JP4243847B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者がステアリング操作部材を操作する操舵速度と、車輪を転舵するために変位させられる可動部材の変位速度との比率をモータによって変更可能な車両用操舵装置に関するものであり、特に、車輪の転舵角を自動的に制御する技術に関するものである。

車両用操舵装置は、一般に、運転者によって操作される操作機構と、車輪を転舵する転舵機構とを含むように構成される。

操作機構は、通常、運転者によって操作されるステアリング操作部材と、そのステアリング操作部材と共に変位させられる可動部材とを備えている。ステアリング操作部材の一例は、ステアリングホイールであり、可動部材の一例は、ステアリング軸である。

一方、転舵機構は、通常、運転者によるステアリング操作部材のステアリング操作に基づいて変位させられる第１可動部材と、車輪と共に変位させられる第２可動部材とを含むように構成される。

転舵機構の一例は、ラックアンドピニオン方式を採用したものであり、この例においては、第１可動部材がピニオン（回転部材の一例）、第２可動部材がラック（直線変位部材の一例）にそれぞれ該当する。それらピニオンおよびラックはいずれもギヤの一種である。

この車両用操舵装置においては、例えば、運転者の操舵フィーリング、車両の操舵特性、操縦安定性、車両安定性等の改善を目的として、車両の操舵を部分的にまたは完全に電気的に制御する技術の研究および開発が行われている。

車両の操舵を部分的にまたは完全に電気的に制御する装置の第１の従来例は、電気パワーステアリングと称されるものである。この電気パワーステアリングによれば、電動モータまたは圧力源を動力源として、運転者がステアリング操作部材に加える操舵トルクを軽減するために当該操舵装置に付与されるアシストトルクの大きさが電気的に制御される。この種の操舵装置は、動力源が電動モータである場合には特に、電動パワーステアリングと称される。

車両の操舵を部分的にまたは完全に電気的に制御する第２の従来例が特許文献１に記載されている。この従来例は、いわゆるステアリングギヤ比が可変である形式の操舵装置である。具体的には、運転者がステアリング操作部材を操作する操舵速度と、車輪を転舵するために変位させられる可動部材の変位速度との比率がモータによって変更される。この従来例を実施すれば、運転者の操舵フィーリングを、状況、目的等に応じて、シャープな操舵フィーリングと鈍感な操舵フィーリングとに切り換えることが容易となる。
特開平１１−７８９４５号公報

以上説明した第２の従来例においては、運転者がステアリング操作部材を操作する操舵角に基づき、前記モータを用いることにより、車輪の転舵角が制御される。すなわち、この従来例においては、運転者のステアリング操作に依存して車輪の転舵角が制御されるようになっているのである。

これに対し、本発明者らは、前記モータを有効に利用することにより、運転者のステアリング操作に依存しないで車輪の転舵角を制御するアクティブ操舵について研究を行った。その結果、本発明者らは、アクティブ操舵が実行されて転舵機構の作動力が変化すると、その変化がステアリング操作部材を介して運転者に伝達されてしまうことに気が付いた。すなわち、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化が発生してしまうことに気が付いたのである。そのため、アクティブ操舵が実行されると、運転者が違和感を感じてしまう可能性がある。

この可能性は特に、運転者がステアリング操作部材を同じ状態に保持する保舵状態においてアクティブ操舵が実行される場合に顕著となる傾向がある。なぜなら、操舵角が過渡的である状態においては、そもそも操舵反力が操舵角と共に変化するから、操舵反力の全変化量のうちアクティブ操舵に起因した変化分が他の変化分から区別し難いのに対し、保舵状態においては、そもそも操舵反力が定常的であるから、アクティブ操舵が実行されて操舵反力が変化すると、運転者はその変化を容易に感じ取ることができるからである。

以上説明した知見に基づき、本発明は、運転者がステアリング操作部材を操作する操舵速度と、車輪を転舵するために変位させられる可動部材の変位速度との比率をモータによって変更可能な車両用操舵装置において、運転者のステアリング操作に依存しないで車輪の転舵角を変化させるアクティブ操舵を運転者に与える違和感を軽減しつつ実行することを課題としてなされたものである。

本発明によって下記の各態様が得られる。各態様は、項に区分し、各項には番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、本発明が採用し得る技術的特徴の一部およびそれの組合せの理解を容易にするためであり、本発明が採用し得る技術的特徴およびそれの組合せが以下の態様に限定されると解釈されるべきではない。すなわち、下記の態様には記載されていないが本明細書には記載されている技術的特徴を本発明の技術的特徴として適宜抽出して採用することは妨げられないと解釈すべきである。

さらに、各項を他の項の番号を引用する形式で記載することが必ずしも、各項に記載の技術的特徴を他の項に記載の技術的特徴から分離させて独立させることを妨げることを意味するわけではなく、各項に記載の技術的特徴をその性質に応じて適宜独立させることが可能であると解釈されるべきである。
（１）運転者によるステアリング操作部材のステアリング操作に基づいて車輪の転舵角を変化させて車両を操舵する車両用操舵装置であって、
当該車両用操舵装置が、当該車両用操舵装置の内部における摩擦力の変化に起因する第１変化と、前記車輪のタイヤと路面との間の摩擦力の変化に起因する第２変化とが重畳的に前記ステアリング操作部材から運転者に作用する操舵反力に発生する操舵特性を有しており、
第１可動部材によって前記車両を転舵する転舵機構と、
前記第１可動部材を駆動し得るモータにより、運転者が前記ステアリング操舵部材を操作する操舵速度と前記第１可動部材の変位速度との比率を変更する比率変更機構と、
運転者が前記ステアリング操作部材に加える操舵トルクを軽減するためのアシストトルクを当該車両用操舵装置に付与するアシスト機構と、
それら比率変更機構とアシスト機構とを電気的に制御するコントローラであって、前記ステアリング操作に依存しないで前記比率変更機構を介して前記転舵角を変化させるアクティブ操舵と、そのアクティブ操舵の実行時に、前記操舵反力に発生する前記第１変化が抑制されるように前記操舵反力を前記アシスト機構を介して制御する操舵反力制御とを行うものと
を含む車両用操舵装置。

この装置によれば、運転者のステアリング操作に依存しない自動操舵すなわちアクティブ操舵が行われる。このアクティブ操舵は、例えば、車両安定性を向上させるために、カウンタステアを自動的に行うために実行したり、各車輪の横スリップ角の適正化によって各車輪の横力を適正化して車両のヨー変位を制御するために実行することが可能である。

さらに、この装置によれば、アクティブ操舵の実行時に、アシスト機構を利用して操舵反力が制御される。ここで、車両用操舵装置においては、例えば、転舵機構によって代表されるように、相互に力を伝達すべき複数の部材（例えば、ラックとピニオン、フェースギアとピニオン、一対のギア）がそれぞれの接触面において相互に押し付けられる。そのため、それら複数の部材の接触面間に摩擦力（以下、「部材間摩擦力」という）が存在する。そして、この部材間摩擦力の大きさまたは向きが変化すると、その変化が直接または間接にステアリング操作部材を介して運転者に伝達され、その結果、その変化が運転者に操舵反力の変化として認識されてしまう。これに対し、この装置によれば、アクティブ操舵の実行時に、前記部材間摩擦力に相当する内部における摩擦力の変化に起因する第１変化に応じた操舵反力の変化分を補償するトルクがアシスト機構によって発生させられる。

したがって、この装置によれば、アシスト機構がそもそも当該装置に搭載されている場合には、アクティブ操舵中に操舵反力を制御するために専用のハードウエアを当該装置に搭載することが不可欠ではなくなる。

本項における「転舵機構」は、例えば、ラックとピニオンとが噛み合ったラックアンドピニオン方式を採用することが可能であり、この場合、前記第１可動部材がラックに相当すると考えることも、ピニオンに相当すると考えることも可能である。

本項における「アシスト機構」は、アシストトルクの大きさを電気的に制御可能である機構であれば足りる。したがって、動力源として電動モータを用いてそれの出力トルクを制御する形式としたり、その動力源として高圧源を用いてそれの圧力の高さを電磁バルブ等、電気的圧力制御器を用いて制御する形式とすることが可能である。

本項における「第１可動部材」は、直線変位を行う直線変位部材（例えば、ラック）を意味する場合や、回転変位を行う回転部材（例えば、ピニオン）を意味する場合がある。
（２） 前記コントローラが、運転者が前記ステアリング操作部材を操作する操舵角が実質的に変化しないように運転者が前記ステアリング操作部材を保持する保舵状態において、前記アクティブ操舵の実行に起因した前記操舵反力の前記第１変化が抑制されるように前記操舵反力制御を行う（１）に記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、保舵状態におけるアクティブ操舵が、操舵反力の第１変化が抑制されつつ実行される。したがって、この装置によれば、保舵状態においてアクティブ操舵が行われた場合に、本来の操舵反力は第１変化の発生により変化するにもかかわらず、運転者に伝達される実際の操舵反力の変化は抑制されるため、運転者が違和感を全く感じずに済むか、あるいは違和感を感じるにしてもその程度が軽減される。
（３） 前記コントローラが、前記ステアリング操作部材の操作状態と前記転舵機構の作動状態と当該車両用操舵装置の前記操舵特性と当該車両用操舵装置の温度との少なくとも一つに基づいて前記操舵反力制御を行う（１）または（２）に記載の車両用操舵装置。

本項および下記の各項において「操舵特性」は、例えば、当該操舵装置への入力すなわち作動力と、当該操舵装置からの出力すなわち転舵されるべき車輪の転舵角との関係として定義することが可能である。ここに、当該操舵装置への入力は、転舵されるべき車輪に対して行われるものであり、その入力の大きさは、車輪のタイヤと路面との間の摩擦力を反映する。その摩擦力の大きさは、例えば、前記第１可動部材の作動力（例えば、前述のラックの軸力）として検出することが可能である。

したがって、「操舵特性」は、例えば、転舵機構に対する入力と出力との関係として定義することが可能である。具体的には、第１可動部材の作動力（例えば、前述のラックの軸力、タイヤと路面との間の摩擦力）と、その第１可動部材の作動量（例えば、前述のラックの直線変位量）との関係として定義することが可能である。

さらに、「操舵特性」は、転舵されるべき車輪に対する入力と出力との関係として定義することが可能である。具体的には、例えば、第１可動部材の操作力（例えば、前述のラックの軸力、タイヤと路面との間の摩擦力）と、車輪の転舵角（アクティブ操舵中に車輪が転舵される角度に等しい。）との関係として定義することが可能である。
（４） 前記コントローラが、前記第２変化が抑制されるように前記操舵反力制御を行う（１）ないし（３）のいずれかに記載の車両用操舵装置。

上述したように、車両用操舵装置においては、部材間摩擦力が存在する。その部材間摩擦力の大きさは、上述の複数の部材の接触面間の法線力の大きさによって変化する。一方、その部材間摩擦力の向きは、それら複数の部材間の相対変位の向きによって変化する。

その相対変位の向きは、ステアリング操作部材と第１可動部材との間の相対変位の向きを反映する。例えば、転舵機構がラックアンドピニオン方式を採用する場合には、その相対変位の向きは、ステアリング操作部材とピニオンとの間の相対変位の向きであり、ピニオンとラックとの間の相対変位の向きでもある。

そして、上述したように、部材間摩擦力の大きさまたは向きが変化すると、その変化が直接または間接にステアリング操作部材を介して運転者に伝達され、その結果、その変化が運転者に操舵反力の変化として認識されてしまう。

一方、アクティブ操舵が実行され、その結果、上述の相対変位の向きが反転すると、上述の接触面間の法線力の大きさが大きくかつ急に変化することから、上述の部材間摩擦力の向きのみならず大きさも変化するとともに、その変化が操舵反力の変化として運転者に認識されてしまう。そのため、操舵反力と車輪の転舵角との間にヒステリシスを有する関係が成立することになる。

一方、アクティブ操舵によって車輪の転舵角を変化させようとすれば、上述の部材間摩擦力の変化の有無を問わず、車輪のタイヤと路面との間に作用するタイヤ−路面間摩擦力が変化し、それに応じて転舵機構の作動力も変化する。この変化も、部材間摩擦力の変化の場合と同様にして、操舵反力の変化として運転者に認識されてしまう。一方、このときの転舵機構の作動力すなわちタイヤ−路面間摩擦力は、車輪の転舵角に対して有限の傾きを有するように変化させられる。その傾きは、車両用操舵装置の操舵特性に相当する。

したがって、アクティブ操舵が実行されると、操舵反力と車輪の転舵角（例えば、ラックの直線変位量、ピニオンの回転角に相当する。）との間に、傾きとヒステリシスとの双方を有する関係が成立することになる。そのため、アクティブ操舵が実行されると、ヒステリシスの幅（すなわち、上述の部材間摩擦力の変化量）に基づく第１変化と、傾き（すなわち、上述のタイヤ−路面間摩擦力の変化量）に基づく第２変化とが重畳的に操舵反力に現れることとなる。

これに対し、本項に係る装置によれば、第２変化が抑制されるように操舵反力制御が行われる。
（５） 前記コントローラが、前記操舵反力制御の実行時に、前記ステアリング操作部材の操作状態と前記転舵機構の作動状態と当該車両用操舵装置の温度と当該車両用操舵装置の前記操舵特性との少なくとも一つに基づき、前記アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化分を補償するために前記アシスト機構によってアシストトルクとして発生させるべき補償トルクを決定する補償トルク決定手段を含む（１）ないし（４）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化を抑制するために、その変化分を補償する補償トルクが、ステアリング操作部材の操作状態と転舵機構の作動状態と当該車両用操舵装置の温度と当該車両用操舵装置の操舵特性との少なくとも一つに基づいて決定される。

この装置においては、補償トルクが発生させられると、それに応じて操舵反力が低減させられる。したがって、補償トルクの絶対値は、操舵反力の低減量と等しくなるように決定される。補償トルクの向きすなわち符号は、例えば、後述のように、ステアリング操作部材と第１可動部材との間の相対変位の方向に応じて決定することが可能である。

この装置においては、アシスト機構が、上述の操舵反力制御と並行して、本来の機能、すなわち、操舵トルクの軽減を実行する場合が考えられる。この場合、アシストトルクの目標値は、例えば、運転者の操舵トルクを軽減するための制御量と、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化を抑制するための制御量との和として決定することが可能である。
（６） 前記補償トルク決定手段が、前記ステアリング操作部材の変位状態と前記第１可動部材の変位状態との関係に基づいて前記補償トルクを決定する第１決定手段を含む（５）項に記載の車両用操舵装置。

ステアリング操作部材の変位状態と第１可動部材の変位状態との関係に基づいてそれらステアリング操作部材と第１可動部材との間の相対変位の態様が決まる。一方、前述の部材間摩擦力は、その相対変位の態様によって変化する。よって、その相対変位の態様に基づいて補償トルクを決定すれば、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化を精度よく抑制することが容易となる。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、ステアリング操作部材の変位状態と第１可動部材の変位状態との関係に基づいて補償トルクが決定される。

本項において「変位状態」は、例えば、該当する部材が停止しているか変位しているかを表わすように定義したり、該当する部材が変位している場合にその変位方向を表わすように定義することが可能である。
（７） 前記第１決定手段が、前記ステアリング操作部材および前記第１可動部材が共に、かつ、互いに逆位相で変位している場合に、ステアリング操作部材が実質的に停止しているのに対して第１可動部材が変位している場合より絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する手段を含む（６）項に記載の車両用操舵装置。

アクティブ操舵の実行直前に、ステアリング操作部材および第１可動部材が共に、かつ、互いに逆位相で変位している状態にある場合に、その状態でアクティブ操舵が実行されると、ステアリング操作部材が、第１可動部材の変位方向とは逆向きの変位状態から、第１可動部材と同じ向きの変位状態に遷移させられる。

これに対し、アクティブ操舵の実行直前に、ステアリング操作部材は実質的に停止しているのに対して第１可動部材が変位している状態にある場合に、その状態でアクティブ操舵が実行されると、ステアリング操作部材が、実質的な停止状態から、第１可動部材の変位方向と同じ向きの変位状態に遷移させられる。

前者の状態遷移においては、ステアリング操作部材と第１可動部材との間の相対変位が後者の状態遷移より大きく変化するため、これに伴い、前述の部材間摩擦力も大きく変化する。したがって、前者の状態遷移においては、アシスト機構によって補償すべきトルクも後者の状態遷移より大きくなる。

以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、ステアリング操作部材および第１可動部材が共に、かつ、互いに逆位相で変位している場合に、ステアリング操作部材が実質的に停止しているのに対して第１可動部材が変位している場合より絶対値が大きくなるように、補償トルクが決定される。

したがって、この装置によれば、ステアリング操作部材と第１可動部材との間の相対変位の態様との関係において補償トルクを適正化することが容易となる。
（８） 前記補償トルク決定手段が、前記操舵トルクに関連する物理量と、前記アシスト機構により発生させられるアシストトルクに関連する物理量とに基づき、それら操舵トルクとアシストトルクとを合成した値の、前記ステアリング操作部材の変位方向が反転した前後間における差が大きいほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第２決定手段を含む（５）ないし（７）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

一般に、車両用操舵装置においては、運転者によってステアリング操作部材に加えられる操舵トルクと、アシスト機構により発生させられるアシストトルクとを合成した値が、車輪を変向する向きにその車輪に作用させられる。この合成値は、ステアリング操作部材の変位方向が反転した前後間において変化する。

一方、ステアリング操作部材の変位方向が反転する短い時間内においては、ステアリング操作部材の変位に第１可動部材の変位がほとんど追従しない。よって、その時間内においては、車輪の転舵角がほとんど変化せず、ひいてはタイヤ−路面間摩擦力もほとんど変化しない。

したがって、上述の合成値が、ステアリング操作部材の変位方向が反転した前後間で変化する量は、前述の部材間摩擦力の最大変化量を実質的に表わしていると考えることが可能である。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、操舵トルクに関連する物理量と、アシスト機構により発生させられるアシストトルクに関連する物理量とに基づき、それら操舵トルクとアシストトルクとを合成した値の、ステアリング操作部材の変位方向が反転した前後間における差が大きいほど絶対値が大きくなるように、補償トルクが決定される。

したがって、この装置によれば、アクティブ操舵によって変化する部材間摩擦力の大きさとの関係において補償トルクを適正化することが容易となる。

本項において「操舵トルクに関連する物理量」は、操舵トルクそのものを排除する意味ではなく、また、操舵トルクを一義的に誘導可能な別の物理量を包含する意味である。このことは、「補償トルクに関連する物理量」についても適用される。
（９） 前記補償トルク決定手段が、当該車両用操舵装置の温度に基づき、その温度が低いほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第３決定手段を含む（５）ないし（８）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

一般に、車両用操舵装置においては、上述の部材間摩擦力の大きさが、当該操舵装置の温度（特に、その部材間摩擦力が発生する部位の温度）によって変化し、具体的には、温度が低いほど部材間摩擦力が増加する。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、当該装置の温度に基づき、その温度が低いほど絶対値が大きくなるように、補償トルクが決定される。したがって、この装置によれば、当該装置の温度との関係において補償トルクを適正化することが容易となる。
（１０） 前記コントローラが、前記操舵速度と第１しきい値との比較により、運転者が前記ステアリング操作部材を実質的に同じ状態に保持する保舵状態にあるか否かを判定する第１判定と、前記第１可動部材の変位速度と第２しきい値との比較により、前記第１可動部材が停止状態にあるか否かを判定する第２判定とを行い、
前記第１および第２しきい値が、前記操舵速度に対する前記第１判定の結果の感度が、前記第１可動部材の変位速度に対する前記第２判定の結果の感度より低下するように設定されている（５）ないし（９）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

この装置においては、操舵速度と第１しきい値との比較により、ステアリング操作部材が保舵状態にあるか否かを判定する第１判定が行われ、さらに、第１可動部材の変位速度と第２しきい値との比較により、第１可動部材が停止状態にあるか否かを判定する第２判定が行われる。

ここで、操舵速度に対する第１判定の結果の感度（第１判定の結果が操舵速度によって変化する敏感さ）と、第１可動部材の変位速度に対する第２判定の結果の感度（第２判定の結果が第１可動部材の変位速度によって変化する敏感さ）とを互いに比較する。

前述の部材間摩擦力とタイヤ−路面間摩擦力とのうち特に部材間摩擦力は、第１可動部材の変位方向すなわち変位速度の符号の変化に対して敏感である。したがって、少なくとも部材間摩擦力の変化が操舵反力に現れないように補償トルクを精度よく制御するためには、第１可動部材の変位状態を敏感に判別することが重要である。よって、第１可動部材の変位速度に対する第２判定の結果の感度は、敏感であることが望ましい。

これに対し、ステアリング操作は通常、右きり、左きりおよび保舵のいずれかに分類される。そして、少なくとも部材間摩擦力の変化が操舵反力に現れないように補償トルクを制御するためには、ステアリング操作がそれら右きり、左きりおよび保舵のいずれに該当するのかが判別できれば足りる。

一方、保舵状態においては、操舵角が全く変化しないように運転者がステアリング操作部材を保持すると考えるのは現実的ではなく、操舵角はある値（０または０ではない値）をほぼ中心にして微小範囲内において変動し、その結果、操舵速度が０を中心にして微小範囲内において変動すると考えるのが自然である。このような微小変動は、例えば、ステアリング操作部材と第１可動部材とがトルクセンサ等の弾性体を介して互いに接続されていることによって誘発される。

保舵状態においては、操舵角が変動しても、操舵トルクが部材間摩擦力およびタイヤ−路面間摩擦力の和に打ち勝つことができない限り、第１可動部材は停止状態に維持される。第１可動部材を停止状態から変位状態に移行させるほどに大きな操舵トルクが運転者によってステアリング操作部材に加えられない限り、そのようなステアリング操作は保舵として分類されるのが、運転者の意思にも合致する。

したがって、第１判定の場合とは異なり、操舵速度に対する第２判定の結果の感度は鈍感にすることが、ステアリング操作を上述の３つの状態のいずれかとして安定的に判別するために望ましい。

以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、第１判定において操舵速度と比較されるべき第１しきい値と、第２判定において第１可動部材の変位速度と比較されるべき第２しきい値とが、操舵速度に対する第１判定の結果の感度が、第１可動部材の変位速度に対する第２判定の結果の感度より低下するように設定されている。

したがって、この装置によれば、操舵速度に基づくステアリング操作部材の状態判別に対する要請と、第１可動部材の変位速度に基づく第１可動部材の状態判別に対する要請とであって互いに一致しないものを両立させることが容易となる。
（１１） 前記補償トルク決定手段が、前記第１可動部材の変位速度に応じて連続的に変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第４決定手段を含む（５）ないし（１０）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、第１可動部材の変位速度の急変にもかかわらず、補償トルクが急変させられずに済む。よって、この装置によれば、第１可動部材の変位速度の急変に起因した衝撃が操舵反力に発生せずに済む。
（１２） 前記補償トルク決定手段が、前記操舵速度に応じて連続的に変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第５決定手段を含む（５）ないし（１１）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

例えば、操舵速度としきい値との比較により、ステアリング操作が保舵であるか否かを判定し、その結果に応じて補償トルクを決定する場合には、操舵速度がそのしきい値を中心にして変動すると、ステアリング操作の状態判別の結果も変動し、ひいては、補償トルクも変動することになる。

これに対し、ステアリング操作の状態判別を離散的に行って不連続的に補償トルクを決定するのではなく、そのような離散的な状態判別を省略して、操舵速度に応じて連続的に補償トルクを決定すれば、操舵速度の変動に起因した補償トルクひいては操舵反力の変動を回避することが容易となる。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、操舵速度に応じて連続的に変化する領域を有するように、補償トルクが決定される。
（１３） 前記補償トルク決定手段が、前記車両の進行角を維持すべく運転者が前記ステアリング操作部材を実質的に同じ状態で保持する保舵状態と、車両の進行角を変化させるべく運転者が前記ステアリング操作部材をそれの操舵角が変化するように操作する転舵状態との間を前記ステアリング操作部材が遷移する際に、前記操舵速度の変化に対してヒステリシスを有して変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第６決定手段を含む（５）ないし（１２）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

前記（１２）項に係る装置によれば、操舵速度に応じて連続的に補償トルクが決定されるが、ステアリング操作部材が保舵状態と転舵状態（右きり状態または左きり状態）とに頻繁に遷移するために、その頻繁な遷移に補償トルクが追従してしまうと、補償トルクの変動傾向が増す。

これに対して、本項に係る装置においては、ステアリング操作部材が保舵状態と転舵状態との間を遷移する際に、操舵速度の変化に対してヒステリシスを有して変化する領域を有するように、補償トルクが決定される。

したがって、この装置によれば、ステアリング操作部材の状態遷移に対して補償トルクが過敏に応答せずに済み、補償トルクの頻繁な変化を抑制することが容易となる。
（１４） 前記補償トルク決定手段が、前記操舵トルクに関連する物理量が、前記第１可動部材が停止状態から変位状態に移行するまでに変化した量に基づき、前記補償トルクを決定する第７決定手段を含む（５）ないし（１３）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

仮に、操舵装置において、ステアリング操作部材と第１可動部材とが完全に剛体的に結合されている場合には、ステアリング操作部材の操舵角と第１可動部材の変位量（回転変位量または直線変位量）とが１対１の関係にあり、操舵角が変化すれば必ず第１可動部材が変位する。

しかし、現実には、ステアリング操作部材と第１可動部材とが弾性的に連結されていると考えるのが自然である。そのため、操舵角が変化しても、第１可動部材が変位せずに停止状態に維持される場合がある。この場合、第１可動部材の１個の変位量に対して複数個の操舵角が対応することになり、それら複数個の操舵角の中に、第１可動部材の１個の変位量に対して理論的に決まる１個の理論操舵角が存在すると考えることが可能である。この理論操舵角は、ステアリング操作部材と第１可動部材とが完全に剛体的に結合されている場合に、第１可動部材のある変位量に対応する操舵角に相当する。

アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化をアシストトルクによって補償するために、実操舵角が理論操舵角と一致すると仮定して補償トルクを決定すると、実際には実操舵角が理論操舵角に一致していない場合には、その不一致に起因して補償トルクに誤差が発生する。

具体的には、実操舵角が理論操舵角より増加する側にずれている状態、すなわち、実操舵トルクが、第１可動部材のある変位量に対して理論的に対応する１個の理論操舵トルクより増加する側にずれている状態においてアクティブ操舵が開始された場合を想定する。この場合は、みかけ上、運転者が自らアシストトルクを発生させている状態においてアクティブ操舵が開始された場合に該当する。

この場合には、実操舵トルクのずれの存在にもかかわらず、操舵反力制御が実行され、その結果、実操舵角が理論操舵角と一致する場合を想定して決定された補償トルクと同じ補償トルクがアシスト機構によって発生させられると、発生したアシストトルクが過剰となり、操舵トルクすなわち操舵反力の軽減量が過剰となってしまう。

したがって、実操舵トルクが理論操舵トルクからずれている状態においてアクティブ操舵が開始される可能性がある場合には、実操舵トルクの理論操舵トルクからのずれ量を取得し、それを見込んで補償トルクを決定することが、アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化を精度よく抑制するために望ましい。

一方、実操舵トルクの理論操舵トルクからのずれ量は、例えば、ステアリング操作部材も第１可動部材も停止状態にある状態から、少なくとも第１可動部材が変位している状態に移行する間に操舵トルクが変化した量に等しい。

以上説明した知見に基づき、本項に係る装置においては、操舵トルクに関連する物理量が、第１可動部材が停止状態から変位状態に移行するまでに変化した量に基づき、補償トルクが決定される。

したがって、この装置によれば、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化を精度よく予測することにより、補償トルクを精度よく決定することが容易となる。

本項において「操舵トルクに関連する物理量」は、操舵トルクそのものを排除する意味ではなく、また、操舵トルクを一義的に誘導可能な別の物理量を包含する意味である。そのような別の物理量の一例として、操舵角がある。
（１５） 前記コントローラが、
前記補償トルク決定手段によって順次決定された複数の補償トルクを平滑化する平滑化手段と、
その平滑化された補償トルクが実現されるように前記アシスト機構を制御する制御手段と
を含む（５）ないし（１４）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、アシスト機構によって実現される補償トルクが平滑化されるため、操舵反力制御によって操舵反力が不連続的に変化せずに済む。例えば、操舵反力制御によって操舵反力にオーバシュートが発生したりアンダシュートが発生せずに済み、よって、操舵反力制御中に操舵フィーリングが悪化せずに済む。

本項における「平滑化手段」の一例は、ハードウエアまたはソフトウエアによって実現されるローパスフィルタである。
（１６） 前記補償トルク決定手段が、前記第１可動部材の作動力に関連する物理量に基づき、前記第１可動部材の作動力が大きいほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第８決定手段を含む（５）ないし（１５）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

前述の部材間摩擦力は、相互に接触する複数の部材間に作用する力に応じて増加する傾向がある。例えば、転舵機構において互いに接触するラックの歯面とピニオンの歯面とに作用する負荷が増加すると、それら歯面間の摩擦力が増加する。その増加を見込んで補償トルクを決定すれば、アクティブ操舵に起因した操舵反力の変化を確実に抑制することが容易となる。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、第１可動部材の作動力に関連する物理量に基づき、第１可動部材の作動力が大きいほど絶対値が大きくなるように補償トルクが決定される。

本項において「第１可動部材の作動力に関連する物理量」は、その作動力そのものを排除する意味ではなく、また、その作動力を一義的に誘導可能な別の物理量を包含する意味である。そのような別の物理量の一例として、アシスト機構によって発生させられるアシストトルクや、操舵トルクがある。
（１７） 前記補償トルク決定手段が、前記操舵速度に基づく第１部分補償トルクと、前記第１可動部材の変位速度に基づく第２部分補償トルクとの合成値として前記補償トルクを決定する第９決定手段を含む（５）ないし（１６）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。
（１８） 前記第９決定手段が、前記第１部分補償トルクが前記第２部分補償トルクより減少する傾向を有するようにそれら第１および第２部分補償トルクを決定する（１７）項に記載の車両用操舵装置。

操舵速度に依存する第１部分補償トルクが、第１可動部材の変位速度に依存する第２部分補償トルクより小さい場合には、操舵反力が増加してステアリング操作の重厚感が増加する。逆に、第１部分補償トルクが第２部分補償トルクより大きい場合には、操舵反力が減少してステアリング操作の軽快感が増加する。

一方、例えば、前記コントローラを、車両の走行安定性が低下したためにそれを補うべくアクティブ操舵を実行するように設計する場合には、アクティブ操舵中、ステアリング操作の重厚感が強調される方が運転者の安心感を増加させる。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、第１部分補償トルクが第２部分補償トルクより減少する傾向を有するようにそれら第１および第２部分補償トルクが決定される。
（１９） 前記第９決定手段が、予め定められた条件の成否に応じて、前記第１部分補償トルクの前記第２部分補償トルクに対する減少量が変化するようにそれら第１および第２部分補償トルクを決定する（１８）項に記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、例えば、特定の車両走行環境（例えば、車両の走行安定性が通常走行時より低下している環境）においては、ステアリング操作の重厚感を増加させて運転者の安心感を優先させる一方、それ以外の環境においては、ステアリング操作の軽快感を増加させて運転者の操縦応答性（回頭性）を優先させるというように、操舵特性を可変にすることが可能となる。
（２０） 前記補償トルク決定手段が、前記アクティブ操舵の実行中における前記転舵角に関連する物理量に基づき、その転舵角に応じて絶対値が増加するように前記補償トルクを決定する第１０決定手段を含む（５）ないし（１９）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

前述のように、アクティブ操舵が実行されると、操舵反力すなわち操舵トルクと車輪の転舵角との間に傾きを有する関係が成立する。そのため、アクティブ操舵が実行されると、その傾きに基づく変化が操舵反力に現れる。その操舵反力は、車輪の転舵角に応じて増加するように変化する。

これに対し、本項に係る装置においては、アクティブ操舵の実行中における車輪の転舵角に関連する物理量に基づき、その転舵角に応じて絶対値が増加するように補償トルクが決定される。

したがって、この装置によれば、アクティブ操舵中に、操舵反力と車輪の転舵角との間に存在する傾きに基づく変化が操舵反力に現れることが抑制される。
（２１） 前記第１０決定手段が、前記アクティブ操舵中における前記転舵角と前記補償トルクとの比率が、前記転舵角と前記第１可動部材の作動力に関連する物理量との比率に応じて変化するように前記補償トルクを決定する（２０）項に記載の車両用操舵装置。

アクティブ操舵中における車輪の転舵角と第１可動部材の作動力との比率、すなわち、転舵角と操舵トルクまたは操舵反力との比率（それら転舵角と操舵反力との間に存在する傾き）は常に一定であるとは限らず、タイヤと路面との間の摩擦力によって変化する。したがって、そのような比率の変化を見込んで補償トルクを決定すれば、アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化を精度よく抑制することが容易となる。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、アクティブ操舵中における車輪の転舵角と補償トルクとの比率が、転舵角と第１可動部材の作動力に関連する物理量との比率に応じて変化するように、補償トルクが決定される。

本項において「第１可動部材の作動力に関連する物理量」は、その作動力そのものを排除する意味ではなく、その作動力を一義的に誘導できる別の物理量を含み意味である。そのような他の物理量には、例えば、タイヤと路面との間の摩擦力、摩擦係数等がある。

本項において「比率」は、該当する変数の変域内において不変であるように設定したり、可変であるように設定することが可能である。すなわち、該当する変数間の関係を線形なものとして定義したり、非線形なものとして定義することが可能なのである。
（２２） 前記比率変更機構が、さらに、前記ステアリング操作部材によって駆動される第２可動部材と、その第２可動部材と前記モータとの間に設けられた減速機であって前記第１可動部材を駆動するものとを含み、前記第２可動部材の変位速度と前記第１可動部材の変位速度との比率が前記モータによって変更される（１）ないし（２１）項のいずれかに記載の車両用操舵装置。

この装置によれば、比率変更機構のモータにより、操舵速度と第１可動部材の変位速度との比率を変更することと、ステアリング操作に依存せずに第１可動部材を変位させることによってアクティブに車両を操舵することとの双方が可能となる。
（２３） さらに、
運転者が前記ステアリング操作部材を操作する操舵角を検出する操舵角センサと、
前記モータの回転角を検出するモータ回転角センサと
を含み、前記コントローラが、それら操舵角センサとモータ回転角センサとによってそれぞれ検出された操舵角とモータ回転角とに基づき、前記第１可動部材の変位量を検出する変位量検出手段を含む（２２）項に記載の車両用操舵装置。

前記（２２）項に係る装置においては、操舵角とモータ回転角と第１可動部材の変位量との間に既知の関係が成立する。この関係を利用すれば、操舵角およびモータ回転角から第１可動部材の変位量を誘導することが可能である。

このような知見に基づき、本項に係る装置においては、操舵角センサとモータ回転角センサとによってそれぞれ検出された操舵角とモータ回転角とに基づき、第１可動部材の変位量が検出される。

したがって、この装置によれば、操舵角センサとモータ回転角センサとを有効に利用することにより、専用のセンサなしでも第１可動部材の変位量を検出することが可能となり、当該装置におけるセンサの総数を節減することが容易となる。

なお付言するに、本項に記載の技術的特徴は、先行する他の項に記載の技術的特徴から分離して実施することが可能である。

以下、本発明のさらに具体的な実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明する。

図１には、本発明の第１実施形態に従う車両用操舵装置（以下、単に「操舵装置」という。）のうちのハードウエア構成が斜視図で示されている。この操舵装置は、操作部１０と転舵部１２とを備えている。操作部１０は、運転者によって回転操作されるステアリングホイール１４と、それと共に回転するステアリング軸１６とを含んでいる。これに対し、転舵部１２は、車両において前側に位置する左右の操舵車輪２０（図１においては右側の車輪２０のみが代表的に示されている。）を転舵するための部分である。

転舵部１２は、具体的には、ギヤ比変更機構２２と、ラックアンドピニオン方式の操舵機構２４と、電気パワーステアリング２６とを備えている。

操舵機構２４は、車輪２０を変向するために車両において横方向に直線変位させられるラック軸３０と、それと交差するピニオン軸３２とを備えている。図２に示すように、ラック軸３０にはラック３４というギヤが形成される一方、ピニオン軸３２にはピニオン３６というギヤが形成されている。それらラック３４とピニオン３６とはかみ合わされてラックアンドピニオン機構３８を構成しており、これにより、ピニオン３６の回転運動がラック３４の直線運動に変換される。

ギヤ比変更機構２２は、ステアリングホイール１４の回転速度すなわち操舵速度と、ピニオン軸３２の回転速度との比率であるステアリングギヤ比を電気的に変更する機構である。このギヤ比変更機構２２は、図２に示すように、ハウジング４０と、ステアリング軸１６と同軸のモータ４２と、そのモータ４２とピニオン軸３２とを互いに連結する減速機４６とを含んでいる。モータ４２は、ハウジング４０に固定のステータ４８と、ロータ５０とを有しており、そのロータ５０が減速機４６を経てピニオン軸３２に連結されている。

減速機４６は、ストレイン・ウェーブ・ギヤリング式であり、ステアリング軸１６と一体的にかつ同軸に回転する制御ギヤ５４と、ピニオン軸３２と一体的にかつ同軸に回転するドリブンギヤ５６とを備えている。ドリブンギヤ５６の歯数は、制御ギヤ５４の歯数よりｎ個少ない。制御ギヤ５４は、ステアリング軸１６が停止状態にあれば、ステータギヤとして機能する。

それら制御ギヤ５４とドリブンギヤ５６とは、共に、それらの内歯においてフレキシブルギヤ５８の外歯にかみ合わされる。フレキシブルギヤ５８は、薄いベルト状を成す金属弾性体であるため、弾性変形可能である。フレキシブルギヤ５８は、ドリブンギヤ５６と同数の外歯を備えている。したがって、フレキシブルギヤ５８との間に回転数差をドリブンギヤ５６は発生させないのに対し、制御ギヤ５４は発生させる。

フレキシブルギヤ５８の内周面に、断面が楕円である外周面を有する剛体の波動発生器６０が相対回転可能に嵌合される。波動発生器６０は、ロータ５０と同軸にかつ一体的に回転させられる。波動発生器６０が回転させられると、フレキシブルギヤ５８は、自身の楕円の向きが波動発生器６０によって変化させられつつ、回転させられる。

モータ４２および波動発生器６０が１回転すると、ドリブンギヤ５６は、制御ギヤ５４より歯数がｎ個少ないため、モータ４２および波動発生器６０の回転方向とは逆方向にｎ歯分回転する。その結果、それら制御ギヤ５４とドリブンギヤ５６との間に回転数差が発生させられ、それがピニオン軸３２に伝達される。それにより、モータ４２の回転速度より低い速度にピニオン軸３２の回転速度が減速される。

電気パワーステアリング２６は、ラック軸３０に同軸に搭載されている。電気パワーステアリング２６は、図２に示すように、ラック軸３０と同軸のモータ６２と、そのモータ６２の回転運動をラック軸３０の直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ６４とを備えている。モータ６２は、ロータ６６と図示しないステータとを備えており、ロータ６６にラック軸３０が同軸にかつ摺動可能に挿通されるとともに、それらロータ６６とラック軸３０との間にボールねじ６４が配置されている。

図２に示すように、ステアリングホイール１４からピニオン軸３２までの力伝達系の途中にトルクセンサ７０が配置されている。トルクセンサ７０は、弾性ねじれを利用することにより、運転者によってステアリングホイール１４に加えられる操舵トルク（これは、操舵反力に等しい。）を検出する。したがって、ステアリングホイール１４とピニオン軸３２とは、完全に剛体的に連結されているのではなく、一定範囲内での弾性ねじれを伴うように互いに連結されている。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、転舵部１２が前記（１）項における「転舵機構」の一例を構成し、ギヤ比変更機構２２が同項における「比率変更機構」の一例を構成し、電気パワーステアリング２６が同項における「アシスト機構」の一例を構成し、ピニオン軸３２またはラック軸３０が同項における「第１可動部材」の一例を構成しているのである。

図２に示すように、ギヤ比変更機構２２および電気パワーステアリング２６は、トルクセンサ７０と、図３に示す操舵角センサ７２およびモータ回転角センサ７４の出力信号に基づき、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ（Electronic Control Unit）」という。）８０によって制御される。操舵角センサ７２は、運転者がステアリングホイール１４を回転操作する角度を操舵角θｓとして検出する。モータ回転角センサ７４は、ギヤ比変更機構２２に設けられ、モータ４２のロータ５０の回転角をモータ回転角θｍとして検出する。

図３に示すように、ＥＣＵ８０は、コンピュータ８２を主体として構成されている。コンピュータ８２は、よく知られているように、ＣＰＵ８４とＲＯＭ８６とＲＡＭ８８とがバス８０によって互いに接続されて構成されている。ＲＯＭ８６には、ＣＰＵ８４によって実行されるべき各種プログラムが予め記憶されている。それらプログラムは、アクティブ操舵プログラム、パワーアシスト制御プログラム、補償トルク決定プログラムおよびピニオン角検出プログラムを含んでいる。

すなわち、本実施形態においては、ＥＣＵ８０が前記（１）項における「コントローラ」の一例を構成しているのである。

アクティブ操舵プログラムは、ＥＣＵ８０により、運転者のステアリング操作に依存しないでギヤ比変更機構２２を介して車輪２０の転舵角を変化させるアクティブ操舵を行うためにコンピュータ８２によって実行される。

図４には、このアクティブ操舵プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。このアクティブ操舵プログラムはコンピュータ８２によって繰返し実行される。

このアクティブ操舵プログラムの各回の実行時には、まず、ステップＳ１（以下、単に「Ｓ１」で表わす。他のステップについても同じとする。）において、車速センサ、車輪速度センサ、車両のヨーレイトを検出するセンサ、車両の横加速度を検出するセンサ等、車両の状態量を検出する車両状態量センサ９２（図３参照）の出力信号に基づき、車両状態量が検出される。

次に、Ｓ２において、その検出された車両状態量に基づき、車両の走行安定性が通常走行時より低下しているか否かが判定される。今回は、低下していないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、直ちにこのアクティブ操舵プログラムの一回の実行が終了する。これに対し、今回は、車両の走行安定性が低下していると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ３に移行する。

このＳ３においては、運転者のステアリング操作に依存することなく、カウンタステアリングを自動的に行うことが必要であると判定される。今回は、車輪２０の転舵角（横スリップ角）の制御によって車輪２０の横力を制御し、それにより、車両のヨーイングモーメントを制御することが、車両安定性を向上させるために必要であるからである。

続いて、Ｓ４において、そのオートカウンタステアリングの実現に適当なモータ４２の制御量が決定される。その制御量は、例えば、前記検出された車両状態量を考慮して決定される。その後、Ｓ５において、その決定された制御量に基づき、モータ４２が駆動される。これにより、アクティブ操舵が行われ、車両の安定性が低下することが回避される。

以上で、このアクティブ操舵プログラムの一回の実行が終了する。

前記パワーアシスト制御プログラムは、ＥＣＵ８０により、運転者の操舵トルクを軽減するためのアシストトルクを電気パワーステアリング２６によって発生させるためにコンピュータ８２によって実行される。

本実施形態においては、ＥＣＵ８０により、ステアリングホイール１４から運転者に作用する操舵反力がアクティブ操舵に起因して変化すべき変化分を電気パワーステアリング２６のアシストトルクによって補償することにより、アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化を抑制する操舵反力制御が実行される。アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化分を補償する補償トルクを決定するために、前記補償トルク決定プログラムがコンピュータ８２によって実行される。前記パワーアシスト制御プログラムは、上述の、操舵トルクの軽減という目的の他に、その決定された補償トルクを電気パワーステアリング２６によって発生させることをも目的として実行される。

なお付言するに、アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化分を補償する補償トルクは、具体的には、アクティブ操舵に起因して操舵反力が増加する可能性がある場合には、操舵反力を減少させるアシストトルクが補償トルクであり、逆に、アクティブ操舵に起因して操舵反力が減少する可能性がある場合には、操舵反力を増加させるアシストトルクが補償トルクである。

図５には、上記パワーアシスト制御プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。このパワーアシスト制御プログラムも繰返し実行される。

このパワーアシスト制御プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ３１において、操舵トルクセンサ７０の出力信号に基づき、操舵トルクが検出される。次に、Ｓ３２において、その検出された操舵トルクに基づき、アシストトルクの基本値Ｔｂａｓｅが決定される。基本値Ｔｂａｓｅは、通常、操舵トルクの検出値と等しくなるように決定される。

続いて、Ｓ３３において、前記補償トルク決定プログラムの実行によって決定された補償トルクＴｃｏｎがＲＡＭ８８から読み込まれる。その後、Ｓ３４において、前記決定された基本値Ｔｂａｓｅと補償トルクＴｃｏｎとを合成することにより、最終アシストトルクＴｆｉｎａｌが決定される。最終アシストトルクＴｆｉｎａｌは、例えば、基本値Ｔｂａｓｅと補償トルクＴｃｏｎとの和として決定される。

続いて、Ｓ３５において、その決定された最終アシストトルクＴｆｉｎａｌに基づき、モータ６２の制御量が決定される。その後、Ｓ３６において、その決定された制御量に基づき、モータ６２が駆動される。これにより、適当なアシストルクが電気パワーステアリング２６によって発生させられる。

以上で、このパワーアシスト制御プログラムの一回の実行が終了する。

ピニオン軸３２の回転角であるピニオン角θｐは、前記補償トルク決定プログラムを実行するために使用される。一方、本実施形態においては、ピニオン角θｐが、専用のセンサによってではなく、操舵角θｓとモータ回転角θｍとを用いて計算によって検出される。その検出のために前記ピニオン角検出プログラムがコンピュータ８２によって実行される。

図６には、そのピニオン角検出プログラムの内容がフローチャートで表わされている。このピニオン角検出プログラムも繰返し実行される。

このピニオン角検出プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ５１において、操舵角センサ７２の出力信号に基づき、操舵角θｓが検出される。次に、Ｓ５２において、モータ回転角センサ７４の出力信号に基づき、モータ回転角θｍが検出される。

続いて、Ｓ５３において、モータ回転角θｍの検出値と減速機４６の減速比Ｒとの積と、操舵角θｓの検出値との和が計算され、それがピニオン角θｐとして採用される。減速比Ｒは、モータ４２の回転速度とピニオン軸３２の回転速度との比であり、これは、固定値である。

以上で、このピニオン角検出プログラムの一回の実行が終了する。

なお付言するに、上述の計算によってピニオン角θｐを検出する精度を向上させたい場合には、操舵角センサ７２によって操舵角θｓを、ステアリングホイール１４から減速機４６までの力伝達系のうち、トルクセンサ７０より上流側において検出するのではなく、下流側において検出することが望ましい。この態様によれば、その力伝達系のねじれの影響がピニオン角θｐの計算値に誤差として現れずに済む。

本実施形態においては、前記操舵反力制御が、操舵角が実質的に変化しないように運転者がステアリングホイール１４を保持する保舵状態において、アクティブ操舵の実行に起因した操舵反力の変化を抑制するために行われる。そのために、前記補償トルクが決定され、その補償トルクを決定するために前記補償トルク決定プログラムがコンピュータ８２によって実行される。

一方、本実施形態においては、当該操舵装置が、操舵反力制御が実行されない状態においてアクティブ操舵が実行されると、当該操舵装置の内部における摩擦力の変化に起因する第１変化と、車輪２０のタイヤと路面との間の摩擦力の変化に起因する第２変化とが重畳的に操舵反力Ｔｒｅ（本実施形態においては、操舵反力Ｔｒｅが狭義の力ではなくトルクを意味する。）に発生する操舵特性を有している。

この操舵特性は、図７に示すように、横軸には操舵角θｓ（またはピニオン角θｐ（すなわち、車輪２０の転舵角））、縦軸には操舵反力Ｔｒｅが取られた座標系において、操舵反力Ｔｒｅが操舵角θｓの変化に対して有限の傾きとヒステリシスとを有して変化することとして表わされる。

そのため、本実施形態においては、操舵反力制御なしでアクティブ操舵が実行されると、図７に示すように、ヒステリシスの幅に基づく第１変化（前述の部材間摩擦力の変化に基づく変化）ΔＴ１と、傾きに基づく第２変化（前述のタイヤ−路面間摩擦力の変化に基づく変化）ΔＴ２とが重畳的に操舵反力Ｔｒｅに発生してしまう。

以上、操舵角θｓと操舵反力Ｔｒｅとの関係を図７に示すグラフを用いて説明したが、保舵状態においてアクティブ操舵が実行されると、操舵角θｓは変化せずにピニオン角θｐが変化する。このときのピニオン角θｐと操舵反力Ｔｒｅとの関係は、図７に示すグラフにおいて操舵角θｓをピニオン角θｐに置換したものに相当する。

図８には、操舵角θｓと操舵反力Ｔｒｅとの関係が、第１変化ΔＴ１の量に着目してグラフで表わされている。このグラフから明らかなように、操舵反力Ｔｒｅの第１変化ΔＴ１の量は、操舵角θｓの変化が開始されるタイミングによって異なる。このことは後に詳述する。

そして、本実施形態においては、第１変化ΔＴ１および第２変化ΔＴ２のうち第１変化ΔＴ１が抑制されるように操舵反力制御が実行される。

図９には、前記補償トルク決定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。この補償トルク決定プログラムも繰返し実行される。

この補償トルク決定プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ１０１において、操舵角センサ７２によって操舵角θｓが検出される。次に、Ｓ１０２において、前記ピニオン角検出プログラムの実行によって検出されてＲＡＭ８８に格納されたピニオン角θｐがＲＡＭ８８から読み込まれる。

続いて、Ｓ１０３において、操舵角θｓの今回検出値から前回検出値を引き算することによって操舵速度Ｖｓが演算される。その後、Ｓ１０４において、ピニオン角θｐの今回値から前回値を引き算することによってピニオン速度Ｖｐが演算される。

続いて、Ｓ１０５において、前述の部材間摩擦力に基づいてステアリングホイール１４に発生する部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃがＲＯＭ８６またはＲＡＭ８８から読み込まれる。本実施形態においては、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが固定値としてＲＯＭ８６に予め記憶されている。部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃは、図８に示すように、操舵反力（トルク）Ｔｒｅに関するヒステリシスの幅の半値を意味する。

さらに、図８には、次の操舵特性も示されている。

すなわち、完全な保舵状態（操舵反力Ｔｒｅがヒステリシスの幅の中心に位置する状態）において、操舵反力Ｔｒｅが増加する向きにアクティブ操舵が開始されたと仮定すれば、操舵反力ＴｒｅがΔＴ１ａだけ増加する。すなわち、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと同じ量、操舵反力Ｔｒｅが増加するのである。

これに対し、転舵状態に近い保舵状態（操舵反力Ｔｒｅがヒステリシスの幅の端位置に位置する状態）において、操舵反力Ｔｒｅが増加する向きにアクティブ操舵が開始されたと仮定すれば、操舵反力ＴｒｅがΔＴ１ｂだけ増加する。すなわち、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃの２倍と同じ量、操舵反力Ｔｒｅが増加するのである。

いずれの場合にも、アクティブ操舵に起因して操舵反力Ｔｒｅが変化する向きは、アクティブ操舵開始前におけるステアリングホイール１４の操舵状態と、そのアクティブ操舵開始後における車輪２０の転舵状態との関係に応じて変化する。

以上説明した知見に基づき、図９のＳ１０６においては、Ｓ１０５において読み込まれた部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃに乗じられる係数Ｋが決定される。

具体的には、図１０に表で表わされている規則に従って係数Ｋが、＋２、＋１、０、−１および−２のいずれかとして決定される。その規則は、ステアリングホイール１４の操舵状態（変位状態）と車輪２０の転舵状態（車輪２０、ラック軸３０またはピニオン軸３２の変位状態）との関係が場合分けされ、各場合ごとに係数Ｋが特定される。以下、具体的に説明する。
（１） 第１の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が保持状態にあるために操舵速度Ｖｓが０であり、かつ、ピニオン軸３２が右きり状態にあるためにピニオン速度Ｖｐの符号が正である場合には、係数Ｋが「＋１」に決定される。
（２） 第２の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が保持状態にあるために操舵速度Ｖｓが０であり、かつ、ピニオン軸３２が左きり状態にあるためにピニオン速度Ｖｐの符号が負である場合には、係数Ｋが「−１」に決定される。
（３） 第３の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が左きり状態にあるために操舵速度Ｖｓの符号が負であり、かつ、ピニオン軸３２が保舵状態にあるためにピニオン速度Ｖｐが０である場合には、係数Ｋが「＋１」に決定される。
（４） 第４の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が左きり状態にあるために操舵速度Ｖｓの符号が負であり、かつ、ピニオン軸３２が右きり状態にあるためにピニオン速度Ｖｐの符号が正である場合には、係数Ｋが「＋２」に決定される。
（５） 第５の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が右きり状態にあるために操舵速度Ｖｓの符号が正であり、かつ、ピニオン軸３２が保舵状態にあるためにピニオン速度Ｖｐが０である場合には、係数Ｋが「−１」に決定される。
（６） 第６の場合、すなわち、ステアリングホイール１４が右きり状態にあるために操舵速度Ｖｓの符号が正であり、かつ、ピニオン軸３２が左きり状態にあるためにピニオン速度Ｖｐの符号が負である場合には、係数Ｋが「−２」に決定される。

以上説明した規則に従って係数Ｋが決定されれば、その後、図９のＳ１０７において、その決定された係数Ｋに、前記読み込まれた部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが乗じられることにより、補償トルクＴｃｏｎが決定される。その決定された補償トルクＴｃｏｎが電気パワーステアリング２６によって実現されれば、アクティブ操舵に起因する部材間摩擦力の発生に伴う操舵反力Ｔｒｅの変化が抑制される。

以上で、この補償トルク決定プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２が図４に示すアクティブ操舵プログラムを実行することにより、前記（１）項における「アクティブ操舵」の一例が実行され、また、コンピュータ８２が図５におけるＳ３３ないしＳ３６と図９に示す補償トルク決定プログラムとを実行することにより、前記（１）ないし（４）項のいずれかにおける「操舵反力制御」の一例が実行されるのである。

さらに、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち図９に示す補償トルク決定プログラムを実行する部分が、前記（５）項における「補償トルク決定手段」の一例を構成しているのである。さらに、コンピュータ８２のうち図９におけるＳ１０６を実行する部分が前記（６）または（７）項における「第１決定手段」の一例を構成しているのである。

さらに、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち図９に示す補償トルク決定プログラムを実行する部分が、前記（１７）項における「第９決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と補償トルク決定プログラムの内容に関して異なるのみで、他の要素については共通するため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、補償トルク決定プログラムについてのみ詳細に説明する。

第１実施形態においては、操舵速度Ｖｓとピニオン速度Ｖｐとの組合せが、それらに共通の係数Ｋに関連付けられ、最終的に補償トルクＴｃｏｎに関連付けられる。

これに対し、本実施形態においては、補償トルクＴｃｏｎの成分が第１部分補償トルクＴｃｏｎ１と第２部分補償トルクＴｃｏｎ２とに分離され、操舵速度Ｖｓとピニオン速度Ｖｐとがそれぞれ、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１と第２部分補償トルクＴｃｏｎ２とに関連付けられる。

図１１には、本実施形態に従う車両用操舵装置のＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク決定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。以下、この補償トルク決定プログラムを説明するが、第１実施形態における補償トルク決定プログラムと共通するステップについては簡単に説明する。

本実施形態における補償トルク決定プログラムにおいては、Ｓ１３１ないしＳ１３４が図９におけるＳ１０１ないしＳ１０４と同様にして実行される。

続いて、Ｓ１３５において、演算された操舵速度Ｖｓに基づき、例えば図１２にグラフで表わされている関係に従い、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が決定される。図１２のグラフで表わされる例においては、操舵速度Ｖｓの絶対値が０でないしきい値Ｖｓｔｈを超えない場合に、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が０に決定され、これに対し、操舵速度Ｖｓの絶対値がしきい値Ｖｓｔｈを超える場合に、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が０でない設定値に決定される。本実施形態においては、その設定値が前記部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと等しい値とされている。

具体的には、操舵速度Ｖｓが正のしきい値＋Ｖｓｔｈを超える場合には、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が負の設定値−Ｔｆｒｉｃに決定され、一方、操舵速度Ｖｓが負のしきい値−Ｖｓｔｈを下回る場合には第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が、正の設定値＋Ｔｆｒｉｃに決定される。

その後、図１１のＳ１３６において、演算されたピニオン速度Ｖｐに基づき、例えば図１３にグラフで表わされている関係に従い、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が決定される。図１３のグラフで表わされる例においては、ピニオン速度Ｖｐが０である場合に、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が０に決定され、これに対し、ピニオン速度Ｖｐが０ではない場合に、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が０でない設定値に決定される。本実施形態においては、その設定値が前記部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと等しい値とされている。

具体的には、ピニオン速度Ｖｐが０より大きい場合には、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が正の設定値＋Ｔｆｒｉｃに決定され、一方、ピニオン速度Ｖｐが０より小さい場合には、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が負の設定値−Ｔｆｒｉｃに決定される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、操舵速度Ｖｓに基づく第１部分補償トルクＴｃｏｎ１の絶対値の最大値と、ピニオン速度Ｖｐに基づく第２部分補償トルクＴｃｏｎ２の絶対値の最大値とが、共に、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと等しくなるように設定されているのである。

続いて、図１１のＳ１３７において、以上のようにして決定された第１および第２部分補償トルクＴｃｏｎ１，Ｔｃｏｎ２の和と等しくなるように補償トルクＴｃｏｎが決定される。ここに、補償トルクＴｃｏｎは、操舵速度Ｖｓおよびピニオン速度Ｖｐとの間に、図１０に表で表わされる関係と同じ関係を有するように決定される。

以上で、この補償トルク決定プログラムの一回の実行が終了する。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１および第２実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することによって詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

第１および第２実施形態においては、補償トルクＴｃｏｎを決定する際、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが固定の設定値として扱われる。これに対し、本実施形態においては、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが可変値としてその都度決定される。

図１４には、本実施形態におけるＥＣＵ８０の要部が機能ブロック図で表わされている。このＥＣＵ８０においては、部材間摩擦トルク決定部１００が設けられている。この部材間摩擦トルク決定部１００により、操舵トルクと、アシストトルクを発生させるために電気パワーステアリング２６のモータ６２に流れるアシスト電流と、当該操舵装置の温度とに基づき、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが決定される。当該操舵装置の温度は、図３に示す温度センサ１０２によって検出される。

その決定された部材間摩擦トルクＴｒｉｃは、補償トルク決定部１０４に供給される。補償トルク決定部１０４においては、その供給された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと、操舵角θｓおよびピニオン角θｐとに基づき、第１および第２実施形態におけると同様にして、補償トルクＴｃｏｎが決定される。

その決定された補償トルクＴｃｏｎは、ローパスフィルタ１０６（図１４においては、「ＬＰＳ」で表わす。）を経てアシスト制御部１０８に供給される。その供給される補償トルクＴｃｏｎは、ローパスフィルタ１０６によって高周波ノイズが除去されることにより、平滑化される。

アシスト制御部１０８においては、位相補償フィルタ１１０が設けられている。その位相補償フィルタ１１０は、それに供給された補償トルクＴｃｏｎと操舵トルクとに対して位相進み補償を行う。アシスト制御部１０８から指令信号が出力され、その指令信号はアシスト電流決定部１１２に供給される。そのアシスト電流決定部１１２により、アシスト電流の基準値Ｉｒｅｆが決定される。

その決定された基準値Ｉｒｅｆはドライバ１１４に供給され、その結果、その基準値Ｉｒｅｆと等しい値を有する電流が図示しない電源からモータ６２に供給される。その通電により、操舵トルクの軽減と、アクティブ操舵に起因する操舵反力Ｔｒｅの変化の抑制とを実現するためのアシストトルクがモータ６２によって発生させられる。

図１５には、部材間摩擦トルク決定部１００の詳細が機能ブロック図で表されている。この部材間摩擦トルク決定部１００においては、操舵トルクとアシスト電流とが摩擦トルク推定部１１８に供給される。

その摩擦トルク推定部１１８においては、図１６にグラフで概念的に表すように、操舵トルクＴｓの符号が反転する直前と直後との間における操舵トルクＴｓの変化量と、その間におけるアシスト電流Ｉ（アシストトルクに相当する。）の変化量との和が部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃに等しいという事実に着目し、それら操舵トルクＴｓとアシスト電流Ｉとに基づいて部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが推定される。図１６において「Ｔｓｐｅａｋ」と「Ｉｐｅａｋ」とはそれぞれ、操舵トルクＴｓの符号の反転直前における操舵トルクとアシスト電流とを表わしており、一方、「Ｔｓｌｏｗ」と「Ｉｌｏｗ」とはそれぞれ、反転直後における操舵トルクとアシスト電流とを表わしている。

図１５に示すように、摩擦トルク推定部１１８によって推定された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃは、摩擦トルク出力部１２０を経て外部に出力される。

図１５に示すように、部材間摩擦トルク決定部１００には、さらに、摩擦トルクメモリ１２２と摩擦トルク読出部１２４とが設けられている。摩擦トルクメモリ１２２には、例えば図１７にグラフで表すように、当該操舵装置の温度に関連付けて部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが予め記憶されている。摩擦トルク読出部１２４は、温度の検出値に対応する部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃを摩擦トルクメモリ１２２から読み出す。その読み出された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃは、摩擦トルク出力部１２０を経て外部に出力される。

図１５に示すように、部材間摩擦トルク決定部１００には、さらに、メモリ更新部１２６も設けられている。このメモリ更新部１２６は、摩擦トルク推定部１１８によって推定された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃを参照して摩擦トルクメモリ１２２のデータを更新するために設けられている。

図１８には、以上説明した摩擦トルク読出部１２４の処理を実施するためにコンピュータ８２によって実行される摩擦トルク読出プログラムの内容がフローチャートで概念的に表わされている。

この摩擦トルク読出プログラムの各回の実行時においては、まず、Ｓ１８１において、一連の車両走行が開始されてから、摩擦トルク推定部１１８によって部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃの推定が完了したか否かが判定される。今回の一連の車両走行の初期であるために、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃの推定が未だ完了していないと仮定すれば、判定がＮＯとなる。

この場合には、Ｓ１８２において、温度センサ１０２によって温度が検出される。続いて、Ｓ１８３において、その検出された温度に基づき、図１７にグラフで表す関係に従い、その温度に対応する部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが摩擦トルクメモリ１２２から読み出される。

その後、Ｓ１８４において、その読み出された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが補償トルク決定部１０４に対して出力される。以上で、この摩擦トルク読出プログラムの一回の実行が終了する。

この摩擦トルク読出プログラムの実行が繰り返されるうちに、摩擦トルク推定部１１８による部材間摩擦トルクの推定が完了したと仮定すれば、Ｓ１８１の判定がＹＥＳとなり、直ちにこの摩擦トルク読出プログラムの一回の実行が終了する。

図１９には、摩擦トルク推定部１１８の処理を実施するためにＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される摩擦トルク推定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。

この摩擦トルク推定プログラムの各回の実行時においては、まず、Ｓ１５１において、操舵トルクセンサ７０によって操舵トルクＴｓが検出される。次に、Ｓ１５２において、モータ６２に供給されたアシスト電流Ｉが、図３に示す電流センサ１３０を用いて検出される。

続いて、Ｓ１５３において、検出された操舵トルクＴｓにつき、操舵トルクＴｓの符号が反転する直前の値と直後の値とがそれぞれ検出される。同様にして、検出されたアシスト電流Ｉにつき、操舵トルクＴｓの符号が反転する直前の値と直後の値とがそれぞれ検出される。それら操舵トルクＴｓとアシスト電流Ｉとのそれぞれにつき、反転直前と反転直後との間における差（以下、「前後差」という。）が演算され、それら演算値の和に基づき、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが推定される。

その後、Ｓ１５４において、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃの推定が完了したか否かが判定される。その推定の精度が確保されるほどに多数のデータが操舵トルクＴｓの前後差とアシスト電流Ｉの前後差とについて蓄積されたために部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが所定の精度で推定された場合には、その推定が完了したと判定される。そうでなければ、その推定が完了していないと判定され、更なるデータの蓄積が行われる。

今回は、推定が完了してはいないと仮定すれば、Ｓ１５４の判定がＮＯとなり、直ちにこの摩擦トルク推定プログラムの一回の実行が終了する。

これに対し、今回は、推定が完了したと仮定すれば、Ｓ１５４の判定がＹＥＳとなり、Ｓ１５５およびＳ１５６の実行により、摩擦トルクメモリ１２２のデータが、推定された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと等しくなるように構成される。本実施形態においては、摩擦トルクメモリ１２２において部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが温度に関連付けられている。そのため、Ｓ１５５において、当該操舵装置の温度が検出され、Ｓ１５６において、その検出された温度に対応する部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが今回の推定値と等しくなるように更新される。

その後、Ｓ１５７において、その推定された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが補償トルク決定部１０４に対して出力される。

以上で、この摩擦トルク推定プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち図１９におけるＳ１５１ないしＳ１５３を実行する部分が、前記（８）項における「第２決定手段」の一例を構成しているのである。さらに、コンピュータ８２のうち図１８に示す摩擦トルク読出プログラムを実行する部分が、前記（９）項における「第３決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第４実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第２実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。

本実施形態においては、図２０に示すように、第２実施形態と同様に、ステアリングホイール１４が保舵状態にあるか転舵状態にあるかを判定するために、操舵速度Ｖｓと比較されるべきしきい値として、いずれも０ではない、正のしきい値＋Ｖｓｔｈと負のしきい値−Ｖｓｔｈとが用いられる。すなわち、ステアリングホイール１４が操舵状態（定常状態）にあるか転舵状態（過渡状態）にあるかが、操舵速度Ｖｓに基づき、不感帯を利用することによって安定的に判定されるのである。

したがって、本実施形態によれば、図２０の左部に示すように、保舵状態であるにもかかわらずステアリングホイール１４が運転者によって回転振動するように操作されても、操舵速度Ｖｓに基づいて決定される第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が時間と共に変動せずに済み、操舵反力制御の実行によって操舵フィーリングが悪化せずに済む。

これに対し、図２１に示すように、操舵速度Ｖｓと比較されるべきしきい値として０を用いる場合には、保舵状態においてステアリングホイール１４が回転振動させられると、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が時間と共に変動する傾向が増し、操舵フィーリングが悪化してしまう。

本実施形態においては、図２２に示すように、ピニオン軸３２が停止状態にあるか回転状態にあるかを判定するために、ピニオン速度Ｖｐと比較されるべきしきい値として、いずれも０ではない、正のしきい値＋Ｖｐｔｈと負のしきい値−Ｖｐｔｈとが用いられる。すなわち、ピニオン軸３２が停止状態（定常状態）にあるか回転状態（過渡状態）にあるかが、ピニオン速度Ｖｐに基づき、不感帯を利用することによって安定的に判定されるのである。

ステアリングホイール１４が保舵状態において回転振動させられた場合、操舵速度Ｖｓは敏感に応答するのに対し、ピニオン軸３２はそれほど敏感には応答せず、よって、ピニオン速度Ｖｐも操舵速度Ｖｓほどには敏感に応答しない。

それにもかかわらず、操舵速度Ｖｓに対して設定された不感帯の幅をピニオン速度Ｖｐに対して設定された不感帯の幅より狭くした場合には、ステアリングホイール１４が保舵状態にあるか否かの判定の結果が操舵速度Ｖｓの変化に対して過敏に応答してしまい、その結果、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１も過敏に応答して操舵フィーリングが悪化する。

そこで、本実施形態においては、操舵速度Ｖｓに対して設定された不感帯の幅が、ピニオン速度Ｖｐに対して設定された不感帯の幅より広くされている。

図２３には、本実施形態の一変形例が示されている。この変形例においては、ピニオン速度Ｖｐに対して設定された不感帯内において、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２がピニオン速度Ｖｐに対して連続的に変化する。これに対し、図２２においては、その不感帯内において、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２がピニオン速度Ｖｐに対して不連続的に変化する。

この変形例においては、図２２に示す場合より、不感帯内において第２部分補償トルクＴｃｏｎ２がピニオン速度Ｖｐに依存する程度が高い。しかし、この変形例によれば、ピニオン速度Ｖｐが不感帯から退出したり不感帯に進入するときにおける第２部分補償トルクＴｃｏｎ２の変化が、図２２に示す場合より緩和される。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、図２０に示すしきい値Ｖｓｔｈが前記（１０）項における「第１しきい値」の一例を構成し、図２２に示すしきい値Ｖｐｔｈが同項における「第２しきい値」の一例を構成しているのである。

さらに、本実施形態においては、コンピュータ８２による図１１に示す補償トルク決定プログラムの実行により、操舵速度Ｖｓとしきい値Ｖｓｔｈとの比較により、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１を決定することが同項における「第１判定」の一例を構成し、ピニオン速度Ｖｐとしきい値Ｖｐｔｈとの比較により、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２を決定することが同項における「第２判定」の一例を構成しているのである。

さらに、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図１１におけるＳ１３６であって図２３に示す関係に従って第２部分補償トルクＴｃｏｎ２を決定する部分が前記（１１）項における「第４決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第５実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第４実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ詳細に説明する。

図２４に示すように、本実施形態においては、操舵速度Ｖｓの正側にも負側にも、第１しきい値Ｖｓｔｈ１とそれより大きい第２しきい値Ｖｓｔｈ２が設定されている。さらに、正の第１しきい値＋Ｖｓｔｈ１と負の第１しきい値−Ｖｓｔｈ１とによって画定される領域が、第４実施形態において操舵速度Ｖｓに対して設定された不感帯に相当する。

ところで、図２５に示すように、その不感帯の幅を、正の第２しきい値＋Ｖｓｔｈ２と負の第２しきい値−Ｖｓｔｈ２とによって画定される領域まで拡大すると、操舵速度Ｖｓが０を中心に振動することに対して、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が安定させられる傾向が増す。しかし、操舵速度Ｖｓが第２しきい値Ｖｓｔｈ２を中心に振動することに対しては、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が不安定となる傾向が残る。

これに対し、本実施形態においては、図２４に示すように、０と第１しきい値Ｖｓｔｈ１との間においては、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が０に維持されるが、第１しきい値Ｖｓｔｈ１と第２しきい値Ｖｓｔｈ２との間においては、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が操舵速度Ｖｓに対して連続的に変化させられる。

したがって、本実施形態によれば、操舵速度Ｖｓが０を中心に振動することに対してのみならず、第２しきい値Ｖｓｔｈ２を中心に振動することに対しても、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が安定させられる。

図２６には、本実施形態の一変形例が示されている。この変形例においては、操舵速度Ｖｓと第１部分補償トルクＴｃｏｎ１との間のヒステリシス域が、第１しきい値Ｖｓｔｈ１と第２しきい値Ｖｓｔｈ２との間に設定されている。

このヒステリシス域内において操舵速度Ｖｓが０に近づく向きに変化させられると、そのヒステリシス域内においては第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が一定に保たれ、そのヒステリシス域を通過した後にはじめて第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が変化させられる。

一方、このヒステリシス域内において操舵速度Ｖｓが０から遠ざかる向きに変化させられると、そのヒステリシス域内においては第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が一定に保たれ、そのヒステリシス域を通過した後にはじめて第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が変化させられる。

したがって、この変形例によれば、操舵速度Ｖｓが第１しきい値Ｖｓｔｈ１と第２しきい値Ｖｓｔｈ２との間において振動した場合であっても、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が、上述のヒステリシスが存在しない場合ほどに強く変動せずに済み、よって、操舵フィーリングが向上する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図１１におけるＳ１３５であって図２４に示す関係に従って第１部分補償トルクＴｃｏｎ１を決定する部分が前記（１２）項における「第５決定手段」の一例を構成しているのである。

さらに、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図１１におけるＳ１３５であって図２６に示す関係に従って第１部分補償トルクＴｃｏｎ１を決定する部分が前記（１３）項における「第６決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第６実施形態を説明する。ただし、本発明は、第１ないし第５実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略する。

第１ないし第５実施形態においては、図８に示すように、アクティブ操舵が、完全な保舵状態において開始される場合と、そのアクティブ操舵とは逆向きの転舵状態において開始される場合とのいずれかに該当すると仮定されて補償トルクＴｃｏｎが決定される。

これに対し、本実施形態においては、アクティブ操舵が、完全な保舵状態と、逆向きの転舵状態との中間の状態において開始された場合でも、補償トルクＴｃｏｎが精度よく取得されるようになっている。

この目的を達するため、本実施形態においては、第１ないし第５実施形態においてコンピュータ８２によって実行されるいくつかのプログラムに加えて、図２７および図２８にそれぞれフローチャートで概念的に表わされる補正値演算プログラムおよび補償トルク補正プログラムがコンピュータ８２によって実行される。

図２９には、操舵角θｓとピニオン角θｐとのそれぞれにつき、時間的推移の一例がグラフで表わされている。この例においては、時刻ｔ１において、操舵角θｓもピニオン角θｐも停止状態にある。その後、ピニオン角θｐは一定に維持されるのに対し、操舵角θｓは増加し、やがて時刻ｔ２において、アクティブ操舵が開始され、ピニオン角θｐが増加する。

図３０には、ピニオン角θｐと操舵トルクＴｓとの関係が、図８に示す操舵角θｓと操舵反力Ｔｒｅとの関係を表わすグラフと同様なグラフで表わされている。このグラフにおいては、時刻ｔ１において操舵角θｓもピニオン角θｐも定常状態にあり、かつ、ステアリングホイール１４が完全な保舵状態にあることが、点Ｐ１で示し部分に表わされている。

これに対し、時刻ｔ２の直前、すなわち、アクティブ操舵の開始直前において、操舵トルクＴｓが、完全な保舵状態における操舵トルクＴｓに対して増加していることが、点Ｐ２で示す部分に表わされている。そして、時刻ｔ２において、アクティブ操舵が開始されると、ピニオン角θｐが変化して操舵トルクＴｓも変化する。

仮に、時刻ｔ１においてアクティブ操舵が開始されたならば、そのときの第１部分補償トルクＴｃｏｎ１は、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと一致するように決定されるべきである。しかし、時刻ｔ２においてアクティブ操舵が開始された場合にも、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１を部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと一致するように決定してそれを電気パワーステアリング２６によって実現すると、アシストトルクが過剰に発生させられることになる。

なぜなら、図３０に示すように、時刻ｔ２においては、操舵トルクＴｓが既にΔＴｃ増加させられており、アクティブ操舵中に部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃを補償するために追加するアシストトルクは、図３０に示すＴｃｏｎ１であって、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃからΔＴｃを引き算した値で足りるからである。

以上説明した知見を背景にして、図２７に示す補正値演算プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ２０１において、フラグ１およびフラグ２が共に０に設定される。さらに、補正値ΔＴｃおよび直前操舵トルクＴｓ（ｎ−１）が共に０に設定される。

次に、Ｓ２０２において、フラグ１が０であるか否かが判定される。今回は、０であるから、判定がＹＥＳとなり、Ｓ２０３において、操舵速度Ｖｓおよびピニオン速度Ｖｐの各現在値が検出される。続いて、Ｓ２０４において、操舵速度Ｖｓの検出値の絶対値がしきい値Ａより小さく（０に十分に近く）、かつ、ピニオン速度Ｖｐの検出値の絶対値がしきい値Ｂより小さい（０に十分に近い）か否かが判定される。

今回は、それら２つの条件が共に成立すると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ２０５において、操舵トルクＴｓの現在値が検出され、その検出値と等しくなるように直前操舵トルクｔｓ（ｎ−１）が設定される。その後、Ｓ２０６において、フラグ１が１に設定される。続いて、Ｓ２０２に戻る。

今回は、フラグ１が０ではないから、Ｓ２０２の判定がＮＯとなり、Ｓ２０７において、アクティブ操舵が開始されたか否かが判定される。今回は、開始されていないと仮定すれば、判定がＮＯとなり、Ｓ２０８において、ピニオン速度Ｖｐの現在値が検出される。続いて、Ｓ２０９において、その検出値の絶対値がしきい値Ｄより大きいか否かが判定される。今回は、大きいと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、この補正値演算プログラムの一回の実行が終了する。これに対し、今回は、ピニオン速度Ｖｐの検出値の絶対値がしきい値Ｄより大きくはないと仮定すれば、Ｓ２０９の判定がＮＯとなり、Ｓ２０２に戻る。

Ｓ２０２およびＳ２０７ないしＳ２０９の実行が繰り返されるうちに、アクティブ操舵が開始されてＳ２０７の判定がＹＥＳとなれば、Ｓ２１０に移行する。このＳ２１０においては、フラグ２が０であるか否かが判定される。今回は、０であるから、判定がＹＥＳとなり、Ｓ２１１において、フラグ２が１に設定される。その後、Ｓ２１２において、ピニオン速度Ｖｐの現在値が検出され、続いて、Ｓ２１３において、その検出値の絶対値がしきい値Ｃより大きい（ピニオン軸３２が回転し始めた）か否かが判定される。

今回は、ピニオン速度Ｖｐの検出値の絶対値がしきい値Ｃより大きくはないと仮定すれば、Ｓ２１３の判定がＮＯとなり、Ｓ２１４およびＳ２１５がスキップされてＳ２０２に戻る。これに対し、今回は、ピニオン速度Ｖｐの検出値の絶対値がしきい値Ｃより大きいと仮定すれば、Ｓ２１３の判定がＹＥＳとなり、Ｓ２１４に移行する。

このＳ２１４においては、操舵トルクＴｓの現在値が検出され、その検出値と等しくなるように現在操舵トルクＴｓ（ｎ）が設定される。続いて、Ｓ２１５において、その現在操舵トルクＴｓ（ｎ）から直前操舵トルクＴｓ（ｎ−１）を引き算することにより、補償トルクＴｃｏｎを補正するための補正値ΔＴｃが演算される。その演算された補正値ΔＴｃはＲＡＭ８８に格納される。その後、２０２に戻る。

一方、図２８に示す補償トルク補正プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ２３１において、補正値ΔＴｃの最新値がＲＡＭ８８から読み込まれる。次に、Ｓ２３２において、前記第１ないし第５実施形態と同様にして取得された補償トルクＴｃｏｎがＲＯＭ８６またはＲＡＭ８８から読み込まれる。

続いて、Ｓ２３３において、その読み込まれた補償トルクＴｃｏｎから、上記読み込まれた補正値ΔＴｃを引き算することにより、補償トルクＴｃｏｎが補正される。その後、Ｓ２３４において、その補正された補償トルクＴｃｏｎが、前記パワーアシスト制御プログラムまたはアシスト制御部１０８に対して出力される。

以上で、この補償トルク補正プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図２７に示す補正値演算プログラムと、図２８に示す補償トルク補正プログラムと、図９または図１１に示す補償トルク決定プログラムとを実行する部分が、前記（１４）項における「第７決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第７実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第６実施形態と共通する要素が多く、異なるのは、補償トルク補正プログラムに関する要素のみであるため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

図３１には、本実施形態におけるＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク補正プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。

この補償トルク補正プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ２５１において、経過時間ｔが０に設定される。次に、Ｓ２５２において、ＲＡＭ８８から前記補正値ΔＴｃが読み込まれる。続いて、Ｓ２５３において、その読み込まれた補正値ΔＴｃの絶対値がしきい値Ｅより大きい（実質的に０ではない）か否かが判定される。今回は、しきい値Ｅより大きいと仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ２５４に移行する。

このＳ２５４においては、経過時間Ｔが微小増分Δｔ（実行周期）だけ増加させられ、その後、Ｓ２５５において、前記読み込まれた補正値ΔＴｃが、時定数Ｔのもとに減衰させられる。この減衰は、例えば図３２にグラフで表すように、経過時間ｔと共に次第に減少し、やがて０となるように行われる。

続いて、図３１のＳ２５６において、第１ないし第６実施形態と同様にして取得された補償トルクＴｃｏｎがＲＯＭ８６またはＲＡＭ８８から読み込まれる。その後、Ｓ２５７において、その読み込まれた補償トルクＴｃｏｎから補正値ΔＴｃの減衰値が引き算されることにより、補償トルクＴｃｏｎが補正される。その補正された補償トルクＴｃｏｎは、第６実施形態とは異なり、時間の経過につれて、補正前の値に次第に復元するように変化させられる。

続いて、Ｓ２５８において、その補正された補償トルクＴｃｏｎが、前記パワーアシスト制御プログラムまたはアシスト制御部１０８に対して出力される。

以上で、この補償トルク補正プログラムの一回の実行が終了する。

次に、本発明の第８実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１ないし第７実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

第１ないし第７実施形態においては、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが固定値として扱われている。図７に示すヒステリシスの幅が変化しないと仮定して部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが設定されているのである。

これに対し、本実施形態においては、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが、例えば、ラックアンドピニオン機構３８における接触歯面間の法線力によって変化するという事実に着目し、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃを精度よく推定し、ひいては、アクティブ操舵に起因する操舵反力Ｔｒｅの変化分を正確に補償して操舵フィーリングを向上させるために、摩擦トルク補正プログラムがＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される。

図３３には、その摩擦トルク補正プログラムの内容がフローチャートで概念的に表わされている。この摩擦トルク補正プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ３０１において、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃの基本値Ｔｆｒｉｃ０がＲＯＭ８６から読み込まれる。次に、Ｓ３０２において、操舵トルクＴｓの検出値と、電気パワーステアリング２６のモータ６２に供給されたアシスト電流Ｉの検出値とに基づき、ラック軸３０に作用する軸力Ｆが取得される。

続いて、Ｓ３０３において、その取得された軸力Ｆに対応する係数Ｇが、それら軸力Ｆと係数Ｇとの間に予め設定された関係に従って決定される。係数Ｇは、基本値Ｔｆｒｉｃ０を補正するためにそれに乗じられる係数である。また、それら係数Ｇと軸力Ｆとの間に設定された関係は、例えば、軸力Ｆが増加するにつれて係数Ｇが１から増加する関係とされる。図３４には、その関係の一例がグラフで表されている。

その後、図３３のＳ３０４において、その決定された係数Ｇが基本値Ｔｆｒｉｃ０に掛け算されることにより、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃが補正される。その補正された部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃは、補償トルクＴｃｏｎの次回の決定に備えて、ＲＡＭ８８に格納される。

以上で、この摩擦トルク補正プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図３３に示す摩擦トルク補正プログラムと、図９または図１１に示す補償トルク決定プログラムとを実行する部分が、前記（１６）項における「第８決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第９実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第２実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

第２実施形態においては、図１２および図１３に示すように、操舵速度Ｖｓに基づく第１部分補償トルクＴｃｏｎ１の絶対値の最大値と、ピニオン速度Ｖｐに基づく第２部分補償トルクＴｃｏｎ２の絶対値の最大値とが、共に、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと等しくなるように設定されている。

これに対し、本実施形態においては、図３５に示すように、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が操舵速度Ｖｓに対する傾きとヒシテリシスとを有するように変化させられる。さらに、本実施形態においては、第２実施形態において図１１のＳ１３５の実行によって決定された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が、それに係数Ｈが乗じられることによって補正される。その結果、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１の絶対値の最大値が、部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃに乗じられる係数Ｈの値に応じて変化させられる。

したがって、係数Ｈが１より小さい場合には、１である場合に比較して第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が減少し、例えば、第１部分補償トルクＴｃｏｎ１の絶対値の最大値については、第２部分補償トルクＴｃｏｎ２の絶対値の最大値（部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃに等しい。）より小さくなる。第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が減少することは、アシストトルクのうち、操舵速度Ｖｓに寄与する部分が、ピニオン速度Ｖｐに寄与する部分より小さくなることを意味する。このことは、ひいては、アクティブ操舵中に、操舵反力Ｔｒｅが、操舵速度Ｖｓの方がピニオン速度Ｖｐより鈍感になり、操舵フィーリングが重厚なものになり、運転者の安心感が増すことを意味する。

さらに、本実施形態においては、車両の走行安定性が通常より低下した場合に、アクティブ操舵によってオートカウンタステアリングが行われるようになっており、そのオートカウンタステアリングの実行時に、運転者の安心感を向上させるべく、係数Ｈが１より小さい値に減少させられるようになっている。

それらの処理を実行するため、本実施形態においては、ＥＣＵ８０のコンピュータ８２により補償トルク補正プログラムが実行される。この補償トルク補正プログラムは、図１１におけるＳ１３５において決定された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１を係数Ｈで選択的に補正するために実行される。

図３６には、その補償トルク補正プログラムの内容がフローチャートで概念的に表されている。この補償トルク補正プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ３３１において、図４のＳ１と同様にして、車両状態量が検出される。次に、Ｓ３３２において、図４のＳ２と同様にして、車両安定性が通常より低下したか否かが判定される。

今回は、車両安定性が通常より低下していないと仮定すれば、Ｓ３３２の判定がＮＯとなり、Ｓ３３３において、係数Ｈが値Ｈ１（＝１）と等しい値に設定される。続いて、Ｓ３３４において、図１１のＳ１３５の実行によって決定されてＲＡＭ８８に格納された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が読み出される。

その後、Ｓ３３５において、その読み出された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１に、前記設定された係数Ｈが乗じられることにより、その第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が補正される。今回は、係数Ｈが１であるため、もとの第１部分補償トルクＴｃｏｎ１に対する補正は実質的には行われない。

続いて、Ｓ３３６において、その補正された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が、図１１のＳ１３７の次回の実行に備えて出力される。具体的には、補正された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１がＲＡＭ８８に格納される。

以上で、この補償トルク補正プログラムの一回の実行が終了する。

これに対し、今回は、車両安定性が低下したと仮定すれば、Ｓ３３２の判定がＹＥＳとなり、Ｓ３３７において、今回は、運転者の安心感を向上させることが必要であると判定される。

続いて、Ｓ３３８において、値Ｈ１より小さい値Ｈ２と等しくなるように係数Ｈが設定される。その後、Ｓ３３４において、ＲＡＭ８８からもとの第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が読み出される。

続いて、Ｓ３３５において、その読み出された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１に、上記設定された係数Ｈが乗じられ、これにより、もとの第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が補正される。今回は、係数Ｈが１より小さいため、もとの第１部分補償トルクＴｃｏｎ１より小さい値が、補正後の第１部分補償トルクＴｃｏｎ１とされる。

その後、Ｓ３３６において、その補正された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が、図１１のＳ１３７の次回の実行に備えて出力される。具体的には、補正された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１がＲＡＭ８８に格納される。

以上で、この補償トルク補正プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち図３６に示す補償トルク補正プログラムと、図９に示す補償トルク決定プログラムとを実行する部分が、前記（１８）または（１９）項における「第９決定手段」の一例を構成しているのである。

次に、本発明の第１０実施形態を説明する。ただし、本実施形態は、第１実施形態と共通する要素が多いため、共通する要素については、同一の符号または名称を使用して引用することにより、詳細な説明を省略し、異なる要素についてのみ、詳細に説明する。

図７に示すように、前述の操舵反力制御を実行しないと、操舵反力Ｔｒｅに、アクティブ操舵により、部材間摩擦力に基づく第１変化ΔＴ１と、タイヤ−路面間摩擦力に基づく第２変化ΔＴ２とが発生する。

第２変化ΔＴ２の発生を抑制するためには、操舵角θｓと操舵反力Ｔｒｅとの勾配を検出することが必要である。この勾配は、図３７に示すように、車輪２０の転舵角θｗ（アクティブ操舵によって発生させられる。）と、ラック軸３０に作用する軸力Ｆとの勾配に相当する。

したがって、転舵角θｗと軸力Ｆとが判明すれば、それらの勾配が判明し、ひいては、操舵角θｓと操舵反力Ｔｒｅとの勾配も判明する。この勾配を用いれば、第２変化ΔＴ２の発生を抑制するために発生させるべきアシストトルクＴａも判明する。このアシストトルクＴａ（正確には、アクティブ操舵中のアシストトルクＴａの変化量ΔＴａ）は、転舵角θｗ（正確には、アクティブ操舵中の転舵角θｗの変化量Δθｗ）にアシスト比γを掛け算することによって演算できる。

一方、ラック軸３０に作用する軸力Ｆは、運転者の操舵トルクＴｓと、電気パワーステアリング２６のモータ６２によるアシストトルクＴａとの和である。したがって、操舵トルクＴｓと、そのモータ６２に供給されるアシスト電流Ｉとが判明すれば、ラック軸３０に作用する軸力Ｆを検出することができる。

さらに、転舵角θｗは、ラック軸３０の直線変位位置を検出するラック位置センサ１３４（図３参照）を用いて検出することが可能である。

ただし、それら軸力Ｆおよび転舵角θｗは、ステアリングホイール１４が保舵状態にあるためにそれら物理量が変動しない場合には、比較的高精度で検出できるが、転舵状態にある場合には、それら物理量の検出値にノイズが混入し易い。そのため、転舵状態においては、タイヤ−路面間摩擦力に影響を及ぼす路面μを推定し、その推定値からアシスト比γを決定することが望ましい。

本実施形態においては、第２変化ΔＴ２の発生を抑制するために変化させるべきアシストトルクΔＴａを第３部分補償トルクＴｃｏｎ３として決定するために、第３部分補償トルク決定プログラムがＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される。

図３８には、その第３部分補償トルク決定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表わされている。

この第３部分補償トルク決定プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ３５１において、操舵速度θｓの検出値に基づき、ステアリングホイール１４が保舵状態にあるか否かが判定される。今回は、保舵状態にあると仮定すれば、判定がＹＥＳとなり、Ｓ３５２において、前述のようにして、ラック軸３０に作用する軸力Ｆが検出される。続いて、Ｓ３５３において、前述のようにして、車輪２０の転舵角θｗが検出される。

その後、Ｓ３５４において、それら検出された軸力Ｆおよび転舵角θｗに基づき、それらとアシスト比γとの間に予め定められた規則に従って今回のアシスト比γが決定される。

続いて、Ｓ３５５において、今回のアクティブ操舵に起因する転舵角θｗの変化量Δθｗが決定される。その後、Ｓ３５６において、その決定された変化量Δθｗと、前記決定されたアシスト比γとの積として、アシストトルクＴａの変化量ΔＴａが決定される。

続いて、Ｓ３５７において、その決定された変化量ΔＴａと等しくなるように、第３部分補償トルクＴｃｏｎ３が決定される。その後、Ｓ３５８において、その決定された第３部分補償トルクＴｃｏｎ３がＲＡＭ８８に格納される。

以上で、この第３部分補償トルク決定プログラムの一回の実行が終了する。

以上、ステアリングホイール１４が保舵状態にあると仮定したが、保舵状態にはない場合には、Ｓ３５１の判定がＮＯとなり、Ｓ３５９に移行する。

このＳ３５９においては、路面μを推定するための情報、例えば、車輪２０のスリップ率が検出され、その検出された情報に基づいて路面μが推定される。その後、Ｓ３６０において、その推定された路面μに基づき、それとアシスト比γとの間に予め定められた規則に従って今回のアシスト比γが決定される。以下、前述の場合と同様に、Ｓ３５５ないしＳ３５８が実行される。

図３９には、本実施形態においてＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク決定プログラムの内容がフローチャートで概念的に表わされている。この補償トルク決定プログラムは、図１１の補償トルク決定プログラムと共通するステップが多いため、異なるステップについてのみ詳細に説明し、共通するステップについては簡単に説明する。

本実施形態における補償トルク決定プログラムの各回の実行時には、まず、Ｓ４０１ないしＳ４０６が図１１におけるＳ１３１ないしＳ１３６と同様にして実行される。次に、Ｓ４０７において、上述の第３部分補償トルク決定プログラムの実行によって決定されてＲＡＭ８８に格納された第３部分補償トルクＴｃｏｎ３がＲＡＭ８８から読み込まれる。

続いて、Ｓ４０８において、Ｓ４０５において決定された第１部分補償トルクＴｃｏｎ１と、Ｓ４０６において決定された第２部分補償トルクＴｃｏｎ２と、上記読み込まれた第３部分補償トルクＴｃｏｎ３との和と等しくなるように、総合的な補償トルクＴｃｏｎが決定される。

以上で、この補償トルク決定プログラムの一回の実行が終了する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態においては、コンピュータ８２のうち、図３８に示す第３部分補償トルク決定プログラムと、図３９に示す補償トルク決定プログラムとを実行する部分が、前記（２１）項における「第１０決定手段」の一例を構成しているのである。

以上、本発明の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、前記［発明の開示］の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。

本発明の第１実施形態に従う車両用操舵装置のハードウエア構成を示す斜視図である。 図１に示す車両用操舵装置を示す部分正面断面図である。 図１および図２に示す車両用操舵装置の電気系統を示すとともにＥＣＵ８０の構成を示すブロック図である。 図３におけるコンピュータ８２によって実行されるアクティブ操舵プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３におけるコンピュータ８２によって実行されるパワーアシスト制御プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３におけるコンピュータ８２によって実行されるピニオン角検出プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３に示すＥＣＵ８０による操舵反力制御を説明するためのグラフである。 図３に示すＥＣＵ８０による操舵反力制御を説明するための別のグラフである。 図３におけるコンピュータ８２によって実行される補償トルク決定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図９におけるＳ１０６において係数Ｋを決定するために参照される規則を表形式で表わす図である。 本発明の第２実施形態に従う車両用操舵装置のＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク決定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図１１におけるＳ１３５において第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が決定される原理を説明するためのグラフである。 図１１におけるＳ１３６において第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が決定される原理を説明するためのグラフである。 本発明の第３実施形態に従う車両用操舵装置のＥＣＵ８０のソフトウエア構成を示す機能ブロック図である。 図１４における部材間摩擦トルク決定部１００の詳細を示す機能ブロック図である。 図１５の部材間摩擦トルクが部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃを検出する原理を説明するためのグラフである。 図１５における摩擦トルクメモリ１２２に記憶されている部材間摩擦トルクＴｆｒｉｃと温度との関係を表わすグラフである。 図１５における摩擦トルク読出部１２４の処理を実現するためにコンピュータ８２によって実行される摩擦トルク読出プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図１５における摩擦トルク推定部１１８の処理を実現するためにコンピュータ８２によって実行される摩擦トルク推定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 本発明の第４実施形態に従う車両用操舵装置による操舵反力制御の内容を説明するためのグラフである。 図２０を参照して説明される操舵反力制御の効果を説明するための比較例を説明するためのグラフである。 図２０を参照して説明される操舵反力制御において第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が決定される原理を説明するためのグラフである。 図２０を参照して説明される操舵反力制御の一変形例において第２部分補償トルクＴｃｏｎ２が決定される原理を説明するためのグラフである。 本発明の第５実施形態に従う車両用操舵装置による操舵反力制御の内容を説明するためのグラフである。 図２４を参照して説明される操舵反力制御の効果を説明するための比較例を説明するためのグラフである。 図２４を参照して説明される操舵反力制御の一変形例において第１部分補償トルクＴｃｏｎ１が決定される原理を説明するためのグラフである。 本発明の第６実施形態に従う車両用操舵装置におけるＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補正値演算プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 上記第６実施形態に従う車両用操舵装置におけるＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク補正プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図２７の補正値演算プログラムの内容を説明するためのグラフである。 図２７の補正値演算プログラムの内容を説明するための別のグラフである。 本発明の第７実施形態に従う車両用操舵装置におけるＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される補償トルク補正プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３１におけるＳ２５５の内容を説明するためのグラフである。 本発明の第８実施形態に従う車両用操舵装置におけるＥＣＵ８０のコンピュータ８２によって実行される摩擦トルク補正プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３３におけるＳ３０３において係数Ｇを決定するために参照される係数Ｇとラック軸３０に作用する軸力Ｆとの関係を説明するためのグラフである。 本発明の第９実施形態に従う車両用操舵装置による操舵反力制御を説明するためのグラフである。 図３５を参照して説明される操舵反力制御を実行するためにコンピュータ８２によって実行される補償トルク補正プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 本発明の第１０実施形態に従う車両用操舵装置による操舵反力制御を説明するためのグラフである。 図３７を参照して説明される操舵反力制御を実行するためにコンピュータ８２によって実行される第３部分補償トルク決定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。 図３７を参照して説明される操舵反力制御を実行するためにコンピュータ８２によって実行される補償トルク決定プログラムの内容を概念的に表すフローチャートである。

符号の説明

１４ ステアリングホイール
１６ ステアリング軸
２０ 車輪
２２ ギヤ比変更機構
２４ 操舵機構
２６ 電気パワーステアリング
３０ ラック軸
３２ ピニオン軸
４２ モータ
４６ 減速機
８０ ＥＣＵ
８２ コンピュータ

Claims (23)

1. 運転者によるステアリング操作部材のステアリング操作に基づいて車輪の転舵角を変化させて車両を操舵する車両用操舵装置であって、
   当該車両用操舵装置が、当該車両用操舵装置の内部における摩擦力の変化に起因する第１変化と、前記車輪のタイヤと路面との間の摩擦力の変化に起因する第２変化とが重畳的に前記ステアリング操作部材から運転者に作用する操舵反力に発生する操舵特性を有しており、
   第１可動部材によって前記車両を転舵する転舵機構と、
   前記第１可動部材を駆動し得るモータにより、運転者が前記ステアリング操舵部材を操作する操舵速度と前記第１可動部材の変位速度との比率を変更する比率変更機構と、
   運転者が前記ステアリング操作部材に加える操舵トルクを軽減するためのアシストトルクを当該車両用操舵装置に付与するアシスト機構と、
   それら比率変更機構とアシスト機構とを電気的に制御するコントローラであって、前記ステアリング操作に依存しないで前記比率変更機構を介して前記転舵角を変化させるアクティブ操舵と、そのアクティブ操舵の実行時に、前記操舵反力に発生する前記第１変化が抑制されるように前記操舵反力を前記アシスト機構を介して制御する操舵反力制御とを行うものと
   を含む車両用操舵装置。
2. 前記コントローラが、運転者が前記ステアリング操作部材を操作する操舵角が実質的に変化しないように運転者が前記ステアリング操作部材を保持する保舵状態において、前記アクティブ操舵の実行に起因した前記操舵反力の前記第１変化が抑制されるように前記操舵反力制御を行う請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記コントローラが、前記ステアリング操作部材の操作状態と前記転舵機構の作動状態と当該車両用操舵装置の前記操舵特性と当該車両用操舵装置の温度との少なくとも一つに基づいて前記操舵反力制御を行う請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記コントローラが、前記第２変化が抑制されるように前記操舵反力制御を行う請求項１ないし３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
5. 前記コントローラが、前記操舵反力制御の実行時に、前記ステアリング操作部材の操作状態と前記転舵機構の作動状態と当該車両用操舵装置の温度と当該車両用操舵装置の前記操舵特性との少なくとも一つに基づき、前記アクティブ操舵に起因する操舵反力の変化分を補償するために前記アシスト機構によってアシストトルクとして発生させるべき補償トルクを決定する補償トルク決定手段を含む請求項１ないし４のいずれかに記載の車両用操舵装置。
6. 前記補償トルク決定手段が、前記ステアリング操作部材の変位状態と前記第１可動部材の変位状態との関係に基づいて前記補償トルクを決定する第１決定手段を含む請求項５に記載の車両用操舵装置。
7. 前記第１決定手段が、前記ステアリング操作部材および前記第１可動部材が共に、かつ、互いに逆位相で変位している場合に、ステアリング操作部材が実質的に停止しているのに対して第１可動部材が変位している場合より絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する手段を含む請求項６に記載の車両用操舵装置。
8. 前記補償トルク決定手段が、前記操舵トルクに関連する物理量と、前記アシスト機構により発生させられるアシストトルクに関連する物理量とに基づき、それら操舵トルクとアシストトルクとを合成した値の、前記ステアリング操作部材の変位方向が反転した前後間における差が大きいほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第２決定手段を含む請求項５ないし７のいずれかに記載の車両用操舵装置。
9. 前記補償トルク決定手段が、当該車両用操舵装置の温度に基づき、その温度が低いほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第３決定手段を含む請求項５ないし８のいずれかに記載の車両用操舵装置。
10. 前記コントローラが、前記操舵速度と第１しきい値との比較により、運転者が前記ステアリング操作部材を実質的に同じ状態に保持する保舵状態にあるか否かを判定する第１判定と、前記第１可動部材の変位速度と第２しきい値との比較により、前記第１可動部材が停止状態にあるか否かを判定する第２判定とを行い、
    前記第１および第２しきい値が、前記操舵速度に対する前記第１判定の結果の感度が、前記第１可動部材の変位速度に対する前記第２判定の結果の感度より低下するように設定されている請求項５ないし９のいずれかに記載の車両用操舵装置。
11. 前記補償トルク決定手段が、前記第１可動部材の変位速度に応じて連続的に変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第４決定手段を含む請求項５ないし１０のいずれかに記載の車両用操舵装置。
12. 前記補償トルク決定手段が、前記操舵速度に応じて連続的に変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第５決定手段を含む請求項５ないし１１のいずれかに記載の車両用操舵装置。
13. 前記補償トルク決定手段が、前記車両の進行角を維持すべく運転者が前記ステアリング操作部材を実質的に同じ状態で保持する保舵状態と、車両の進行角を変化させるべく運転者が前記ステアリング操作部材をそれの操舵角が変化するように操作する転舵状態との間を前記ステアリング操作部材が遷移する際に、前記操舵速度の変化に対してヒステリシスを有して変化する領域を有するように前記補償トルクを決定する第６決定手段を含む請求項５ないし１２のいずれかに記載の車両用操舵装置。
14. 前記補償トルク決定手段が、前記操舵トルクに関連する物理量が、前記第１可動部材が停止状態から変位状態に移行するまでに変化した量に基づき、前記補償トルクを決定する第７決定手段を含む請求項５ないし１３のいずれかに記載の車両用操舵装置。
15. 前記コントローラが、
    前記補償トルク決定手段によって順次決定された複数の補償トルクを平滑化する平滑化手段と、
    その平滑化された補償トルクが実現されるように前記アシスト機構を制御する制御手段と
    を含む請求項５ないし１４のいずれかに記載の車両用操舵装置。
16. 前記補償トルク決定手段が、前記第１可動部材の作動力に関連する物理量に基づき、前記第１可動部材の作動力が大きいほど絶対値が大きくなるように前記補償トルクを決定する第８決定手段を含む請求項５ないし１５のいずれかに記載の車両用操舵装置。
17. 前記補償トルク決定手段が、前記操舵速度に基づく第１部分補償トルクと、前記第１可動部材の変位速度に基づく第２部分補償トルクとの合成値として前記補償トルクを決定する第９決定手段を含む請求項５ないし１６のいずれかに記載の車両用操舵装置。
18. 前記第９決定手段が、前記第１部分補償トルクが前記第２部分補償トルクより減少する傾向を有するようにそれら第１および第２部分補償トルクを決定する請求項１７に記載の車両用操舵装置。
19. 前記第９決定手段が、予め定められた条件の成否に応じて、前記第１部分補償トルクの前記第２部分補償トルクに対する減少量が変化するようにそれら第１および第２部分補償トルクを決定する請求項１８に記載の車両用操舵装置。
20. 前記補償トルク決定手段が、前記アクティブ操舵の実行中における前記転舵角に関連する物理量に基づき、その転舵角に応じて絶対値が増加するように前記補償トルクを決定する第１０決定手段を含む請求項５ないし１９のいずれかに記載の車両用操舵装置。
21. 前記第１０決定手段が、前記アクティブ操舵中における前記転舵角と前記補償トルクとの比率が、前記転舵角と前記第１可動部材の作動力に関連する物理量との比率に応じて変化するように前記補償トルクを決定する請求項２０に記載の車両用操舵装置。
22. 前記比率変更機構が、さらに、前記ステアリング操作部材によって駆動される第２可動部材と、その第２可動部材と前記モータとの間に設けられた減速機であって前記第１可動部材を駆動するものとを含み、前記第２可動部材の変位速度と前記第１可動部材の変位速度との比率が前記モータによって変更される請求項１ないし２１のいずれかに記載の車両用操舵装置。
23. さらに、
    運転者が前記ステアリング操作部材を操作する操舵角を検出する操舵角センサと、
    前記モータの回転角を検出するモータ回転角センサと
    を含み、前記コントローラが、それら操舵角センサとモータ回転角センサとによってそれぞれ検出された操舵角とモータ回転角とに基づき、前記第１可動部材の変位量を検出する変位量検出手段を含む請求項２２に記載の車両用操舵装置。

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