(57)【要約】【課題】  人間の知覚特性および車両の運動特性を損なうことなく道路前方の状況に適したステアリングフィーリングに変更可能な車両の操舵装置を提供すること。【解決手段】  電子制御ユニット３５は、ナビゲーション装置Ａから取得した道路情報すなわち道路前方のカーブ半径Ｒおよび勾配Ｓを表す情報を取得する。そして、ユニット３５は、取得した情報に基づいて道路の前方の状況を判断し、操舵角θに対して指数関係にある操舵トルクTdを適宜変更する。これにより、運転者に走行環境に適したステアリングフィーリングを与えることができる。この場合、ステアリングフィーリングを変更しても、見込み横加速度Gdの知覚特性はウェーバー・ヘフナーの法則に従い、変更前後で変化させない。この結果、ステアリングフィーリングが変更されても、人間の知覚特性や車両の運動特性を損なうことがなくて、好適である。【選択図】  図６
2005199957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、
前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、
前記操作入力値検出手段によって検出した操舵ハンドルに対する操作入力値と指数関係にある反力を前記操舵ハンドルの操作に対して付与する反力付与手段と、
車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、
前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、
前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段と、
前記車両が走行している道路の前方の状況を検出する道路状況検出手段と、
前記操作入力値検出手段によって検出した操作入力値と前記運動状態量計算手段によって計算した前記車両の見込み運動状態量との指数関係を維持し、前記道路状況検出手段によって検出した道路の前方の状況に基づいて前記反力付与手段の前記操舵ハンドルに付与する反力の大きさを変更する反力変更手段とを備え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、
前記道路状況検出手段は、前記車両に搭載されて前記運転者に対して目的地までの経路を案内する経路案内装置から出力される道路に関する道路情報に基づいて、前記車両が走行している道路の前方の状況を検出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、
前記道路情報は、道路のカーブ半径を表す情報または道路の勾配を表す情報のうちの少なくとも一方を含む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、
前記道路状況検出手段は、前記車両に搭載されて車両前方の道路の状態を撮影する車載カメラ装置から出力される道路に関する道路画像情報に基づいて、前記車両が走行している道路の前方の状況を検出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４に記載したステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、
前記道路画像情報は、前記道路のカーブ半径を表す情報を少なくとも含む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】
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、
前記操作入力値検出手段を、前記操舵ハンドルの変位量を検出する変位量センサで構成したことを特徴とするステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置。
【請求項７】
請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、操舵ハンドルの操作に応じて転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、この種のステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置の開発は、積極的に行われるようになった。そして、例えば下記特許文献１は、操舵角および車速を検出し、操舵角の増加に従って減少するとともに車速の増加に従って増加する伝達比を計算し、この伝達比で操舵角を除算することにより前輪の転舵角（ラック軸の変位量）を計算して、同計算した転舵角に前輪を転舵するようにした操舵装置が示されている。また、この操舵装置においては、検出ハンドル操舵角を時間微分した操舵速度に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、前輪の転舵応答性・追従性を高めるようにしている。さらに、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて目標ヨーレートを計算し、この計算した目標ヨーレートと検出した実ヨーレートとの差に応じて前記計算した転舵角を補正することにより、車両の挙動状態を考慮した転舵制御を実現するようになっている。
【０００３】
また、下記特許文献２には、操舵トルクおよびハンドル操舵角を検出し、操舵トルクおよびハンドル操舵角の増加に従って増加する２つの転舵角をそれぞれ計算し、これらの計算した両転舵角を加算した転舵角に前輪を転舵するようにした転舵装置が示されている。この操舵装置においては、車速も検出し、この検出車速により前記両転舵角を補正して、転舵特性を車速に応じて変更するようになっている。
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置のいずれにおいても、車両を操舵するための運転者による操舵ハンドルに対する操作入力値である操舵角および操舵トルクを検出し、これらの検出した操舵角および操舵トルクを用いて前輪の転舵角を直接的に計算して、この計算した転舵角に前輪を転舵するようにしている。しかし、これらの前輪の転舵制御は、従前の操舵ハンドルと転舵輪との機械的な連結を外してはいるものの、操舵ハンドルの操作に対する前輪の操舵の応答性としては、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて前輪の転舵角を決定するという基本的な技術思想は全く同じであり、これらの転舵方法では、人間の感覚特性に対応して前輪の転舵角が決定されていないので、車両の運転操作が難しかった。
【０００５】
すなわち、上記従来の装置においては、運転者が知覚し得ない転舵角が操舵ハンドルの操作に対応させて直接的に決定され、同転舵角に応じた前輪の転舵によって車両が旋回する。そして、運転者はこの車両の旋回に起因した車両の横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率を触覚または視覚により感じ取り、操舵ハンドルの操作にフィードバックして車両を所望の態様で旋回させていた。言い換えれば、運転者による操舵ハンドルの操作に対する前輪の転舵角は人間の知覚し得ない物理量であるので、運転者の操舵操作に対して直接的に決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、これが車両の運転を難しくしていた。
【０００６】
また、上記従来の装置においては、検出車速および検出ハンドル操舵角を用いて計算した目標ヨーレートと、検出した実ヨーレートとの差に応じて決定転舵角を補正するようにしているが、これは車両の挙動状態を考慮した転舵角の単なる補正であって、操舵ハンドルの操作により運転者が知覚するであろうヨーレートに応じて転舵角を決定しているわけではない。したがって、この場合も、運転者の操舵操作に対して決定される転舵角は運転者の知覚特性に合わせて決められたものではなく、車両の運転を難しくしていた。
【０００７】
さらに、下記特許文献３には、車両に搭載されたナビゲーションシステムにより得られた道路データに基づいて、現在車両が走行している道路から車両が逸脱しないように操舵力を付与する操舵制御装置が示されている。この操舵制御装置は、例えば、電動パワーステアリング装置に適用されて、車両が前方の道路を時間δｔ走行する間における道路の方位角変化量θを算出するとともに、ヨーレートセンサから得られたヨーレートｄY／ｄｔを時間δｔで積分することにより、車両の方位角変化量Yを算出する。そして、道路の方位角変化量θと車両の方位角変化量Yとの偏差Ｄを算出し、その偏差Ｄが基準値β以上になった場合に、車両が道路を逸脱する可能性があると判定して、前記偏差Ｄがゼロに収束するように所定の操舵トルクを付加するようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記操舵制御装置においては、車両の道路からの逸脱を防止するために、運転者の意思に反して操舵トルクが付与されて、操舵ハンドルが操舵される場合がある。このように、操舵トルクが付与された場合には、運転者は、ステアリングフィーリングの急変に起因する違和感を覚えるとともに、急変したステアリングフィーリングが走行環境に適したステアリングフィーリングとならない場合がある。また、上記従来の操舵制御装置は、電動パワーステアリング装置などの操舵ハンドルと転舵輪とが機械的に連結された操舵装置に適用されているため、操舵ハンドルに操舵トルクが付与されることによって、車両性能（例えば、操舵ハンドルの戻り、直進性など）に多大な影響を与える場合がある。さらに、上記特許文献１または特許文献２に示された従来の操舵装置に上記操舵制御装置を適用した場合であっても、上記従来の操舵装置が、操舵ハンドルの操作に対する転舵輪の応答性として、操舵ハンドルの操作位置または操作力に対応させて転舵輪の転舵角を決定しているために、車両性能に多大な影響を与える可能性がある。したがって、運転者は、車両性能が影響を受けることによっても、違和感を覚える場合がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−８５６０４号公報
【特許文献２】特開平１１−１２４０４７号公報
【特許文献３】特開平８−１５９７８７号公報
【発明の開示】
【００１０】
本発明者等は、上記問題に対処するために、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵することができる車両の操舵装置の研究に取り組んだ。このような人間の知覚特性に関し、ウェーバー・ヘフナー（Weber-Fechner）の法則によれば、人間の感覚量は与えられた刺激の物理量の対数に比例するといわれている。言い換えれば、人間の操作量に対して人間に与えられる刺激の物理量を指数関数的に変化させれば、操作量と物理量との関係を人間の知覚特性に合わせることができる。本発明者等は、このウェーバー・ヘフナーの法則を車両の操舵装置に適用し、次のようなことを発見した。
【００１１】
車両の運転にあたっては、操舵ハンドルの操作によって車両は旋回し、この車両の旋回によって横加速度、ヨーレート、旋回曲率などの車両の運動状態量が変化し、運転者はこの車両の運動状態量を触覚および視覚により感じ取るものである。したがって、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作に対して、運転者が知覚し得る車両の運動状態量を指数関数的に変化させるようにすれば、運転者の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運転操作できることになる。
【００１２】
本発明は、上記発見に基づくもので、その目的は、運転者による操舵ハンドルの操作に対して、人間の知覚特性に合わせて車両を操舵させることにより、車両の運転をやさしくするとともに、車両前方の道路状況に適したステアリングフィーリングに変更可能な車両の操舵装置を提供することにある。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両を操舵するために運転者によって操作される操舵ハンドルと、転舵輪を転舵するための転舵アクチュエータと、前記操舵ハンドルの操作に応じて前記転舵アクチュエータを駆動制御して転舵輪を転舵する転舵制御装置とを備えたステアリングバイワイヤ方式の車両の操舵装置において、前記転舵制御装置を、前記操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値を検出する操作入力値検出手段と、前記操作入力値検出手段によって検出した操舵ハンドルに対する操作入力値と指数関係にある反力を前記操舵ハンドルの操作に対して付与する反力付与手段と、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運転状態を表していて前記操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量を、前記検出された操作入力値を用いて計算する運動状態量計算手段と、前記計算された見込み運動状態量で車両が運動するために必要な前記転舵輪の転舵角を、前記計算された見込み運動状態量を用いて計算する転舵角計算手段と、前記計算された転舵角に応じて前記転舵アクチュエータを制御して前記転舵輪を同計算された転舵角に転舵する転舵制御手段と、前記車両が走行している道路の前方の状況を検出する道路状況検出手段と、前記操作入力値検出手段によって検出した操作入力値と前記運動状態量計算手段によって計算した前記車両の見込み運動状態量との指数関係を維持し、前記道路状況検出手段によって検出した道路の前方の状況に基づいて前記反力付与手段の前記操舵ハンドルに付与する反力の大きさを変更する反力変更手段とを備えたことにある。この場合、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とよい。また、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センサで構成するとよい。
【００１４】
また、本発明の他の特徴は、前記道路状況検出手段は、前記車両に搭載されて前記運転者に対して目的地までの経路を案内する経路案内装置から出力される道路に関する道路情報に基づいて、前記車両が走行している道路の前方の状況を検出することにもある。この場合、前記道路情報は、道路のカーブ半径を表す情報または道路の勾配を表す情報のうちの少なくとも一方を含むとよい。
【００１５】
さらに、本発明の他の特徴は、前記道路状況検出手段は、前記車両に搭載されて車両前方の道路の状態を撮影する車載カメラ装置から出力される道路に関する道路画像情報に基づいて、前記車両が走行している道路の前方の状況を検出することにもある。この場合、前記道路画像情報は、前記道路のカーブ半径を表す情報を少なくとも含むとよい。
【００１６】
上記のように構成した本発明においては、まず、操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値が、車両の旋回に関係して運転者が知覚し得る車両の運動状態を表していて操舵ハンドルに対する操作入力値と予め定めた指数関係またはべき乗関係にある車両の見込み運動状態量（横加速度、ヨーレート、旋回曲率など）に変換される。そして、この変換された見込み運動状態量に基づいて、同見込み運動状態量で車両が運動するために必要な転舵輪の転舵角が計算されて、この計算された転舵角に転舵輪が転舵される。したがって、転舵輪の転舵によっ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係に変化するものであるので、運転者は、人間の知覚特性に合った運動状態量を知覚しながら、操舵ハンドルを操作できる。なお、横加速度およびヨーレートについては、運転者が車両内の各部位との接触により触覚的に感じ取ることができる。また、旋回曲率については、運転者が車両の視野内の状況の変化により視覚的に感じ取ることができる。その結果、本発明によれば、運転者は、人間の知覚特性に合わせて操舵ハンドルを操作できるので、車両の運転が簡単になる。
【００１７】
また、道路状況検出手段によって車両が走行している道路の前方の状況を検出することにより、上述した操舵ハンドルに対する運転者の操作入力値と運転者が知覚し得る見込み運動状態量との指数関係を維持した状態で、反力変更手段が検出された道路前方の状況に基づいて操舵ハンドルに付与する反力の大きさを変更する。このため、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、前方道路の状況に適した反力すなわちステアリングフィーリングによって操舵ハンドルを操作できる。したがって、車両の運動特性（操舵ハンドルの戻りや操舵応答性など）を悪化させることなく、最適なステアリングフィーリングを感じながら運転できて、好適である。
【００１８】
また、道路状況検出手段は、車両に搭載された経路案内装置（ナビゲーション装置）から出力されるカーブ半径を表す情報または勾配を表す情報のうちの少なくとも一方を含む道路情報に基づいて車両が走行している道路の前方の状況を検出することができる。また、道路状況検出手段は、車載カメラ装置から出力されるカーブ半径を少なくとも含む道路画像情報に基づいて車両が走行している道路の前方の状況を検出することができる。このように、車両が走行している道路の前方の状況を、道路の形状に関する情報に基づいて検出することにより、確実に車両の走行環境を把握することができるため、運転者に対して、良好なステアリングフィーリングを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係る車両の操舵装置について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態に係る車両の操舵装置を概略的に示している。
【００２０】
この操舵装置は、転舵輪としての左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するために、運転者によって回動操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は操舵入力軸１２の上端に固定され、操舵入力軸１２の下端は電動モータおよび減速機構からなる反力アクチュエータ１３に接続されている。反力アクチュエータ１３は、運転者の操舵ハンドル１１の回動操作に対して反力を付与する。
【００２１】
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を軸線方向に変位させて、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。
【００２２】
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の作動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。
【００２３】
操舵角センサ３１は、操舵入力軸１２に組み付けられて、操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θとして出力する。転舵角センサ３２は、転舵出力軸２２に組み付けられて、転舵出力軸２２の中立位置からの回転角を検出して実転舵角δ（左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角に対応）として出力する。なお、操舵角θおよび実転舵角δは、中立位置を「０」とし、左方向の回転角を正の値で表すとともに、右方向の回転角を負の値でそれぞれ表す。車速センサ３３は、車速Ｖを検出して出力する。横加速度センサ３４は、車両の実横加速度Gを検出して出力する。なお、実横加速度Gも、左方向の加速度を正で表し、右方向の加速度を負で表す。
【００２４】
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。そして、ＲＯＭには、後述するステアリングフィーリング変更プログラムが予め記憶されており、電子制御ユニット３５（詳しくは、ＣＰＵ）は、同プログラムの各ステップを実行して、道路前方の状況に適したステアリングフィーリングに変更する。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。
【００２５】
次に、上記のように構成した第１実施形態の転舵装置に関し、まず、同装置の転舵動作について、電子制御ユニット３５内にてコンピュータプログラム処理により実現される機能を表す図２の機能ブロック図を用いて説明する。電子制御ユニット３５は、操舵ハンドル１１への反力付与を制御するための反力制御部４０と、操舵ハンドル１１の回動操作に基づいて運転者の感覚特性に対応した左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを決定するための感覚適合制御部５０と、目標転舵角δdに基づいて左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵制御するための転舵制御部６０とからなる。
【００２６】
運転者によって操舵ハンドル１１が回動操作されると、操舵角センサ３１によって操舵ハンドル１１の回転角である操舵角θが検出されて、同検出された操舵角θを反力制御部４０および感覚適合制御部５０にそれぞれ出力する。反力制御部４０においては、変位−トルク変換部４１が、下記式１を用いて、操舵角θの指数関数である反力トルクTzを計算する。
Tz＝To・exp(K1・θ)  …式１
ただし、前記式１中のTo，K1は定数であり、これらの値に関しては後述する感覚適合制御部５０の説明時に詳しく説明する。また、前記式１中の操舵角θは前記検出操舵角θの絶対値を表しているものとし、検出操舵角θが正であれば定数Toを負の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記負の定数Toと同じ絶対値を有する正の値とする。ここで、前記式１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３に示すような特性の変換テーブルを用いて、反力トルクTzを計算することも可能である。このため、本明細書にて後に詳述するステアリングフィーリング変更プログラムの説明においては、この変換テーブルを用いて説明する。
【００２７】
この計算された反力トルクTzは、駆動制御部４２に供給される。駆動制御部４２は、駆動回路３６から反力アクチュエータ１３内の電動モータに流れる駆動電流を入力し、同電動モータに反力トルクTz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Tzを付与する。したがって、運転者は、この操舵角θに対して指数関数的に変化する反力トルクTzを感じながら、言い換えればこの反力トルクTzに等しい操舵トルクを操舵ハンドル１１に加えながら、操舵ハンドル１１を回動操作することになる。この操舵角θと反力トルクTzの関係も上述したウェーバー・ヘフナーの法則に従うものであり、運転者は、操舵ハンドル１１から人間の知覚特性に合った感覚を受けながら、操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００２８】
一方、感覚適合制御部５０に入力された操舵角θは、変位−トルク変換部５１にて前記式１と同様な下記式２に従って操舵トルクTdを計算する。
Td＝To・exp(K1・θ)  …式２
この場合も、前記式２中のTo，K1は、前記式１と同様な定数である。ただし、前記式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であるが、検出操舵角θが正であれば定数Toを正の値とするとともに、検出操舵角θが負であれば定数Toを前記正の定数Toと同じ絶対値を有する負の値とする。ここで、この場合も、前記式２の演算に代えて、操舵角θに対する操舵トルクTdを記憶した図３に示すような特性の変換テーブルを用いて、操舵トルクTdを計算するようにしてもよい。このため、本明細書にて、後に詳述するステアリングフィーリング変更プログラムにおいては、この変換テーブルを用いて説明する。
【００２９】
この計算された操舵トルクTdは、トルク−横加速度変換部５２に供給される。トルク−横加速度変換部５２は、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Tdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式３のように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式４に従って操舵トルクTdのべき乗関数である見込み横加速度Gdを計算する。
Gd＝0    (｜Td｜＜To)  …式３
Gd＝C・TdK2    (To≦｜Td｜)  …式４
ただし、式４中のC，K2は定数である。また、前記式４中の操舵トルクTdは前記式２を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数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３，４の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み横加速度Gd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Tdを計算するようにしてもよい。
【００３０】
ここで、前記式４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５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５
前記式５において、Goは定数C・ToK2であり、式５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、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。
【００３１】
このように、前記式４（すなわち式５）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、人間の知覚特定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６に示すように時間tに対して指数関数的に変化する。したがって、これからも、前記見込み横加速度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６
ただし、K0は、K0＝K1・K2の関係にある定数である。
【００３２】
また、前記式３に示されるように、操舵トルクTdが所定値To未満である場合、見込み横加速度Gdは「０」に保たれている。これは、操舵角θが「０」のとき、すなわち操舵ハンドル１１が中立位置に保たれる場合でも、前記式２の演算により、操舵トルクTdは正の所定値Toになり、この操舵トルクTd（＝To）を前記式４の演算に適用してしまうと、見込み横加速度Gdは正の値C・ToK2になって、これは現実的でない。しかしながら、前述のように、操舵トルクTdが所定値To未満であれば、見込み横加速度Gdは「０」であるので、この問題は解決される。
【００３３】
また、この場合、運転者が知覚し得る最小操舵トルクを前記所定値Toとし、運転者が知覚し得る最小感知横加速度をGoとし、かつ所定値ToがGo＝C・ToK2の関係になるようにすれば、操舵トルクTdが所定値Toになるまで、すなわち運転者が操舵ハンドル１１の操作によって車両が旋回して運転者が車両に発生する横加速度を感じるまで、車両の見込み横加速度Gdが「０」に保たれる。これによれば、最小操舵トルクTo以上で操舵ハンドル１１を操舵したときのみ、見込み横加速度Gdを発生させるために必要な転舵角だけ左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は転舵制御され、この転舵制御が車両の操舵に的確に対応したものとなる。
【００３４】
次に、前記式１〜６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２〜６の操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdについては、操舵トルクTおよび横加速度Gとして扱う。前述したウェーバー・ヘフナーの法則によれば、「人間の知覚できる最小の物理量変化ΔＳとその時点での物理量Ｓとの比ΔＳ／Ｓは、物理量Ｓの値によらず一定となり、その比ΔＳ／Ｓをウェーバー比という」ことになっている。本発明者等は、操舵トルクおよび横加速度に関し、前記ウェーバー・ヘフナーの法則が成立することを確認するとともに、ウェーバー比を決定するために、次のような実験を、男女、年齢、車両の運転履歴などの異なる種々の人間に対して行った。
【００３５】
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み付け、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作トルクを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、ウェーバー比ΔT／Tはほぼ一定の０．０３程度であった。
【００３６】
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み付け、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方を接触させ、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ΔFとしたときの比の値ΔF／Fすなわちウェーバー比を種々の人間に対して計測した。この実験の結果によれば、壁部材に付与される基準力の大きさおよび方向によらず、ウェーバー比ΔF／Fはほぼ一定の０．０９程度の値であった。
【００３７】
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７が成立する。
ΔT＝To・exp(K1・θ)・K1・Δθ＝T・K1・Δθ  …式７
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８が成立する。
K1＝ΔT／(T・Δθ)＝Kt／Δθ  …式８
【００３８】
また、最大操舵トルクをTmaxとすれば、前記式２より下記式９が成立する。
Tmax＝To・exp(K1・θmax)  …式９
この式９を変形すれば、下記式１０が成立する。
K1＝log(Tmax／To)／θmax  …式１０
そして、前記式８および式１０から下記式１１が導かれる。
Δθ＝Kt／K1＝Kt・θmax／log(Tmax／To)  …式１１
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、θmaxは操舵角の最大値であり、Tmaxは操舵トルクの最大値であり、Toは前記したように人間が知覚し得る最小操舵トルクに対応するものであり、これらの値Kt，θmax，Tmax，Toはいずれも実験およびシステムによって決定される定数であるので、前記微分値Δθを前記式１１を用いて計算できる。そして、この微分値Δθをウェーバー比Ktを用いて、前記式８に基づいて所定値（係数）K1も計算できる。
【００３９】
また、前記式４を微分するとともに、同微分した式において式４を考慮すると、下記式１２が成立する。
ΔG＝C・K2・TK2-1ΔT＝G・K2・ΔT／T  …式１２
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１３，１４が成立する。
ΔG／G＝K2・ΔT／T  …式１３
K2＝Ka／Kt  …式１４
この式１４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１４に基づいて係数K2も計算できる。
【００４０】
また、横加速度の最大値をGmaxとし、操舵トルクの最大値をTmaxとすれば、前記式４から下記式１５が導かれる。
C＝Gmax／TmaxK2  …式１５
そして、この式１５においては、GmaxおよびTmaxは実験およびシステムによって決定される定数であり、かつK2は前記式１４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。
【００４１】
以上のように、操舵角θの最大値θmax、操舵トルクTの最大値Tmax、横加速度Gの最大値Gmax、最小操舵トルクTo、最小感知横加速度Go、操舵トルクTに関するウェーバー比Ktおよび横加速度に関するウェーバー比Kaを、実験およびシステムによって決定すれば、前記式１〜５における係数K1，K2，Cを予め計算により決定しておくことができる。ここで、実験による好適な数値例を示しておくと、ホイールベースLが２．６７ｍの車両において、θmax＝π／２、Tmax＝３．５Nm、Gmax＝９．８m/s/s、To＝０．７６Nm、Go＝０．１m/s/s、Kt＝０．０３、Ka＝０．０９であり、この場合には、K1＝０．１７、K2＝３．０、C＝０．２３である。なお、この場合、Δθ＝０．１８である。したがって、変位−トルク変換部４１，５１およびトルク−横加速度変換部５２においては、前記式１〜５を用いて、運転者の知覚特性に合った反力トルクTz、操舵トルクTdおよび見込み横加速度Gdを計算できる。
【００４２】
ふたたび、図２の説明に戻ると、トルク−横加速度変換部５２にて計算された見込み横加速度Gdは、転舵角変換部５３に供給される。転舵角変換部５３は、見込み横加速度Gdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図５に示すように車速Vに応じて変化して見込み横加速度Gdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと横加速度Gとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５３は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み横加速度Gdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている横加速度G（見込み横加速度Gd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、転舵角変換部５３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。
【００４３】
なお、目標転舵角δdは下記式１６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１６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１６
ただし、前記式１６中のLは車両のホイールベースを示す予め決められた所定値（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）である。
【００４４】
この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６１に供給される。転舵角補正部６１は、トルク−横加速度変換部５２から見込み横加速度Gdを入力するとともに、横加速度センサ３４によって検出された実横加速度Gをも入力しており、下記式１７の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K3・(Gd−G)  …式１７
ただし、係数K3は予め決められた正の定数であり、これにより実横加速度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の絶対値は小さくなる側に補正される。この補正により、見込み横加速度Gdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdがより精度よく確保される。
【００４５】
この計算された補正目標転舵角δdaは、駆動制御部６２に供給される。駆動制御部６２は、転舵角センサ３２によって検出された実転舵角δを入力し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵されるように転舵アクチュエータ２１内の電動モータの回転をフィードバック制御する。また、駆動制御部６２は、駆動回路３７から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も入力し、同電動モータに転舵トルクに対応した大きさの駆動電流が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が軸線方向に変位することにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は補正目標転舵角δdaに転舵される。
【００４６】
また、電子制御ユニット３５には、図１に示すように、運転者に対して車両の現在地から設定された目的地までの経路を案内するナビゲーション装置Ａが、例えばバスなどを介して通信可能に接続されている。ナビゲーション装置Ａは、従前から車両に搭載されているものと同種であり、その構成および作動については、本発明と直接関係しないため、その詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
【００４７】
ナビゲーション装置Ａは、図示しない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電子制御ユニット（ＥＣＵ）を備えており、同ＥＣＵには、図示しないＧＰＳ(Global Positioning System)受信機、ジャイロスコープ、記憶装置などが接続される。ＧＰＳ受信機は、自車両の現在地を検出するための電波を衛星から受信するとともに、自車両の現在地を例えば座標データとして検出して出力する。ジャイロスコープは、自車両の進行方位を検出するための車両の旋回速度を検出して出力する。記憶装置は、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体および同記録媒体のドライブ装置を含むものであり、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵによって利用される道路情報を検索可能に記憶している。
【００４８】
この道路情報は、道路の種別（高速道路、自動車専用道路、国道、県道など）を表す道路種別データをはじめ、道路形状（カーブ半径Ｒなど）を表す道路形状データや道路の勾配Ｓを表す道路勾配データなどを含んで構成されている。そして、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、上記各装置からの検出値および各種データを利用して、図示しない経路案内プログラムを実行することにより、車両の現在地から運転者が設定した目的地までの経路を探索するとともに、同探索した経路を運転者に対して案内するようになっている。
【００４９】
次に、上記したように運転者の操舵ハンドル１１に入力した操舵角θに対し、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が補正目標転舵角δdaに転舵制御されている状態において、電子制御ユニット３５は、車両の現在地から前方の道路状況に適したステアリングフィーリングが得られるように操舵トルクTd（反力トルクTz）を制御するステアリングフィーリング変更プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。以下、このステアリングフィーリング変更プログラムを、図６に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
【００５０】
このステアリングフィーリング変更プログラムは、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、ステップＳ１０にてその実行が開始される。そして、ステップＳ１１にて、電子制御ユニット３５は、ナビゲーション装置Ａから道路情報として、道路形状データおよび道路勾配データを取得する。具体的に説明すると、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、ＧＰＳ受信機が自車両の現在地を検出するための電波を衛星から受信し、自車両の現在地として出力された座標データを取得する。また、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、ジャイロスコープが自車両の進行方位を決定するために検出した車両の旋回速度を取得する。これにより、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、取得した自車両の現在地および進行方向に基づいて、自車両が現在走行している道路を特定する。
【００５１】
そして、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、記憶装置を検索して、車両の現在地から所定距離だけ前方までに存在するカーブ形状（カーブ半径Ｒ）を表す道路形状データおよび同道路形状データに対応して道路の勾配Ｓをそれぞれ表す道路勾配データを抽出する。このように、ナビゲーション装置ＡのＥＣＵは、道路形状データおよび道路勾配データを道路情報として抽出すると、同抽出した道路情報を電子制御ユニット３５に出力する。ここで、車両の現在地から所定距離前方までの道路形状データおよび道路勾配データ（場合によっては複数の道路形状データおよび道路勾配データ）を出力することにより、後述する操舵トルクTd（反力トルクTz）のマップ変更頻度を少なくし、ステアリングフィーリングが切り替えられる頻度を少なくさせることができる。これにより、運転者に対して、頻発するステアリングフィーリングの変更に伴う違和感を覚えにくくさせることができる。
【００５２】
電子制御ユニット３５においては、出力された道路情報すなわち道路形状データおよび道路勾配データを取得し、図示しないＲＡＭに一時的に記憶して、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２においては、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ１１にてＲＡＭに一時的に記憶した道路情報のうち道路形状データに基づいて、車両前方に存在するカーブのカーブ半径Ｒが３００ｍ以下であるか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、ＲＡＭに一時的に記憶した道路形状データに基づいて、車両前方に存在するカーブ、例えば、車両の現在地から直前に存在するカーブのカーブ半径Ｒが３００ｍ以下であれば、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１３に進む。なお、このステップＳ１２におけるカーブ半径Ｒの大きさは、３００ｍに限定されるものではなく、他の大きさのカーブ半径Ｒを採用して実施可能であることはいうまでもない。
【００５３】
ステップＳ１３においては、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ１１にてＲＡＭに一時的に記憶した道路情報のうち道路勾配データに基づいて、車両前方の道路の勾配Ｓが６゜よりも大きいか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、車両の現在地から前方の道路の勾配Ｓが６゜よりも大きければ、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４に進む。ここで、勾配Ｓは上り坂および下り坂を表すものであり、従って勾配Ｓは道路の傾きの絶対値で表される値である。なお、このステップＳ１３における道路の勾配Ｓの大きさは、６°に限定されるものではなく、他の大きさの勾配Ｓを採用して実施可能であることはいうまでもない。
【００５４】
また、車両前方の道路の勾配が６°よりも小さければ、「Ｎｏ」と判定してステップＳ２０に進み、ステアリングフィーリング変更プログラムの実行を一旦終了する。この場合のステアリングフィーリングは、前回のステアリングフィーリング変更プログラム実行時におけるステップＳ１４，Ｓ１６またはステップＳ１７の処理により採用した操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づいて設定されたステアリングフィーリングが維持される。
【００５５】
ステップＳ１４においては、電子制御ユニット３５は、図３に示した操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルに基づき、通常運転時の操舵トルクTd（反力トルクTz）に比して大きく（所謂、重く）なるマップＭ１を採用して変更する。このステップＳ１４における処理は、前記ステップＳ１２およびステップＳ１３の「Ｙｅｓ」判定に基づいて実行される。このように、前記ステップＳ１２およびステップＳ１３にて「Ｙｅｓ」と判定された場合には、車両は、カーブ半径Ｒが小さく、かつ、道路の勾配Ｓが大きな山岳路を走行していると判断することができる。このため、電子制御ユニット３５は、運転者に対して操舵ハンドル１１の操作が安定するステアリングフィーリングを与えるために、操舵トルクTd（反力トルクTz）が大きくなるマップＭ１を採用して変更する。
【００５６】
このマップＭ１は、通常運転時に採用される破線で示すマップＭ２と同様に、操舵角θに対して操舵トルクTd（反力トルクTz）が指数関数的に増加する特性を有しており、操舵ハンドル１１の中立位置にてマップＭ２と同一の操舵トルクTd（反力トルクTz）の値であり、操舵角θが大きくなるに従ってマップＭ２の操舵トルクTd（反力トルクTz）よりも大きな値を有する。そして、このマップＭ１を採用することにより、上述した変位−トルク変換部５１はマップＭ１に基づいて、操舵角θに対応する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定する。
【００５７】
ここで、操舵装置は、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、操舵トルクTd（反力トルクTz）が大きく変更されても、上述した転舵アクチュエータ２１の作動状態に関しては、全く影響を与えない。すなわち、運転者は、操舵トルクTd（反力トルクＴz）が大きくなったことを除き、入力した操舵角θに対応するウェーバー・ヘフナーの法則に従った見込み横加速度Gdを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。そして、操舵トルクTd（反力トルクTz）が大きく変更されることにより、カーブ走行時の運転者の操舵安定性を向上させることができ、運転者は山岳路走行に適したステアリングフィーリングを得ることができる。このように、電子制御ユニット３５は、操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルのマップＭ１を採用して変更するとともに、同採用したマップＭ１に基づいて入力された操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定してステップＳ１８に進む。
【００５８】
一方、前記ステップＳ１２にて、車両前方に存在するカーブのカーブ半径Ｒが３００ｍよりも大きければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５においては、電子制御ユニット３５は、車両前方に存在するカーブのカーブ半径Ｒが１０００ｍ以下であるか否かを判定する。すなわち、電子制御ユニット３５は、前記ステップＳ１１にてＲＡＭに一時的に記憶した道路情報のうち、道路形状データに基づいて、車両前方に存在するカーブのカーブ半径Ｒが１０００ｍ以下であるか否かを判定する。そして、カーブ半径Ｒが１０００ｍ以下であれば、「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６に進む。なお、このステップＳ１５におけるカーブ半径Ｒの大きさは、１０００ｍに限定されるものではなく、他の大きさのカーブ半径Ｒを採用して実施可能であることはいうまでもない。
【００５９】
ステップＳ１６においては、電子制御ユニット３５は、図３に示した操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルに基づき、通常運転時の操舵トルクTd（反力トルクTz）となるマップM２を採用して変更する。このステップＳ１６における処理は、前記ステップＳ１２の「Ｎｏ」判定およびステップＳ１５の「Ｙｅｓ」判定に基づいて実行される。この場合には、車両は、カーブ半径Ｒが比較的大きく、また、道路の勾配Ｓが比較的小さな道路を走行していると判断することができる。このため、電子制御ユニット３５は、運転者に対して、通常運転時のステアリングフィーリングを与えるために、通常運転時のマップＭ２を採用して変更する。そして、このマップＭ２を採用することにより、上述した変位−トルク変換部５１はマップＭ２に基づいて、操舵角θに対応する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定する。このように、マップＭ２を採用すると、電子制御ユニット３５は、ステップＳ１８に進む。
【００６０】
一方、前記ステップＳ１５にて、車両前方に存在するカーブのカーブ半径Ｒが１０００ｍよりも大きければ、「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７においては、電子制御ユニット３５は、図３に示した操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルに基づき、通常運転時の操舵トルクTd（反力トルクTz）に比して小さく（所謂、軽く）なるマップＭ３を採用して変更する。このステップＳ１７における処理は、前記ステップＳ１２およびステップＳ１５の「Ｎｏ」判定に基づいて実行される。このように、前記ステップＳ１２およびステップＳ１５にて「Ｎｏ」と判定された場合には、車両は、カーブ半径Ｒが大きな市街地を走行していると判断することができる。このため、電子制御ユニット３５は、運転者に対して、ゆったりと操舵ハンドル１１を操舵できるステアリングフィーリングを与えるために、操舵トルクTd（反力トルクTz）が小さくなるマップＭ３を採用して変更する。
【００６１】
このマップＭ３も、通常運転時に採用される破線で示すマップＭ２と同様に、操舵角θに対して操舵トルクTd（反力トルクTz）が指数関数的に増加する特性を有しており、操舵ハンドル１１の中立位置にてマップＭ２と同一の操舵トルクTd（反力トルクTz）の値であり、操舵角θが大きくなるに従ってマップＭ２の操舵トルクTd（反力トルクTz）よりも小さな値を有する。そして、このマップＭ３を採用することにより、上述した変位−トルク変換部５１はマップＭ３に基づいて、操舵角θに対応する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定する。
【００６２】
ここで、操舵装置は、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、操舵トルクTd（反力トルクTz）が小さく変更されても、上述した転舵アクチュエータ２１の作動状態に関しては、全く影響を与えない。すなわち、運転者は、操舵トルクTd（反力トルクTz）が小さくなったことを除き、入力した操舵角θに対応するウェーバー・ヘフナーの法則に従った見込み横加速度Gdを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。そして、操舵トルクTd（反力トルクTz）が小さく変更されることにより、運転者は操舵ハンドル１１をゆったりと操舵するステアリングフィーリングを得ることができる。このように、電子制御ユニット３５は、操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）の変換テーブルのマップＭ３を採用して変更するとともに、同採用したマップＭ３に基づいて入力された操舵角θに対する操舵トルクTd（反力トルクTz）を決定してステップＳ１８に進む。
【００６３】
ステップＳ１８およびステップＳ１９においては、上述した操舵装置の転舵動作の説明と同様に、見込み横加速度Gdおよび目標転舵角δdを決定する。すなわち、ステップＳ１８においては、前記ステップＳ１４，Ｓ１６およびステップＳ１７にて決定した操舵トルクTd（反力トルクTz）に基づいて、式３若しくは式４または図４に示した変換テーブルを利用して見込み横加速度Gdを決定する。また、ステップＳ１９においては、前記ステップＳ１８にて決定した見込み横加速度Gdに基づいて、図５に示した変換テーブルまたは式１６を利用して目標転舵角δdを決定する。そして、前記ステップＳ１８およびステップＳ１９の処理後、ステップＳ２０に進み、電子制御ユニット３５は、ステアリングフィーリング変更プログラムの実行を一旦終了する。
【００６４】
上記作動説明から理解できるように、第１実施形態によれば、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−横加速度変換部５２によって見込み横加速度Gdに変換され、転舵角変換部５３、転舵角補正部６１および駆動制御部６２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込み横加速度Gdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。
【００６５】
この場合、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両に発生する実横加速度Gも知覚し得る物理量であるとともに、この実横加速度Gは見込み横加速度Gdに等しくなるように制御される。さらに、この見込み横加速度Gdも運転者が入力した操舵角θに対してべき乗関数的（式４を式５に変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った横加速度を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。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。
【００６６】
また、転舵角補正部６１は、車両に実際に発生している実横加速度Gが操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両には操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応した実横加速度Gが発生する。その結果、運転者は、人間の知覚特性により正確に合った横加速度を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できるようになるので、車両の運転がより簡単になる。
【００６７】
さらに、ナビゲーション装置Ａから取得した道路情報すなわち道路形状データおよび道路勾配データに基づき道路の前方の状況が判断されて、操舵トルクTd（反力トルクTz）の大きさが変更されることにより、運転者は、現在走行している道路（走行環境）に適したステアリングフィーリングを得ることができる。そして、このように、ステアリングフィーリングすなわち操舵トルクTd（反力トルクTz）を変更した場合であっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、ステアリングフィーリングが変更されても、車両の運動特性を損なうことなく運転することができて、好適である。
【００６８】
ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態においては、電子制御ユニット３５がナビゲーション装置Ａから道路情報としての道路形状データおよび道路勾配データを取得し、同道路形状データに基づいてカーブ半径Ｒの大きさを判定するとともに道路勾配データに基づいて勾配Ｓの大きさを判定し、同判定結果に基づき道路の前方の状況を判断して、ステアリングフィーリングを変更するように実施した。これに代えて、車両に搭載した車載カメラによって検出した道路の前方の状況に基づいてステアリングフィーリングを変更するように実施することも可能である。以下、この第２実施形態について詳細に説明するが、上記第１実施形態と同一部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６９】
この第２実施形態においては、図７に示すように、上記第１実施形態のナビゲーション装置Ａに代えて、車載カメラ装置Ｂが電子制御ユニット３５に例えばバスなどを介して通信可能接続されている。なお、この車載カメラ装置Ｂは、従前から車両に搭載されているものと同種であり、その構成および作動については詳細な説明を省略するが、以下に簡単に説明しておく。
【００７０】
車載カメラ装置Ｂは、図示しない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電子制御ユニット（ＥＣＵ）と、車両前方の道路（詳しくは、道路の形状）を撮影する受像部（例えば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)など）を備えている。そして、ＥＣＵは、受像部にて撮影した道路画像を周知の方法に従って画像処理し、道路のカーブ半径Ｒを算出するとともに、同算出したカーブ半径Ｒを道路画像情報として電子制御ユニット３５に出力する。
【００７１】
また、この第２実施形態にて実行されるステアリングフィーリング変更プログラムは、図８に示すように、上記第１実施形態のステップＳ１３が省略されるとともに、上記第１実施形態のステップＳ１１に代えてステップＳ３０が実行される。そして、この第２実施形態においても、図示しないイグニッションスイッチがオン状態とされると、電子制御ユニット３５は、図８に示すステアリングフィーリング変更プログラムを所定の短時間ごとに繰り返し実行する。
【００７２】
すなわち、電子制御ユニット３５は、ステップＳ１０にてステアリングフィーリング変更プログラムの実行を開始し、ステップＳ３０にて、車載カメラ装置Ｂから道路画像情報を取得する。具体的に説明すると、車載カメラ装置ＢのＥＣＵは、受像部によって撮影された車両前方の道路形状の画像を取得する。そして、車載カメラ装置ＢのＥＣＵは、取得した画像に記録された目標物、例えば、道路上に記された白線やガードレールなどを抽出する周知の画像処理を実行する。この画像処理によって抽出した白線やガードレールの形状に基づいて、電子制御ユニット３５は、車両前方の道路の形状すなわちカーブ半径Ｒを算出する。そして、車載カメラ装置ＢのＥＣＵは、算出したカーブ半径Ｒを道路画像情報として、電子制御ユニット３５に出力する。
【００７３】
電子制御ユニット３５においては、出力された道路画像情報を図示しないＲＡＭに一時的に記憶して、ステップＳ１２以降の処理を実行する。すなわち、ステップＳ１２においては、前記ステップＳ３０にて取得した道路画像情報に基づいて、車両前方のカーブのカーブ半径Ｒが３００ｍ以下であるか否かを判定する。そして、カーブ半径Ｒが３００ｍ以下であれば「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１４の処理を実行し、電子制御ユニット３５は、操舵トルクTd（反力トルクTz）が通常運転時に比して大きく（所謂、重く）なるマップＭ１を採用する。
【００７４】
また、ステップＳ１２にて、車両前方のカーブのカーブ半径Ｒが３００ｍよりも大きければ「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１５の処理を実行し、前記カーブ半径Ｒが１０００ｍ以下であるか否かを判定する。そして、車両前方のカーブのカーブ半径Ｒが１０００ｍ以下であれば「Ｙｅｓ」と判定して、ステップＳ１６の処理を実行し、電子制御ユニット３５は、通常運転時の操舵トルクTd（反力トルクTz）となるマップＭ２を採用する。一方、車両前方のカーブのカーブ半径Ｒが１０００ｍよりも大きければ「Ｎｏ」と判定して、ステップＳ１７の処理を実行し、電子制御ユニット３５は、操舵トルクTd（反力トルクTz）が通常運転時に比して小さく（所謂、軽く）なるマップＭ３を採用する。なお、この第２実施形態においても、ステップＳ１２およびステップＳ１５のカーブ半径Ｒの大きさ（３００ｍおよび１０００ｍ）は、これらの値に限定されるものではなく、種々の値を採用可能であることはいうまでもない。
【００７５】
ここで、この第２実施形態においても、操舵装置は、ステアバイワイヤ方式を採用しているため、操舵トルクTd（反力トルクTz）が変更されても、上述した転舵アクチュエータ２１の作動状態に関しては、全く影響を与えない。すなわち、運転者は、操舵トルクTd（反力トルクTz）が変更されたことを除き、入力した操舵角θに対応するウェーバー・ヘフナーの法則に従った見込み横加速度Gdを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。そして、操舵トルクTd（反力トルクTz）が変更されることにより、運転者は走行環境に適したステアリングフィーリングを得て、操舵ハンドル１１を操作することができる。
【００７６】
前記ステップＳ１４，Ｓ１６およびステップＳ１７の処理後、ステップＳ１８およびステップＳ１９の処理を実行して、見込み横加速度Gdおよび目標転舵角δdを決定する。そして、ステップＳ２０にて、ステアリングフィーリング変更プログラムの実行を一旦終了する。
【００７７】
以上の説明から理解することができるように、この第２実施形態によれば、車載カメラ装置Ｂから取得した道路画像情報すなわちカーブ半径Ｒに基づいて操舵トルクTd（反力トルクTz）の大きさを変更することにより、運転者は、現在走行している道路（走行環境）に適したステアリングフィーリングを得ることができる。そして、このように、ステアリングフィーリングすなわち操舵トルクTd（反力トルクTz）を変更した場合であっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、ステアリングフィーリングが変更されても、車両の運動特性を損なうことなく運転することができて、好適である。
【００７８】
ここで、上記第２実施形態においては、車載カメラ装置ＢのＥＣＵが画像処理によって道路画像情報としてカーブ半径Ｒを算出して、電子制御ユニット３５に出力するように実施した。しかしながら、道路画像情報としてはカーブ半径Ｒに限定されることなく、例えば、車載カメラ装置Ｂが周知の画像処理によって車両前方の道路の勾配Ｓを算出できれば、この算出した道路の勾配Ｓをカーブ半径Ｒに加えてまたは代えて道路画像情報として出力可能であることはいうまでもない。この場合には、上記第２実施形態のステアリングフィーリング変更プログラムに対して、上記第１実施形態のステアリングフィーリング変更プログラムにてステップＳ１２の処理後に実行したステップＳ１３すなわち道路の勾配Ｓが所定値（６°）よりも大きいか否かを判定するステップを加えることができる。このように、道路の勾配Ｓを所定値と比較判定することによって、運転者は、より走行環境に適したステアリングフィーリングを得ることができる。
【００７９】
ｃ．第１変形例
上記第１実施形態および第２実施形態におけるステアリングフィーリング変更プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。これらに代えて、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置にステアリングフィーリング変更プログラムを適用して実施することも可能である。以下、この第１変形例について説明する。この第１変形例においては、操舵装置は、図１または図７に破線で示すように、上記第１実施形態および第２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実施形態および第２実施形態と同じであるが、転舵操作に関し、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は上記第１実施形態および第２実施形態の場合とは若干異なる。また、この第１変形例に係るヨーレートを運動状態量とする操舵装置に適用されるステアリングフィーリング変更プログラムは、上記第１実施形態および第２実施形態のステアリングフィーリング変更プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
この第１変形例においては、転舵動作に関し、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図９の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態および第２実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態および第２実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−ヨーレート変換部５４が設けられている。
【００８１】
このトルク−ヨーレート変換部５４は、変位−トルク変換部５１にて計算された操舵トルクTd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Tdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式１８のように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式１９に従って計算する。
γd＝0    (｜Td｜＜To)  …式１８
γd＝C・TdK2    (To≦｜Td｜)  …式１９
ただし、式１９中のC，K2は、上記第１実施形態および第２実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式１９中の操舵トルクTdは上記式２を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが負であれば定数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、前記式１８，１９の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込みヨーレートγdを記憶した図１０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を計算するようにしてもよい。
【００８２】
また、転舵角変換部５５は、見込みヨーレートγdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図１１に示すように車速Vに応じて変化して見込みヨーレートγdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δとヨーレートγとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５５は、このテーブルを参照して、前記入力した見込みヨーレートγdと車速センサ３３から入力した検出車速Vに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されているヨーレートγ（見込みヨーレートγd）と目標転舵角δdは、いずれも正であるが、転舵角変換部５５から供給される見込みヨーレートγdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。
【００８３】
なお、目標転舵角δdは下記式２０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２０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２０
ただし、前記式２０においても、Lはホイールベースを示す予め決められた所定値（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）である。
【００８４】
この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６３に供給される。転舵角補正部６３は、トルク−ヨーレート変換部５４から見込みヨーレートγdを入力するとともに、ヨーレートセンサ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２１の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K4・(γd−γ)  …式２１
ただし、係数K4は予め決められた正の定数であり、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdに満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実ヨーレートγが見込みヨーレートγdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込みヨーレートγdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。
【００８５】
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実施形態および第２実施形態の場合と同じである。そして、図９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実施形態の図２と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００８６】
そして、上記説明した第１変形例においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−ヨーレート変換部５４によって見込みヨーレートγdに変換され、転舵角変換部５５、転舵角補正部６３および駆動制御部６２により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込みヨーレートγdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００８７】
また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵によって車両に発生するヨーレートγも知覚し得る物理量であるとともに、このヨーレートγは見込みヨーレートγdに等しくなるように制御され、さらに、この見込みヨーレートγdも操舵角θに対してべき乗関数的（上記第１実施形態の式４から式５への変形と同様に式１９を変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従ったヨーレートを感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は、上記第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、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。
【００８８】
また、この第１変形例においても、ナビゲーション装置Ａまたは車載カメラ装置Ｂから取得した道路情報または道路画像情報に基づき道路の前方の状況が判断されて、操舵トルクTd（反力トルクTz）の大きさが変更されることにより、運転者は、現在走行している道路（走行環境）に適したステアリングフィーリングを得ることができる。そして、このように、ステアリングフィーリングすなわち操舵トルクTd（反力トルクTz）を変更した場合であっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、ステアリングフィーリングが変更されても、車両の運動特性を損なうことなく運転することができて、好適である。
【００８９】
ｃ．第２変形例
次に、上記第１実施形態および第２実施形態におけるステアリングフィーリング変更プログラムは、運動状態量としての横加速度を採用した操舵装置に適用して実施した。また、上記第１変形例におけるステアリングフィーリング変更プログラムは、運動状態量としてのヨーレートを採用した操舵装置に適用して実施した。これらに代えて、運動状態量としての旋回曲率を採用した操舵装置に適用して実施することも可能である。以下、この第２変形例について説明する。この第２変形例においても、操舵装置は、上記第１実施形態および第２実施形態と同様に図１または図７に示すように構成されている。ただし、転舵動作に関し、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実施形態および第２実施形態の場合とは若干異なる。また、この第２変形例に係る旋回曲率を運動状態量とする操舵装置に適用されるステアリングフィーリング変更プログラムは、上記第１実施形態および第２実施形態のステアリングフィーリング変更プログラムと同一であるため、その詳細な説明を省略する。
【００９０】
この第２変形例においては、転舵動作に関し、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図１２の機能ブロック図により示されている。この場合、感覚適合制御部５０において、変位−トルク変換部５１は上記第１実施形態および第２実施形態と同様に機能するが、上記第１実施形態および第２実施形態のトルク−横加速度変換部５２に代えてトルク−旋回曲率変換部５６が設けられている。
【００９１】
このトルク−旋回曲率変換部５６は、変位−トルク変換部５１にて計算された操舵トルクTd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Tdの絶対値が正の小さな所定値To未満であれば下記式２２にように「０」とし、操舵トルクTdの絶対値が正の小さな所定値To以上であれば下記式２３に従って計算する。
ρd＝0    (｜Td｜＜To)  …式２２
ρd＝C・TdK2    (To≦｜Td｜)  …式２３
ただし、式２３中のC，K2は、上記第１実施形態および第２実施形態と同じく定数である。また、この場合も、前記式２３中の操舵トルクTdは上記式２を用いて計算した操舵トルクTdの絶対値を表しているものであり、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数Cを正の値とするとともに、前記計算した操舵トルクTdが正であれば定数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、前記式２２，２３の演算に代えて、操舵トルクTdに対する見込み旋回曲率ρdを記憶した図１３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を計算するようにしてもよい。
【００９２】
また、転舵角変換部５７は、見込み旋回曲率ρdを発生するのに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の目標転舵角δdを計算するものであり、図１４に示すように車速Vに応じて変化して見込み旋回曲率ρdに対する目標転舵角δdの変化特性を表すテーブルを有する。このテーブルは、車速Vを変化させながら車両を走行させて、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角δと旋回曲率ρとを予め実測して収集したデータの集合である。そして、転舵角変換部５７は、このテーブルを参照して、前記入力した見込み旋回曲率ρdと車速センサ３３から入力した検出車速Vとに対応した目標転舵角δdを計算する。また、前記テーブルに記憶されている旋回曲率ρ（見込み旋回曲率ρd）と目標転舵角δdはいずれも正であるが、トルク−旋回曲率変換部５６から供給される見込み旋回曲率ρdが負であれば、出力される目標転舵角δdも負となる。
【００９３】
なお、目標転舵角δdは下記式２４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２４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２４
ただし、前記式２４においても、Lはホイールベースを表す予め決められた所定値（例えば、２．６７ｍ）であり、Aは予め決められた所定値（例えば、０．００１８７）である。
【００９４】
この計算された目標転舵角δdは、転舵制御部６０の転舵角補正部６４に供給される。転舵角補正部６４は、トルク−旋回曲率変換部５６から見込み旋回曲率ρdを入力するとともに、旋回曲率計算部６５から実旋回曲率ρも入力する。旋回曲率計算部６５は、横加速度センサ３４によって検出された横加速度G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２５の演算の実行により実旋回曲率ρを計算して転舵角補正部６４に出力する。
ρ＝G／V2またはρ＝γ／V  …式２５
【００９５】
そして、転舵角補正部６４は、下記式２６の演算を実行して、入力した目標転舵角δdを補正して補正目標転舵角δdaを計算する。
δda＝δd＋K5・(ρd−ρ)  …式２６
ただし、係数K5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に満たない場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が大きくなる側に補正される。また、実旋回曲率ρが見込み旋回曲率ρdを超える場合には、補正目標転舵角δdaの絶対値が小さくなる側に補正される。この補正により、見込み旋回曲率ρdに必要な左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵角がより精度よく確保される。
【００９６】
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実施形態および第２実施形態の場合と同じである。そして、図１２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実施形態の図２と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９７】
そして、上記説明した第２変形例においても、操舵ハンドル１１に対する運転者の操作入力値としての操舵角θは変位−トルク変換部５１によって操舵トルクTdに変換されるとともに、同変換された操舵トルクTdはトルク−旋回曲率変換部５６によって見込み旋回曲率ρdに変換され、転舵角変換部５７、転舵角補正部６４および駆動制御部６２により、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２は見込み旋回曲率ρdの発生に必要な補正目標転舵角δdaに転舵される。この場合も、操舵トルクTdは、反力トルクTzと等しいため、反力アクチュエータ１３の作用によって運転者が操舵ハンドル１１から知覚し得る物理量であるとともに、操舵角θに対して指数関数的に変化するものであるので、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った反力を感じながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作できる。
【００９８】
また、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２の転舵による旋回曲率も視覚によって知覚し得る物理量であるとともに、この旋回曲率ρは見込み旋回曲率ρdに等しくなるように制御され、さらに、この見込み旋回曲率ρdも操舵角θに対してべき乗関数的（上記第１実施形態の式４から式５への変形と同様に式２３を変形することにより指数関数的）に変化する。したがって、運転者はウェーバー・ヘフナーの法則に従った旋回曲率を視覚により知覚しながら人間の知覚特性に従って操舵ハンドル１１を回動操作して、車両を旋回させることができる。その結果、運転者は上記第１実施形態および第２実施形態の場合と同様に、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。
【００９９】
また、転舵角補正部６４は、車両に実際に発生している実旋回曲率ρが操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応するように目標転舵角δdを補正するので、車両は操舵ハンドル１１の操舵角θに正確に対応した実旋回曲率ρで旋回する。その結果、運転者は、人間の知覚特性にさらに正確に合った旋回曲率を知覚しながら、操舵ハンドル１１を操作できるようになるので、車両の運転がさらに簡単になる。さらに、具体的な作用効果についても、上記第１実施形態および第２実施形態の横加速度を旋回曲率に換えた点を除けば、同じである。
【０１００】
また、この第２変形例においても、ナビゲーション装置Ａまたは車載カメラ装置Ｂから取得した道路情報または道路画像情報に基づき道路の前方の状況が判断されて、操舵トルクTd（反力トルクTz）の大きさが変更されることにより、運転者は、現在走行している道路（走行環境）に適したステアリングフィーリングを得ることができる。そして、このように、ステアリングフィーリングすなわち操舵トルクTd（反力トルクTz）を変更した場合であっても、その他の知覚特性すなわち見込み横加速度Gdの知覚特性を変化させることなく、車両を旋回させることができる。この結果、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、ステアリングフィーリングが変更されても、車両の運動特性を損なうことなく運転することができて、好適である。
【０１０１】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記第１、第２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。
【０１０２】
例えば、上記第１、第２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。
【０１０３】
また、上記第１、第２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２１を用いてラックバー２３をリニアに変位させることにより、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を転舵するようにしてもよい。
【０１０４】
さらに、上記第１、第２実施形態および各変形例においては、人間が知覚し得る車両の運動状態量として、横加速度、ヨーレートおよび旋回曲率をそれぞれ単独で用いるようにした。しかし、これらの車両の運動状態量を、運転者による選択操作により切り替え、または車両の走行状態に応じて自動的に切り替えて、車両の操舵制御を行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替える場合、例えば、車両の低速走行時（例えば、４０Ｋｍ／ｈ未満）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（例えば、４０Ｋｍ／ｈ以上１００Ｋｍ／ｈ未満）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（例えば、１００Ｋｍ／ｈ以上）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】
【０１０５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る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転舵制御のコンピュータプログラム処理を機能的に表す機能ブロック図である。
【図３】操舵角と操舵トルクの関係を示すグラフである。
【図４】操舵トルクと見込み横加速度の関係を示すグラフである。
【図５】見込み横加速度と目標転舵角の関係を示すグラフである。
【図６】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ステアリングフィーリング変更プログラムを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車両の操舵装置の概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係り、図７の電子制御ユニットにて実行されるステアリングフィーリング変更プログラムを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第１変形例に係り、図１および図７の電子制御ユニットにて実行される転舵制御の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１０】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１１】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１２】本発明の第２変形例に係り、図１および図７の電子制御ユニットにて実行される転舵制御の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】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１４】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】
【０１０６】
ＦＷ１，ＦＷ２…左右前輪、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…ヨーレートセンサ、４０…反力制御部、５０…感覚適合制御部、５１…変位−トルク変換部、５２…トルク−横加速度変換部、５３，５５，５７…転舵角変換部、５４…トルク−ヨーレート変換部、５６…トルク−旋回曲率変換部、６０…転舵制御部、６１，６３，６４…転舵角補正部、Ａ…ナビゲーション装置、Ｂ…車載カメラ装置
【図１】
2005199957.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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