(57)【要約】【課題】  運転者による操舵ハンドル操作に対する転舵輪の転舵状態を適切に制御して、車両の運転を易しくした車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  保舵状態判定部４１は、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作状態が通常操作状態か保舵操作状態かを判定する。通常操作状態であれば、変位−トルク変換部４２、トルク−横加速度変換部４３および転舵角変換部４４の各処理により、操舵角θに対して指数関数的に変化する目標転舵角δdが計算される。一方、保舵操作状態であれば、変換部４２，４３，４４の各処理により、保舵操舵角θhを仮想的な原点とし、操舵角θに対して指数関数的に変化する目標転舵角δdhが計算される。これにより、保舵操作状態においては、伝達比を小さくすることができ、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作に応じて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を適切に転舵させることができる。【選択図】  図２
2008001117.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して前記転舵輪を非線形的に転舵制御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、
前記検出された操作入力値の変化量に基づいて、同変化量の大きな前記操舵ハンドルの操作状態を表す通常操作状態と、前記変化量の小さな前記操舵ハンドルの操作状態を表す保舵操作状態とを判定する操作状態判定手段と、
前記操舵ハンドルの操作状態が前記保舵操作状態であると判定されたとき、前記操作入力値の変化量に対する前記転舵輪の転舵量の比を表す伝達比が前記通常操作状態のときよりも小さくなる目標転舵角を前記検出された操作入力値を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された目標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目標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、
前記操作状態判定手段は、
前記検出された操作入力値の時間微分値が予め設定された所定値以上であれば前記操舵ハンドルの操作状態が通常操作状態であると判定し、前記時間微分値が前記所定値未満であれば前記操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態であると判定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２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、
前記転舵制御装置は、さらに、
車両の車速を検出する車速検出手段を備えており、
前記操作状態判定手段は、
前記検出された車速が所定の車速以上であり、かつ、前記時間微分値が前記所定値未満であれば前記操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態であると判定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】
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、
前記操作状態判定手段は、
前記操舵ハンドルの通常操作状態における前記伝達比が所定の伝達比よりも大きくなるときに、前記操舵ハンドルの操作状態を判定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５】
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、
前記転舵角計算手段は、
前記操作状態判定手段によって前記操舵ハンドルが通常操作状態であると判定されると、前記操作入力値を検出するための検出基準点を原点として前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある通常操作状態の目標転舵角を計算し、前記操作状態判定手段によって前記操舵ハンドルが保舵操作状態であると判定されると、同保舵操作状態が判定された時の操作入力値を仮想的な原点として前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある保舵操作状態の目標転舵角を計算し、
前記転舵制御手段は、
前記計算された目標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目標転舵角に転舵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６】
車両の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して前記転舵輪を非線形的に転舵制御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、
前記検出された操作入力値の変化量に対する前記転舵輪の転舵量の比を表す伝達比を前記検出された操作入力値の時間微分値に基づいて変更する伝達比変更手段と、
前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある目標転舵角を、前記検出された操作入力値および前記変更された伝達比を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された目標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前記計算された目標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】
前記伝達比変更手段は、
前記検出された操作入力値の時間微分値が所定値よりも小さいときに、前記伝達比を前記検出された操作入力値の変化量に基づいて変更する請求項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８】
前記伝達比変更手段は、
前記検出された操作入力値の時間微分値が所定値よりも小さい状態で、前記操舵ハンドルの操作が継続しているときは、前記検出された操作入力値の変化量に応じて前記伝達比を大きな値に変更する請求項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９】
前記所定の非線形の関係は、前記操作入力値検出手段によって検出された操作入力値と予め定めた指数関係である請求項５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。
【請求項１０】
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において、
前記転舵角計算手段は、
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量を表していて前記検出された操作入力値と予め定めた指数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とともに、同計算した見込み運動状態量を用いて前記目標転舵角を計算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１１】
請求項１０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１２】
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検出手段と、
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１３】
請求項１ないし請求項１２のうちのいずれか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、本願出願人は、例えば、下記特許文献１に開示された車両の操舵装置を提案している。この車両の操舵装置は、人間の知覚特性に関するウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）の法則に基づき、運転者による操舵ハンドルの操作に対して運転者の知覚特性に合わせて車両を旋回させることができるものである。すなわち、ウェーバー・ヘフナーの法則によれば、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おり、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操作量が変位の場合には指数関数的に、操作量がトルクの場合に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。
【０００３】
したがって、本願出願人が下記特許文献１によって開示する車両の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）を指数関数的またはべき乗関数的に変化させるようにしている。そして、指数関数的またはべき乗関数的に変化する車両の運動状態量を実現するために、転舵輪を非線形的に転舵制御するようにしている。これにより、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することができるため、操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外した場合であっても、極めて容易に車両を旋回させることができる。
【０００４】
ここで、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、転舵輪が非線形的に転舵制御される場合には、操舵ハンドルの操作量の増大に伴って、同操作量に対する転舵輪の転舵量の比を表す伝達比が大きくなる。この状態においては、運転者による操舵ハンドルの微小な操作量変化に対して転舵輪が大きく転舵されるため、例えば、車両旋回中に運転者が操舵ハンドルを操作して転舵輪の転舵状態を微調整するような場合には、操舵ハンドルを慎重に操作することが必要となる。一方、操舵ハンドルが中立位置近傍で操作される場合には、伝達比が小さくなる。この状態においては、運転者による操舵ハンドルの操作に対する転舵輪の転舵角の変化が小さい、言い換えれば、転舵応答性が十分に確保できないため、運転者はより多く操舵ハンドルを操作する必要がある。
【０００５】
これに対して、例えば、下記特許文献２，３に開示された操舵装置が知られている。そして、これら従来の操舵装置は、運転者による操舵ハンドルの操作状態に応じて、転舵輪を転舵するための出力ゲインを変更するようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１９３７８３号公報
【特許文献２】特許第３４９４２１２号公報
【特許文献３】特開２０００−２０３４４０号公報
【発明の開示】
【０００６】
ところで、上記特許文献２，３に示された従来の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドルの操作状態に応じて出力ゲインは変更されるものの、操舵角に対する転舵角の比を表す転舵ギア比は車速によって直接的に決定される。このため、前記従来の操舵装置においては、運転者による操舵ハンドルの操作状態（例えば、操作速度）に関わらず、入力された操舵ハンドルの操作量（操舵角）に対して転舵輪は一定の伝達比で変化する。このため、前記従来の操舵装置においては、伝達比が大きくなる操舵範囲に操舵ハンドルを操作した場合には、運転者が意図した態様で車両を旋回させることが難しくなる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、運転者による操舵ハンドル操作に対する転舵輪の転舵状態を適切に制御して、車両の運転を易しくした車両の操舵装置を提供することにある。
【０００８】
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して前記転舵輪を非線形的に転舵制御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、前記検出された操作入力値の変化量に基づいて、同変化量の大きな前記操舵ハンドルの操作状態を表す通常操作状態と、前記変化量の小さな前記操舵ハンドルの操作状態を表す保舵操作状態とを判定する操作状態判定手段と、前記操舵ハンドルの操作状態が前記保舵操作状態であると判定されたとき、前記操作入力値の変化量に対する前記転舵輪の転舵量の比を表す伝達比が前記通常操作状態のときよりも小さくなる目標転舵角を前記検出された操作入力値を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された目標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目標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。
【０００９】
この場合、前記操作状態判定手段は、前記検出された操作入力値の時間微分値が予め設定された所定値以上であれば前記操舵ハンドルの操作状態が通常操作状態であると判定し、前記時間微分値が前記所定値未満であれば前記操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態であると判定するとよい。また、前記転舵制御装置は、さらに、車両の車速を検出する車速検出手段を備えており、前記操作状態判定手段は、前記検出された車速が所定の車速以上であり、かつ、前記時間微分値が前記所定値未満であれば前記操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態であると判定するとよい。また、前記操作状態判定手段は、前記操舵ハンドルの通常操作状態における前記伝達比が所定の伝達比よりも大きくなるときに、前記操舵ハンドルの操作状態を判定するとよい。
【００１０】
また、この場合、前記転舵角計算手段は、前記操作状態判定手段によって前記操舵ハンドルが通常操作状態であると判定されると、前記操作入力値を検出するための検出基準点を原点として前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある通常操作状態の目標転舵角を計算し、前記操作状態判定手段によって前記操舵ハンドルが保舵操作状態であると判定されると、同保舵操作状態が判定された時の操作入力値を仮想的な原点として前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある保舵操作状態の目標転舵角を計算し、前記転舵制御手段は、前記計算された目標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目標転舵角に転舵するとよい。
【００１１】
これらによれば、操作状態判定手段によって運転者による操舵ハンドルの操作状態が通常操作状態にあると判定されたときには、伝達比が大きな目標転舵角が計算され、この目標転舵角に転舵輪が転舵される。これにより、通常操作状態においては、運転者は、小さな操舵ハンドルの操作によって転舵輪を大きく転舵させることができて、容易に車両を旋回させることができる。一方、操舵ハンドルの操作状態が通常操作状態にあるときに、例えば、運転者が伝達比の大きな操舵範囲で操舵ハンドルを操作しており、操作状態判定手段によって操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態になったと判定されたときには、伝達比が通常操作状態のときよりも小さくなる目標転舵角が計算され、この目標転舵角に転舵輪が転舵される。これにより、保舵操作状態においては、運転者による緩やかな操舵ハンドルの操作に応じて、転舵輪が緩やかに転舵させることができる。したがって、例えば、操舵ハンドルの操作量が増大した場合であっても、運転者は、容易に転舵輪を転舵させることができて、簡単に車両を運転することができる。
【００１２】
ここで、転舵輪を転舵するにあたり、通常操作状態においては操作入力値の検出基準点を原点として、一方、保舵操作状態においては、保舵開始時点の操作入力値を仮想的な原点として、操作入力値に対して非線形的に変化する目標転舵角を計算することができる。この場合、特に、仮想的な原点を中心として非線形的に変化する目標転舵角が計算されることによって、仮想的な原点近傍における伝達比を小さくすることができる。これにより、保舵操作状態においては、運転者による緩やかな操舵ハンドルの操作に応じて、転舵輪が緩やかに転舵させることができる。したがって、例えば、操舵ハンドルの操作量が増大した場合であっても、運転者は、容易に転舵輪を転舵させることができて、簡単に車両を運転することができる。
【００１３】
また、操作状態判定手段は、操舵ハンドルの操作状態が保舵操作状態であるか否かを複数回判定することもできる。このように、複数回判定することにより、既に保舵操作状態にあって、操舵ハンドルの操作量の増大に伴って非線形的に伝達比が増大した場合であっても、複数の仮想的は中立点を設定することができる。このため、運転者は、より良好に車両を旋回させることができて、簡単に車両を運転することができる。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、車両の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して前記転舵輪を非線形的に転舵制御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、前記検出された操作入力値の変化量に対する前記転舵輪の転舵量の比を表す伝達比を前記検出された操作入力値の時間微分値に基づいて変更する伝達比変更手段と、前記検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある目標転舵角を、前記検出された操作入力値および前記変更された伝達比を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された目標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前記計算された目標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。
【００１５】
この場合、前記伝達比変更手段は、前記検出された操作入力値の時間微分値が所定値よりも小さいときに、前記伝達比を前記検出された操作入力値の変化量に基づいて変更するとよい。また、前記伝達比変更手段は、前記検出された操作入力値の時間微分値が所定値よりも小さい状態で、前記操舵ハンドルの操作が継続しているときは、前記検出された操作入力値の変化量に応じて前記伝達比を大きな値に変更するとよい。
【００１６】
これらによれば、運転者による操舵ハンドルの操作状態すなわち操作入力値の時間微分値や操作入力値の変化量に応じて、伝達比を変更し、この変更した伝達比を用いて転舵輪の目標転舵角を計算することができる。これにより、操作入力値の時間微分値が小さくなるに伴って、伝達比を小さな値に変更することができる。一方、操作入力値の時間微分値が大きくなるに伴って、伝達比を大きな値に変更することができる。
【００１７】
このように、操作入力値の時間微分値に応じて転舵輪の転舵動作を適切に制御することができるため、例えば、スラローム走行など操舵ハンドルが中立位置近傍で素早く操作されている場合には、伝達比を大きくして左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を応答性よく転舵させることができる。一方、伝達比の大きい操作範囲内における緩やかな操舵ハンドルの操作に対しては、伝達比を小さくして左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を緩やかに転舵させることができる。
【００１８】
また、緩やかな操舵ハンドルの操作に対しては、操作入力値の変化量に基づいて伝達比を変更することもできる。これによれば、例えば、操作入力値検出手段のサンプリングレートに依存することなく的確に転舵ギア比を変更することができる。さらに、運転者による緩やかな操舵ハンドルの操作が継続している状況においては、操舵ハンドルの操作量に応じて伝達比を大きな値に変更することができる。これにより、転舵角の変化量を大きくすることができるため、運転者による操舵ハンドルの操作量を低減することができ、運転者の負担を軽減することができる。
【００１９】
また、本発明の他の特徴は、前記所定の非線形の関係を、前記操作入力値検出手段によって検出された操作入力値と予め定めた指数関係としたことにもある。この場合、前記転舵角計算手段は、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量を表していて前記検出された操作入力値と予め定めた指数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とともに、同計算した見込み運動状態量を用いて前記目標転舵角を計算するとよい。また、前記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とよい。さらに、この場合、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検出手段と、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で構成するとよい。
【００２０】
これらによれば、操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値（例えば、操舵角）を、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）に変換することができる。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目標転舵角を操舵ハンドルの操作入力値に対して指数関数的に変化するように計算することができる。
【００２１】
したがって、転舵輪が目標転舵角に転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、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、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。
【００２２】
さらに、本発明の他の特徴は、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にもある。これによれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対して適切な反力を付与することができる。この場合、例えば、操作状態判定手段によって操舵ハンドルが通常操作状態であると判定された場合、操作入力値を検出するための検出基準点を原点として検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある通常操作状態の目標反力を計算するようにすることができる。また、操作状態判定手段によって操舵ハンドルが保舵操作状態であると判定された場合、保舵操作状態が判定された時の操作入力値を仮想的な原点として検出された操作入力値と所定の非線形の関係にある保舵操作状態の目標反力を計算するようにすることができる。これにより、運転者による操舵ハンドルの操作に対してより適切な反力を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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実施形態の車両の操舵装置を概略的に示している。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の検出基準点として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。ここで、本明細書において、中立位置とは、車両が直進状態を維持するための操舵ハンドル１１、操舵入力軸１２、転舵出力軸２２および左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の位置をいう。そして、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の値で表し、右方向の加速度を負の値で表す。
【００２８】
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。
【００２９】
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４０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５０と、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６０とからなる。
【００３０】
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は操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θを検出し、同検出した操舵角θを感覚適合制御部４０および反力制御部６０にそれぞれ出力する。感覚適合制御部４０においては、保舵状態判定部４１が、入力した検出操舵角θと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに基づいて、運転者によって操舵ハンドル１１の回動操作が停止あるいは緩やかに回動操作されている状態（以下、この状態を保舵操作状態という）であるか否かを判定する。
【００３１】
具体的に説明すると、保舵状態判定部４１は、検出操舵角θおよび検出車速Vを用いた保舵操作状態判定条件に基づいて、操舵ハンドル１１の保舵操作状態を判定する。ここで、保舵操作状態判定条件とは、検出操舵角θの絶対値が所定の操舵角θg以上であるときに、検出車速Vが所定の車速Vc以上であり、かつ、検出操舵角θの時間微分値dθ／dt（以下、この微分値を操舵角速度dθ／dtという）の絶対値を検出車速Vで除した値すなわち｜dθ／dt｜／Vが予め設定された所定値dθv未満である状態が所定時間thだけ継続しているかを判定する条件である。なお、所定の操舵角θgについては、後に説明する。
【００３２】
したがって、保舵状態判定部４１は、上述した保舵操作状態判定条件が成立していれば、操舵ハンドル１１が保舵操作状態であると判定する。一方、保舵状態判定部４１は、保舵操作状態判定条件が成立していない、例えば、運転者によって操舵ハンドル１１がある程度の速さで回動操作されている状態（以下、この状態を通常操作状態という）であれば、操舵ハンドル１１が保舵操作状態ではないと判定する。なお、以下、この第1実施形態を説明するにあたり、理解を容易とするために、通常操作状態の場合から説明する。
【００３３】
保舵状態判定部４１は、操舵ハンドル１１が通常操作状態であると判定すると、変位−トルク変換部４２に対して、操舵角センサ３１から入力した検出操舵角θを供給する。変位−トルク変換部４２は、下記式１に従って操舵角θの一次関数である操舵トルクTd11を計算するとともに下記式２に従って操舵角θの指数関数である操舵トルクTd12を計算する。ここで、式１の一次関数と式２の指数関数とは、所定の操舵角θzで連続的に接続されるものであり、例えば、式２の指数関数における操舵角θzでの原点「０」を通る接線を式１の一次関数として採用するとよい。なお、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」のときに操舵トルクTd11が「０」となり、かつ、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。
Td11＝(Tmax／θmax1)・θ  …式１
Td12＝To・exp(K1・θ)  …式２
【００３４】
ただし、前記式１中のTmaxは、システム上変化し得るトルクの最大値の絶対値を表す。また、前記式１中のθmax1は、通常操作状態における操舵ハンドル１１の最大操舵角の絶対値を表す。したがって、通常操作状態においては、前記式１中の(Tmax／θmax1)は、一次関数の傾きを表す定数として設定される。また、前記式２中のTo，K1は定数であり、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、後の詳細に説明する。さらに、前記式１および式２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(Tmax／θmax1)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(Tmax／θmax1)および定数Toを前記正の(Tmax／θmax1)および前記正の定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。
【００３５】
そして、変位−トルク変換部４２は、前記式１と前記式２とを合算する下記式３に従って、通常操作状態における操舵トルクTd1を計算する。
Td1＝KRs0・Td11＋(1−KRs0)・Td12  …式３
ただし、前記式３中のKRs0は、検出操舵角θの変化特性を補正する係数であり、図３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KRs0は、図３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、この所定値は、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KRs0を「１」とするのは、所定の操舵角θz未満では、前記式１に従い、操舵トルクTd1を一次関数的に変化させるためである。なお、前記式３（前記式１，２）の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTd1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、操舵トルクTd1を計算するようにしてもよい。
【００３６】
この計算された操舵トルクTd1は、トルク−横加速度変換部４３に供給される。トルク−横加速度変換部４３は、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込み横加速度Gdを、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式４に従って計算し、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式５に従って計算する。ここで、式４は操舵トルクTd1の一次関数式であって操舵トルクTd1が「０」のときに見込み横加速度Gdが「０」となる関数である。また、式５は操舵トルクTd1のべき乗関数であり、式４と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
Gd＝a・Td1  （｜Td1｜＜Tg）  …式４
Gd＝C・Td1K2  （Tg≦｜Td1｜）  …式５
【００３７】
ただし、前記式４中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、前記式５中のC，K2は定数である。また、前記式４，５中の操舵トルクTd1は前記式３（前記式１，２）を用いて計算した操舵トルクTd1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Td1が正であれば定数a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Td1が負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式４，５の演算に代えて、操舵トルクTd1に対する見込み横加速度Gdを記憶した図５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Gdを計算するようにしてもよい。
【００３８】
ここで、前記式５の指数関数特性について説明しておく。前記式２を用いて操舵トルクTdを消去すると、下記式６に示すようになる。
Gd＝C・(To・exp(K1・θ))K2＝C・ToK2・exp(K1・K2・θ)＝Go・exp(K1・K2・θ)  …式６
前記式６において、Goは定数C・ToK2であり、式６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Gdが指数関数的に変化していることを示す。そして、この見込み横加速度Gd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Gd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。
【００３９】
このように、前記式５（すなわち前記式６）に示された見込み横加速度Gd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Gdは下記式７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、このことからも、前記見込み横加速度Gd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。
Gd＝Go・exp(K0・ω・ｔ)  …式７
ただし、K0は、K0＝K1・K2の関係にある定数である。
【００４０】
また、前記式４に示されるように、操舵トルクTd1が所定値Tg未満である場合、見込み横加速度Gdは一次関数的に変化する。これは、操舵トルクTd1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、例えば、前記式５に従って見込み横加速度Gdを計算した場合には、見込み横加速度Gd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Td1が所定値Tg未満であれば、見込み横加速度Gdを前記式４に従って計算することにより、通常操作状態において操舵ハンドル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Gdが「０」に収束するため、この問題は解決される。
【００４１】
次に、前記式１〜７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１〜６の操舵トルクTd1および見込み横加速度Gdについては、単に操舵トルク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。
【００４２】
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はほぼ一定の値となった。
【００４３】
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はほぼ一定の値となった。
【００４４】
一方、前記式２を微分するとともに、同微分した式において式２を考慮すると、下記式８が成立する。
ΔT＝To・exp(K1・θ)・K1・Δθ＝T・K1・Δθ  …式８
この式７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９が成立する。
K1＝ΔT／(T・Δθ)＝Kt／Δθ  …式９
【００４５】
また、操舵トルクTの設定最大値をTmaxとすれば、前記式１，２より下記式１０が成立する。
Tmax＝To・exp(K1・θmax1)  …式１０
この式１０を変形すれば、下記式１１が成立する。
K1＝log(Tmax／To)／θmax1  …式１１
そして、前記式９および式１１から下記式１２が導かれる。
Δθ＝Kt／K1＝Kt・θmax1／log(Tmax／To)  …式１２
この式１１において、Ktは操舵トルクTのウェーバー比であり、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，Tmax，To，θmax1はいずれも予め設定できる定数であるので、前記微分値Δθは前記式１１を用いて計算できる。そして、この微分値Δθとウェーバー比Ktを用いて、前記式９に基づいて所定値（係数）K1も計算できる。
【００４６】
また、前記式５を微分するとともに、同微分した式において式５を考慮すると、下記式１３が成立する。
ΔG＝C・K2・TK2-1・ΔT＝G・K2・ΔT／T  …式１３
この式１２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１４，１５が成立する。
ΔG／G＝K2・ΔT／T  …式１４
K2＝Ka／Kt  …式１５
この式１５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１５に基づいて係数K2も計算できる。
【００４７】
また、横加速度の設定最大値をGmaxとし、操舵トルクの設定最大値をTmaxとすれば、前記式５から下記式１６が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK2  …式１６
そして、この式１６においては、GmaxおよびTmaxは予め設定できる定数であり、かつK2は前記式１５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。
【００４８】
以上のように、最大操舵角θmax1、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Gに関するウェーバー比Kaを設定すれば、前記式１〜６における係数K1，K2，Cを計算することができる。したがって、変位−トルク変換部４２およびトルク−横加速度変換部４３においては、前記式１〜６を用いて、運転者の知覚特性に合った操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdを計算できる。
【００４９】
ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部４３にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部４４に供給される。転舵角変換部４４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の目標転舵角δdを計算するものであり、図６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。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４４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とに応じた目標転舵角δdを計算する。ここで、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４３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。
【００５０】
ここで、目標転舵角δdは下記式１７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１７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１７
ただし、前記式１７中の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は車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。
【００５１】
この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部５０の転舵角補正部５１に供給される。転舵角補正部５１は、トルク−横加速度変換部４３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１８の演算を実行して入力した目標転舵角δdを補正し、補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K3・(Gd−G)  …式１８
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の発生に必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角が精度よく確保される。
【００５２】
この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部５２に供給される。駆動制御部５２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５２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。
【００５３】
次に、運転者による操舵ハンドル１１の操作状態が保舵操作状態である場合を説明する。上述したように、保舵状態判定部４１は、操舵ハンドル１１が回動操作された結果、所定の操舵角θg以上に回動操作されているときに、保舵操作状態判定条件が成立していれば操舵ハンドル１１が保舵操作状態であると判定する。ここで、通常操作状態で、操舵ハンドル１１が運転者によって所定の操舵角θg以上に操舵されたときにおける左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態について説明する。
【００５４】
前記式１７に対して、前記式６を代入して整理すると、下記式１９が成立する。
δd＝(Ｌ・(１＋Ａ・V2)／V2)・Go・exp(K1・K2・θ)  …式１９
ただし、前記式１９中の係数K1，K2については、前記式９および前記式１５に従って計算されるものである。前記式１９によれば、目標転舵角δdは、図７に示すように、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであり、特に、所定の操舵角θg以上に操舵角θの絶対値が増加するに伴って、この操舵角θの変化量に対する目標転舵角δdの絶対値の変化量の比（以下、この変化量の比を伝達比という）は大きくなる。このように、伝達比が大きくなる操舵範囲内で操舵ハンドル１１を回動操作した場合には、操舵ハンドル１１の回動操作に対して目標転舵角δdが大きく変化するため、例えば、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整することが難しくなる。
【００５５】
このため、保舵状態判定部４１は、上述した保舵操作状態判定条件が成立した場合には、同条件の成立時点で操舵角θを保舵操舵角θhとして設定し、この保舵操舵角θhおよび検出操舵角θを変位−トルク変換部４２に供給する。変位−トルク変換部４２においては、設定された保舵操舵角θhを仮想的な原点とし、前記式１〜３と同様な下記式２０〜２２に従って操舵トルクTd2を計算する。
Td21＝(Tmax／θmax2)・(θ−θh)  …式２０
Td22＝To・exp(K1・(θ−θh))  …式２１
Td2＝KRs0・Td21＋(1−KRs0)・Td22＋Tk  …式２２
【００５６】
ここで、前記式２０中のθmax2は、保舵操作状態における操舵ハンドル１１の最大操舵角の絶対値を表す。また、前記式２２中のTkは、通常操作状態における保舵操舵角θhの操舵トルクを表すものであり、前記式３（前記式１，２）に従って計算されるものである。また、前記式２２中のKRs0も、前記式３と同様な検出操舵角θの変化特性を補正する係数である。なお、この場合、所定値θz以上に操舵ハンドル１１が回動操作されているため、KRs0は「１」未満となる。
【００５７】
そして、変位−トルク変換部４２は、下記式２３に従い、保舵操作状態における操舵トルクTdhを計算する。
Tdh＝(1−F)・Td1＋F・Td2  …式２３
ただし、前記式２３中のFは、操舵トルクTd1と操舵トルクTd2との比率を決定するための変数であり、図８に示すように、保舵操作状態判定条件を構成する操舵角速度dθ／dtの絶対値と(1／V)の変化に応じて変化する特性を有する。すなわち、変数Fは、操舵角速度dθ／dtの絶対値の増大に伴って、「１」から「０」に変化するとともに、検出車速Vの減少に伴って、「１」から「０」に変化する。これにより、前記式２３に従って計算される操舵トルクTdhは、保舵操作状態判定条件が成立している場合においては、操舵トルクTd2の比率が大きくなる。一方、操舵トルクTdhは、前記条件が成立しない、すなわち、操舵角速度dθ／dtの絶対値が大きい、または、検出車速Vが減少した場合には、操舵トルクTd1の比率が連続的に大きくなる。なお、この場合も、前記式２３の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdhを記憶した図９にて実線で示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdhを計算するようにしてもよい。
【００５８】
この計算された操舵トルクTdhは、トルク−横加速度変換部４３に供給される。トルク−横加速度変換部４３は、運転者が保舵操作状態で左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整するときに見込んでいる見込み横加速度Gdhを、下記式２４に従って計算する。
Gdh＝C・TdhK2  …式２４
ただし、前記式２４中の操舵トルクTdhは前記式２３を用いて計算した操舵トルクTdh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Tdhが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdhが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式２４の演算に代えて、操舵トルクTdhに対する見込み横加速度Gdhを記憶した図１０にて実線で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Gdhを計算するようにしてもよい。ここで、図１０中におけるGkは、操舵トルクTkすなわち保舵操舵角θhにおける見込み横加速度を表す。
【００５９】
そして、トルク−横加速度変換部４３は、計算した見込み横加速度Gdhを転舵角変換部４４に供給する。転舵角変換部４４は、供給された見込み横加速度Gdhを用いた下記式２５に従って、目標転舵角δdhを計算する。
δdh＝δk＋Ｌ・(１＋Ａ・V2)・Ｇdh／V2  …式２５
ただし、前記式２５中のδkは、前記式１７に従って計算される見込み横加速度Gkのときの目標転舵角、言い換えれば、前記式１９に従って計算される保舵操舵角θhのときの目標転舵角を表す。
【００６０】
ここで、伝達比の大きい操舵範囲内で操舵ハンドル１１が保舵された場合においては、前記式１７と同様に前記式２５を変形することによって、下記式２６が導かれる。
δdh＝δk＋(Ｌ・(１＋Ａ・V2)／V2)・Go・exp(K1・K2・(θ−θh)  …式２６
前記式２６によれば、目標転舵角δdhは、図１１にて実線で示すように、保舵操舵角θhを仮想的な原点として、操舵角θに対して指数関数的に変化する。これにより、保舵操舵角θh近傍で緩やかに操舵ハンドル１１が操作された場合には、目標転舵角δdhの変化量が小さい、言い換えれば、伝達比が小さくなる。したがって、運転者は、通常操作状態から保舵操作状態に切り替わった後、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を極めて良好に微調整することができる。
【００６１】
一方、保舵操舵状態から通常操舵状態に切り替わる場合、言い換えれば、保舵操作状態判定条件が成立しなくなった場合には、上述したように、前記式２３における変数Fの値が連続的に「０」に変化する。これにより、変位−トルク変換部４２によって計算される操舵トルクTdhは、通常操作状態における操舵トルクTd1に大きく依存するようになる。その結果、転舵角変換部４４によって計算される保舵操作状態における目標転舵角δdhは、通常操作状態における目標転舵角δdに変更される。
【００６２】
ここで、変位−トルク変換部４２は、操舵トルクTdhに対する操舵トルクTd1の比率と操舵トルクTd2の比率とを連続的に変更する、すなわち、変数Fの値を「１」から「０」に連続的に変更するにあたり、下記式２７によって示される制限を設定する。
｜Td1−Tdh｜＜ε  …式２７
ただし、前記式２７中のεは、予め設定される定数である。そして、変位−トルク変換部４２は、変数Fの値が「１」から「０」に連続的に変更することによって前記式２７で示される関係が成立すると、目標転舵角δdhから目標転舵角δdに変更する。このように、目標転舵角δdhから目標転舵角δdへの急激な変化を制限することにより、保舵操作状態から通常操作状態に切り替わる場合、言い換えれば、目標転舵角δdhから目標転舵角δdに切り替わる場合であっても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急激な変化を効果的に防止することができ、運転者が違和感を覚えることを防止することができる。
【００６３】
このように計算された目標転舵角δdhは、上述した通常操作状態の場合と同様に、転舵制御部５０の転舵角補正部５１に供給され、前記式１８と同様な下記式２８に従って補正目標転舵角δdhaに補正される。
δdha＝δdh＋K4・(Gdh−G)  …式２８
ただし、係数K4は予め決められた正の定数である。また、実横加速度Gは横加速度センサ３４によって検出されたものであり、見込み横加速度Gdhはトルク−横加速度変換部４３によって計算されたものである。そして、このように計算された補正目標転舵角δdhaは、駆動制御部５２に供給され、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdhaに転舵される。
【００６４】
次に、反力制御部６０を説明する。操舵角センサ３１によって検出された操舵角θは、保舵状態判定部６１に供給される。保舵状態判定部６１は、感覚適合制御部４０の保舵状態判定部４１と同様に、上述した保舵操作状態判定条件に基づき、通常操作状態であれば検出操舵角θを変位−トルク変換部６２に供給し、保舵操作状態であれば設定した保舵操舵角θhおよび検出操舵角θを変位−トルク変換部６２に供給する。
【００６５】
変位−トルク変換部６２は、検出操舵角θが供給されていれば、前記式１〜３と同様な下記式２９〜３１に従って反力トルクTz1を計算する。この反力トルクTz1の計算においても、式２９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Tz11が「０」となり、かつ、式３０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。
Tz11＝(Tmax／θmax1)・θ  …式２９
Tz12＝To・exp(K1・θ)  …式３０
Tz1＝KRs0・Td11＋(1−KRs0)・Td12  …式３１
【００６６】
この場合も、前記式２９中のTmax，θmax1は、前記式１と同様な設定値である。また、前記式３０中のTo，K1は前記式２と同様な定数である。また、前記式３１中のKRs0は、前記式３と同様に、検出操舵角θの変化特性を補正する係数であり、図３に示すような特性を有する。さらに、前記式２９および式３０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(Tmax／θmax1)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(Tmax／θmax1)および定数Toを前記正の(Tmax／θmax1)および前記正の定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。なお、この場合も、前記式２９〜３１の演算に代えて、操舵角θに対する反力トルクTz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、反力トルクTz1を計算するようにしてもよい。
【００６７】
一方、変位−トルク変換部６２は、保舵状態判定部６１から設定された保舵操舵角θhおよび検出操舵角θが供給されていれば、前記式２０〜２２と同様な下記式３２〜３４に従って反力トルクTz2を計算する。
Tz21＝(Tmax／θmax2)・(θ−θh)  …式３２
Tz22＝To・exp(K1・(θ−θh))  …式３３
Tz2＝KRs0・Tz21＋(1−KRs0)・Tz22＋Tk  …式３４
ここで、前記式３２中のθmax2は、前記式２０と同様な保舵操作状態における操舵ハンドル１１の最大操舵角の絶対値を表す。また、前記式３４中のTkは、通常操作状態における保舵操舵角θhの操舵トルクを表すものであり、前記式３１（前記式２９，３０）に従って計算されるものである。また、前記式３４中のKRs0も、前記式３１と同様な検出操舵角θの変化特性を補正する係数である。なお、この場合、所定の操舵角θg以上に操舵ハンドル１１が回動操作されているため、KRs0は「１」未満となる。
【００６８】
そして、変位−トルク変換部４２は、前記式２３と同様な下記式３５に従い、保舵操作状態における操舵トルクTzhを計算する。
Tzh＝(1−F)・Tz1＋F・Tz2  …式３５
ただし、前記式３５中のFも、前記式２３と同様に、操舵トルクTd1と操舵トルクTd2との比率を決定するための変数であり、図８に示すように、保舵操作状態判定条件を構成する操舵角速度dθ／dtの絶対値と(1／V)の変化に応じて変化する特性を有する。これにより、変数Fは、操舵角速度dθ／dtの絶対値の増大に伴って、「１」から「０」に変化するとともに、検出車速Vの減少に伴って、「１」から「０」に変化する。
【００６９】
したがって、前記式３５に従って計算される操舵トルクTzhも、保舵操作状態判定条件が成立している場合においては、操舵トルクTz2の比率が大きくなる。一方、操舵トルクTzhは、前記条件が成立しない、すなわち、操舵角速度dθ／dtの絶対値が大きい、または、検出車速Vが減少した場合では、操舵トルクTz1の比率が連続的に大きくなる。なお、この場合も、前記式３５の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTzhを記憶した図９に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTzhを計算するようにしてもよい。
【００７０】
このように計算された反力トルクTz1または反力トルクTzhは、駆動制御部６３に供給される。駆動制御部６３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Tz1または反力トルクTzh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Tz1または反力トルクTzhを付与する。
【００７１】
したがって、運転者は、通常操作状態においては、操舵トルクTd1と等しい反力トルクTz1を操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。また、運転者は、保舵操作状態においては、操舵トルクTdhと等しい反力トルクTzhを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。これにより、運転者は、操舵角θとの関係が上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従う反力トルクTz1または反力トルクTzhを知覚しながら、すなわち、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。
【００７２】
以上の説明からも理解できるように、この第１実施形態によれば、保舵状態判定部４１によって、操舵ハンドル１１が通常操作状態にあると判定されると、操舵ハンドル１１に対する操舵角θは、変位−トルク変換部４２およびトルク−横加速度変換部４３によって見込み横加速度Gdに変換される。そして、この変換された見込み横加速度Gdに基づいて、転舵角変換部４４は、見込み横加速度Gdで車両が運動するための目標転舵角δdを操舵ハンドル１１の操舵角θに対して指数関数的（非線形的に）に変化するように計算することができる。
【００７３】
したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δdに転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、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」として見込み横加速度Gdが与えられる。そして、この見込み横加速度Gdは操舵ハンドル１１の操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）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横加速度を知覚しながら、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。
【００７４】
一方で、通常操作状態にあるときに、伝達比の大きい操舵範囲で操舵ハンドル１１を回動操作する場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整することが難しくなる。このことに対して、保舵状態判定部４１は、保舵操作状態判定条件の成立に基づき、すなわち、運転者によって操舵ハンドル１１が緩やかに回動操作されていれば、保舵操舵角θhを仮想的な原点に設定することができる。そして、この保舵操舵角θhを基準として、トルク−横加速度変換部４３は見込み横加速度Gdhを計算し、転舵角変換部４４は見込み横加速度Gdhに基づく目標転舵角δdhを計算することができ、その結果、伝達比を小さくすることができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵角θの大きい操舵範囲内であっても、極めて容易に、かつ、知覚特性に合わせて車両を旋回させることができ、車両の運転が簡単になる。
【００７５】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、保舵状態判定部４１，６１によって、運転者による操舵ハンドル１１の操作状態が保舵操作状態であると判定されると、保舵操舵角θhを仮想的な原点として一回設定し、この保舵操舵角θhの近傍における伝達比を小さくするように実施した。これに対して、保舵操作状態中に複数回の保舵操作状態が判定された場合には、それぞれの判定ごとに保舵操舵角を仮想的な原点として再度設定するように実施することも可能である。以下、この第２実施形態を説明するが、上記第１実施形態と同一部分に同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００７６】
この第２実施形態におけるコンピュータプログラムは、保舵操作状態において保舵操舵角を複数回設定する点で、上記第１実施形態のコンピュータプログラムと異なる。したがって、以下の説明においては、上記第１実施形態と全く同様な通常操作状態の説明を省略し、保舵操作状態を詳細に説明する。
【００７７】
この第２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１２の機能ブロック図により示されている。そして、感覚適合制御部４０の保舵状態判定部４１は、通常操作状態において、保舵操作状態判定条件が成立すれば、上記第１実施形態と同様に、第１回目の保舵操舵角θh1を設定し、この保舵操舵角θh1および検出操舵角θを変位−トルク変換部４２に供給する。これにより、変位−トルク変換部４２は、保舵操舵角θh1を仮想的な原点として、前記式２０〜２３に従って操舵トルクTdh1を計算し、同計算した操舵トルクTdh1をトルク−横加速度変換部４３に供給する。
【００７８】
トルク−横加速度変換部４３においては、供給された操舵トルクTdh1を用いて、前記式２４に従って見込み横加速度Gdh1を計算し、転舵角変換部４４は計算された見込み横加速度Gdh1を用いて、前記式２５に従って目標転舵角δdh1を計算する。したがって、通常操作状態から保舵操作状態へ移行した場合、すなわち、第１回目の保舵操舵角θh1が設定された場合には、上記第１実施形態と同様に、保舵操舵角θh1近傍における伝達比が小さくなる。したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整しやすくなる。
【００７９】
ところで、保舵操作状態においても、目標転舵角δdh1は、操舵角θに対して指数関数的に変化するため、例えば、運転者が緩やかに操舵ハンドル１１を回動操作し続けた場合には、伝達比が増大して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整しにくくなる場合がある。このため、保舵状態判定部４１は、既に、保舵操作状態であると判定した場合において、伝達比が大きくなる操舵範囲まで操舵ハンドル１１が緩やかに回動操作されて保舵操作状態判定条件が成立するときには、同条件が成立するごとに複数の保舵操舵角を設定する。以下、第ｎ回目の保舵操舵角θhnが設定された場合について、具体的に説明する。
【００８０】
保舵状態判定部４１は、第ｎ回目に保舵操作状態判定条件が成立すれば、同成立時点における検出操舵角θを保舵操舵角θhnに設定し、この保舵操舵角θhnおよび検出操舵角θを変位−トルク変換部４２に供給する。変位−トルク変換部４２においては、供給された保舵操舵角θhnを仮想的な原点として、前記式２０〜２３と同様な下記式３６〜３９に従って操舵トルクTdhnを計算する。
Tdn1＝(Tmax／θmaxn)・(θ−θhn)  …式３６
Tdn2＝To・exp(K1・(θ−θhn))    …式３７
Tdn＝KRs0・Tdn1＋(1−KRs0)・Tdn2＋Tk  …式３８
Tdhn＝(1−F)・Td(n-1)＋F・Tdn  …式３９
ただし、前記式３６中のθmaxnは、第ｎ回目の保舵操作状態における操舵ハンドル１１の最大操舵角を表す。前記式３９中のTd(n-1)は、第ｎ−１回目の保舵操舵角θh(n-1)の設定に伴って、前記式３６〜３８に従って計算された操舵トルクを表す。なお、この場合、前記式３９の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdhnを記憶した図１３にて実線で示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdhnを計算するようにしてもよい。
【００８１】
この計算された操舵トルクTdhnは、トルク−横加速度変換部４３に供給される。トルク−横加速度変換部４３は、運転者が第ｎ回目の保舵操作状態で左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整するときに見込んでいる見込み横加速度Gdhnを、下記式４０に従って計算する。
Gdhn＝C・TdhnK2  …式４０
ただし、前記式４０中の操舵トルクTdhnは前記式３９を用いて計算した操舵トルクTdhn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Tdhnが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdhnが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式４０の演算に代えて、操舵トルクTdhnに対する見込み横加速度Gdhnを記憶した図１４にて実線で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Gdhnを計算するようにしてもよい。ここで、図１４中におけるGknは、操舵トルクTknすなわち保舵操舵角θhnにおける見込み横加速度を表す。
【００８２】
そして、トルク−横加速度変換部４３は、計算した見込み横加速度Gdhnを転舵角変換部４４に供給する。転舵角変換部４４は、供給された見込み横加速度Gdhnを用いた下記式４１に従って、目標転舵角δdhnを計算する。
δdhn＝δk(n-1)＋Ｌ・(１＋Ａ・V2)・Ｇdhn／V2  …式４１
ただし、前記式４１中のδk(n-1)は、第ｎ−１回目に保舵操舵角θh(n-1)を設定したときに、前記式４１に従って計算される保舵操舵角θhnに対応した目標転舵角を表す。
【００８３】
このように、保舵操舵角がｎ回設定される場合であっても、目標転舵角δdhnは、図１５に示すように、保舵操舵角θhnを仮想的な原点として、操舵角θに対して指数関数的に変化する。そして、保舵操舵角θhn近傍で緩やかに操舵ハンドル１１を操作した場合には、目標転舵角δdhnの変化量が小さい、言い換えれば、伝達比が小さくなる。したがって、運転者は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を極めて良好に微調整することができる。
【００８４】
一方、第ｎ回目の保舵操舵状態から通常操舵状態に切り替わる場合には、上述した第１実施形態と同様に、前記式３９における変数Fの値が連続的に「０」に変化する。これにより、変位−トルク変換部４２によって計算される操舵トルクTdhnは、第ｎ−１回目の保舵操作状態における操舵トルクTd(n-1)に大きく依存するようになる。その結果、転舵角変換部４４によって計算される保舵操作状態における目標転舵角δdhnは、第ｎ−１回目の保舵操作状態における目標転舵角δdh(n-1)に連続的に変更される。そして、このような変更が繰り返されることにより、目標転舵角δdhnから通常操作状態における目標転舵角δdまで連続的に変更される。
【００８５】
ここで、変位−トルク変換部４２は、上記第１実施形態と同様に、操舵トルクTdhnに対する操舵トルクTd(n-1)の比率と操舵トルクTdnの比率とを連続的に変更するすなわち変数Fの値を「１」から「０」に連続的に変更するにあたり、前記式２７によって示される制限を設定するとよい。これにより、操舵トルクTd(n-1)の比率と操舵トルクTdnの比率の急激な変化を制限することにより、保舵操作状態から通常操作状態に切り替わる場合、言い換えれば、目標転舵角δdhnから目標転舵角δdに切り替わる場合であっても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の急激な変化を効果的に防止することができ、運転者が違和感を覚えることを防止することができる。
【００８６】
このように計算された目標転舵角δdhnは、上述した通常操作状態の場合と同様に、転舵制御部５０の転舵角補正部５１に供給され、前記式２８に従って補正目標転舵角δdhnaに補正される。そして、このように計算された補正目標転舵角δdhnaは、駆動制御部５２に供給され、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdhnaに転舵される。
【００８７】
また、反力制御部６０においても、保舵状態判定部６１によって保舵操舵角θhnが設定されると、変位−トルク変換部６２は、この保舵操舵角θhnに対応して、前記式３５〜３８と同様な下記式４２〜４５に従って反力トルクTzhnを計算する。
Tzn1＝(Tmax／θmaxn)・(θ−θhn)  …式４２
Tzn2＝To・exp(K1・(θ−θhn))    …式４３
Tzn＝KRs0・Tzn1＋(1−KRs0)・Tzn2＋Tk  …式４４
Tzhn＝(1−F)・Tz(n-1)＋F・Tzn  …式４５
【００８８】
そして、駆動制御部６３は、計算された反力トルクTzhn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し、操舵入力軸１２を介して操舵ハンドル１１に反力トルクTzhnを付与する。したがって、運転者は、操舵トルクTdhnと等しい反力トルクTzhnを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。これにより、運転者は、操舵角θとの関係が上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従う反力トルクTzhnを知覚しながら、すなわち、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。
【００８９】
以上の説明からも理解できるように、この第２実施形態によっても、通常操作状態においては、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の伝達比を大きくすることができ、運転者は、車両を極めて簡単に旋回させることができる。一方、通常操作状態から保舵操作状態へ移行した場合には、伝達比を小さくすることができ、運転者は、極めて容易に車両を旋回させることができる。そして、既に保舵操作状態であっても、保舵操作状態判定条件を満たす場合には、複数の保舵操舵角を設定することができるため、運転者は、より良好に車両を旋回させることができて、簡単に車両を運転することができる。
【００９０】
ｃ．第３実施形態
上記第１実施形態および第２実施形態においては、伝達比が大きくなる操舵範囲内で操舵ハンドル１１が回動操作されている状況で、保舵状態判定部４１によって保舵操作状態判定条件が成立していると判定されたとき、保舵操舵角θhを仮想的な原点に設定するようにした。これにより、保舵操作状態においては、伝達比を小さくすることができて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を極めて容易に微調整できるようにした。
【００９１】
これに対して、伝達比が大きくなる操舵範囲内で操舵ハンドル１１が回動操作される場合において、検出操舵角θに対する実転舵角δの比すなわち転舵ギア比を変更するようにしてもよい。すなわち、伝達比は、一般的に、転舵ギア比の逆数として表すことができる。このため、転舵ギア比を適宜変更することによって、伝達比を変更することができる。以下、この第３実施形態を説明する。
【００９２】
この第３実施形態における車両の操舵装置の構成は、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実施形態および第２実施形態の場合と若干異なる。
【００９３】
この第３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１６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４０においては、上記第１実施形態および第２実施形態における保舵状態判定部４１が省略されて構成されている。すなわち、この第３実施形態においては、変位−トルク変換部４２が操舵角センサ３１から検出操舵角θを直接入力するように構成されている。これにより、変位−トルク変換部４２、トルク−横加速度変換部４３および転舵角変換部４４における各処理は、上記第１実施形態および第２実施形態における通常操作状態の場合と同様となる。
【００９４】
具体的には、変位−トルク変換部４２が前記式１〜３に従って操舵トルクTd1を計算し、トルク−横加速度変換部４３に供給する。トルク−横加速度変換部４３は、供給された操舵トルクTd1を用いて、前記式４，５に従い見込み横加速度Gdを計算する。そして、この計算された見込み横加速度Gdは転舵角変換部４４に供給され、転舵角変換部４４は、図６に示したテーブルを参照することによって、または、前記式１７を計算することによって、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算する。
【００９５】
このように計算された目標転舵角δdは、転舵制御部５０の転舵角補正部５３に供給される。転舵角補正部５３は、操舵角センサ３１から検出操舵角θを入力するようになっていて、同入力した検出操舵角θの時間微分値すなわち操舵角速度dθ／dtに応じて、目標転舵角δdまで転舵する左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を制御するための制御用目標転舵角δsnを計算する。すなわち、転舵角補正部５１は、下記式４６に従って、制御用目標転舵角δsnを計算する。
δsn＝(dθ／dt)／Gra0＋δs(n-1)  …式４６
ただし、前記式４６中のGra0は、転舵ギア比を表し、図１７に示すような特性を有する。具体的に説明すると、転舵ギア比Gra0は、図１７に示すように、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角速度dθ／dtの絶対値が大きくなるに従って、小さな値となる変化特性を有するものである。また、前記式４６中のδs(n-1)は、前回計算した制御用目標転舵角を表す。
【００９６】
そして、このように計算される制御用目標転舵角δsnは、駆動制御部５２に供給される。駆動制御部５２は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力するとともに、転舵角変換部４４から目標転舵角δdをも入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が順次供給される制御用目標転舵角δsn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。そして、このフィードバック制御は、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の実転舵角δが目標転舵角δdとなるまで繰り返し実行されることによって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は目標転舵角δdに転舵される。
【００９７】
このように、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作が制御される場合においては、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角速度dθ／dtを反映して左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵するようになる。すなわち、前記式４６によれば、操舵角速度dθ／dtの絶対値が大きい場合には転舵ギア比Gra0が小さくなる、言い換えれば、伝達比が大きくなるため、計算される制御用目標転舵角δsnは、操舵角速度dθ／dtの絶対値に応じて大きく計算される。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作速度が大きくなり、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は目標転舵角δdまで素早く転舵するようになる。一方、操舵角速度dθ／dtの絶対値が小さい場合には転舵ギア比Gra0が大きくなる、言い換えれば、伝達比が小さくなるため、計算される制御用目標転舵角δsnは、操舵角速度dθ／dtの絶対値に応じて小さく計算される。これにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作速度が小さくなり、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵状態を微調整しやすくなる。
【００９８】
また、この第３実施形態における反力制御部６０においては、上記第１実施形態および第２実施形態における保舵状態判定部６１が省略されるため、反力制御部６０においても、上記第１実施形態および第２実施形態における通常操作状態の場合と同様に、反力トルクTz1が計算される。その他、電子制御ユニット３５にて実行されるプログラム処理については、上記第１実施形態および第２実施形態の場合と同じである。そして、図１６の機能ブロック図において、上記第１実施形態および第２実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００９９】
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、操舵角速度dθ／dtに応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を適切に制御することができるため、例えば、通常操作状態におけるスラローム走行など操舵ハンドル１１が中立位置近傍で素早く操作された場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を応答性よく転舵させることができる。一方、伝達比の大きな操舵範囲内においては、操舵角速度dθ／dtの絶対値の小さい操舵ハンドル１１の回動操作に対応して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を緩やかに転舵させることができる。
【０１００】
上記第３実施形態においては、常に、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角速度dθ／dtを反映して、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵動作を制御するように実施した。しかし、操舵角センサ３１として、例えば、パルス出力タイプのセンサが採用された場合において、運転者が緩やかに操舵ハンドル１１を回動操作したときには、転舵角補正部５３による演算周期内に適切にパルスが出力されない可能性がある。この場合、正確に操舵角速度dθ／dtを計算することができず、適切に左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵させることができない可能性がある。以下、この点を考慮した第３実施形態の第１変形例を説明する。
【０１０１】
この第１変形例においては、操舵角速度dθ／dtに応じた左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵制御に加えて、特に、操舵角速度dθ／dtの絶対値が小さい場合には、検出操舵角θに応じた左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵制御を行う。具体的に説明すると、この第１変形例においては、転舵角補正部５３は、パルス出力タイプの操舵角センサ３１から入力したパルスの数に基づいて現在の操舵角θnを計算する。そして、転舵角補正部５３は、同計算した操舵角θnを用いて、運転者による操舵ハンドル１１の操舵角速度dθn／dtを計算する。この計算した操舵角速度dθn／dtの絶対値が予め設定された所定の操舵角速度S以上であれば、転舵角補正部５３は、計算した操舵角速度dθn／dtを用いた前記式４６に従って、制御用目標転舵角δsnを計算する。すなわち、この場合には、運転者によってある程度速く操舵ハンドル１１が回動操作されているため、操舵角速度dθn／dtに応じて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御する。
【０１０２】
一方、計算した操舵角速度dθn／dtの絶対値が予め設定された所定の操舵角速度S未満であれば、転舵角補正部５３は、下記式４７に従って、制御用目標転舵角δsnを計算する。
δsn＝(θn−θc)／Gra1＋δsc  …式４７
ただし、前記式４７中のθcは、操舵角速度dθn／dtの絶対値が所定の操舵角速度S未満となったときの操舵角を表し、δscは、操舵角速度dθn／dtの絶対値が所定の操舵角速度S未満となったときの制御用目標転舵角を表す。また、前記式４７中のGra1は、転舵ギア比を表す定数である。これによれば、運転者によって緩やかに操舵ハンドル１１が回動操作されている状態では、検出操舵角θnの変化に依存して制御用目標転舵角δsnが計算される。したがって、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作を緩やかに続ける限り、適正に制御用目標転舵角δsnを計算することができるため、パルス出力タイプの操舵角センサ３１を採用した場合であっても、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を適切に転舵制御することができる。
【０１０３】
ところで、上記第１変形例においては、操舵角速度dθn／dtの絶対値が所定の操舵角速度S未満のときには、転舵ギア比Gra1が一定として実施した。この場合には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を目標転舵角δdまで転舵させるために、運転者はより多く操舵ハンドル１１を回動操作する必要がある。したがって、転舵ギア比Gra1を回動操作量に応じて変化させるように実施することも可能である。以下、第３実施形態の第２変形例を説明する。
【０１０４】
この第２変形例においては、前記式４６中の転舵ギア比Gra1が図１８に示すような特性を有する。具体的に説明すると、転舵ギア比Gra1は、図１８に示すように、(θn−θc)の絶対値の増大に伴って、小さな値となる変化特性を有する。このように、転舵ギア比Gra1を小さな値に変化させることによって伝達比を大きな値に変更することができ、運転者による操舵ハンドル１１の回動操作量を低減することができる。したがって、この第２変形例においては、上記第３実施形態および第１変形例の効果に加えて、運転者による操舵ハンドル１１の操作に対する負担を軽減することができる。
【０１０５】
ｄ．第４実施形態
次に、上記第１〜第３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を検出するヨーレートセンサ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。
【０１０６】
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１９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７０において、保舵状態判定部７１は、上記第１実施形態と同様に、検出操舵角θおよび検出車速Vを用いて、操舵ハンドル１１が保舵操作状態であるか否かを判定するが、保舵操作状態判定条件は上記第１実施形態の条件と異なる。すなわち、この第４実施形態における保舵操作状態判定条件は、検出操舵角θの絶対値が所定の操舵角θg以上であるときに、検出車速Vが所定の車速Vc以上であり、かつ、操舵角速度dθ／dtの絶対値が予め設定された所定値dθv未満である状態が所定時間thだけ継続している条件である。
【０１０７】
そして、保舵状態判定部７１は、上記第１実施形態の変位−トルク変換部４２と同様に機能する変位−トルク変換部７２に対して、通常操作状態であれば検出操舵角θを供給し、保舵操作状態であれば設定した保舵操舵角θhおよび検出操舵角θを供給する。これにより、変位−トルク変換部７２は、検出操舵角θが供給されれば前記式１〜３に従って操舵トルクTd1を計算し、保舵操舵角θhおよび検出操舵角θが供給されれば前記式２０〜２３に従って操舵トルクTdhを計算する。
【０１０８】
また、この第４実施形態においては、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部４３に代えて、トルク−ヨーレート変換部７３が設けられている。このトルク−ヨーレート変換部７３は、通常操作状態において変位−トルク変換部７２により計算された操舵トルクTd1を用いて、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込みヨーレートγdを、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式４８に従ってし、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式４９に従って計算する。ここで、式４７は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTd1の一次関数式であって操舵トルクTd1が「０」のときに見込みヨーレートγdが「０」となる関数である。また、式４８は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTd1のべき乗関数であり、式４７と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
γd＝a・Td1  （｜Td｜＜Tg）  …式４７
γd＝C・Td1K2  （Tg≦｜Td｜）  …式４８
【０１０９】
また、トルク−ヨーレート変換部７３は、保舵操作状態において変位−トルク変換部７２により計算された操舵トルクTdhを用いて、保舵操作状態で運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込みヨーレートγdhを下記式４９に従って計算する。
γdh＝C・TdhK2  …式４９
【０１１０】
ただし、式４７中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、式４８，４９中のC，K2は，上記第１実施形態と同じく定数である。また、前記式４７，４８中の操舵トルクTd1は前記式３（前記式１，２）を用いて計算された操舵トルクTd1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Td1が正であれば定数a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Td1が負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【０１１１】
また、前記式４９中の操舵トルクTdhは前記式２３を用いて計算した操舵トルクTdh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Tdhが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdhが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式４７〜４９の演算に代えて、操舵トルクTd1，Tdhに対する見込みヨーレートγdを記憶した図２０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γd，γdhを計算するようにしてもよい。
【０１１２】
また、転舵角変換部７４は、見込みヨーレートγd，γdhを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δd，δdhを計算するものであり、図２１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，γdhに対する目標転舵角δd，δdh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７４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，γdh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，δdh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，γdh）と目標転舵角δd，δdhはいずれも正であるが、トルク−ヨーレート変換部７３から供給される見込みヨーレートγd，γdhが負であれば、出力される目標転舵角δd，δdhも負となる。
【０１１３】
ここで、目標転舵角δd，δdhは下記式５０，５１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５０，５１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５０
δdh＝δk＋Ｌ・(１＋Ａ・V2)・γdh／V  …式５１
ただし、前記式５０，５１中の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は車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。また、前記式５１中のδkは、前記式５０に従って計算される保舵操舵角θhのときの目標転舵角を表す。
【０１１４】
そして、この計算された目標転舵角δd，δdhは、転舵制御部５０の転舵角補正部５４に供給される。転舵角補正部５４は、トルク−ヨーレート変換部７３から見込みヨーレートγd，γdhを入力するとともに、ヨーレートセンサ３８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５２，５３の演算を実行して、入力した目標転舵角δd，δdhを補正して補正目標転舵角δda，δdhaを計算する。
δda＝δd＋K5・(γd−γ)  …式５２
δdha＝δdh＋K5・(γdh−γ)  …式５３
【０１１５】
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，γdhに満たない場合には、補正目標転舵角δda，δdha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，γdhを超える場合には、補正目標転舵角δda，δdha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，γdh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。
【０１１６】
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１９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。
【０１１７】
そして、上記説明した第４実施形態においても、保舵状態判定部７１によって、操舵ハンドル１１が通常操作状態にあると判定されると、操舵ハンドル１１に対する操舵角θは、変位−トルク変換部７２およびトルク−ヨーレート変換部７３によって見込みヨーレートγdに変換される。そして、この変換された見込みヨーレートγdに基づいて、転舵角変換部７４は、見込み横加速度Gdで車両が運動するための目標転舵角δdを操舵ハンドル１１の操舵角θに対して指数関数的（非線形的に）に変化するように計算することができる。
【０１１８】
したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δdに転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、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」として見込みヨーレートγdが与えられる。そして、この見込みヨーレートγdは操舵ハンドル１１の操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）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横加速度を知覚しながら、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。
【０１１９】
また、保舵状態判定部７１は、保舵操作状態判定条件の成立に基づき、すなわち、運転者によって操舵ハンドル１１が緩やかに回動操作されていれば、保舵操舵角θhを仮想的な原点に設定することができる。そして、この保舵操舵角θhを基準として、トルク−ヨーレート変換部７３見込みヨーレートγdhを計算し、転舵角変換部７４は見込みヨーレートγdhに基づく目標転舵角δdhを計算することができ、その結果、伝達比を小さくすることができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵角θの大きい操舵範囲内であっても、極めて容易に、かつ、知覚特性に合わせて車両を旋回させることができ、車両の運転が簡単になる。
【０１２０】
ｅ．第５実施形態
次に、上記第１〜第３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。
【０１２１】
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２２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８０において、保舵状態判定部８１は、上記第１実施形態と同様に、検出操舵角θおよび検出車速Vを用いて、操舵ハンドル１１が保舵操作状態にあるか否かを判定するが、保舵操作状態判定条件は上記第１実施形態の条件と異なる。すなわち、この第５実施形態における保舵操作状態判定条件は、検出操舵角θの絶対値が所定の操舵角θg以上であるときに、検出車速Vが所定の車速Vc以上であり、かつ、操舵角速度(dθ／dt)・Vの絶対値が予め設定された所定値dθv未満である状態が所定時間thだけ継続している条件である。
【０１２２】
そして、保舵状態判定部８１は、上記第１実施形態の変位−トルク変換部４２と同様に機能する変位−トルク変換部８２に対して、通常操作状態であれば検出操舵角θを供給し、保舵操作状態であれば設定した保舵操舵角θhおよび検出操舵角θを供給する。これにより、変位−トルク変換部８２は、検出操舵角θが供給されれば前記式１〜３に従って操舵トルクTd1を計算し、保舵操舵角θhおよび検出操舵角θが供給されれば前記式２０〜２３に従って操舵トルクTdhを計算する。
【０１２３】
また、この第５実施形態においては、上記第１実施形態のトルク−横加速度変換部４３に代えて、トルク−旋回曲率変換部８３が設けられている。このトルク−旋回曲率変換部８３は、通常操作状態において変位−トルク変換部８２により計算された操舵トルクTd1を用いて、運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdを、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg未満であれば下記式５４に従ってし、操舵トルクTd1の絶対値が正の所定値Tg以上であれば下記式５５に従って計算する。ここで、式５４は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTd1の一次関数式であって操舵トルクTd1が「０」のときに見込みヨーレートγdが「０」となる関数である。また、式５５は上記第１実施形態と同じく操舵トルクTd1のべき乗関数であり、式５４と所定値Tgにて連続的に接続するものである。
ρd＝a・Td1  （｜Td｜＜Tg）  …式５４
ρd＝C・Td1K2  （Tg≦｜Td｜）  …式５５
【０１２４】
また、トルク−旋回曲率変換部８３は、保舵操作状態において変位−トルク変換部８２により計算された操舵トルクTdhを用いて、保舵操作状態で運転者が操舵ハンドル１１の回動操作により見込んでいる見込み旋回曲率ρdhを下記式５６に従って計算する。
ρdh＝C・TdhK2  …式５６
【０１２５】
ただし、式５４中のaは一次関数の傾きを表す定数であり、式５５，５６中のC，K2は，上記第１実施形態と同じく定数である。また、前記式５４，５５中の操舵トルクTd1は前記式３（前記式１，２）を用いて計算された操舵トルクTd1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Td1が正であれば定数a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Td1が負であれば定数aおよび定数Cを前記正の定数aおよび定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。
【０１２６】
また、前記式５６中の操舵トルクTdhは前記式２３を用いて計算した操舵トルクTdh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Tdhが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdhが負であれば定数Cを前記正の定数Cと同じ絶対値を有する負の値とする。なお、この場合も、前記式５４〜５６の演算に代えて、操舵トルクTd1，Tdhに対する見込み旋回曲率ρd，ρdhを記憶した図２３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ρd，ρdhを計算するようにしてもよい。
【０１２７】
また、転舵角変換部８４は、見込み旋回曲率ρd，ρdhを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δd，δdhを計算するものであり、図２４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，ρdhに対する目標転舵角δd，δdh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８４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，ρdh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，δdh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，ρdh）と目標転舵角δd，δdhはいずれも正であるが、トルク−旋回曲率変換部８３から供給される見込み旋回曲率ρd，ρdhが負であれば、出力される目標転舵角δd，δdhも負となる。
【０１２８】
ここで、目標転舵角δd，δdhは下記式５７，５８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５７，５８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５７
δdh＝δk＋Ｌ・(１＋Ａ・V2)・ρdh  …式５８
ただし、前記式５７，５８中の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は車両の運動性能を示す予め決められた所定値である。また、前記式５８中のδkは、前記式５７に従って計算される保舵操舵角θhのときの目標転舵角を表す。
【０１２９】
そして、この計算された目標転舵角δd，δdhは、転舵制御部５０の転舵角補正部５５に供給される。転舵角補正部５５は、トルク−旋回曲率変換部８３から見込み旋回曲率ρd，ρdhを入力するとともに、旋回曲率計算部５６から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部５６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３８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５９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５５に出力する。
ρ＝G／V2またはρ＝γ／V  …式５９
【０１３０】
そして、転舵角補正部５５は、下記式６０，６１の演算を実行して、入力した目標転舵角δd，δdhを補正して補正目標転舵角δda，δdhaを計算する。
δda＝δd＋K6・(γd−γ)  …式６０
δdha＝δdh＋K6・(γdh−γ)  …式６１
ただし、係数K6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ρd，ρdhに満たない場合には、補正目標転舵角δda，δdha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，ρdhを超える場合には、補正目標転舵角δda，δdha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，ρdh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。
【０１３１】
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２２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。
【０１３２】
そして、上記説明した第５実施形態においても、保舵状態判定部８１によって、操舵ハンドル１１が通常操作状態にあると判定されると、操舵ハンドル１１に対する操舵角θは、変位−トルク変換部８２およびトルク−ヨーレート変換部８３によって見込み旋回曲率ρdに変換される。そして、この変換された見込み旋回曲率ρdに基づいて、転舵角変換部８４は、見込み旋回曲率ρdで車両が運動するための目標転舵角δdを操舵ハンドル１１の操舵角θに対して指数関数的（非線形的に）に変化するように計算することができる。
【０１３３】
したがって、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が目標転舵角δdに転舵されて車両が旋回すると、この旋回により、運転者には、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」として見込み旋回曲率ρdが与えられる。そして、この見込み旋回曲率ρdは操舵ハンドル１１の操舵角θに対してべき乗関数的（または指数関数的）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旋回曲率を知覚しながら、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。
【０１３４】
また、保舵状態判定部８１は、保舵操作状態判定条件の成立に基づき、すなわち、運転者によって操舵ハンドル１１が緩やかに回動操作されていれば、保舵操舵角θhを仮想的な原点に設定することができる。そして、この保舵操舵角θhを基準として、トルク−旋回曲率変換部８３は見込み旋回曲率ρdhを計算し、転舵角変換部８４は見込み旋回曲率ρdhに基づく目標転舵角δdhを計算することができ、その結果、伝達比を小さくすることができる。したがって、運転者は、操舵ハンドル１１の操舵角θの大きい操舵範囲内であっても、極めて容易に、かつ、知覚特性に合わせて車両を旋回させることができ、車両の運転が簡単になる。
【０１３５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１ないし第５実施形態および各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。
【０１３６】
例えば、上記第１ないし第５実施形態および各変形例においては、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。
【０１３７】
また、上記第１ないし第５実施形態および各変形例においては、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２４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。
【０１３８】
さらに、上記第１ないし第５実施形態においては、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】
【０１３９】
【図１】本発明の第１ないし第５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】補正係数KRs0の操舵角に対する変化を示すグラフである。
【図４】通常操作状態における操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図５】通常操作状態における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６】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。
【図７】通常操作状態における操舵角と目標転舵角との関係を表すグラフである。
【図８】保舵操作状態における操舵トルクを決定するための変数Fの変化特性を示すグラフである。
【図９】保舵操作状態における操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図１０】保舵操作状態における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１１】保舵操作状態における操舵角と目標転舵角との関係を表すグラフである。
【図１２】本発明の第２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１３】第２実施形態に係り、保舵操作状態における操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図１４】第２実施形態に係り、保舵操作状態における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１５】第２実施形態に係り、保舵操作状態における操舵角と目標転舵角との関係を表すグラフである。
【図１６】本発明の第３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１７】操舵角速度と転舵ギア比の関係を示すグラフである。
【図１８】操舵角変化と転舵ギア比の関係を示すグラフである。
【図１９】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２０】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２１】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２２】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２３】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２４】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】
【０１４０】
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…感覚適合制御部、４１，７１，８１…保舵状態判定部、４２，７２，８２…変位−トルク変換部、４３…トルク−横加速度変換部、４４，７４，８４…転舵角変換部、７３…トルク−ヨーレート変換部、８３…トルク−旋回曲率変換部、５０…転舵制御部、５１，５３，５４，５５…転舵角補正部、６０…反力制御部、６１…保舵状態判定部、６２…変位−トルク変換部
【図１】
2008001117.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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