操作または戻し操作に応じて反力付与制御処理や目標転舵角決定処理などの計算処理を切り替えて実行するために、切込み操作と戻し操作間に不感帯が設けられる。すなわち、運転者によって切込み操作または戻し操作がされると同時にこれらの操作を検出するようにすると、例えば、運転者が微調整のために操舵ハンドル１１を左右方向へ回動した場合であっても、その都度計算処理が切り替わることになる。このように、計算処理が頻繁に切り替わることにより、例えば、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する反力が変動するなどの問題が生じる。これに対して、切込み操作と戻し操作の検出に関して不感帯を設けることによって、運転者の微調整などに起因して切込み操作または戻し操作が頻繁に検出されることを防止することができ、上記問題は解決される。ここで、不感帯としては、例えば、切込み操作および戻し操作を検出するまでの検出時間を採用することができ、この検出時間は切込み操作の検出時間に対して戻し時間の検出時間を長く設定するとよい。これにより、特に、戻し操作に伴って、後述する反力トルクTzrの計算頻度を低下させ、操舵ハンドル１１を介して、運転者が覚える違和感を低減することができる。
【００３６】
次に、変位−トルク変換部４１の計算について、切込み操作された場合から具体的に説明する。変位−トルク変換部４１は、操舵ハンドル１１の検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz未満であれば下記式１に従って操舵角θの一次関数である反力トルクTzfを計算し、検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz以上であれば下記式２に従って操舵角θの指数関数である反力トルクTzfを計算する。ここで、下記式１の一次関数と下記式２の指数関数とは操舵角θzにて連続的に接続されるものであり、例えば、下記式２の指数関数における操舵角θzでの原点「０」を通る接線を下記式１の一次関数として採用することができる。なお、下記式１に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに反力トルクTzfが「０」となり、かつ、下記式２の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tzf＝a1・θ  (｜θ｜＜θz)  …式１
Tzf＝To・exp(K1・θ)  (θz≦｜θ｜)  …式２
【００３７】
一方、戻し操作された場合には、変位−トルク変換部４１は、操舵ハンドル１１の検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz未満であれば下記式３に従って操舵角θの一次関数である反力トルクTzrを計算し、検出操舵角θの絶対値が正の所定の操舵角θz以上であれば下記式４に従って操舵角θの指数関数である反力トルクTzrを計算する。この戻し操作における下記式３の一次関数と下記式４の指数関数も、上述した切込み操作の前記式１，２と同様に、操舵角θzにて連続的に接続されるものであり、例えば、下記式４の指数関数における操舵角θzでの原点「０」を通る接線を下記式３の一次関数として採用することができる。なお、この場合も、下記式３に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに反力トルクTzrが「０」となり、かつ、下記式４の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tzr＝a2・θ−Mh1  (｜θ｜＜θz)  …式３
Tzr＝To・exp(K1・θ)−Mh1  (θz≦｜θ｜)  …式４
【００３８】
ここで、前記式１中のa1および前記式３中のa2は上述した一次関数の傾きを表す定数である。また、前記式２，４中のTo，K1はともに定数であり、特に定数Toは運転者が知覚し得る最小操舵トルクである。なお、定数K1に関しては後述する感覚適合制御部５０の説明時に詳しく説明する。また、前記式１〜４中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数a1，a2および定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数a1，a2および定数Toを前記負の定数a1，a2および定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。
【００３９】
さらに、前記式３，４中のMh1は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される反力トルクTzfと反力トルクTzrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh1は、ある操舵角θが検出された時点における切込み操作時の反力トルクTzfと戻し操作時の反力トルクTzrとの比率に基づいて決定され、下記式５のように表される。
Mh1＝np・(Kp・Tzf)  …式５
ただし、前記式５中のKpは後述する反力トルクTzfに対する最小変化感度（ウェーバー比）であり、npは最小変化感度に対する所定の係数である。
【００４０】
このように、ヒステリシス項Mh1が計算されることにより、前記式１または式２に従って計算された反力トルクTzfと前記式３または式４に従って計算された反力トルクTzrとが連続的に繋がるため、切込み操作から戻し操作にスムーズに変えることができて、運転者は違和感を覚えることがない。また、前記式５に従ってヒステリシス項Mh1が計算されることにより、切込み操作から戻し操作に変わった時点における操舵角θが維持されるため、切込み操作における操舵ハンドル１１の回動量と戻し操作における操舵ハンドル１１の回動量を略同一とすることができ、特に、戻し操作時の操舵ハンドル１１の収束性を良好に確保することができる。なお、本実施形態においては、ヒステリシス項Mh1を前記式５のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【００４１】
さらに、検出操舵角θが操舵角θz未満のときに、前記式１および前記式３に従って反力トルクTzfおよび反力トルクTzrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式１および前記式３は、原点「０」を通る関数であるため、反力トルクTzfと反力トルクTzrが非連続となることが防止される。具体的に説明すると、今、例えば、運転者が操舵ハンドル１１を右方向へ操舵角θz以上に切込み操作し、その後、左方向（すなわち中立位置方向）へ戻し操作した場合を考える。このとき、操舵ハンドル１１の左方向への戻し操作に伴って検出操舵角θの絶対値が減少し、操舵角θz未満では、変位−トルク変換部４１は前記式３に従って反力トルクTzrを計算する。そして、検出操舵角θの絶対値が「０」となるすなわち操舵ハンドル１１が中立位置まで回動されると、変位−トルク変換部４１は反力トルクTzrを「０」と計算する。
【００４２】
この中立位置を越えてさらに操舵ハンドル１１が左方向へ回動されると左方向への切込み操作となるので、変位−トルク変換部４１は前記式１に従って「０」から一次関数的に変化する反力トルクTzfを計算する。このとき、戻し操作の反力トルクTzrを計算する前記式３と切込み操作の反力トルクTzfを計算する前記式１とは、ともに原点「０」を通る関数であるため、戻し操作（または切込み操作）から切込み操作（または戻し操作）に変わる場合において、計算される反力トルクTzrと反力トルクTzfが非連続となることがない。したがって、操舵ハンドル１１が中立位置を跨って操作される場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに反力トルクTzf，Tzrを操舵ハンドル１１に付与することができて、運転者は違和感を覚えることがない。また、前記式１，３に従って反力トルクTzf，Tzrを「０」に収束させることができるため、操舵ハンドル１１の中立位置近傍すなわち操舵角θが「０」近傍での回動方向への振動の発生を防止することができる。なお、反力トルクTzfまたは反力トルクTzrの計算においては、前記式１〜式５の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTzf，Tzrを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて計算するようにしてもよい。
【００４３】
この計算された反力トルクTzfまたは反力トルクTzrは、駆動制御部４２に供給される。駆動制御部４２は、駆動回路３６から反力アクチュエータ１３内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTzfまたは反力トルクTzrに対応した駆動電流が流れるように駆動回路３６をフィードバック制御する。この反力アクチュエータ１３内の電動モータの駆動制御により、同電動モータは、操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に反力トルクTzfまたは反力トルクTzrを付与する。
【００４４】
したがって、運転者は、例えば、中立位置から操舵ハンドル１１を切込み操作することにより、検出操舵角θが操舵角θz未満のときには前記式１に従って計算された一次関数的に変化する反力トルクTzfを感じながら、また、検出操舵角θが操舵角θz以上のときには前記式２に従って計算された指数関数的に変化する反力トルクTzfを感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。一方、運転者は、例えば、検出操舵角θが操舵角θz以上の操舵位置から操舵ハンドル１１を戻し操作することにより、前記式５に従ってヒステリシス項Mh1が計算されるとともに前記式４に従って計算された指数関数的に変化する反力トルクTzrを感じながら、また、検出操舵角θが操舵角θz未満のときには前記式５に従ってヒステリシス項Mh1が計算されるとともに前記式３に従って計算された一次関数的に変化する反力トルクTzrを感じながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。
【００４５】
このように、運転者は、操舵ハンドル１１から前記計算された反力トルクTzfまたは反力トルクTzrを感じながら、言い換えれば、これらの反力トルクTzfまたは反力トルクTzrに等しい操舵トルクを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作する。このとき、検出操舵角θが操舵角θz以上では、操舵角θと反力トルクTzfまたは反力トルクTzrとの関係が上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであるので、運転者は、操舵ハンドル１１から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００４６】
一方、感覚適合制御部５０に入力された操舵角θは、運転者によって切込み操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式１，２と同様な下記式６，７に従って操舵トルクTdfを計算する。また、運転者によって戻し操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式３，４と同様な下記式８，９に従って操舵トルクTdrを計算する。これら操舵トルクTdf，Tdrの計算においても、式６，８に関しては、一次関数に限定されるものではなく、操舵角θが「０」のときに操舵トルクTdf，Tdrが「０」となり、かつ、式７，９の指数関数と連続的に接続される関数であれば、種々の関数を採用することができる。
Tdf＝a1・θ  (｜θ｜＜θz)  …式６
Tdf＝To・exp(K1・θ)  (θz≦｜θ｜)  …式７
Tdr＝a2・θ−Mh1  (｜θ｜＜θz)  …式８
Tdr＝To・exp(K1・θ)−Mh1  (θz≦｜θ｜)  …式９
【００４７】
この場合も、前記式６中のa1および前記式８中のa2は上述した一次関数の傾きを表す定数である。また、前記式７，９中のTo，K1は、前記式２，４と同様な定数である。また、前記式６〜９中の操舵角θは、前記検出操舵角θの絶対値を表しているものであるが、検出操舵角θが正であれば定数a1，a2および定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数a1，a2および定数Toを前記正の定数a1，a2および定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。さらに、前記式８，９中のMh1は、前記式３，４と同様に、切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh1も、ある操舵角θが検出された時点における切込み操作時の操舵トルクTdfと戻し操作時の操舵トルクTdrとの比率に基づいて決定され、下記式１０のように表される。
Mh1＝np・(Kp・Tdf)   …式１０
ただし、前記式５と同様に、前記式１０中のKpは操舵トルクTdfに対する最小変化感度（ウェーバー比）であり、npは最小変化感度に対する所定の係数である。
【００４８】
この操舵トルクTdf，Tdrの計算においても、上述した反力トルクTzf，Tzrの計算と同様に、前記式１０に従ってヒステリシス項Mh1が計算されることにより、前記式６，７に従って計算された操舵トルクTdfと前記式８，９に従って計算された操舵トルクTdrとが連続的に繋がるため、切込み操作から戻し操作にスムーズに変えることができる。また、検出操舵角θが操舵角θz未満のときには、前記式６および前記式８に従って操舵トルクTdfおよび操舵トルクTdrが計算されるため、これら操舵トルクTdf，Tdrを「０」に収束させることができるとともに、中立位置を跨いで操舵ハンドル１１が回動されても操舵トルクTdfと操舵トルクTdrを連続的（スムーズ）に変更することができる。なお、この場合も、前記式６〜１０の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdfおよび操舵トルクTdrを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdf，Tdrを計算するようにしてもよい。
【００４９】
このように計算された操舵トルクTdf，Tdrは、トルク−横加速度変換部５２に供給される。なお、トルク−横加速度変換部５２は、変位−トルク変換部５１から供給される操舵トルクTdf，Tdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては操舵トルクTdf，Tdrをまとめて操舵トルクTdとして説明する。トルク−横加速度変換部５２は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込んでいる見込み横加速度Gdfを下記式１１，１２に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込み横加速度Gdrを下記式１３，１４に従って計算する。
【００５０】
このとき、トルク−横加速度変換部５２は、見込み横加速度Gdf，Gdrを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式１１，１３に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式１２，１４に従って計算する。ここで、下記式１１または式１３は操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み横加速度Gdf，Gdrが「０」となる関数である。また、下記式１２，１４は操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式１１，１３と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
Gdf＝b1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式１１
Gdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式１２
Gdr＝b2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式１３
Gdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式１４
【００５１】
ただし、前記式１１中のb1および前記式１３中のb2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式１２，１４中のC，K2は定数である。また、前記式１１〜１４中の操舵トルクTdは前記式６〜１０を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数b1，b2および定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数b1，b2および定数Cを前記正の定数b1，b2および定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【００５２】
また、前記式１３，１４中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込み横加速度Gdfと戻し操作時の見込み横加速度Gdrとの比率に基づいて決定され、下記式１５のように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式１５
ただし、前記式１５中のKqは後述する操舵トルクTdに対する最小変化感度（ウェーバー比）であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、本実施形態においては、ヒステリシス項Mh2を前記式１５のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【００５３】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式１１または式１２に従って計算された見込み横加速度Gdfと前記式１３または式１４に従って計算された見込み横加速度Gdrとが連続的に繋がるため、見込み横加速度Gdfから見込み横加速度Gdrへ、逆に、見込み横加速度Gdrから見込み横加速度Gdfへスムーズに切り替えることができる。また、前記式１５に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切込み操作と戻し操作間の変更時点における見込み横加速度Gdf，Gdrが維持される。このため、後述するように、見込み横加速度Gdf，Gdrに基づいて計算される補正目標転舵角δdaに転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱などによって、その実転舵角δが変化することを防止することができ、運転者が見込んだ車両の挙動を維持することができる。
【００５４】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式１１および前記式１３に従って見込み横加速度Gdfおよび見込み横加速度Gdrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式１１および前記式１３は、原点「０」を通る関数であるため、見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrが非連続となることが防止される。
【００５５】
すなわち、所定値Tg未満においては、前記式１１および前記式１３は、ともに原点「０」を通る関数である。このため、運転者が見込み横加速度を、例えば、右方向から左方向へ変化する横加速度を見込んだとすれば、トルク−横加速度変換部５２は、前記式１３に従って一次関数的に「０」に収束する見込み横加速度Gdrを計算するとともに前記式１１に従って「０」から一次関数的に増大する見込み横加速度Gdfを計算する。したがって、見込み横加速度Gdfと見込み横加速度Gdrは、「０」で連続となり、見込み横加速度の知覚方向が変化する場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに見込み横加速度Gdf，Gdrを切り替えることができて、運転者は違和感を覚えることがない。なお、この場合も、前記式１１〜式１５の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gdf，Gdrを記憶した図４に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み横加速度Gdf，Gdrを計算するようにしてもよい。
【００５６】
ここで、切込み操作時に適用される前記式１２について説明しておく。なお、戻し操作時に適用される前記式１４については、前記式１２における操舵トルクTdが操舵トルク(Td−Mh2)で表されること以外同様に構成されているため前記式１２を詳細に説明することにより、その説明を省略する。前記式７を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式１６に示すようになる。
Gdf＝C・(To・exp(K1・θ))K2＝C・ToK2・exp(K1・K2・θ)＝Go・exp(K1・K2・θ)  …式１６
前記式１６において、Goは定数C・ToK2であり、式１６は、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角θに対して見込み横加速度Gdfが指数関数的に変化していることを示す。なお、前記式１４も前記式９を用いて上記した式１２から式１６への変形と同様に変形することにより、操舵角θに対して見込み横加速度Gdrが指数関数的に変化する。そして、この見込み横加速度Gdfは、車内の所定部位への運転者の体の一部の接触によって運転者が知覚し得る物理量であり、前述したウェーバー・ヘフナーの法則に従ったものである。したがって、操舵トルクTdが所定値Tg以上のときに、運転者が、この見込み横加速度Gdfに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル１１を回動操作することができれば、操舵ハンドル１１の回動操作と車両の操舵との関係を人間の知覚特性に対応させることができる。
【００５７】
このように、前記式１２（すなわち前記式１６）に示された見込み横加速度Gdfは操舵ハンドル１１の操作量である操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、人間の知覚特性に合ったものである。さらに、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作にとって最も簡単な方法は操舵ハンドル１１を一定速度ω（θ＝ω・ｔ）で回動することであり、この回動操作によれば、見込み横加速度Gdfは下記式１７に示すように時間tに対して指数関数的に変化する。したがって、これからも、前記見込み横加速度Gdfに等しい横加速度を知覚しながら操舵ハンドル１１を回動操作することができれば、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作が簡単になることがわかる。
Gdf＝Go・exp(K0・ω・ｔ)  …式１７
ただし、K0は、K0＝K1・K2の関係にある定数である。
【００５８】
また、前記式１１に示されるように、操舵トルクTdが所定値Tg未満である場合、見込み横加速度Gdfは一次関数的に変化する。これは、操舵トルクTdが所定値Tg未満のとき、すなわち操舵角θが「０」近傍（操舵ハンドル１１の中立位置近傍）に保たれる場合において、前記式１２，１４に従って見込み横加速度Gdf，Gdrを計算した場合には、見込み横加速度Gdf，Gdrが「０」に収束せず、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵ハンドル１１が中立位置近傍、すなわち操舵トルクTdが所定値Tg未満であれば、見込み横加速度Gdf，Gdrを前記式１１，１３に従って計算することにより、操舵ハンドル１１が中立位置方向へ回動された場合には、見込み横加速度Gdf，Gdrが「０」に収束するため、この問題は解決される。
【００５９】
次に、前記式１〜１６で用いたパラメータK1，K2，C（所定値K1，K2，C）の決め方について説明しておく。なお、このパラメータK1，K2，Cの決め方についての説明では、前記式１〜１６の操舵トルクTdf，Tdrおよび見込み横加速度Gdf，Gdrについては、操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔＳとその時点での物理量Ｓとの比ΔＳ／Ｓは、物理量Ｓの値によらず一定となり、その比ΔＳ／Ｓをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転歴などの異なる種々の人間に対して行った。
【００６０】
操舵トルクに関しては、車両の操舵ハンドルにトルクセンサを組付け、操舵ハンドルに検査用のトルクを外部から付与するとともに同検査用トルクを種々の態様で変化させながら、この検査用トルクに抗して人間が操舵ハンドルに操作力を加えて同操舵ハンドルを回転させないように調整する人間の操舵トルク調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での検出操舵トルクをTとし、同検出操舵トルクTからの変化を知覚し得る最小の操舵トルク変化量をΔTとしたときの比の値ΔT／Tすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、操舵ハンドルの操作方向、操舵ハンドルを把持する手の状態、検査用トルクの大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔT／Tはほぼ一定の値αとなった。
【００６１】
横加速度に関しては、運転席の側方に壁部材を設けて同壁部材に人間の肩の押圧力を検出する力センサを組付け、人間に操舵ハンドルを把持させるとともに壁部材の力センサに肩を接触させ、壁部材に検査用の力を人間に対して横方向に外部から付与するとともに同検査用の力を種々の態様で変化させながら、この検査用の力に抗して人間が壁部材を押して壁部材が移動しないように調整する、すなわち姿勢を維持する人間の横力調整能力を計測した。すなわち、前記状況下で、ある時点での外部からの横力に耐えて姿勢を維持する検出力をFとし、同検出力Fからの変化を知覚し得る最小の力変化量をΔFとしたときの比の値ΔF／Fすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、種々の人間に対してウェーバー比ΔF／Fはほぼ一定の値βであった。
【００６２】
一方、前記式７を微分するとともに、同微分した式において式７を考慮すると、下記式１８が成立する。
ΔT＝To・exp(K1・θ)・K1・Δθ＝T・K1・Δθ  …式１８
この式１８を変形するとともに、前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT／TをKtとすると、下記式１９が成立する。
K1＝ΔT／(T・Δθ)＝Kt／Δθ  …式１９
【００６３】
また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式７より下記式２０が成立する。
Tmax＝To・exp(K1・θmax)  …式２０
この式２０を変形すれば、下記式２１が成立する。
K1＝log(Tmax／To)／θmax  …式２１
そして、前記式１９および式２１から下記式２２が導かれる。
Δθ＝Kt／K1＝Kt・θmax／log(Tmax／To)  …式２２
この式２２において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは人間が知覚し得る最小操舵トルクに対応するものであり、これらの値Kt，θmax，Tmax，Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、前記微分値Δθは前記式２２を用いて計算される。そして、この微分値Δθとウェーバー比Ktを用いて、前記式１９に基づいて所定値（係数）K1も計算できる。
【００６４】
また、前記式１２を微分するとともに、同微分した式において式１２を考慮すると、下記式２３が成立する。
ΔG＝C・K2・TK2-1・ΔT＝G・K2・ΔT／T  …式２３
この式２３を変形し、かつ前記実験により求めた操舵トルクに関するウェーバー比ΔT／TをKtとするとともに、横加速度に関するウェーバー比ΔF／FをKaとすると下記式２４，２５が成立する。
ΔG／G＝K2・ΔT／T  …式２４
K2＝Ka／Kt  …式２５
この式２５において、Ktは操舵トルクに関するウェーバー比であるとともに、Kaは横加速度に関するウェーバー比であって、共に定数として与えられるものであるので、これらのウェーバー比Kt，Kaを用いて、前記式２５に基づいて係数K2も計算できる。
【００６５】
また、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式１２から下記式２６が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK2  …式２６
そして、この式２６においては、GmaxおよびTmaxは実験及びシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式２５によって計算されるものであるので、定数（係数）Cも計算できる。
【００６６】
以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo，最小感知横加速度Go，操舵トルクTに関するウェーバー比Kt、および横加速度に関するウェーバー比Kaを、実験およびシステムによって決定すれば、前記式１〜１６における係数K1、K2，Cを予め計算により決定しておくことができる。したがって、変位−トルク変換部４１，５１およびトルク−横加速度変換部５２においては、前記式１〜１６を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTzf，Tzr、操舵トルクTdf，Tdrおよび見込み横加速度Gdf，Gdrを計算できる。
【００６７】
ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部５２にて計算された見込み横加速度Gdf，Gdrは、転舵角変換部５３に供給される。なお、転舵角変換部５３は、トルク−横加速度変換部５２から供給される見込み横加速度Gdf，Gdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては見込み横加速度Gdf，Gdrをまとめて見込み横加速度Gdとして説明する。転舵角変換部５３は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の第１転舵角としての目標転舵角δdを計算するとともに、後述する補償目標転舵角δdhを計算するものである。そして、転舵角変換部５３は、図５に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。
【００６８】
このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５３は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている横加速度G（見込み横加速度Gd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−横加速度変換部５２から供給される見込み横加速度Gdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。
【００６９】
なお、目標転舵角δdは下記式２７に示すように車速Vと横加速度Gの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式２７の演算の実行によっても計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・Ｇd／Ｖ2  …式２７
ただし、前記式２７中のLはホイールベース長を示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
【００７０】
このように、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する反力トルクTz（操舵トルクTd）に基づいて見込んだ見込み横加速度Ｇdを発生させるように目標転舵角δdを計算することにより、運転者は、自身が見込んだ見込み横加速度Ｇdを知覚して操舵ハンドル１１を操作することができる。このため、運転者の操舵感覚に適合した状態で車両を走行させることができるため、ステアリングバイワイヤ方式の転舵装置を搭載した車両の運転が簡単になる。
【００７１】
ところで、例えば、車庫入れ時の低速走行などの車両が低速で走行している場合には、運転者は、操舵ハンドル１１の回動操作によって見込んだ見込み横加速度Ｇdを知覚しない場合がある。このように、車両が低速で走行（移動）している場合には、運転者は、単に操舵ハンドル１１の回動ストロークすなわち操舵角θに基づいて車両を旋回させる。そして、この旋回に際しては、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して実転舵角δが比例する関係とすることによって、例えば、操舵角θに対する実転舵角δを大きくすることができて、人間の操舵感覚に適合した状態とすることができる。
【００７２】
言い換えれば、車両が低速で走行（移動）している場合には、上述したように、操舵角θに対して指数関数的に変化する操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づき見込み横加速度Ｇdが計算され、同決定された見込み横加速度Ｇdに基づいて目標転舵角δdが決定されると、運転者はより大きな操舵角θまで操舵ハンドル１１を回動しなければ車両を希望する方向へ旋回させることができず違和感を覚える場合がある。一方で、この運転者が覚える違和感は、上記したステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を搭載した車両に乗り換えた当初に感じる可能性が高く、同操舵装置の操舵特性に慣れるすなわち操舵特性を習得することにより徐々に解消されると考えられる。
【００７３】
このため、本発明者等は、車両が低速で走行（移動）している場合や運転者による操舵装置の操舵特性の習得具合に応じて、より適切な実転舵角δが得られるように、上記式２７により計算される目標転舵角δdを補償して補償目標転舵角δdhを計算する関数（以下、この関数を転舵角補償関数という）を導入するようにした。以下、この転舵角補償関数について詳細に説明する。この転舵角補償関数は、車両の車速Vの大きさと運転者の操舵特性習得具合に基づいて補償目標転舵角δdhを計算するものであり、下記式２８によって表される。
δdh＝KRt10・(KRt00・δd＋KRt01・(δl／θmax)・θ)＋KRt11・((δl／θmax)・θ)  …式２８
ただし、KRt00，KRt01， KRt10およびKRt11は所定の補正係数である。そして、補正係数KRt00と補正係数KRt01間には下記式２９に示す関係が成立し、補正係数KRt10と補正係数KRt11間には下記式３０に示す関係が成立する。
KRt00＋KRt01＝1  …式２９
KRt10＋KRt11＝1  …式３０
【００７４】
ここで、特に、補正係数KRt01と補正係数KRt11については、補正係数KRt01が車速特性を補正する係数であり、補正係数KRt11が運転者の操舵特性習得具合を補正する係数であって、それぞれ図６（ａ），（ｂ）に示すような特性を有する。具体的に説明すると、補正係数KRt01は、図６（ａ）に示すように、車速センサ３３によって検出された車速Vに応じて変化する特性を有しており、所定の車速未満においてその値が「１」とされ、所定の車速以上においてその値が「０」まで変化する補正係数である。一方、補正係数KRt11は、図６（ｂ）に示すように、値「１」から所定の設定値に応じて一様に値「０」まで減少する特定を有して変化する補正係数である。ここで、所定の設定値としては、例えば、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされたときの走行距離などを採用することができ、走行距離が大きくなるほど、運転者は操舵装置の操舵特性に慣れているすなわち操舵特性を習得しているとみなすことができる。そして、この場合には、補正係数KRt11は走行距離が大きくなるに伴ってその値「０」まで一様に減少する。
【００７５】
また、前記式２８中のδlは、路面の摩擦係数μにおいて取り得る最大の横加速度Ｇdμを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角であり、車速Vと横加速度Ｇの関数である下記式３１に従って計算される。
δl＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・Ｇdμ／Ｖ2  …式３１
ただし、この式３１においても、前記式２７と同様にLはホイールベース長を示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。また、路面の摩擦係数μは、周知の方法、例えば、検出された各車輪のスリップ率などに基づいて計算されるとよい。さらに、車速Vに関しては、車両の加速時における車輪のスリップによる影響や車速センサ３３の断線の影響を小さくするために、例えば、車速Vの変化勾配を制限するためのフィルタを設けるようにするとよい。
【００７６】
そして、補償目標転舵角δdhは、検出された車速Vや運転者の操舵特性習得具合に応じて前記式２８に従い次のように計算される。すなわち、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が大きい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「０」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が「０」とされる。このため、前記式２９，３０に従い、補正係数KRt00はその値が「１」となり、補正係数KRt10もその値が「１」となる。これにより、前記式２８に基づく補償目標転舵角δdhは、前記式２７に従って計算される目標転舵角δdと等しくなり、上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を得ることができて、運転が簡単になる。
【００７７】
また、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「１」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が略「１」とされる。このため、前記式２９，３０に従い、補正係数KRt00はその値が「０」となり、補正係数KRt10もその値が「０」となる。これにより、前記式２８に基づく補償目標転舵角δdhは、第２転舵角としての(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて低速にて車両を旋回させる場合でも、操舵角θに対する実転舵角δが大きなるため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。そして、走行距離が極めて少なく運転者の操舵特性習得具合が未だ不十分であっても、操舵角θに対して比例する関係とすることにより、運転者は違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。
【００７８】
また、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合、または、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が大きい場合にも、前記式２８に基づく補償目標転舵角δdhは、(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、低速にて操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて車両を旋回させる場合でも、補償目標転舵角δdhが操舵角θに比例するため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。特に、補正係数KRt11は、車両の走行距離に応じてその値が「１」から「０」へ一様に減少するため、運転者の操舵特性習得具合に応じて、前記式２８中のKRt11・((δl／θmax)・θ)項が「０」に減少する。このため、運転者は、操舵装置の操舵特性を十分に習得した後において、車速Vが大きい場合にはウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を知覚し、車速Vが小さい場合には操舵角θに対して比例関係にある操舵特性を知覚するようになる。したがって、いずれの車速域であっても、良好な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【００７９】
さらに、車速Vがある程度大きくかつ設定値（走行距離）がある程度大きな場合には、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値が、それぞれ「１」〜「０」（「０」〜「１」）の間で変化する。これにより、前記式２８に従って計算される補償目標転舵角δdhは、前記式２７に従って計算される目標転舵角δdよりも大きな値とされる。したがって、運転者は、車速Vおよび操舵特性習得具合に応じた最適な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【００８０】
上記のように計算された補償目標転舵角δdhは、転舵制御部６０の転舵角補正部６１に供給される。転舵角補正部６１は、トルク−横加速度変換部５２から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ３４によって検出された実横加速度Gをも入力しており、下記式３２の演算を実行して入力した補償目標転舵角δdhを補正し、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δdh＋K3・(Gd−G)  …式３２
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、実横加速度Gが見込み横加速度Gdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実横加速度Gが見込み横加速度Gdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。
【００８１】
この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部６２に供給される。駆動制御部６２は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部６２は、駆動回路３７から同電動モータに流れる駆動電流も入力し、転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が同電動モータに適切に流れるように駆動回路３７をフィードバック制御する。この転舵アクチュエータ２１内の電動モータの駆動制御により、同電動モータの回転は、転舵出力軸２２を介してピニオンギア２３に伝達され、ピニオンギア２３によりラックバー２４を軸線方向に変位させる。そして、このラックバー２４の軸線方向の変位により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。
【００８２】
上記作動説明からも理解できるように、上記第１実施形態によれば、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdfまたはヒステリシス項Mh1が付与された操舵トルクTdrに変換される。また、変換された操舵トルクTdf，Tdrはトルク−横加速度変換部５２によって見込み横加速度Gdfまたはヒステリシス項Mh2が付与された見込み横加速度Gdrに変換される。そして、転舵角変換部５３は、車速Vや設定値（走行距離）に応じて、比率としての補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値を適宜変更し、見込み横加速度Gdf，Gdrの発生に必要な目標転舵角δdと操舵角θに対して比例する(δl／θmax)・θからなる補償目標転舵角δdhを計算する。この計算された補償目標転舵角δdhは、転舵角補正部６１により補正目標転舵角δdaに補正され、駆動制御部６２により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。
【００８３】
そして、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが大きい場合や走行距離が多く運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得した場合には、例えば、目標転舵角δdの比率を大きくするすなわち補正係数KRt00，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が目標転舵角δdに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者には、この旋回により、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み横加速度Gdf，Gdrが与えられる。そして、この見込み横加速度Gdf，Gdrは操舵ハンドル１１に付与した操舵トルクTd（反力トルクTz）に対してべき乗関数的（式１２を式１６に変形することにより操舵角θに対して指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００８４】
また、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが小さい場合や走行距離が少なく運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得していない場合には、例えば、(δl／θmax)・θの比率を大きくするすなわち補正係数KRt01，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が(δl／θmax)・θに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者は、操舵ハンドル１１に対する操舵角θと比例する転舵角にて車両を旋回させることができるため、操舵特性の習得が不十分であっても、従来の機械的に連結された操舵装置での経験に基づいて簡単に車両を旋回させることができる。
【００８５】
上記第１実施形態においては、車両が低速走行（移動）する場合や操舵特性習得具合が不十分である場合に運転者の覚える違和感を解消するために、目標転舵角δdを補償する転舵角補償関数を導入し、運転者が入力した操舵角θに対して比例の関係を有する補償目標転舵角δdhを計算するように実施した。これにより、運転者の操舵ハンドル１１の回動ストロークに対して車両がリニアな操舵特性に従って旋回するため、車両が低速で移動する場合や操舵特性習得具合が不十分であっても、運転者が違和感を覚えないようにした。
【００８６】
ところで、上述した運転者の違和感は、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合において、操舵ハンドル１１の操舵角θに対する実転舵角δが発生するまでの時間遅れによっても感じられる場合がある。すなわち、上記第１実施形態における目標転舵角δdは、前記式２７に従って、操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）に対してべき乗関数的（指数関数的）に変化する見込み横加速度Ｇd（すなわち見込み横加速度Gdf，Gdr）に基づいて計算される。さらに、操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）は、所定値Tg以上において、前記式７，９に従って、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して指数関数的に変化するように計算される。このため、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合には、従来の機械的に連結された操舵装置に比して、より多く操舵ハンドル１１を回動しなければならず、このことによって運転者は違和感を覚えることがある。したがって、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を、特に低速走行（移動）の際に、大きくするようにすれば、運転者が必要としている実転舵角δを発生させるまでの時間遅れを小さくすることができる。以下、上記第１実施形態の第１変形例について詳細に説明する。
【００８７】
この第１変形例においては、変位−トルク変換部５１からトルク−横加速度変換部５２に供給される第１操作力としての操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を大きく補償して補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）を計算する関数（以下、トルク補償関数という）を導入する。以下、このトルク補償関数について詳細に説明する。このトルク補償関数は、車両の車速Vの大きさと操舵角θの変化特性に基づいて補償操舵トルクTdhを計算するものであり、切込み操作時においては下記式３３によって表され、戻し操作時においては下記式３４によって表される。
Tdfh＝KRs10・(KRs00・Tdf＋KRs01・(Tmax／θmax)・θ)＋KRs11・(Tmax／θmax)・θ  …式３３
Tdrh＝KRs10・(KRs00・Tdr＋KRs01・(Tmax／θmax)・θ)＋KRs11・(Tmax／θmax)・θ  …式３４
ただし、KRs00，KRs01， KRs10およびKRs11は所定の補正係数である。そして、補正係数KRs00と補正係数KRs01間には下記式３５に示す関係が成立し、補正係数KRs10と補正係数KRs11間には下記式３６に示す関係が成立する。
KRs00＋KRs01＝1  …式３５
KRs10＋KRs11＝1  …式３６
【００８８】
ここで、特に、補正係数KRs01と補正係数KRs11については、補正係数KRs01が車速特性に基づく操舵遅れ特性を補正する係数であり、補正係数KRs11が操舵角θの変化特性を補正する係数であって、それぞれ図７（ａ），（ｂ）に示すような特性を有する。具体的に説明すると、補正係数KRs01は、図７（ａ）に示すように、車速センサ３３によって検出された車速Vに応じて変化する特性を有しており、所定の車速未満においてその値が「１」とされ、所定の車速以上においてその値が所定値まで変化する補正係数である。一方、補正係数KRs11は、図７（ｂ）に示すように、運転者により入力された操舵角θが所定の操舵角θz未満ではその値が「１」とされ、所定の操舵角θz以上ではその値が所定値まで変化する補正係数である。なお、前記所定値は、その値が「０」〜「１」の間の数値として設定されるとよい。ここで、所定の操舵角θz未満において補正係数KRs11を「１」とするのは、所定の操舵角θz未満では、前記式６，８に従い、操舵トルクTdf，Tdrが一次関数的に変化するためである。
【００８９】
そして、補償操舵トルクTdhは、検出された車速Vや操舵角θに応じて前記式３３，３４に従い次のように計算される。すなわち、車速Vが大きくかつ操舵角θが操舵角θz以上である場合には、補正係数KRs01は図７（ａ）に示すようにその値が所定値とされるとともに、補正係数KRs11も図７（ｂ）に示すようにその値が所定値とされる。このため、前記式３５，３６に従い、補正係数KRs00および補正係数KRs10が決定される。これにより、変位−トルク変換部５１からトルク−横加速度変換部５２に供給される補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）は、運転者により操舵ハンドル１１を介して入力される操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）よりも大きくなるように補償されて計算されるため、運転者が必要としている実転舵角δを発生させるまでの時間遅れを小さくすることができる。
【００９０】
また、車速Vが小さくかつ操舵角θが操舵角θz未満である場合には、補正係数KRs01は図７（ａ）に示すようにその値が「１」とされるとともに、補正係数KRs11も図７（ｂ）に示すようにその値が「１」とされる。このため、前記式３５，３６に従い、補正係数KRs00はその値が「０」となり、補正係数KRs10もその値が「０」となる。これにより、前記式３３，３４に基づく補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）は、第２操作力としての(Tmax／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。この比例関係が得られることにより、例えば、最大操舵角θmaxまで操舵ハンドル１１を回動する場合において、最大操舵トルクTmaxを発生させるまでの時間を短縮することができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して実転舵角δをリニアに変化させることができ、人間の知覚特性に合った操舵特性を得ることができる。これにより、運転者は、違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。
【００９１】
上記のように計算された補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）は、トルク−横加速度変換部５２に供給される。トルク−横加速度変換部５２は、供給された補償操舵トルクTdhを利用して、前記式１１〜１５に従って見込み横加速度Ｇd（見込み横加速度Gdf，Gdr）を計算する。なお、この場合においても、図４に示した特性の変換テーブルを用いて、見込み横加速度Ｇd（見込み横加速度Gdf，Gdr）を計算することが可能である。そして、計算された見込み横加速度Ｇdは、転舵角変換部５３に供給され、前記式２７に従って目標転舵角δdが計算され、同計算された目標転舵角δdは転舵制御部６０の転舵角補正部６１によって補正されて補正目標転舵角δdaが計算される。したがって、見込み横加速度Ｇd（見込み横加速度Gdf，Gdr）が補償操舵トルクTdhに基づいて計算されるため、操舵遅れが解消され、上記第１実施形態と同様に運転者が覚える違和感を解消することができる。
【００９２】
次に、操舵ハンドル１１の操作入力値として操舵トルクTを利用するようにした上記第１実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例においては、図１に破線で示すように、操舵入力軸１２に組み付けられて操舵ハンドル１１に入力された操舵トルクを検出するとともに、同検出された操舵トルクを操舵トルクTとして検出する操舵トルクセンサ３８を備えている。他の構成については上記第１実施形態と同じであるが、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムは上記第１実施形態の場合と若干異なる。
【００９３】
この第２変形例の場合には、前記コンピュータプログラムを表す図２の機能ブロック図において、変位−トルク変換部５１は設けられておらず、トルク−横加速度変換部５２が、上記第１実施形態における変位−トルク変換部５１にて計算される操舵トルクTdf，Tdrに代えて、操舵トルクセンサ３８によって検出された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Gdf，Gdrを計算する。すなわち、操舵トルクセンサ３８から出力される操舵トルクTは、入力された操舵トルクに対し、切込み操作または戻し操作に応じて前記式６〜１０と同様に計算が実行されて出力され、前記式１１〜１６と同様の計算を実行して見込み横加速度Gdf，Gdrを決定する。なお、この場合も、前記式１１〜１６の演算の実行に代え、図4に示す特性を表すテーブルを用いて見込み横加速度Gdf，Gdrを計算するようにしてもよい。また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第1実施形態の場合と同じである。
【００９４】
この第２変形例によれば、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵トルクTがトルク−横加速度変換部５２によって見込み横加速度Gdfまたはヒステリシス項Mh2が付与された見込み横加速度Gdrに変換され、転舵角変換部５３、転舵角補正部６１および駆動制御部６２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込み横加速度Gdf，Gdrの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。そして、この場合も、操舵トルクTは運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵トルクTに対して見込み横加速度Gdf，Gdrはべき乗関数的（式１２を式１６に変形することにより、また、同様に式１４を変形することにより指数関数的）に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。したがって、この変形例においても、上記第１実施形態の場合と同様に、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができるので、上記第１実施形態の場合と同様な効果が期待される。
【００９５】
さらに、上記第１実施形態による車両の操舵制御と、前記第２変形例による車両の操舵制御とを切り替え可能にしてもよい。すなわち、操舵角センサ３１と操舵トルクセンサ３８の両方を備え、上記第１実施形態のように変位−トルク変換部５１にて計算される操舵トルクTdを用いて見込み横加速度Ｇdを計算する場合と、操舵トルクセンサ３８によって出力された操舵トルクTを用いて見込み横加速度Ｇdを計算する場合とを切り替えて利用可能とすることもできる。この場合、前記切り替えを、運転者の意思により、または車両の運動状態に応じて自動的に切り替えるようにするとよい。
【００９６】
また、上記第１実施形態においては、転舵角補正部６１が、見込み横加速度Ｇdと実横加速度Gとの差Gd−Gに応じて目標転舵角δdを補正するようにした。しかし、これに代え、または加えて、転舵角補正部６１が、見込み横加速度Gdに対応した見込みヨーレートγdと実ヨーレートγとの差γd−γに応じて目標転舵角δdを補正するようにしてもよい。この場合、見込みヨーレートγdを、見込み横加速度Gdおよび車速Vを用いて下記式３７の演算により計算する。
γd＝Gd／Ｖ  …式３７
【００９７】
そして、この計算した見込みヨーレートγdと、図１に破線で示すようにヨーレートセンサ３９によって検出された実ヨーレートγとを用いた下記式３８に基づいて補正目標転舵角δdaを計算するようにすればよい。
δda＝δd＋K4・(γd−γ)  …式３８
ただし、係数K4は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。
【００９８】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、反力トルクTzf，Tzrを前記式１〜式５に従って計算し、操舵トルクTdf，Tdrを前記式６〜式１０に従って計算するように実施した。すなわち、操舵ハンドル１１の操舵角θが所定の操舵角θz未満では反力トルクTzf，Tzrおよび操舵トルクTdf，Tdrを原点「０」を通る一次関数式（前記式１，３，６および式８）に従って計算し、所定の操舵角θz以上ではウェーバー・ヘフナーの法則に基づく指数関数式（前記式２，４，７および式９）に従って計算するように実施した。特に、中立位置近傍の反力トルクTzf，Tzrおよび操舵トルクTdf，Tdrを一次関数式に従って計算することにより、操舵ハンドル１１の回動方向への振動を効果的に防止できる。すなわち、一次関数式の傾きa1，a2の大きさによって決定される反力トルクTzf，Tzrおよび操舵トルクTdf，Tdrにより操舵ハンドル１１を中立位置に維持することができ、回動方向への振動を効果的に防止できる。さらに、前記一次関数式と前記指数関数式とは、所定の操舵角θzにて連続的に接続するように実施した。これにより、運転者が知覚する反力トルクTzf，Tzrおよび運転者が操舵ハンドル１１に付与する操舵トルクTdf，Tdrが一次関数的な変化から指数関数的な変化、または、指数関数的な変化から一次関数的な変化へと切り替わるときであっても、運転者は違和感を覚えることがない。
【００９９】
ところで、上記第１実施形態におけるウェーバー・ヘフナーの法則に基づく指数関数式は、上述したように、前記式２１により計算される定数K1に依存して決定される指数関数式であり、同定数K1は車両の操舵システム（例えば、最大操舵角θmaxなど）に基づいて決定される。したがって、車両の操舵システムによっては、指数関数式によって計算される反力トルクTzf，Tzrおよび操舵トルクTdf，Tdrの値を大きくすることが可能であり、その結果、この指数関数式に対して一次関数式を所定の操舵角θzにて連続的に接続した場合には、接続される一次関数式の傾き（すなわち傾きa1，a2）が大きくなる。このため、運転者は、操舵ハンドル１１の中立位置から回動操作を開始したときには、より大きな反力トルクTzf，Tzrを知覚しながら、言い換えれば、より大きな操舵トルクTdf，Tdrを操舵ハンドル１１に付与しながら回動操作する必要がある。
【０１００】
また、より大きな反力トルクTzf，Tzrが操舵ハンドル１１に付与されることにより、例えば、操舵ハンドル１１が若干量だけ回動されたときには、より大きな反力トルクによって中立位置方向に戻されるため、回動方向への振動が発生しやすくなる。このことは、特に、車両が低速で走行していて、運転者が操舵ハンドル１１を大きく回動操作するときに顕著に知覚される。そこで、中立位置からの操舵ハンドル１１の回動操作を容易とするとともに、中立位置近傍における操舵ハンドル１１の回動方向への振動を防止できる第２実施形態について以下に詳細に説明する。なお、この第２実施形態においては、その構成が上記第１実施形態と同様であり、変位−トルク変換部４１，５１による反力トルクTzf，Tzrおよび操舵トルクTdf，Tdrの計算式のみが異なる。したがって、構成に関する詳細な説明は省略する。
【０１０１】
この第２実施形態においても、運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵角センサ３１によって操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部４０および感覚適合制御部５０にそれぞれ出力する。そして、反力制御部４０の変位−トルク変換部４１は、運転者によって操舵ハンドル１１が切込み操作されていれば下記式３９に従って反力トルクTzfを計算し、戻し操作されていれば下記式４０に従って反力トルクTzrを計算する。
Tzf＝KRs0・To・exp(K1・θ)＋KRs1・(KRm0・To・(exp(K1・θ)−1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θ)  …式３９
Tzf＝KRs0・(To・exp(K1・θ)−Mh1)＋KRs1・(KRm0・(To・(exp(K1・θ)−1)−Mh1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θ)  …式４０
ただし、前記式３９，４０中のKRs0，KRs1，KRm0およびKRm1は所定の係数（重み係数）であり、前記式４０中のMh1は上記第１実施形態と同様にヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。
【０１０２】
ここで、係数KRs0と係数KRs1間には下記式４１に示す関係が成立し、係数KRm0と係数KRm1間には下記式４２に示す関係が成立する。
KRs0＋KRs1＝1  …式４１
KRm0＋KRm1＝1  …式４２
そして、係数KRs0と係数KRm0は、車速センサ３３によって検出された車速Vに応じて、図８（ａ），（ｂ）に示すような変化特性を有する。具体的に説明すると、係数KRs0は、図８（ａ）に示すように、検出車速Vが所定の車速V1未満においてその値が「０」とされ、所定の車速V1以上で所定の車速V2未満においてその値が「１」まで変化し、所定の車速V2以上でその値が「１」とされる係数（重み係数）である。一方、係数KRm0は、図８（ｂ）に示すように、検出車速Vが所定の車速V1未満においてその値が「１」とされ、所定の車速V1以上で所定の車速V2未満においてその値が「０」まで変化し、所定の車速V2以上でその値が「０」とされる係数（重み係数）である。
【０１０３】
このように、係数KRs0および係数KRm0が検出車速Vに応じて変化することにより、前記式３９または前記式４０に従って計算される反力トルクTzfまたは反力トルクTzrは以下のようになる。すなわち、検出車速Vが所定の車速V1未満であれば係数KRs0が「０」に設定され、前記式４１に従って係数KRs1は「１」に設定される。一方、検出車速Vが所定の車速V1未満であれば係数KRm0が「１」に設定され、前記式４２に従って係数KRm1は「０」に設定される。これにより、検出車速Vが所定の車速V1未満（低速走行時）においては、前記式３９，４０がそれぞれ下記式４３，４４に示すようになり、同式４３，４４に従って反力トルクTzf，Tzrが計算される。
Tzf＝To・(exp(K1・θ)−1)  …式４３
Tzr＝To・(exp(K1・θ)−1)−Mh1  …式４４
前記式４３，４４に従って計算される反力トルクTzf，Tzrは、操舵ハンドル１１の操舵角θが「０」すなわち中立位置であれば「０」と計算される。また、中立位置から操舵ハンドル１１を切込み操作するとき、または、中立位置方向へ戻し操作するときには、中立位置近傍で付与される反力トルクTzf，Tzrが指数関数的に緩やかに変化し、操舵ハンドル１１に付与される反力トルクTzf，Tzrは小さくなる。
【０１０４】
このため、操舵ハンドル１１の中立位置では反力トルクTzf，Tzrが付与されないことに加えて、中立位置近傍での反力トルクTzf，Tzrの変化量（上記第１実施形態における一次関数式の傾きa1，a2に相当）が小さく（緩やかに）なることにより、操舵ハンドル１１の回動方向への振動を防止することができる。また、中立位置から切込み操作を開始するときには運転者の知覚する反力トルクTzfが小さくなるため、運転者が操舵ハンドル１１に付与する操舵トルクも小さくなる。したがって、車両の操舵システムに従って定数K1が大きく設定された場合であっても、運転者は極めて容易に操舵ハンドル１１を回動操作することができる。
【０１０５】
また、検出車速Vが所定の車速V2以上であれば係数KRs0が「１」に設定され、前記式４１に従って係数KRs1は「０」に設定される。これにより、検出車速Vが所定の車速V2以上（高速走行時）においては、前記式３９，４０がそれぞれ下記式４５，４６に示すようになり、同式４５，４６に従って反力トルクTzf，Tzrが計算される。
Tzf＝To・exp(K1・θ)  …式４５
Tzr＝To・(exp(K1・θ)−Mh1)  …式４６
前記式４５，４６に従って計算される反力トルクTzf，Tzrは、上記第１実施形態と同様に、ウェーバー・ヘフナーの法則に基づいて計算されるものである。これにより、高速走行時においては、運転者は人間の知覚特性に合った状態で操舵ハンドル１１を回動操作することができる。また、高速走行時において、前記式４５，４６に従って計算される反力トルクTzf，Tzrは、操舵ハンドル１１が中立位置すなわち操舵角θが「０」であれば、Toとして計算される。このように、中立位置にある操舵ハンドル１１に対して反力トルクToが付与されることにより、高速走行時の車両の直進安定性を良好に確保することができる。
【０１０６】
すなわち、中立位置にて反力トルクToが付与されることによって、操舵ハンドル１１は、中立位置から僅かに左右方向に回動されると、付与されている反力トルクToによって中立位置方向へ戻される。これにより、例えば、運転者の意図しない操舵ハンドル１１の左右方向への回動が生じた場合には、操舵ハンドル１１は自動的に中立位置に戻される。また、中立位置にある操舵ハンドル１１は、反力トルクToによりその状態が維持される。したがって、高速走行時の車両の直進安定性を良好に確保することができる。
【０１０７】
また、検出車速Vが所定の車速V1以上で所定の車速V2未満であるときには、係数KRs0，KRs1，KRm0およびKRm1が「０」〜「１」（「１」〜「０」）の間で連続的に変化する。これにより、検出車速Vが所定の車速V1以上で所定の車速V2未満（中速走行時）においては、前記式３９，４０に従って、反力トルクTzf，Tzrが計算される。このように、前記式３９，４０の係数KRs0， KRs1， KRm0および KRm1が連続的に変化、言い換えれば、前記式３９，４０の各項の重みが連続的に変化することにより、運転者は違和感を覚えることなく操舵ハンドル１１を回動操作できる。これについて以下に具体的に説明する。
【０１０８】
まず、係数KRm0および係数KRm1の変化に伴う反力トルクTzf，Tzrの変化について説明する。検出車速Vが所定の車速V1以上に増加すると、図８（ｂ）に示すように、係数KRm0の値が「１」から「０」に向けて減少するとともに、前記式４２に従って、係数KRm1が「０」から「１」に向けて増加する。これにより、検出車速Vの増加に伴い、反力トルクTzf，Tzrは、前記式３９，４０中のTo・(exp(K1・θ)−1)またはTo・((exp(K1・θ)−1)−Mh1)の重みが連続的に小さくなるとともに、(Tmax／θmax)・θの重みが連続的に大きくなって計算される。
【０１０９】
次に、係数KRs0および係数KRs1の変化に伴う反力トルクTzf，Tzrの変化について説明する。検出車速Vが所定の車速V1以上に増加すると、図８（ａ）に示すように、係数KRs0の値が「０」から「１」に向けて増加するとともに、前記式４１に従って、係数KRs1の値が「１」から「０」に向けて減少する。これにより、検出車速Vの増加に伴い、反力トルクTzf，Tzrに対し、前記式３９，４０中のKRm0・To・(exp(K1・θ)−1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θまたはKRm0・(To・(exp(K1・θ)−1)−Mh1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θの重みが連続的に小さくなるとともに、To・exp(K1・θ)またはTo・exp(K1・θ)−Mh1の重みが連続的に大きくなって計算される。
【０１１０】
このように、中速走行時において、係数KRs0，KRs1，KRm0およびKRm1が連続的に変化する（詳しくは、係数KRs0，KRm1が増大する）ことにより、低速走行時に前記式４３，４４に従って計算される反力トルクTzf，Tzrと高速走行時に前記式４５，４６に従って計算される反力トルクTzf，Tzrとが連続的に変更される。したがって、前記式３９，４０の各項の重みすなわち係数KRs0，KRs1，KRm0およびKRm1が検出車速Vに応じて連続的に変化し、また運転者の操舵ハンドル１１の回動操作量すなわち操舵角θの変化に基づいて反力トルクTzf，Tzrを計算することにより、運転者は、中速走行時の操舵ハンドル１１の回動操作において、違和感を覚えることなくスムーズに回動操作することができる。
【０１１１】
そして、この第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、上記計算された反力トルクTzfまたは反力トルクTzrは、駆動制御部４２に供給される。そして、駆動制御部４２は、駆動回路３６から反力アクチュエータ１３内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTzfまたは反力トルクTzrに対応した駆動電流が流れるように駆動回路３６をフィードバック制御する。これにより、運転者は、上述したような反力トルクTzf，Tzrを操舵ハンドル１１を介して知覚することができる。
【０１１２】
一方、感覚適合制御部５０に入力された操舵角θは、運転者によって切込み操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式３９と同様な下記式４７に従って操舵トルクTdfを計算する。また、運転者によって戻し操作されているときには、変位−トルク変換部５１が前記式４０と同様な下記式４８に従って操舵トルクTdrを計算する。
Tdf＝KRs0・To・exp(K1・θ)＋KRs1・(KRm0・To・(exp(K1・θ)−1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θ)  …式４７
Tdf＝KRs0・(To・exp(K1・θ)−Mh1)＋KRs1・(KRm0・(To・(exp(K1・θ)−1)−Mh1)＋KRm1・(Tmax／θmax)・θ)  …式４８
ただし、前記式４７，４８中のKRs0，KRs1，KRm0およびKRm1も前記式３９，４０と同様な検出車速Vに応じて変化する所定の係数（重み係数）であり、前記式４８中のMh1は上記第１実施形態と同様にヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。
【０１１３】
この操舵トルクTdf，Tdrの計算においても、上述した反力トルクTzf，Tzrの計算と同様に、前記式４１，４２に従って係数KRs0，KRs1，KRm0およびKRm1が計算される。これにより、操舵トルクTdf，Tdrは、低速走行時において原点「０」を通る指数関数（前記式４３，４４に相当）に従って計算され、高速走行時においてウェーバー・ヘフナーの法則に基づく指数関数（前記式４５，４６に相当）に従って計算される。そして、中速走行時においては、係数KRs0，KRs1，KRm0およびKRm1が連続的に変化する（詳しくは、係数KRs0，KRm1が増大する）ことにより、変位−トルク変換部５１は、前記式４７，４８に従って低速走行時に計算される操舵トルクTdf，Tdrと高速走行時に計算される操舵トルクTdf，Tdrとを連続的に変更して計算する。
【０１１４】
このように計算された操舵トルクTdf，Tdrは、上記第１実施形態と同様に、トルク−横加速度変換部５２に供給される。そして、トルク−横加速度変換部５２は、供給された操舵トルクTdf，Tdrに基づき、下記式４９，５０に従って見込み横加速度Gdf，Gdrを計算する。
Gdf＝C・TdfK2  …式４９
Gdr＝C・(Tdr−Mh2)K2  …式５０
ただし、前記式４９，５０は上記第１実施形態の前記式１２，１４と同様に構成されるものであり、前記式５０中のMh2は上記第１実施形態と同様な切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。そして、トルク−横加速度変換部５２は、前記式４９，５０に従い見込み横加速度Gdf，Gdrを計算すると、転舵角変換部５３に供給する。このように、転舵角変換部５３は、トルク−横加速度変換部５２から見込み横加速度Gdf，Gdrが供給されると、上記第１実施形態と同様に、補償目標転舵角δdhを計算する。
【０１１５】
以上の説明からも理解できるように、この第２実施形態によれば、車速が所定の車速V1未満のときには、前記式４３，４４に示した指数関数に従って操舵ハンドル１１の中立位置近傍における反力トルクTzf，Tzr（操舵トルクTdf，Tdr）の操舵角θに対する変化量を小さくすることにより、操舵ハンドル１１の回動方向への振動を防止することができる。すなわち、中立位置近傍にて操舵角θに対する反力トルクTzf，Tzr（操舵トルクTdf，Tdr）の変化量を小さくすることにより、操舵ハンドル１１を滑らかに中立位置に戻すことができるため、操舵ハンドル１１の回動方向への振動を効果的に防止することができる。
【０１１６】
ｃ．第３実施形態
上記第１実施形態の第１変形例においては、転舵角変換部５３が転舵角補償関数により目標転舵角δdを補償して補償目標転舵角δdhを計算するように実施した。これにより、車速Vが小さい場合には、補償目標転舵角δdhが操舵角θに対して比例する関係となり、操舵特性習得具合が未だ不十分な運転者であっても違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができるようにした。
【０１１７】
ところで、上記第１実施形態において、車速Vが小さい場合に計算される補償目標転舵角δdhは(δl／θmax)・θで表される一次関数式であり、車両の操舵システムにより決定される操舵角θの最大値θmaxに依存する。したがって、最大値θmaxが小さく設定された車両の操舵システムにおいては、上記一次関数式の傾きすなわちδl／θmaxが大きくなり、その結果、補償目標転舵角δdhの変化量が急峻となる場合がある。また、一次関数式の傾きが大きくなることにより、例えば、運転者の戻し操作に応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が直進位置方向に戻されるときに、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左右方向に振動する場合があり、これにより、直進位置付近での直進安定性が悪化する場合がある。そこで、直進位置付近の補償目標転舵角δdhの変化量を緩やかとする第３実施形態について以下に詳細に説明する。なお、この第３実施形態においても、その構成が上記第１実施形態と同様であり、転舵角変換部５３による補償目標転舵角δdhの計算式のみが異なる。したがって、構成に関する詳細な説明を省略する。
【０１１８】
この第３実施形態においては、トルク−横加速度変換部５２から上記第１実施形態の第１変形例と同様に計算された見込み横加速度Gdf，Gdrが転舵角変換部５３に供給される。転舵角変換部５３は、供給された見込み横加速度Gdf，Gdrに基づいて、前記式２７に従って目標転舵角δdを計算する。そして、転舵角変換部５３は、下記式５１に従って計算した目標転舵角δdを補償し、補償目標転舵角δdhを計算する。
δdh＝KRt0・δd＋KRt1・(KRm00・(exp(KRM・θ)−1)＋KRm01・(δmax／θmax)・θ)  …式５１
ただし、KRt0，KRt1，KRm00およびKRm01は所定の補正係数である。そして、補正係数KRt0と補正係数KRt1間には下記式５２に示す関係が成立し、補正係数KRm00と補正係数KRm01間には下記式５３に示す関係が成立する。
KRt0＋KRt1＝1  …式５２
KRm00＋KRm01＝1  …式５３
また、前記式５１中のδmaxは左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵し得る最大値であり、KRMは所定の定数である。
【０１１９】
ここで、特に、補正係数KRt0と補正係数KRm00については、補正係数KRt0が車速特性を補正する係数であり、補正係数KRm00が車両の転舵特性を補正する係数であって、それぞれ図９（ａ），（ｂ）に示すような特性を有する。具体的に説明すると、補正係数KRt0は、図９（ａ）に示すように、車速センサ３３によって検出された車速Vに応じて変化する特性を有しており、所定の車速未満においてその値が「０」とされ、所定の車速以上においてその値が「１」まで変化する補正係数である。一方、補正係数KRm00は、図９（ｂ）に示すように、操舵角センサ３１によって検出された操舵角θに応じて変化する特性を有している。すなわち、所定の操舵角θ1未満においてその値が「１」とされ、所定の操舵角θ1以上で所定の操舵角θ2未満においてその値が「０」まで変化し、所定の操舵角θ2以上でその値が「０」とされる補正係数である。
【０１２０】
そして、補償目標転舵角δdhは、検出車速Vに応じて、前記式５１に従い次のように計算される。すなわち、検出車速Vが所定の車速未満である場合には、補正係数KRt0が「０」に設定され、前記式５２に従って補正係数KRt1は「１」に設定される。これにより、検出車速Vが所定の車速未満においては、前記式５１が下記式５４に示すようになり、同式５４に従って補償目標転舵角δdhが計算される。
δdh＝KRm00・(exp(KRM・θ)−1)＋KRm01・(δmax／θmax)・θ  …式５４
また、検出車速Vが所定の車速未満である状態において、操舵ハンドル１１の操舵角θが所定の操舵角θ1未満である場合には、補正係数KRm00が「１」とされるとともに前記式５３に従って補正係数KRm01が「０」とされる。このため、前記式５４が下記式５５に示すようになり、同式５５に従って補償目標転舵角δdhが計算される。
δdh＝exp(KRM・θ)−1)  …式５５
前記式５５に従って計算される補償目標転舵角δdhは、操舵ハンドル１１の操舵角θが「０」（中立位置）であれば、「０」（直進位置）と計算される。また、操舵ハンドル１１が中立位置近傍にて切込み操作または戻し操作されるときには、補償目標転舵角δdhは指数関数的に緩やかに変化する。このため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の直進位置付近での補償目標転舵角δdhの変化量（上記第１実施形態における一次関数式の傾きδl／θmaxに相当）が小さく（緩やかに）なることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の直進位置付近における左右方向への振動を防止することができる。
【０１２１】
また、検出車速Vが所定の車速未満である場合において、操舵ハンドル１１の操舵角θが所定の操舵角θ2以上である場合には、補正係数KRm00が「０」とされるとともに前記式５３に従って補正係数KRm01が「１」とされる。このため、前記式５４が下記式５６に示すようになり、同式５６に従って補償目標転舵角δdhが計算される。
δdh＝(δmax／θmax)・θ  …式５６
前記式５６に従って計算される補償目標転舵角δdhは、上記第１実施形態の第１変形例と同様に、操舵角θに対して比例する関係となる。この比例関係が得られることにより、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して実転舵角δをリニアに変化させることができ、人間の知覚特性に合った操舵特性を得ることができる。したがって、運転者は、違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。
【０１２２】
さらに、検出車速Vが所定の車速未満である場合において、操舵ハンドル１１の操舵角θが所定の操舵角θ1以上で所定の操舵角θ2未満である場合には、補正係数KRm00と補正係数KRm01が「１」〜「０」（「０」〜「１」）の間で連続的に変化する。このため、補償目標転舵角δdhは、前記式５４に従って計算される。この場合には、操舵ハンドル１１の操舵角θの変化に応じて、前記式５５に従って計算される補償目標転舵角δdhと前記式５６に従って計算される補償目標転舵角δdhとが連続的に変更される。このため、運転者は前記変更に伴う違和感を覚えることなく操舵ハンドル１１を回動操作することができる。
【０１２３】
一方、検出車速Vが所定の車速以上である場合には、補正係数KRt0が「１」に設定され、前記式５２に従って補正係数KRt1は「０」に設定される。これにより、検出車速Vが所定の車速以上においては、補償目標転舵角δdhが見込み横加速度Gdf，Gdrを発生させるための目標転舵角δdと等しくなるため、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を知覚するようになる。したがって、高速走行時においては、運転者は人間の知覚特性に合った操舵特性を知覚しながら、容易に車両を旋回させることができる。
【０１２４】
以上の説明からも理解できるように、この第３実施形態においては、車速が所定の車速未満ときには、前記式５５に示した指数関数に従って操舵ハンドル１１の中立位置近傍における補償目標転舵角δdhの操舵角θに対する変化量を小さくすることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左右方向への振動を防止することができる。すなわち、操舵角θに対する補償目標転舵角δdhの変化量を小さくすることにより、操舵ハンドルを中立位置に戻した際に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を滑らかに（緩やかに）直進位置に転舵することができるため、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の左右方向への振動を効果的に防止することができる。なお、上記第３実施形態においては、運転者がウェーバー・ヘフナーの法則に従って操舵ハンドル１１を回動操作するステアリングバイワイヤ方式の操舵装置について詳細に説明したが、ウェーバー・ヘフナーの法則に因らない従来のステアリングバイワイヤ方式の操舵装置に適用して実施することも可能である。この場合においても、操舵ハンドルの中立位置近傍において、転舵輪（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２に相当）の転舵角を前記式７８に従って緩やかに転舵させることにより、同様の効果が期待できる。
【０１２５】
ｄ．第４実施形態
次に、上記第１実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、ヨーレートを用いた本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態においては、図１に破線で示すように、上記第１実施形態における横加速度センサ３４に代えて、運転者が知覚し得る運動状態量である実ヨーレートγを検出して出力するヨーレートセンサ３９を備えている。
【０１２６】
この第４実施形態においては、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが図１０の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−ヨーレート変換部５４が設けられている。
【０１２７】
このトルク−ヨーレート変換部５４は、変位−トルク変換部５１から計算された操舵トルクTdf，Tdrが供給される。なお、この第４実施形態においても、トルク−ヨーレート変換部５４は、変位−トルク変換部５１から供給される操舵トルクTdf，Tdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては操舵トルクTdf，Tdrをまとめて操舵トルクTdとして説明する。そして、トルク−ヨーレート変換部５４は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込んでいる見込みヨーレートγdfを下記式５７，５８に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込みヨーレートγdrを下記式５９，６０に従って計算する。
【０１２８】
このとき、トルク−ヨーレート変換部５４は、見込みヨーレートγdf，γdrを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式５７，５９に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式５８，６０に従って計算する。ここで、下記式５７または式５９は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込みヨーレートγdf，γdrが「０」となる関数である。また、下記式５８，６０は上記実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式５７，５９と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
γdf＝b1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式５７
γdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式５８
γdr＝b2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式５９
γdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式６０
【０１２９】
ただし、前記式５７中のb1および前記式５９中のb2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式５８，６０中のC，K2は定数である。また、前記式５７〜６０中の操舵トルクTdは前記式６〜１０を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数b1，b2および定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数b1，b2および定数Cを前記正の定数b1，b2および定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【０１３０】
また、前記式５９，６０中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込みヨーレートγdfと戻し操作時の見込みヨーレートγdrとの比率に基づいて決定され、下記式６１のように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式６１
ただし、前記式６１中のKqは操舵トルクTdに対するウェーバー比であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、本実施形態においても、ヒステリシス項Mh2を前記式６１のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【０１３１】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式５７または式５８に従って計算された見込みヨーレートγdfと前記式５９または式６０に従って計算された見込みヨーレートγdrとが連続的に繋がるため、見込みヨーレートγdfから見込みヨーレートγdrへ、逆に、見込みヨーレートγdrから見込みヨーレートγdfへスムーズに切り替えることができる。また、前記式６１に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切り込み操作と戻し操作間の変更時点における見込みヨーレートγdf，γdrが維持される。このため、後述するように、見込みヨーレートγdf，γdrに基づいて計算される補正目標転舵角δdaに転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱などによって、その実転舵角δが変化することを防止することができ、運転者が見込んだ車両の挙動を維持することができる。
【０１３２】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式５７および前記式５９に従って見込みヨーレートγdfおよび見込みヨーレートγdrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式５７および前記式５９は、原点「０」を通る関数であるため、見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrが非連続となることが防止される。
【０１３３】
すなわち、所定値Tg未満においては、前記式５７および前記式５９は、ともに原点「０」を通る関数である。このため、運転者が見込みヨーレートを、例えば、右方向から左方向へ変化するヨーレートを見込んだとすれば、トルク−横加速度変換部５２は、前記式５９に従って一次関数的に「０」に収束する見込みヨーレートγdrを計算するとともに前記式５７に従って「０」から一次関数的に増大する見込みヨーレートγdfを計算する。したがって、見込みヨーレートγdfと見込みヨーレートγdrは、「０」で連続となり、見込みヨーレートの知覚方向が変化する場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに見込みヨーレートγdf，γdrを切り替えることができて、運転者は違和感を覚えることがない。なお、この場合も、前記式５７〜６１の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdf，γdrを記憶した図１１に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγdf，γdrを計算するようにしてもよい。
【０１３４】
また、トルク−ヨーレート変換部５４にて計算された見込みヨーレートγdf，γdrは、転舵角変換部５５に供給される。なお、転舵角変換部５５は、トルク−ヨーレート変換部５４から供給される見込みヨーレートγdf，γdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては見込みヨーレートγdf，γdrをまとめて見込みヨーレートγdとして説明する。転舵角変換部５５は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の第１転舵角としての目標転舵角δdを計算するとともに、補償目標転舵角δdhを計算するものである。
【０１３５】
そして、転舵角変換部５５は、図１２に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５５は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ３３から入力した検出車速Vに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ（見込みヨーレートγd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−ヨーレート変換部５４から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。
【０１３６】
なお、目標転舵角δdは下記式６２に示すように車速Vとヨーレートγの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式６２の演算の実行によっても計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・γd／Ｖ  …式６２
ただし、前記式６２においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
【０１３７】
このように、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する反力トルクTz（操舵トルクTd）に基づいて見込んだ見込みヨーレートγdを発生させるように目標転舵角δdを計算することにより、運転者は、自身が見込んだ見込みヨーレートγdを知覚して操舵ハンドル１１を操作することができる。このため、運転者の操舵感覚に適合した状態で車両を走行させることができるため、ステアリングバイワイヤ方式の転舵装置を搭載した車両の運転が簡単になる。
【０１３８】
ところで、この第４実施形態においても、例えば、車庫入れ時の低速走行などの車両が低速で走行している場合には、運転者は、操舵ハンドル１１の回動操作によって見込んだ見込みヨーレートγdを知覚しない場合がある。このように、車両が低速で走行（移動）している場合には、運転者は、単に操舵ハンドル１１の回動ストロークすなわち操舵角θに基づいて車両を旋回させる。そして、この旋回に際しては、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して実転舵角δが比例する関係とすることによって、例えば、操舵角θに対する実転舵角δを大きくすることができて、人間の操舵感覚に適合した状態とすることができる。
【０１３９】
言い換えれば、車両が低速で走行（移動）している場合には、上述したように、操舵角θに対して指数関数的に変化する操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づき見込みヨーレートγdが計算され、同決定された見込みヨーレートγdに基づいて目標転舵角δdが決定されると、運転者はより大きな操舵角θまで操舵ハンドル１１を回動しなければ車両を希望する方向へ旋回させることができず違和感を覚える場合がある。一方で、この運転者が覚える違和感は、上記したステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を搭載した車両に乗り換えた当初に感じる可能性が高く、同操舵装置の操舵特性に慣れるすなわち操舵特性を習得することにより徐々に解消されると考えられる。
【０１４０】
このため、この第４実施形態においても上記第１実施形態と同様に、車両が低速で走行（移動）している場合や運転者による操舵装置の操舵特性の習得具合に応じて、より適切な実転舵角δが得られるように、転舵角補償関数を導入して前記式６２により計算される目標転舵角δdを補償して補償目標転舵角δdhを計算する。以下、この転舵角補償関数について詳細に説明する。この転舵角補償関数も、上記第１実施形態と同様に車両の車速Vの大きさと運転者の操舵特性習得具合に基づいて補償目標転舵角δdhを計算するものであり、下記式６３によって表される。
δh＝KRt10・(KRt00・γd＋KRt01・(δl／θmax)・θ)＋KRt11・((δl／θmax)・θ)  …式６３
ただし、KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11は上記第１実施形態と同様な所定の補正係数である。そして、補正係数KRt00と補正係数KRt01間には下記式６４に示す関係が成立し、補正係数KRt10と補正係数KRt11間には下記式６５に示す関係が成立する。
KRt00＋KRt01＝1  …式６４
KRt10＋KRt11＝1  …式６５
【０１４１】
ここで、特に、補正係数KRt01と補正係数KRt11についても、上記第１実施形態と同様に、補正係数KRt01が車速特性を補正する係数であり、補正係数KRt11が運転者の操舵特性習得具合を補正する係数であって、それぞれ図６（ａ），（ｂ）に示すような特性を有する。また、前記式６３中のδlは、路面の摩擦係数μにおいて取り得る最大のヨーレートγdμを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角であり、車速Vとヨーレートγの関数である下記式６６に従って計算される。
δl＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・γdμ／Ｖ  …式６６
ただし、この式６６においても、前記式６２と同様にLはホイールベース長を示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
【０１４２】
そして、補償目標転舵角δdhは、検出された車速Vや運転者の操舵特性習得具合に応じて前記式６３に従い次のように計算される。すなわち、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が大きい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「０」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が「０」とされる。このため、前記式６４，６５に従い、補正係数KRt00はその値が「１」となり、補正係数KRt10もその値が「１」となる。これにより、前記式６３に基づく補償目標転舵角δdhは、前記式６２に従って計算される目標転舵角δdと等しくなり、上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を得ることができて、運転が簡単になる。
【０１４３】
また、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「１」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が略「１」とされる。このため、前記式６４，６５に従い、補正係数KRt00はその値が「０」となり、補正係数KRt10もその値が「０」となる。これにより、前記式６３に基づく補償目標転舵角δdhは、第２転舵角としての(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、低速にて見込みヨーレートγdを知覚せずに操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて車両を旋回させる場合でも、操舵角θに対する実転舵角δが大きなるため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。そして、走行距離が極めて少なく運転者の操舵特性習得具合が未だ不十分であっても、操舵角θに対して比例する関係とすることにより、運転者は違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。
【０１４４】
また、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合、または、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が大きい場合にも、前記式６３に基づく補償目標転舵角δdhは、(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて低速にて車両を旋回させる場合でも、操舵角θに対する実転舵角δが大きなるため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。特に、補正係数KRt11は、車両の走行距離に応じてその値が「１」から「０」へ一様に減少するため、運転者の操舵特性習得具合に応じて、前記式４５中のKRt11・((δl／θmax)・θ)項が「０」に減少する。このため、運転者は、操舵装置の操舵特性を十分に習得した後において、車速Vが大きい場合にはウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を知覚し、車速Vが小さい場合には操舵角θに対して比例関係にある操舵特性を知覚するようになる。したがって、いずれの車速域であっても、良好な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【０１４５】
さらに、車速Vがある程度大きくかつ設定値（走行距離）がある程度大きな場合には、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値が、それぞれ「１」〜「０」（「０」〜「１」）の間で変化する。これにより、前記式６３に従って計算される補償目標転舵角δdhは、前記式６２に従って計算される目標転舵角δdよりも大きな値とされる。したがって、運転者は、車速Vおよび操舵特性習得具合に応じた最適な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【０１４６】
この計算された補償目標転舵角δdhは、転舵制御部６０の転舵角補正部６３に供給される。転舵角補正部６３は、トルク−ヨーレート変換部５４から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ３９によって検出された実ヨーレートγをも入力しており、下記式６７の演算を実行して、入力した補償目標転舵角δdhを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K5・(γd−γ)  …式６７
ただし、係数K5は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δがより精度よく確保される。
【０１４７】
また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第１実施形態の場合と同じである。そして、図１０の機能ブロック図において、上記第１実施形態の図２と同じ符号を付してその説明を省略する。
【０１４８】
そして、上記説明した第４実施形態においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdfまたはヒステリシス項Mh1が付与された操舵トルクTdrに変換される。また、変換された操舵トルクTdf，Tdrはトルク−ヨーレート変換部５４によって見込みヨーレートγdfまたはヒステリシス項Mh2が付与された見込みヨーレートγdrに変換される。そして、転舵角変換部５５は、車速Vや設定値（走行距離）に応じて、比率としての補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値を適宜変更し、見込みヨーレートγdf，γdrの発生に必要な目標転舵角δdと操舵角θに対して比例する(δl／θmax)・θからなる補償目標転舵角δdhを計算する。この計算された補償目標転舵角δdhは、転舵角補正部６３により補正目標転舵角δdaに補正され、駆動制御部６２により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。
【０１４９】
そして、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが大きい場合や走行距離が多く運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得した場合には、例えば、目標転舵角δdの比率を大きくするすなわち補正係数KRt00，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が目標転舵角δdに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者には、この旋回により、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込みヨーレートγdf，γdrが与えられる。そして、この見込みヨーレートγdf，γdrは操舵ハンドル１１に付与した操舵トルクTd（反力トルクTz）に対してべき乗関数的（式１２を式１６に変形と同様に式５８，６０を変形することにより指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【０１５０】
また、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが小さい場合や走行距離が少なく運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得していない場合には、例えば、(δl／θmax)・θの比率を大きくするすなわち補正係数KRt01，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が(δl／θmax)・θに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者は、操舵ハンドル１１に対する操舵角θと比例する転舵角にて車両を旋回させることができるため、操舵特性の習得が不十分であっても、従来の機械的に連結された操舵装置での経験に基づいて簡単に車両を旋回させることができる。
【０１５１】
また、上記第４実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、車両が低速走行（移動）する場合や操舵特性習得具合が不十分である場合に運転者の覚える違和感を解消するために、目標転舵角δdを補償する転舵角補償関数を導入し、運転者が入力した操舵角θに対して比例の関係を有する補償目標転舵角δdhを計算するように実施した。これにより、運転者の操舵ハンドル１１の回動ストロークに対して車両がリニアな操舵特性に従って旋回するため、車両が低速で移動する場合や操舵特性習得具合が不十分であっても、運転者が違和感を覚えないようにした。
【０１５２】
ところで、上記第４実施形態においても、上述した運転者の違和感は、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合において、操舵ハンドル１１の操舵角θに対する実転舵角δが発生するまでの時間遅れによっても感じられる場合がある。すなわち、上記第４実施形態における目標転舵角δdは、前記式６２に従って、操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）に対してべき乗関数的（指数関数的）に変化する見込みヨーレートγd（すなわち見込みヨーレートγdf，γdr）に基づいて計算される。さらに、操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）は、所定値Tg以上において、前記式７，９に従って、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して指数関数的に変化するように計算される。このため、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合には、従来の機械的に連結された操舵装置に比して、より多く操舵ハンドル１１を回動しなければならず、このことによって運転者は違和感を覚える。したがって、この第４実施形態においても、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を、特に低速走行（移動）の際に、大きくするようにすれば、運転者が必要としている実転舵角δを発生させるまでの時間遅れを小さくすることができる。以下、上記第４実施形態の変形例について詳細に説明する。
【０１５３】
この第４実施形態に係る変形例においても、上記第１実施形態の第１実施形態と同様のトルク補償関数を導入し、変位−トルク変換部５１からトルク−ヨーレート変換部５４に供給される第１操作力としての操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を大きく補償して補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）を計算する。
【０１５４】
そして、計算された補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）は、トルク−ヨーレート変換部５４に供給される。トルク−ヨーレート変換部５４は、供給された補償操舵トルクTdhを利用して、前記式５７〜６１に従って見込みヨーレートγd（見込みヨーレートγdf，γdr）を計算する。なお、この場合においても、図１１に示した特性の変換テーブルを用いて、見込みヨーレートγd（見込みヨーレートγdf，γdr）を計算することが可能である。そして、計算された見込みヨーレートγdは、転舵角変換部５５に供給され、前記式６２に従って目標転舵角δdが計算され、同計算された目標転舵角δdは転舵制御部６０の転舵角補正部６３によって補正されて補正目標転舵角δdaが計算される。したがって、見込みヨーレートγd（見込みヨーレートγdf，γdr）が補償操舵トルクTdhに基づいて計算されるため、操舵遅れが解消され、上記第２実施形態と同様に運転者が覚える違和感を解消することができる。
【０１５５】
ｅ．第５実施形態
次に、上記第１実施形態における運動状態量としての横加速度に代えて、旋回曲率を用いた本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態においても、上記第１実施形態と同様に図１に示すように構成されている。ただし、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが上記第１実施形態の場合とは若干異なる。
【０１５６】
この第５実施形態においては、電子制御ユニット３５にて実行されるコンピュータプログラムが図１３の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−曲率変換部５６が設けられている。
【０１５７】
このトルク−曲率変換部５６は、変位−トルク変換部５１から計算された操舵トルクTdf，Tdrが供給される。なお、この第５実施形態においても、トルク−曲率変換部５６は、変位−トルク変換部５１から供給される操舵トルクTdf，Tdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては操舵トルクTdf，Tdrをまとめて操舵トルクTdとして説明する。そして、トルク−曲率変換部５６は、運転者が操舵ハンドル１１の切込み操作により見込み旋回曲率ρdfを下記式６８，６９に従って計算し、戻し操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdrを下記式７０，７１に従って計算する。
【０１５８】
このとき、トルク−曲率変換部５６は、見込み旋回曲率ρdf，ρdrを、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式６８，７０に従って計算し、操舵トルクTdの絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式６９，７１に従って計算する。ここで、下記式６８または式７０は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdの一次関数式であって操舵トルクTdが「０」のときに見込み旋回曲率ρdf，ρdrが「０」となる関数である。また、下記式６９，７１は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTdのべき乗関数であり、下記式６８，７０と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
ρdf＝b1・Td  （｜Td｜＜Tg）  …式６８
ρdf＝C・TdK2  （Tg≦｜Td｜）  …式６９
ρdr＝b2・Td−Mh2  （｜Td｜＜Tg）  …式７０
ρdr＝C・(Td−Mh2)K2  （Tg≦｜Td｜）  …式７１
【０１５９】
ただし、前記式６８中のb1および前記式７０中のb2は一次関数の傾きを表す定数であり、前記式６９，７１中のC，K2は定数である。また、前記式６８〜７１中の操舵トルクTdは前記式６〜１０を用いて計算した操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）の絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数b1，b2および定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数b1，b2および定数Cを前記正の定数b1，b2および定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【０１６０】
また、前記式７０，７１中のMh2は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作が切込み操作から戻し操作に変わった際に、計算される見込み旋回曲率ρdfと見込み旋回曲率ρdrとを連続的に繋げるためすなわち切込み操作と戻し操作間でヒステリシス特性を構成するためのヒステリシス項である。このヒステリシス項Mh2は、ある操舵トルクTdが供給された時点における切込み操作時の見込み旋回曲率ρdfと戻し操作時の見込み旋回曲率ρdrとの比率に基づいて決定され、下記式７２のように表される。
Mh2＝nq・(Kq・Td)   …式７２
ただし、前記式７２中のKqは操舵トルクTdに対するウェーバー比であり、nqは最小変化感度に対する所定の係数である。なお、本実施形態においても、ヒステリシス項Mh2を前記式７２のように操舵角θを含まずに導出するように実施したが、これに代えてまたは加えて、例えば、操舵角θを含んで同操舵角θに依存するように導出することも可能である。
【０１６１】
このように、ヒステリシス項Mh2が計算されることにより、前記式６８または式６９に従って計算された見込み旋回曲率ρdfと前記式７０または式７１に従って計算された見込み旋回曲率ρdrとが連続的に繋がるため、見込み旋回曲率ρdfから見込み旋回曲率ρdrへ、逆に、見込み旋回曲率ρdrから見込み旋回曲率ρdfへスムーズに切り替えることができる。また、前記式７２に従ってヒステリシス項Mh2が計算されることにより、切り込み操作と戻し操作間の変更時点における見込み旋回曲率ρdf，ρdrが維持される。このため、後述するように、見込み旋回曲率ρdf，ρdrに基づいて計算される補正目標転舵角δdaに転舵された左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は、例えば、道路から入力される外乱などによって、その実転舵角δが変化することを防止することができ、運転者が見込んだ車両の挙動を維持することができる。
【０１６２】
さらに、操舵トルクTdが所定値Tg未満のときに、前記式６８および前記式７０に従って見込み旋回曲率ρdfおよび見込み旋回曲率ρdrが計算されることにより、操舵ハンドル１１が中立位置を跨いで回動操作される場合であっても、前記式６８および前記式７０は、原点「０」を通る関数であるため、見込み旋回曲率ρdfと見込み旋回曲率ρdrが非連続となることが防止される。
【０１６３】
すなわち、所定値Tg未満においては、前記式６８および前記式７０は、ともに原点「０」を通る関数である。このため、運転者が見込み旋回曲率を、例えば、右方向から左方向へ変化する旋回曲率を見込んだとすれば、トルク−曲率変換部５６は、前記式７０に従って一次関数的に「０」に収束する見込み旋回曲率ρdrを計算するとともに前記式６８に従って「０」から一次関数的に増大する見込み旋回曲率ρdfを計算する。したがって、見込み旋回曲率ρdfと見込み旋回曲率ρdrは、「０」で連続となり、見込み旋回曲率の知覚方向が変化する場合、言い換えると、検出操舵角θが正負逆転する場合においても、極めてスムーズに見込み旋回曲率ρdf，ρdrを切り替えることができて、運転者は違和感を覚えることがない。なお、この場合も、前記式６８〜式７２の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdf，ρdrを記憶した図１４に示すような特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρdf，ρdrを計算するようにしてもよい。
【０１６４】
また、トルク−曲率変換部５６にて計算された見込み旋回曲率ρdf，ρdrは、転舵角変換部５７に供給される。なお、転舵角変換部５７は、トルク−曲率変換部５６から供給される見込み旋回曲率ρdf，ρdrがいずれの場合であっても後述する計算を同様に実行するため、以下の説明においては見込み旋回曲率ρdf，ρdrをまとめて見込み旋回曲率ρdとして説明する。転舵角変換部５７は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するとともに、補償目標転舵角δdhを計算するものである。
【０１６５】
そして、転舵角変換部５７は、図１５に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５７は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ（見込み旋回曲率ρd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部５７から供給される見込み旋回曲率ρdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。
【０１６６】
なお、目標転舵角δdは下記式７３に示すように車速Ｖと旋回曲率ρの関数であるので、前記テーブルを参照することに代えて、下記式７３の演算の実行によっても計算することができる。
δd＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・ρd  …式７３
ただし、前記式７３においても、Lはホイールベース長を示す予め決められた所定値であり、Ａは予め決められた所定値である。
【０１６７】
このように、運転者が操舵ハンドル１１を介して知覚する反力トルクTz（操舵トルクTd）に基づいて見込んだ見込み旋回曲率ρdを発生させるように目標転舵角δdを計算することにより、運転者は、自身が見込んだ見込み旋回曲率ρdを知覚して操舵ハンドル１１を操作することができる。このため、運転者の操舵感覚に適合した状態で車両を走行させることができるため、ステアリングバイワイヤ方式の転舵装置を搭載した車両の運転が簡単になる。
【０１６８】
ところで、この第５実施形態においても、例えば、車庫入れ時の低速走行などの車両が低速で走行している場合には、運転者は、単に操舵ハンドル１１の回動ストロークすなわち操舵角θに基づいて車両を旋回させる。そして、この旋回に際しては、操舵ハンドル１１の操舵角θに対して実転舵角δが比例する関係とすることによって、例えば、操舵角θに対する実転舵角δを大きくすることができて、人間の操舵感覚に適合した状態とすることができる。
【０１６９】
言い換えれば、車両が低速で走行（移動）している場合には、上述したように、操舵角θに対して指数関数的に変化する操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づき見込み旋回曲率ρdが計算され、同決定された見込み旋回曲率ρdに基づいて目標転舵角δdが決定されると、運転者はより大きな操舵角θまで操舵ハンドル１１を回動しなければ車両を希望する方向へ旋回させることができず違和感を覚える場合がある。一方で、この運転者が覚える違和感は、本発明に係るステアリングバイワイヤ方式の操舵装置を搭載した車両に乗り換えた当初に感じる可能性が高く、同操舵装置の操舵特性に慣れるすなわち操舵特性を習得することにより徐々に解消されると考えられる。
【０１７０】
このため、この第５実施形態においても上記第１実施形態と同様に、車両が低速で走行（移動）している場合や運転者による操舵装置の操舵特性の習得具合に応じて、より適切な実転舵角δが得られるように、転舵角補償関数を導入して、上記式７３により計算される目標転舵角δdを補償して補償目標転舵角δdhを計算する。以下、この第５実施形態における転舵角補償関数について詳細に説明する。この転舵角補償関数も、上記第１実施形態と同様に車両の車速Vの大きさと運転者の操舵特性習得具合に基づいて補償目標転舵角δdhを計算するものであり、下記式７４によって表される。
δh＝KRt10・(KRt00・ρd＋KRt01・(δl／θmax)・θ)＋KRt11・((δl／θmax)・θ)  …式７４
ただし、KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11は上記第１実施形態と同様な所定の補正係数である。そして、補正係数KRt00と補正係数KRt01間には下記式７５に示す関係が成立し、補正係数KRt10と補正係数KRt11間には下記式７６に示す関係が成立する。
KRt00＋KRt01＝1  …式７５
KRt10＋KRt11＝1  …式７６
【０１７１】
ここで、特に、補正係数KRt01と補正係数KRt11についても、上記第１実施形態と同様に、補正係数KRt01が車速特性を補正する係数であり、補正係数KRt11が運転者の操舵特性習得具合を補正する係数であって、それぞれ図６（ａ），（ｂ）に示すような特性を有する。また、前記式７４中のδlは、路面の摩擦係数μにおいて取り得る最大の旋回曲率ρdμを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角であり、車速Vとヨーレートγの関数である下記式７７に従って計算される。
δl＝Ｌ・(１＋Ａ・Ｖ2)・ρdμ  …式７７
ただし、この式７７においても、前記式７３と同様にLはホイールベース長を示す予め決められた所定値であり、Aは予め決められた所定値である。
【０１７２】
そして、補償目標転舵角δdhは、検出された車速Vや運転者の操舵特性習得具合に応じて前記式７４に従い次のように計算される。すなわち、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が大きい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「０」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が「０」とされる。このため、前記式７５，７６に従い、補正係数KRt00はその値が「１」となり、補正係数KRt10もその値が「１」となる。これにより、前記式７４に基づく補償目標転舵角δdhは、前記式７３に従って計算される第１転舵角としての目標転舵角δdと等しくなり、上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を得ることができて、運転が簡単になる。
【０１７３】
また、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合には、補正係数KRt01は図６（ａ）に示すようにその値が「１」とされるとともに、補正係数KRt11も図６（ｂ）に示すようにその値が略「１」とされる。このため、前記式７５，７６に従い、補正係数KRt00はその値が「０」となり、補正係数KRt10もその値が「０」となる。これにより、前記式７４に基づく補償目標転舵角δdhは、第２転舵角としての(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて低速にて車両を旋回させる場合でも、操舵角θに対する実転舵角δが大きなるため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。そして、走行距離が極めて少なく運転者の操舵特性習得具合が未だ不十分であっても、操舵角θに対して比例する関係とすることにより、運転者は違和感を覚えることなく極めて容易に車両を旋回させることができる。
【０１７４】
また、車速Vが大きくかつ設定値（走行距離）が極めて小さい場合、または、車速Vが小さくかつ設定値（走行距離）が大きい場合にも、前記式７４に基づく補償目標転舵角δdhは、(δl／θmax)・θとなり、操舵角θに対して比例する関係となる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の回動ストロークに基づいて低速にて車両を旋回させる場合でも、操舵角θに対する実転舵角δが大きなるため、人間の操舵感覚に適合した状態で操舵ハンドル１１を回動することができる。特に、補正係数KRt11は、車両の走行距離に応じてその値が「１」から「０」へ一様に減少するため、運転者の操舵特性習得具合に応じて、前記式７４中のKRt11・((δl／θmax)・θ)項が「０」に減少する。このため、運転者は、操舵装置の操舵特性を十分に習得した後において、車速Vが大きい場合にはウェーバー・ヘフナーの法則に従った操舵特性を知覚し、車速Vが小さい場合には操舵角θに対して比例関係にある操舵特性を知覚するようになる。したがって、いずれの車速域であっても、良好な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【０１７５】
さらに、車速Vがある程度大きくかつ設定値（走行距離）がある程度大きな場合には、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値が、それぞれ「１」〜「０」（「１」〜「０」）の間で変化する。これにより、前記式７４に従って計算される補償目標転舵角δdhは、前記式７３に従って計算される目標転舵角δdよりも大きな値とされる。したがって、運転者は、車速Vおよび操舵特性習得具合に応じた最適な操舵特性を得ることができて、運転を簡単にすることができる。
【０１７６】
この計算された補償目標転舵角δdhは、転舵制御部６０の転舵角補正部６４に供給される。転舵角補正部６４は、トルク−旋回曲率変換部５６から見込み旋回曲率ρdを入力するとともに、旋回曲率計算部６５から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部６５は、横加速度センサ３４によって検出された横加速度Gと、または、ヨーレートセンサ３９によって検出されたヨーレートγと、車速センサ３３によって検出された車速Vとを用いて、下記式７８の演算の実行により実旋回曲率ρを計算して転舵角補正部６４に出力する。
ρ＝G／Ｖ2またはρ＝γ／Ｖ  …式７８
【０１７７】
そして、転舵角補正部６４は、下記式７９の演算を実行して、入力した補償目標転舵角δdhを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δdh＋K7・(ρd−ρ)  …式７９
ただし、係数K7は予め決められた正の定数であり、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回局率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。
【０１７８】
また、電子制御ユニット３５にて実行される他のプログラム処理については上記第１実施形態の場合と同じである。そして、図１３の機能ブロック図において、上記第１実施形態の図２と同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１７９】
そして、上記説明した第５実施形態においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdfまたはヒステリシス項Mh1が付与された操舵トルクTdrに変換される。また、変換された操舵トルクTdf，Tdrはトルク−旋回曲率変換部５６によって見込み旋回曲率ρdfまたはヒステリシス項Mh2が付与された見込み旋回曲率ρdrに変換される。そして、転舵角変換部５７は、車速Vや設定値（走行距離）に応じて、比率としての補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値を適宜変更し、見込み旋回曲率ρdf，ρdrの発生に必要な目標転舵角δdと操舵角θに対して比例する(δl／θmax)・θからなる補償目標転舵角δdhを計算する。この計算された補償目標転舵角δdhは、転舵角補正部６３により補正目標転舵角δdaに補正され、駆動制御部６２により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。
【０１８０】
そして、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが大きい場合や走行距離が多く運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得した場合には、例えば、目標転舵角δdの比率を大きくするすなわち補正係数KRt00，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が目標転舵角δdに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者には、この旋回により、前記ウェーバー・ヘフナーの法則による「与えられた刺激の物理量」として前記見込み旋回曲率ρdf，ρdrが与えられる。そして、この見込み旋回曲率ρdf，ρdrは操舵ハンドル１１に付与した操舵トルクTd（反力トルクTz）に対してべき乗関数的（式１２を式１６に変形と同様に式６９，７１を変形することにより指数関数的）に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できる。その結果、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドル１１を操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【０１８１】
また、補正係数KRt00，KRt01，KRt10およびKRt11の各値の変更に際して、車速Vが小さい場合や走行距離が少なく運転者が操舵装置の操舵特性を十分に習得していない場合には、例えば、(δl／θmax)・θの比率を大きくするすなわち補正係数KRt01，KRt11を「１」とすることにより、転舵輪が(δl／θmax)・θに基づく補正目標転舵角δdaに転舵される。したがって、この補正目標転舵角δdａによって車両が旋回すると、運転者は、操舵ハンドル１１に対する操舵角θと比例する転舵角にて車両を旋回させることができるため、操舵特性の習得が不十分であっても、従来の機械的に連結された操舵装置での経験に基づいて簡単に車両を旋回させることができる。
【０１８２】
また、上記第５実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、車両が低速走行（移動）する場合や操舵特性習得具合が不十分である場合に運転者の覚える違和感を解消するために、目標転舵角δdを補償する転舵角補償関数を導入し、運転者が入力した操舵角θに対して比例の関係を有する補償目標転舵角δdhを計算するように実施した。これにより、運転者の操舵ハンドル１１の回動ストロークに対して車両がリニアな操舵特性に従って旋回するため、車両が低速で移動する場合や操舵特性習得具合が不十分であっても、運転者が違和感を覚えないようにした。
【０１８３】
ところで、上記第５実施形態においても、上述した運転者の違和感は、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合において、操舵ハンドル１１の操舵角θに対する実転舵角δが発生するまでの時間遅れによっても感じられる場合がある。すなわち、上記第５実施形態における目標転舵角δdは、前記式７３に従って、操舵トルクTd（すなわち操舵トルクTdf，Tdr）に対してべき乗関数的（指数関数的）に変化する見込み旋回曲率ρd（すなわち見込み旋回曲率ρdf，ρdr）に基づいて計算される。さらに、操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）は、所定値Tg以上において、前記式７，９に従って、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して指数関数的に変化するように計算される。このため、運転者が大きな実転舵角を必要とする場合には、従来の機械的に連結された操舵装置に比して、より多く操舵ハンドル１１を回動しなければならず、このことによって運転者は違和感を覚える。したがって、この第５実施形態においても、運転者による操作入力値としての操舵角θに対して操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を、特に低速走行（移動）の際に、大きくするようにすれば、運転者が必要としている実転舵角δを発生させるまでの時間遅れを小さくすることができる。以下、上記第５実施形態の変形例について詳細に説明する。
【０１８４】
この第５実施形態に係る変形例においても、上記第１実施形態の第１変形例と同様のトルク補償関数を導入して、変位−トルク変換部５１からトルク−ヨーレート変換部５４に供給される第１操作力としての操舵トルクTd（操舵トルクTdf，Tdr）を大きく補償して補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）を計算する。
【０１８５】
そして、計算された補償操舵トルクTdh（補償操舵トルクTdfh，Tdrh）は、トルク−旋回曲率変換部５６に供給される。トルク−旋回曲率変換部５６は、供給された補償操舵トルクTdhを利用して、前記式７４〜７７に従って見込み旋回曲率ρd（見込み旋回曲率ρdf，ρdr）を計算する。なお、この場合においても、図１４に示した特性の変換テーブルを用いて、見込み旋回曲率ρd（見込み旋回曲率ρdf，ρdr）を計算することが可能である。そして、計算された見込み旋回曲率ρdは、転舵角変換部５７に供給され、前記式７３に従って目標転舵角δdが計算され、同計算された目標転舵角δdは転舵制御部６０の転舵角補正部６４によって補正されて補正目標転舵角δdaが計算される。したがって、見込み旋回曲率ρd（見込み旋回曲率ρdf，ρdr）が補償操舵トルクTdhに基づいて計算されるため、操舵遅れが解消され、上記第５実施形態と同様に運転者が覚える違和感を解消することができる。
【０１８６】
ｄ．その他の変形例
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１ないし第５実施形態及びこれらの変形例に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【０１８７】
例えば、上記第１ないし第５実施形態及びこれらの変形例においては、車両を操舵するために回動操作される操舵ハンドル１１を用いるようにした。しかし、これに代えて、例えば、直線的に変位するジョイスティックタイプの操舵ハンドルを用いてもよいし、その他、運転者によって操作されるとともに車両に対する操舵を指示できるものであれば、いかなるものを用いてもよい。
【０１８８】
また、上記第１ないし第５実施形態及びこれらの変形例においては、転舵アクチュエータ２１を用いて転舵出力軸２２を回転させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにした。しかし、これに代えて、転舵アクチュエータ１３を用いてラックバー２３をリニアに変位させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにしてもよい。
【０１８９】
さらに、上記第１ないし第５実施形態及びこれらの変形例においては、人間が知覚し得る車両の運動状態量として、横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率をそれぞれ単独で用いるようにした。しかし、これらの車両の運動状態量を、運転者による選択操作により切り換え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り換えて、車両の操舵制御を行なうようにしてもよい。車両の走行状態に応じて自動的に切り換える場合、例えば、車両の低速走行時には前記運動状態量として旋回曲率を用い、車両の中速走行時には前記運動状態量としてヨーレートを用い、かつ車両の高速走行時には前記運動状態量として横加速度を用いるようにする。これによれば、車両の走行状態に応じて適切な車両の操舵制御がなされ、車両の運転がより易しくなる。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の第１ないし第３実施形態に共通の車両の操舵装置の概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図３】操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図４】操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。
【図５】見込み横加速度と目標転舵角の関係を示すグラフである。ュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図６】（ａ）は補正係数KRt01の車速に対する変化を示し、（ｂ）は補正係数KRt11の設定値（走行距離）に対する変化を示すグラフである。
【図７】（ａ），（ｂ）は本発明に係る変形例に関し、（ａ）は補正係数KRs01の車速に対する変化を示し、（ｂ）は補正係数KRs11の操舵角に対する変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係り、（ａ）は係数KRs0の車速に対する変化を示し、（ｂ）は係数KRm0の車速に対する変化を示すグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態に係り、（ａ）は補正係数KRt0の車速に対する変化を示し、（ｂ）は補正係数KRm00の操舵角に対する変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の第４実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図１１】操舵トルクと見込みヨーレートの関係を示すグラフである。
【図１２】見込みヨーレートと目標転舵角の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第５実施形態に係り、図１の電子制御ユニットにて実行されるコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図１４】操舵トルクと見込み旋回曲率の関係を示すグラフである。
【図１５】見込み旋回曲率と目標転舵角の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１９１】
ＦＷ１，ＦＷ２…前輪、１１…操舵ハンドル、１２…操舵入力軸、１３…反力アクチュエータ、２１…転舵アクチュエータ、２２…転舵出力軸、３１…操舵角センサ、３２…転舵角センサ、３３…車速センサ、３４…横加速度センサ、３５…電子制御ユニット、３８…操舵トルクセンサ、３９…ヨーレートセンサ、４０…反力制御部、５０…感覚適合制御部、５１…変位−トルク変換部、５２…トルク−横加速度変換部、５３，５５，５７…転舵角変換部、５４…トルク−ヨーレート変換部、５６…トルク−旋回曲率変換部、６０…転舵制御部、６１，６３，６４…転舵角補正部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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