(57)【要約】      （修正有）【課題】ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させること。【解決手段】ステアバイワイヤシステムと、ステアリングラック部材１４と車輪とを連結する転舵用リンク部材と、転舵用リンク部材と並行して設置し、車体と車輪とを車両上下方向に揺動可能に連結する懸架用リンク部材と、ステアリングラック部材１４を車両前後方向に移動させるラック移動手段２７ａ、２７ｂ、２７ｃと、ラック移動手段２７ａ、２７ｂ、２７ｃによるステアリングラックの移動に応じて、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸との連結状態を切り替えるクラッチ２７ｄと、を有し、ラック移動手段２７ａ、２７ｂ、２７ｃが、ステアリングラック部材１４を、転舵用リンク部材との連結点が懸架用リンク部材に近づく方向に移動させる車両用操舵装置とした。【選択図】図２
2012192840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両幅方向に移動するステアリングラック部材と、
操舵操作によって回転する入力側ステアリング軸と、
前記ステアリングラック部材を車両幅方向に移動させる出力側ステアリング軸と、
前記入力側ステアリング軸への操舵操作に応じて前記出力側ステアリング軸を回転させる転舵アクチュエータと、
前記ステアリングラック部材と車輪とを連結する転舵用リンク部材と、
前記転舵用リンク部材と並行して設置し、車体と車輪とを車両上下方向に揺動可能に連結する懸架用リンク部材と、
前記ステアリングラック部材を車両前後方向に移動させるラック移動手段と、
前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸との連結状態を切り替えるクラッチと、を有し、
前記ステアリングラック部材の移動条件が充足したとき、前記ラック移動手段は、前記ステアリングラック部材を、前記転舵用リンク部材との連結点が前記懸架用リンク部材に近づく方向に移動させ、前記クラッチは、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを連結させることを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】
前記ラック移動手段は、
弾性体と、
車両前後方向に移動可能であり、一端で前記ステアリングラック部材に連結し、他端に前記弾性体を支持する移動部材側支持部を有するラック移動部材と、
前記ラック移動部材を車体に対して車両前後方向に移動させるラック移動用アクチュエータと、
前記ラック移動部材の前記移動部材側支持部と前記弾性体を挟んで対向して配置し、車体に固定した車体側支持部と、を有し、
前記ラック移動手段は、前記ラック移動用アクチュエータを駆動することで前記ステアリングラック部材を車両前後方向の一方に移動させると共に前記弾性体を弾性変形させることを特徴とする請求項１記載の車両用操舵装置。
【請求項３】
前記ラック移動手段は、前記ラック移動用アクチュエータを駆動することで前記ステアリングラック部材を第１の位置に移動させると共に前記弾性体を弾性変形させ、
前記ステアリングラック部材は、前記ラック移動用アクチュエータが前記ステアリングラック部材を前記第１の位置から解放したときに、前記弾性体の弾性変形が復元することによって第２の位置に移動し、
前記クラッチは、前記ラック移動手段が前記第１の位置に前記ステアリングラック部材を移動したときに、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを非連結状態とし、前記ステアリングラック部材が前記第２の位置に前記ステアリングラック部材を移動したときに、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを連結状態とすることを特徴とする請求項２記載の車両用操舵装置。
【請求項４】
前記クラッチは、前記ステアリングラック部材が前記第１の位置と前記第２の位置とを移動するときのストロークによって、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸との連結状態を切り替えることを特徴とする請求項３記載の車両用操舵装置。
【請求項５】
前記ステアリングラック部材および前記転舵用リンク部材は、前記懸架用リンク部材よりも車両前方側に位置し、
前記クラッチは、前記ラック移動手段が前記ステアリングラック部材を車両前方側に移動したときに、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを非連結状態とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項６】
前記ステアリングラック部材および前記転舵用リンク部材は、前記懸架用リンク部材よりも車両後方側に位置し、
前記クラッチは、前記ラック移動手段が前記ステアリングラック部材を車両後方側に移動したときに、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを非連結状態とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項７】
前記ステアリングラック部材の移動条件として、ステアリングバイワイヤシステムのフェール検出、前記入力側ステアリング軸と前記出力側ステアリング軸とを連結させる操作の入力、および前記ラック移動手段が備えるラック移動用アクチュエータの非導通状態の発生の少なくともいずれかが充足したとき、前記ラック移動手段は、前記ステアリングラック部材を、前記転舵用リンク部材との連結点が前記懸架用リンク部材に近づく方向に移動させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
【請求項８】
車輪を転舵するステアリングラック部材を、移動条件が充足したときに車両前後方向の一方に移動させることにより、該ステアリングラック部材と車輪とを連結する転舵用リンク部材を、車体と車輪とを連結する懸架用リンク部材に対して、車輪に車両後方向きの力が入力したときにトーアウトとなる位置関係に変化させることを特徴とする車両用操舵装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を転舵する車両用操舵装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリング入力軸と出力軸とが機械的に切り離され、アクチュエータによって操舵操作に応じた転舵を行う車両用操舵装置（いわゆるステアバイワイヤシステム）を備えた自動車が知られている。
ステアバイワイヤシステムを備えた自動車においては、例えば特許文献１に記載の技術のように、ラック軸力を制御することにより、旋回時における車輪のコンプライアンスステアを調整することができる。特に、旋回制動時には、横力に加えて、車輪に前後方向の力が作用することから、ステアバイワイヤシステムによって前後力コンプライアンスステアを適切なものとすることで、安定した旋回を行うことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１５９９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ステアバイワイヤシステムを備える自動車であっても、必ずしもステアバイワイヤシステムを用いて運転を行わない場合がある。例えば、ステアバイワイヤシステムが動作しない場合や運転者の意思によってステアバイワイヤシステムをオフとする場合等である。
ステアバイワイヤシステムによって前後力コンプライアンスステアを調整する自動車では、サスペンションジオメトリがステアバイワイヤシステムに合わせて構成してある。そのため、ステアバイワイヤシステムを用いない運転における旋回制動時等に、目的とするコンプライアンスステア特性とならない場合がある。この場合、旋回制動時等における車両の走行安定性を低下させる可能性がある。
本発明の課題は、ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明に係る車両用操舵装置は、ステアリングラック部材と車輪とを連結する転舵用リンク部材と、車体と車輪とを車両上下方向に揺動可能に連結する懸架用リンク部材とを並行して設置する。ステアリングラック部材の移動条件が充足したとき、ステアリングラック部材を、車両前後方向において、転舵用リンク部材との連結点が懸架用リンク部材に近づく方向に移動させる。また、ステアリングラック部材の移動に応じて、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸との連結状態をクラッチによって切り替える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、移動条件を充足すると、ステアリングラック部材が車両前後方向に移動してクラッチが入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを連結状態とする。このとき、転舵用リンク部材と懸架用リンク部材との位置関係が、車両後方向きの力が車輪に入力したときにトーアウト特性となるように変化する。
したがって、ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る自動車１の構成を示す概略図である。
【図２】メカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
【図３】サスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】サスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す平面図である。
【図５】サスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す部分正面図および部分側面図である。
【図６】前輪におけるリンク部材のトー変化特性を示す図（車両上面視）である。
【図７】ラック位置制御処理を示すフローチャートである。
【図８】転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係を示す図である。
【図９】転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡を示す図である。
【図１０】キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図である。
【図１１】サスペンション装置１Ｂにおけるラック軸力の解析結果を示す図である。
【図１２】ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図である。
【図１３】左右前輪を独立に転舵可能なステアバイワイヤシステムを有する場合の応用例を示す全体構成図である。
【図１４】応用例１におけるメカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
【図１５】応用例３におけるメカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
【図１６】応用例３の前輪におけるリンク部材のトー変化特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を適用した自動車の実施の形態を説明する。
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る自動車１の構成を示す概略図である。
図１において、自動車１は、車体１Ａと、ステアリングホイール２と、入力側ステアリング軸３と、ハンドル角度センサ４と、操舵トルクセンサ５と、操舵反力アクチュエータ６と、操舵反力アクチュエータ角度センサ７と、転舵アクチュエータ８と、転舵アクチュエータ角度センサ９と、出力側ステアリング軸１０と、転舵トルクセンサ１１と、ピニオンギア１２と、ピニオン角度センサ１３と、ステアリングラック部材１４と、タイロッド１５と、タイロッド軸力センサ１６と、車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬと、ブレーキディスク１８と、ホイールシリンダ１９と、圧力制御ユニット２０と、車両状態パラメータ取得部２１と、車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬと、コントロール／駆動回路ユニット２６と、メカニカルバックアップ２７とを備えている。
【０００９】
これらのうち、ステアリングホイール２、入力側ステアリング軸３、ハンドル角度センサ４、操舵トルクセンサ５、操舵反力アクチュエータ６、操舵反力アクチュエータ角度センサ７、転舵アクチュエータ８、転舵アクチュエータ角度センサ９、出力側ステアリング軸１０、転舵トルクセンサ１１、ピニオンギア１２、ピニオン角度センサ１３、ステアリングラック部材１４、タイロッド１５、および、タイロッド軸力センサ１６が、ステアバイワイヤシステムからなる操舵装置Ｓを構成している。
【００１０】
ステアリングホイール２は、入力側ステアリング軸３と一体に回転するよう構成され、運転者による操舵入力を入力側ステアリング軸３に伝達する。
入力側ステアリング軸３は、操舵反力アクチュエータ６を備えており、ステアリングホイール２から入力された操舵入力に対し、操舵反力アクチュエータ６による操舵反力を加える。
【００１１】
ハンドル角度センサ４は、入力側ステアリング軸３に備えられ、入力側ステアリング軸３の回転角度（即ち、運転者によるステアリングホイール２への操舵入力角度）を検出する。そして、ハンドル角度センサ４は、検出した入力側ステアリング軸３の回転角度をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
操舵トルクセンサ５は、入力側ステアリング軸３に設置してあり、入力側ステアリング軸３の回転トルク（即ち、ステアリングホイール２への操舵入力トルク）を検出する。そして、操舵トルクセンサ５は、検出した入力側ステアリング軸３の回転トルクをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００１２】
操舵反力アクチュエータ６は、モータ軸と一体に回転するギアが入力側ステアリング軸３の一部に形成されたギアに噛合しており、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、ステアリングホイール２による入力側ステアリング軸３の回転に対して反力を付与する。
操舵反力アクチュエータ角度センサ７は、操舵反力アクチュエータ６の回転角度（即ち、操舵反力アクチュエータ６に伝達した操舵入力による回転角度）を検出し、検出した回転角度をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００１３】
転舵アクチュエータ８は、モータ軸と一体に回転するギアが出力側ステアリング軸１０の一部に形成されたギアに噛合しており、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、出力側ステアリング軸１０を回転させる。
転舵アクチュエータ角度センサ９は、転舵アクチュエータ８の回転角度（即ち、転舵アクチュエータ８が出力した転舵のための回転角度）を検出し、検出した回転角度をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００１４】
出力側ステアリング軸１０は、転舵アクチュエータ８を備えており、転舵アクチュエータ８が入力した回転をピニオンギア１２に伝達する。
転舵トルクセンサ１１は、出力側ステアリング軸１０に設置してあり、出力側ステアリング軸１０の回転トルク（即ち、ステアリングラック部材１４を介した車輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵トルク）を検出する。そして、転舵トルクセンサ１１は、検出した出力側ステアリング軸１０の回転トルクをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００１５】
ピニオンギア１２は、ステアリングラック部材１４に形成した平歯と噛合しており、出力側ステアリング軸１０から入力した回転をステアリングラック部材１４に伝達する。
ピニオン角度センサ１３は、ピニオンギア１２の回転角度（即ち、ステアリングラック部材１４を介して出力される車輪１７ＦＲ，１７ＦＬの転舵角度）を検出し、検出したピニオンギア１２の回転角度をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００１６】
ステアリングラック部材１４は、ピニオンギア１２と噛合する平歯を有し、ピニオンギア１２の回転を車幅方向の直線運動に変換する。本実施形態において、ステアリングラック部材１４は、前輪の車軸よりも車両前方側に位置している。
タイロッド１５は、ステアリングラック部材１４の両端部と車輪１７ＦＲ，１７ＦＬのナックルアームとを、ボールジョイントを介してそれぞれ連結している。
【００１７】
タイロッド軸力センサ１６は、ステアリングラック部材１４の両端部に設置されたタイロッド１５それぞれに設置してあり、タイロッド１５に作用している軸力を検出する。そして、タイロッド軸力センサ１６は、検出したタイロッド１５の軸力をコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬは、タイヤホイールにタイヤを取り付けて構成したものであり、サスペンション装置１Ｂを介して車体１Ａに設置してある。これらのうち、前輪（車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ）は、タイロッド１５によってナックルアームが揺動することにより、車体１Ａに対する車輪１７ＦＲ，１７ＦＬの向きが変化する。
【００１８】
ブレーキディスク１８は、車輪１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬと一体に回転し、ホイールシリンダ１９の押圧力がブレーキパッドを押し当てると、その摩擦力によって制動力を発生する。
ホイールシリンダ１９は、各車輪に設置されたブレーキパッドを、ブレーキディスク１８に押し当てる押圧力を発生する。
【００１９】
圧力制御ユニット２０は、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、各車輪に設置したホイールシリンダ１９の圧力を制御する。
車両状態パラメータ取得部２１は、車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬから出力される車輪の回転速度を示すパルス信号を基に車速を取得する。また、車両状態パラメータ取得部２１は、車速と各車輪の回転速度とを基に、各車輪のスリップ率を取得する。そして、車両状態パラメータ取得部２１は、取得した各パラメータをコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
【００２０】
車輪速センサ２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬは、各車輪の回転速度を示すパルス信号を、車両状態パラメータ取得部２１およびコントロール／駆動回路ユニット２６に出力する。
コントロール／駆動回路ユニット２６は、自動車１全体を制御するものであり、各部に設置したセンサから入力する信号を基に、入力側ステアリング軸３の操舵反力、前輪の転舵角、あるいはメカニカルバックアップ２７の連結について、各種制御信号を、操舵反力アクチュエータ６、転舵アクチュエータ８、あるいはメカニカルバックアップ２７等に出力する。
【００２１】
また、コントロール／駆動回路ユニット２６は、各センサによる検出値を使用目的に応じた値に換算する。例えば、コントロール／駆動回路ユニット２６は、操舵反力アクチュエータ角度センサ７によって検出された回転角度を操舵入力角度に換算したり、転舵アクチュエータ角度センサ９によって検出された回転角度を車輪の転舵角に換算したり、ピニオン角度センサ１３によって検出されたピニオンギア１２の回転角度を車輪の転舵角に換算したりする。
【００２２】
なお、コントロール／駆動回路ユニット２６は、ハンドル角度センサ４によって検出された入力側ステアリング軸３の回転角度、操舵反力アクチュエータ角度センサ７によって検出された操舵反力アクチュエータ６の回転角度、転舵アクチュエータ角度センサ９によって検出された転舵アクチュエータ８の回転角度、および、ピニオン角度センサ１３によって検出されたピニオンギア１２の回転角度を監視し、これらの関係を基に、操舵系統におけるフェールの発生を検出することができる。そして、操舵系統におけるフェールを検出すると、コントロール／駆動回路ユニット２６は、メカニカルバックアップ２７に対し、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる指示信号を出力する。また、本実施形態においては、コントロール／駆動回路ユニット２６が操舵系統におけるフェールを検出しないときでも、後述するアクチュエータ２７ａが動作不能となって非通電状態となると、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とが連結し、機械的な操舵系統に切り替わる構成となっている。
【００２３】
ここで、本実施形態において、上記フェールが発生していること、およびアクチュエータ２７ａが上記非通電状態となっていることは、後述するステアリングラック部材１４の移動条件となっている。即ち、これらの移動条件を充足すると、ステアリングラック部材１４が車両後方側に移動する。
また、運転者の操作に応じて入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０との連結を切り替え可能な構成とすることができる。そして、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる操作の入力があったことをステアリングラック部材１４の移動条件に含めることもできる。即ち、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる操作があると、ステアリングラック部材１４が車両後方側に移動する。
【００２４】
メカニカルバックアップ２７は、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結し、入力側ステアリング軸３から出力側ステアリング軸１０への力の伝達を確保するクラッチ機構を有している。ここで、メカニカルバックアップ２７に対しては、通常時には、コントロール／駆動回路ユニット２６から、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結しない状態を指示している。そして、操舵系統におけるフェールの発生により、ハンドル角度センサ４、操舵トルクセンサ５および転舵アクチュエータ８等を介することなく操舵操作を行う必要が生じた場合に、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる指示が入力する。
【００２５】
（メカニカルバックアップ２７の構成）
図２は、メカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
図２に示すように、メカニカルバックアップ２７は、アクチュエータ２７ａと、ラック移動軸２７ｂと、コイルばね等の弾性体２７ｃと、クラッチ２７ｄとを有している。
アクチュエータ２７ａは、サスペンションメンバに固定してあり、回転軸に設置したピニオンギアによってラック移動軸２７ｂを車両前後方向に移動させる。また、アクチュエータ２７ａ（具体的にはアクチュエータ２７ａの固定部材であるサスペンションメンバ）には、ラック移動軸２７ｂに設置した弾性体２７ｃの弾性力を受け止める支持板（以下、適宜「車体側支持部」と称する。）Ｐ１を形成してある。
【００２６】
また、アクチュエータ２７ａは、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、ラック移動軸２７ｂの位置を車両前後方向に移動させる。具体的には、アクチュエータ２７ａは、通電時には回転軸を駆動することにより、ラック移動軸２７ｂの位置をステアバイワイヤシステムにおいて動作させる位置（以下、適宜「ＳＢＷ位置」と称する。）に保持することができる。なお、アクチュエータ２７ａの非通電時には、回転軸が回転自在な状態となり、弾性体２７ｃが伸長する。その結果、アクチュエータ２７ａの非通電時、ラック移動軸２７ｂの位置は、ＳＢＷ位置よりも車両前後方向の後方にあってラック移動軸２７ｂをメカニカルな操舵機構において動作させる位置（以下、適宜「ステアリング軸直結位置」と称する。）となる。
【００２７】
上述のステアリングラック部材１４の移動条件が充足していないときには、アクチュエータ２７ａは、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示によって、ラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置としている。一方、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足すると、アクチュエータ２７ａは、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示による制御を行って、あるいは非通電状態となることによって、ラック移動軸２７ｂをステアリング軸直結位置とする。
【００２８】
ラック移動軸２７ｂは、移動軸の方向が車両前後方向となるように設置してあり、一端がステアリングラック部材１４を収容するギアケースに連結し、他端には弾性体２７ｃの端部を支持する支持板（以下、適宜「移動軸側支持部」と称する。）Ｐ２を有している。また、ラック移動軸２７ｂは、アクチュエータ２７ａのピニオンギアと噛み合う平歯を有しており、アクチュエータ２７ａの駆動に伴い、サスペンションメンバに対して車両前後方向に摺動する。
【００２９】
弾性体２７ｃは、ラック移動軸２７ｂの移動軸側支持部Ｐ２とアクチュエータ２７ａの車体側支持部Ｐ１との間に設置してあり、移動軸側支持部Ｐ２と車体側支持部Ｐ１との間に弾性力（離間する方向の力）を発生させることができる。アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂの位置をＳＢＷ位置に制御しているとき、移動軸側支持部Ｐ２と車体側支持部Ｐ１との距離が縮まり、弾性体２７ｃを圧縮した状態となる。また、ラック軸１４を支持するギアケースには、弾性体２７ｃが伸長したときにアクチュエータ２７ａを収容するケースと接触するストッパが形成してあり、これにより、弾性体２７ｃの伸長時におけるラック軸１４の位置を規制している。
【００３０】
クラッチ２７ｄは、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０との間に設置した単板式のクラッチである。クラッチ２７ｄは、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂの位置をＳＢＷ位置に保持しているときは非連結状態となり、それ以外（アクチュエータ２７ａが非通電状態あるいはラック移動軸２７ｂをステアリング軸直結位置に制御したとき）は連結状態となる。
【００３１】
本実施形態において、クラッチ２７ｄは、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置とステアリング軸直結位置とで移動する際のストロークで、連結状態と非連結状態とが切り替わる機構となっている。
これにより、クラッチ２７ｄの連結状態を切り替えるアクチュエータを別途備える必要がなくなり、車両の軽量化・低コスト化を図ることができる。また、電気的な制御を要することなく、クラッチ２７ｄを連結することができる。また、フェール時にラック移動軸２７ｂが移動する方向とクラッチ２７ｄが連結する方向とが一致しているため、簡単にクラッチ２７ｄを連結させることができる。
【００３２】
（サスペンション装置の構成）
図３は、第１実施形態に係るサスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す斜視図である。図４は、図３のサスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す平面図である。図５は、図３のサスペンション装置１Ｂの構成を模式的に示す（ａ）部分正面図および（ｂ）部分側面図である。
図３から図５に示すように、サスペンション装置１Ｂは、ホイールハブに取り付けられた車輪１７ＦＲ，１７ＦＬを懸架しており、車輪１７ＦＲ，１７ＦＬを回転自在に支持する車軸（アクスル）３２を有するアクスルキャリア３３、車体側の支持部から車体幅方向に配置されてアクスルキャリア３３に連結する複数のリンク部材、及びコイルスプリング等のバネ部材３４を備えている。
【００３３】
複数のリンク部材は、ロアリンク部材である第１リンク（第１リンク部材）３７と第２リンク（第２リンク部材）３８、ロアリンク部材に並行して配置したタイロッド（タイロッド部材）１５、および、ストラット（バネ部材３４およびショックアブソーバ４０）から構成されている。本実施形態において、サスペンション装置１Ｂはストラット式のサスペンションであり、バネ部材３４およびショックアブソーバ４０が一体となったストラットの上端が、車軸３２より上方に位置する車体側の支持部に連結する（以下、ストラットの上端を適宜「アッパーピボット点」と称する。）。ロアアームを構成する第１リンク３７と第２リンク３８は、車軸３２より下方に位置する車体側の支持部とアクスルキャリア３３の下端を連結する。このロアアームは、車体側と２箇所で支持され、車軸３２側と１箇所で連結されるＡアーム形状を有している（以下、ロアアームとアクスルキャリア３３との連結部を適宜「ロアピボット点」と称する。）。
【００３４】
タイロッド１５は、車軸３２の下側に位置して、ステアリングラック部材１４とアクスルキャリア３３とを連結し、ステアリングラック部材１４は、ステアリングホイール２からの回転力（操舵力）が伝達されて転舵用の軸力を発生させる。従って、タイロッド１５により、ステアリングホイール２の回転に応じてアクスルキャリア３３に車幅方向の軸力が加えられ、アクスルキャリア３３を介して車輪１７ＦＲ，１７ＦＬが転舵される。
【００３５】
本願発明においては、上記サスペンション装置１Ｂのキングピン軸を、キャスタトレイルがタイヤ接地面内に位置するよう設定している。より具体的には、本実施形態におけるサスペンション装置１Ｂでは、キャスタ角をゼロに近い値とし、キャスタトレイルがゼロに近づくようにキングピン軸を設定している。これにより、転舵時のタイヤ捻りトルクを低減でき、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる。また、スクラブ半径はゼロ以上のポジティブスクラブとしている。これにより、転舵時のタイヤ横滑り角に対し、スクラブ半径分のキャスタトレイルが生じることから、直進性を確保することができる。
【００３６】
（リンク部材のトー変化特性）
次に、本実施形態に係る操舵舵装置Ｓにおけるトー変化特性について説明する。
図６は、前輪におけるリンク部材のトー変化特性を示す図（車両上面視）である。なお、図６においては、左前輪（車輪１７ＦＬ）を例として示しているが、右前輪（車輪１７ＦＲ）も同様のトー変化特性となっている。
本実施形態においては、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置としたとき、ステアリング中立位置では、車輪への前後力の入力に対して、トー変化を生じない構造となっている。
【００３７】
具体的には、ロアリンク部材が規定する仮想ロアピボット点の軌跡と、タイロッド１５のナックルアーム側連結点（以下、適宜「ナックル連結点」と称する。）とは、前後力の入力に対して、車両上面視で同一の軌跡（図６の破線で示す円弧）を描くリンク配置となっている。即ち、車輪に前後力が作用したときに、ナックル連結点がタイロッド１５の車体側連結点を中心に描く円と仮想ロアピボット点が瞬間中心を中心に描く円の半径とは同一であり、これらの移動方向も同一となっている。
【００３８】
そして、旋回制動時等（即ち、車輪に前後方向および横方向の力が作用するとき）には、転舵アクチュエータ８の制御によって転舵量を変化させ、オーバーステア傾向となることを抑制する。
これにより、旋回制動時等における車両の走行安定性を向上させることができる。
ここで、前後力の入力に対する車輪１７ＦＬのトー変化をトーアウト特性とするためには、タイロッド１５の車体側連結点を中心とするナックル連結点の軌跡を車両上面視で図６中の二点鎖線のようにすれば良い。
即ち、車輪１７ＦＬへの前後力の入力に対し、ナックル連結点が仮想ロアピボット点よりも車幅方向の外側に移動するリンク配置とすれば良い。
【００３９】
これは、図６の「連結点移動方向」として示す矢印の方向（即ち、ロアリンク部材に接近する方向）にタイロッド１５の車体側連結点を移動することに相当する。このとき、タイロッド１５は、図６中の一点鎖線で示す状態となる。本実施形態においては、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点の移動を実現している。具体的には、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点を車両後方側に移動させる。この場合、車両後方向きの力が車輪に作用したときに、タイロッド連結点は車幅方向の外側に移動する軌跡を描く。
これにより、ステアバイワイヤシステムがフェールし、クラッチ２７ｄが連結状態となった場合に、旋回制動時等に旋回外輪をトーアウト特性とすることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００４０】
（コントロール／駆動回路ユニット２６のラック位置制御処理）
次に、コントロール／駆動回路ユニット２６が実行するラック位置制御処理について説明する。
図７は、ラック位置制御処理を示すフローチャートである。
ラック位置制御処理は、ステアバイワイヤシステムによる操舵操作を行うか否かを切り替えるために、コントロール／駆動回路ユニット２６が実行する処理である。コントロール／駆動回路ユニット２６は、イグニションオンと共に、ラック位置制御処理を起動する。
【００４１】
図７において、ラック位置制御処理を開始すると、コントロール／駆動回路ユニット２６は、車両の操舵系統における各種センサ値を取得する（ステップＳ１）。
具体的には、コントロール／駆動回路ユニット２６は、ハンドル角度センサ４が検出した入力側ステアリング軸３の回転角度、操舵反力アクチュエータ角度センサ７が検出した操舵反力アクチュエータ６の回転角度、転舵アクチュエータ角度センサ９が検出した転舵アクチュエータ８の回転角度、および、ピニオン角度センサ１３が検出したピニオンギア１２の回転角度を取得する。
【００４２】
次に、コントロール／駆動回路ユニット２６は、取得したセンサ値の関係から、ステアバイワイヤシステムにおいてフェールが発生しているか否かの判定を行う（ステップＳ２）。例えば、コントロール／駆動回路ユニット２６は、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸８との回転角度比が正常値として設定した範囲内にあるか否かを判定することにより、フェールが発生しているか否かを判定することができる。
【００４３】
ステップＳ２において、ステアバイワイヤシステムにおいてフェールが発生していないと判定した場合、コントロール／駆動回路ユニット２６は、アクチュエータ２７ａによってラック移動軸２７ｂの位置をＳＢＷ位置に制御し（ステップＳ３）、ステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ２において、ステアバイワイヤシステムにおいてフェールが発生したと判定した場合（即ち、ステアリングラック部材１４の移動条件を充足した場合）、コントロール／駆動回路ユニット２６は、アクチュエータ２７ａによってラック移動軸２７ｂの位置をステアリング軸直結位置に制御し（ステップＳ４）、ラック位置制御処理を終了する。ステップＳ４の動作によって、クラッチ２７ｄが連結状態となり、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とが機械的に連結する。
【００４４】
なお、アクチュエータ２７ａが動作不能となって非通電状態となった場合にも、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足する。この場合には、コントロール／駆動回路ユニット２６のラック位置制御処理に関わらず、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置に保持できなくなる。そのため、この場合には、自動的に入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とが機械的に連結することとなる。また、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結する運転者の操作があったときにも、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足する。この場合、コントロール／駆動回路ユニット２６はアクチュエータ２７ａによってラック移動軸２７ｂの位置をステアリング軸直結位置に制御する。
【００４５】
以下、サスペンション装置１Ｂにおけるサスペンションジオメトリについて詳細に検討する。
（ラック軸力成分の分析）
図８は、転舵時におけるラックストロークとラック軸力との関係を示す図である。
図８に示すように、ラック軸力成分には、主にタイヤの捻りトルクと、車輪の持ち上げトルクとが含まれ、これらのうち、タイヤの捻りトルクが支配的である。
したがって、タイヤの捻りトルクを小さくすることで、ラック軸力を低減することができることとなる。
【００４６】
（タイヤの捻りトルク最小化）
図９は、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡を示す図である。
図９においては、転舵時におけるタイヤ接地面中心の移動量が大きい場合と小さい場合とを併せて示している。
上記ラック軸力成分の分析結果より、ラック軸力を低減するためには、転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化することが有効である。
転舵時のタイヤ捻りトルクを最小化するためには、図９に示すように、タイヤ接地面中心の軌跡をより小さくすれば良い。
即ち、タイヤ接地面中心とキングピン接地点を一致させることで、タイヤ捩りトルクを最小化できる。
具体的には、キャスタトレイル０ｍｍ、スクラブ半径０ｍｍ以上とすることが有効である。
【００４７】
（キングピン傾角の影響）
図１０は、キングピン傾角とスクラブ半径とを軸とする座標において、ラック軸力の分布の一例を示す等値線図である。
図１０においては、ラック軸力が小、中および大の３つの場合における等値線を例として示している。
タイヤ捻りトルク入力に対し、キングピン傾角が大きくなるほど、その回転モーメントが大きくなり、ラック軸力は大きくなる。したがって、キングピン傾角としては、一定の値より小さく設定することが望まれるが、スクラブ半径との関係から、例えばキングピン傾角１５度以下とすると、ラック軸力を望ましいレベルまで小さくすることができる。
【００４８】
なお、図１０における一点鎖線（境界線）で囲んだ領域は、旋回の限界領域において、横力が摩擦の限界を超える値と推定できるキングピン傾角１５度より小さく、かつ、上記タイヤ捻りトルクの観点から、スクラブ半径が０ｍｍ以上の領域を示している。本実施形態では、この領域（横軸においてキングピン傾角が１５度より減少する方向で、縦軸においてスクラブ半径がゼロより増加する方向）を、より設定に適した領域としている。ただし、スクラブ半径が負の領域であっても、他の条件を本実施形態で示すものとすることで、一定の効果を得るものとなる。
【００４９】
具体的にスクラブ半径とキングピン傾角とを決定する場合には、例えば、図１０に示すラック軸力の分布を示す等値線をｎ次曲線（ｎは２以上の整数）として近似し、上記一点鎖線で囲んだ領域の中から、ｎ次曲線の変曲点（またはピーク値）の位置によって定めた値を採用することができる。
【００５０】
（ラック軸力の最小化例）
図１１は、本実施形態に係るサスペンション装置１Ｂにおけるラック軸力の解析結果を示す図である。
図１１に示す実線は、図２〜４に示すサスペンション構造において、キャスタ角０度、キャスタトレール０ｍｍ、スクラブ半径−１０ｍｍに設定した場合のラック軸力特性を示している。
なお、図１１においては、サスペンション装置１Ｂと同方式の懸架構造で、キングピン軸に関する設定をステアバイワイヤ方式の操舵装置を備えていない構造に合わせて設定したときの比較例（破線）を併せて示している。
【００５１】
図１１に示すように、上記検討結果に従って設定すると、ラック軸力は比較例に対し約３０％低減することができる。
これにより、キングピン軸周りのモーメントをより小さくすることができる結果、ステアリングラック部材１４およびタイロッド１５に加わる負荷を低減でき、部材を簡素化することができる。
また、ステアバイワイヤを実現するための転舵アクチュエータ８として、駆動能力のより低いものを用いることができ、車両の低コスト化および軽量化を図ることができる。
【００５２】
（ポジティブスクラブによる直進性確保）
図１２は、ポジティブスクラブとした場合のセルフアライニングトルクを説明する概念図である。
図１２に示すように、タイヤに働く復元力（セルフアライニングトルク）は、キャスタトレイル、ニューマチックトレイルの和に比例して大きくなる。
ここで、ポジティブスクラブの場合、キングピン軸の接地点から、タイヤ接地中心を通るタイヤの横すべり角β方向の直線に下ろした垂線の足の位置によって定まるホイールセンタからの距離εc（図１２参照）をキャスタートレイルとみなすことができる。
【００５３】
そのため、ポジティブスクラブのスクラブ半径が大きければ大きいほど、転舵時にタイヤに働く復元力は大きくなる。
本実施形態においては、キャスタ角を０に近づけることによる直進性への影響を、ポジティブスクラブとすることで低減するものである。また、ステアバイワイヤ方式を採用していることから、転舵アクチュエータ８によって最終的に目的とする直進性を確保することができる。
【００５４】
（サスペンション設計例）
図３〜５に示すサスペンション装置１Ｂの構成において、上記検討結果に従い、キングピン傾角１３．８度、キャスタートレイル０ｍｍ、スクラブ半径５．４ｍｍ（ポジティブスクラブ）、キャスタ角５．２度、ホイールセンタの高さにおけるキングピンオフセット８６ｍｍとした場合、ラック軸力を約３０％低減できる。
【００５５】
上記設計値については、制動時に、サスペンションロアリンクが車両後方へ移動し、このときキングピン下端も同様に車両後方へ移動するため、キャスタ角は一定の後傾をとることとしたものである。ちなみに、キャスター角０度以下の場合（キングピン軸が前傾している場合）、転舵制動時ラックモーメントが大きくなるため、ラック軸力が増大する。したがって、キングピンの位置を上記のように規定する。
即ち、キングピンロアピボット点（仮想ピボットも含む）はホイールセンタ後方、キングピンアッパーピボット点（仮想ピボットも含む）はロアピボット点後方に位置する構成とする。
【００５６】
（作用）
次に、本実施形態に係る車両用の操舵装置Ｓの作用について説明する。
本実施形態に係る操舵装置Ｓは、ステアバイワイヤシステムを有しており、ステアリング中立位置付近では、車輪への前後力の入力に対して、トー変化を生じないリンク配置となっている（図６参照）。
そして、旋回を行う場合、アクチュエータ２７ａによって転舵量を変化させ、オーバーステア傾向となることを抑制する。
【００５７】
ここで、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足した場合（即ち、コントロール／駆動回路ユニット２６がフェールであると判定した場合、アクチュエータ２６ａが動作不能となって非通電状態となった場合、および運転者が入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とを連結させる操作を行った場合）、アクチュエータ２６ａがラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置に保持している状態を解放する。
【００５８】
すると、ラック移動軸２７ｂは、ＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動し、それに伴い、クラッチ２７ｄが連結状態となる。
これにより、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とが機械的に連結した状態となり、ステアバイワイヤシステムによらない操舵を行うことが可能となる。
また、このとき、ステアリングラック部材１４は、ＳＢＷ位置よりも車両後方側に位置するステアリング軸直結位置に移動するため、タイロッド１５の車体側連結点が車両後方側（即ち、ロアリンク部材に接近する方向）に移動する。
【００５９】
すると、タイロッド１５のナックル連結点は、車輪へ入力する前後方向の力（具体的には制動による後方向きの力）に対して、仮想ロアピボット点よりも車体外側に移動する軌跡を描くように変化する。
その結果、仮想ロアピボット点に対してナックル連結点を車幅方向の外側に移動させることができ、トーアウト特性を実現することができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態における操舵装置Ｓは、ステアバイワイヤシステムによって、ステアリング中立位置付近では、車輪に入力する前後方向の力に対して、トー変化が発生しないリンク配置としている。そして、旋回制動時等には、ステアバイワイヤシステムによって、転舵量を変化させて、オーバーステア傾向を抑制している。さらに、ステバイワイヤシステムのフェール時等、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足したときには、メカニカルバックアップ２７によってステアリングラック部材１４をＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動させる。これにより、タイロッド１５の車体側連結点をロアリンク部材に近づける。
【００６１】
そのため、通常の走行時にはタイヤの偏摩耗を防ぐことができる。そして、旋回制動時等には、ステアバイワイヤシステムが動作している場合、ステアバイワイヤシステムの制御によりオーバーステア傾向となることを抑制できる。また、ステアバイワイヤシステムがフェールとなった場合、車輪に入力する前後力（後方向きの力）に対して、リンク配置によってトーアウト特性を実現することができる。
【００６２】
したがって、ステアバイワイヤシステムを有する車両用の操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることができる。
また、クラッチ２７ｄを連結する機構とステアリングラック部材１４を移動させる機構とを一体として構成したため、車両の軽量化・低コスト化を図りつつ、走行安定性を向上させることができる。
【００６３】
なお、本実施形態に係るサスペンション装置１Ｂでは、キャスタトレイルがタイヤ接地面内に位置する設定としている。
例えば、キングピン軸の設定を、キャスタ角０度、キャスタトレイル０ｍｍ、スクラブ半径０ｍｍ以上のポジティブスクラブとしている。また、キングピン傾角については、スクラブ半径をポジティブスクラブとできる範囲で、より小さい角度となる範囲（例えば１５度以下）で設定する。
【００６４】
このようなサスペンションジオメトリとすることにより、転舵時におけるタイヤ接地面中心の軌跡がより小さいものとなり、タイヤ捻りトルクを低減できる。
そのため、ラック軸力をより小さいものとできることから、キングピン軸周りのモーメントをより小さくでき、転舵アクチュエータ８の出力を低減することができる。また、より小さい力で車輪の向きを制御できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
【００６５】
また、キャスタ角を０度、キャスタトレイルを０ｍｍとしたことに伴い、サスペンション構造上の直進性に影響が生じる可能性があるところ、ポジティブスクラブに設定することにより、その影響を軽減している。さらに、転舵アクチュエータ８による制御と併せて、直進性を確保している。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
【００６６】
また、キングピン傾角を一定の範囲に制限したことに対しては、転舵アクチュエータ８での転舵を行うところ、運転者が操舵操作に重さを感じることを回避できる。また、路面からの外力によるキックバックについても、転舵アクチュエータ８によって外力に対抗できるため、運転者への影響を回避できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
また、本実施形態に係るサスペンション装置１Ｂは、ストラット式としたため、部品点数をより少ないものとでき、本実施形態におけるキングピン軸の設定を容易に行うことができる。
【００６７】
なお、本実施形態において、ステアリングラック部材１４がステアリングラック部材に対応し、入力側ステアリング軸が入力側ステアリング軸３に対応する。また、出力側ステアリング軸１０が出力側ステアリング軸に対応し、転舵アクチュエータ８が転舵アクチュエータに対応する。また、タイロッド１５が転舵用リンク部材に対応し、第１リンク３７および第２リンク３８（ロアリンク部材）が懸架用リンク部材に対応する。また、アクチュエータ２７ａ、ラック移動軸２７ｂおよび弾性体２７ｃがラック移動手段に対応する。また、弾性体２７ｃが弾性体に対応し、ラック移動軸２７ｂがラック移動部材に対応し、アクチュエータ２７ａがラック移動用アクチュエータに対応する。また、移動軸側支持部Ｐ２が移動部材側支持部に対応し、車体側支持部Ｐ１が車体側支持部に対応し、クラッチ２７ｄがクラッチに対応する。
【００６８】
（第１実施形態の効果）
（１）ステアリングラック部材と車輪とを連結する転舵用リンク部材と、車体と車輪とを車両上下方向に揺動可能に連結する懸架用リンク部材とを並行して設置する。ステアリングラック部材の移動条件が充足したとき、ステアリングラック部材を、車両前後方向において、転舵用リンク部材との連結点が懸架用リンク部材に近づく方向に移動させる。また、ステアリングラック部材の移動に応じて、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸との連結状態をクラッチによって切り替える。
【００６９】
そのため、移動条件を充足すると、ステアリングラック部材が車両前後方向に移動してクラッチが入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを連結状態とする。このとき、転舵用リンク部材と懸架用リンク部材との位置関係が、車両後方向きの力が車輪に入力したときにトーアウト特性となるように変化する。
したがって、ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００７０】
（２）ラック移動手段が、ラック移動用アクチュエータを駆動することでステアリングラック部材を車両前後方向の一方に移動させると共に弾性体を弾性変形させる。
したがって、ラック移動用アクチュエータがステアリングラック部材を解放すると、弾性体の復元力によってステアリングラック部材を移動させることが可能となる。
【００７１】
（３）クラッチは、ラック移動手段が第１の位置にステアリングラック部材を移動したときに、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを非連結状態とし、ステアリングラック部材が第２の位置にステアリングラック部材を移動したときに、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを連結状態とする。
したがって、ラック移動用アクチュエータがステアリングラック部材を解放したときに、弾性体の復元力によって、クラッチを連結させることができる。
【００７２】
（４）ステアリングラック部材が第１の位置と第２の位置とを移動するときのストロークによって、クラッチの連結を行うこととした。
したがって、電気的な制御を要することなく、クラッチを連結することが可能となる。
（５）ステアリングラック部材および転舵用リンク部材が、懸架用リンク部材よりも車両前方側に位置する構成とした。
したがって、解放時のステアリングラック部材の移動方向とクラッチが連結する方向とが一致するため、簡単にクラッチを連結させることができる。
【００７３】
（６）ステアリングバイワイヤシステムのフェール検出、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを連結させる操作の入力、およびラック移動手段が備えるラック移動用アクチュエータの非導通状態の発生の少なくともいずれかをステアリングラック部材の移動条件とした。
そのため、ステアリングバイワイヤシステムを使用しない種々の状況に応じて、車両後方向きの力が車輪に入力したときにトーアウト特性とすることができる。
したがって、ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００７４】
（７）車輪を転舵するステアリングラック部材を、移動条件が充足したときに車両前後方向の一方に移動させることにより、ステアリングラック部材と車輪とを連結する転舵用リンク部材を、車体と車輪とを連結する懸架用リンク部材に対して、車輪に車両後方向きの力が入力したときにトーアウトとなる位置関係に変化させる。
したがって、ステアバイワイヤシステムを有する車両用操舵装置において、旋回制動時等の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００７５】
（応用例１）
第１実施形態においては、１つのステアリングラック部材１４を１つの転舵アクチュエータ８で移動させるステアバイワイヤシステムを有する場合を例に挙げて説明した。
これに対し、左右前輪にステアリングラック部材１４および転舵アクチュエータ８を１つずつ備え、左右前輪を独立に転舵可能なステアバイワイヤシステムに本発明を適用することができる。
図１３は、左右前輪（車輪１７ＦＬ，１７ＦＲ）を独立に転舵可能なステアバイワイヤシステムを有する場合の応用例を示す全体構成図である。また、図１４は、本応用例におけるメカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
【００７６】
図１３および図１４に示す構成においても、各前輪は、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置としたとき、ステアリング中立位置では、車輪への前後力の入力に対して、トー変化を生じない構造となっている（図６参照）。
そして、旋回制動時等において、車輪１７ＦＬ，１７ＦＲが旋回外輪となるときには、転舵アクチュエータ８によって、それぞれの前輪をトーアウト側にトー変化させる。
これにより、旋回制動時等における車両の走行安定性を向上させることができる。
【００７７】
さらに、本応用例においても、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置から車両前後方向の後方に位置するステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点の移動を実現している。具体的には、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点を車両後方側に移動させる。この場合、車両後方向きの力が車輪に作用したときに、タイロッド連結点は車幅方向の外側に移動する軌跡を描く。
【００７８】
即ち、車輪１７ＦＬ，１７ＦＲへの前後力の入力に対し、ナックル連結点が仮想ロアピボット点よりも車幅方向の外側に移動することとなる。
したがって、ステアバイワイヤシステムがフェールした時等、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足し、クラッチ２７ｄが連結状態となった場合に、旋回制動時等に旋回外輪をトーアウト特性とすることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。
【００７９】
なお、本応用例の構成を実現するために、例えば、第１実施形態のメカニカルバックアップ２７に対し、以下のような変更を加えることができる。即ち、左右前輪に設置したステアリングラック部材１４および転舵アクチュエータ８を１つのメカニカルバックアップ２７で車両前後方向に移動させるために、左右前輪のステアリングラック部材１４および転舵アクチュエータ８を一体に支持するギアケースを設置する。また、左右前輪のステアリングラック部材１４同士をフェール時に連結状態とし、フェール時以外に非連結状態とするクラッチを設置する。このとき、左右前輪のステアリングラック部材１４は一定の距離を有するため、これらを連結する連結部材を設置しておき、この連結部材の両端に左右前輪のステアリングラック部材１４をクラッチを介して固定することができる。これらクラッチおよび連結部材も、ギアケースと一体に移動する構成とする。そして、ギアケースにラック移動軸２７ｂの一端を固定し、ステアバイワイヤシステムのフェール時には、ギアケースをステアリング軸直結位置側に移動させることで、上記トーアウト特性を実現する。
【００８０】
（応用例３）
第１実施形態においては、ステアリングラック部材１４を車軸よりも車両前方側に配置した操舵装置に本発明を適用する場合について説明した。
これに対し、本応用例では、ステアリングラック部材１４を車軸よりも車両後方側に配置した操舵装置に本発明を適用している。
図１５は、本応用例におけるメカニカルバックアップ２７の構成を示す図である。
図１５に示す構成では、タイロッド１５をロアリンク部材よりも車両後方側に配置してある。
【００８１】
図１５に示すように、メカニカルバックアップ２７は、アクチュエータ２７ａと、ラック移動軸２７ｂと、コイルばね等の弾性体２７ｃと、クラッチ２７ｄと、回転機構２７ｅを有している。
アクチュエータ２７ａは、サスペンションメンバに固定してあり、回転軸に設置したピニオンギアによってラック移動軸２７ｂを車両前後方向に移動させる。また、アクチュエータ２７ａ（具体的にはアクチュエータ２７ａの固定部材）には、ラック移動軸２７ｂに設置した弾性体２７ｃの弾性力を受け止める板状の車体側支持部Ｐ１を形成してある。
【００８２】
また、アクチュエータ２７ａは、コントロール／駆動回路ユニット２６の指示に従って、ラック移動軸２７ｂの位置を車両前後方向に移動させる。具体的には、アクチュエータ２７ａは、通電時には回転軸を駆動することにより、ラック移動軸２７ｂの位置をステアバイワイヤシステムにおいて動作させるＳＢＷ位置に保持することができる。なお、アクチュエータ２７ａの非通電時には、回転軸が回転自在な状態となり、弾性体２７ｃが収縮する。その結果、アクチュエータ２７ａの非通電時、ラック移動軸２７ｂの位置は、ＳＢＷ位置よりも車両前後方向の前方にあってラック移動軸２７ｂをメカニカルな操舵機構において動作させるステアリング軸直結位置となる。
【００８３】
ラック移動軸２７ｂは、移動軸の方向が車両前後方向となるように設置してあり、一端がステアリングラック部材１４を支持するギアケースに連結し、他端には弾性体２７ｃの端部を支持する板状の移動軸側支持部Ｐ２を有している。また、ラック移動軸２７ｂは、アクチュエータ２７ａのピニオンギアと噛み合う平歯を有しており、アクチュエータ２７ａの駆動に伴い、サスペンションメンバに対して車両前後方向に摺動する。
【００８４】
弾性体２７ｃは、ラック移動軸２７ｂの移動軸側支持部Ｐ２とアクチュエータ２７ａの車体側支持部Ｐ１との間に設置してあり、移動軸側支持部Ｐ２と車体側支持部Ｐ１との間に弾性力（接近する方向の力）を発生させることができる。アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂの位置をＳＢＷ位置に制御しているとき、移動軸側支持部Ｐ２と車体側支持部Ｐ１との距離が大きくなり、弾性体２７ｃを伸長させた状態となる。
【００８５】
クラッチ２７ｄは、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０との間に設置した単板式のクラッチである。クラッチ２７ｄは、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂの位置をＳＢＷ位置に保持しているときは非連結状態となり、それ以外（アクチュエータ２７ａが非通電状態あるいはラック移動軸２７ｂをステアリング軸直結位置に制御したとき）は連結状態となる。
【００８６】
回転機構２７ｅは、車幅方向の回転軸を有し、出力側ステアリング軸１０のケースに設置したヒンジ等によって構成した回転機構である。回転機構２７ｅは、出力側ステアリング軸１０の下端がラック移動軸２７ｂの移動によって車両前方に変位（ＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に変位）すると、回転軸を中心として出力側ステアリング軸１０の上端を車両後方に変位させる。これにより、クラッチ２７ｄが連結状態となり、入力側ステアリング軸３と出力側ステアリング軸１０とが機械的に連結する。
【００８７】
また、図１６は、本応用例の前輪（車輪１７ＦＬ）におけるリンク部材のトー変化特性を示す図（車両上面視）である。
本応用例においても、図６の場合と同様に、アクチュエータ２７ａがラック移動軸２７ｂをＳＢＷ位置としたとき、ステアリング中立位置では、車輪への前後力の入力に対して、トー変化を生じない構造となっている。
【００８８】
ここで、本応用例においては、タイロッド１５がロアリンク部材よりも車両後方側に配置してある。そのため、前後力の入力に対する車輪１７ＦＬのトー変化をトーアウト特性とするためには、タイロッド１５の車体側連結点を中心とするナックル連結点の軌跡を車両上面視で図１６中の二点鎖線のようにすれば良い。
即ち、車輪１７ＦＬへの前後力の入力に対し、ナックル連結点が仮想ロアピボット点よりも車幅方向の内側に移動するリンク配置とすれば良い。
【００８９】
これは、図１６の「連結点移動方向」として示す矢印の方向にタイロッド１５の車体側連結点を移動することに相当する。このとき、タイロッド１５は、図６中の一点鎖線で示す状態となる。本応用例においては、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置から車両前方側のステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点の移動を実現している。具体的には、ラック移動軸２７ｂがＳＢＷ位置からステアリング軸直結位置に移動することで、タイロッド１５の車体側連結点を車両前方側に移動させる。この場合、車両後方向きの力が車輪に作用したときに、タイロッド連結点は車幅方向の内側に移動する軌跡を描く。
【００９０】
これにより、ステアバイワイヤシステムがフェールした時等、ステアリングラック部材１４の移動条件が充足し、クラッチ２７ｄが連結状態となった場合に、旋回制動時等に旋回外輪をトーアウト特性とすることができ、車両の走行安定性を向上させることが可能となる。また、クラッチ２７ｄの連結状態を切り替えるアクチュエータを別途備える必要がなくなり、車両の軽量化・低コスト化を図ることができる。また、電気的な制御を要することなく、クラッチ２７ｄを連結することができる。また、フェール時にラック移動軸２７ｂが移動する方向とクラッチ２７ｄが連結する方向とが一致していなくても、回転軸の作用によって、簡単にクラッチ２７ｄを連結させることができる。
なお、本応用例の構成は、第１実施形態の１つのステアリングラック部材１４を１つの転舵アクチュエータ８で移動させるステアバイワイヤシステムおよび応用例１の左右前輪を独立に転舵可能なステアバイワイヤシステムに適用することが可能である。
【００９１】
（効果）
ステアリングラック部材および転舵用リンク部材が、懸架用リンク部材よりも車両後方側に位置する構成とし、ラック移動手段がステアリングラック部材を車両後方側に移動したときに、入力側ステアリング軸と出力側ステアリング軸とを非連結状態とする。
したがって、ステアリングラック部材の方向とクラッチが連結する方向とが一致していない構成でも、弾性体の復元力によってクラッチを連結させることができる。
【００９２】
（応用例４）
第１実施形態では、タイヤ接地面内にキャスタトレイルを設定するものとし、その一例として、キャスタトレイルをゼロに近い値とする場合について説明した。
これに対し、本応用例では、キャスタトレイルの設定条件をタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までの範囲に限定するものとする。
（効果）
キャスタトレイルをタイヤ接地面中心からタイヤ接地面の前端までに設定すると、直進性の確保と操舵操作の重さの低減を両立できる。即ち、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
【００９３】
（応用例５）
第１実施形態においては、図１０に示す座標平面において、一点鎖線で囲んだ領域を設定に適する領域として例に挙げた。これに対し、注目するラック軸力の等値線を境界線とし、その境界線が示す範囲より内側の領域（キングピン傾角の減少方向でスクラブ半径の増加方向）を設定に適する領域とすることができる。
（効果）
ラック軸力の最大値を想定して、その最大値以下の範囲にサスペンションジオメトリを設定することができる。
【００９４】
（応用例６）
第１実施形態および応用例１では、ステアバイワイヤ方式の操舵装置を備える車両にサスペンション装置１Ｂを適用する場合を例に挙げて説明したが、ステアバイワイヤ方式ではなく、機械的な操舵機構の操舵装置を備える車両にサスペンション装置１Ｂを適用することが可能である。
この場合、キングピン軸を上記検討結果に基づく条件に従って決定し、キャスタトレイルをタイヤ接地面内に設定した上で、機械的な操舵機構のリンク配置をそれに合わせて構成する。
（効果）
機械的な構造を有する操舵機構においても、キングピン周りのモーメントを低減して運転者に要する操舵力をより小さいものとでき、操縦性・安定性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  自動車、１Ａ  車体、１Ｂ  サスペンション装置、２  ステアリングホイール、３  入力側ステアリング軸、４  ハンドル角度センサ、５  操舵トルクセンサ、６  操舵反力アクチュエータ、７  操舵反力アクチュエータ角度センサ、８  転舵アクチュエータ、９  転舵アクチュエータ角度センサ、１０  出力側ステアリング軸、１１  転舵トルクセンサ、１２  ピニオンギア、１３  ピニオン角度センサ、１４  ステアリングラック部材、１５  タイロッド（転舵用リンク部材）、１６  タイロッド軸力センサ、１７ＦＲ，１７ＦＬ，１７ＲＲ，１７ＲＬ  車輪、１８  ブレーキディスク、１９  ホイールシリンダ、２０  圧力制御ユニット、２１  車両状態パラメータ取得部、２４ＦＲ，２４ＦＬ，２４ＲＲ，２４ＲＬ  車輪速センサ、２６  駆動回路ユニット、２７  メカニカルバックアップ、２７ａ  アクチュエータ（ラック移動用アクチュエータ）、２７ｂ  ラック移動軸（ラック移動部材）、２７ｃ  弾性体、２７ｄ  クラッチ、２７ｅ  回転機構、３２  車軸、３３  アクスルキャリア、３４  バネ部材、３７  第１リンク（懸架用リンク部材）、３８  第２リンク（懸架用リンク部材）、４０  ショックアブソーバ、Ｐ１  車体側支持部（車体側支持部）、Ｐ２  移動軸側支持部（移動部材側支持部）、Ｓ  操舵装置
【図１】
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【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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