(57)【要約】【課題】  操舵ハンドルの操作に対して、車両の運動状態を良好にすると同時に、良好な操舵感覚を得る。【解決手段】  メインＥＣＵ１００は、操舵角センサ２５および車速センサ９０から、ハンドル操舵角δおよび車速Ｖを入力して、目標運動状態量（目標ヨーレートγ＊および車体スリップ角β＊）を計算する。この計算においては、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつハンドル操舵角δと前輪Ｗfl，Ｗfrの横力との位相差をなくすように、またはハンドル操舵角δと前輪転舵角との位相差をなくすように目標運動状態量を計算する。そして、メインＥＣＵ１００は、目標運動状態量に基づいて、目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊を計算し、前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１が前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrを目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊にそれぞれ転舵制御する。【選択図】  図１
2008007001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵ハンドルと機械的に連結された前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータと、
後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置において、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された操舵ハンドルの操舵角および前記検出された車速を用いて、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつ操舵ハンドルの操舵角と前輪の横力との位相差をなくすように車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量計算手段と、
前記計算された車両の目標運動状態量に基づいて、目標前輪転舵角および目標後輪転舵角を計算する目標転舵角計算手段と、
前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータを駆動制御して、前輪および後輪を前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角にそれぞれ転舵制御する転舵制御手段とを設けた車両の操舵装置。
【請求項２】
操舵ハンドルと機械的に連結された前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータと、
後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置において、
操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記検出された操舵ハンドルの操舵角および前記検出された車速を用いて、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつ操舵ハンドルの操舵角と前輪の転舵角との位相差をなくすように車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量計算手段と、
前記計算された車両の目標運動状態量に基づいて、目標前輪転舵角および目標後輪転舵角を計算する目標転舵角計算手段と、
前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータを駆動制御して、前輪および後輪を前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角にそれぞれ転舵制御する転舵制御手段とを設けた車両の操舵装置。
【請求項３】
前記車両の目標運動性能は、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することである請求項１または２に記載された車両の操舵装置。
【請求項４】
前記自転瞬間中心が、常に車両重心から所定距離だけ離れた定点である請求項３に記載された車両の操舵装置。
【請求項５】
前記車両の目標運動性能は、車体に発生するヨーレートと車体スリップ角が、常に位相差なく比例関係にあることである請求項１または２に記載された車両の操舵装置。
【請求項６】
前記車両の目標運動性能は、車体スリップ角が、常に「０」であることである請求項１または２に記載された車両の操舵装置。
【請求項７】
前記目標運動状態量計算手段は、車体に発生するヨーレート、車体スリップ角および車体に発生する横加速度のうちのいずれか１つまたは２つの車両の運動状態量の目標値を計算するものである請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載された車両の操舵装置。
【請求項８】
前記車両の運動状態量は、操舵ハンドルの操舵角に対して１次遅れの関数によって表される請求項７に記載された車両の操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータと、後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルの操舵操作に応じた車両の運動状態が良好になるように、車輪の転舵アクチュエータを駆動制御する車両の操舵装置は知られている。例えば、下記特許文献１に示された車両の操舵装置においては、ハンドル操舵角と車速とを検出し、この２つの検出値を用いて車両の運動状態量としてのヨーレートおよびヨー角加速度の目標値を計算する。そして、これらのヨーレートおよびヨー角加速度が目標値となる目標後輪舵角を計算し、後輪転舵アクチュエータを用いて後輪を目標後輪転舵角に転舵制御する。
【０００３】
一方、運転者による操舵ハンドルの操舵操作と車両の挙動特性を一致させて、運転者が違和感なく車両を運転できるようにした車両の操舵装置も知られている。例えば、下記特許文献２には、ハンドル操舵角と車速とを検出し、この２つの検出値を用いて操舵反力の目標値を計算して、ステアリングモータを前記目標値に従って駆動制御して、操舵反力を適正に制御するようにしている。また、この引用文献２に記載の車両の操舵装置においては、操舵ハンドルの操舵角と前輪の転舵角との違いによる運転者による違和感を解消するために、転舵比可変アクチュエータを用いて、前輪転舵角に対する操舵ハンドルの操舵角の比を表すステアリングギヤ比を、ハンドル操舵角および車速に応じて変更するようにもしている。
【特許文献１】特開平５−１５５３４６号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０６６４号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の車両の操舵装置においては、運転者による操舵感覚に関しては考慮されておらず、特に運転者の操舵操作に対する前輪からの操舵反力（操舵トルク）との位相ずれが問題となり、運転者は操舵ハンドルの操舵操作に違和感を覚えることがある。また、上記特許文献２に記載の車両の操舵装置においては、操舵ハンドルの操舵操作に対する車両の運動性能に関して充分に考慮されておらず、操舵ハンドルの操舵操作に対して車両の運動状態が必ずしも適切に制御されない。また、上記特許文献２においても、運転者の操舵操作と操舵反力（操舵トルク）との位相ずれに関しては考慮されていない。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚の両者を考慮して、前輪及び後輪を転舵制御することにより、操舵ハンドルの操舵操作に対して、良好な車両の運動状態を得ることができると同時に、良好な操舵感覚を与えることができるようにすることにある。
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、操舵ハンドルと機械的に連結された前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータと、後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータとを備えた車両の操舵装置において、操舵ハンドルの操舵角を検出する操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記検出された操舵ハンドルの操舵角および前記検出された車速を用いて、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつ操舵ハンドルの操舵角と前輪の横力との位相差をなくすように車両の目標運動状態量を計算する目標運動状態量計算手段と、前記計算された車両の目標運動状態量に基づいて、目標前輪転舵角および目標後輪転舵角を計算する目標転舵角計算手段と、前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角に応じて前記前輪転舵アクチュエータおよび前記後輪転舵アクチュエータを駆動制御して、前輪および後輪を前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角にそれぞれ転舵制御する転舵制御手段とを設けたことにある。
【０００７】
この場合、前記目標運動状態量計算手段は、例えば、車体に発生するヨーレート、車体スリップ角および車体に発生する横加速度のうちのいずれか１つまたは２つの車両の運動状態量の目標値を計算するものである。また、前記車両の運動状態量は、例えば、操舵ハンドルの操舵角に対して１次遅れの関数によって表される。また、前記操舵ハンドルの操舵角と前輪の横力との位相差をなくすことは、操舵ハンドルの操舵トルク（すなわち操舵反力）が、操舵ハンドルの操舵角と車速とを乗算した値に比例することを意味する。
【０００８】
上記のように構成した本発明においては、車両の目標運動状態量が、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつ操舵ハンドルの操舵角と前輪の横力との位相差をなくすように決定される。そして、この目標運動状態量に基づいて、目標前輪転舵角および目標後輪転舵角が計算され、前輪および後輪が前記計算された目標前輪転舵角および目標後輪転舵角にそれぞれ転舵される。ここで、前輪の横力は、前輪の転舵に伴って操舵ハンドルに与えられる操舵反力に比例するので、運転者は、操舵ハンドルの操舵操作と同一位相の操舵反力を感じながら、操舵ハンドルを操舵操作することができる。したがって、本発明の特徴によれば、操舵ハンドルの操舵操作に対して、良好な車両の運動性能が達成されると同時に、運転者は、違和感なく、すなわち良好な操舵感覚で車両を運転することができる。
【０００９】
また、本発明の他の特徴は、目標運動状態量計算手段が、前記に代えて、前記検出された操舵ハンドルの操舵角および前記検出された車速を用いて、予め決められた車両の目標運動性能を満足し、かつ操舵ハンドルの操舵角と前輪の転舵角との位相差をなくすように車両の目標運動状態量を計算するようにしたことにある。この場合、車速が大きく、ヨーレートおよび車体スリップ角が小さければ、前輪の転舵角が位相差なく前輪の横力に比例する。したがって、車両が中速または高速で走行していて、旋回半径も小さくなければ、前輪転舵角は前輪横力に位相差なく比例するので、前述した場合と同様に、運転者は、操舵ハンドルの操舵操作と同一位相の操舵反力を感じながら、操舵ハンドルを操舵操作することができる。そして、運転者の操舵感覚は、車両が中速または高速で走行している場合に重要な感覚である。また、車両が中速または高速で走行している場合には、車両の旋回半径が大きいことが通常であるので、本発明の他の特徴によっても、操舵ハンドルの操舵操作に対して、良好な車両の運動性能が達成されると同時に、運転者は、違和感なく、すなわち良好な操舵感覚で車両を運転することができる。
【００１０】
また、前記車両の目標運動性能は、例えば、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することにある。これによれば、車両は常に車両幅方向のほぼ中央位置を中心にして自転することになるので、車両の旋回が安定する。また、この車両幅方向のほぼ中央位置を中心とする自転は、運転者にとっても良好に感じる。
【００１１】
また、前記自転瞬間中心は、常に車両重心から所定距離だけ離れた定点であるとよい。例えば、自転瞬間中心が、後輪車軸を含む垂直面内にあるとよい。これによれば、車両は、常に同一瞬間中心位置を中心に自転するので、より車両の旋回が安定する。
【００１２】
また、前記車両の目標運動性能は、例えば、車体に発生するヨーレートと車体スリップ角が、常に位相差なく比例関係にあることである。これによれば、操舵ハンドルの操舵操作に対して、車体に発生するヨーレートと車体スリップ角とが常に同一位相で変化するので、車両の旋回が安定する。また、このヨーレートと車体スリップ角との同一位相の変化は、運転者にとっても良好に感じられる。
【００１３】
さらに、前記車両の目標運動性能は、例えば、車体スリップ角が、常に「０」であることである。これによれば、車両にとって理想的な旋回が行われることになる。また、このことは、運転者にとっても良好に感じられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
ａ．構成例
以下、本発明の各実施形態について説明するが、最初に各実施形態に共通の車両の操舵装置の構成例について図面を用いて説明しておく。図1は、この車両の操舵装置を概略的に示している。
【００１５】
この操舵装置１０は、左右前輪Ｗfl，Ｗfrを転舵するための前輪転舵部２０と、左右後輪Ｗrl，Ｗrrを転舵するための後輪転舵部４０と、これらの前輪転舵部２０と後輪転舵部４０を制御するための転舵制御装置５０とを備える。前輪転舵部２０は、運転者によって回動操作される操舵ハンドル２１を有する。操舵ハンドル２１には、上下２分割した操舵軸２２ａ，２２ｂの上端部が接続されている。操舵軸２２ａ，２２ｂの下端部にはピニオンギヤ２３が設けられ、同ピニオンギヤ２３にはラックバー２４が噛み合っている。ラックバー２４は左右に延設され、その両端にて左右前輪Ｗfl，Ｗfrを転舵可能に連結していて、軸線方向の変位により左右前輪Ｗfl，Ｗfrを転舵する。したがって、操舵ハンドル２１の回動は、操舵軸２２ａ，２２ｂおよびピニオンギヤ２３を介してラックバー２４に伝達されて、ラックバー２４を軸線方向に変位させて、左右前輪Ｗfl，Ｗfrを転舵する。
【００１６】
操舵軸２２ａには、操舵軸２２ａの回転角度に基づいて操舵ハンドル２１の操舵角δ（ハンドル操舵角δ）を検出する操舵角センサ２５が設けられる。操舵軸２２ａ，２２ｂ間には、左右前輪Ｗfl，Ｗfrの転舵角に対する操舵ハンドル２１の回転角の比であるステアリングギヤ比を変更するための、言い換えれば下側の操舵軸２２ｂに対する上側の操舵軸２２ａの回転角の比を可変とするためのステアリングギヤ比可変装置３０が介装されている。ステアリングギヤ比可変装置３０は、操舵軸２２ａの下端部に一体回転するように接続された円筒状のケーシング３１を備えている。このケーシング３１内には、ステアリングギヤ比可変アクチュエータを構成する電動モータ３２が固定されている。電動モータ３２の出力軸３２ａは、ケーシング３１に回転可能に支持されていて、下端にて操舵軸２２ｂに一体回転可能に接続されている。
【００１７】
なお、電動モータ３２は減速機構３３を備え、電動モータ３２の回転は減速されてその出力軸３２ａに出力される。また、電動モータ３２には、そのロータの回転数を検出するための回転角センサ３４が設けられている。この回転角センサ３４は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ３２の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置５０に出力する。以下、電動モータ３２を前輪舵角調整モータ３２と呼ぶ。
【００１８】
後輪転舵部４０は、左右後輪Ｗrl，Ｗrrを転舵可能に連結する転舵バー４１を備え、転舵バー４１の軸線方向の変位により左右後輪Ｗrl，Ｗrrを転舵する。この転舵バー４１には電動モータ４２が組み付けられている。電動モータ４２は、その回転に応じてボールねじ機構４３を介して転舵バー４１を軸線方向に変位させることにより、左右後輪Ｗrl，Ｗrrを転舵する。電動モータ４２には回転角センサ４４が組みつけられている。回転角センサ４４は、本実施形態においてはレゾルバにより構成され、電動モータ４２の回転角を検出して、検出した回転角を表す検出信号を転舵制御装置５０に出力する。以下、電動モータ４２を後輪転舵モータ４２と呼ぶ。
【００１９】
転舵制御装置５０は、前輪舵角調整モータ３２を駆動制御するための前輪モータ制御装置６０と、後輪転舵モータ４２を駆動制御するための後輪モータ制御装置７０と、運転者のハンドル操舵操作に応じて転舵制御量を演算して転舵制御指令を前輪モータ制御装置６０と後輪モータ制御装置７０とに出力する電子制御ユニット１００（以下、メインＥＣＵ１００と呼ぶ）とを備える。
【００２０】
前輪モータ制御装置６０は、前輪舵角調整モータ３２の通電を制御する電子制御装置６１（以下、前輪モータＥＣＵ６１と呼ぶ）と、前輪モータＥＣＵ６１からの通電指令に応じて前輪舵角調整モータ３２を駆動するモータ駆動回路６２とから構成される。前輪モータＥＣＵ６１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインＥＣＵ１００からの前輪転舵制御指令にしたがって、図３の前輪補正転舵プログラムを実行することにより、回転角センサ３４にて検出した回転角検出信号と操舵角センサ２５にて検出した操舵角信号とに基づいて前輪舵角調整モータ３２の通電を制御して左右前輪Ｗfl，Ｗfrを転舵制御する。
【００２１】
後輪モータ制御装置７０は、後輪転舵モータ４２の通電を制御する電子制御装置７１（以下、後輪モータＥＣＵ７１と呼ぶ）と、後輪モータＥＣＵ７１からの通電指令に応じて後輪転舵モータ４２を駆動するモータ駆動回路７２とから構成される。後輪モータＥＣＵ７１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータを主要部として構成され、メインＥＣＵ１００からの後輪転舵制御指令にしたがって、図示しない後輪転舵プログラムを実行することにより、後輪転舵モータ４２の回転角を検出する回転角センサ４４の回転角検出信号に基づいて後輪転舵モータ４２の通電を制御して左右後輪Ｗrl，Ｗrrを転舵制御する。
【００２２】
メインＥＣＵ１００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、図２の目標前後輪転舵角計算プログラムの実行により、運転者の操舵操作に応じた転舵制御量を演算し、前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１に対して転舵制御指令を出力する。また、メインＥＣＵ１００には、車速Ｖを表す車速信号を出力する車速センサ９０も接続されている。
【００２３】
ｂ．第１実施形態
次に、本発明の第１実施形態の作動について、コンピュータ処理を混じえて詳しく説明するが、具体的な説明に入る前に、この第１実施形態にて採用されている技術の原理について説明しおく。
【００２４】
この第１実施形態においては、車両の目標運動性能として、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することを採用している。また、運転者の目標操舵感覚特性として、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵反力に比例）との位相差が「０」であることを採用している。
【００２５】
まず、操舵ハンドル２１の操舵操作に対する車体の運動、すなわちハンドル操舵角δ(ｓ)に対して、車両の運動状態量としてのヨーレートγ(ｓ)よび車体スリップ角β(ｓ)が下記式１，２のように表される制御則が採用される。すなわち、ヨーレートγ(ｓ)および車体スリップ角β(ｓ)は、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対して１次遅れの関数によって表される。
【数１】
2008007001.tif 000003
【数２】
2008007001.tif 000004
前記式１，２において、Ｇy，Ｇbは、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)および車体スリップ角β(ｓ)の制御ゲインをそれぞれ表し、Ｔは時定数を表す。「ｓ」は、ラプラス演算子である。
【００２６】
この第１実施形態では、前記のように、車両の目標運動性能は、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することである。図７に示すように、この自転瞬間中心をＰとして、車両重心から自転瞬間中心Ｐまでの車両の前後方向の水平距離をＸ（重心から後方を正とする）とする。この場合、自転瞬間中心Ｐは車両旋回時に左右に移動しないので、車体スリップ角βおよびヨーレートγによる自転瞬間中心Ｐの互いに左右反対方向の移動量β・Ｖとγ・Ｘとは相殺され、下記式３が成立する。
【数３】
2008007001.tif 000005
なお、Ｖは車速である。
【００２７】
そして、前記式１，２から下記式４が導かれ、式３，４を用いて式２は下記式５のように変形される。
【数４】
2008007001.tif 000006
【数５】
2008007001.tif 000007
【００２８】
一方、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪転舵角δf(ｓ)は、一般的に下記式６のように表され、同式６は前記式１，５を用いて下記式７のように変形される。
【数６】
2008007001.tif 000008
【数７】
2008007001.tif 000009
前記式６，７において、ｍは、車体質量である。Ｌfは、車体重心から前輪車軸までの前後方向の水平距離である。Ｌrは、車体重心から後輪車軸までの前後方向の水平距離である。Ｌは、ホイールベース（Ｌf＋Ｌr）である。Ｋfは、前輪コーナリングパワーである。また、後述するＫrは、後輪コーナリングパワーである。Ｉは、車体重心回りの慣性モーメントである。
【００２９】
また、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪横力Ｆf(s)は一般的に下記式８のように表され、同式８は前記式１，５，７を用いて式９のように変形される。
【数８】
2008007001.tif 000010
【数９】
2008007001.tif 000011
【００３０】
ここで、操舵感覚を良好にするために、運転者によって操舵ハンドル２１に付与される操舵トルクを位相差なくハンドル操舵角δ(ｓ)に比例させることを考える。操舵トルクは路面から操舵ハンドル２１に付与される操舵反力に等しく、この操舵反力は路面から前輪Ｗfl，Ｗfrに付与される転舵反力に比例する。そして、この転舵反力は前輪横力Ｆf(s)）に比例するので、操舵トルクを位相差なくハンドル操舵角δ(ｓ)に比例させることは、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(s)との位相差をなくすことを意味する。したがって、時定数ＴをＴaとし、下記式１０が成立すれば、前記式９から一時遅れの項がなくなり、前輪横力Ｆf(s)（操舵トルクに比例）はハンドル操舵角δ(ｓ)に位相差なく比例することになる。なお、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(s)との位相差をなくすことは、前記式９からも解るように、前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルクに比例）を、ハンドル操舵角δと車速Ｖとを乗算した値δ・Ｖに比例させることに対応する。
【数１０】
2008007001.tif 000012
【００３１】
そして、上記式１０を変形することにより、前記条件に従った自転瞬間中心位置Ｘを時定数Ｔaを用いて下記式１１のように表すことができる。
【数１１】
2008007001.tif 000013
【００３２】
次に、これらの時定数Ｔaおよび自転瞬間中心位置Ｘを前記式１，５に代入することにより、目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)は下記式１２，１３のように表される。
【数１２】
2008007001.tif 000014
【数１３】
2008007001.tif 000015
これらの目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)は、前述した車両の目標運動性能と運転者の目標操舵感覚特性を満たすための車両の目標運動状態量である。
【００３３】
次に、これらの目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)を、下記式１４の車両の一般的な運動方程式に代入することにより、車両の目標運動状態を実現するための目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)を計算する。
【数１４】
2008007001.tif 000016
【００３４】
そして、左右前輪Ｗf1,Ｗf2および左右後輪Ｗr1,Ｗr2を目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)にそれぞれ転舵すれば、前述した車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚特性が達成される。すなわち、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に保たれると同時に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵反力に比例）との位相差が「０」に保たれる。これによれば、車両は常に車両幅方向のほぼ中央位置を中心にして自転することになるので、車両の旋回が安定する。また、この車両幅方向のほぼ中央位置を中心とする自転は、運転者にとっても良好に感じる。さらに、運転者は、操舵ハンドル２１の操舵操作と同一位相の操舵反力を感じながら、操舵ハンドル２１を操舵操作することができる。したがって、これによれば、操舵ハンドルの操舵操作に対して、良好な車両の運動性能が達成されると同時に、運転者は、違和感なく、すなわち良好な操舵感覚で車両を運転することができる。
【００３５】
次に、前記理論に基づく、左右前輪Ｗf1,Ｗf2および左右後輪Ｗr1,Ｗr2の転舵制御動作について説明する。メインＥＣＵ１００は、イグニッションスイッチ（図示しない）の投入後、ステップＳ１０〜Ｓ１９からなる図２の目標前後輪転舵角計算プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行している。この目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、ステップＳ１０の実行開始後、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１１において、操舵角センサ２５からハンドル操舵角δを表す検出信号を入力するとともに、車速センサ９０から車速Ｖを表す車速信号を入力する。
【００３６】
次に、ステップＳ１２において、メインＥＣＵ１００は、同ＥＣＵ１００内に予め記憶されているヨーレートゲインテーブルを参照して、車速Ｖに応じたヨーレートゲインＧyを決定する。ヨーレートゲインＧyは、図４の実線で示すように、車速Ｖの増加にしたがって増加し、その後に減少する。なお、ヨーレートゲインＧyの車速Ｖに対する特性は、これに限らず、例えば、図４の破線で示すように、車速Ｖの増加に従って徐々に減少する特性にしてもよい。これらは、車両の機械的な特性に依存するとともに、車両の運動特性の選択による。また、ヨーレートゲインテーブルに代えて、車速ＶとヨーレートゲインＧyとの関係を表す関数を予め定めておき、前記関数を用いて車速Ｖに応じたヨーレートゲインＧyを計算するようにしてもよい。
【００３７】
前記ステップＳ１２の処理後、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１３にて、同ＥＣＵ１００内に予め記憶されている時定数テーブルを参照して、車速Ｖに応じた時定数Ｔaを決定する。時定数Ｔaは、例えば図５の実線で示すように、車速Ｖの増加にしたが徐々に減少する特性であるが、この場合も、車両の機械的な特性に依存するとともに、車両の運動特性の選択に関係して他の特性を用いてもよい。また、この場合も、時定数テーブルに代えて、車速Ｖと時定数Ｔaとの関係を表す関数を予め定めておき、前記関数を用いて車速Ｖに応じた時定数Ｔaを計算するようにしてもよい。
【００３８】
前記ステップＳ１３の処理後、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１４にて、前記決定した時定数Ｔaおよび車速Ｖを用いて前記式１１の演算の実行により自転瞬間中心位置Ｘを計算する。なお、前記式１１の演算に代えて、時定数Ｔaおよび車速Ｖと、自転瞬間中心位置Ｘとの関係を規定する自転瞬間中心位置テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより自転瞬間中心位置Ｘを決定するようにしてもよい。この場合、図６Ａに示すように、時定数Ｔの複数の異なる値ごとに、車速Ｖが増加するに従って増加する自転瞬間中心位置Ｘを用意しておく。なお、時定数Ｔが大きくなるに従って、車速Ｖに対する自転瞬間中心位置Ｘの直線の傾きは大きくなる。
【００３９】
また、目標操舵感覚特性に多少の変化を加えるために、時定数Ｔaおよび車速Ｖを用いて前記式１１に従って忠実に自転瞬間中心位置Ｘを決定しなくてもよい。すなわち、図６Ｂに示すように、直線の上側に位置する領域Ｒ１では、直線（実線）から離れるに従って前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルク）の位相がハンドル操舵角δ(ｓ)の位相より大きく進む。一方、直線の下側に位置する領域Ｒ１では、直線から離れるに従って前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルク）の位相がハンドル操舵角δ(ｓ)の位相より大きく遅れる。したがって、この直線から大きく離れることは好ましくないが、車両の運転特性として、前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルク）の位相がハンドル操舵角δの位相より若干進むことを選択する場合には、図６Ｂの一点鎖線で示すように、車速Ｖと自転瞬間中心位置Ｘとの関係を示す特性線を直線の若干上側に設けるようにするとよい。また、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルク）の位相がハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との関係を変更することを選択するならば、例えば、車速Ｖと自転瞬間中心位置Ｘとの関係を破線で示すようにしてもよい。なお、これらの図６Ｂの一点鎖線および破線の特性線に関しても、図６Ａの場合と同様に、時定数Ｔの大きさに応じて複数の特性線を用意しておく必要がある。
【００４０】
前記ステップＳ１４の処理後、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１５にて前記式１２の演算の実行により目標ヨーレートγ(ｓ)＊を計算し、ステップＳ１６にて前記式１３の演算の実行により目標車体スリップ角β(ｓ)＊を計算する。そして、これらの目標ヨーレートγ(ｓ)＊および目標車体スリップ角β(ｓ)＊を用いて、ステップＳ１７にて、前記式１４の演算の実行により目標前輪転舵角δf(ｓ)＊および目標後輪転舵角δr(ｓ)＊を計算する。次に、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ１８にて、前記計算した目標前輪転舵角δf(ｓ)＊および目標後輪転舵角δr(ｓ)＊を含む制御指令を前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１に出力する。
【００４１】
後輪モータＥＣＵ７１は、メインＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、モータ駆動回路７２に駆動信号を出力して、後輪Ｗrl，Ｗrrの転舵角がこの目標後輪転舵角δr＊となるように転舵する。この場合、後輪転舵モータ４２により転舵される後輪Ｗrl，Ｗrrの舵角は、回転角センサ４４の回転角度に応じたものとなるため、後輪モータＥＣＵ７１は、例えば、後輪転舵角と回転角センサ４４の回転角度とを対応付けるマップ（図示略）を記憶し、このマップを参照して、後輪転舵角δｒ（中立位置に対する舵角）が目標後輪転舵角δr＊になるようにフィードバック制御する。
【００４２】
一方、前輪モータＥＣＵ６１は、メインＥＣＵ１００からの制御指令を受けて、図３に示すステップＳ３０〜Ｓ３５からなる前輪補正転舵プログラムを実行する。この前輪補正転舵プログラムにおいては、前輪モータＥＵＣ６１は、ステップＳ３１において、メインＥＣＵ１００から出力された目標前輪転舵角δｆ＊を含む制御指令と、操舵角センサ２５によるハンドル操舵角δを表す操舵角信号とを入力する。
【００４３】
次に、ステップＳ３２にて、目標前輪転舵角δf＊にステアリングギヤ比Ｇgを乗算する下記式１５により、目標前輪転舵角δf＊に相当する目標ハンドル操舵角δ＊を下記式１５により計算する。
【数１５】
2008007001.tif 000017
次に、ステップＳ３３にて、目標ハンドル操舵角δ＊から実際のハンドル操舵角δを減算する下記式１６により、目標補正ハンドル操舵角Δδ＊を計算する。
【数１６】
2008007001.tif 000018
【００４４】
そして、前輪モータＥＣＵ６１は、ステップＳ３４にて、目標補正ハンドル操舵角Δδ＊だけ前輪舵角調整モータ３２を回転制御する。この場合、前輪舵角調整モータ３２の回転角度を検出する回転角センサ３４の検出信号を読み込み、この検出回転角が目標補正ハンドル操舵角Δδ＊になるようにフィードバック制御する。この前輪舵角調整モータ３２の回転による前輪Ｗfl，Ｗfrの補正転舵により、前輪Ｗfl，Ｗfrは、常に目標前輪転舵角δｆ＊に一致するように転舵制御される。
【００４５】
以上説明した第１実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記図２のステップＳ１１〜１６の処理により、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在するという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルクおよび操舵反力に比例）との位相差が「０」であるという運転者の目標操舵感覚特性を満たすための、ハンドル操舵操作に応じた車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊および目標車体スリップ角β＊が計算される。そして、ステップＳ１７の処理により、前記車両の目標運動状態量を実現するための目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊が計算され、前輪モータＥＣＵ６１および後輪モータＥＣＵ７１により、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊に転舵される。したがって、この第１実施形態によれば、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚の両者が同時に実現されるので、運転者は、違和感無く、車両を良好に走行させることができる。
【００４６】
なお、上記第１実施形態においては、車両の目標運動性能として、車両旋回時における車両の自転瞬間中心が常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することを採用した。言い換えれば、自転瞬間中心が、前記垂直面内であれば、車両の前後方向に移動可能であることを車両の目標運動性能とした。しかし、この車両の目標運動性能にさらに制限を加えて、自転瞬間中心の前後方向位置Ｘを固定するように変形してもよい。固定位置はいずれの位置でもよいが、この変形例においては、自転瞬間中心Ｐが、後輪車軸を含む垂直面内にあるようにしている。
【００４７】
この車両の目標運動性能を採用した場合、上記第１実施形態の自転瞬間中心位置Ｘは、車体重心から後輪車軸までの前後方向の水平距離Ｌrに等しくなる。したがって、上記式１０から時定数Ｔaは、下記式１７により表される。
【数１７】
2008007001.tif 000019
この式１７は、時定数Ｔaが車速Ｖによって規定され、上記第１実施形態のように自由な特性（車速Ｖに応じて自由に変化する特性）に設定され得ないことを意味する。
【００４８】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記図２の目標前後輪転舵角計算プログラムに代えて、図８の目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図２のステップＳ１３，Ｓ１４の処理に代えて、メインＥＣＵ１００は、ステップＳ２１にて入力した車速Ｖを用いて前記式１７の演算の実行により、時定数Ｔaを計算する。なお、この時定数Ｔaの計算においても、車速Ｖと時定数Ｔaとの関係を表す時定数テーブルを用いて、時定数Ｔaを計算するようにしてもよい。また、図２のステップＳ１６に代わるステップＳ２２の処理にて、式１３の自転瞬間中心位置Ｘに代えて距離Ｌrを用いた下記式１８の演算の実行により、目標車体スリップ角β＊を計算する。
【数１８】
2008007001.tif 000020
他の点に関しては、上記第１実施形態の場合と同じである。
【００４９】
この第１実施形態の変形例によれば、自転瞬間中心Ｐが常に固定されるので、上記第１実施形態に比べて、制御の制限は加わるものの、車両旋回時の違和感をより少なくすることができる。
【００５０】
ｃ．第２実施形態
第２実施形態においては、車両の目標運動性能として、上記第１実施形態の場合と同様に、車両旋回時における車両の自転瞬間中心Ｐが、常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することを採用している。一方、運転者の目標操舵感覚特性として、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(ｓ)との位相差が「０」であることを採用する。なお、この目標操舵感覚特性は、詳しくは後述するように、上記第１実施形態の場合と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と操舵トルク（すなわち操舵反力）とをほぼ比例させることを意味する。
【００５１】
この場合も、上記第１実施形態と同様な式１〜７が成立する。そして、前記式７は、下記式１９のように変形され得る。
【数１９】
2008007001.tif 000021
【００５２】
ここで、前記運転者の目標操舵感覚特性の達成のために、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(s)との位相差をなくすことを考える。車速Ｖが大きく、ヨーレートγおよび車体スリップ角βが小さければ、前記式８からも理解できるように、式８のＬf・γ(ｓ)／{Ｖ・δ(ｓ)}およびβ(ｓ)／δ(ｓ)の項は無視され、前輪転舵角δf(ｓ)は位相差なく前輪横力Ｆf(ｓ)に比例する。したがって、車両が中速または高速で走行していて、旋回半径もあまり小さくなければ、前輪転舵角δf(ｓ)は横力Ｆf(ｓ)に位相差なく比例するので、前述した場合と同様に、運転者は、操舵ハンドル２１の操舵操作と同一位相の操舵反力を感じながら、操舵ハンドルを操舵操作することができる。そして、運転者の操舵感覚は、車両が中速または高速で走行している場合に特に重要な感覚である。また、車両が中速または高速で走行している場合には、車両の旋回半径も大きいことが通常であるので、前記ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(s)との位相差をなくすという目標操舵感覚の達成により、運転者は、違和感なく、すなわち良好な操舵感覚で車両を運転することができる。
【００５３】
この場合、時定数ＴをＴaとし、下記式２０が成立すれば、前記式１９から一時遅れの項がなくなり、前輪転舵角δf(s)はハンドル操舵角δ(ｓ)に位相差なく比例する。そして、下記式２０を変形することにより、前記条件に従った自転瞬間中心位置Ｘを時定数Ｔaを用いて下記式２１のように表すことができる。
【数２０】
2008007001.tif 000022
【数２１】
2008007001.tif 000023
【００５４】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記図２の目標前後輪転舵角計算プログラムの一部を変形した目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この変形した目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図２のステップＳ１４の自転瞬間中心位置Ｘの計算を、前記式２１を用いて行う。他の処理に関しては、上記第１実施形態の場合と同じである。
【００５５】
なお、この場合も、前記式２１の演算に代えて、時定数Ｔaおよび車速Ｖと、自転瞬間中心位置Ｘとの関係を規定する自転瞬間中心位置テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより自転瞬間中心位置Ｘを決定するようにしてもよい。この場合、図９に実線で示すように、車速Ｖの増加に従って、自転瞬間中心位置Ｘは初期に減少した後、増加する。また、この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪転舵角δf(ｓ)すなわち操舵反力の位相がハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との関係を若干だけ変更することを選択するならば、例えば、一点鎖線または破線で示す特性を採用するようにしてもよい。なお、これらの図９の実線、一点鎖線および破線の特性線に関しても、図６Ａの場合と同様に、時定数Ｔの大きさに応じて複数の特性線を用意しておく必要がある。
【００５６】
このような第２実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記図２のステップＳ１１〜１６の処理により、車両の自転瞬間中心Ｐが常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在するという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(ｓ)との位相差が「０」であるという運転者の目標操舵感覚とを満たすための、ハンドル操舵操作に応じて車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)が計算される。そして、上記第１実施形態の場合と同様に、目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)が計算されて、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)に転舵される。したがって、この第２実施形態によれば、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚の両者が同時に実現される。したがって、運転者にとって違和感無く、車両を良好に走行させることができる。特に、車両の中速および高速走行時の操舵感覚特性の重要な領域において、上記第１実施形態と同様な操舵感覚である。このことは、後述する第４および第６実施形態の場合でも同じである。
【００５７】
なお、上記第２実施形態においても、車両の目標運動性能として、車両の自転瞬間中心Ｐが常に車両の重心を通る前後方向に延びた垂直面内のいずれかの位置に存在することを採用した。しかし、この場合も、車両の目標運動性能にさらに制限を加えて、自転瞬間中心Ｐの前後方向位置Ｘを固定するように変形してもよい。この場合も、固定位置はいずれでもよいが、この変形例においては、自転瞬間中心Ｐが、後輪車軸を含む垂直面内にあるようにしている。
【００５８】
この車両の目標運動性能を採用した場合、上記第２実施形態の自転瞬間中心位置Ｘは、車体重心から後輪車軸までの前後方向の水平距離Ｌrに等しくなる。そして、上記式２０から時定数Ｔaは、下記式２２により表される。
【数２２】
2008007001.tif 000024
この式２２も、時定数Ｔaが車速Ｖによって規定され、上記第２実施形態のように自由な特性（車速Ｖに応じて自由に変化する特性）に設定され得ないことを意味する。
【００５９】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記図８の目標前後輪転舵角計算プログラムを変形した目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この変形した目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図８のステップＳ２１の時定数Ｔaの計算を、前記式２２を用いて行う。なお、この時定数Ｔaの計算においても、車速Ｖと時定数Ｔaとの関係を表す時定数テーブルを用いて、時定数Ｔaを計算するようにしてもよい。他の処理に関しては、上記第１実施形態の変形例の場合と同じである。
【００６０】
この第２実施形態の変形例によれば、自転瞬間中心Ｐが常に固定されるので、上記第２実施形態に比べて、制御の制限は加わるものの、車両旋回時の違和感をより少なくすることができる。
【００６１】
ｃ．第３実施形態
第３実施形態においては、車両の目標運動性能として、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)と車体スリップ角β(ｓ)とが常に位相差なく比例することを採用する。一方、運転者の目標操舵感覚特性としては、上記第１実施形態の場合と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵トルク）との位相差が常に「０」であることを採用する。
【００６２】
この場合も、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)は、上記第１実施形態と同様に、下記式２３のように表される。一方、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する車体スリップ角β(ｓ)は、ヨーレートγ(ｓ)に比例するから、下記式２４のように表される。
【数２３】
2008007001.tif 000025
【数２４】
2008007001.tif 000026
ここで、ＸＸは、ヨーレートγ(ｓ)に対する車体スリップ角β(ｓ)の比例係数である。
【００６３】
これらの式２３，２４を用いて、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪転舵角δf(ｓ)を表す上述した式６を変形すると、同式６は下記式２５のようになる。
【数２５】
2008007001.tif 000027
そして、これらの式２３〜２５を用いて、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪横力Ｆf(ｓ)を表す上述した式８を変形すると、同式８は下記式２６のようになる。
【数２６】
2008007001.tif 000028
【００６４】
ここで、前記運転者の目標操舵感覚特性の達成のために、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(s)との位相差をなくすことを考える。この場合、時定数ＴをＴaとし、下記式２７が成立すれば、前記式２６から一時遅れの項がなくなり、前輪横力Ｆf(s)（操舵反力）はハンドル操舵角δ(ｓ)に位相差なく比例する。そして、下記式２７を変形することにより、前記条件に従った比例係数ＸＸを時定数Ｔaを用いて下記式２８のように表すことができる。
【数２７】
2008007001.tif 000029
【数２８】
2008007001.tif 000030
【００６５】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記図２の目標前後輪転舵角計算プログラムの一部を変形した目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この変形した目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図２のステップＳ１４にて、自転瞬間中心位置Ｘの計算に代えて、比例係数ＸＸを前記式２８の演算の実行により計算する。また、ステップＳ１６においては、前記計算した比例係数ＸＸを前記式２４に代入して、目標車体スリップ角β＊(ｓ)を計算する。他の処理に関しては、上記第１実施形態の場合と同じである。
【００６６】
なお、この場合も、前記式２８の演算に代えて、時定数Ｔaおよび車速Ｖと、比例係数ＸＸとの関係を規定する比例係数テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより比例係数ＸＸを決定するようにしてもよい。この場合、図１０に実線で示すように、比例係数ＸＸは車速Ｖの増加に従って増加する。また、この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪横力Ｆf(ｓ)（操舵反力）の位相と、ハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との関係を若干変更することを選択するならば、例えば、一点鎖線または破線で示す特性を採用するようにしてもよい。なお、これらの図１０の実線、一点鎖線および破線の特性線に関しても、図６Ａの場合と同様に、時定数Ｔの大きさに応じて複数の特性線を用意しておく必要がある。
【００６７】
このような第３実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記変形した図２のステップＳ１１〜１６の処理により、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)および車体スリップ角β(ｓ)が常に位相差なく比例するという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)とが位相差なく比例するという運転者の目標操舵感覚特性とを満たすための、ハンドル操舵操作に応じた車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)が計算される。そして、上記第１実施形態の場合と同様に、目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)が計算されて、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊に転舵される。したがって、この第３実施形態によっても、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚特性の両者が同時に実現される。したがって、運転者にとって違和感無く、車両を良好に走行させることができる。
【００６８】
ｅ．第４実施形態
第４実施形態においては、車両の目標運動性能としては、上記第３実施形態の場合と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレート(ｓ)と車体スリップ角(ｓ)とが位相差なく比例することを採用する。一方、運転者の目標操舵感覚特性として、上記第２実施形態の場合と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(ｓ)との位相差が「０」であることを採用する。
【００６９】
この場合、上記第３実施形態と同様な式２３〜２５が成立する。そして、前記式２５は、下記式２９のように変形される。
【数２９】
2008007001.tif 000031
【００７０】
ここで、前記運転者の目標操舵感覚特性の達成のために、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(s)との位相差をなくすことを考える。この場合、時定数ＴをＴaとし、下記式３０が成立すれば、前記式２９から一時遅れの項がなくなり、前輪転舵角δf(s)はハンドル操舵角δ(ｓ)に位相差なく比例する。そして、下記式３０を変形することにより、前記条件に従った比例係数ＸＸを時定数Ｔaを用いて下記式３１のように表すことができる。
【数３０】
2008007001.tif 000032
【数３１】
2008007001.tif 000033
【００７１】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記図２の目標前後輪転舵角計算プログラムの一部を変形した目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この変形した目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図２のステップＳ１４にて、自転瞬間中心位置Ｘの計算に代えて、比例係数ＸＸを前記式３１の演算の実行により計算する。また、ステップＳ１６においては、前記計算した比例係数ＸＸを前記式２４に代入して目標車体スリップ角β＊(ｓ)を計算する。他の処理に関しては、上記第１実施形態の場合と同じである。
【００７２】
なお、この場合も、前記式３１の演算に代えて、時定数Ｔaおよび車速Ｖと、比例係数ＸＸとの関係を規定する比例係数テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより比例係数ＸＸを決定するようにしてもよい。この場合、図１１に実線で示すように、車速Ｖの増加に従って、比例係数ＸＸは一旦減少したのち、徐々に増加する。また、この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪転舵角δf(ｓ)の位相とハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との関係を若干変更することを選択するならば、例えば、一点鎖線または破線で示す特性を採用するようにしてもよい。なお、これらの図１１の実線、一点鎖線および破線の特性線に関しても、図６Ａの場合と同様に、時定数Ｔの大きさに応じて複数の特性線を用意しておく必要がある。
【００７３】
このような第４実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記変更した図２のステップＳ１１〜１６の処理により、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)と車体スリップ角β(ｓ)とが常に位相差なく比例するという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(ｓ)とが位相差なく比例するという運転者の目標操舵感覚特性とを満たすための、ハンドル操舵操作に応じて車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊(ｓ)および目標車体スリップ角β＊(ｓ)が計算される。そして、上記第１実施形態の場合と同様に、目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)が計算されて、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊に転舵される。したがって、この第４実施形態によれば、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚特性の両者が同時に実現される。したがって、運転者にとって違和感無く、車両を良好に走行させることができる。
【００７４】
ｆ．第５実施形態
第５実施形態においては、車両の目標運動性能として、車体スリップ角βが常に「０」であることを採用する。一方、運転者の目標操舵感覚特性としては、上記第１実施形態の場合と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)とが位相差なく比例することを採用する。
【００７５】
この場合も、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対するヨーレートγ(ｓ)も上記第１実施形態と同様に下記式３２のように表される。一方、車体スリップ角β(ｓ)は、下記式３３のように「０」である。
【数３２】
2008007001.tif 000034
【数３３】
2008007001.tif 000035
【００７６】
これらの式３２，３３を用いて、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪転舵角δf(ｓ)を表す上述した式６を変形すると、同式６は下記式３４のようになる。
【数３４】
2008007001.tif 000036
そして、これらの式３２〜３４を用いて、ハンドル操舵角δ(ｓ)に対する前輪横力Ｆf(ｓ)を表す上述した式８を変形すると、同式８は下記式３５のようになる。
【数３５】
2008007001.tif 000037
【００７７】
ここで、前記運転者の目標操舵感覚特性の達成のために、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(s)（操舵反力）とが位相差なく比例することを考える。この場合、時定数ＴをＴaとし、下記式３６が成立すれば、前記式３５から一時遅れの項がなくなり、前輪横力Ｆf(s)（操舵反力）はハンドル操舵角δ(ｓ)に比例する。すなわち、時定数Ｔaを下記式３６で定義すればよい。
【数３６】
2008007001.tif 000038
【００７８】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記第１実施形態に係る図２の目標前後輪転舵角計算プログラムに代えて、図１２の目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図１２のステップＳ２３にて、前記式３６の演算の実行により時定数Ｔaを計算する。そして、この時定数Ｔaを用いて、ステップＳ１５にて上記第１実施形態の場合と同様に、目標ヨーレートγ＊(ｓ)を計算する。また、車体スリップ角β(ｓ)は「０」であるので、ステップＳ１７においては、目標車体スリップ角β＊(ｓ)を「０」として、目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊を計算する。他の処理に関しては、上記第１実施形態の場合と同じである。
【００７９】
なお、この場合も、前記式３６の演算に代えて、時定数Ｔaと車速Ｖとの関係を規定する時定数テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより時定数Ｔaを決定するようにしてもよい。この場合、図１３に実線で示すように、時定数Ｔaは車速Ｖの増加に従って減少する。また、この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪横力Ｆf(ｓ)の位相と、ハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との関係を若干変更することを選択するならば、例えば、一点鎖線または破線で示す特性を採用するようにしてもよい。
【００８０】
このような第５実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記図１２のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２３，Ｓ１５の処理により、車体スリップ角βが常に「０」であるという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪横力Ｆf(ｓ)とが常に位相差なく比例するという運転者の目標操舵感覚特性とを満たすための、ハンドル操舵操作に応じて車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊が計算される。そして、上記第１実施形態の場合と同様に、目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)が計算されて、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊に転舵される。したがって、この第５実施形態によっても、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚特性の両者が同時に実現される。したがって、運転者にとって違和感無く、車両を良好に走行させることができる。
【００８１】
ｇ．第６実施形態
第６実施形態においては、車両の目標運動性能として、上記第５実施形態の場合と同様に、車体スリップ角βが常に「０」であることを採用する。一方、運転者の目標操舵感覚特性として、上記第２実施形態と同様に、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角(ｓ)とが位相差なく比例することを採用する。
【００８２】
この場合、上記第５実施形態と同様な式３２〜３４が成立する。そして、前記式３４は、下記式３７のように変形される。
【数３７】
2008007001.tif 000039
【００８３】
ここで、前記運転者の目標操舵感覚特性の達成のために、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(s)との位相差をなくすことを考える。この場合、時定数ＴをＴaとし、下記式３８が成立すれば、前記式３７から一時遅れの項がなくなり、前輪転舵角δf(s)はハンドル操舵角δ(ｓ)に位相差なく比例する。すなわち、時定数Ｔaを下記式３８で定義すればよい。
【数３８】
2008007001.tif 000040
【００８４】
そして、これを実現するためには、メインＥＣＵ１００は、上記第５実施形態に係る図１２の目標前後輪転舵角計算プログラムの一部を変形した目標前後輪転舵角計算プログラムを実行する。この変形した目標前後輪転舵角計算プログラムにおいては、図１２のステップＳ２３にて、前記式３８の演算の実行により時定数Ｔaを計算する。他の処理に関しては、上記第５実施形態の場合と同じである。
【００８５】
なお、この場合も、前記式３８の演算に代えて、時定数Ｔaと車速Ｖとの関係を規定する時定数テーブルをメインＥＣＵ１００内に予め記憶させておき、同テーブルを参照することにより時定数Ｔaを決定するようにしてもよい。この場合、図１４に実線で示すように、時定数Ｔaは車速Ｖの増加に従って減少する。また、この場合も、上記第１実施形態の場合と同様に、車両の運転特性として、車速Ｖに応じて、前輪転舵角δf(ｓ)の位相と、ハンドル操舵角δ(ｓ)の位相との若干関係を変更することを選択するならば、例えば、一点鎖線または破線で示す特性を採用するようにしてもよい。
【００８６】
このような第６実施形態に係る車両の操舵装置１０においては、上記変形した図１２のステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ２３，Ｓ１５の処理により、車体スリップ角βが常に「０」であるという車両の目標運動性能と、ハンドル操舵角δ(ｓ)と前輪転舵角δf(ｓ)とが位相差なく比例するという運転者の目標操舵感覚特性とを満たすための、ハンドル操舵操作に応じて車両の目標運動状態量としての目標ヨーレートγ＊(ｓ)が計算される。そして、上記第１実施形態の場合と同様に、目標前輪転舵角δf＊(ｓ)および目標後輪転舵角δr＊(ｓ)が計算されて、前輪Ｗfl，Ｗfrおよび後輪Ｗrl，Ｗrrが目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊に転舵される。したがって、この第６実施形態によっても、前記車両の目標運動性能および運転者の目標操舵感覚の両者が同時に実現される。運転者にとって違和感無く、車両を良好に走行させることができる。
【００８７】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明の実施にあたっては、上記実施形態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。
【００８８】
例えば、上記第１ないし第６実施形態においては、車両の目標運動状態量としてヨーレートγおよび車体スリップ角βを利用するようにした。しかし、ヨーレートγ、車体スリップ角βおよび車体横加速度αとの間には下記式３９が成立する。
【数３９】
2008007001.tif 000041
【００８９】
したがって、ヨーレートγまたは車体スリップ角βに代えて車体横加速度αを用い、車両の目標運動状態量を表すようにしてもよい。すなわち、車両の目標運動性能と運転者の目標操舵感覚特性を満足するように、ハンドル操舵角δおよび車速Ｖを用いて、目標車体横加速度α＊および目標ヨーレートγ＊を計算し、または目標車体横加速度α＊および車体スリップ角β＊を計算する。そして、これらの目標車体横加速度α＊および目標ヨーレートγ＊、または目標車体横加速度α＊および車体スリップ角β＊に応じて、目標前輪転舵角δf＊および目標後輪転舵角δr＊を導くようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の操舵装置の全体概略図である。
【図２】メインＥＣＵによって実行される目標前後輪転舵角計算プログラムを表すフローチャートである。
【図３】前輪モータＥＣＵによって実行される前輪補正転舵プログラムを表すフローチャートである。
【図４】車速ＶとヨーレートゲインＧyとの関係を表す特性図である。
【図５】車速Ｖと時定数Ｔとの関係を表す特性図である。
【図６Ａ】車速Ｖと、自転瞬間中心位置Ｘと、時定数Ｔとの関係を表す特性図である。
【図６Ｂ】車速Ｖと、自転瞬間中心位置Ｘとの関係を表す他の特性図である。
【図７】自転瞬間中心位置Ｘを説明するための説明図である。
【図８】メインＥＣＵによって実行される目標前後輪転舵角計算プログラムの他の例を表すフローチャートである。
【図９】車速Ｖと、自転瞬間中心位置Ｘとの関係を表す他の特性図である。
【図１０】車速Ｖと、比例係数ＸＸとの関係を表す特性図である。
【図１１】車速Ｖと、比例係数ＸＸとの関係を表す他の特性図である。
【図１２】メインＥＣＵによって実行される目標前後輪転舵角計算プログラムの他の例を表すフローチャートである。
【図１３】車速Ｖと時定数Ｔとの関係を表す他の特性図である。
【図１４】車速Ｖと時定数Ｔとの関係を表す他の特性図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…操舵装置、２０…前輪転舵部、２１…操舵ハンドル、２５…操舵角センサ、３０…ステアリングギヤ比可変装置、３２…前輪舵角調整モータ、４０…後輪転舵部、４２…後輪転舵モータ、５０…転舵制御装置、６０…前輪モータ制御部、６１…前輪モータＥＣＵ、６２…モータ駆動回路、７０…後輪モータ制御部、７１…後輪モータＥＣＵ、７２…モータ駆動回路、９０…車速センサ、１００…メインＥＣＵ、Ｗfl，Ｗfr…左右前輪、Ｗrl，Ｗrr…左右後輪。
【図１】
2008007001.tif 000042
【図２】
2008007001.tif 000043
【図３】
2008007001.tif 000044
【図４】
2008007001.tif 000045
【図５】
2008007001.tif 000046
【図６Ａ】
2008007001.tif 000047
【図６Ｂ】
2008007001.tif 000048
【図７】
2008007001.tif 000049
【図８】
2008007001.tif 000050
【図９】
2008007001.tif 000051
【図１０】
2008007001.tif 000052
【図１１】
2008007001.tif 000053
【図１２】
2008007001.tif 000054
【図１３】
2008007001.tif 000055
【図１４】
2008007001.tif 000056