CN103287486A - 车辆用转向操纵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供车辆用转向操纵装置。转向操纵部件（2）与转向轮（3）并不机械连结的车辆用转向操纵装置（1）具备将转向操纵部件（2）的旋转角限制在限制角度范围内的限制旋转角机构（14）。在正常模式下，基于由转向操纵角传感器（12）检测出的转向操纵角对转向致动器进行驱动控制。在转向操纵角传感器（12）发生异常的故障模式下，基于由转向操纵方向检测传感器（15a（15b））检测出的转向操纵方向对转向致动器进行驱动控制。转向操纵方向检测传感器基于旋转角限制机构（14）将转向操纵部件（2）的旋转角限制在限制角度范围的一对终端中的哪一个来检测转向操纵方向。

Description

车辆用转向操纵装置

技术领域

本发明涉及车辆用转向操纵装置。

背景技术

在日本特开平10-278826号公报中提出有转向操纵部件与转向轮并不机械连结的所谓线控转向式的转向操纵装置，在该转向操纵装置中设置有主转向操纵角传感器和在主转向操纵角传感器发生故障时作为替代品的备用的转向操纵角传感器。并且，在日本特开2004-90784号公报所提出的线控转向式转向操纵装置中，在转向操纵部件与转向机构之间配置行星齿轮机构，在转向操纵角传感器发生故障时，能够经由通过限制上述行星齿轮机构的齿圈的旋转而使其传动比成为固定传动比的行星齿轮机构进行手动转向操纵。

在日本特开平10-278826号公报的方案中，由于使用多个昂贵的转向操纵角传感器，因此制造成本高。在日本特开2004-90784号公报的装置中，由于使用行星齿轮机构，因此制造成本高。

发明内容

本发明提供一种能够廉价地实现失效保护的车辆用转向操纵装置。

根据本发明的实施例的一个特征，在转向操纵部件与转向轮并不机械连结的车辆用转向操纵装置中，具备将转向操纵部件的旋转角限制在限制角度范围内的旋转角限制机构，在正常模式下，基于由转向操纵角传感器检测出的转向操纵角对转向致动器进行驱动控制，在转向操纵角传感器产生异常的故障模式下，基于由转向操纵方向检测传感器检测出的转向操纵方向对转向致动器进行驱动控制。其特征在于，转向操纵方向检测传感器基于旋转角限制机构将转向操纵部件的旋转角限制在限制角度范围的一对终端中的哪一个来检测转向操纵方向。

通过以下参照附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述，能够了解本发明的上述的以及其他的目的、特征以及优点，其中，相同的标号表示相同的要素。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的车辆用转向操纵装置的简要结构的示意图。

图2是收纳有限制转向操纵部件的旋转角的旋转角限制机构和反力马达等的壳体的剖视图，示出正常时的状态。

图3是将图2的一部分放大后的、旋转角限制机构及其周边的剖视图，示出未到达限制角度范围的终端的状态。

图4是旋转角限制机构的分解立体图。

图5A、图5B以及图5C是旋转角限制机构的板要素的剖视图。

图6A是对第一连结要素的活动范围进行说明的概要图。

图6B是对第三连结要素的活动范围进行说明的概要图。

图6C是对第二连结要素的活动范围进行说明的概要图。

图7A到图7D是用于说明凸轮机构的动作的、第一连结要素及其周边的简要剖视图。图7A示出即将到达限制角度范围的一个终端之前的状态。图7B示出到达限制角度范围的一个终端后的状态。图7C示出即将到达限制角度范围的另一个终端之前的状态。图7D示出到达限制角度范围的另一个终端后的状态。

图8A到图8C是利用转向操纵方向检测传感器检测转向操纵方向的机构的简要剖视图。图8A示出未到达限制角度范围的终端的状态。图8B示出在限制角度范围的一个终端处第二连结机构的突起与一个转向操纵方向检测传感器接触的状态。图8C示出在限制角度范围的另一个终端处第二连结机构的突起与另一个转向操纵方向检测传感器接触的状态。

图9是旋转角限制机构及其周边的剖视图，示出到达限制角度范围的终端后的状态。

图10是示出ECU的主要控制流程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。

图1是示出本发明的一个实施方式的车辆用转向操纵装置的简要结构的示意图。本车辆用转向操纵装置1构成方向盘等转向操纵部件2与转向轮3并不机械连结的所谓的线控转向系统。

在车辆用转向操纵装置1中，将根据转向操纵部件2的旋转操作而被驱动的转向致动器4的动作转换成由壳体5支承的转向轴6的在车宽度方向上的直线运动。该转向轴6的直线运动被转换成转向用的左右的转向轮3的转向运动，由此来实现车辆的转向。将与车辆直行时的转向轮3的位置对应的转向操纵部件2的位置设定为转向操纵中立位置。

转向致动器4例如包括电动马达。该电动马达的驱动力（输出轴的旋转力）通过与转向轴6相关联地设置的滚珠丝杠装置而被转换成转向轴6的沿轴向的直线运动。该转向轴6的直线运动传递至连结在转向轴6的两端的转向横拉杆7，从而引发转向节臂8的转动。由此，实现由转向节臂8支承的转向轮3的转向。

利用转向轴6、转向横拉杆7以及转向节臂8构成用于使转向轮3转向的转向机构A。支承转向轴6的壳体5被固定于车体B。转向操纵部件2连结于由车体B支承为能够旋转的转向操纵轴9。在转向操纵轴9安装有反力马达10，该反力马达10用于将从路面等传递至转向轮3的反力作为转向反力而施加于转向操纵部件2。反力马达10包括无刷马达等电动马达。反力马达10被收纳在固定于车体B的壳体11内。

在车辆用转向操纵装置1设置有用于与转向操纵轴9相关联地检测转向操纵部件2的转向操纵角θh的转向操纵角传感器12。并且，在转向操纵轴9设置有用于检测施加于转向操纵部件2的转向操纵扭矩T的扭矩传感器13。转向操纵角传感器12和扭矩传感器13被收纳在壳体11内。并且，在壳体11内收纳有限制转向操纵部件2的旋转角的旋转角限制机构14、以及作为转向操纵方向检测装置的转向操纵方向检测传感器15。

旋转角限制机构14发挥将作为为了进行转向操纵而被操作的转向操纵部件2的旋转轴的转向操纵轴9的输出轴24的旋转角限制在限制角度范围内的功能。如本实施方式这样，在线控转向式的车辆用转向操纵装置1中，转向操纵部件2不受来自转向机构A的约束。因此，为了避免超过转向机构A的动作限度而对转向操纵部件2进行操作，利用旋转角限制机构14将转向操纵部件2的旋转角限制在与上述动作限度对应的上述限制角度范围内。

在转向操纵角传感器12发生异常的故障时，转向操纵方向检测传感器15与旋转角限制机构14的动作相关联地检测转向操纵部件2的转向操纵方向。另一方面，在车辆用转向操纵装置1设置有用于与转向轴6相关联地检测转向轮3的转向角θw（轮胎偏转角）的转向角传感器16。除了上述传感器之外，还设置有检测车速V的车速传感器17。上述的传感器类12、13、15～17的各检测信号被输入到形成为包括微型计算机的结构的作为控制装置的ECU18（Electronic Control Unit：电子控制单元）。

ECU18基于由转向操纵角传感器12检测出的转向操纵角θh和由车速传感器17检测出的车速V设定目标转向角。进而，基于该目标转向角和由转向角传感器16检测出的转向角θw之间的偏差，经由内置于ECU19的驱动电路（未图示）对转向致动器4进行驱动控制（转向控制）。

另一方面，ECU18基于传感器类12、13、15～17输出的检测信号。经由内置于ECU18的驱动电路（未图示）对反力马达10进行驱动控制（反力控制），以便对转向操纵部件2施加朝向与转向操纵部件2所被转向操纵的方向相反的方向的适当的反力。

参照图2，转向操纵轴9由筒状的壳体11支承为能够旋转。转向操纵轴9的一端从壳体11突出，转向操纵部件2连结于上述一端从而能够与转向操纵轴9一体旋转。在壳体11内收纳有上述的转向操纵角传感器12、扭矩传感器13以及反力马达10。

转向操纵轴9具备：输入轴22，转向操纵部件2连结于该输入轴22的一端22a（相当于转向操纵轴9的上述一端）从而能够与输入轴22一体旋转；以及输出轴24，其经由扭杆23以能够传递扭矩的方式同轴地连结于输入轴22。扭杆23的一端23a连结于输入轴22从而能够与输入轴22一体旋转，扭杆23的另一端23b连结于输出轴24从而能够与输出轴24一体旋转。

转向操纵轴9由被壳体11保持的第一轴承25、第二轴承26以及第三轴承27支承为能够旋转。第一轴承25将输入轴22的轴向的中间部支承为能够旋转。第二轴承26和第三轴承27将输出轴24支承为能够旋转。具体而言，第二轴承26将输出轴24的一端24a附近支承为能够旋转，第三轴承27将输出轴24的另一端24b支承为能够旋转。

并且，输入轴22的另一端22b插入到设置于输出轴24的支承孔28内。输入轴22的另一端22b经由第四轴承30而由支承孔28的内周支承为能够旋转。壳体11通过组合壳体主体31和端壁32构成。壳体主体31呈筒状，且具有一端31a和另一端31b。作为壳体11的一部分的端壁32堵塞壳体主体31的另一端31b。

具体而言，端壁32具有从其外径部附近沿轴向突出的筒状部33，该筒状部33嵌合于壳体主体31的另一端31b的内周。在设置于筒状部33的外周的收纳槽收纳有密封部件34，利用密封部件34确保壳体31主体与筒状部33的嵌合部处的密封性。并且，端壁32使用固定螺钉35等被固定于壳体主体31的另一端31b。

作为壳体11的一部分的端壁32和由该端壁32经由后述的施力部件69限制了旋转的后述的按压板70构成旋转角限制机构14的后述的不可旋转要素。在壳体主体31的一端31a的内周与转向操纵轴9的输入轴22的外周之间夹装有对两者之间进行密封的油封36。并且，上述第一轴承25由设置于壳体主体31的一端31a的内周的轴承保持部37保持。

第二轴承26由设置于壳体主体31的轴向的中间部的轴承保持部38保持，并将输出轴24的一端24a附近的外周支承为能够旋转。第二轴承26具备嵌合固定于轴承保持部38的外圈39、和嵌合于输出轴24的外周从而能够与输出轴24一体旋转的内圈40。

第二轴承26的外圈39的一端面与形成于壳体主体31的轴承保持部38的一端的定位台阶部41抵接，由此，限制外圈39朝输出轴24的轴向X1的一侧（第一轴承25侧）移动。并且，第二轴承26的内圈40的一端面与形成于输出轴24的外周的定位台阶部42抵接，由此，限制内圈40朝输出轴24的轴向X1的另一侧（第三轴承27侧）移动。

在端壁32的内壁面32a设置有作为第一凹部的圆形的中心凹部43、和包围中心凹部43的作为第二凹部的环形凹部44。中心凹部43的深度比环形凹部44的深度深。输出轴24的另一端24b插入到中心凹部43内。第三轴承27由中心凹部43的内周保持，并将输出轴24的另一端24b支承为能够旋转。

第三轴承27具备：外圈46，其以不能旋转但能够沿轴向移动的方式通过间隙配合嵌合在中心凹部43的内周；以及内圈47，其嵌合于输出轴24的另一端24b的外周从而能够与输出轴24一体旋转。第三轴承27的内圈47的一端面与形成于输出轴24的外周的定位台阶部48抵接，由此，限制内圈47朝输出轴24的轴向X1的上述一侧（第二轴承26侧）移动。

并且，在中心凹部43内收纳有：由波纹板弹簧构成的弹性部件49，其对第二轴承26和第三轴承27一并施加轴向的预压力；和作为预压力施加部件的间隔件50，其夹装在弹性部件49与第三轴承27之间。间隔件50由如图2所示的圆形板或者环形板构成。间隔件50设置有环状突起51，以便该间隔件50不与输出轴24的另一端24b的端面、第三轴承27的内圈47的端面接触，而仅与外圈46的端面接触。弹性部件49经由间隔件50的环形突起51朝输出轴24的轴向X1的上述一侧对第三轴承27的外圈46施力。

壳体主体31的定位台阶部41经由第三轴承27的外圈46、第三轴承的内圈47、输出轴24的定位台阶部48、输出轴24的定位台阶部42、第二轴承26的内圈40、以及第二轴承26的外圈39承受该作用力。因而，能够对第二轴承26和第三轴承27一并施加轴向的预压力。

扭矩传感器13在壳体11内配置在第一轴承25与第二轴承26之间。作为扭矩传感器13，例如可以使用采用了霍尔IC（磁传感器）的扭矩传感器。ECU18形成为基于扭矩传感器13的信号计算输入到转向操纵轴9的转向操纵扭矩的结构。

反力马达10具备：连结于输出轴24从而能够与该输出轴24一体旋转的转子61；以及同心地包围转子61且被固定于壳体主体31的内周的定子62。转子61具备能够与输出轴24一体旋转的转子铁心63、以连结于转子铁心63从而能够与转子铁心63一体旋转的永久磁铁64。

转子铁心63具有同心地包围输出轴24的筒状的第一部分65、以及将第一部分65的一端65a连结于输出轴24从而使得第一部分65能够与输出轴24一体旋转的第二部分66。永久磁铁64连结于第一部分65的外周从而能够与第一部分65一体旋转。第二部分66构成旋转角限制机构14的后述的可旋转要素。在本实施方式中，基于包括第一部分65和第二部分66的转子铁心63与输出轴24利用单一材料一体形成的例子进行说明，但也可以形成为将与输出轴24相独立地形成的转子铁心一体连结于输出轴24。

在壳体11内、且是在第二部分66第二轴承26之间配置有转向操纵角传感器12。例如使用解析器构成转向操纵角传感器12。转向操纵角传感器12具备：连结于输出轴24从而能够与输出轴24一体旋转的解析器转子67；以及固定于壳体主体31的内周、并包围解析器转子67的解析器定子68。

图3是旋转角限制机构14的放大图。旋转角限制机构14配置于转子61的转子铁心63的第一部分65的径向内侧的空间。图4是旋转角限制机构14的分解立体图。旋转角限制机构14具备：作为不可旋转要素的、壳体11的端壁32；由作为转向操纵部件2的旋转轴的转向操纵轴9的输出轴24同轴地支承、能够相对于输出轴24旋转、且能够沿轴向X1移动的多个板要素71～75；以及作为可旋转要素的、转子铁心63的第二部分66。作为不可旋转要素的端壁32与作为可旋转要素的第二部分66配置于板要素71～75的轴向X1的两侧。

并且，旋转角限制机构14具备多个连结要素81、82、83，上述多个连结要素81、82、83以分别限制不可旋转要素（端壁32）、多个板要素71～75以及可旋转要素（第二部分66）中的分别对应的邻接的要素之间的相对旋转量的方式将上述邻接的要素之间分别连结。并且，旋转角限制机构14具备分别对上述邻接的要素之间的相对旋转施加摩擦阻力的、作为摩擦施加要素的多个摩擦板91～96。

如图3以及图4所示，多个连结要素由第一连结要素81、第二连结要素82、以及作为剩余的连结要素的第三连结要素83构成。

第一连结要素81由销状的突起84和具有端部的卡合槽85（参照图6A）构成，销状的突起84设置于转子铁心63的第二部分66（可旋转要素），并沿轴向X1突出；具有端部的卡合槽85设置于与第二部分66（可旋转要素）邻接的板要素71，供突起84卡合，且沿旋转方向C1延伸。

第一连结要素81的突起84固定在设置于第二部分66（可旋转要素）的固定孔54。突起84具备呈圆柱状的主体部841、和设置于前端的圆锥状部842。第二连结要素82由销状的突起86和具有端部的卡合槽87（参照图6C）构成，销状的突起86设置于多个板要素71～75中的轴向一端的板要素75，并沿轴向X1突出；具有端部的卡合槽87设置于壳体11的端壁32（不可旋转要素），供突起86卡合，且沿旋转方向C1延伸。第三连结要素83由销状的突起88和具有端部的卡合槽89（参照图6B）构成，销状的突起88设置于相互邻接的板要素71～75中的一方，并沿轴向X1突出；具有端部的卡合槽89设置于另一个板要素71～75，供突起88卡合，且沿旋转方向C1延伸。

如端壁32及其周边的简要剖视图亦即图8A所示，设置于端壁32的卡合槽87具有底部871。在卡合槽87的一对终端的底部871安装有例如由接触传感器构成的转向操纵方向检测传感器15a、15b。一个转向操纵方向检测传感器15a配置于一个限制部87a的附近，并检测例如左转向，另一个转向操纵方向检测传感器15b配置于另一个限制部87b的附近，并检测例如右转向。

如板要素71及其周边的简要剖视图即图7A所示，利用凸轮97和凸轮从动件98构成凸轮机构99，上述凸轮97由突起84的圆锥状部842的倾斜状的圆周面构成，上述凸轮从动件98由设置于卡合槽85的两端的一对限制部85a、85b的倾斜面构成。此处，凸轮机构是指根据凸轮的表面形状赋予从动部（凸轮从动件）规定的运动的机械式联动机构。

如图7A和图7B所示，在旋转角限制机构14的限制角度范围的一个终端，凸轮机构99将板要素71的旋转转换成该板要素71的轴向移动从而沿轴向按压板要素71。并且，如图7C以及图7D所示，在限制角度范围的另一个终端，凸轮机构99将板要素71的旋转转换成该板要素71的轴向移动从而沿轴向按压板要素71。

由此，如图9所示，进行使板要素71～75整体朝轴向的端壁32（不可旋转要素）侧移动的动作。即，在限制角度范围的一对终端，凸轮机构99进行使板要素71～75中的轴向一端的板要素75朝端壁32（不可旋转要素）侧移动的动作。即，在限制角度范围的一个终端，当如图7B所示板要素71沿轴向移动，从而如图8B所示轴向一端的板要素75朝端壁32（不可旋转要素）侧移动时，固定于板要素75的第二连结要素82的突起86的顶部861与卡合槽87的底部871的对应的转向操纵方向检测传感器15a接触。从转向操纵方向检测传感器15a朝ECU18输出接触信号，ECU18判断为例如左转向。

并且，在限制角度范围的另一个终端，当如图7D所示板要素71沿轴向移动，从而如图8C所示轴向一端的板要素75朝端壁32（不可旋转要素）侧移动时，固定于板要素75的第二连结要素82的突起86的顶部861与卡合槽87的底部871的对应的转向操纵方向检测传感器15b接触。从转向操纵方向检测传感器15b朝ECU18输出接触信号，ECU18判断为例如右转向。

如图6A所示，在第一连结要素81中，突起84以能够沿旋转方向C1滑动的方式嵌合于板要素71的卡合槽85。突起84通过与卡合槽85的两端亦即限制部85a、85b卡合来限制作为邻接的要素的、第二部分66（可旋转要素）与板要素71之间的相对旋转量。并且，如图6C所示，在第二连结要素82中，突起86以能够沿旋转方向C1滑动的方式嵌合于端壁32（不能转动要素）的卡合槽87。突起86通过与卡合槽87的两端亦即限制部87a、87b卡合来限制作为邻接的要素的、板要素75与端壁32之间的相对旋转量。并且，如图6B所示，在第三连结要素83中，突起88以能够沿旋转方向C1滑动的方式嵌合于卡合槽89。突起88通过与卡合槽89的两端亦即限制部89a、89b卡合来限制邻接的板要素71～75之间的相对旋转量。

参照图3以及图4，板要素71～75由环形板构成，并配置于第一部分65与输出轴24之间。板要素71～75由筒状部件55（例如金属衬套等滑动轴承）的外周55a支承为能够旋转且能够沿轴向移动，该筒状部件55嵌合于输出轴24的外周从而能够与输出轴24一体旋转。板要素71～75能够相对于输出轴24和第一部分65相对旋转。

如图5A所示，板要素71在其一个端面突出形成有第三连结要素83的突起88，在避开突起88的剩余区域形成有沿旋转方向C1延伸的、第一连结要素81的卡合槽85。如图5B所示，各板要素72～74在其一个端面突出形成有第三连结要素83的突起88，在避开突起88的剩余区域形成有沿旋转方向C1延伸的、第三连结要素83的卡合槽89。如图5C所示，板要素75在其一个端面突出形成有第二连结要素82的突起86，在避开突起86的剩余区域形成有沿旋转方向C1延伸的、第三连结要素83的卡合槽89。

如图5A～图5C所示，各突起86、88可以与对应的板要素71～75相独立地设置，且一部分插入到对应的板要素71～75的固定孔56中而一体固定。并且，虽未图示，各突起也可以与对应的板要素71～75由单一材料一体形成。在各板要素71～75的至少一个端面（本实施方式中为突起86、88所突出的一侧的端面）设置有环形的接受凹部57。

如图4所示，各接受凹部57接受对应的摩擦板92～96。并且，各摩擦板92～96的外周由对应的接受凹部57的周壁面支承为能够旋转。另一方面，在转子31的转子铁心63的第二部分66设置有环形的接受凹部58。摩擦板91的外周由接受凹部58的周壁面支承为能够旋转。

如图6A所示，在第一连结要素81中，对于与板要素71的卡合槽85卡合的突起84的活动范围（突起84在卡合槽85的两端的限制部85a、85b之间活动的范围），可以按照使得邻接要素（图6A中未图示的第二部分66与板要素71）之间的相对旋转角成为δ1的方式设定卡合槽85在旋转方向C1上的配置范围。

如图6B所示，在第三连结要素81中，对于与板要素72～75的卡合槽89卡合的突起88的活动范围（突起88在卡合槽89的两端的限制部89a、89b之间活动的范围），可以按照使得邻接要素（邻接的板要素71～75）之间的相对旋转角成为δ1的方式设定卡合槽89在旋转方向C1上的配置范围。

并且，如图6C所示，在第二连结要素82中，对于与端壁32（不可旋转要素）的卡合槽87卡合的板要素75（图6C中未图示）的突起86的活动范围（突起86在卡合槽87的两端的限制部87a、87b之间活动的范围），可以按照使得邻接要素（板要素75与端壁32）之间的相对旋转角成为δ2的方式设定卡合槽87在旋转方向C1上的配置范围。

在该情况下，与转向操纵轴9的最大旋转角相当的、旋转角限制机构14所决定的限制角度范围δmax为

δmax=δ1×4+δ2，

因此，能够将转向操纵轴9的旋转量限制成所希望的多圈旋转范围。例如在δ1为306°、δ2为90°的情况下，转向操纵轴9的旋转量被限制在1620°（规定角度）内。此外，也可以为δ1=δ2。

如图3以及图4所示，各摩擦板91～96分别夹装在对应的邻接要素之间，以便分别对对应的邻接要素施加阻碍分别对应的邻接要素之间的相对旋转的摩擦阻力。例如，摩擦板91夹装在第二部分66（可旋转要素）与板要素71之间，对66、71双方施加阻碍66、71双方的相对旋转的摩擦阻力。各摩擦板92～95分别夹装在邻接的板要素71与72、72与73、73与74、74与75之间，对各邻接的板要素71～75施加阻碍各邻接的板要素71～75的相对旋转的摩擦阻力。并且，摩擦板96夹装在板要素75与按压板70之间，对板要素75和按压板70施加阻碍板要素75与按压板70的相对旋转的摩擦阻力。

如图3所示，施力部件69和按压板70被收纳、保持在壳体11的端壁32的内壁面32a的环形凹部44内。施力部件69和按压板70呈环状，并包围输出轴24的周围。施力部件69使用波纹板弹簧。施力部件69夹装在环形凹部44的底44a与按压板70之间。

按压板70利用单一材料一体形成有从其外周沿轴向突出的、作为轴向移动限制要素的例如环状的凸部701。环状的凸部701的外周由环状凹部44的周壁面44b支承为能够沿轴向X1移动。环状的凸部701包围由波纹板弹簧构成的施力部件69。

施力部件69朝摩擦板96侧对按压板70弹性施力，从而将包括板要素71～75和作为摩擦阻力施加要素的摩擦板91～96的层叠单元弹性夹持在该按压板70（不可旋转要素）与转子61的第二部分66（可旋转要素）之间。即，施力部件69对层叠单元的板要素71～75、摩擦板91～96一并施加轴向的预压力。由此，设定成各摩擦板91～96能够对与它们接触的部件施加所要求的大小的摩擦阻力。

并且，在包括板要素71～75和作为摩擦阻力施加要素的摩擦板91～96的层叠单元被朝转子61的第二部分66侧按压的状态下，在凸部701与端壁32（具体而言为环状凹部44的底44a）之间形成有间隙。

图10是示出与转向控制相关的ECU18的控制流程的流程图。当系统作动时，首先，在步骤S1中，输入来自各种传感器的信号，在步骤S2中，基于转向操纵角传感器12的信号判断是否发生了故障（转向操纵角传感器12的异常）。

在未发生故障的情况（在步骤S2中为否的情况）下，移至正常模式。在正常模式下，基于由转向操纵角传感器12检测出的转向操纵角θh对转向致动器4进行驱动控制（转向控制）。

在发生了故障的情况（在步骤S2中为是的情况）下，移至故障模式。在故障模式下，基于由转向操纵方向检测传感器15a（或者15b）检测出的转向操纵方向，在该接触传感器15a（或者15b）导通的期间，对转向致动器4进行驱动控制（转向控制）而朝转向方向驱动。

根据本实施方式，当在转向操纵角传感器12发生异常的故障时，伴随着被转向操纵的转向操纵部件2到达与其转向操纵方向对应的限制角度范围的终端，对应的转向操纵方向检测传感器15a（或者15b）检测出转向操纵方向。通过基于该检测出的转向操纵方向对转向致动器4进行驱动控制，能够进行转向，从而能够实现失效保护。

作为转向操纵方向检测装置，只要能够基于旋转角限制机构14将转向操纵部件2的旋转角限制在限制角度范围的一对终端中的哪一个来检测转向操纵方向即可，因此能够使用廉价的装置。具体而言，作为转向操纵方向检测传感器15a、15b，使用开关式的简易且廉价的传感器等即可，因此能够降低制造成本。

并且，伴随着在发生故障时被转向操纵的转向操纵部件2到达与其旋转方向对应的限制角度范围的终端，凸轮机构99使轴向一端的板要素75沿轴向移动。通过上述轴向一端的板要素75的轴向移动，对应的转向操纵方向检测传感器15a（或者15b）动作，能够基于将转向操纵部件2的旋转角限制在限制角度范围的一对终端中的哪一个来检测转向操纵方向。

并且，伴随着在发生故障时被转向操纵的转向操纵部件2到达与其旋转方向对应的限制角度范围的终端，第一连结要素81的凸轮机构99克服施力部件69的作用而将对应的邻接的要素（作为可旋转要素的第二部分66与板要素71）之间的间隔扩宽。由此，配置于第二连结要素82的例如卡合槽87的底部871的转向操纵方向检测传感器15a、15b基于与突起86的例如接触来检测转向操纵方向。通过基于所检测出的转向操纵方向对转向致动器4进行驱动控制，能够进行转向，能够实现失效保护。

并且，凸轮机构99由凸轮97和凸轮从动件98构成，并将旋转转换成轴向移动，上述凸轮97由设置于第一连结要素81的突起84的倾斜面构成，上述凸轮从动件98由设置于卡合槽85的一对限制部85a、85b的倾斜面构成。在本实施方式中，利用倾斜面构成凸轮97和凸轮从动件98双方，但只要凸轮机构99的凸轮97和凸轮从动件中的至少一方为倾斜面即可。

并且，在将凸轮机构99的具有形成有倾斜面（凸轮97）的圆锥状部842的突起84组装于第二部分66（可旋转要素）时，无需考虑圆锥状部842的朝向，因此容易组装。并且，第二部分66（可旋转要素）经由第一连结要素81的凸轮机构99沿轴向按压多个板要素71～74整体，从而使转向操纵方向检测传感器15a、15b动作，因此，转向操纵方向检测传感器15a、15b能够可靠地进行检测动作。

并且，由于将不可旋转要素（端壁32）以及可旋转要素（第二部分66）配置在由转向操纵部件2的旋转轴（输出轴24）同轴地支承的板要素71～75的轴向X1的两侧，因此能够紧凑地配置旋转角限制机构14的要素，能够实现小型化。并且，通过将对转向操纵部件2施加转向操纵反力的反力马达10与旋转角限制机构14收纳在同一壳体11内，在线控转向式的车辆用转向操纵装置1中，能够实现构造的简化和小型化。

另外，本发明不限定于上述实施方式，例如，在上述实施方式中，凸轮机构99使所有的板要素71～75沿轴向移动，代替于此，凸轮机构99也可以仅使一部分板要素（也可以是单个板要素）沿轴向移动。总之，只要能够通过凸轮机构99的动作使与转向操纵方向检测传感器15a、15b对置的轴向任意一端的板要素71（或者75）沿轴向移动即可。

并且，在上述实施方式中，转向操纵方向检测传感器15a、15b是配置于第二连结要素82的卡合槽87的底部871并检测突起86的顶部861的接触的接触传感器，但也可以是借助非接触的方式检测突起86的顶部861的接近的非接触式传感器（红外线传感器等）。并且，转向操纵方向检测传感器也可以是配置于突起86的顶部861并检测卡合槽87的底部871的接近或者接触的传感器。并且，施力部件69只要能够朝与凸轮机构99沿轴向按压对应的板要素的方向相反的方向施加作用力即可。总之，施力部件69只要能够朝使第二连结要素82的突起86的顶部861与卡合槽87的底部871分离的方向对多个板要素71～75施力即可。

并且，在上述实施方式中，将构成凸轮机构99的凸轮97以及凸轮从动件98双方形成为倾斜面，但只要在凸轮97以及凸轮从动件98中的任意一方或者双方形成有倾斜面即可。并且，在上述实施方式中，将凸轮机构99的凸轮97所被设置的第一连结机构81的突起84固定于规定的要素（作为可旋转要素的第二部分66），代替于此，也可以利用单一部件将第一连结机构81的突起84与规定的要素一体形成。

并且，在上述实施方式中，具备凸轮机构99的第一连结要素将可旋转要素（第二部分66）同与其对置的板要素71之间连结在一起，代替于此，具备凸轮机构99的第一连结要素也可以将不可旋转要素（端壁32）同与其对置的板要素75之间连结在一起。在该情况下，凸轮机构99使所有的板要素71～75沿轴向移动，并且转向操纵方向检测传感器检测与可旋转要素（第二部分66）对置的板要素71的轴向移动。并且，具备凸轮机构99的第一连结要素也可以将邻接的板要素71～75之间连结在一起。在该情况下，凸轮机构99仅使一部分板要素（也可以是单个板要素）沿轴向移动，并且转向操纵方向检测传感器检测该移动侧端的板要素71（或者75）的轴向移动。

并且，在上述实施方式中，利用嵌合于转向操纵轴9（输出轴24）的外周的筒状部件55的外周55a支承板要素71～75的内周，代替于此，也可以利用转向操纵轴9（输出轴24）直接支承板要素71～75的内周（未图示）。作为摩擦阻力施加要素，也可以使用包覆于邻接要素之间的对置面中的至少一方的摩擦层（未图示）。

并且，施力部件69以及按压板70也可以夹装在作为可旋转要素的第二部分66与板要素71之间（未图示）。并且，也可以利用由转子61的第一部分65的内周保持的滑动轴承（未图示）保持板要素71～75。此外，本发明能够在权利要求书的范围内实施各种变更。

Claims (6)

1.一种车辆用转向操纵装置，转向操纵部件与转向轮并不机械连结，所述车辆用转向操纵装置的特征在于，具备：

转向操纵角传感器，该转向操纵角传感器检测所述转向操纵部件的转向操纵角；

转向操纵方向检测装置，该转向操纵方向检测装置检测所述转向操纵部件的转向操纵方向；

转向致动器，该转向致动器驱动所述转向轮；

旋转角限制机构，该旋转角限制机构将所述转向操纵部件的旋转角限制在限制角度范围内；以及

控制装置，该控制装置具有：正常模式，基于由所述转向操纵角传感器检测出的转向操纵角对所述转向致动器进行驱动控制；以及故障模式，当所述转向操纵角传感器发生异常时，基于由所述转向操纵方向检测装置检测出的转向操纵方向对所述转向致动器进行驱动控制，

所述转向操纵方向检测装置基于所述旋转角限制机构将转向操纵部件的旋转角限制在所述限制角度范围的一对终端中的哪一个来检测转向操纵方向。

2.根据权利要求1所述的车辆用转向操纵装置，其特征在于，

所述旋转角限制机构包括：可旋转要素，该可旋转要素能够与所述转向操纵部件的旋转轴同轴地一体旋转；不可旋转要素，该不可旋转要素与所述可旋转要素在所述旋转轴的轴向对置；多个板要素，所述多个板要素夹装在所述可旋转要素与所述不可旋转要素之间，并能够相对于所述旋转轴同轴地旋转；多个连结要素，所述多个连结要素以分别限制所述不可旋转要素、所述多个板要素以及所述可旋转要素中的邻接的要素之间的相对旋转量的方式将所述邻接的要素之间分别连结；以及凸轮机构，该凸轮机构通过在所述限制角度范围的一对终端将规定的板要素的旋转转换成轴向移动而使轴向一端的板要素沿轴向移动，

所述转向操纵方向检测装置包括在所述限制角度范围的一对终端通过所述轴向一端的板要素的轴向移动而动作的传感器。

3.根据权利要求2所述的车辆用转向操纵装置，其特征在于，

多个连结要素包括：第一连结要素，该第一连结要素具备所述凸轮机构；以及第二连结要素，该第二连结要素将所述轴向一端的板要素同与该轴向一端的板要素对置的所述不可旋转要素以及所述可旋转要素中的任一方连结，

所述多个连结要素分别具有：突起，该突起设置于所述邻接的要素中的一方；以及一对限制部，所述一对限制部配置在设置于所述邻接的要素中的另一方的卡合槽的一对终端，并根据所述转向操纵部件的旋转方向而择一地与所对应的突起抵接，

作为所述转向操纵方向检测装置的传感器设置于所述第二连结要素的突起的顶部和卡合槽的底部中的任一方，并检测另一方的接近或者接触，

所述旋转角限制机构包括施力部件，所述施力部件朝使所述突起的顶部和所述卡合槽的底部中的另一方与所述转向操纵方向检测装置分离的方向对所述多个板要素施力。

4.根据权利要求3所述的车辆用转向操纵装置，其特征在于，

所述凸轮机构包括设置于限制部和所述第一连结要素的突起中的至少一方的倾斜面。

5.根据权利要求4所述的车辆用转向操纵装置，其特征在于，

所述第一连结要素的突起组装于所述邻接的要素中的一方，且包括具有所述倾斜面的圆锥状部。

6.根据权利要求3～5中任一项所述的车辆用转向操纵装置，其特征在于，

所述第一连结要素设置于轴向另一端的板要素同与该轴向另一端的板要素对置的所述不可旋转要素和所述可旋转要素中的另一方。

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