(57)【要約】      （修正有）【課題】操舵制御装置において、車両挙動の安定化させつつ、車両の前後輪の操舵をより適切に制御することを可能とする。【解決手段】操舵制御装置１００は、所定の走行軌跡を走行するように操舵輪の舵角を変更可能な操舵機構２００を備えた車両１０の操舵制御装置であって、車両を所定の走行軌跡に追従させるための操舵輪の目標舵角を特定する特定手段２４０と、特定された目標舵角を、前記車両の加速度に基づいて補正する第１の補正手段１００と、操舵輪の舵角が前記補正された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する制御手段１００とを備える。【選択図】図１
2011207310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の走行軌跡を走行するように操舵輪の舵角を変更可能な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置であって、
前記車両を前記所定の走行軌跡に追従させるための前記操舵輪の目標舵角を特定する特定手段と、
前記特定された目標舵角を、前記車両の加速度に基づいて補正する第１の補正手段と、
前記操舵輪の舵角が前記補正された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
所定の走行軌跡を走行するように操舵輪の舵角を変更可能な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置であって、
前記車両を前記所定の走行軌跡に追従させるための前記操舵輪の目標舵角を特定する特定手段と、
前記特定された目標舵角を、前記車両が走行する走行路面の路面勾配に基づいて補正する第２の補正手段と、
前記操舵輪の舵角が前記補正された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する制御手段と
を備えることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項３】
前記第２の補正手段は、前記特定された目標舵角を、前記路面勾配に加えて前記車両の加速度に基づいて補正することを特徴とする請求項２に記載の操舵制御装置。
【請求項４】
前記第２の補正手段は、前記特定された目標舵角を前記路面勾配に基づいて補正する場合の第１補正量、及び、前記特定された目標舵角を前記加速度に基づいて補正する場合の第２補正量のうちいずれか大きい方の補正量によって、前記特定された目標舵角を補正することを特徴とする請求項３に記載の操舵制御装置。
【請求項５】
操舵ハンドルを介して操舵入力軸に付与される操舵トルクを変更可能な操舵トルク変更手段と、
前記操舵輪としての前輪の舵角と、前記操舵入力軸の回転角たる操舵角との関係を変化可能な舵角可変手段と、
前記前輪の舵角を前記補正又は特定された目標舵角に近付ける前記舵角可変手段の制御に伴って前記操舵ハンドルに掛かる反力トルクを低減するための目標補助トルクを算出する算出手段と、
前記算出された目標補助トルクを前記車両の加速度に基づいて補正する第３の補正手段と
を更に備え、
前記制御手段は、前記前輪の舵角を前記補正又は特定された目標舵角に近付けるように前記舵角可変手段に制御し、且つ、前記補正された目標補助トルクに基づいて、前記操舵トルクを変更するように前記操舵トルク変更手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項６】
前記第３の補正手段は、前記算出された目標補助トルクに対して前記車両の加速度の大きさに基づいた補正係数を乗算することによって前記算出された目標補助トルクを補正し、且つ、前記前輪に掛かる荷重が大きくなるに従って前記前輪で発生する横力が線形的に大きくなる線形領域と、前記前輪に掛かる荷重が大きくなるに従って前記前輪で発生する横力が非線形的に大きくなる非線形領域とで、前記補正係数を異ならせることを特徴とする請求項５に記載の操舵制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記車両に所定レベルのモーメントが所定時間を超えて発生した場合、前記操舵輪の舵角が前記特定された目標舵角になるように前記操舵機構を制御することを特徴とする請求項２から４のうちいずれか一項に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば前後輪を操舵可能な四輪操舵（4 Wheel Steering：４ＷＳ）機構、ＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering：可変ギア比ステアリング装置）、ＡＲＳ（Active Rear Steering：後輪操舵装置）、ＳＢＷ（Steer By Wire：電子制御舵角可変装置）、又はＬＫＡ（Lane Keeping Assist：レーンキープアシスト）の走行支援装置等の各種操舵機構を備えた車両において、前後輪の操舵を制御する操舵制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操舵制御装置として、例えば、特許文献１等では、前方障害物との衝突可能性を判断して、回避スペースまでの回避軌跡を演算して車両の前輪舵角と後輪舵角を制御する技術が開示されている。
【０００３】
また、この種の操舵制御装置として、例えば、特許文献２等では、車両の傾斜を検出して傾斜量に基づいて後輪の舵角を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３８４０３号公報
【特許文献２】特開平５−１６５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１等に開示されている技術では、所定の目標軌跡を実現するよう車両を制御する際、例えば、加速走行や減速走行、又は勾配を有する路面の走行等の車両の走行状態によっては、軌跡のトレース性能が低くなる可能性が高いという技術的な問題点が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、例えば上述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えば車両挙動の安定化させつつ、車両の前後輪の操舵をより適切に制御することが可能な操舵制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の操舵制御装置は、所定の走行軌跡を走行するように操舵輪の舵角を変更可能な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置であって、前記車両を前記所定の走行軌跡に追従させるための前記操舵輪の目標舵角を特定する特定手段と、前記特定された目標舵角を、前記車両の加速度に基づいて補正する第１の補正手段と、前記操舵輪の舵角が前記補正された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
ここに、本発明に係る操舵機構とは、例えば前輪又は後輪等の操舵輪の舵角を変更可能な機構を意味し、典型的には、操舵機構とは、少なくとも前輪を操舵可能な例えばＥＰＳやＶＧＲＳ機構等の操舵機構であってよいし、或いは、前輪及び後輪を独立に操舵可能な例えば四輪操舵（４ＷＳ）機構等の操舵機構であってよい。
【０００９】
本発明に係る第１の操舵制御装置によれば、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な特定手段によって、車両を所定の走行軌跡に追従させるための操舵輪の目標舵角が特定される。
【００１０】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第１の補正手段によって、特定された目標舵角が、車両の加速度に基づいて補正される。ここに、本発明に係る「車両の加速度」とは、車両の進行方向に沿って生じる当該車両に作用する加速度を意味する。典型的には、車両の加速度は、車両の速度が増速する方向の加速度、或いは、車両の速度が減速する方向の加速度を意味する。また、ここに、本発明に係る「目標舵角を、車両の加速度に基づいて補正する」とは、典型的には、車両の加速度の大きさに応じて、車両に所定の走行軌跡を追従させるための目標舵角を補正することを意味する。
【００１１】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な制御手段は、操舵輪の舵角が補正された目標舵角になるように操舵機構を制御する。
【００１２】
仮に、目標舵角を、車両の加速度に基づいて補正しない場合、典型的には、目標舵角を、車両の走行状態が一定の速度で走行する等速走行状態、即ち、加速度がゼロである走行状態であるという条件の下で設定した場合、車両の加速度の変化により操舵輪と路面との間で実際に発生する横力やヨーモーメントが変化してしまうため、所定の軌跡を走行する際の追従精度が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
【００１３】
これに対して、本発明によれば、制御手段は、操舵輪の舵角が、車両の加速度に基づいて補正された目標舵角になるように操舵機構を制御する。
【００１４】
この結果、車両の加速度の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントが変化することの影響を殆ど又は完全に無くすことができるので、所定の走行軌跡を走行させる横力やヨーモーメントを高精度に発生させることが可能である。以上の結果、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の追従精度を顕著に向上させることが可能となる。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る第２の操舵制御装置は、所定の走行軌跡を走行するように操舵輪の舵角を変更可能な操舵機構を備えた車両の操舵制御装置であって、前記車両を前記所定の走行軌跡に追従させるための前記操舵輪の目標舵角を特定する特定手段と、前記特定された目標舵角を、前記車両が走行する走行路面の路面勾配に基づいて補正する第２の補正手段と、前記操舵輪の舵角が前記補正された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する制御手段とを備える。
【００１６】
本発明に係る第２の操舵制御装置によれば、上述した第１の操舵制御装置と概ね同様にして、例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な特定手段によって、車両を所定の走行軌跡に追従させるための操舵輪の目標舵角が特定される。
【００１７】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第２の補正手段によって、特定された目標舵角が、車両が走行する走行路面の路面勾配に基づいて補正される。ここに、本発明に係る「路面勾配」とは、車両が走行する走行路面における水平からの傾きを意味する。典型的には、車両が走行する走行路面の水平からの傾斜角度を意味する。また、ここに、本発明に係る「目標舵角が、車両が走行する走行路面の路面勾配に基づいて補正する」とは、典型的には、走行路面の路面勾配の大きさに応じて、車両に所定の走行軌跡を追従させるための目標舵角を補正することを意味する。尚、第２の補正手段は、車両が走行する走行路面の路面勾配に関する定量的な又は定性的な情報を取得する取得手段を有してよい。
【００１８】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な制御手段は、操舵輪の舵角が補正された目標舵角になるように操舵機構を制御する。
【００１９】
仮に、目標舵角を、車両が走行する走行路面の路面勾配に基づいて補正しない場合、典型的には、目標舵角を、車両が水平路面を走行するという条件の下で設定した場合、路面勾配の変化により操舵輪と路面との間で実際に発生する横力やヨーモーメントが変化してしまうため、所定の軌跡を走行する際の追従精度が低下してしまうという技術的な問題が生じる。
【００２０】
これに対して、本発明によれば、制御手段は、操舵輪の舵角が、路面勾配に基づいて補正された目標舵角になるように操舵機構を制御する。
【００２１】
この結果、路面勾配の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントが変化することの影響を殆ど又は完全に無くすことができるので、所定の走行軌跡を走行させる横力やヨーモーメントを高精度に発生させることが可能である。以上の結果、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の追従精度を顕著に向上させることが可能となる。
【００２２】
本発明に係る第２の操舵制御装置の一の態様では、前記第２の補正手段は、前記特定された目標舵角を、前記路面勾配に加えて前記車両の加速度に基づいて補正する。
【００２３】
この態様によれば、路面勾配の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントが変化することの影響を殆ど又は完全に無くすことができる。加えて、車両の加速度の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントが変化することの影響を殆ど又は完全に無くすことができる。これにより、所定の走行軌跡を走行させる横力やヨーモーメントを、路面勾配の変化及び車両の加速度の変化を考慮して、より高精度に発生させることが可能である。以上の結果、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の追従精度をより顕著に向上させることが可能となる。
【００２４】
上述した第２の補正手段に係る態様では、前記第２の補正手段は、前記特定された目標舵角を前記路面勾配に基づいて補正する場合の第１補正量、及び、前記特定された目標舵角を前記加速度に基づいて補正する場合の第２補正量のうちいずれか大きい方の補正量によって、前記特定された目標舵角を補正するようにしてよい。
【００２５】
このように構成すれば、路面勾配の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントの変化、及び、車両の加速度の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントの変化のうち、走行軌跡への影響の度合いがより大きい方に応じて、特定された目標舵角を補正することができる。典型的には、車両が平坦路面を走行する走行状態から、所定の勾配を有する坂道路面を走行する走行状態に遷移することが予め予測できる場合、車両の走行路面が平坦路面から坂道路面へ実際に遷移した以降は、所謂、フィードフォワード制御の手法により第１補正量を用いて目標舵角を予め補正した後、第２補正量を用いて、第１補正量だけ補正された目標舵角に近付けるように目標舵角を補正してよい。
【００２６】
これにより、所定の走行軌跡を走行させる横力やヨーモーメントを、路面勾配の変化及び車両の加速度の変化を考慮して、より高精度に発生させることが可能である。以上の結果、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の追従精度をより顕著に向上させることが可能となる。
【００２７】
本発明に係る第１の操舵制御装置の一の態様では、操舵ハンドルを介して操舵入力軸に付与される操舵トルクを変更可能な操舵トルク変更手段と、前記操舵輪としての前輪の舵角と、前記操舵入力軸の回転角たる操舵角との関係を変化可能な舵角可変手段と、前記前輪の舵角を前記補正又は特定された目標舵角に近付ける前記舵角可変手段の制御に伴って前記操舵ハンドルに掛かる反力トルクを低減するための目標補助トルクを算出する算出手段と、前記算出された目標補助トルクを前記車両の加速度に基づいて補正する第３の補正手段とを更に備え、前記制御手段は、前記前輪の舵角を前記補正又は特定された目標舵角に近付けるように前記舵角可変手段に制御し、且つ、前記補正された目標補助トルクに基づいて、前記操舵トルクを変更するように前記操舵トルク変更手段を制御する。
【００２８】
この態様によれば、操舵トルク変更手段によって、操舵ハンドルを介して操舵入力軸に付与される操舵トルクが変更可能である。ここに、本発明に係る「操舵トルク変更手段」とは、操舵ハンドル、典型的にはステアリングホイルやハンドルに直接的に又は間接的に連結される操舵入力軸に対しドライバから付与される人為的な操舵入力に相当するドライバ操舵トルクを変更可能な手段を包括する概念である。この際、操舵トルク変更手段におけるドライバ操舵トルクの変更態様は、直接的及び間接的の別を問わず、また少なくとも設置スペース、コスト、耐久性或いは信頼性等に基づいた実質的な制約（そのような制約が存在するとして）の範囲内において自由であってよい趣旨である。即ち、操舵トルク変更手段は、操舵入力軸に対して、操舵トルクに加えて補助トルクを直接的に付与する構成を採ってもよいし、操舵トルクと補助トルクとの差に相当するトルクを直接的に付与する構成を採ってもよい。或いは、操舵トルク変更手段は、操舵入力軸に直接的に又は間接的に連結される操舵出力軸に対して、操舵トルクに加えて補助トルクを直接的に付与する構成を採ってもよいし、操舵トルクと補助トルクとの差に相当するトルクを直接的に付与する構成を採ってもよい。或いは、操舵トルク変更手段は、操舵系がラック＆ピニオン式の操舵伝達機構を採用する場合において、ラックバーと噛合するピニオンギアの回転を補助する補助トルクを操舵トルクに加えて付与可能な構成を有してもよいし、或いはラックバーに対し当該ラックバーの往復運動を補助する駆動力を操舵トルクに加えて付与可能に構成されてもよい。操舵トルク変更手段によれば、各種伝達機構及び各種軸体等を含む物理的或いは機械的な伝達経路を経由して、最終的には操舵入力軸に対し操舵トルクが付与される形となるため、ドライバの操舵負担を軽減することも、またドライバに代わってステアリングホイルを保舵することも、或いはドライバの操舵操作とは無関係に操舵入力軸を回転させることも可能である。
【００２９】
舵角可変手段によって、操舵輪としての前輪の舵角と、操舵入力軸の回転角たる操舵角との関係を変化可能である。ここに、本発明に係る「舵角可変手段」は、操舵入力軸の回転角たる操舵角と操舵輪としての前輪の回転角たる舵角との関係を、段階的に又は連続的に可変とし得る物理的、機械的、電気的又は磁気的な各種装置を包括する概念である。即ち、舵角可変手段によれば、操舵角と舵角との関係が一義的に規定されず、例えば操舵角と舵角との比を変化させることが可能となる。或いは、操舵角に無関係に舵角を変化させることが可能となる。舵角可変手段は、例えば、好適な一形態としてＶＧＲＳ或いはＳＢＷ等として構成されてもよい。
【００３０】
典型的には、車両を所定の走行軌跡に追従させるための操舵輪の目標舵角が設定され、係る設定された目標舵角に基づいて舵角可変手段が、上述した操舵トルク変更手段の動作と比較して優先的に制御される。
【００３１】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な算出手段によって、前輪の舵角を補正又は特定された目標舵角に近付ける舵角可変手段の制御に伴って操舵ハンドルに掛かる反力トルクを低減するための目標補助トルクが算出される。
【００３２】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な第３の補正手段によって、算出された目標補助トルクが車両の加速度に基づいて補正される。
【００３３】
例えばメモリやプロセッサ等によって構成可能な制御手段は、前輪の舵角を補正又は特定された目標舵角に近付けるように舵角可変手段に制御し、且つ、補正された目標補助トルクに基づいて、操舵トルクを変更するように操舵トルク変更手段を制御する。
【００３４】
詳細には、舵角可変手段により舵角を変化させる場合、直接的にせよ間接的にせよ操舵輪としての前輪に連結され得る操舵入力軸には、然るべき反力トルクが加わる。操舵入力軸側でこの反力トルクが負担されない場合、ステアリングホイルと比較すれば明らかに慣性重量及びフリクション等が大きい操舵系を支点として、ステアリングホイルがこの反力トルクにより逆方向に回転駆動される。この際、ドライバがステアリングホイルを保舵していれば、舵角可変手段の動作としては問題ないものの、ドライバは、車両の旋回方向と逆方向へ作用する反力トルクの影響により、例えば、左にハンドルを切っているにもかかわらず車両が右旋回している等といった、極めて不自然な操舵感を覚えることになる。
【００３５】
そこで、この態様によれば、制御手段の制御下で、操舵トルク変更手段は、このステアリングホイルに加わる反力トルクを低減するための目標補助トルクに基づいて、操舵トルクを変更する。典型的には、操舵トルク変更手段は、ドライバが自身の意思でステアリングホイルを操作することにより生じる操舵トルクに目標補助トルクを加算して、或いは、操舵トルクから目標補助トルクを差し引いて、或いは、目標補助トルクの大きさに応じて操舵トルクの大きさを変化させるようにして、操舵トルクを変更する。このように、目標補助トルクは、あくまで車両に所定の走行軌跡を走行させるに際して生じる反力トルクを軽減するのであり、ドライバが自身の意思でステアリングホイルを操作することにより生じる操舵トルクには何らの影響も及ばない。従って、操舵フィールの低下が生じることも無いことも付記しておく。
【００３６】
特に、上述したように、この態様によれば、目標補助トルクが車両の加速度に基づいて補正される。これにより、前輪の舵角を目標舵角に近付ける舵角可変手段の制御に伴って操舵ハンドルに掛かる反力トルクを効果的に打ち消すことが可能である。特に、反力トルクのうち、前輪の軸力に起因する反力トルク成分は、車両の加速度の変化に起因して操舵輪と路面との間で発生する横力やヨーモーメントが変化することによって大きくなるので、この前輪の軸力に起因する反力トルク成分を効果的に低減可能であることは、実践上、大変有益である。
【００３７】
この結果、目標補助トルクを車両の加速度に基づいて補正しない場合と比較して、前輪の軸力に起因する反力トルク成分を含む反力トルクを効果的に低減することが可能である。典型的には、ドライバがステアリングホイルを保舵した際における、車両の加速度の変化に起因した違和感を効果的に軽減することが可能である。或いは、典型的には、ドライバが全く保舵を行わない、所謂、手放し状態である場合においても、前輪の舵角を補正された目標舵角に近付ける舵角可変手段の制御が実行されるので、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の追従精度をより顕著に向上させることが可能となる。
【００３８】
本発明に係る第１の操舵制御装置の他の態様では、前記第３の補正手段は、前記算出された目標補助トルクに対して前記車両の加速度の大きさに基づいた補正係数を乗算することによって前記算出された目標補助トルクを補正し、且つ、前記前輪に掛かる荷重が大きくなるに従って前記前輪で発生する横力が線形的に大きくなる線形領域と、前記前輪に掛かる荷重が大きくなるに従って前記前輪で発生する横力が非線形的に大きくなる非線形領域とで、前記補正係数を異ならせる。
【００３９】
この態様によれば、例えばタイヤ等の操舵輪で実際に発生する横力において、操舵輪に掛かる荷重に応じた横力の変化量を考慮することが可能であり、前輪用の目標補助トルクを、より適切に補正することが可能である。これにより、前輪の軸力に起因する反力トルク成分を含む反力トルクをより効果的に低減することが可能である。
【００４０】
本発明に係る第１及び第２の操舵制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記車両に所定レベルのモーメントが所定時間を超えて発生した場合、前記操舵輪の舵角が前記特定された目標舵角になるように前記操舵機構を制御する。
【００４１】
この態様によれば、補正された目標舵角に起因して予想していない不適切なモーメントが発生している場合、或いは、例えばスリップ走行等の外界環境に起因した突発的な走行状態に起因して予想していない不適切なモーメントが発生している場合においても、制御手段は、操舵輪の舵角が補正前の目標舵角になるように操舵機構を制御することができる。
【００４２】
以上の結果、車両に所定の走行軌跡を走行させる際の安全性を向上させることが可能となる。
【００４３】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態に係る車両の構成を概念的に示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒを説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態に係る操舵制御装置を統括制御するＥＣＵ１００における制御処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る路面勾配θの路面を走行している車両１０に掛かる重量の方向を示した模式図である。
【図５】第２実施形態に係る車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図６】第２実施形態に係るＬＫＡ制御のフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係るＥＰＳ制御のフローチャートである。
【図８】第２実施形態に係るＶＧＲＳ制御のフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ４とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態に係る車両３０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図１１】第３実施形態に係るＬＫＡ制御のフローチャートである。
【図１２】第３実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ５とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。
【図１３】第４実施形態に係る、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１から前輪用の軸力補正トルクＴ６を算出する際の情報の流れを概念的に示したデータフロー図（図１３（ａ））及びＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１から後輪用の軸力補正トルクＴ７を算出する際の情報の流れを概念的に示したデータフロー図（図１３（ｂ））である。
【図１４】第４実施形態に係る、フロント荷重重量Ｍｆ１と乗算係数ＫＦＲとの関係を示したグラフ（図１４（ａ））、リア荷重重量Ｍｒ１と乗算係数ＫＲＲとの関係を示したグラフ（図１４（ｂ））、及び、同一の舵角の操舵輪、即ち車輪において発生する力と、車輪に掛かる荷重との関係を示したグラフ（図１４（ｃ））である。
【図１５】第５実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ８とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。
【図１６】第５実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ９とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００４６】
（第１実施形態）
（第１実施形態の基本構成）
先ず、第１実施形態に係る操舵制御装置が適用された車両の構成について、図１を参照して説明する。
【００４７】
図１は、第１実施形態に係る車両の構成を概念的に示すブロック図である。尚、図１では、本実施形態に係る車両における、本実施形態に係る操舵制御装置に関連する部分の構成を主に示している。
【００４８】
図１において、本実施形態に係る車両１０は、左前輪Ｆｌ及び右前輪Ｆｒ（以下、これらを適宜「前輪Ｆ」と略称する）と、左後輪Ｒｌ及び右後輪Ｒｒ（以下、これらを適宜「後輪Ｒ」と略称する）と、四輪操舵機構２００と、ＥＣＵ１００とを備えている。
【００４９】
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「操舵制御装置」の一例として機能する。尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「制御手段」、「特定手段」、「第１の補正手段」及び「第２の補正手段」の各々の一例として機能する一体の電子制御ユニットであるが、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成は、これに限定されるものではなく、例えば複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００５０】
四輪操舵機構２００は、本発明に係る「操舵機構」の一例であり、ステアリングホイール２１０と、ステアリングシャフト２２０と、操舵角センサ２４０と、前輪用アクチュエータ２５０と、前輪用操舵シャフト２６０と、後輪用アクチュエータ２７０と、後輪用操舵シャフト２８０とを備えており、前輪Ｆ及び後輪Ｒを独立に操舵可能に構成されている。
【００５１】
ステアリングホイール２１０は、ドライバによる操舵入力が可能に構成された物理的な操作手段である。
【００５２】
ステアリングシャフト２２０は、一端部がステアリングホイール２１０に連結され、ステアリングホイール２１０の回転に連動して回転可能に構成された軸体である。
【００５３】
操舵角センサ２４０は、ステアリングホイール２１０のステアリング量たる操舵角を検出することが可能に構成されたセンサである。操舵角センサ２４０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角は、一定又は不定の周期でＥＣＵ１００により把握される構成となっている。
【００５４】
前輪用アクチュエータ２５０は、左前輪Ｆｌ及び右前輪Ｆｒを相互に連結する前輪用操舵シャフト２６０を図中左右方向に運動させることにより、前輪Ｆを操舵することが可能に構成されている。前輪用アクチュエータ２５０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、前輪Ｆの舵角は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、補足すると、前輪用アクチュエータ２５０は、ＥＣＵ１００による制御下で、前輪用操舵シャフト２６０に対し図中左右方向に駆動力を付与する。前輪用操舵シャフト２６０が左右方向に変位した場合、タイロッド及びナックル等を介して前輪用操舵シャフト２６０に連結された左前輪Ｆｌ及び右前輪Ｆｒは、同一方向に回頭する。
【００５５】
後輪用アクチュエータ２７０は、左後輪Ｒｌ及び右後輪Ｒｒを相互に連結する後輪用操舵シャフト２８０を図中左右方向に運動させることにより、後輪Ｒを操舵することが可能に構成されている。後輪用アクチュエータ２７０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、後輪Ｒの舵角は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、補足すると、後輪用アクチュエータ２７０は、ＥＣＵ１００による制御下で、後輪用操舵シャフト２８０に対し図中左右方向に駆動力を付与する。後輪用操舵シャフト２８０が左右方向に変位した場合、タイロッド及びナックル等を介して後輪用操舵シャフト２８０に連結された左前輪Ｆｌ及び右前輪Ｆｒは、同一方向に回頭する。
【００５６】
（第１実施形態の基本概念）
ここで、本実施形態に係る補正処理が施される前後における目標前輪舵角及び目標後輪舵角の基本概念について説明する。
【００５７】
先ず、図２を参照して、本実施形態に係る補正処理が施される前の目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒについて説明する。ここに、図２は、第１実施形態に係る目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒを説明するための模式図である。
【００５８】
図２において、ＥＣＵ１００は、車両１０のヨー方向に発生するモーメントＭｚ（以下、適宜、「ヨーモーメントＭｚ」と称す）を発生させず、即ち、モーメントＭｚをゼロとし、且つ、車両１０に横力Ｆｔが発生するように、目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒを特定する。
【００５９】
具体的には、目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒは、以下の式（１ａ）、式（１ｂ）及び（１ｃ）から特定され、式（２ｆ）及び（２ｒ）で表すことができる。
【００６０】
Ｍｚ＝２×Ｋｆ×βｆ×Ｌｆ−２×Ｋｒ×βｒ×Ｌｒ      …（１ａ）
Ｆｔ＝Ｋｆ×βｆ＋Ｋｒ×βｒ      …（１ｂ）
Ｍｚ＝０      …（１ｃ）
βｆ＝{Ｌｒ／（Ｋｆ×Ｌ）}×Ｆｔ      …（２ｆ）
βｒ＝{Ｌｆ／（Ｋｒ×Ｌ）}×Ｆｔ      …（２ｒ）
ここで、Ｋｆは、前輪Ｆのコーナーリングパワーであり、Ｋｒは、後輪Ｒのコーナーリングパワーであり、Ｌｆは、前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離であり、Ｌｒは、後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離であり、Ｌは、前輪用操舵シャフト２６０と後輪用操舵シャフト２８０との距離、所謂、ホイールベースである。尚、式Ｌ＝Ｌｆ＋Ｌｒが成立する。特に、車両の重心Ｇの位置は、車両本体の重心に加えて、車両に乗車している乗員の配置、搭載荷物の重量若しくは配置に応じて、特定してよい。典型的には、車両の前方部に乗員や搭載荷物が多い場合、車両の重心Ｇの位置は前方側に補正されてよい。他方、車両の後方部に乗員や搭載荷物が多い場合、車両の重心Ｇの位置は後方側に補正されてよい。上述したＥＣＵ１００は、例えば各座席や荷台に設置されたセンサー等からの各種の信号に応じて、車両のフロント重量Ｍｆ、及びリア重量Ｍｒを計測又は推定可能なように構成されてよい。
【００６１】
上記式（１ａ）は、前輪Ｆ及び後輪Ｒがそれぞれ目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒとなることにより発生するモーメントが、車両１０のヨー方向に発生するモーメントＭｚと釣り合うことを示す運動方程式である。また、上記式（１ｂ）は、前輪Ｆ及び後輪Ｒがそれぞれ目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒとなることにより車両１０に発生する横力（或いはコーナーリングフォース）が、横力Ｆｔであることを示す運動方程式である。また、上記式（１ｃ）は、ＥＣＵ１００は、目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒを特定する際に、車両１０のヨー方向に発生するモーメントＭｚを発生させず、即ち、モーメントＭｚをゼロとすることを示す運動方程式である。
【００６２】
特に、本実施形態では車両１０の荷重配分に着目する。即ち、車両１０の荷重配分において、車両重量Ｍ、車両の前輪用操舵シャフト２６０に掛かる荷重、所謂、前軸重Ｍｆ（以下、適宜「フロント重量Ｍｆ」と称す）、及び車両の後輪用操舵シャフト２８０に掛かる荷重、所謂、後軸重Ｍｒ（以下、適宜「リア重量Ｍｒ」と称す）を用いて、前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ、及び、後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒは、次のように表すことができる。
【００６３】
Ｌｆ＝（Ｍｒ／Ｍ）×Ｌ      …（３ｆ）
Ｌｒ＝（Ｍｆ／Ｍ）×Ｌ      …（３ｒ）
これは、荷重配分において、リア重量Ｍｒは次の式（３ｆ’）が成立するためである。
【００６４】
（リア重量Ｍｒ）＝  
（車両重量Ｍ）×（前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ）／（ホイールベースＬ）  
即ち、
Ｍｒ  ＝  （Ｍ×Ｌｆ）  ／  Ｌ      …（３ｆ’）
概ね同様にして、荷重配分において、フロント重量Ｍｆは次の式（３ｒ’）が成立するためである。
【００６５】
（フロント重量Ｍｆ）＝  
（車両重量Ｍ）×（後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒ）／（ホイールベースＬ）  
即ち、
Ｍｆ  ＝  （Ｍ×Ｌｒ）  ／  Ｌ      …（３ｒ’）
このように、接地荷重において、フロント重量Ｍｆ及びリア重量Ｍｒが静的な値と異なる場合、接地荷重を考慮した前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ及び接地荷重を考慮した後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒの値も変化するので、ＥＣＵ１００によって目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒが補正される。
【００６６】
本実施形態では、ＥＣＵ１００は、接地荷重の変化に伴う目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒの補正処理として、次の４種類の補正処理を行う。これの４種類の補正処理とは、（i）進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度（以下、適宜「前後方向の加速度」と称す）に基づく第１の補正処理、（ii）推定された車両重量に基づく第２の補正処理、（iii）路面勾配に基づく第３の補正処理、及び（iv）進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度及び路面勾配に基づく第４の補正処理である。加えて、（v）これらの４種類の補正処理を禁止する禁止条件について説明する。
【００６７】
（第１実施形態の動作原理）
次に、図３を参照して、第１実施形態に係る操舵制御装置の動作原理について説明する。ここに、図３は、第１実施形態に係る操舵制御装置を統括制御するＥＣＵ１００における制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、図３で示された制御処理は、ＥＣＵ１００によって、所定周期で繰り返し実行される。
【００６８】
先ず、図３に示されるように、ＥＣＵ１００の制御下で、本実施形態に係る補正処理が施される前の上述した目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒが演算される（ステップＳ１０１）。
【００６９】
次に、ＥＣＵ１００の制御下で、進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度に基づく第１の補正処理が施された目標前輪舵角βｆ１及び目標後輪舵角βｒ１が演算される（ステップＳ１０２）。尚、これらの目標前輪舵角βｆ１及び目標後輪舵角βｒ１の詳細については後述される。
【００７０】
次に、ＥＣＵ１００の制御下で、推定された車両重量に基づく第２の補正処理が施された目標前輪舵角βｆ２及び目標後輪舵角βｒ２が演算される（ステップＳ１０３）。尚、これらの目標前輪舵角βｆ２及び目標後輪舵角βｒ２の詳細については後述される。
【００７１】
次に、ＥＣＵ１００の制御下で、例えば地図情報などのカーナビゲーション用の各種の情報を利用することで路面勾配に関する情報を存在するか否かが判定される（ステップＳ１０４）。ここで、路面勾配に関する情報を存在すると判定される場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の制御下で、路面勾配に基づく第３の補正処理が施された目標前輪舵角βｆ３及び目標後輪舵角βｒ３が演算される（ステップＳ１０５）。尚、これらの目標前輪舵角βｆ３及び目標後輪舵角βｒ３の詳細については後述される。
【００７２】
次に、ＥＣＵ１００の制御下で、第１の補正処理に係る前後方向の加速度と、第３の補正処理に係る路面勾配とに基づく第４の補正処理が施された目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４が演算される（ステップＳ１０６）。尚、これらの目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４の詳細については後述される。
【００７３】
次に、ＥＣＵ１００の制御下で、補正処理を禁止する禁止条件が真であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。尚、この補正処理を禁止する禁止条件の詳細について後述される。ここで、補正処理を禁止する禁止条件が偽であると判定される場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の制御下で、第１乃至第４の補正処理が施された目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４に基づいて、車両１０の操舵が実行される（ステップＳ１０８）。
【００７４】
他方、上述したステップＳ１０７の判定の結果、補正処理を禁止する禁止条件が真であると判定される場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の制御下で、本実施形態に係る補正処理が施される前の上述した目標前輪舵角βｆ及び目標後輪舵角βｒに基づいて、車両１０の操舵が実行される（ステップＳ１０９）。
【００７５】
（ｉ）進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度に基づく第１の補正処理
本願発明者らによる研究によれば、進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度（以下、適宜「前後方向の加速度」と称す）に基づくフロント重量Ｍｆ１（以下、適宜、「フロント荷重重量Ｍｆ１」と称す）及びリア重量Ｍｒ１（以下、適宜、「リア荷重重量Ｍｒ１」と称す）は、次の式（４ｆ）及び式（４ｒ）によって夫々表される。
【００７６】
Ｍｆ１＝  Ｍｆ  ±  ｛（ＧＨ／Ｌ）×  Ｍ  ×  Ｇｘ｝      …（４ｆ）
Ｍｒ１＝  Ｍｒ  ±  ｛（ＧＨ／Ｌ）×  Ｍ  ×  Ｇｘ｝      …（４ｒ）
但し、ＧＨは、車両の重心の接地面からの高さを表す。Ｇｘは、進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度を表す。特に、この進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度Ｇｘは、運転者によるアクセルペダルの操作量、及び車両の現在の速度に応じて、測定又は予測されてよい。
【００７７】
上述の式（４ｒ）のＭｒ１を上述した式（３ｆ）のＭｒに代入し、進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度に基づくリア重量Ｍｒ１を考慮した前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離をＬｆ１とした場合、距離Ｌｆ１は次の式（５ｆ）によって表される。
【００７８】
概ね同様にして、上述の式（４ｆ）を上述した式（３ｒ）に代入し、進行方向を基準にして前後方向に発生する加速度に基づくフロント重量Ｍｆ１を考慮した後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒ１とした場合、距離Ｌｒ１は次の式（５ｒ）によって表される。
【００７９】
Ｌｆ１＝{［Ｍｒ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ      …（５ｆ）
Ｌｒ１＝{［Ｍｆ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ      …（５ｒ）
続いて、式（５ｒ）のＬｒ１を、上述した式（２ｆ）のＬｒとして代入することにより、前後方向の加速度に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ１は、次の式（２１ｆ）として表される。
【００８０】
βｆ１
＝{{［Ｍｆ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ／（Ｋｆ・Ｌ）}×Ｆｔ  
…（２１ｆ）
概ね同様にして、式（５ｆ）のＬｆ１を、上述した式（２ｒ）のＬｆとして代入することにより、前後方向の加速度に基づく補正処理が施された目標後輪舵角βｒ１は、次の式（２１ｒ）として表される。
【００８１】
βｒ１
＝{{［Ｍｒ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ／（Ｋｒ・Ｌ）}×Ｆｔ  
…（２１ｒ）
このように、前後方向の加速度に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ１及び目標後輪舵角βｒ１は、前後方向の加速度Ｇｘを変数として一義的に定義可能である。
【００８２】
（ii）推定された車両重量に基づく第２の補正処理
本願発明者らによる研究によれば、車両重量がＭである車両１０に発生している制駆動力、所謂、ブレーキ力に基づいて推定される前後方向の加速度Ｇｘ＿ｅｓｔは、次の式（６）によって表される。
【００８３】
Ｇｘ＿ｅｓｔ  ＝  Ｆｘ／Ｍ      …（６）
但し、Ｆｘは、車両１０に発生している制駆動力の大きさを示す。
【００８４】
ここで、仮に、例えば乗員や荷物等の車両に積載されている人や物の重量に起因して、車両１０の重量が車両重量Ｍと異なるＭ’が車両１０に実際に作用している場合、実際に車両１０の進行方向を基準にして前後方向に発生している加速度Ｇｘは、次の式（７）によって表される。
【００８５】
Ｇｘ  ＝  Ｆｘ／Ｍ’      …（７）
但し、Ｍ’は、例えば乗員や荷物等の車両に積載されている人や物の重量を含む車両１０の実際の重量を示す。
【００８６】
続いて、上述の式（６）及び式（７）に「Ｍ×Ｍ’」を夫々積算すると、次の式（６’）及び式（７’）が夫々得られる。
【００８７】
（Ｍ’×Ｍ）×Ｇｘ＿ｅｓｔ  ＝  （Ｍ’×Ｍ）×Ｆｘ／Ｍ      …（６’）
（Ｍ’×Ｍ）×Ｇｘ  ＝  （Ｍ’×Ｍ）×Ｆｘ／Ｍ’      …（７’）
続いて上述の式（６’）及び式（７’）を夫々整理すると、次の式（６’’）及び式（７’’）が夫々得られる。
【００８８】
Ｍ’×Ｍ×Ｇｘ＿ｅｓｔ  ＝  Ｍ’×Ｆｘ      …（６’’）
Ｍ’×Ｍ×Ｇｘ  ＝  Ｍ×Ｆｘ      …（７’’）
続いて、この式（６’’）から式（７’’）を差し引くと次の式（８）が得られる。
【００８９】
Ｍ’・Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）＝Ｍ’×Ｆｘ−Ｍ×Ｆｘ      …（８）
続いて、Ｍ’でまとめると次の式（８’）が得られる。
【００９０】
−Ｍ’・Ｆｘ＋Ｍ’・Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）＝−Ｍ・Ｆｘ      …（８’）
続いて、Ｍ’で整理すると、次の式（８’’）が得られる。
【００９１】
Ｍ’{Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）−Ｆｘ}＝−Ｍ・Ｆｘ      …（８’’）
更に続いて、Ｍ’で整理すると、次の式（８’’’）が得られる。
【００９２】
Ｍ’＝−Ｍ・Ｆｘ／{Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）−Ｆｘ}
・・・・（８’’’）
更に続いて、整理すると、次の式（８’’’’）が得られる。
【００９３】
Ｍ’＝Ｍ・Ｆｘ／{Ｆｘ−Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）}
・・・・（８’’’’）
続いて、上述の式（８’’’’）を、式（５ｆ）中のＭ及び式（５ｒ）中のＭへ夫々代入することにより、次の式（５２ｆ）及び式（５２ｒ）が夫々得られる。
【００９４】
Ｌｆ２＝{［Ｍｒ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ’×Ｇｘ］／Ｍ’}×Ｌ      …（５２ｆ）
Ｌｒ２＝{［Ｍｆ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ’×Ｇｘ］／Ｍ’}×Ｌ      …（５２ｒ）
但し、Ｍ’＝Ｍ・Ｆｘ／{Ｆｘ−Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）}
続いて、式（５２ｒ）のＬｒ２を、上述した式（２ｆ）のＬｒとして代入することにより、推定された車両重量に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ２は、次の式（２２ｆ）として表される。
【００９５】
βｆ２
＝{{［Ｍｆ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ’×Ｇｘ］／Ｍ’}×Ｌ  ／（Ｋｆ×Ｌ）}×Ｆｔ  
…（２２ｆ）
但し、Ｍ’＝Ｍ・Ｆｘ／{Ｆｘ−Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）}
概ね同様にして、式（５２ｆ）のＬｆ２を、上述した式（２ｒ）のＬｆとして代入することにより、推定された車両重量に基づく補正処理が施された目標後輪舵角βｒ２は、次の式（２２ｒ）として表される。
【００９６】
βｒ２
＝{{［Ｍｒ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ’×Ｇｘ］／Ｍ’}×Ｌ／（Ｋｒ・Ｌ）}×Ｆｔ  
…（２２ｒ）
但し、Ｍ’＝Ｍ・Ｆｘ／{Ｆｘ−Ｍ・（Ｇｘ＿ｅｓｔ−Ｇｘ）}
このように、推定された車両重量に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ２及び目標後輪舵角βｒ２は、推定された前後方向の加速度Ｇｘ＿ｅｓｔを変数として一義的に定義可能である。
【００９７】
（iii）路面勾配に基づく第３の補正処理
本願発明者らによる研究によれば、図４に示される路面勾配θの路面を走行している車両１０に作用しているフロント重量Ｍｆ３及びリア重量Ｍｒ３、次の式（９ｆ）、式（９ｒ）及び式（９ｓ）によって表される。ここに、図４は、第１実施形態に係る路面勾配θの路面を走行している車両１０に掛かる重量の方向を示した模式図である。
【００９８】
Ｍｆ３＝Ｍｆ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ      …（９ｆ）
Ｍｒ３＝Ｍｒ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ      …（９ｒ）
但し、Ｍｆ×ｓｉｎθ＋Ｍｒ×ｓｉｎθ＝Ｍ×ｓｉｎθ      …（９ｓ）
特に、車両１０に作用する進行方向を基準にして前後方向に発生する力は、上述の式（９ｓ）によって表される。これにより、車両１０の荷重の移動は式（９ｓ）中のＭｓｉｎθの値から求めることが可能である。
【００９９】
上述の式（９ｒ）によって表されるＭｒ３を、上述の式（５ｆ）中のＭｒへ代入することにより、次の式（５３ｆ）によって、路面勾配に基づく補正処理が施された前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ３が表される。
【０１００】
概ね同様にして、上述の式（９ｆ）によって表されるＭｆ３を、上述の式（５ｒ）中のＭｆへ代入することにより、次の式（５３ｒ）によって、路面勾配に基づく補正処理が施された後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒ３が表される。
【０１０１】
Ｌｆ３＝{［Ｍｒ３±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ  
但し、Ｍｒ３＝Ｍｒ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ
…（５３ｆ）
Ｌｒ３＝{［Ｍｆ３±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ  
但し、Ｍｆ３＝Ｍｆ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ
…（５３ｒ）
続いて、式（５３ｒ）のＬｒ３を、上述した式（２ｆ）のＬｒとして代入することにより、路面勾配に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ３は、次の式（２３ｆ）として表される。
【０１０２】
βｆ３
＝{{［Ｍｆ３±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ  ／（Ｋｆ×Ｌ）}×Ｆｔ  
但し、Ｍｆ３＝Ｍｆ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ
…（２３ｆ）
概ね同様にして、式（５３ｆ）のＬｆ３を、上述した式（２ｒ）のＬｆとして代入することにより、路面勾配に基づく補正処理が施された目標後輪舵角βｒ３は、次の式（２３ｒ）として表される。
【０１０３】
βｒ３
＝{{［Ｍｒ３±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ／（Ｋｒ・Ｌ）}×Ｆｔ  
但し、Ｍｒ３＝Ｍｒ・ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ
…（２３ｒ）
このように、路面勾配に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ３及び目標後輪舵角βｒ３は、路面勾配θを変数として一義的に定義可能である。
【０１０４】
（iv）前後方向の加速度及び路面勾配に基づく第４の補正処理
本願発明者らによる研究によれば、次の式（１０ｆ）によって、前後方向の加速度及び路面勾配に基づく補正処理が施された前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ４が表される。即ち、この距離Ｌｆ４は、上述した前後方向の加速度に基づく前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離をＬｆ１、及び、路面勾配に基づく補正処理が施された前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離Ｌｆ３のうちいずれか大きい方として表される。
【０１０５】
また、次の式（１０ｒ）によって、前後方向の加速度及び路面勾配に基づく補正処理が施された後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離Ｌｒ４が表される。即ち、この距離Ｌｒ４は、上述のホイールベースＬから上述の距離Ｌｆ４を差し引くことにより得られる。
【０１０６】
Ｌｆ４＝ＭＡＸ（Ｌｆ１、Ｌｆ３）      …（１０ｆ）
Ｌｒ４＝Ｌ−ＭＡＸ（Ｌｆ１、Ｌｆ３）      …（１０ｒ）
但し、「ＭＡＸ（ａ、ｂ）」は「ａ」及び「ｂ」のうちいずれか大きい方を選択する関数を意味する。
【０１０７】
続いて、式（１０ｒ）のＬｒ４を、上述した式（２ｆ）のＬｒとして代入することにより、前後方向の加速度及び路面勾配に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ４は、次の式（２４ｆ）として表される。
【０１０８】
βｆ４＝{（Ｌ−ＭＡＸ（Ｌｆ１、Ｌｆ３））／（Ｋｆ×Ｌ）}×Ｆｔ  
…（２４ｆ）
概ね同様にして、式（１０ｆ）のＬｆ４を、上述した式（２ｒ）のＬｆとして代入することにより、前後方向の加速度及び路面勾配に基づく補正処理が施された目標後輪舵角βｒ４は、次の式（２４ｒ）として表される。
【０１０９】
βｒ４＝{（ＭＡＸ（Ｌｆ１、Ｌｆ３））／（Ｋｒ×Ｌ）}×Ｆｔ      
…（２４ｒ）
但し、Ｌｆ１＝{［Ｍｒ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ
Ｌｆ３＝{［Ｍｒ３±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｇｘ］／Ｍ}×Ｌ  
Ｍｒ３＝Ｍｒ×ｃｏｓθ±（ＧＨ／Ｌ）×Ｍ×Ｍ×ｓｉｎθ
このように、前後方向の加速度及び路面勾配に基づく補正処理が施された目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４は、前後方向に発生する加速度Ｇｘ及び路面勾配θを変数として一義的に定義可能である。
【０１１０】
（v）補正処理を禁止する禁止条件
本願発明者らによる研究によれば、次の条件式（１１ａ）及び（１１ｂ）が成立する場合、即ち、真である場合、上述した目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４の補正処理を禁止する。
【０１１１】
（ヨーモーメントＭｚ）  ≧  Ｍｚ＿ｔｈ      …（１１ａ）
且つ
（モーメント発生時間Ｌ）  ≧  Ｔｉｍｅ＿ｔｈ      …（１１ｂ）
但し、Ｍｚ＿ｔｈはモーメントの所定閾値を意味する。Ｍｚ＿ｔｈは、典型的には、車両１０が右旋回若しくは左旋回している場合に発生するヨーモーメントの大きさを意味してよい。
【０１１２】
また、Ｔｉｍｅ＿ｔｈは時間の所定閾値を意味する。Ｔｉｍｅ＿ｔｈは、典型的には、車両１０が右旋回若しくは左旋回している場合にヨーモーメントが発生した時間の長さを意味してよい。
【０１１３】
このように、上述した目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４の補正処理を実施した後で、ヨーモーメントＭｚがモーメント発生時間Ｌの期間、発生した場合、この発生したヨーモーメントＭｚと上述したＭｚ＿ｔｈとを比較すると共に、モーメント発生時間Ｌと上述したＴｉｍｅ＿ｔｈとを比較する。これにより、ヨーモーメントＭｚが発生した原因が、車両１０の運転状態に突発的に発生した外乱に起因するのか、或いは、目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４の補正処理の際の補正量が適切でなかったのかを的確に判断することが可能である。典型的には、ヨーモーメントＭｚが上述したＭｚ＿ｔｈを超え、且つ、ヨーモーメントＭｚのモーメント発生時間Ｌが上述したＴｉｍｅ＿ｔｈを超えている場合、車両１０が右旋回若しくは左旋回していると判定することが可能である。他方、ヨーモーメントＭｚが上述したＭｚ＿ｔｈを下回る、又は、ヨーモーメントＭｚのモーメント発生時間Ｌが上述したＴｉｍｅ＿ｔｈを下回る場合、このヨーモメントＭｚの発生は、目標前輪舵角βｆ４及び目標後輪舵角βｒ４の補正処理に起因していると判定することが可能である。
【０１１４】
（第２実施形態）
（第２実施形態の基本構成）
始めに、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係る車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【０１１５】
図５において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行可能に構成されている。車両１０は、ＥＣＵ１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２０、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳアクチュエータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を備える。
【０１１６】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の走行支援装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＬＫＡ制御、ＥＰＳ制御及びＶＧＲＳ制御を夫々実行可能に構成されている。
【０１１７】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「第１設定手段」、「第１制御手段」、「第２設定手段」及び「第２制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【０１１８】
車両１０では、ステアリングホイール１１を介してドライバより与えられる操舵入力が、ステアリングホイール１１と同軸回転可能に連結され、ステアリングホイール１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、本発明に係る「操舵入力軸」の一例である。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部においてＶＧＲＳアクチュエータ２０に連結されている。
【０１１９】
ＶＧＲＳアクチュエータ２０は、ハウジング２１、ＶＧＲＳモータ２２及び減速機構２３を備えた、本発明に係る「舵角可変手段」の一例である。
【０１２０】
ハウジング２１は、ＶＧＲＳモータ２２及び減速機構２３を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２０の筐体である。ハウジング２１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２１は、アッパーステアリングシャフト１２と一体に回転可能となっている。
【０１２１】
ＶＧＲＳモータ２２は、回転子たるロータ２２ａ、固定子たるステータ２２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２２ｃを有するＤＣブラシレスモータである。ステータ２２ｂは、ハウジング２１内部に固定されており、ロータ２２ａは、ハウジング２１内部で回転可能に保持されている。回転軸２２ｃは、ロータ２２ａと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構２３に連結されている。
【０１２２】
減速機構２３は、差動回転可能な複数の回転要素（サンギア、キャリア及びリングギア）を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素のうち、第１の回転要素たるサンギアは、ＶＧＲＳモータ２２の回転軸２２ｃに連結されており、また、第２の回転要素たるキャリアは、ハウジング２１に連結されている。そして第３の回転要素たるリングギアが、本発明に係る「操舵出力軸」の一例たるロアステアリングシャフト１３に連結されている。
【０１２３】
このような構成を有する減速機構２３によれば、ステアリングホイール１１の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転速度（即ち、キャリアに連結されたハウジング２１の回転速度）と、ＶＧＲＳモータ２２の回転速度（即ち、サンギアに連結された回転軸２２ｃの回転速度）とにより、残余の一回転要素たるリングギアに連結されたロアステアリングシャフト１３の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータ２２の回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１３の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ２２及び減速機構２３の作用により、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とは相対回転可能である。また、減速機構２３における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータ２２の回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１３に伝達される。
【０１２４】
このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転量たる操舵角ＭＡと、ロアステアリングシャフト１３の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）操舵輪たる前輪の舵角θｓｔとの比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。
【０１２５】
尚、減速機構２４は、ここに例示した遊星歯車機構のみならず、他の態様（例えば、アッパーステアリングシャフト１２及びロアステアリングシャフト１３に夫々歯数の異なるギアを連結し、各ギアと一部分で接する可撓性のギアを設置すると共に、係る可撓性ギアを、波動発生器を介して伝達されるモータトルクにより回転させることによって、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とを相対回転させる態様等）を有していてもよいし、遊星歯車機構であれ上記と異なる物理的、機械的、又は機構的態様を有していてよい。
【０１２６】
ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２２のステータ２２ｂに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２２に駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳアクチュエータ２０と共に、本発明に係る「舵角可変手段」の一例を構成している。
【０１２７】
ロアステアリングシャフト１３の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１３の下流側端部に接続されたピニオンギア１４及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵力伝達機構であり、ピニオンギア１４の回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、車両１０では所謂ラックアンドピニオン式の操舵方式が実現されている。
【０１２８】
ＥＰＳアクチュエータ４００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備えた、本発明に係る「操舵トルク補助手段」の一例である。このＥＰＳモータは、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴＡを発生可能に構成されている。
【０１２９】
一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ピニオンギア１４と噛合している。このため、ＥＰＳモータから発せられるアシストトルクＴＡは、ピニオンギア１４の回転をアシストするアシストトルクとして機能する。ピニオンギア１４は、先に述べたようにロアステアリングシャフト１３に連結されており、ロアステアリングシャフト１３は、ＶＧＲＳアクチュエータ２０を介してアッパーステアリングシャフト１２に連結されている。従って、アッパーステアリングシャフト１２に加えられるドライバ操舵トルクＭＴは、アシストトルクＴＡにより適宜アシストされた形でラックバー１５に伝達され、ドライバの操舵負担が軽減される構成となっている。
【０１３０】
ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＥＰＳモータに駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳアクチュエータ４００と共に、本発明に係る「操舵トルク補助手段」の一例を構成している。
【０１３１】
尚、本発明に係る「操舵力付与手段」の態様は、ここに例示するものに限定されず、例えば、ＥＰＳモータから出力されるアシストトルクＴＡは、不図示の減速ギアによる回転速度の減速を伴って、直接ロアステアリングシャフト１３に伝達されてもよいし、ラックバー１６ａの往復運動をアシストする力として付与されてもよい。即ち、ＥＰＳモータ４００から出力されるアシストトルクＴＡが、最終的に各操舵輪を操舵させる操舵力の少なくとも一部として供され得る限りにおいて、本発明に係る操舵トルク補助手段の具体的構成は何ら限定されない趣旨である。
【０１３２】
一方、車両１０には、操舵トルクセンサ１６、操舵角センサ１７及び回転センサ１８を含む各種センサが備わっている。
【０１３３】
操舵トルクセンサ１６は、ドライバからステアリングホイール１１を介して与えられるドライバ操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがステアリングホイール１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、ドライバ操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１６は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。また、操舵トルクセンサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１３４】
操舵角センサ１７は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角ＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１３５】
回転センサ１８は、ＶＧＲＳアクチュエータ２０におけるハウジング２１（即ち、回転角で言うならばアッパーステアリングシャフト１２と同等である）とロアステアリングシャフト１３との回転位相差Δθを検出可能に構成されたロータリーエンコーダである。回転センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された回転位相差Δθは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１３６】
車速センサ１９は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【０１３７】
車載カメラ２は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、後述するＬＫＡ制御に必要な各種データを取得することが可能である。
【０１３８】
（第２実施形態の動作原理）
以下、適宜図面を参照し、第２実施形態の動作について説明する。
【０１３９】
始めに、図６を参照し、ＥＣＵ１００により実行されるＬＫＡ制御の詳細について説明する。ここに、図６は、第２実施形態に係るＬＫＡ制御のフローチャートである。尚、ＬＫＡ制御は、車両１０を目標走行路（レーン）に追従させる制御であり、車両１０が有する走行支援システムの一部を実現する制御である。
【０１４０】
図６において、ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種スイッチ類の操作信号、各種フラグ及び上記各種センサに係るセンサ信号等を含む各種信号を読み込む（ステップＳ１０１）と共に、予め車両１０の車室内に設置されたＬＫＡ制御発動用の操作ボタンがドライバにより操作される等した結果としてＬＫＡモードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ＬＫＡモードが選択されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【０１４１】
ＬＫＡモードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車載カメラ２０から送出される画像データに基づいて、ＬＫＡの目標走行路を規定する白線（白色である必要はない）が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１０３）白線が検出されていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、目標走行路が規定され得ないため、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、白線が検出されている場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路に追従させるに際して必要となる各種路面情報を算出する（ステップＳ１０４）。
【０１４２】
ステップＳ１０４においては、目標走行路の曲率Ｒ（即ち、半径の逆数である）、白線と車両１０との横方向の偏差Ｙ及び白線と車両１０とのヨー角偏差φが算出される。尚、この種の目標走行路への追従制御に要する情報の算出態様は、公知の画像認識アルゴリズムを含む各種態様を適用可能であり、また発明の本質部分との相関も薄いため、ここでは触れないこととする。
【０１４３】
これら各種路面情報が算出されると、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路へ追従させるために必要となる目標横加速度ＧＹＴＧを算出する（ステップＳ１０５）。尚、目標横加速度ＧＹＴＧも、公知の各種アルゴリズム或いは演算式に従って算出可能である。或いは、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に、上記曲率Ｒ、横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φをパラメータとする目標横加速度マップを保持し、適宜該当する値を選択することにより目標横加速度ＧＹＴＧを算出（この種の選択もまた算出の一態様である）してもよい。
【０１４４】
ＥＣＵ１００は、この算出された目標横加速度ＧＹＴＧに基づいて、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲを算出する（ステップＳ４０１）。
【０１４５】
尚、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め、目標横加速度ＧＹＴＧと、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲとの関係を数値化してなるＬＫＡ用前輪目標舵角マップが格納されており、ステップＳ４０１においては、係るＬＫＡ用前輪目標角マップから該当する値が選択される。
【０１４６】
次に、ＥＣＵ１００は、この算出されたＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲに対して、上述した前後方向の加速度に基づく荷重重量の変化を考慮した第１補正処理を施し、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を算出する（ステップＳ４０２）。尚、第２実施形態では、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値を算出する際に、第１補正処理を施したがこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値を算出する際に、上述した第１乃至第４補正処理のうちのいずれか一つの補正処理を施してよい。
【０１４７】
次に、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１が算出されると、ＥＣＵ１００は、算出されたＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を然るべき記憶手段に記憶させる（ステップＳ４０３）。
【０１４８】
ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１が算出されると、ＥＣＵ１００は、この種の反力トルクのうち慣性補正トルクＴ１、粘性補正トルクＴ２、及び摩擦補正トルクＴ３を夫々算出する（ステップＳ４０４）。慣性補正トルクＴ１は、ロアステアリングシャフト１３及びＥＰＳアクチュエータ４００の慣性に起因する成分を補正する補正トルクを意味する。粘性補正トルクＴ２は、ロアステアリングシャフト１３及びＥＰＳアクチュエータ４００の粘性に起因する成分を補正する補正トルクを意味する。摩擦補正トルクＴ３は、ロアステアリングシャフト１３及びＥＰＳアクチュエータ４００の摩擦に起因する成分を補正する補正トルクを意味する。
【０１４９】
尚、慣性補正トルクＴ１は、操舵輪の角加速度に基づいて設定される。尚、操舵輪の角加速度とは、即ち操舵角の二回微分値であり、この場合の操舵角とは、ＶＧＲＳ制御により実現されたＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲである。
【０１５０】
また、粘性補正トルクＴ２、及び、摩擦補正トルクＴ３は、操舵輪の角速度に基づいて設定される。尚、操舵輪の角速度とは、即ち、ＶＧＲＳ制御により実現されたＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲの微分値である。
【０１５１】
ＥＣＵ１００は更に、これら補正トルクの算出と並行して、この種の反力トルクのうち、操舵輪たる前輪からの軸力に起因する成分を補正する軸力補正トルクＴ４を算出する（ステップＳ４０５）。
【０１５２】
ステップＳ４０４、及びＳ４０５を経ると、ＥＣＵ１００は、下記（５）式に従ってＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫを算出する（ステップＳ４０６）。尚、第２実施形態に係るＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫは「目標補助トルク」の一例である。
【０１５３】
ＴＬＫ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４・・・（５）    。
【０１５４】
（第２実施形態のＥＰＳ制御）
次に、図７を参照し、上述したＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫを用いたＥＰＳ制御の詳細について説明する。ここに、図７は、第２実施形態に係るＥＰＳ制御のフローチャートである。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１５５】
図７において、ＥＣＵ１００は、各種信号を読み込んだ後（ステップＳ１０１）、ドライバ操舵トルクＭＴ及び車速Ｖを取得する（ステップＳ２０１）。続いて、ＥＣＵ１００は、この取得されたドライバ操舵トルクＭＴ及び車速Ｖに基づいて、ＥＰＳアクチュエータ４００のＥＰＳモータから出力すべきアシストトルクＴＡの基本値であるＥＰＳ基本目標トルクＴＢＡＳＥを算出する（ステップＳ２０２）。尚、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め、ＥＰＳ基本目標トルクＴＢＡＳＥと、ドライバ操舵トルクＭＴとの関係を数値化してなるＥＰＳ基本目標トルクマップが格納されており、ステップＳ２０２においては、係るＥＰＳ基本目標トルクマップから該当する値が選択される。
【０１５６】
次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０２において算出されたＥＰＳ基本目標トルクＴＢＡＳＥと、先に算出され記憶されているＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫとに基づいて、下記（２）式に従ってＥＰＳ最終目標トルクＴＴＧを算出する（ステップＳ２０３）。
【０１５７】
ＴＴＧ＝ＴＢＡＳＥ＋ＴＬＫ・・・（２）
ＥＰＳ最終目標トルクＴＴＧが算出されると、ＥＣＵ１００は、この算出されたＥＰＳ最終目標トルクＴＴＧに基づいてＥＰＳ駆動装置５００を制御し、ＥＰＳアクチュエータ４００のＥＰＳモータから、このＥＰＳ最終目標トルクＴＴＧに対応するアシストトルクＴＡを出力させる（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。
【０１５８】
（第２実施形態のＶＧＲＳ制御）
次に、図８を参照し、上述した前後方向の加速度に基づく荷重重量の変化を考慮したＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を用いたＶＧＲＳ制御の詳細について説明する。ここに、図８は、第２実施形態に係るＶＧＲＳ制御のフローチャートである。尚、同図において、図６と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１５９】
図８において、各種信号を読み込むと（ステップＳ１０１）、ＥＣＵ１００は、車速Ｖ及び操舵角ＭＡを取得する（ステップＳ３０１）と共に、取得したこれらに基づいて、下記（３）式に従い、アッパーステアリングシャフト１２の回転角たる操舵角ＭＡに対するロアステアリングシャフト1３の相対回転角の基本値であるＶＧＲＳ基本目標角θＶＧを算出する（ステップＳ３０２）。
【０１６０】
θＶＧ＝Ｋ１×ＭＡ・・・（３）
上記式（３）において、Ｋ１は、操舵角ＭＡに対するロアステアリングシャフト１３の回転角を規定する操舵伝達比であり車速Ｖに応じて可変な数値である。
【０１６１】
続いて、ＶＧＲＳ基本目標角θＶＧを算出すると、ＥＣＵ１００は、ＬＫＡ制御において算出され記憶されたＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に基づいて、ＬＫＡ補正目標角θＬＫを算出する（ステップＳ５０１）。ここで、本実施形態では、ＶＧＲＳアクチュエータ２００をメインシステムとして車両１０を目標走行路へ追従させる構成を採る。従って、操舵輪たる各前輪の操舵角をＬＫＡ補正目標角θＬＫに換算する必要がある。ステップＳ５０１に係る処理は、係る換算処理に相当し、ラック＆ピニオン機構のギア比に基づいて数値演算処理の結果として算出される。
【０１６２】
続いて、ＥＣＵ１００は、先に算出され記憶されているＶＧＲＳ基本目標角θＶＧと、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を用いて算出され記憶されているＬＫＡ補正目標角θＬＫとに基づいて、式（４）に従ってＶＧＲＳ最終目標角θＴＧＦを算出する（ステップＳ３０３）。
【０１６３】
θＴＧＦ＝θＶＧ＋θＬＫ・・・（４）
ＶＧＲＳ最終目標角θＴＧＦが算出されると、ＥＣＵ１００は、この算出されたＶＧＲＳ最終目標角θＴＧＦに基づいてＶＧＲＳ駆動装置３００を制御し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００のＶＧＲＳモータ２０２を、このＶＧＲＳ最終目標角θＴＧＦに対応する分回転させる（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。
【０１６４】
これにより、ＶＧＲＳアクチュエータ２００による舵角制御により車両１０を目標走行路に追従させることが可能となる。
【０１６５】
一方、ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ＥＰＳアクチュエータ４００と異なり、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３との連結部位に設置されており、車両１０に対しては固定された状態にない。従って、ドライバがステアリングホイール１１を保舵しない手放し状態において上述したＬＫＡ補正目標角θＬＫに相当する舵角制御を行おうとすると、ロアステアリングシャフト１３、ＥＰＳアクチュエータ４００、或いは操舵輪からの反力トルクによって、操舵輪が回転する代わりに、ステアリングホイール１１が、本来目標とする舵角方向とは逆方向に操舵されてしまう。或いは、保舵されているとしたところで、ドライバは、この反力により車両１０の旋回方向と逆向きにステアリングホイール１１を気っているかの如き違和感を覚えることとなる。そこで、本実施形態では、係る舵角制御による目標走行路への追従に際して生じる反力トルクの影響が、ＥＰＳ制御によって補償される。
【０１６６】
（第２実施形態の軸力補正トルク）
ここで、図９を参照し、前輪用の軸力補正トルクＴ４とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係について説明する。ここに、図９は、第２実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ４とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。尚、図９において、縦軸には軸力補正トルクＴ４が示され、横軸にはＬＫＡ用の目標舵角の補正値βｆ１が示される。
【０１６７】
図９に示されるように、前輪の軸力補正トルクＴ４は、右旋回時と左旋回時とで対象な特性を有し、不感帯領域と、飽和領域とを除けば、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に対し線形的に増加する特性を有する。ここに、不感帯領域とは、ＬＫＡ用の目標舵角の補正値がゼロであり且つ軸力補正トルクがゼロである領域を意味する。また、飽和領域とは、ＬＫＡ用の目標舵角の補正値が大きくなった場合においても軸力補正トルクが変化しない領域を意味する。尚、軸力補正トルクは、本発明に係る「目標補助トルク」の一例に相当しており、操舵輪の目標角度の補正値、即ち目標舵角の補正値に基づいて設定されてよい。
【０１６８】
また、図９には、一例として、上述したフロント荷重重量Ｍｆ１の変化に対応して軸力補正トルクＴ４が変化する補正特性が示されている。具体的には、小レベル、中レベル、大レベルのフロント荷重重量Ｍｆ１の大きさに夫々対応した前輪の軸力補正トルクＴ４が図９中の実線、破線及び鎖線として夫々示されている。特に、中レベルは、車両が静止している場合のフロント荷重重量Ｍｆ１の大きさを示す。この図９に示されるように、軸力補正トルクＴ４は、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を一定とした場合に、フロント荷重重量Ｍｆ１が大きくなるに従って、大きく設定される。これは、舵角を一定とすれば、前後方向の加速度に基づく荷重重量が大きくなるに従って、横加速度が増大し、この増大した横加速度に応じてより大きな軸力補正トルクが必要になるためである。
【０１６９】
この軸力補正トルクＴ４をＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫに含めることにより、目標走行路への追従に際して生じる反力トルクのうち軸力に起因した成分を、前後方向の加速度に基づく荷重重量の変化を考慮して、より高精度に軽減することができる。
【０１７０】
この結果、ドライバがステアリングホイールを保舵した際の違和感が軽減され、理想的には、ドライバが全く保舵を行わない、所謂、手放し状態であっても車両を目標走行路へ追従させることが可能となる。加えて、ＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫは、あくまで目標走行路への追従に際して生じる反力トルクを軽減するのであり、ドライバが自身の意思でステアリングホイールを操作することにより生じる操舵トルクには何らの影響も及ばない。従って、操舵フィールの低下が生じることも無い。
【０１７１】
詳細には、操舵輪からの軸力は、上記慣性、粘性及び摩擦に対応する各項とは異なり、車両１０の構成上、操舵輪が操舵された時点よりも遅れてステアリングホイール１１に到達する。従って、この種の車両運動を考慮して軸力補正トルクを決定しないと、軸力補正トルクは、相殺すべき軸力成分に対し過剰又は不足し、反力トルクを必ずしも十分に軽減することができない。そこで、ＥＣＵ１００は、軸力補正トルクを算出するにあたっては、係る時間応答を考慮したフィルタ処理を実行してよい。尚、このフィルタ処理については、後述の第６実施形態にて説明される。
【０１７２】
尚、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め、上述した図９に示す関係を数値化してなる軸力補正トルクマップが格納されており、上述した前輪のＬＫＡ制御に係る図６中のステップＳ４０５においては、係る軸力補正トルクマップから該当する値が選択される。
【０１７３】
（第３実施形態）
（第３実施形態の基本構成）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。始めに、図１０を参照し、本実施形態に係る車両３０の構成について説明する。ここに、図１０は、第３実施形態に係る車両３０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１７４】
図１０において、車両３０は、ステアリングホイール１１の操舵角ＭＡと前輪の舵角との関係を可変とするＶＧＲＳアクチュエータ２００及びその関連装置を有さず、その代わりに後輪ＲＬ及びＲＲの操舵を可能とするＡＲＳ６００を備える点において、第１及び第２実施形態に係る車両１０と相違する構成となっている。即ち、本実施形態においては、後輪が本発明に係る「操舵輪」として機能する。但し、前輪は、当然ながらステアリングホイール１１に連結されており、通常の意味合いとしては無論操舵輪である。
【０１７５】
ＡＲＳ６００は、図示せぬパワーシリンダと、パワーシリンダに図示左右方向の往復駆動力を付与するアクチュエータを備え、このアクチュエータから付与される駆動力によって、当該パワーシリンダの両端に連結されたリアステアロッド３１を左右方向に所定量駆動させることにより、後輪の舵角を変化させることが可能である。尚、後輪の操舵を可能とする車両構成は、図示のものに限定されず公知の各種態様を採ってよい。
【０１７６】
車両３０においては、ＥＣＵ１００によりＬＫＡ制御が実行される。
【０１７７】
（第３実施形態のＬＫＡ制御）
ここで、図１１を参照し、第３実施形態に係るＬＫＡ制御の詳細について説明する。ここに、図１１は、第３実施形態に係るＬＫＡ制御のフローチャートである。尚、同図において、図６と重複する箇所には、同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。
【０１７８】
図１１において、目標横加速度ＧＹＴＧを算出すると、ＥＣＵ１００は、この算出された目標横加速度ＧＹＴＧに基づいてＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲを算出する（ステップＳ６０１）。
【０１７９】
ＥＣＵ１００は、この算出された目標横加速度ＧＹＴＧに基づいてＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲを算出し（ステップＳ６０１）する。
【０１８０】
次に、ＥＣＵ１００は、この算出されたＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲに対して、上述した前後方向の加速度に基づく荷重重量の変化を考慮した補正処理を施し、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を算出する（ステップＳ６０２）。
【０１８１】
次に、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１が算出されると、ＥＣＵ１００は、算出されたＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を然るべき記憶手段に記憶させる（ステップＳ６０３）。
【０１８２】
次に、ＥＣＵ１００は、このＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１に基づいて、後輪からの軸力に起因する反力トルクを補正する軸力補正トルクＴ５を算出し（ステップＳ６０４）、この軸力補正トルクＴ５をＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫとして設定する（ステップＳ６０５）。尚、後輪からの軸力も、前輪と同様に車両１０の構成上、操舵された時点よりも遅れてステアリングホイール１１に到達する。従って、この種の車両運動を考慮して軸力補正トルクＴ５を決定しないと、軸力補正トルクＴ５は、相殺すべき軸力成分に対し過剰又は不足し、反力トルクを必ずしも十分に軽減することができない。そこで、ＥＣＵ１００は、軸力補正トルクＴ５を算出するにあたっては、係る時間応答を考慮したフィルタ処理を実行し、軸力補正トルクＴ５を算出してよい。
【０１８３】
尚、第３実施形態に係る後輪のＥＰＳ制御では、後輪のＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫが、第２実施形態に係る前輪のＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫがと異なるのみであるため、図示は省略する。
【０１８４】
（第３実施形態の軸力補正トルク）
ここで、図１２を参照し、後輪用の軸力補正トルクＴ５とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係について説明する。ここに、図１２は、第３実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ５とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。尚、図１２において、縦軸には後輪用の軸力補正トルクＴ５が示され、横軸にはＬＫＡ用の目標舵角の補正値βｒ１が示される。後輪用の軸力補正トルクは、本発明に係る「目標補助トルク」の一例に相当しており、後述される操舵輪の目標角度の補正値、即ち目標舵角の補正値に基づいて設定される。
【０１８５】
図１２に示されるように、前輪の軸力補正トルクＴ５ｆは、右旋回時と左旋回時とで対称な特性を有し、不感帯領域と、飽和領域とを除けば、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に対し線形的に増加する特性を有する。ここに、不感帯領域とは、ＬＫＡ用の目標舵角の補正値がゼロであり且つ軸力補正トルクがゼロである領域を意味する。また、飽和領域とは、ＬＫＡ用の目標舵角の補正値が大きくなった場合においても軸力補正トルクが変化しない領域を意味する。
【０１８６】
後輪の操舵方向を、車両の旋回方向と逆にした場合、後輪用の軸力補正トルクＴ５もまた、図１２に示されるように前輪用の軸力補正トルクＴ４と対称な特性となる。尚、本実施形態では、車速が基準値より低く、車両が旋回する際の半径を小さくするために、後輪の操舵方向を、車両の旋回方向と逆にし、前輪用の軸力補正トルクＴ４と対称な特性とした。しかしながら、本発明は、この限りではなく、車速が基準値を超えた高い際、例えば、レーンチェンジの際には、後輪の操舵方向を、車両の旋回方向と同じ、即ち、同相な特性にしてよい。この同相な特性によって車両を平行移動させることが可能である。
【０１８７】
上述した図１２には、一例として、上述したリア荷重重量Ｍｒ１の変化に対応して軸力補正トルクＴ５が変化する補正特性が示されている。具体的には、小レベル、中レベル、大レベルのリア荷重重量Ｍｒ１の大きさに夫々対応した後輪の軸力補正トルクＴ５が図１２中の実線、破線及び鎖線として夫々示されている。特に、中レベルは、車両が静止している場合のリア荷重重量Ｍｒ１の大きさを示す。この図１２に示されるように、後輪用の軸力補正トルクＴ５は、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を一定とした場合に、リア荷重重量Ｍｒ１が大きくなるに従って、大きく設定される。これは、舵角を一定とすれば、前後方向の加速度に基づく荷重重量が大きくなるに従って、横加速度が増大し、この増大した横加速度に応じてより大きな軸力補正トルクが必要になるためである。
【０１８８】
尚、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め図１２に示す関係を数値化してなる軸力補正トルクマップが格納されており、上述した図１１中のステップＳ６０４においては、係る軸力補正トルクマップから該当する値が選択される。
【０１８９】
尚、上述した第３実施形態では、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１、βｆ２、βｆ３、及びβｆ４のうちいずれか一つを用いてよい。概ね同様にして、上述した第３実施形態では、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１、βｒ２、βｒ３、及びβｒ４のうちいずれか一つを用いてよい。また、上述した第３実施形態では、前輪と後輪において、逆位相の特性にしたがこの限りでなく、同位相の特性であってよい。
【０１９０】
（第４実施形態）
次に、図１３及び図１４を参照して、第４実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ６とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係、並びに、第４実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ７とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係について説明する。ここに、図１３は、第４実施形態に係る、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１から前輪用の軸力補正トルクＴ６を算出する際の情報の流れを概念的に示したデータフロー図（図１３（ａ））及びＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１から後輪用の軸力補正トルクＴ７を算出する際の情報の流れを概念的に示したデータフロー図（図１３（ｂ））である。
【０１９１】
また、図１４は、第４実施形態に係る、フロント荷重重量Ｍｆ１と乗算係数ＫＦＲとの関係を示したグラフ（図１４（ａ））、リア荷重重量Ｍｒ１と乗算係数ＫＲＲとの関係を示したグラフ（図１４（ｂ））、及び、同一の舵角の操舵輪、即ち車輪において発生する力と、車輪に掛かる接地荷重との関係を示したグラフ（図１４（ｃ））である。
【０１９２】
図１３（ａ）に示されるように、ＥＣＵ１００の一部である前輪用の演算部１０１は、入力されたＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に所定の演算を施すことにより、前輪用の軸力補正トルクＴ６を出力する。
【０１９３】
この前輪用の演算部１０１は、前段部１０１ａ及び後段部１０１ｂを備えて構成される。前段部１０１ａは、入力されたＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に基づいて、基準となる前輪用の軸力補正トルクＴ６ｂを出力する。ここに、第４実施形態に係る「基準となる前輪用の軸力補正トルクＴ６ｂ」とは、典型的には、車両が静止している際のフロント重量Ｍｆに対応した前輪用の軸力補正トルクを意味する。
【０１９４】
後段部１０１ｂは、入力された基準となる前輪用の軸力補正トルクＴ６ｂに乗算係数ＫＦＲを乗算することにより、前輪用の軸力補正トルクＴ６を出力する。ここに、第４実施形態に係る乗算係数ＫＦＲとは、フロント荷重重量Ｍｆ１に応じて変化する係数を意味する。乗算係数ＫＦＲは、典型的には、図１４（ａ）に示されるように、フロント荷重重量Ｍｆ１が車両の静止時のフロント重量Ｍｆである場合、「１」となる。加えて、乗算係数ＫＦＲは、フロント荷重重量Ｍｆ１が車両の静止時のフロント重量Ｍｆより小さい場合、「１」より小さくなり、フロント荷重重量Ｍｆ１が車両の静止時のフロント重量Ｍｆより大きい場合、「１」より大きくなる。
【０１９５】
より典型的には、乗算係数ＫＦＲは、図１４（ａ）の第１領域に示されるように、例えばタイヤ等の車輪の接地荷重特性が線形的に変化する第１領域においては、乗算係数ＫＦＲは１より大きく、且つ、フロント荷重重量Ｍｆ１が大きくなるに従って線形的に増大する。即ち、乗算係数ＫＦＲとフロント荷重重量Ｍｆ１とは比例する。ここに、本実施形態に係る車輪の「接地荷重特性」とは、例えばタイヤ等の車輪に掛かる接地荷重と、この車輪において発生する力（例えば横力）との相関関係を意味する。本願発明者らによる研究によれば、例えばタイヤ等の車輪の接地荷重特性は、図１４（ｃ）に示されるように、（ｉ）同一の舵角の操舵輪、即ち、車輪において発生する力（例えば横力）が、車輪に掛かる接地荷重が大きくなるに従って線形的に大きくなる線形領域と、（ｉｉ）この車輪において発生する力が、車輪に掛かる接地荷重が大きくなるに従って非線形的に大きくなる非線形領域とを有することが判明している。
【０１９６】
上述した乗算係数ＫＦＲは、図１４（ａ）の第２領域に示されるように、例えばタイヤ等の車輪の接地荷重特性が非線形的に変化する第２領域においては、乗算係数ＫＦＲはＫ（但しＫ＞１）より大きく、且つ、フロント荷重重量Ｍｆ１が大きくなるに従って、乗算係数ＫＦＲ自身も非線形的に増大する。即ち、乗算係数ＫＦＲとフロント荷重重量Ｍｆ１とは比例しなくなる。
【０１９７】
上述した乗算係数ＫＦＲは、図１４（ａ）の第３領域に示されるように、例えばタイヤ等の車輪の接地荷重特性が線形的に変化する第３領域においては、乗算係数ＫＦＲは１より小さく、且つ、フロント荷重重量Ｍｆ１が１より小さくなるに従って線形的に減少する。即ち、乗算係数ＫＦＲとフロント荷重重量Ｍｆ１とは比例する。
【０１９８】
上述した乗算係数ＫＦＲは、図１４（ａ）の第４領域に示されるように、例えばタイヤ等の車輪の接地荷重がゼロ又は負の値である第４領域においては、乗算係数ＫＦＲはゼロである。即ち、乗算係数ＫＦＲとフロント荷重重量Ｍｆ１とは比例する。尚、車輪の接地荷重が負の値である場合は、車輪が路面から離れ浮いている状態である。
【０１９９】
他方、概ね同様にして、図１３（ｂ）に示されるように、ＥＣＵ１００の一部である後輪用の演算部１０２は、入力されたＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１に所定の演算を施すことにより、後輪用の軸力補正トルクＴ７を出力する。
【０２００】
この後輪用の演算部１０２は、前段部１０２ａ及び後段部１０２ｂを備えて構成される。前段部１０２ａは、入力されたＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１に基づいて、基準となる後輪用の軸力補正トルクＴ７ｂを出力する。ここに、第４実施形態に係る「基準となる後輪用の軸力補正トルクＴ７ｂ」とは、典型的には、車両が静止している際のリア重量Ｍｒに対応した後輪用の軸力補正トルクを意味する。尚、後輪の操舵方向を、車両の旋回方向と逆にした場合、基準となる後輪用の軸力補正トルクＴ７ｂもまた、図１３（ｂ）に示されるように、基準となる前輪用の軸力補正トルクＴ６ｂと対称な特性となる。
【０２０１】
後段部１０２ｂは、入力された基準となる後輪用の軸力補正トルクＴ７ｂに乗算係数ＫＲＲを乗算することにより、後輪用の軸力補正トルクＴ７を出力する。ここに、第４実施形態に係る乗算係数ＫＲＲとは、リア荷重重量Ｍｒ１に応じて変化する係数を意味する。尚、乗算係数ＫＲＲは、フロント荷重重量Ｍｆ１に代えてリア荷重重量Ｍｒ１に応じて変化する事を除けば、上述した乗算係数ＫＦＲと概ね同様であるので説明を省略する。
【０２０２】
以上により、例えばタイヤ等の車輪で実際に発生する力において、車輪に掛かる接地荷重の変化に応じた横力の変化量を考慮することが可能であり、前輪用の軸力補正トルクＴ６又は後輪用の軸力補正トルクＴ７を、より適切に算出することが可能である。これら軸力補正トルクＴ６及びＴ７を軸力補正トルクとしてＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫに含めることにより、目標走行路への追従に際して生じる反力トルクのうち軸力に起因した成分を、車輪に掛かる接地荷重の変化に応じた横力の変化量を考慮して、より高精度に軽減することができる。これにより、前輪又は後輪の軸力に起因する反力トルク成分を含む反力トルクをより効果的に低減することが可能である。
【０２０３】
この結果、ドライバがステアリングホイルを保舵した際の違和感が軽減され、理想的には、ドライバが全く保舵を行わない、所謂、手放し状態であっても車両を目標走行路へ追従させることが可能となる。加えて、ＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫは、あくまで目標走行路への追従に際して生じる反力トルクを軽減するのであり、ドライバが自身の意思でステアリングホイルを操作することにより生じる操舵トルクには何らの影響も及ばない。従って、操舵フィールの低下が生じることも無い。
【０２０４】
仮に、上述した車輪の接地荷重特性を考慮しない場合、車輪の舵角が同一であったとしても、車輪の接地荷重に応じて異なる横力が発生してしまい、軸力補正トルクが実際に発生する横力を適切に反映すること困難になってしまうという技術的な問題点が生じる。
【０２０５】
尚、上述した第４実施形態では、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１、βｆ２、βｆ３、及びβｆ４のうちいずれか一つを用いてよい。概ね同様にして、上述した第４実施形態では、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１、βｒ２、βｒ３、及びβｒ４のうちいずれか一つを用いてよい。
【０２０６】
（第５実施形態）
次に、図１５及び図１６を参照して、第５実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ８とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係、並びに、第５実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ９とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係について説明する。
【０２０７】
ここに、図１５は、第５実施形態に係る前輪用の軸力補正トルクＴ８とＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。尚、図１５において、縦軸には軸力補正トルクＴ８が示され、横軸にはＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１が示される。また、図１６は、第５実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ９とＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１との定量的及び定性的な関係を示すグラフである。尚、図１６において、縦軸には軸力補正トルクＴ９が示され、横軸にはＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１が示される。
【０２０８】
図１５に示されるように、第５実施形態に係る前輪の軸力補正トルクＴ８は、右旋回時と左旋回時とで対象な特性を有し、不感帯領域と、飽和領域とを除けば、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１に対し線形的に増加する特性を有する。軸力補正トルクは、本発明に係る「目標補助トルク」の一例に相当しており、操舵輪の目標角度、即ち目標舵角に基づいて設定される。或いは、軸力補正トルクは、操舵輪の測定角度、即ち測定舵角に基づいて設定されてよい。
【０２０９】
特に第５実施形態では、図１５に示されるように、一例として、上述したフロント重量Ｍｆの変化に対応して軸力補正トルクＴ８が変化する補正特性が示されている。具体的には、小レベル、中レベル、大レベルのフロント重量Ｍｆの大きさに夫々対応した前輪の軸力補正トルクＴ８が図１５中の実線、破線及び鎖線として夫々示されている。この図１５に示されるように、軸力補正トルクＴ８は、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を一定とした場合に、フロント重量Ｍｆが大きくなるに従って、大きく設定される。これは、舵角を一定とすれば、重量が大きくなるに従って、横加速度が増大し、この増大した横加速度に応じてより大きな軸力補正トルクが必要になるためである。
【０２１０】
概ね同様にして、図１６に示されるように、第５実施形態に係る後輪用の軸力補正トルクＴ９は、右旋回時と左旋回時とで対象な特性を有し、不感帯領域と、飽和領域とを除けば、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１に対し線形的に増加する特性を有する。尚、後輪の操舵方向を、車両の旋回方向と逆にした場合、基準となる後輪用の軸力補正トルクＴ９もまた、図１６に示されるように、前輪用の軸力補正トルクＴ８と対称な特性となる。
【０２１１】
典型的には、図１６に示されるように、一例として、上述したリア重量Ｍｒの変化に対応して軸力補正トルクＴ９が変化する補正特性が示されている。具体的には、小レベル、中レベル、大レベルのリア重量Ｍｒの大きさに夫々対応した前輪の軸力補正トルクＴ９が図１６中の実線、破線及び鎖線として夫々示されている。この図１６に示されるように、軸力補正トルクＴ９は、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を一定とした場合に、リア重量Ｍｒが大きくなるに従って、大きく設定される。これは、舵角を一定とすれば、重量が大きくなるに従って、横加速度が増大し、この増大した横加速度に応じてより大きな軸力補正トルクが必要になるためである。
【０２１２】
以上により、例えばタイヤ等の車輪で実際に発生する横力において、車両の乗員数の増減や、車両に搭載された荷物の重量の増減に応じた横力の変化量を考慮することが可能であり、前輪用の軸力補正トルクＴ８又は後輪用の軸力補正トルクＴ９を、より適切に算出することが可能である。
【０２１３】
これら軸力補正トルクＴ８又はＴ９を軸力補正トルクとしてＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫに含めることにより、目標走行路への追従に際して生じる反力トルクのうち軸力に起因した成分を、車輪に掛かる重量の変化に応じた横力の変化量を考慮して、より高精度に軽減することができる。これにより、前輪又は後輪の軸力に起因する反力トルク成分を含む反力トルクをより効果的に低減することが可能である。
【０２１４】
この結果、ドライバがステアリングホイルを保舵した際の違和感が軽減され、理想的には、ドライバが全く保舵を行わない、所謂、手放し状態であっても車両を目標走行路へ追従させることが可能となる。加えて、ＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫは、あくまで目標走行路への追従に際して生じる反力トルクを軽減するのであり、ドライバが自身の意思でステアリングホイルを操作することにより生じる操舵トルクには何らの影響も及ばない。従って、操舵フィールの低下が生じることも無い。
【０２１５】
尚、上述した第５実施形態では、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の前輪目標舵角の補正値βｆ１、βｆ２、βｆ３、及びβｆ４のうちいずれか一つを用いてよい。概ね同様にして、上述した第５実施形態では、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１を用いたが本発明はこの限りでない。即ち、ＬＫＡ用の後輪目標舵角の補正値βｒ１、βｒ２、βｒ３、及びβｒ４のうちいずれか一つを用いてよい。
【０２１６】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態に係る、接地荷重の変化に応じた関数に基づいて決定される前輪用の軸力補正トルクＴ１０について説明する。
【０２１７】
前輪舵角δｆから第６実施形態に係る軸力補正トルクＴ１０への伝達関数は、次の式（６１）によって定義可能である。
【０２１８】
【数１】
2011207310.tif 000003
………  （６１）
但し、Ｔｓａｔ：軸力補正トルクＴ１０
δｆ：前輪舵角
ｓ：ラプラス演算子
ｍ：車両重量
Ｖ：車速
Ｉ：ヨー角慣性モーメント
Ｋｆ：前輪Ｆのコーナーリングパワー
Ｋｒ：後輪Ｒのコーナーリングパワー
ｌｆ：前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離
ｌｒ：後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離
である。
【０２１９】
この式（６１）から次の式（６２）が導出される。
【０２２０】
【数２】
2011207310.tif 000004
………  （６２）
この式（６２）から更に次の式（６３）が導出される。
【０２２１】
【数３】
2011207310.tif 000005
………  （６３）
但し、次の式（６４）、式（６５）、式（６６）、式（６７）、及び式（６８）が成り立つ。
【０２２２】
【数４】
2011207310.tif 000006
………  （６４）
特に、この式（６４）で表される変数ＧＳＡＴ＿ｆは、上述した前輪用の軸力補正トルクＴ４、Ｔ６及びＴ８のうちいずれか一つでよい。
【０２２３】
【数５】
2011207310.tif 000007
………  （６５）
特に、この式（６５）で表される変数ａ２において、後輪ＲのコーナーリングパワーＫｒ、及び後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離ｌｒは、各車輪に掛かる接地荷重に応じて変化するので、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等に得られた所定関数や所定マップから個別具体的に求めてよい。
【０２２４】
【数６】
2011207310.tif 000008
………  （６６）
特に、この式（６６）で表される変数ａ１において、後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離ｌｒは、各車輪に掛かる接地荷重に応じて変化するので、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等に得られた所定関数や所定マップから個別具体的に求めてよい。
【０２２５】
【数７】
2011207310.tif 000009
………  （６７）
特に、この式（６７）で表される変数ｂ２において、前輪ＦのコーナーリングパワーＫｆ、後輪ＲのコーナーリングパワーＫｒ、前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離ｌｆ、及び、後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離ｌｒは、各車輪に掛かる接地荷重に応じて変化するので、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等に得られた所定関数や所定マップから個別具体的に求めてよい。
【０２２６】
【数８】
2011207310.tif 000010
………  （６８）
特に、この式（６８）で表される変数ｂ１において、前輪ＦのコーナーリングパワーＫｆ、後輪ＲのコーナーリングパワーＫｒ、前輪用操舵シャフト２６０と重心Ｇとの距離ｌｆ、及び、後輪用操舵シャフト２８０と重心Ｇとの距離ｌｒは、各車輪に掛かる接地荷重に応じて変化するので、実験的、理論的、経験的、又はシミュレーション等に得られた所定関数や所定マップから個別具体的に求めてよい。
【０２２７】
以上により、例えばタイヤ等の車輪に掛かる接地荷重の変化に応じて、運転者の実際の操舵動作から前輪用の軸力補正トルクへの伝達特性が変化する際の変化量を定量的及び定性的に考慮することができる。この結果、前輪の軸力に起因する反力トルク成分を含む反力トルクをより効果的に低減することが可能である。
【０２２８】
一般的に、車輪の軸力が実際にステアリングホイルに反力トルクの一成分として伝達されるまでには、車両の走行条件や車両構造等に応じて定まり得る時間的な応答遅延が存在する。特に、第６実施形態では、各車輪に掛かる接地荷重を考慮した応答遅延に基づいて反力トルクを相殺し得る軸力補正トルクを高精度に決定することが可能となるので、実践上、大変有益である。
【０２２９】
尚、上述した第１、第２、第３、第４、第５及び第６実施形態に係る構成は、相容れないものではない。例えば、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、前後輪の舵角制御により目標走行路への追従が図られてもよい。即ち、この場合、軸力補正トルクＴ４及びＴ５の双方をＬＫＡ目標アシストトルクＴＬＫに反映させればよい。
【０２３０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う操舵制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２３１】
本発明は、前後輪を操舵可能な四輪操舵機構を備えた車両において、前後輪の操舵を制御する操舵制御装置に利用することができる。或いは、本発明は、例えば、車両を目標走行路に追従させる操舵制御装置に利用可能である。
【符号の説明】
【０２３２】
１０  車両
１１  ステアリングホイール
１２  アッパーステアリングシャフト
１３  ロアステアリングシャフト
１４  ピニオンギア
１６  操舵トルクセンサ
１７  操舵角センサ
１８  回転角センサ
２０  ＶＧＲＳアクチュエータ
１００  ＥＣＵ
２００  四輪操舵機構
２１０  ステアリングホイール
２２０  ステアリングシャフト
２４０  操舵角センサ
２５０  前輪用アクチュエータ
２６０  前輪用操舵シャフト
２７０  後輪用アクチュエータ
２８０  後輪用操舵シャフト
３００  ＶＧＲＳ駆動装置
４００  ＥＰＳアクチュエータ  
５００  ＥＰＳ駆動装置
Ｆｌ  左前輪
Ｆｒ  右前輪
Ｒｌ  左後輪
Ｒｒ  右後輪
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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１５】
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【図１６】
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【図４】
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【図１３】
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【図１４】
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