CN1603192A - 车辆转向装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆转向装置，其包括：一转向输入部分，其至少具有一个方向盘，转向输入动作被施加到该方向盘上；一转向输出部分，其具有至少一根转向齿条轴，并与左右两转向轮保持工作连接，以利用转向齿条轴的运动对转向轮执行转向，其中，转向齿条轴的运动是由一基于转向输入量确定出的转向力产生的，且该转向力被直接或间接地传递给转向齿条轴。转向齿条轴被分割成左右两段可动的齿条轴部分。还设置了一个转向角变换器，该变换器使得左右两可动齿条轴部分的左右齿条行程之间具有一差动行程量。转向角变换器是由变节距双齿条机构和缆索型备用机构中双锥形卷辊结构的至少之一构成的。

Description

车辆转向装置
技术领域
本发明涉及一种车辆转向装置，在向方向盘输入转向动作的情况下，利用该车辆转向装置，由齿轮-齿条转向装置中齿条轴的运动来转动转向车轮，更具体来讲，本发明涉及一种线控转向(SBW)型车辆转向装置，其带有一备用系统，该系统被布置在一操作部分或转向输入部分(含方向盘)与一转向输出部分(含齿轮-齿条转向装置)之间，其中，转向输出部分与转向轮相连接，该车辆转向装置还包括一SBW控制器，该控制器可执行(i)一种SBW工作模式，对在机械结构上相互分开的转向输入部分和转向输出部分执行SBW控制；以及(ii)在SBW系统失效的情况下执行备用工作模式，在该模式中，转向输入部分和转向输出部分通过所述的备用系统在机械上相互连接起来。
背景技术
近些年来，人们提出并研制了多种用在汽车上的SBW转向系统，在这种系统中，施加到方向盘上的转向反作用力矩(或转向反作用力)以及转向车轮的转向角可被随意地设定。这样的车用SBW转向装置一般采用了一种机械备用系统，其位于柱轴的中段，在由于SBW系统失效而激活的备用工作模式(或失效保护工作模式)下，利用该机械备用系统将转向输入部分与转向输出部分在机械上相互连接起来。在提高驾驶室布局设计的柔性、降低噪音、减小振动输入、以及消除正面碰撞时冲击或撞击作用等各个方面，采用缆索型备用机构(柔性扭矩传递装置)作为机械备用系统是非常有利的，其中，所述的振动输入是指从路面经转向轮传递到方向盘上的振动。在第2002-225733号日本临时专利文件(下文称之为JP2002-225733)中公开了这样一种带有缆索型备用机构的车用SBW转向装置。在JP2002-225733所公开的SBW转向装置中，通过接合一个布置在缆索备用结构与连接着转向轮的转向输出部分之间的离合器来实现备用工作模式。与JP2002-225733公开的SBW车用转向装置所采用的缆索型备用机构类似，日本临时专利文件第2003-165453号(下文称之为JP2003-165453)公开了一种缆索型转向柱系统，其采用柔性的扭矩传递装置—例如波顿软缆(Bowden)、而非转向轴杆来连接方向盘和齿轮-齿条转向齿轮箱，由此来提高驾驶室布局的灵活性。第2002-145098号日本临时专利文件(下文称为JP2002-145098)中提示了这样的内容：采用能将转向输入部分和转向输出部分机械地连接起来的离合器，以便于在SBW系统失效的情况下启动备用模式或失效保护模式，该文件还教导了这样的内容：采用一转向反作用力矩致动器，用于向方向盘施加一定的反作用力矩(或回馈力矩)；以及采用一种双转向致动器系统，该系统是由驱动齿轮-齿条转向机装置的主转向致动器和副转向致动器组成的。在JP2002-145098所公开的SBW转向装置中，用作备用机构的离合器被设置在机械连接方向盘与齿轮-齿条转向机装置的转向轴的中间部位。在SBW系统未出现故障的情况下，JP2002-145098所述SBW系统中设置的SBW控制器将分离开离合器，并对转向反作用力矩致动器和主副转向致动器都执行控制。与此相反，在SBW系统失效的情况下，SBW控制器将离合器接合上，并在此条件下执行备用工作模式(或失效保护工作模式)，从而利用除发生故障的致动器之外其它工作正常的致动器来产生转向助动力。
但是，JP2002-225733、JP2003-165453、以及JP2002-145098所公开的转向装置存在如下的缺点：
(A)在JP2002-225733、JP2003-165453以及JP2002-145098所公开的转向装置中，齿轮-齿条转向机装置是由单根刚性的转向齿条轴组成的，因而，在转向操作过程中，齿条轴右端的齿条行程与其左端的齿条行程是相等的。在如下的条件下：在转向操作过程中，左右两转向轮中第一者仍然具有一略微的转角余量、但最大允许转向角小于第一转向轮的第二转向轮已抵到其止挡上，由于齿条轴左右两端的齿条行程是相同的，所以第一转向轮将无法进一步地转动。这将不利地限制车辆的最小转弯半径。
另外，在采用由单根刚性齿条轴构成的齿轮-齿条转向机装置的情况下，假定为确保一定的梯形转向机构(Ackerman阿克曼)转向比或阿克曼转角δ(＝L/R)而确定出横直拉杆与转向节臂之间合适的相对位置安装关系，其中，所述梯形转向机构转向比或转向角仅被表达为轴距L与转弯半径R的比值(L/R)，且与车辆的最小转弯半径相关。转向杆系的连接效率也能从横拉杆与转向节臂之间的相对安装位置关系唯一地确定出。如公知的那样，可通过改变悬架的几何参数在布局限度内调整连接效率。但是，由于在布局上存在限制，仅通过改变悬架几何参数很难显著地提高或改善根据阿克曼转角δ(＝L/R)、由杆系相对安装位置关系所确定的连接效率。在转向杆系的连接效率相对较低的情况下，必须要使用大尺寸的转向致动器。与此相反，假如为获得较高的连接效率而确定出横拉杆与转向节臂之间合适的位置安装关系，则很难保证所需的阿克曼转角δ(＝L/R)。因而，在使用单根刚性齿条轴的情况下，希望能平衡这两方面相互矛盾的需求，也就是说：希望既能提高连接效率，也能实现所需的阿克曼转角。
(B)在JP2002-225733所公开的转向装置中，缆索型备用机构在机械上被永久性地连接到转向输入部分的方向盘上，此外，离合器被设置在缆索型备用机构与连接着转向车轮的齿条-齿轮转向机装置之间。在离合器分离开的备用工作模式中，如果从方向盘经缆索型备用机构和齿条-齿轮转向机装置向转向车轮传递了过大的转向力矩，则由于力矩过大，离合器趋于发生打滑。这将导致转向轮的实际转角不足，也就是说，实际转角相比于所需转角存在一定的负偏差。
另外，在JP2002-225733所公开的转向装置中，缆索型备用机构通过转向柱轴与方向盘永久地保持着连接，而与离合器是否被接合或分离无关。不论转向系统是处于SBW工作模式下、还是工作在备用模式下，该缆索型备用机构的内缆线都与方向盘的转动同步地、连续不断地卷收或卷放，这将导致内缆线与外套管之间的滑动接触增大，从而出现磨损加剧的不利情况。这将使备用系统的耐用性变差。在与方向盘的转动同步地、连续不断地卷收或卷放的过程中，内缆线与外套管之间的摩擦意味着会对方向盘的任何转动带来摩擦阻力，换言之，这将增大转向时的用力，从而使转向手感恶化。
(C)如上所述，JP2002-145098启示了采用双转向致动器系统的方案，即采用主、副转向致动器来驱动单根用于转向的刚性齿条轴。但是，JP2002-145098所描述的转向装置采用单套方向盘转角传感器系统来执行SBW控制。换句话说，JP2002-145098未能提出采用双套方向盘转角传感器系统的方案。因而，在单套方向盘转角传感器系统发生故障的情况下，将无法借助于这唯一的一套方向盘传感器系统来检测方向盘的转角。当方向盘转角传感器系统出现故障时，立即将离合器接合上，以启用备用工作模式。由于上述的原因，会出现这样的问题：在发生了从SBW工作模式向备用工作模式的转换之后，方向盘的中位与中性位置之间会出现差异，其中的中性位置对应于一对转向轮转角的零度均值。
发明内容
因此，本发明的一个主要目的是提供这样一种车辆转向装置：其能使左右齿条轴部分在转向操作过程中具有不同的齿条行程，因而对于结构布局与常规转向装置基本上相同的转向系统，能进一步地减小车辆的最小转弯半径。
本发明的另一个目的是提供一种车辆转向装置，其能对两方面相互矛盾的需求进行平衡，其中的两方面需求是指：提高转向杆系的效率、以及达到所需的阿克曼转向角(所需的梯形转向机构比)。
本发明的再一个目的是提供一种带有备用机构的SBW车辆转向装置，其能补偿和消除备用工作模式中转向轮实际转向角与所需转向角之间的偏差(或不足)，甚至在借助于备用系统将转向输入部分与转向输出部分相互连接起来的离合器发生打滑的不利情况下，打滑现象的出现例如是由于所传递的力矩太大而超过了离合器的传动限度。
本发明的又一个目的是提供一种带有备用机构的SBW车辆转向装置，其能从SBW工作模式变换到备用工作模式，同时还能保证这样的条件：即使在单套SBW控制系统发生系统失效的情况下，方向盘中位与中位位置之间的差异也很小，其中的中位位置对应于一对转向轮转向角的零度均值。
为了实现上述的目的以及本发明的其它目的，本申请提供了一种车辆转向装置，其包括：一转向输入部分，其具有至少一个方向盘，转向输入量被施加到该方向盘上；一转向输出部分，其具有至少一根转向齿条轴，并与左右两转向轮保持工作连接，以利用转向齿条轴的运动对转向轮执行转向，其中，转向齿条轴的运动是由一基于转向输入量确定出的转向力产生的，且该转向力被直接或间接地传递给转向齿条轴，转向齿条轴被分割成左右两段可动的齿条轴部分，并具有一转向角变换器，该变换器使得左右两可动齿条轴部分的左右齿条行程之间具有一差动齿条行程量。
从下文参照附图所作的描述，能清楚地理解本发明其它的目的和特征。
附图说明
图1是一系统图，表示了车辆转向装置的一种实施方式，该转向装置具有一转向角变换器，其能使左右齿条具有不同的齿条行程；
图2是一对比视图，解释了由该实施方式中能实现不同齿条行程的转向装置获得的转向角与由普通转向装置获得的转向角之间的差异，其中，对于普通的转向装置，齿条轴左右两端具有相同的齿条行程；
图3中的解释性视图表示了一对节距可变的齿轮—齿条机构的工作原理，该齿轮—齿条机构被设置在该实施方式的转向装置中，用于获得不同的齿条行程；
图4中的特征曲线表示了在根据该实施方式的、采用可变节距双齿条设计的转向装置中，操纵转角与左右齿条行程差之间的关系；
图5中的系统图表示了车辆转向装置的一种改型；
图6中的系统图表示了车辆转向装置的另一种改型；
图7中的系统图表示了车辆转向装置的又一种改型；
图8是一详细视图，表示了用在图7所示改型车辆转向装置中的、位于转向输入侧的圆筒形卷辊；
图9中的详细视图表示了用在图7所示改型车辆转向装置中的一对锥形卷辊，它们位于装置的转向输出侧；
图10中的视图表示了设定图7所示改型车辆转向装置中两锥形卷辊外径时二者之间的关系；
图11中的特性曲线表示了设定图7所示改型车辆转向装置中两锥形卷辊上缠绕匝数时二者之间的关系；
图12中的示意图只介绍了与缆索型备用机构中两锥形卷辊之间差动有关的工作原理，该缆索型备用机构可被应用到图7所示的改型车辆转向装置中；
图13A-13C是一些对比视图，分别表示了齿条行程相等时的特性、齿条行程不同时的特性、以及在齿条的左向或右向行程中反置的不等齿条行程特性；
图14-18中的系统图表示了另外的改型形式；
图19中的详细视图表示了带有缆索型备用机构的SBW车用转向装置的另一改型；
图20中的解释性视图表示了一种转向连接杆系，在该连接杆系中，对阿克曼比值的考虑优先于对连接杆系效率的考虑；
图21中的解释性视图表示了一种转向连接杆系，在该连接杆系中，对连接杆系效率的考虑优先于对阿克曼比值的考虑；
图22中的详细视图表示了另一种改型；
图23是预定的操纵转角与阿克曼比之间的特征曲线；
图24是一预定的车速与阿克曼比特征曲线；
图25-28中的详细系统图表示了其它一些改型；
图29是一电磁离合器的纵向剖面图，该离合器被用作接合或解除接合备用系统的后备功能所需的离合器装置；
图30中的轴测图表示了波顿软缆的详细结构，该波顿软缆被应用到缆索型备用机构中；
图31A是一种电磁机械式离合器的纵向剖面图，该离合器被用作接合或解除接合备用系统的后备功能所需的离合器装置；
图31B是沿图31A中的Z-Z线对电磁机械离合器所作的横向剖面图；
图32中的详细系统图表示了具有缆索型备用机构、一双致动器系统、一双传感器系统、以及一双控制器系统的SBW车辆转向装置的另一种改型；
图33中的纵向剖视图表示了一种双力矩传感器系统；
图34是图32所示改型SBW车辆转向装置的总体系统框图；
图35中的流程图表示了由转向控制器中的故障诊断部分执行的转向控制故障诊断程序，其中的转向控制器被包含在图32所示的改型SBW车辆转向装置中；
图36表示了由图32所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的反作用控制故障诊断程序；
图37表示了由图32所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的电动机助力型动力转向(EPS)控制故障诊断程序；
图38表示了从SBW模式向EPS模式转换时的控制程序，该程序由图32所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行；
图39中的详细系统图表示了SBW车辆转向装置的另一种改型，该转向装置具有一缆索型备用机构、一双致动器系统、一双传感器系统、以及一双控制器系统；
图40是图39所示改型SBW车辆转向装置的总体系统框图；
图41中的流程图表示了由转向控制器中的故障诊断部分执行的转向控制故障诊断程序，其中的转向控制器位于图39所示的改型SBW车辆转向装置中；
图42表示了由图39所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的反作用控制故障诊断程序；
图43表示了由图39所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的EPS控制故障诊断程序；
图44-图46中的详细视图表示了另外的一些改型；
图47是图46所示改型SBW车辆转向装置的总体系统框图；
图48中的流程图表示了由转向控制器中的故障诊断部分执行的转向控制故障诊断程序，其中的转向控制器位于图46所示的改型SBW车辆转向装置中；
图49表示了由图46所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的反作用控制故障诊断程序；以及
图50表示了由图46所示改型SBW车辆转向装置中转向控制器的故障诊断部分执行的EPS控制故障诊断程序。
具体实施方式
下面参见附图—尤其是参见图1，利用一车辆线控转向装置(SBW)来举例说明该实施方式的车辆转向装置，该线控转向装置中装备有：一反作用力矩致动器(反作用力致动器或回馈致动器)2；一离合器装置3；一缆索型备用机构4，其具有三个卷辊4a、4b、4b；以及两个转向致动器5。应当指出的是：该实施方式的车辆转向装置具有一套两段分开式可变节距齿条/齿轮机构，简称为可变节距的双齿条机构(见下文)，该机构是由左右两根可独立地运动的、变节距的齿条(变距齿条)6、6组成的，该机构被用作转向角转换机构(简称为转向角变换器)，其允许左右两齿条具有不同的行程。从图1可看出，一第一柱轴7与方向盘1相连接，其作为转向输入部分中的一个部件。
回馈致动器2被设置在第一柱轴7的中段。回馈致动器2的作用在于：在SBW系统正常工作模式(简言之，SBW工作模式)下向方向盘1施加一定的回馈力矩或转向反作用力矩。所施加的回馈力矩很重要的作用是再现虚拟的转向反作用，转向反作用与车辆的实际行驶状态相关，驾驶员可通过方向盘1感觉到该回馈力矩。回馈致动器2的工作响应于电子控制单元19(常被简称为“ECU”，下文称之为“转向控制器”)发出的指令信号。也就是说，作用到回馈致动器2上的转向反作用力矩的大小和方向是根据转向控制器19的指令信号确定出的。
离合器装置3被布置在第一柱轴7与第二柱轴8之间。第二柱轴8与缆索型备用机构4中位于转向输入侧的卷辊4a相连接。在图示的实施方式中，离合器装置3是由一摩擦离合器构成的，该离合器例如是一电磁离合器或电磁机械离合器。响应于转向控制器发出的指令信号，对离合器装置3的接合/分离操作执行电子控制。
缆索型备用机构4作为SBW系统失效时的备用系统或失效保障系统。在SBW系统未发生故障的情况下—即当SBW系统正常工作时，或换言之，在SBW控制模式下，转向输入部分或操纵部分(方向盘1)在机械结构上与转向输出部分(包含二分式齿条-齿轮转向机装置)机械地分开。在SBW系统出现故障的情况下，由转向控制器将SBW车辆转向装置的工作模式从SBW工作模式转变为备用工作模式(失效保护模式)。在备用工作模式下，离合器装置3被从分离状态转变为接合状态，因此，在离合器装置3处于接合状态的情况下，经过含变节距双齿条机构(下文将详细描述)的转向输出部分，由缆索型备用机构4将方向盘1(转向输入部分)与转向轮在机械上连接起来。从图1可清楚地看出，缆索型备用机构4被设置在第二柱轴8与一对齿轮轴9、9之间。缆索型备用机构4是由转向输入侧的卷辊4a、转向输出侧的两个卷辊4b、第一缆索4c和第二缆索4d以及第三缆索4e构成的。转向输入侧卷辊4a为圆筒状，且被固定地连接到第二柱轴8上。转向输出侧卷辊4b、4b也为圆筒状，它们分别被固定连接到两齿轮轴9、9上。转向输入侧卷辊4a通过第一缆索4c与两转向输出侧卷辊4b中的第一者相互连接起来。另外，转向输入侧卷辊4a还通过第二缆索4d与第二个转向输出侧卷辊4b相互连接起来。此外，两转向输出侧卷辊4b、4b还利用第三缆索4e相互连接起来。在图示的实施方式中，每一缆索4c、4d、4e都是由波顿软缆构成的，这种缆索是由一外套管和一内缆线构成的，内缆线可滑动地容纳在外套管内。各个转向致动器5、5都被设置在所对应的齿轮轴9、9的中间部分处。在图示的实施方式中，转向致动器5是由一DC(直流)电动机构成的。可选则地，一个AC电机也可用作转向致动器5。在SBW工作模式下(或在SBW系统未发生故障的SBW控制过程中)，每个转向致动器5、5都按照一定方式从转向控制器接收指令信号，以便于能响应于指令信号正确地驱动左右两齿轮轴9。在图1所示的SBW车辆转向装置中，采用了变节距的双齿条机构。具体而言，一根转向齿条轴10被分割成两段可动的齿条轴部分—即左可动齿条轴部分10a和右可动齿条轴部分10b。在左、右可动齿条轴部分10a和10b上制出可变齿条6、6的两个齿牙部分6a、6a，并使得左、右两可变齿条6、6上齿牙部分的最外侧端具有最小的齿轮节距，而最内侧端的齿轮节距却最大，齿轮节距从最内侧端部向最外侧端逐渐地减小。也就是说，左右两变节距齿条-齿轮机构包括(i)一位于变距齿条上的齿牙部分6a，其齿轮节距从最内侧端向最外侧端逐渐地减小；以及(ii)一位于齿轮上的齿牙部分6b，其被制在齿轮轴9的下端部上，并与所对应的变距齿条齿牙部分6a相啮合。采用上述的变节距双齿条机构(6、6)，当分别与左右可动齿条轴部分10a、10b的外侧端相连的左右两转向轮进行转向时，可在左右两齿条之间形成一齿条行程差(参见图3和图4)。也就是说，变节距双齿条机构(两变距齿条6)起到了转向角变换器的作用，在转向操作过程中，该变换器能使左右齿条的行程之间出现行程差。图1所示变节距双齿条机构中变距齿条上齿牙部分6a的齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小，通过采用这样的机构，使左右两可动齿条轴部分10a、10b的行程与相同齿轮轴转角的关系是非对称的，换言之，对于齿轮轴相同的转动运动，左右两可动齿条轴部分10a、10b产生的行程是不同的(差动运动)。
图2表示出了由本实施方式中利用变节距双齿条机构的车辆转向装置所获得的转向角、与利用定节距单齿条机构的常规转向装置所获得转向角之间的差异。从图2中的对比视图可看出，在采用定节距单齿条机构的情况下，当右转向轮抵接到其限位止挡上时，左转向轮(参见图2中A所指的车轮)也被停止在一定位置上，该位置对应于相同的转角位置，但并不等于左转向轮的实际限位位置。换言之，甚至在左转向轮还具有一定转向角余量、从而尚未达到左转向轮实际限位位置的情况下，由于右转向轮与止挡抵接到一起，左转向轮(见图2中标记为A的左侧转向轮)也不利地停止了转向。与上述情况相反，对于图1所示实施方式中变节距双齿条机构的情况，通过采用相互分开的左、右可动齿条轴部分10a和10b、且使变距齿条6、6的齿牙部分为变节距设计，实施方式中的SBW车辆转向装置可在左右两齿条行程之间形成差异。从图2中A所指代左转向轮的转向角与图2中B所指代左转向轮的转向角的对比可领会到：在本实施方式中采用变节距双齿条机构的转向装置中，能进一步地增大其转向角余量使其大于右转向轮的左转向轮的转向角，直至达到左转向轮的实际限位位置为止(参见图2中标注为B的、转向角相对增大的左转向轮)。因此，当右转向轮已达到其限位停止位置、从而已实现其最大允许转角时，左转向轮的转向角能变得大于右转向轮的转向角。这就使得内侧车轮所遵循轨迹的半径小于外侧车轮的半径，且两转向轮的滚动轨迹圆在几何上接近于同心。也就是说，两轨迹圆的中心几乎在同一位置点上。这就意味着车辆转弯半径的减小。因而，无需改变机动车转向系设计的结构布局和几何形状，就可有效地减小其最小转弯半径。
如上文讨论的那样，在图1-3所示实施方式中车辆转向装置的变节距双齿条机构中，转向齿条轴10被分割成两个轴段部分—即左右可动齿条轴部分10a和10b，且在两可动齿条轴部分10a、10b上制出变距齿条6、6的变节距齿牙部分，这样，在左右两齿轮轴9输入运动的大小和转动方向都相同的情况下，左可动齿条轴部分10a基于左齿轮轴9输入运动而输出的运动(齿条行程)与右可动齿条轴部分10b基于右齿轮轴9输入运动而输出的运动是不同的。
如公知的那样，在具有定节距双齿条机构的普通二分式独立齿条-齿轮系统的情况下，为了使相互分开的左右齿条轴部分之间产生行程差，必须要对左侧的齿条-齿轮机构和右侧的齿条-齿轮机构执行独立控制。在这种转向系统中，为了保证左右齿条具有不同的行程，左齿轮轴的转动圈数必须被设定为不同于右齿轮轴的转动圈数。
在另一方面，在图1-3所示实施方式的SBW车辆转向装置所采用的变节距双齿条机构的情况下，从图3可最为清楚地看出，在两可动齿条轴部分10a和10b上分别制出变距齿条6、6的变节距齿牙部分，这样，使两齿轮轴9、9以相同的速度转动就能实现不同的齿条行程。这就消除了对左右齿条-齿轮机构执行独立控制的必要性，且避免了采用复杂系统的必要性。也就是说，通过采用图1-3所示的变节距双齿条机构，可使整套转向系统的构造得以简化。
[变距齿条的设定]
下面参见图4，图中表示的是特征曲线，该特征曲线与相同操纵转角条件下左右齿条行程绝对值之间的差值有关。此处，操纵转角被看作等于从方向盘1或每个转向致动器5向齿轮轴9输入的转向量。在图4所示的特征图线中，其中一齿条的行程用实线表示(该行程对应于图2、3中与右转向轮相关的右可动齿条轴部分10b的右齿条行程，该行程是在向左转弯时发生的，即该齿条轴部分在转弯时向内侧移动而缩回时的行程)，而另一齿条行程则用虚线表示(该行程对应于在向左转弯时图2、3中与左转向轮相关的左可动齿条轴部分10a的左齿条行程，即该另一齿条轴部分在转弯时向外侧移动而伸出时的行程)。从图4中的特征曲线可看出，按照图1-3所示实施方式中SBW车辆转向装置所采用的变节距双齿条机构，通过采用相互分开的左右可动齿条轴部分10a和10b，并采用变距齿条6、6的变节距齿牙部分，就可以使左右齿条对于相同的操纵转角(即对于齿轮轴相同的运动量)产生不同的行程。可通过按照一定的方式对左右可动齿条轴部分10a、10b上的变节距齿牙部分6a、6a进行机加工，来自由地设定图4中虚线所示的左齿条行程(向外伸出的齿条轴部分的行程)相对于操纵转角的变化率(或梯度)、以及图4中实线所示的右齿条行程(向内缩回的齿条轴部分的行程)相对于操纵转角的变化率(或梯度)(可参见图4中圆圈区域内齿条行程相对于操纵转角的变化率)，由此可获得理想的转向输入/齿条行程差特征曲线。如上所述，在图1-3所示的实施方式中，变距齿条6、6的变节距齿牙部分被分别制在左右可动齿条轴部分10a和10b上，以使每个独立可变齿条6的齿牙部分的最外端具有最小的齿轮节距，并使每个独立变距齿条6上齿牙部分的最内端具有最大的齿轮节距，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐地变小。为了获得与图4中齿条差动行程特征曲线相反的、操纵转角/齿条行程差之间关系逆反的特征曲线，可分别在左右可动齿条轴部分10a、10b上机加工出变距齿条6的变节距齿牙部分、并使得两变距齿条6齿牙部分的最外端具有最大的齿轮节距，而最内端的齿轮节距却最小，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大，其中，图4中的特征曲线说明的是对于相同的操纵转角、如何使左齿条行程(向外伸出的齿条轴部分的行程)大于右齿条行程(向内缩回的齿条轴部分的行程)的情况。
[SBW系统]
在该实施方式的线控(SBW)车辆转向装置中，设置了作为机械备用系统(或机械失效保护系统)的缆索型备用机构，缆索型备用机构4具有某些优点。也就是说，缆索4c、4d、以及4e能被自由地进行布置，且易于安装，而不会与汽车上的其它结构发生干涉，同时还能确保与非SBW系统具有相同的转向功能，在非SBW型转向系统中，方向盘通过一柱轴或转向轴与齿条/齿轮转向机装置直接相连。
当SBW系统工作正常时，也就是说，在SBW系统不出现故障的情况下—换言之，在SBW工作模式下，离合器装置3是分离开的。在出现转向输入时—即当向方向盘1施加转向力矩时，转向控制器至少检测出方向盘1的转角，并根据检测到的方向盘转角计算出一个指令信号值，该信号被输出给左右两转向致动器5、5。而后，经左齿轮轴9，从左转向致动器5向左变距齿条6输出一个与计算出的指令信号值相对应的驱动力矩。与此同时，从右转向致动器5经右齿轮轴9向右变距齿条6输出一个大小相等的驱动力矩。如上文讨论的那样，在SBW工作模式中，由于离合器装置3是分离开的，所以转向输入部分(方向盘1)和转向输出部分(变节距双齿条机构)在机械上是相互分开的。因而，在SBW工作模式中，在执行SBW控制的同时，转向控制器还对回馈致动器2执行转向反作用力矩控制，以使得回馈致动器2能根据检测到的转向力矩再现一个虚拟的转向反作用力矩，由此可通过方向盘1以回馈的形式向驾驶员提供合适的自然转向感觉。在图1-3所示实施方式中SBW转向装置装备有缆索型备用机构的情况下，在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间设置了单个离合器装置3。在采用单离合器的设计中，在转向过程中，缆索型备用机构4中的缆索4c、4d、4e以及卷辊4a、4b、4b的运动和拖动始终与连接到转向轮的转向输出部分的运动同步。
与此相反，当SBW系统出现故障时，也就是说，当SBW系统失效时，转向控制器将SBW工作模式切换为备用工作模式。在备用工作模式中，离合器3被接合上，因而，由驾驶员施加到方向盘1上的转向输入动作就经第一柱轴7和离合器装置3传递给缆索型备用机构4，再经左右齿轮轴9、9传递给对应的变距齿条6、6。在另一方面，从路面输入给左右转向轮的转向阻力被从左右变距齿条传递到方向盘1，传递路线与转向力矩的传递路线相反，因而使驾驶员产生一定的转向力感，该转向感基本上对应于经方向盘传来的转向阻力(回馈力矩)。
如上文讨论的那样，不论SBW系统是否正常或失效，当方向盘1转动所需角度时，利用左右两变节距齿条轴部分10a和10b互不相同的运动，使左右转向轮相互独立地转向。在该实施方式的SBW车辆转向装置中，假定在SBW系统工作模式下，可自由地随意设定(见图4)转向角特征曲线(该特征曲线包含：当在向前直行状态下转向时，方向盘运动与左转向轮运动之间的关系；以及当在向前直行状态下转向时，方向盘运动与右转向轮运动之间的关系)。另外，即使在备用工作模式下，借助于变节距双齿条机构，也能确保有效地减小车辆的最小转弯半径。
在图1所示实施方式的转向装置中，两转向致动器5、5之间相互分开预定的距离，且被安装在合适的位置上。其中的原因在于备用系统中所用缆索4c、4d、4e的刚性通常较低，因而，要利用分开设置的两个转向致动器5、5来提高刚性。
图1-3中实施方式的SBW车辆转向装置具有如下的(1)-(3)方面效果：
(1)在该SBW车辆转向装置中，施加到方向盘1上的转向输入被直接或间接地传递给转向齿条轴10，然后再利用转向齿条轴受转向输入动作作用而产生的运动对左右转向轮进行转向，转向齿条轴10被分割成左右两段可动的齿条轴部分10a和10b。另外，设置了转向角变换器，以便于在对左右转向轮执行转向时，使左右齿条具有不同的行程。利用转向角变换器在转向工作过程中具有的、使左右行程差异化的功能，可进一步减小最小转向半径(在机动车转向系设计的结构布局与几何参数保持不变的情况下)。
(2)上述讨论的转向角变换器是由左右两变节距齿条-齿轮机构6a、6b；6a、6b构成的，每一齿条-齿轮机构都包括(i)一变距齿条6，其具有一变节距的齿牙部分6a，该齿牙部分被制在左右可动齿条轴部分10a和10b的对应之一上；以及(ii)制在对应齿轮轴9、9下端上的齿轮齿牙部分6b。另外，左右变距齿条的齿牙部分6a、6a的尺寸被制成能使左右可动齿条轴部分10a和10b相对于两齿条轴9、9相同的转动运动而产生不同的行程。因而，尽管变节距双齿条机构的结构较为简单(左右可动齿条轴部分10a、10b相互分开，并制出左右两变距齿条6、6)，但在转向操作过程中能使左右齿条容易地实现不同的行程。
(3)作为用于将转向输入部分(含方向盘1)与转向输出部分(含左右可动齿条轴部分10a、10b)在机械上相互连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械型备用系统，设置了具有三个卷辊4a、4b、4b的缆索型备用机构4。另外，还设置了单个离合器装置3，其被用作机械备用系统中的一个部件，该装置被布置在转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式下该离合器装置接合上。此外，还在转向输出部分中设置了左右两转向致动器5、5，两致动器分别驱动对应的齿条轴部分10a和10b。在离合器装置3分离开的SBW工作模式中，通过向左右转向致动器5、5发送相同的指令，就能确保左右齿条具有不同的行程。此外，通过将左右转向致动器5、5相互分开，可提高转向系统的刚性。在由于SBW系统失效而启用的备用工作模式下，利用转向角变换器可使左右齿条产生不同的行程，由此能有效地减小车辆的最小转弯半径。
下面参见图5，图中表示了车辆转向装置的第一种改型。为了避免缆索型备用机构4的耐用性降低的问题，图5中的第一改型采用了双离合器设计，其中，备用机构4耐用性的降低是由于对于图1所示的单离合器结构、在转向输出部分运动过程中运动缆索和卷辊始终在同步地运动，而这样的情况是不利的。详细来讲，从图5可清楚地看出，以一定的方式设置了两个离合器装置3、3，以便于将缆索型备用机构4夹置在二者之间，左右可动齿条轴部分10a、10b由同一转向致动器5驱动。在图5所示第一改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将转向输入部分(含方向盘1)与转向输出部分(含变节距双齿条机构，该机构包括左右两可动齿条轴部分10a、10b，每一齿条轴部分具有一变距齿条6)在机械上相互连接起来的机械备用系统，设置了具有两个卷辊的缆索型备用机构4，其中的两个卷辊即为转向输入侧卷辊4a和转向输出侧卷辊4b。两离合器装置3、3分别被设置在转向输入部分与转向输出部分之间，这两个部分还将缆索型备用机构4夹置在二者之间。在转向输出部分中只设置了一个转向致动器5，用于驱动左右两可动齿条轴部分10a和10b。下方的转向输出侧离合器装置3被间置在齿轮轴11与左齿轮轴9之间。如图5所示，齿轮轴11的一端与转向输出侧卷辊4b固定连接。由一两端上制有左右两齿条部分12a、12a的可动连接轴12构成一传动机构，该机构用于在SBW工作模式下的转向操作过程中对右齿轮轴9进行驱动，使其与受单个转动致动器5驱动的左齿轮轴9的转动同步地进行转动，左右两齿轮轴9、9的上端上制有齿轮部分9a、9a，齿轮部分9a与连接轴上对应的齿条部分12a保持啮合。尽管未在图中清楚地表示出，但在图5所示第一改型的转向装置中，连接轴12上左右两齿条部分12a、12a的齿牙为相同的尺寸，从而形成了定节距结构，据此，在向左齿轮轴输入转动运动时，右齿轮轴9的转动速度和方向均与左齿轮轴9的转动同步且相同。图5所示第一改型的SBW车辆转向装置的其它结构均与图1-3实施方式相同。因而，为了简化本文的描述，在对图5所示第一改型进行介绍时，采用与图1-3中实施方式相同的标号来指代第一改型中对应的同种元件，且由于上文对这些附图标号的描述是很清楚的，所以略去对这些内容的重复描述。下面将详细介绍图5所示第一改型的SBW车辆转向装置的工作过程和优点。
按照与图1-3实施方式中转向装置相同的方式，对于图5所示第一改型的SBW车辆转向装置3、3，不论转向系统是工作在SBW工作模式下、还是工作在备用工作模式下，都能保证获得最小的转弯半径。另外，在SBW工作模式中，缆索型备用机构4借助于均处于分离状态的两离合器装置、与转向输入部分和输出部分彻底脱离机械连接，由此可防止缆索型备用机构4中的缆索和卷辊由于被转向输入部分和输出部分的至少之一始终同步地拖动着而出现的不利情况。这将能避免诸如缆线磨损、外套管磨损、缆索型备用机构4耐用性降低等的问题。另外，两齿条轴9、9的上端利用高刚性的连接轴12、而非图1中的第三缆索4e实现机械连接。采用高刚性的连接轴12能消除设置双转向致动器结构(5-5)的必要性，从而有助于提高转向系统的刚性。因而，在图5所示的第一改型中，只采用了左侧的转向致动器5，却取消了右转向致动器5。作为替代方案，为了提高转向系统的安全性和刚性以形成双转向致动器系统，除了与左齿轮轴相连接的左转向致动器5之外，还可在右齿轮轴的中段处设置右转向致动器5。
除了由图1-3所示实施方式的转向装置所实现的效果(1)-(2)之外，图5所示第一改型的SBW车辆转向装置具有如下的第(4)方面效果。
(4)在图5所示第一改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将转向输入部分(含方向盘1)与转向输出部分(含变节距双齿条机构，该机构包括左右两可动齿条轴部分10a、10b)在机械上相互连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有两个卷辊的缆索型备用机构4，其中的两卷辊即为转向输入侧卷辊4a和转向输出侧卷辊4b。在对应的转向输入部分和输出部分中设置了两离合器装置3、3，转向输入部分与输出部分之间夹置着缆索型备用机构4。另外，在转向输出部分其中一齿轮轴9的中段处设置了单个转向致动器5，该致动器驱动左右两可动齿条轴部分10a和10b(两部分借助于连接轴12和一对齿轮轴9在机械上相互连接起来)，使两齿条轴部分的运动与所述齿轮轴9的转动同步。在两离合器装置3都被分离开的SBW工作模式中，必然能有效地防止缆索型备用机构4中的缆索和卷辊与转向输入部分和输出部分至少之一的运动同步地受到拖动，从而能提高缆索型备用机构4的耐用性。另外，采用单个转向致动器5将有助于简化SBW转向系统的结构，从而能降低制造成本。
下面参见图6，图中表示了第二种改型的车辆转向装置。如上文所述，在图1-3的实施方式和图5的第一改型中，由两相互分开的变距齿条6、6构成的变节距双齿条机构被应用到SBW车辆转向装置中、或与SBW转向装置相结合。作为备选方案，在图6所示的第二改型中，变节距双齿条机构被应用到普通的转向杆系直接连接型转向系统中，这样的转向系统采用了单根刚性的柱轴7，转向输入部分(方向盘1)通过该柱轴7与连接着转向轮的转向输出部分直接相连。在图6所示的第二改型中，采用了单根刚性的柱轴7。可利用由万向接头连接起来的主副柱轴来取代此单根刚性柱轴7。更具体来讲，如图6所示，在第二改型的转向装置中，其上端与方向盘1固定连接的柱轴7被与一齿轮轴9(图6第二改型中的左齿轮轴)制为一体。其中一齿轮轴9(左齿轮轴)通过连接轴12与另一齿轮轴9(右齿轮轴)实现机械连接，其中的连接轴12具有左右两个定节距的齿条部分12a。左右两齿轮轴9具有各自的齿轮部分9a，齿轮部分与连接轴12上对应的齿条部分9a相互啮合。由于图6第二改型的转向装置采用的是直接连接型转向杆系，所以无须设置回馈致动器2，也没有太大的必要设置转向致动器5，直接连接型转向杆系使转向输入部分(含方向盘1)与转向输出部分(含左右可动齿条轴部分10a和10b)之间永久保持着机械力矩的传递关系。与图5所示第一改型的方式相同，在图6所示第二改型的转向杆系直接连接型转向装置中，连接轴12上左右两齿条部分12a、12a的齿牙为相同的尺寸，从而形成了定节距齿条结构，按照这样的结构，在向左齿轮轴9输入旋转运动的情况下，右齿轮轴9能与左齿轮轴9的转动同步地、以相同的速度和方向转动。图6所示第二改型中转向杆系直接连接型转向装置的其它结构与图1-3所示实施方式的结构相同。在转向操作过程中，由驾驶员向方向盘1施加的转向力矩经柱轴7、左齿轮轴9传递给左变距齿条6，与此同时，还经柱轴7、连接轴12、以及右齿轮轴9传递给右变距齿条6。在另一方面，从路面输入到左右转向轮的转向阻力则经过左右变距齿条和柱轴7传递到方向盘1上，该力矩的传递路线与转向输入力矩的传动方向相反，由此使驾驶员从方向盘上感觉到一定的转向感，该转向感基本上对应着转向阻力(回馈力矩)。对于图6所示第二改型的上述转向装置，变节距双齿条机构(两变距齿条6、6)与转向杆系直接连接型车辆转向系统相结合，而不是应用到SBW车辆转向系统中，在向方向盘1输入转向动作的情况下，右齿轮轴9与左齿轮轴9的转动同步地、以相同的速度和方向转动。从涉及第一改型的SBW车辆转向装置的图5中的系统图、以及涉及第二改型的转向杆系直接连接型转向装置的图6可认识到，上文讨论的变节距双齿条机构可被应用到这样的机构中：大小和方向相同的输入转动能被同时传递给与两相互分开的左右齿条轴部分10a、10b相对应的两齿轮轴9、9。
与图1-4所示实施方式的、可随意设定转向角特征曲线的SBW车辆转向装置相反，图6所示第二改型的转向杆系直接连接型转向装置不能自由地设定转向角特征曲线，但结构更为简单(其中的特征曲线包含：当在向前直行状态下转向时，方向盘运动与左转向轮运动之间的关系；以及当在向前直行状态下转向时，方向盘运动与右转向轮运动之间的关系)。采用图6所示第二改型中结构更为简化的转向装置，可简单地实现车辆最小转弯半径的减小。在图6所示第二改型的转向装置中，采用连接轴12作为使左右齿轮轴9、9同步转动的装置，左右两齿轮轴9、9分别与制在左右可动齿条轴部分10a和10b上的变距齿条部分6a、6a相啮合。也可不采用连接轴12，而是采用缆索、链条、皮带等缠绕型连接器。如上文讨论的那样，为了形成一种设置有变节距双齿条机构的更为简单的转向系统，将图6第二改型的转向装置设计成不带有任何的转向致动器5。作为替代方案，为了向驾驶员提供转向助动力矩或助动力、以减轻驾驶员必须要向方向盘1施加的转向力，可增设一转向致动器，作为转向助力机构，该助力机构例如是电动机转向助力机构或液压转向助力机构。
除了图1-3所示实施方式的转向装置所能获得的效果(1)-(2)之外，图6所示第二改型中、相对较为简单的转向杆系直接连接型车辆转向装置具有如下的效果(5)。
(5)图6所示第二改型的车辆转向装置采用了直接连接的转向杆系，在该杆系中，上端与方向盘1相连接的柱轴7被与左右两齿轮轴9、9中的之一制为一体，此外，其中一齿轮轴(左齿轮轴)通过连接轴12与另一齿轮轴(右齿轮轴)实现机械连接，连接轴12具有左右两齿条部分12a、12a。如从图6中的第二改型可领会到的那样—也就是说，变节距双齿条机构(两变距齿条6、6)与直接连接型转向杆系的结合将能实现转向输入部分(方向盘1)与转向输出部分(左右可动齿条轴部分10a、10b)之间永久性的机械力矩传递关系，并能实现左右齿条轴9、9之间的同步转动，为了有效地减小车辆的最小转弯半径，可在装备有转向轴的普通转向系统上容易地应用变节距双齿条机构，所述转向系统的转向输入部分和输出部分通过一转向柱轴直接连接起来。
下面参见图7，图中表示了车辆转向装置的第三种改型，相对于图1-3实施方式中采用变节距双齿条机构的SBW车辆转向装置，该转向装置略有改动。作为使左右可动齿条轴部分10a、10b在转向过程中产生不同行程的转向角变换器，图7的第三改型中的SBW车辆转向装置采用了一对截头锥或平顶锥形状的、位于转向输出侧的锥形卷辊4b′、4b′，而不是采用两变距齿条6、6。
也就是说，如图7所示，第三改型中SBW车辆转向装置的转向角变换器是由左右两截头锥形卷辊4b′、4b′(作为下文描述的缆索型备用机构4的组成部件)构成的，两卷辊4b′、4b′与对应齿轮轴9、9的上端固定连接。在图7所示第三改型的转向装置中，双锥形卷辊机构(用作行程齿条行程变换器)与一个定节距的双齿条机构相结合，其中的双齿条机构包括左右两根相互分开的定节距齿条6′、6′。图7所示第三改型的缆索型备用机构4是由转向输入侧圆筒形卷辊4a、转向输出侧锥形卷辊4b′、4b′、以及三条缆索4c-4e构成的。装备有锥形卷辊的缆索型备用机构4被设计成这样：缆索4c和4e缠绕到左锥形卷辊4b′上时的直径随左齿条的行程而改变，而缆索4d和4e缠绕到右锥形卷辊4b′上时的直径随右齿条的行程进行改变。不难理解：通过利用图7所示的定节距双齿条机构，对于齿轮轴相同的转动运动，左右可动齿条轴部分10a、10b的行程将不存在差异，其中，制在两定节距齿条6′的定距齿条部分6a′上的齿牙为相同的尺寸。如下文详细描述的那样，通过采用由双锥形卷辊机构构成的转向角变换器，图7第三改型中的SBW车辆转向装置利用左右两齿轮轴9、9之间不同的运动实现了不同的齿条行程，换言之，可在缆索型备用机构4的左右锥形卷辊4b′、4b′之间实现速度差，其中，双锥形卷辊机构包括两个锥缩方向相反的转向输出侧锥形卷辊4b′。
更详细来讲，图7第三改型的SBW车辆转向装置与图1-3实施方式中转向装置的区别在于：用两个锥形卷辊4b′、4b′取代转向输出侧的圆筒形卷辊4b、4b，且用定节距的双齿条机构(定节距齿条6′、6′)取代变节距双齿条机构(变距齿条6、6)。图7所示第三改型中SBW车辆转向装置的其它结构与图1-3中实施方式的结构相同。
从图8到图12可清楚地看出，第一缆索4c的一端被固定连接到转向输入侧圆筒形卷辊4a的下端上，而第二缆索4d的一端被固定连接到转向输入侧圆筒形卷辊4a的上端上。从图12中的解释性视图可看出，第一缆索4c和第二缆索4d被缠绕到卷辊4a上的螺旋形或螺线形缆索槽中，两螺旋槽刚好类似于互逆的螺线。具体来讲，在圆筒形卷辊4a的俯视图中，第二缆索4d按照顺时针方向、从固定连接于卷辊4a上端上的第二缆索端缠绕到卷辊4a上，第一缆索4c则按照逆时针方向、从固定到卷辊4a下端上的一第一缆索固定端缠绕到卷辊4a上。从图9可看出，锥形卷辊4b′和4b′的轴线是相互平行的，且左右锥形卷辊4b′、4b′的锥形方向是相反的，另外，左侧锥形卷辊4b′与右侧锥形卷辊4b′的形状和尺寸是相同的。从图9和图12可清楚地看出，第一缆索4c被缠绕到左锥形卷辊4b′的下半部分上，以使得第一缆索4c的另一端固定地连接到左锥形卷辊4b′下方的小径端上。按照类似的方式，第二缆索4d被缠绕到右锥形卷辊4b′的上半部分上，以使得第二缆索4d的另一端固定地连接到右锥形卷辊4b′上部的小径端上。在另一方面，对于两锥形卷辊4b′、4b′之间的第三缆索4e，其一缠绕/松卷缆索部分被缠绕到左锥形卷辊4b′的上半锥形部分上，从而将第三缆索4e的一端固定地连接到左锥形卷辊4b′上方的大径端上，而第三缆索4e上另一相反的缠绕/松卷缆索部分则被缠绕到右锥形卷辊4b′的下半锥形部分上，从而将第三缆索4e的另一端固定地连接到右锥形卷辊4b′下方的大径端上。如图10所示，假定在同样的轴向高度处、用同一平面对左右两锥形卷辊4b′、4b′执行水平剖切，将左右锥形卷辊4b′、4b′的外径设计成这样：使得左右两锥形卷辊4b′、4b′在同一轴向面内的直径之和为常数，其中，所述轴向高度是从左锥形卷辊4b′小直径的下端或从右锥形卷辊4b′大直径的下端进行测量的。也就是说，假如将左锥形卷辊4b′最上方大直径截面的直径定义为“d2”，左锥形卷辊4b′中间截面的直径定义为“d0”，并将左锥形卷辊4b′最下方小直径截面的直径定义为“d1”，则将右锥形卷辊4b′最上方小直径截面的直径、中间截面直径、以及最下方大径截面的直径则分别为“d1”“d0”“d2”。用不等式d1＜d0＜d2来表达各个直径d1、d0以及d2之间的关系。换言之，第一缆索4c在与左定节距齿条6′相连的左锥形卷辊4b′上的有效缠绕直径与第二缆索4d在与右定节距齿条6′相连的右锥形卷辊4b′上的有效缠绕直径的和为常数。如图11所示，采用第三实施方式的双锥形卷辊机构，就可使左右两锥形卷辊4b′、4b′的运动变得不同，换言之，各自上端部与对应锥形卷辊4b′、4b′的中心轴线固定连接的左右两齿轮轴9的转速是不同的，其中，双锥形卷辊机构是由形状和尺寸均相同、但在轴向上的锥缩方向相反的左右两个锥形卷辊4b′、4b′构成的。
事实上，从图11所示的卷辊速度特征曲线可领会到：在图7第三实施方式的转向装置中，左右锥形卷辊4b′、4b′的速度特性被设定为：不论处于任何转向位置，左右锥形卷辊4b′、4b′的转速和都等于一个常数。也就是说，假如将左锥形卷辊4b′的速度设定为“n1”，用“n2”代表右锥形卷辊4b′的速度，用“n0”代表中间位置上相同的锥形卷辊的转速，则不论处于任何转向位置上，等式n1+n2＝n0*2都始终成立，其中的转向位置例如是向右的最大转弯位置、向左的最大转弯位置或中间位置。
参见图12，图中表示了与双锥形卷辊机构中两锥形卷辊4b′、4b′的不同运动相对应的工作原理，在图7所示第三改型的转向装置中，该双锥形卷辊被用作转向角变换器。
如图12所示，在向右转向的过程中，转向输入侧圆筒形卷辊4a在顺时针方向上转动一给定的角度，该角度对应于方向盘的运动量。在圆筒形卷辊4a顺时针方向转动的情况下，第一缆索4c的一个缠绕/松卷部分被从左侧的锥形卷辊4b′上松卷下来，而其另一个相反的缠绕/松卷部分则被缠绕到转向输入侧圆筒形卷辊4a上。此动作的结果是：在第一缆索4c从左侧锥形卷辊4b′上松卷下来的过程中，其从左侧锥形卷辊4b′上松卷下来时的有效直径趋于逐渐减小。在另一方面，第一缆索4c缠绕到圆筒形卷辊4a上的有效直径则保持为恒定的卷辊直径，与执行缠绕操作或松卷操作无关。第一缆索4c有效直径的逐渐减小意味着左侧锥形卷辊4b′的转速会增大。与上述情况相反，第二缆索4d的一个缠绕/松卷部分被从转向输入侧圆筒形卷辊4a上松卷下来，而其另一个相反的缠绕/松卷部分则被缠绕到右侧的锥形卷辊4b′上。此动作的结果是：第二缆索4d在缠绕到右侧锥形卷辊上的过程中，其在右侧锥形卷辊4b′上的有效直径趋于逐渐增大。另一方面，第二缆索4d在圆筒形卷辊4a上的有效直径则恒定地保持为卷辊的直径，与缠绕操作或松卷操作无关。第二缆索4d有效直径的逐渐减小意味着右侧锥形卷辊4b′的转速会减小。在另一方面，在左右两锥形卷辊4b′、4b′之间延伸的第三缆索4e则起到了转动联动件的作用，用于将两锥形卷辊4b′、4b′的转动在机械上相互联系起来，同时始终满足或保持着由公式n1+n2＝2×n0限定的速度关系，不受转向位置的影响。提供图12中的解释性视图只是为了说明装备有缆索型备用机构4的双锥形卷辊机构的工作原理，且将缆索缠绕到缆索型备用机构中各个相应卷辊上的方法只是一种举例，可以理解：缆索型备用机构4中卷辊和缆索的实际布局可被适当地改动。举例来讲，在实际应用中，可将图7所示第三改型中SBW车辆转向装置备用机构的卷辊—缆索布局结构设计为能产生图13B所示的第一齿条行程差动特性，在该特性关系中，向外伸出的齿条轴部分具有相对较大的齿条行程，换言之，向内伸的齿条轴部分的行程则较小。不难理解：通过改变螺旋缆槽之间的螺距、逆反两锥形卷辊的锥缩方向、改变缠绕/松卷方向、和/或改变各个锥形卷辊的锥面相对其轴线的倾斜角，能适当地设计或改变齿条行程的差动特性。例如，通过将两锥形卷辊倒置，就能获得图13C所示的第二齿条行程差动特性(一种逆反的齿条行程差动特性)，在该特性条件下，向内侧伸的齿条轴部分的行程较大，换言之，外伸齿条轴部分的行程则较小。另外，通过改变螺旋缆槽之间的螺距，可改变齿条行程相对于操纵转角的变化率。
对于图7所示第三改型中的上述结构一也就是说，在双卷辊机构(在相反方向上锥缩的两锥形卷辊4b′、4b′)与定节距的双齿条机构(两定距齿条6′、6′)相结合的情况下，如图13B清楚表示的那样，在向左或向右转弯时，左右可动齿条轴部分10a和10b中向外侧延伸的第一齿条轴部分的齿条行程将变得大于向内侧缩回的第二齿条轴部分的行程。相反情况，假如左右锥形卷辊4b′在轴向上结构是相反的，也就是说，将左右锥形卷辊4b′、4b′互换(参见图15和18中的左右锥形卷辊4b′、4b′，这两个附图表示了将要在下文介绍的第五和第八改型)，这种锥形卷辊4b′、4b′倒置的SBW车辆转向系统表现出如图13C所示的、相反的不同的齿条行程特性，在向左或向右转弯时，向外延伸移动的第一可动齿条轴部分的行程将变为小于向内回缩移动的第二可动齿条轴部分的行程。如果用与转向输入侧卷辊4a类似的圆筒形卷辊来取代转向输出侧锥形卷辊4b′、4b′。在此情况下，如图13A所示，在向左或向右转弯时，向外侧延伸移动的第一可动齿条轴部分的行程与向内侧缩回的第二齿条轴部分的行程相等，从而保证了左右齿条之间运动的同步性，左右齿条之间不会发生差动。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)之外，图7所示第三改型的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(6)-(7)。
(6)转向角变换器是由双锥形卷辊机构构成的，该机构包括左右两个截顶锥形卷辊4b′、4b′，两卷辊分别固定连接到对应齿轮轴9、9的上端上，从而使缠绕在锥形卷辊4b′、4b′上的第一、第二缆索4c和4d的有效直径随左右两齿条-齿轮机构(定节距双齿条机构，其包括左右两相互分开的定节距齿条6′、6′)的齿条行程而变化，以使得左右齿轮轴之间产生差动运动。通过将转向输出侧左右两卷辊的形状从圆筒形简单地改变为截顶锥形，就能形成相对较为简单的双锥形卷辊机构，由此，利用双锥形卷辊机构(在相反方向上锥缩的、且具有相同形状和尺寸的左右两锥形卷辊4b′、4b′)使两齿轮轴9、9产生的差动运动，可使左右两可动齿条轴部分10a、10b具有不同的行程。
(7)作为用于将转向输入部分(包括方向盘1)与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了这样的缆索型备用机构4：其具有一个属于转向输入侧的圆筒形卷辊4a、以及两个属于转向输出侧的截顶锥形卷辊4b′。另外还设置了一个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。还在转向输出部分中设置了左右两个用于驱动对应齿条轴部分10a和10b的转向致动器5、5。还设置了左右两套定节距齿条/齿轮机构(定节距齿条/齿轮机构包括定节距的齿条6′、6′，两齿条的齿牙部分6a′被制在相互分开的两齿条轴部分10a、10b上)，从而，对于相同的齿轮轴转动，左右可动齿条轴部分10a和10b之间不会产生差动齿条行程。因而，在由SBW系统失效而启用的备用工作模式下，离合器装置3保持接合状态，此时可利用转向角变换器(双锥形卷辊机构)来使左右齿条产生行程差，进而能有效地减小车辆的最小转弯半径。
下面参见图14，图中表示了车辆转向装置的第四种改型。为了使向外伸出的第一齿条轴部分的齿条行程能相对于向内缩回的第二齿条轴部分的行程进一步地增大，将变节距双齿条机构(两变距齿条6、6)与双锥形卷辊机构(两锥形卷辊4b′、4b′)组合起来，下文将对此进行详细描述。在图14所示的第四改型中，离合器装置3是由一摩擦离合器构成的，该离合器例如是电磁离合器或电磁机械离合器。在图14所示第四改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了这样的缆索型备用机构4：其具有一个属于转向输入侧的圆筒形卷辊4a、以及两个属于转向输出侧的锥形卷辊4b′。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。还在转向输出部分中设置了左右两个用于驱动对应齿条轴部分10a和10b的转向致动器5、5。两变距齿条6、6的齿牙部分被制在左和右可移动齿条轴部分10a、10b上，并使得左右两变距齿条6、6上齿牙部分的最外端具有最小的齿轮节距，而左右两变距齿条6、6的左右两变距齿条6齿牙部分的最内端则具有最大的齿轮节距，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐地缩小。也就是说，图14所示第四改型与图7所示第三改型略有区别，区别在于：在图7所示第三改型的转向装置中，采用定节距的双齿条机构与双锥形卷辊机构相结合，而在图14所示第四改型的转向装置中，采用变节距双齿条机构与双锥形卷辊机构相结合。下面详细介绍图14所示第四改型中SBW车辆转向装置的工作过程。
按照与图1-3所示实施方式中的转向装置相同的方式，通过采用包括变距齿条部分6a的变节距双齿条机构，可使左右可动齿条轴部分10a和10b中向外伸出的第一齿条轴部分的行程变大，而向内回缩的第二齿条轴部分的行程则变小，从而可在左右两齿条的行程之间实现差异，其中，齿条部分6a的齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小。在离合器装置3分离开的SBW工作模式下，图14所示第四改型中的转向装置可利用变节距双齿条机构(两变距齿条6、6)实现不同齿条行程的功能。
在另一方面，在离合器装置3接合着的备用工作模式下，使左右两齿轮轴9具有不同转速的双锥形卷辊机构(左右两锥形卷辊4b′、4b′)实现了差动运动的功能，因此，该功能可实现两齿条行程差异化的功能：即向外伸出的第一可动齿条轴部分的齿条行程变大，而向内缩回的第二齿条轴部分的行程变小。与此同时，能借助于变节距双齿条机构实现另外的齿条行程差异化功能，该机构能使左右齿条具有不同的行程。因而，利用由双锥形卷辊机构实现的运动差异化功能(使齿条行程不同的功能)、与由变节距双齿条机构实现的附加的齿条行程差异化功能的倍增作用，可使向外伸出的第一齿条轴部分的行程显著地增大或增倍。换言之，在备用工作模式中，利用两种齿条行程差异化功能之间的倍增作用，能显著地减小向内缩回移动的第二齿条轴部分的行程。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)、以及图7所示第三改型中转向装置所获得的效果(6)之外，图14所示第四改型中SBW车辆转向装置还具有如下的效果(8)。
(8)作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了这样的缆索型备用机构4：其具有一个属于转向输入侧的圆筒形卷辊4a、以及两个属于转向输出侧的截顶锥形卷辊4b′、4b′。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动对应齿条轴10a和10b的左右两转向致动器5、5。还设置了左右两变节距齿条-齿轮机构(变节距双齿条机构，其包括两变距齿条6、6，齿条的齿牙部分6a、6a被制在相互分开的对应齿条轴部分10a或10b上)，从而，对于两齿轮轴相同的转动，左右可动齿条轴部分10a、10b的行程是不同的，此外，齿条的齿轮节距从最内端向最外端逐步地减小。与采用变节距双齿条机构或双锥形卷辊机构作为转向角变换器的SBW车辆转向装置相比，图14第四改型的SBW车辆转向装置既采用了能实现图4所示齿条行程差异化特征曲线的变节距双齿条机构、也采用了能实现图13B所示行程差异化特征曲线的双锥形卷辊机构，以它们作为转向角变换器，向外伸出的第一齿条轴部分的行程得以显著地增大或倍增。也就是说，向外伸出的、行程较大的齿条轴部分的行程与向内缩回的、行程较小的齿条轴部分的行程具有很大的差值。
下面参见图15，图中表示了车辆转向装置的第五种改型。为了使向内缩回的第二齿条轴部分的行程相比于向外伸出的第一齿条轴部分的行程进一步地增大，如下文详细介绍的那样，将变节距双齿条机构(变距齿条6、6)与双锥形卷辊机构(两锥形卷辊4b′、4b′)组合起来。在图15所示第五改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧锥形卷辊4b′、4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动对应齿条轴10a和10b的左右两转向致动器5、5。为了实现与图14第四改型中转向装置的变节距双齿条机构产生的齿条行程差异化特征曲线相反的特征曲线，按照这样的方式在左右两可动齿条轴部分10a、10b上制出变距齿条6、6的齿牙部分：以使得左右变距齿条6、6上齿牙部分的最外端具有最大的齿轮节距，而最内端具有最小的齿轮节距，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大。因而，与图14所示第四改型中转向装置的、齿轮节距从最内端向最外端逐渐减小的变节距双齿条机构相比，图15所示第五改型中转向装置的变节距双齿条机构表现出相反的齿条行程差异化特性，即在向右或向左转弯时，向外伸出的第一可动齿条轴部分的齿条行程变得小于向内缩回的第二齿条轴部分的行程。与图14所示第四改型的缆索型备用机构4的双锥形卷辊结构相比，图15所示第五改型的转向机构中的两锥形卷辊4b′、4b′在垂直方向上的位置都颠倒了，从而获得了图13C所示的、相反的齿条行程差异化特征曲线，在向左或向右转弯时，向外伸出的第一可动齿条轴部分的行程变得小于向内缩回的第二齿条轴部分的行程，其中，图14所示的缆索型备用机构4能实现图13B所示的差动—即齿条行程差异化特征。也就是说，图15第五改型与图14第四改型的区别仅在于：第五改型中转向装置的双锥形卷辊机构具有相反的差动运动形式，即相反的齿条行程差异化特性(见图13C)，此外，第五改型中转向装置的变节距双齿条机构所具有的齿条行程差异化特性与第四改型中转向装置的变节距双齿条机构所产生的齿条行程差异化特征相反。下面将详细介绍图15所示第五改型中SBW车辆转向装置的工作原理。
通过采用包括变距齿条6、6的变节距双齿条机构，可使左右可动齿条轴部分10a和10b中向外伸出的第一齿条轴部分的行程变小，而向内回缩的第二齿条轴部分的行程则变大，从而可实现相反的行程差异化特性(见图13C)，其中，变距齿条6、6上变节距齿条部分6a的齿轮节距从最内端向最外端逐渐增大。在离合器装置3被分离开的SBW工作模式下，图15所示第五改型中的转向装置可利用变节距双齿条机构(两变距齿条6、6)实现逆反的齿条行程差异化功能。
在离合器装置3接合着的备用工作模式下，由双锥形卷辊机构(左右两锥形卷辊4b′、4b′)实现的差动运动功能使左右两齿轮轴9、9具有不同转速，因此，该功能可实现逆反的齿条行程差异化功能：即向外伸出移动的第一可动齿条轴部分的齿条行程变小，而向内缩回移动的第二齿条轴部分的行程变大。与此同时，可借助于变节距双齿条机构实现另外的逆反齿条行程差异化功能。因而，利用由双锥形卷辊机构实现的逆反齿条行程差异化功能、与由变节距双齿条机构实现的附加的逆反齿条行程差异化功能的倍增作用，可使向内缩回移动的第二齿条轴部分的行程显著地增大或倍增。换言之，在备用工作模式中，利用两种逆反齿条行程差异化功能之间的倍增作用，能显著地减小向外伸出的第一齿条轴部分的行程。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)、以及图7所示第三改型中转向装置所获得的效果(6)之外，图15所示第五改型中SBW车辆转向装置还具有如下的效果(9)。
(9)作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧截顶锥形卷辊4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动对应齿条轴10a和10b的左右两转向致动器5。还设置了左右两变节距齿条-齿轮机构(变节距双齿条机构，其包括两变距齿条6，齿条的齿牙部分6a被制在相互分开的对应齿条轴部分10a或10b上)，从而，对于两齿轮轴相同的转动，左右可动齿条轴部分10a、10b的行程是不同的，此外，齿条的齿轮节距从最内端向最外端逐步增大。与采用变节距双齿条机构或双锥形卷辊机构作为转向角变换器的SBW车辆转向装置相比，图15第五改型的SBW车辆转向装置既采用了能实现与图4所示齿条行程差异化特征曲线相反的特征曲线的变节距双齿条机构，也采用了能实现图13C所示逆反行程差异化特征曲线的双锥形卷辊机构，以它们作为转向角变换器，向内缩回的第二齿条轴部分的行程得以显著地增大或倍增。也就是说，向内缩回的、行程较大的齿条轴部分的行程与向外伸出的、行程较小的齿条轴部分的行程具有很大的差值。
下面参见图16，图中表示了车辆转向装置的第六种改型。为了简化SBW车辆转向装置，图16所示第六改型的转向装置相对于图7中的第三改型作了略微的改动。具体而言，图16所示第六改型的转向装置与图7所示第三改型的转向装置的区别在于：采用了单个转向致动器系统5，而非采用双致动器系统(5，5)。从图7与图16的对比可清楚地看出，在图16所示第六改型的转向装置的情况下，取消了两转向致动器5中的右转向致动器。在图16所示第六改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧锥形卷辊4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。按照这样的方式在左右可动齿条轴部分10a和10b上制出定节距齿条6′的齿牙部分：使得左右两可动齿条轴部分10a和10b对于齿轮轴相同的转动能产生相同的行程。下面将简单地描述图16所示第六改型中车辆转向装置的工作过程。
在转弯过程中，当方向盘1在离合器装置3分离开的状态下顺指针或逆时针转动时，设置在左齿轮轴中间部位的左转向致动器5按照SBW工作模式进行工作。因而，由单个转向致动器5直接驱动左侧的齿轮轴9，且右齿轮轴9也借助于左侧的锥形卷辊4b′、第三缆索4e、以及右侧锥形卷辊4b′由同一转向致动器5进行驱动。换言之，单个转向致动器5产生的一部分力矩应用到左齿轮轴9上，而其余部分的力矩则经左侧的锥形卷辊4b′、第三缆索4e、以及右侧的锥形卷辊4b′施加给右齿轮轴9。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)、以及图7所示第三改型中转向装置所获得的效果(6)之外，图16所示第六改型中SBW车辆转向装置还具有如下的效果(10)。
(10)作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧截顶锥形卷辊4b′、4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。按照一定的方式在左右可动齿条轴部分10a和10b上分别制出定节距齿条6′、6′的齿牙部分：使得左右两可动齿条轴部分10a和10b对于齿轮轴相同的转动能产生相同的行程。因而，利用图16所示的、从图7第三改型转向装置简化和改动来的第六改型SBW的转向装置，可仅使用单个转向致动器5来驱动左右两可动齿条轴部分10a和10b。
下面参见图17，图中表示了车辆转向装置的第七种改型。为了简化SBW车辆转向装置，图17所示第七改型的转向装置相对于图14中的第四改型作了略微的改动。具体而言，图17所示第七改型的转向装置与图14所示第四改型的转向装置的区别在于：采用了单个转向致动器系统5，而非采用双致动器系统5、5。从图14与图17的对比可清楚地看出，对于图17所示第七改型的转向装置，取消了两转向致动器5中的右转向致动器。在图17所示第七改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧锥形卷辊4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。按照一定的方式在左右可动齿条轴部分10a和10b上制出变距齿条6的齿牙部分：使得左右两可动齿条轴部分10a和10b对于齿轮轴相同的转动能产生不同的行程，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐减小。图17所示第七改型的SBW车辆转向装置的基本工作过程与图14所示第四改型类似。在转向力矩的传动方面，图17所示第七改型的转向装置与由图16中第六改型所实现的转向力矩传动路线相同。也就是说，在转弯过程中，当方向盘1在离合器装置3分离开的状态下顺指针或逆时针转动时，设置在左齿轮轴中间部位的左转向致动器5按照SBW工作模式进行工作。因而，该单个转向致动器5产生的转向力矩从转向致动器5流向左齿轮轴9，还从转向致动器5经左侧的锥形卷辊4b′、第三缆索4e、以及右侧的锥形卷辊4b′流向右齿轮轴9。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)、以及图7所示第三改型中转向装置所获得的效果(6)之外，图17所示第七改型中的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(11)。
(11)作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧截顶锥形卷辊4b′、4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。按照一定的方式在左右可动齿条轴部分10a和10b上制出变距齿条6、6的齿牙部分：使得左右两可动齿条轴部分10a和10b对于齿轮轴相同的转动能产生不同的齿条行程，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐减小。因而，利用图17所示的、从图14第四改型转向装置简化和改动来的第七改型SBW汽车转向装置，可仅使用单个转向致动器5来驱动左右两可动齿条轴部分10a和10b。
下面参见图18，图中表示了车辆转向装置的第八种改型。为了简化SBW车辆转向装置，图18所示第八改型的转向装置相对于图15中的第五改型作了略微的改动。具体而言，图18所示第八改型的转向装置与图15所示第五改型的转向装置的区别在于：采用了单个转向致动器系统5，而非采用双致动器系统5、5。从图15与图18的对比可清楚地看出，对于图18所示第八改型的转向装置，取消了两转向致动器5、5中的右转向致动器。在图18所示第八改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧锥形卷辊4b′、4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，在备用工作模式中，该离合器装置接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。按照一定的方式在左右可动齿条轴部分10a和10b上制出变距齿条6、6的齿牙部分：使得左右变距齿条6齿牙部分的最外端具有最大的齿轮节距，左，右变距齿条6、6的齿牙部分的最内端具有最小的齿轮节距，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐增大，因而实现了逆反的齿条行程差异化特性，即在向左或向右转弯时，向外伸出移动的第一可动齿条轴部分的齿条行程变得小于向内缩回移动的第二可动齿条轴部分的行程。另外，图18所示第八改型的转向机构中的两锥形卷辊4b′、4b′在垂直方向上的位置都颠倒了，以获得图13C所示的、逆反的齿条行程差异化特征曲线，从而在向左或向右转弯时、向外伸出移动的第一可动齿条轴部分的齿条行程变得小于向内缩回移动的第二齿条轴部分的行程。图18所示第八改型的SBW车辆转向装置的基本工作过程与图15所示第五改型类似。在转向力矩的传动方面，图18所示第八改型的转向装置与由图16-17中第六、第七改型所实现的转向力矩传动路线相同。由于上文的描述对此已作了很清楚的描述，此处将略去对图18所示第八改型的转向装置所实现的转向力矩流动路线的详细描述。
除了图1-3所示实施方式中转向装置获得的效果(1)、以及图7所示第三改型中转向装置所获得的效果(6)之外，图18所示第八改型中的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(12)。
(12)作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两可动齿条轴部分10a和10b的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了具有一个转向输入侧圆筒形卷辊4a、以及两个转向输出侧截顶锥形卷辊4b′、4b′的缆索型备用机构4。此外，还设置了单个离合器装置3，其位于转向输入部分的第一柱轴7与第二柱轴8之间，该离合器装置在备用工作模式时接合。另外还在转向输出部分中设置了用于驱动左右两齿条轴10a和10b的单个转向致动器5。还设置了左右两套变节距齿条/齿轮机构(变节距双齿条机构，其包括两变距齿条6、6，齿条的齿牙部分6a、6a被制在相互分开的齿条轴部分10a和10b上)，使得左右两可动齿条轴部分10a和10b对于齿轮轴相同的转动能产生不同的行程，且齿轮节距从最内端向最外端逐渐增大。与采用变节距双齿条机构或双锥形卷辊机构作为转向角变换器的SBW车辆转向装置相比，图18第八改型的SBW车辆转向装置既采用了能实现与图4所示齿条行程差异化特征曲线相反的特征曲线的变节距双齿条机构，也采用了能实现图13C所示逆反行程差异化特征曲线的双锥形卷辊机构，并以它们作为转向角变换器，向内缩回移动的第二齿条轴部分的行程得以显著地增大或倍增。也就是说，向内缩回的、行程较大的齿条轴部分的行程与向外伸出的、行程较小的齿条轴部分的行程具有很大的差值。另外，利用图18所示的、从图15第五改型转向装置简化和改动来的第八改型SBW汽车转向装置，可仅使用单个转向致动器5来驱动左右两可动齿条轴部分10a和10b。
在上述的实施方式(图1-3)和各种改型(图5-18)中，至少采用了变节距双齿条机构(两段分开的变距齿条6、6)和双锥形卷辊机构(两锥缩方向相反的锥形卷辊4b′)中的之一作为转向角变换器。也可采用能使左右两相互分开的可动齿条轴部分产生不同运动(或不同行程)的其它类型差动机构作为转向角变换器。在上述的实施方式(图1-3)和各种改型(图5-18)中，由变节距双齿条机构(两段分开的变距齿条6、6)和双锥形卷辊机构(两锥缩方向相反的锥形卷辊4b′、4b′)中的至少之一构成的转向角变换器被应用到线控型(SBW)转向系统或转向杆系直接连接型系统中。作为备选方案，这样的转向角变换器也可被应用到其它类型的转向系统中，例如应用到四轮转向型(4WS)系统或装备有可变转向比机构的转向系统中。
下面参见图19、22以及25-28，这些附图表示了其它一些采用了SBW系统和缆索型备用机构的改型。图19、22以及25-28所示各种改型转向装置的基本结构类似于图1实施方式中的转向装置。因而，为了简化描述，在对这些附图所示改型的转向装置进行介绍时，用于指代图1实施方式中元件的标号将被用来指代这些附图所示各种改型转向装置中所采用的对应元件，且由于上文的描述已经非常清楚，所以此处略去对这些标号的详细描述。在图19、22以及图25-28所示改型的转向装置中，增加字母“L”来指代那些布置在车辆左手侧的部件，而字母“R”则指代那些布置在车辆右手侧的部件。
在图19所示第九种改型的SBW车辆转向装置中，作为用于将包括方向盘1的转向输入部分与具有左右两段分开齿条6L、6R的转向输出部分在机械上连接起来、以实现失效保护或安全备用的机械备用系统，设置了缆索型备用机构4，其具有三个卷辊4P—即一个位于转向输入侧的圆筒形卷辊、以及两个位于转向输出侧的圆筒形卷辊，且设置了波顿软缆来将这三个卷辊相互连接起来。左右齿条6L、6R被可滑动地设置在转向齿条管20中，并使两齿条6L、6R能相互独立地运动。在左齿轮轴9的中间部位设置一第一离合器装置3A，其位于缆索型备用机构4中转向输出侧左卷辊与第一转向致动器5A(左转向致动器)之间。在右齿轮轴9的中间部位设置了一第二离合器装置3B，其被布置在缆索型备用机构4中转向输出侧右卷辊与第二转向致动器5B(右转向致动器)之间。在柱轴7上连接了一个第一回馈致动器2A。一方向盘角度传感器(或操纵角传感器)21也被连接到柱轴7上，用于检测出一个与方向盘的运动(施加到方向盘1上的转向输入动作)相对应的方向盘转角(操纵转角θH)。在左齿轮轴9L上连接了一个左转向角传感器22A，其通过检测出左齿轮轴9L的转动圈数来确定出左转向轮16L的转向角θS，而连接在右齿轮轴9R上的右转向角传感器22B则通过检测右齿轮轴9R的转数而确定出右转向轮16R的转向角。作为转角传感器—即方向盘角度传感器21、左转向角传感器22A、以及右转向角传感器22B，分解器(Resolver)适于用来检测柱轴7、左齿轮轴9L以及右齿轮轴8R的转动位置。也可采用一旋转编码器来取代解析器，以此作为转角传感器。还设置了一个车速传感器24。车速传感器24告知两转向控制器19A和19B当前的车速，并产生一个代表车速的信号。如下文将要描述的那样，回馈致动器2A、第一和第二转向致动器5A和5B、以及第一和第二离合器装置3A和3B都由第一、第二转向控制器19A(ECU1)和19B(ECU2)进行控制。第一、第二转向控制器19A和19B通常都包括一微计算机。第一、第二转向控制器19A和19B的构造是相同的。每个转向控制器都包括一输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM，ROM)、以及一微处理器或中央处理单元(CPU)。转向控制器的输入/输出接口(I/O)从发动机/车辆的各个传感器接收输入信息，其中的传感器也就是指方向盘角度传感器21、左右转向角传感器22A和22B、以及车速传感器24。在该转向控制器内，中央处理单元(CPU)对由I/O接口从上述各个传感器输入的数据信号进行访问。转向控制器中的CPU负责执行存储器中存储的车辆转向系统控制程序，并能执行必要的算术运算和逻辑运算。运算结果—即计算出的输出信号由转向控制器的输出接口电路传送向各个输出级—即相关的离合器装置和致动器。在图19所示第九改型的SBW车辆转向装置中，第一转向控制器19A用于控制第一转向致动器5A和第一离合器装置3A。第二转向控制器19B则用于控制第二转向致动器5B和第二离合器装置3B。第一、第二转向控制器19A和19B都被用来控制回馈致动器2A。在图19所示的第九改型中，两转向致动器5A和5B以及回馈致动器2A都是由单转子、单定子电动机构成的。
从图23所示的、有关预定操纵转角与阿克曼比值的特征曲线可看出，当由方向盘角度传感器21检测到的操纵转角数值处于预定的小角度范围、或方向盘顺时针/逆时针运动处于预定小范围内时，第一、第二转向控制器19A和19B进行工作而使两离合器装置3A和3B接合，在所述预定范围内，操纵转角小于或等于一预定上限值、并大于或等于一预定的下限值，其中，下限值的绝对值与上限值相等。在左右两离合器装置3A和3B相接合的情况下，左右两齿条6L和6R同步运动，二者之间不存在任何行程差，就如同左右两齿条在机械上相互连接在一起。与此相反，当操纵转角处于预定的大转角范围或方向盘在顺时针/逆时针方向上的运动达到预定大范围内时，转向控制器19A和19B进行工作而使对应的离合器装置3A和3B分离开，其中，在所述大范围内，操纵转角大于所述的预定上限值、或小于预定的下限值。在左右两离合器装置3A和3B分离开的状态下，由两转向控制器19A和19B按照一定的方式对左右两转向致动器5A和5B执行独立控制，以使得左右两齿条6L和6R产生不同的行程(差动行程)，由此来保证合适的阿克曼比(或合适的阿克曼转向角)。
从图24所示的、关于车速与阿克曼比值之间关系的预定特征曲线可看出，当由车速传感器24检测到的车速值处于预定的高速范围内时，第一、第二转向控制器19A和19B进行工作而使两离合器装置3A和3B接合，在所述高速范围内，车速大于一预定的上限值(对应于车辆前进时预定的正阈值)、或小于一预定的下限值(对应于车辆倒车时预定的负阈值)，其中，下限值的绝对值与上限值相等。在左右两离合器装置3A和3B相接合的情况下，左右两齿条6L和6R同步运动，二者之间不存在任何行程差，就如同左右两齿条在机械上相互连接在一起。与此相反，当车速处于预定的低速范围内时，转向控制器19A和19B进行工作而使对应的离合器装置3A和3B分离开，其中，在所述低速范围内，车速小于或等于预定的上限值、或大于或等于预定的下限值。在左右两离合器装置3A和3B分离开的状态下，由两转向控制器19A和19B按照一定的方式对左右两转向致动器5A和5B执行独立控制，以使得左右两齿条6L和6R产生不同的行程(差动行程)，由此来保证合适的阿克曼比(或合适的阿克曼转向角)。
从图19所示的转向杆系结构布局可看出，在图19所示第九改型的转向杆系中，基于提高连接效率的目的确定出左横拉杆25与左转向节臂26之间的相对安装位置、以及右横拉杆25与右转向节臂26之间的相对安装位置。也就是说，左横拉杆25、连接到左齿条最外端的销杆、左转向节臂26、连接到前桥27左端上的销杆基本上是按照直角关系进行布置的，且利用销杆相互连接起来。按照类似的方式，右横拉杆13、连接到右齿条最外端的销杆、右转向节臂26、连接到前桥27右端上的销杆基本上是按照直角关系进行布置的，且利用销杆相互连接起来。
[连接效率与阿克曼比值之间的折衷]
在采用波顿软缆(而非转向轴)、且齿轮/齿条转向机装置由单根刚性转向齿条轴构成的普通缆索型转向柱系统中，假如如图20所示那样：将左横拉杆25与左转向节臂26之间相对安装位置、以及右横拉杆25与右转向节臂26之间的相对安装位置确定为可保证阿克曼比或阿克曼转向角δ(＝L/R)，其中，该指标仅被表达为轴距L与转弯半径R的比值L/R，该数值与车辆的最小转弯半径相关。在此情况下，还能基于阿克曼转向角δ(＝L/R)、利用横拉杆与转向节臂之间的相对安装位置关系唯一地确定出转向杆系的连接效率。在结构布局的限度内，可通过改变悬架的几何参数来调整该连接效率。但是，由于受到结构布局的限制，很难仅通过改变悬架几何参数充分地提高连接效率。连接效率相对较低的转向杆系需要使用大型的转向致动器。
与上述情况相反，在采用波顿软缆(而非转向轴)、且齿轮/齿条转向机装置由单根刚性转向齿条轴构成的普通缆索型转向柱系统中，假如如图21所示那样：将横拉杆与转向节臂之间的相对安装位置确定为适于达到较高的连接效率。在此情况下，将很难获得理想的阿克曼比值。
在另一方面，在图19所示第九改型的SBW车辆转向装置中，在第一和第二离合器装置3A和3B分别响应于转向控制器19A和19B发出的指令信号而接合的情况下，左右齿条6L和6R实现同步运动，两者之间不存在行程差，就如同左右齿条6L和6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样，而且，图19所示第九改型的SBW车辆转向装置具有了缆索型转向柱系统的功能。与此相反，在第一、第二离合器装置3A和3B分别响应于转向控制器19A和19B发出的指令信号而分离的情况下，左右齿条6L和6R由驱动着两齿轮轴9A、9B的转向致动器5A、5B独立地控制着。因而，即使是在优先考虑连接效率而非阿克曼比值L/R的情况下确定出了转向杆系的布局—即横拉杆与转向节臂之间的相对位置关系，也能利用由独立控制的左右齿条6L、6R实现的行程差使左右两转向轮之间具有较大的转角差。如上文讨论的那样，利用由独立控制的左右齿条6L、6R实现的齿条行程差，可在相互矛盾的两方面需求之间达到折衷平衡，也就是说，既能提高连接效率、也能达到所需的阿克曼比值L/R。
[缆索型备用机构]
如上所讨论的那样，在离合器装置3A、3B均接合着的情况下，左右齿条6L、6R实现同步运动，不存在行程差，就如同左右齿条6L和6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样，而且，图19所示第九改型的SBW车辆转向装置具有了缆索型转向柱系统的功能。在此条件下(离合器装置3A、3B接合着)，施加到方向盘1上的转向力矩经缆索型备用机构4、通过左右齿条6L和6R传递给左右两转向轮16L、16R。
为了传递力矩，图19所示的缆索型备用机构4由三个卷辊4P组成，一第一波顿软缆4C将转向输入侧卷辊与转向输出侧左卷辊连接起来，一第二波顿软缆4C将转向输入侧卷辊与转向输出侧右卷辊连接起来，一第三波顿软缆4C在左右两转向输出侧卷辊之间延伸，作为用于将左右两卷辊的旋转运动在机械上相互联系起来的运动连接件。作为备选方案，如图22所示，为了传递力矩，可由四个卷辊4P来构成缆索型备用机构4，两条波顿软缆4C连接在转向输入侧第一卷辊与转向输出侧左卷辊之间，另两条波顿软缆4C连接在转向输入侧第二卷辊与转向输出侧右卷辊之间。在降低制造成本和结构简化方面，图19所示第九改型的SBW车辆转向装置中带有缆索型备用机构4的三卷辊结构要优于图22所示第十改型的SBW车辆转向装置中带有缆索型备用机构4的四卷辊结构。
[对转向轮的转向角控制]
当由方向盘角度传感器21检测到的操纵转角在图23所示的操纵转角/阿克曼比值之间预定特征曲线中处于预定的小操纵转角范围内时，没有必要使左右两转向轮16L、16R之间产生大的转角差，换言之，左右齿条6L和6R之间无需具有大的行程差。因而，在预定的小操纵转角范围内，离合器3A、3B接合，从而，左右齿条6L、6R实现同步运动，不存在行程差，就如同左右齿条6L和6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样，而且，图19所示第九改型的SBW车辆转向装置具有了缆索型转向柱系统的功能，同时，施加到方向盘1上的转向力矩经缆索型备用机构4、通过左右齿条6L和6R传递给左右两转向轮16L、16R。
与此相反，当操纵转角在图23所示的操纵转角/阿克曼比值之间预定特征曲线中处于预定的大操纵转角范围内时，必须要使左右两转向轮16L与16R之间产生大的转角差，换言之，左右齿条6L和6R之间需要有大的行程差。因而，在预定的大操纵转角范围内，离合器3A、3B被分离开，以便于使方向盘1与左右齿条6L、6R在机械上分离开，且利用两转向致动器5A和5B对左右齿条执行独立控制，以使得左右转向轮16L和16R之间出现大的转角差，由此，利用左右转向致动器的独立控制而保证了合适的阿克曼比值。
如果由车速传感器24检测到的车速在图24所示的车速/阿克曼比值之间预定特征曲线中处于预定的高速范围内，则没有必要使左右两转向轮16L、16R之间产生大的转角差，换言之，左右齿条6L和6R之间无需具有大的行程差。因而，在预定的高速范围内，离合器3A、3B接合，从而，左右齿条6L、6R实现同步运动，不存在行程差，就如同左右齿条6L和6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样，而且，图19所示第九改型的SBW车辆转向装置具有了缆索型转向柱系统的功能，同时，施加到方向盘1上的转向力矩经缆索型备用机构4、通过左右齿条6L和6R传递给左右两转向轮16L、16R。
与此相反，如果车速在图24所示的车速/阿克曼比值之间预定特征曲线中处于预定的低速范围内时，则必须要使左右两转向轮16L与16R之间产生大的转角差，换言之，左右齿条6L和6R之间需要有大的行程差。因而，在预定的低速范围内，离合器3A、3B被分离开，以便于使方向盘1与左右齿条6L、6R在机械上分离开，且利用两转向致动器5A和5B对左右齿条执行独立控制，以使得左右转向轮16L和16R之间出现大的转角差，由此，利用左右转向致动器的独立控制而保证了合适的阿克曼比值。
在图19所示第九改型的SBW车辆转向装置中，第一和第二转向控制器19A和19B、第一和第二转向致动器5A和5B、以及两段分开的齿条6L和6R相互配合而形成了一个转向角变换器，在对左右转向轮执行转向时，该变换器能使左右齿条6L和6R产生不同的齿条行程。利用该转向角变换器在转向过程中的齿条行程差异化功能，可在相互矛盾的两方面需求之间达到折衷平衡，也就是说，既能提高连接效率、也能达到所需的阿克曼比值L/R。不难理解：由第一和第二转向控制器19A和19B、第一和第二转向致动器5A和5B、以及两段分开的齿条6L和6R构成的第一转向角变换器还可与一由变节距双齿条机构构成的第二转向角变换器相组合，其中的变节距双齿条机构是由左右两变距齿条6L和6R组成的。在此情况下，能获得范围更为宽广的齿条行程差变化特征曲线，由此能更为有效地平衡两方面相互矛盾的需求，也就是说，既能提高连接效率、也能达到所需的阿克曼比值L/R。
图19所示第九改型的SBW车辆转向装置具有如下的效果(13)-(16)。
(13)在该SBW转向装置中，施加到方向盘1上的转向输入动作经缆索型备用机构4在备用工作模式下直接传递到转向齿条轴，或者在SBW工作模式下，间接地传递到转向齿条轴，然后再由转向齿条轴在转向输入动作作用下产生的运动对左右转向轮执行转向，且转向齿条轴被分割成左右两段可动的齿条6L和6R。缆索型备用机构4被设计成具有三个卷辊4P的机械备用机构，其中的三个卷辊4P即一个与柱轴7相连接的转向输入侧圆筒形卷辊、以及两个固定连接到左右两齿轮轴9L和9R上端的转向输出侧圆筒形卷辊，其中的齿轮轴与两齿条6L和6R保持啮合关系，波顿软缆4C将三个卷辊相互连接起来。在左齿轮轴9L的中间部位设置了第一转向致动器5A，用于驱动左齿轮轴9L，进而产生左齿条行程，而第二转向致动器5B则被设置在右齿轮轴9R的中间部位，用于驱动右齿轮轴9R，以产生右齿条行程。在左齿轮轴9L的中部设置第一离合器3A，该离合器装置位于缆索型备用机构4的转向输出侧左卷辊与第一转向致动器5A之间，第二离合器装置3B被设置在右齿轮轴9R的中部，且位于缆索型备用机构4的转向输出侧右卷辊与第二转向致动器5B之间。通过在离合器装置3A、3B分离开的情况下对经左右齿轮轴9L和9R与两齿条6L和6R相连的第一、第二转向致动器5A和5B执行独立控制，可借助于左右齿条6L和6R不同的行程使左右转向轮16L、16R具有不同的转向角，从而能协调和平衡两方面相互矛盾的要求，也就是说，既能提高连接效率、也能达到所需的阿克曼比值L/R。
(14)在柱轴7上连接了用于检测方向盘角度(操纵转角)的方向盘角度传感器(或操纵转角传感器)21。当由方向盘角度传感器21检测到的操纵转角处于预定的小操纵转角范围内时，离合器装置3A、3B接合上，使得左右两齿条6L、6R之间无齿条行程差地同步运动，就如同左右齿条6L、6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样。与此相反，当操纵转角处于预定的大操纵转角范围内时，离合器装置3A和3B均分离开，使得方向盘1在机械上与左右两齿条6L和6R脱开，并利用两转向致动器5A、5B对左右齿条独立地执行控制，从而使左右转向轮16L、16R之间产生很大的转角差，因此，利用第一、第二转向致动器5A和5B的独立控制确保了合适的阿克曼比。还设置了用于对第一、第二转向致动器5A、5B执行上述独立控制的第一、第二转向控制器19A和19B。因而，可协调和平衡两方面相互矛盾的要求，也就是说，在预定的小操纵转角范围内实现很高的连接效率，在预定的大操纵转角范围内能达到很高的阿克曼比值。
(15)设置了用于检测车速的车速传感器24。如果由车速传感器24检测到的车速在预定的高速范围内，离合器3A、3B接合，从而，左右齿条6L、6R实现同步运动，不存在行程差，就如同左右齿条6L和6R在机械上相互连接起来而形成单根刚性转向齿条轴一样，与此相反，如果车速在预定的低速范围内时，离合器3A、3B被分离开，以便于使方向盘1与左右齿条6L、6R在机械上分离开，且利用两转向致动器5A和5B对左右齿条执行独立控制，以使得左右转向轮16L和16R之间出现大的转角差，由此，利用左右转向致动器的独立控制而保证了合适的阿克曼比值。还设置了用于对第一、第二转向致动器5A、5B执行上述独立控制的第一、第二转向控制器19A和19B。因而，可协调和平衡两方面相互矛盾的要求，也就是说，在高速转弯时能实现很高的连接效率，在低速转弯时能达到很高的阿克曼比值。
(16)在左齿轮轴9L的中部设置第一离合器3A，该离合器装置位于缆索型备用机构4的转向输出侧左卷辊与第一转向致动器5A之间，而第二离合器装置3B被设置在右齿轮轴9R的中部，且位于缆索型备用机构4的转向输出侧右卷辊与第二转向致动器5B之间。因而，在离合器装置3A和3B被分离开的SBW工作模式中，必然能有效地防止缆索型备用机构4的缆索和卷辊与转向输出部分(两段分开的转向齿条轴)的移动而同步地移动和拖动。因而，在离合器装置3A、3B分离开的SBW工作模式下，可利用转向控制器5A、5B对与左齿条6L相连的转向杆系部分、以及与右齿条6R相连的转向杆系部分执行更为精确的独立控制。
下面参见图25，图中表示了SBW车辆转向装置的第十一种改型。在图25所示第十一改型的SBW车辆转向装置中，第一、第二离合器装置3A、3B的安装位置相对于图19所示第九改型的转向装置略有改动。如图25所示，第一离合器装置3A被设置在左右两齿轮轴9L、9R之一的中部，且位于固定连接到该齿轮轴上端的转向输出侧卷辊(左卷辊)与第一转向致动器5A之间。第二离合器装置3B被设置在柱轴7的中部，且位于缆索型备用机构4的转向输入侧卷辊与转向输入部分(方向盘1)之间。图25所示第十一改型的SBW车辆转向装置的其余结构与图19中第九改型相同。图25所示第十一改型中转向装置的工作过程如下。
在第一、第二离合器3A、3B响应于两转向控制器19A、19B的指令信号均处于分离状态的情况下，当转动方向盘1时，缆索型备用机构4中的缆索和卷辊仅由右转向轮16R移动和拖动。在此条件下，可防止缆索型备用机构4的缆索和卷辊受转向输入部分(方向盘1)旋转运动的拖动而同步运动，进而可防止驾驶员的转向感受由于波顿软缆外套管与内缆线之间的摩擦拖动或摩擦阻力而恶化。
除了图19所示第九改型的转向装置所获得的效果(13)-(16)之外，图25所示第十一改型的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(17)。
(17)第一离合器装置3A被设置在左右两齿轮轴9L、9R之一的中部，且位于固定连接到该齿轮轴上端的转向输出侧卷辊(左卷辊)与第一转向致动器5A之间。第二离合器装置3B被设置在柱轴7的中部，且位于缆索型备用机构4的转向输入侧卷辊与转向输入部分(方向盘1)之间。因而，在离合器3A、3B被分离开的转向操作中，可获得良好的转向感受。
下面参见图26，图中表示了SBW车辆转向装置的第十二种改型。在图26所示第十二种改型的SBW车辆转向装置中，为使左齿条6L产生行程而设置了第一对转向致动器5A和5C，并为使右齿条61R产生行程而设置了第二对转向致动器5B、5D。具体来讲，如图26所示，第一对转向致动器5A、5C被设置在左齿轮轴9L的中部，而第二对转向致动器5B、5D被设置在右齿轮轴9R的中部。在图26所示第十二改型的转向装置中，为每一齿条设置了两个转向致动器。作为替代方案，可为每一齿条设置两个或多个转向致动器。
在柱轴7的中部设置了一对反馈致动器2A、2B。在离合器装置3A、3B分离开的SBW工作模式下，如果转向致动器5A、5B、5C、5D中的任一个失效；或当第一对转向致动器(5A、5C)中之一、或第二对转向致动器(5B、5D)中之一发生故障，第一、第二转向控制器19A、19B能利用除失效致动器之外的其它工作正常的转向致动器继续执行SBW工作模式，直到使左右齿条6L、6R达到中位为止，之后，在齿条达到中位之后，第一、第二转向控制器19A和19B立即就通过将离合器装置3A和3B相接合而将SBW工作模式切换为备用工作模式(或失效保护工作模式)。在图26所示第十二改型的转向装置中，第一转向控制器19A被用来控制第一反馈致动器2A、第一离合器装置3A、以及第一对转向致动器(5A、5C)。第二转向控制器19B被用来控制第二回馈致动器2B、第二离合器装置3B、以及第二对转向致动器(5B、5D)。也就是说，图26所示第十二改型的SBW车辆转向装置实现了双回馈致动器及转向致动器控制系统(简言之，双致动器控制系统)。图26所示第十二改型的其余结构与图19所示第九改型的结构相同。图26所示第十二改型中转向装置的工作过程如下。
图26所示第十二改型的SBW车辆转向装置采用了双回馈致动器系统，并为每一齿条设置了双转向致动器系统，且具有双致动器控制系统。因而，在离合器装置3A、3B分离开的SBW工作模式下，即使转向致动器5A、5B、5C、5D中的任一失效；或第一对转向致动器(5A、5C)中之一、或第二对转向致动器(5B、5D)中之一发生故障，可利用除失效致动器之外其它工作正常的转向致动器继续执行SBW工作模式，直到使左右齿条6L、6R达到预定的中位为止。因而，没有必要在SBW系统发生故障时立即就接合上离合器装置3A、3B。在SBW系统发生失效(致动器失效)之后，第一、第二转向致动器19A和19B继续执行SBW工作模式，直至使齿条达到预定的中位为止，其中的中位基本上对应于转向轮对(16L、16R)的零平均转角位置。当齿条到达预定的中位之后，第一、第二转向致动器19A、19B通过接合上离合器装置3A和3B而将SBW工作模式切换为备用工作模式，由此使左右齿条6L、6R无行程差地同步运动，就如同两齿条6L、6R被机械地连接到一起而形成单根刚性的转向齿条轴一样，而且，图26所示第十二改型的SBW车辆转向装置在此时具有了缆索型转向柱系统的功能。假如在转向致动器5A-5D中任一发生故障的情况下立即就接合上离合器装置3A和3B，则左右两转向轮16L和16R在接近预定的齿条中位时发生不必要的前束角(toe-angle)改变的趋势就会增大。
除了图19所示第九改型的转向装置所获得的效果(13)-(16)之外，图26所示第十二改型的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(18)-(19)。
(18)为了为每一齿条设置双转向致动器系统，在左齿轮轴9L的中部设置了第一对转向致动器5A和5C，并在右齿轮轴9R的中部设置了第二对转向致动器5B和5D。因而，在SBW工作模式下，即使转向致动器5A 5D中的任一失效；或第一对转向致动器5A、5C中之一、或第二对转向致动器5B、5D中之一发生故障，也能保持对转向角的控制功能。
(19)在离合器装置3A、3B分离开的SBW工作模式中，当与左齿轮轴9L相连的第一组转向致动器(两个或多个转向致动器5A、5C)、以及与右齿轮轴9R相连的第二组转向致动器(两个或多个转向致动器5B、5D)中的任一；或当第一组转向致动器中任一、或第二组转向致动器中任一发生故障时，第一、第二转向控制器19A、19B能利用除失效致动器之外的其它工作正常的转向致动器继续执行SBW工作模式，直到使左右齿条6L、6R达到预定的中位为止。之后，在齿条达到预定中位之后，第一、第二转向控制器19A和19B立即就通过将离合器装置3A和3B相接合而切换为备用工作模式(或失效保护工作模式)。这样，通过禁止执行从SBW工作模式向备用工作模式进行切换—直到齿条达到预定的中位为止，可防止左右转向轮16L、16R的前束角在齿条预定中位的附近发生不利改变。
下面参见图27，图中表示了SBW车辆转向装置的第十三改型。如下文将要描述的那样，在SBW车辆转向装置在离合器装置3A、3B处于分离状态的条件下处于SBW工作模式的情况中，即使第一、第二转向控制器中任一、或第一和第二转向控制器的转向致动器驱动电路任一发生故障，图27所示第十三改型的转向装置也能继续按照SBW工作模式执行致动器控制。如图27所示，图27所示第十三改型的转向装置采用了双致动器控制系统，该系统包括第一、第二转向控制器19A和19B，且第一、第二转向控制器19A和19B的指令信号电路或驱动信号电路还采用了所谓的对角线分割型布局结构—即X型分割布局。第一转向控制器19A被用来控制与左齿轮轴9L相连的、用于驱动左齿条6L的第一转向致动器5A，并用来控制与右齿轮轴9R相连的、用于驱动右齿条6R的第四转向致动器5D。在另一方面，第二转向控制器19B被用来控制与右齿轮轴9R相连的、用于驱动右齿条6R的第二转向致动器5B，并用来控制与左齿轮轴9L相连的、用于驱动左齿条6L的第三转向致动器5C。图27所示第十三改型的其余结构与图26所示第十二改型的结构相同。图27所示第十三改型中的转向装置的工作过程如下。
图27所示第十三改型中的SBW车辆转向装置的双致动器控制系统采用了其指令信号电路或驱动信号电路呈现对角线分割型布局结构(X型分割布局)的第一、第二转向控制器19A和19B，在该布局结构中，第一转向控制器19A的输出接口经转向致动器驱动电路与连接着左齿轮轴9L的第一转向致动器5A、以及连接着右齿轮轴9R的第四转向致动器5D相连，而第二转向控制器19B的输出接口经转向致动器驱动电路与连接着右齿轮轴9R的第二转向致动器5B、以及连接着左齿轮轴9L的第三转向致动器5C相连。为了简化本文的描述。略去了驱动电路。利用第一、第二转向控制器19A和19B中对角线分割型布局(X分割布局)的指令信号电路，在离合器装置3A、3B处于分离状态的SBW工作模式中，即使第一、第二转向控制器中任一、或第一和第二转向控制器的致动器驱动电路任一发生故障，也无须在SBW系统发生故障后立即接合上离合器装置3A和3B，因而能在之后继续执行SBW工作模式(致动器控制模式)，在该模式中，转向输入部分(方向盘1)与转向输出部分(含左右两段分割开的齿条6L和6R)在机械上脱开。
除了图19所示第九改型的转向装置所获得的效果(13)-(16)之外，图27所示第十三改型的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(20)。
(20)SBW车辆转向装置的双致动器控制系统采用了其指令信号电路呈现对角线分割型布局结构(X型分割布局)的第一、第二转向控制器19A和19B，在该布局结构中，第一转向控制器19A与连接着左齿轮轴9L的第一转向致动器5A、以及连接着右齿轮轴9R的第四转向致动器5D相连，而第二转向控制器19B与连接着右齿轮轴9R的第二转向致动器5B、以及连接着左齿轮轴9L的第三转向致动器5C相连。利用第一、第二转向控制器19A和19B中对角线分割型布局(X分割布局)的指令信号电路，在离合器装置3A、3B处于分离状态的SBW工作模式中，即使第一、第二转向控制器中任一、或第一和第二转向控制器的致动器驱动电路任一发生故障，也能继续执行致动器控制模式(SBW工作模式)，在该模式中，转向输入部分(方向盘1)与转向输出部分(含左右两段分割开的齿条6L和6R)在机械上脱开。
下面参见图28，图中表示了SBW车辆转向装置的第十四种改型。如下文介绍的那样，图28所示第十四改型的转向装置采用一种转向致动器单元，在外观上，该单元表现为单个转向致动器，但却具有双转向致动器的功能。如图28所示，分别连接到齿轮轴9L和9R上的第一、第二转向致动器单元5A和5B都是由一种单转子、双定子电机构成的，这种电机的单个转子可由两个定子进行驱动。从图28的系统图可看出，图28所示第十四改型的转向装置采用了一个回馈致动器单元，该单元在外观上表现为单个回馈致动器，但却具有双回馈致动器的功能。也就是说，连接到柱轴7上的回馈致动器单元2A也是由单转子、双定子电机构成的，该电机的单个转子可由两个定子进行驱动。图28所示第十四改型的其余结构与图19中第九改型相同。图28所示第十四改型中转向装置的工作过程如下。
在图28所示第十四改型的转向装置中，使用了一种单转子、双定子电机，以此作为转向致动器和回馈致动器。与采用两台单转子/单定子电动机的设计相比，能实现双致动器功能的单转子、双定子电机在结构上较为简单，且在减少电动机零件数、减少电机轴和齿轮轴9连接部件的数目、降低转向系统总制造成本、以及实现廉价的电动机扭矩损失小的双致动器系统方面具有优势，其中，在单转子/单定子电动机中，由一个定子来驱动一个转子。
除了图19所示第九改型的转向装置所获得的效果(13)-(16)之外，图28所示第十四改型的SBW车辆转向装置还具有如下的效果(21)。
(21)使用了一种单转子、双定子的电机作为左右齿轮轴9L、9R的转向致动器，由此实现了结构简单、成本低、重量轻、尺寸小的双致动器系统，且该双致动器系统的电机扭矩损失被降低了。
下面参见图29，图中表示了一种电磁离合器的详细结构，该离合器被用作使图1所示实施方式以及图5、7、14-18所示改型中SBW车辆转向装置的缆索型备用机构4接合(使能)或分离开(使不能)备用功能的离合器装置3中的摩擦离合器。从图29可清楚地看出，构成摩擦离合器装置的电磁离合器具有利用摩擦力矩传递转向扭矩的功能。返回去参见图1、7、14-18，在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间设置了单个摩擦离合器装置3(或第一摩擦离合器3)，其刚好位于第一柱轴7与第二柱轴8之间。应当指出的是：所传递力矩的限度或临界传递力矩被设定为小于一预定的屈服力矩，在该屈服力矩上，缆索型备用机构4达到其屈服点，其中，在所述力矩限度之上，摩擦离合器装置开始在离合器保持接合的状态下发生打滑。该摩擦离合器装置是由电磁离合器装置构成的，在点火开关被关闭的条件下，该摩擦离合器装置保持为接合状态。如果点火开关被转到ON位置，转向控制器19处理器的离合器控制部分向该电磁离合器输出一个指令信号，以使其分离开。而后，假如处理器判断出SBW车辆转向系统工作正常，则离合器控制部分就保持电磁离合器的分离状态。与此相反，在SBW系统失效的情况下，离合器控制部分进行工作而使电磁离合器接合，由此将SBW工作模式切换到备用工作模式。
从图29中电磁离合器(其被用作离合器装置3中的摩擦离合器)的纵向剖面图可见，该电磁离合器3是由一轴套3a、一带有凸缘的转子3b、一带有凸缘的衔铁轮毂3c、一基本上为环形的片弹簧或基本为圆环形的盘弹簧3d、一衔铁3e、一电磁线圈3f、以及一磁轭体3g构成。轴套3a被固定地连接到第二柱轴8上。带有凸缘的转子3b被安装到轴套3a的外周面上，并通过轴套3a安装到第二柱轴8上。带有凸缘的衔铁轮毂3c被相对于带凸缘的转子3b的轴线(换言之，第二柱轴8的轴线)同轴地布置，且利用花键连接到第一柱轴7上。基本为环形的片弹簧3d的内周基部被铆接或销钉连接到衔铁轮毂3c的凸缘部分上。基本为环形的片弹簧3d具有多个桥接部分，这些部分从片弹簧的内周基部沿径向向外侧延伸。衔铁3e通过片弹簧3d固定地连接到衔铁轮毂3c的凸缘部分上，且位于衔铁轮毂3c凸缘部分外周部的外侧。实际情况中，衔铁3e被铆接或销钉连接到片弹簧3d外周部的自由端上。电磁线圈3f被设置在转子3b的外周面上。磁轭体3g被设计成能容纳着电磁线圈3f，并被一柱壳体或磁轭体安装支架(图中未示出)支撑着。衔铁5e的左侧表面与转子3d凸缘部分的吸引表面(右侧侧壁)被布置成相互正对着。采用具有上述机构的电磁离合器，当向电磁线圈3f施加励磁电流时，就会产生一磁通Φ。利用由所产生磁通Φ带来的吸引力，衔铁5e克服着片弹簧3d的弹性偏置力而被吸引向转子3b凸缘部分上的吸引表面(右侧壁面)，从而可使衔铁5e的左侧壁面与带凸缘的转子3b的吸引表面(右侧壁面)相贴触。在被吸引到一起的情况下，第一柱轴和第二柱轴7、8(即离合器的输入、输出轴)相互连接起来，以便于实现力矩的传递。与此相反，当未向电磁线圈3f施加励磁电流、因而未产生磁通Φ时，在片弹簧3d的偏置力作用下，衔铁5e与转子3b凸缘部分的吸引表面(右侧壁面)分离开。如公知的那样，通过改变或调整电磁线圈3f所产生磁通Φ的大小—即吸引力的大小，能容易地将电磁离合器传递力矩的能力随意设定为一个合适的力矩值。
下面参照图30，图中表示了波顿软缆(4c、4d、4d、4c)的细节结构。从图30可清楚地看出，波顿软缆主要是由一内缆线40i和一外套管40m构成的。外套管40m是由一衬管401、多条金属丝41、一带状/条状或长条形的金属材料42、以及管状外层或外覆材料43构成。衬管401的横截面为环形，其是用低摩擦的合成树脂管材制成的。金属丝41在衬管401的圆周方向上等距布置，且被安装到衬管401的外周表面上，且相互接触，以使得两相邻金属丝的外周面在它们的纵长方向上为相互线接触的关系。以预定的束紧力矩将条带形金属材料42螺旋地缠绕到基本为圆筒形的金属丝阵列的外周面上，其中的金属丝阵列是由多条金属丝41构成的。管状的外覆材料43被用于覆盖螺旋形缠绕的条带状金属材料42的外周面上。在另一方面，内缆线40i可滑动地插入或布置到外套管40m的衬管401中。尽管未在图30中清楚地表示出，但内缆线40i是由成股钢丝制成的成股钢缆构成的，例如为不锈钢丝股或铝丝股。从上文可领会到：作为外套管组成部件的多条金属丝41具有支撑和承受拉伸载荷的作用，其中的拉伸载荷作用在外套管的轴向或纵向上，从而能有效地防止外套管出现不利的延伸变形。螺旋形缠绕的条带状金属材料42实际上具有这样的作用：在内缆线40i被布置为弯曲状态时，有效地阻止在圆周方向上等距排列的金属丝41相互散开。并且，以预定的束紧力矩、螺旋缠绕在基本为圆筒形的金属丝阵列外周面上的条带状金属材料42，使外套管能产生适当的弯曲运动—即允许其具有适当的柔性，其中，金属丝阵列是由金属丝构成的。
如上所述，在所示实施方式的SBW转向装置中，所传递力矩的限度、或临界传动力矩被设定为小于一预定的屈服扭矩，在该屈服扭矩上，缆索型备用机构4达到其屈服点，另外，在高于临界传动力矩的情况下，处于接合状态的离合器装置3将开始发生打滑，因而会使离合器装置3出现不利的滑差率。换言之，离合器装置3预定的力矩传递能力被设定为小于内缆线40i的轴向屈服点(屈服点应力或轴向屈服强度)、以及外套管40m的轴向屈服点(屈服应力或轴向屈服强度)二者中的小值。下文将描述图示实施方式中采用离合器装置3的SBW转向装置的优点、以及在转向输出部分(齿轮/齿条转向机)与缆索型备用机构4之间设置有离合器装置3的SBW转向装置的优点，其中，离合器装置3具有上文提到的预定的力矩能力，该离合器装置被设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间。
如公知的那样，缆索型备用机构4的最大缆索行程是有限的。对于采用了离合器装置3、且该离合器装置被设置在转向输出部分(齿条/齿轮转向机)与缆索型备用机构4之间的SBW车辆转向系统，假如在离合器装置3被接合以启动备用工作模式之后，在方向盘1转动时，由于所传递力矩太大(外力过大)而使离合器发生了不利的打滑，则由于缆索型备用机构4的缆索行程是有限的、且离合器发生打滑，在转向方向上的转向角趋于不利地减小。换言之，在转向输出部分与缆索型备用机构4之间发生离合器打滑的情况下，缆索型备用机构4的缆索行程相对于与转向角相关的转向齿条行程变为不足。因而，由于离合器打滑，无法在转向方向上获得足够的转向角。为了避免这样的问题，考虑到需要另外一段在发生转向输入过大时足以吸收离合器打滑量的缆索行程，所以必须要将缆索型备用机构4的最大缆索行程设定为一个相对较长的行程。为了实现这种相对较长的缆索行程，必须要将离合器装置3的力矩传递能力设定为相对较高的数值水平。这将导致另一个问题：离合器装置3的尺寸变大。而且，增大力矩传递能力—即增大临界传递力矩的设计将意味着缆索型备用机构4中波顿软缆的耐用性会变差。在离合器装置3被设置在转向输出部分与缆索型备用机构4之间的安装结构中(见图19)，不论离合器装置3是否接合，缆索型备用机构4的缆索和卷辊都始终被方向盘1的旋转运动拖动着同步地运动。在这样的情况下，内缆线40i与外套管40m发生滑动接触的趋势就会增大，从而不利地加剧磨损，进而显著缩短缆索型备用机构4的寿命。此外，在与方向盘1的转动同步进行的、连续不断的卷收/卷放操作中，内缆线40i与外套管40m之间的摩擦作用意味着对方向盘的任何移动都施加摩擦阻力，也就是说增大了转向时的用力，使转向感恶化。
与此相反，在所示实施方式的SBW车辆转向装置中，所采用的离合器装置3具有上文提到的预定力矩能力，且被设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间(见图1)，在此情况下，即使在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间发生了离合器打滑，转向输出部分(齿条/齿轮转向机)与缆索型备用机构4之间正确的相对相位关系也能得到保持，因而不会出现这样的情况：缆索型备用机构4的缆索行程相对于与转向角相关的齿条行程是不足的。设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间的离合器装置3的安装设计消除了由于离合器打滑而出现两转向轮转向角不足的问题。
在向内缆线40i施加拉伸载荷的过程中，外套管40m将受到压缩载荷的作用。相反情况，当向内缆线40i施加压缩载荷时，外套管40m趋于受到拉伸负载。不难理解：在波顿软缆被弯曲地进行布置和安装的情况下，外套管40m的外弯曲部分会受到拉伸载荷的作用，而其内弯曲部分则会受到压缩载荷的作用。在同时施加上述两种拉伸载荷或两种压缩载荷的情况下，条带状金属材料42趋于发生很大的变形、受到很大的应力。条带形金属材料42的这种大变形将导致外套管40m出现尖锐的弯曲、弯折或不利的弯曲部分，从而会阻碍或阻止内缆线40i在外套管衬管内平顺地滑动。
如上所述，在所示实施方式的SBW车辆转向装置中，所采用的离合器装置3具有上文提到的预定力矩能力，且被设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间(见图1)，在此情况下，离合器装置3预定的力矩传递能力被设定为小于内缆线40i的轴向屈服点(屈服点应力)、以及外套管40m的轴向屈服点(屈服点应力)二者中的小值。通过将离合器装置3预定的力矩传递能力设定为小于内缆线40i的轴向屈服点与外套管40m的轴向屈服点二者中的小值，可防止内缆线40i在离合器装置3接合着的备用工作模式中产生永久变形，因而可保证内缆线40i在外套管衬套内的平顺滑动。并且，在离合器装置3被设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间的安装设计中，在离合器装置3分离开的SBW工作模式中，可防止缆索型备用机构4的缆索和卷辊被方向盘1的旋转运动拖动而同步地运动，由此可避免缆索型备用机构4的耐用性下降，并能防止驾驶员的转向感受由于受到波顿软缆外套管40m与内缆线40i之间摩擦拖滞或阻力作用而恶化。
返回来参见图5，图中所示的双离合器设计采用了两个离合器装置3、3，它们用于接合或脱开SBW车辆转向装置中缆索型备用机构4的备用功能。如图5所示，在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间设置了第一离合器装置3，确切来讲，该离合器装置被设置在第一、第二柱轴7、8之间。在另一方面，在转向输出部分(分别与两转向轮相连的齿条/齿轮机构)与缆索型备用机构4之间设置了第二离合器装置3。需要指出的是：在图5所示的上述双离合器3，3设计中，一第一力矩传递限度被设定为小于一第二力矩传递限度，其中，在第一、第二摩擦离合器装置3、3均接合着的接合状态中，在高于第一力矩传递限度时，第一摩擦离合器装置开始发生打滑，在高于第二力矩传递限度时，第二摩擦离合器装置开始打滑。更具体来讲，第二摩擦离合器装置的预定力矩传递能力被设定为大于第一摩擦离合器装置的预定力矩传递能力与另一力矩值的和，其中，另一力矩值对应于缆索型备用机构4中波顿软缆内缆线40i与外套管40m之间的摩擦阻力。另外，第一摩擦离合器装置预定的力矩传递能力被设定为小于内缆线40i的轴向屈服点(屈服点应力或轴向屈服强度)、以及外套管40m的轴向屈服点(屈服应力或轴向屈服强度)二者中的小值。设置在转向输出部分(分别与两转向轮相连的齿条/齿轮机构)与缆索型备用机构4之间的第二摩擦离合器装置的构造与设置在转向输入部分(方向盘1)与缆索型备用机构4之间的上述第一摩擦离合器装置3完全相同。上文讨论的双离合器设计(见图5)具有如下的优点。
在第一、第二离合器装置3均接合着的备用工作模式中，如果向转向系统施加了太大的传动力矩(过大的外力)，则在第二摩擦离合器装置发生滑动之前，第一摩擦离合器装置开始打滑，原因在于第一摩擦离合器装置的第一力矩传递限度被设定为小于第二摩擦离合器装置的第二力矩传递限度。这种将第一力矩传递限度设定为小于第二力矩传递限度的设计具有防止设置在转向输出部分与缆索型备用机构4之间的第二摩擦离合器装置在备用工作模式中发生打滑的功能。因而，即使在第一摩擦离合器装置发生打滑的情况下，也能保持转向输出部分(齿条/齿轮转向机)与缆索型备用机构4之间正确的相位，缆索型备用机构4的缆索行程不会相对于与转向角相关的转向齿条行程出现不足。与此相反，在第一、第二摩擦离合器装置均分离开的SBW工作模式下，缆索型备用机构4与转向输入部分(方向盘1)和转向输出部分(与两转向轮相连的齿条/齿轮机构)在机械上完全分离开，因而可保持静态不动。从而，在SBW工作模式中，事实上必然能防止缆索型备用机构4中的缆索和卷辊被转向输入部分和输出部分中至少之一拖动而运动，由此提高了缆索型备用机构4的耐用性。
下面参见图31A和图31B，图中表示了一种电磁机械离合器50的详细构造，该离合器被作为离合器装置3的摩擦离合器，取代了图29所示的电磁离合器。如图31A-31B所示，构成了所述摩擦离合器装置的电磁机械离合器50是一电磁铁和一双向滚柱离合器的组合离合器单元。在该电磁机械型离合器50中，通过对施加给电磁铁的励磁电流执行断通控制，可容易地在一滚柱离合器驱动状态(滚柱离合器传动状态或滚柱离合器互锁状态)与一滚柱离合器自由转动状态之间进行转换。从图31A可清楚地看出，电磁机械离合器50是由一内座圈50a、一转子50b、一外座圈50c、多个滚柱50d、一个保持架50e、一电磁线圈50f、一衔铁50g、以及一转换弹簧50h构成的。内座圈50a与一离合器输出轴(第二柱轴8)用花键连接起来，并具有多边形的外周壁面(八边形的外周壁面)。转子50b相对于内座圈50a的轴线同轴地设置，且固定地连接到一离合器输入轴(第一柱轴7)上。外座圈50c被设计成包罩着内座圈50a的外周面，并具有大体为圆筒形的内周表面，且可与转子50b相接合。滚柱50d被夹置在内座圈50a与外座圈50c之间。保持架50e保持着各个滚柱50d，同时允许这些滚柱50d绕各自的转动轴线转动，并使得各个滚柱50d在圆周方向上等间距排列。电磁线圈50f被安装在转子50b的环形空间内。衔铁50g和转子50b在轴向上相互正对着。转换弹簧50h被夹置在衔铁50g与保持架50e之间。对于具有上述构造的电磁机械离合器50，当向电磁线圈50f施加励磁电流时，衔铁50g被转子50b的吸引力表面所吸引而与其接触，这样就限制了保持架50e的运动，结果就是：电磁机械离合器50被从滚柱可自由转动的状态转换到滚柱离合器驱动状态(滚柱离合器互锁状态)，这样就能把动力从离合器输入轴传到输出轴，或反向传动。在传动过程中(在传递力矩时)，如果从当前向电磁线圈50f通电的状态向不向电磁线圈50f供电的状态过渡时，衔铁50g与转子50b的吸引表面脱离接触，因而，保持架50e不受约束，结果就是，电磁机械离合器50可自动地转换为滚柱可自由转动的状态，与此同时，此时经该机械离合器传递的力矩非常小。在该方式中，滚柱离合器驱动状态(滚柱离合器互锁状态)与滚柱离合器自由转动状态之间的切换是非常平稳的。与相同尺寸的电磁离合器相比，该电磁机械离合器具有相对较高的力矩传递能力。也就是说，通过采用电磁机械离合器，可使摩擦离合器的结构实现紧凑，同时还保持了所要求的力矩传递能力。如上文讨论的那样，被用作离合器装置3中摩擦离合器的电磁离合器和电磁机械离合器都能启动或停止缆索型备用机构4的备用功能。作为替代方案，也可用其它类型的离合器来作为离合器装置3，用于启用或停止缆索型备用机构4的备用功能。举例来讲，可采用爪形离合器作为离合器装置3。
下面参见图32、39和44-46，图中表示了其它一些改型，这些改型都采用了SBW系统、缆索备用机构、双致动器系统、双传感器系统、以及双控制器系统。为了简化文中的描述，图32、39以及44-46所示各改型中装备有缆索型备用机构的SBW车辆转向装置都由一单齿条机构例示，该单齿条机构是由定节距的单根刚性转向齿条轴构成的。作为替代方案，这些附图中各种改型的、装备有缆索型备用机构的SBW车辆转向装置都被与两分式变节距齿条-齿轮机构(作为转向角变换器)相结合。另外，为了简化描述，这些附图所示改型的、安装有缆索型备用机构的SBW车辆转向装置都采用了双致动器系统、双传感器系统、以及双控制器系统，以便于具有失效保护功能。作为替代方案，为了提高失效保护的性能，这些附图所示改型中的、装备有缆索型备用机构的SBW车辆转向装置可采用比双致动器系统更高级的多致动器系统、比双传感器系统更高级的多传感器系统、以及比双控制系统更为高级的多控制系统。图32、39、以及44-46所示改型转向装置的基本构造与图19、22、以及25-28所示改型类似。在对图32、39、以及44-46所示改型的转向装置进行介绍时，为了简化描述，用与图19、22、25-28相同的标号来指代图32、39、44-46中那些相同的元件，且由于上文的描述已很清楚，此处略去对这些标号的详细介绍。
如下文详细描述的那样，图32所示第十五改型的SBW车辆转向装置具有双力矩传感器系统30、30；60、60、双致动器系统5、5、以及双控制器系统19、19。如图32所示，第十五改型的SBW车辆转向装置是由一反作用控制系统、一备用系统、一转向输出系统、以及一转向控制单元(转向控制器)构成的。反作用控制系统是由方向盘角度(操纵转角)传感器21、一编码器2e、一对力矩传感器30、霍尔集成电路2h、以及回馈致动器2(反作用电机)构成的。方向盘角度(操纵转角)传感器21被连接到第一柱轴7上，第一柱轴7将缆索型备用机构4与方向盘1连接起来。从图32可清楚地看出，方向盘角度传感器21被布置在方向盘1与一对力矩传感器30之间，其安装方式使其能检测与方向盘运动量相对应的方向盘角度(操纵转角)，而不会受到双力矩传感器系统30、30中组成部件扭力杆TB的扭转角度的影响。在图32所示的转向装置中，采用一绝对值角度解析器(简称为绝对解析器)作为方向盘角度传感器21。图32所示第十五改型的SBW车辆转向装置为反作用控制系统、或转向输入系统、或转向输入部分设置了双力矩传感器系统。力矩传感器对30、30被设置在方向盘角度传感器21与回馈致动器(反作用电机)2之间，用于检测施加到方向盘1上的转向输入力矩。双力矩传感器系统是由第一力矩传感器30A和第二力矩传感器30B构成的。
下面参见图33，图中表示了双力矩传感器系统30、30的纵向剖面结构。从图33的剖面图可看出，双力矩传感器系统30、30是由轴向延伸的扭力杆TB、第一轴部分31(对应于第一转向柱7)、一第二轴部分32、一第一磁性体33、一第二磁性体34、一第三磁性体35、以及一电磁线圈36构成的。第一轴部分31(第一柱轴7)与扭力杆的一端相连接，且相对于扭力杆的轴线同轴地设置着。第二轴部分32与扭力杆的另一端相连接，且相对于扭力杆的轴线同轴地设置着。第一磁性体33被固定连接到第一轴部分31上，且被分割成两个磁性体部分33。第二磁性体34被固定连接到第二轴部分32的外周面上。电磁线圈36是由第一线圈部分和第二线圈部分36、36构成的，并被设置在第一磁性体部分33的外侧，以使得第一、第二线圈部分36能与对应的第一磁性体部分33正对，且与第二磁性体34正对。第三磁性体35被分割成两个磁性体部分35，每个磁性体部分35都覆盖或包封着第一、第二线圈部分36中的对应部分。第一、第二、以及第三磁性体33、34、35与电磁线圈36相配合而形成一磁路。在向扭力杆施加扭矩的情况下，第一、第二磁性体33和34之间会产生相对位移，因而会改变磁路的感抗。结果就是，可利用基于感抗变化的输出信号而检测出所施加的力矩。
反作用电机起到了回馈致动器2(反作用力致动器)的作用，该致动器的作用在于：在执行SBW工作模式的过程中(在SBW控制过程中)，向方向盘1施加一个回馈力矩或转向反作用力矩。在图32所示的转向装置中，反作用电机是由一台单定子、单转子的电机构成的，该电机的转轴即为第一柱轴7。反作用电机2的电机壳体被固定地连接、安装到车体上。实际情况中，采用无电刷电机作为反作用电机。由于采用了无电刷电机，所以要增设编码器2e和霍尔集成电路2h。也可仅利用霍尔集成电路2h来产生电机扭矩，但在仅由霍尔IC2h形成的电机扭矩中，出现非常细微扭矩波动的趋势会增大，因而会影响经方向盘1传递的转向反馈感。为了有效地减少仅由霍尔IC2h产生的电机扭矩中非常细微的扭矩的不良波动，以实现精确而平顺的高精度反作用控制，从而经方向盘1向驾驶员提供自然而合适的转向反馈感，还在第一柱轴7上设置了编码器2e。在图32所示的转向装置中，添加了编码器2e。也可采用一分解器(解析器)来取代编码器。
备用系统是由缆索型转向柱(缆索型备用机构4)以及离合器装置3组成的，该系统能启用或终止缆索型备用机构4的备用功能。如图32所示，离合器装置3被设置在第一柱轴7与第二柱轴8之间。离合器装置3是由一摩擦离合器构成的，该离合器例如是图29所示的电磁离合器或图31A-31B所示的电磁机械离合器。
转向输出系统是由一编码器5e、转向角传感器22、一对力矩传感器60、一霍尔IC 5h、一对转向电机(一对转向致动器)5、一转向机构69、以及转向轮16构成的。转向角传感器22被连接到齿轮轴9的上端部(图32中右端部)上，图32所示第十五改型的SBW车辆转向装置还为转向输出系统设置了双力矩传感器系统。在齿轮轴9下端部(图32中左端部)与齿轮齿牙部分附近之间设置了一对力矩传感器系统60、60，用于检测由转向轮16的转向动作而产生的转向力矩。在图32所示的转向装置中，采用一绝对值角度解析器(简称为绝对解析器)来作为转向角传感器22，其基于感抗的变化来检测所施加的力矩。按照这种方式，通过将转向角传感器22设置在齿轮轴9的缆索型备用机构一侧、并将一对力矩传感器60设置在齿轮轴9的转向齿条-齿轮机构一侧，就可利用连接在齿轮轴上端上的转向角传感器22检测出转向角，而不会受到双力矩传感器系统60、60组成部件扭力杆TB扭转角的影响。
每个转向电机都作为转向致动器5，其被设置在转向角传感器22与力矩传感器对60、60之间，且被布置在齿轮轴9的中部，具有在转向电机转动过程中向齿轮轴施加转向力矩的作用。在图32所示的转向装置中，转向电机是由一双定子、单转子的电机构成的，该电机的转子可由两定子进行驱动。单转子、双定子电机能形成双转向致动器系统，也就是说，能形成第一转向致动器(或第一转向电机)5A和第二转向致动器(或第二转向电机)5B。事实上，用一无电刷电机作为双转向致动器系统系统中的单转子、双定子电机。按照由无电刷电机构成反作用电机类似的方式，由于采用无电刷电机作为双转向致动器系统中的单转子、双定子电机，所以增加了编码器5e和霍尔IC 5h。转向机构69是由如下部件构成的：在转向齿条管20中滑动设置的齿条轴10，其具有与齿轮轴9上齿轮齿牙部分相啮合的齿条齿牙部分；左右两横拉杆25，它们利用销杆连接到齿条轴10的两端上；左转向节臂26，其一端被连接到左横拉杆上，另一端连接到左转向轮上；以及右转向节臂26，其一端与右横拉杆相连，另一端与右转向轮相连。
在图32所示第十五改型的SBW转向装置中，还采用了双转向控制器系统，该系统是由两控制器构成的—即第一转向控制器19A(ECU1)和第二转向控制器19B(ECU2)，两控制器都能执行算术运算和逻辑运算，两控制器的供电电源(即第一车用电池1和第二车用电池2)是相互独立的。
参见图34，图中表示了双控制器系统的系统方框图，该双控制器系统包括第一和第二转向控制器19A、19B。第一和第二转向控制器19A、19B的结构是相同的。为了简明，图中仅表示出了第一转向控制器19A中详细的算术和逻辑部分。从图34的系统框图可看出，第一转向控制器19A的输入/输出接口(I/O)从反作用控制系统的传感器—即方向盘角度传感器21、编码器2e、力矩传感器对30、30、霍尔IC 2h、以及转向输出部分的传感器(即编码器5e、转向角传感器22、力矩传感器对60-60、以及霍尔IC 5h)接收输入信息。如图34中清楚地示出的，第一转向控制器19A包括一个故障诊断部分19a。图32-38所示第十五改型的SBW车辆转向系统的故障诊断部分19a执行各种算术运算和逻辑运算，也就是说，执行图35中的转向控制故障诊断程序、图36中的反作用控制故障诊断程序、图37中的电动机助力动力转向(EPS)控制故障诊断程序、图38中的SBW向EPS模式转换控制程序，其中，SBW-EPS过渡控制程序是指对从SBW工作模式(离合器装置3分开时执行SBW控制)向电动机助力动力转向EPS工作模式(离合器装置3接合着的EPS控制)过渡的过程进行诊断。
除了故障诊断部分19a之外，第一转向控制器19A还包括一反作用指令运算部分19b、一反作用电机驱动部分19c、一反作用控制系统电流传感器19d、一转向输出指令几何计算部分19e、一转向电机驱动部分19f、一对转向输出系统电流传感器19g(确切来讲，应当是第一、第二转向输出系统的电流传感器19g1和19g2)、以及一控制器诊断部分19h。为了在相互之间执行通信，第一转向控制器19A与第二转向控制器19B通过双向通讯链路19LINK互通。如下文所采用的描述方式，第一、第二转向控制器19A和19B被统称为转向控制器19。
参见图35，图中表示了由转向控制器19中的故障诊断部分19a执行的转向控制故障诊断程序。
在步骤S1中，从反作用控制系统的各个传感器和转向输出系统的各个传感器读取所需的输入数据。而后，程序从步骤S1平行地进行到步骤S2、S4、S6、S8、S10以及S12。
在步骤S2中，执行检查以判断从反作用控制系统中的方向盘角度传感器21输出的信号值是否正常。如果步骤S2的结论是肯定的(YES)，则程序从步骤S2进行到步骤S14。与此相反，如果步骤S2的答案是否定的(NO)，则程序从步骤S2进行到步骤S3。
在步骤S3中，基于这样的诊断结果：从方向盘角度传感器21输出的数值是非正常的，响应于反作用控制系统中编码器2e的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S4中，执行检查以判断从反作用控制系统的编码器2e输出的信号值是否正常。如果步骤S4的结论是肯定的，程序从步骤S4进行到步骤S14。相反情况，如果步骤S4的答案是否定的，程序从步骤S4进行到步骤S5。
在步骤S5中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统编码器2e输出的数值是非正常的，响应于反作用控制系统中方向盘角度传感器21的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S6中，执行检查以判断从转向输出系统的转向角传感器22输出的信号值是否正常。如果步骤S6的结论是肯定的，程序从步骤S6进行到步骤S14。相反情况，如果步骤S6的答案是否定的，程序从步骤S6进行到步骤S7。
在步骤S7中，基于这样的诊断结果：从转向角传感器22输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中编码器5e的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S8中，执行检查以判断从转向输出系统的编码器5e输出的信号值是否正常。如果步骤S8的结论是肯定的，程序从步骤S8进行到步骤S14。反之，如果步骤S8的答案是否定的，程序从步骤S8进行到步骤S9。
在步骤S9中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统编码器5e输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中转向角传感器22的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S10中，执行检查以判断从转向输出系统的第一电流传感器19g1输出的信号值是否正常。如果步骤S10的结论是肯定的，程序从步骤S10进行到步骤S14。相反情况，如果步骤S10的答案是否定的，程序从步骤S10进行到步骤S11。
在步骤S11中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第一电流传感器19g1输出的数值是非正常的，仅利用转向输出系统中的第二转向电机5B(认为其是正常工作的电机)，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S12中，执行检查以判断从转向输出系统的第二电流传感器19g2输出的信号值是否正常。如果步骤S12的结论是肯定的，程序从步骤S12进行到步骤S14。相反情况，如果步骤S12的答案是否定的，程序从步骤S12进行到步骤S13。
在步骤S13中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第二电流传感器19g2输出的数值是非正常的，仅利用转向输出系统中的第一转向电机5A(认为其是正常工作的电机)，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S14中，在步骤S2、S4、S6、S8、S10、以及S12中的判断结果均为肯定的情况下，继续执行SBW工作模式，然后，程序返回到步骤S1。
参见图36，图中表示了由转向控制器19的故障诊断部分19a执行的反作用控制故障诊断程序。
在步骤S21中，从反作用控制系统的各个传感器和转向输出系统的各个传感器读取所需的输入数据。而后，程序从步骤S21平行地进行到步骤S22、S24、S26、以及S28。
在步骤S22中，执行检查以判断从转向输出系统的第一力矩传感器60A输出的信号值是否正常。如果步骤S22的结论是肯定的，程序从步骤S22进行到步骤S30。反之，如果步骤S22的答案是否定的，程序从步骤S22进行到步骤S23。
在步骤S23中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第一力矩传感器60A输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中第二力矩传感器60B的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S24中，执行检查以判断从转向输出系统的第二力矩传感器60B输出的信号值是否正常。如果步骤S24的结论是肯定的，程序从步骤S24进行到步骤S30。反之，如果步骤S24的答案是否定的，程序从步骤S24进行到步骤S25。
在步骤S25中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第二力矩传感器60B输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中第一力矩传感器60A的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S26中，执行检查以判断从反作用控制系统的电流传感器19g输出的信号值是否正常。如果步骤S26的结论是肯定的，程序从步骤S26进行到步骤S30。反之，如果步骤S26的答案是否定的，程序从步骤S26进行到步骤S27。
在步骤S27中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统的电流传感器19g输出的数值是非正常的，终止反作用控制的执行。
在步骤S28中，执行检查以判断从反作用控制系统的编码器2e输出的信号值是否正常。如果步骤S28的结论是肯定的，程序从步骤S28进行到步骤S30。反之，如果步骤S28的答案是否定的，程序从步骤S28进行到步骤S29。
在步骤S29中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统的编码器2e输出的数值是非正常的，仅由反作用控制系统的霍尔IC 2h驱动反作用电机2。而后，程序从步骤S29返回到步骤S21。
在步骤S30中，在步骤S22、S24、S26、以及S28中的判断结果均为肯定的情况下，继续执行SBW工作模式，然后，程序从步骤S30返回到步骤S21。
参见图37，图中表示了由转向控制器19的故障诊断部分19a执行的EPS控制故障诊断程序。当EPS控制(EPS工作模式)被启动之后，立即执行EPS控制故障诊断程序。
在步骤S31中，从反作用控制系统的各个传感器和转向输出系统的各个传感器读取所需的输入数据。而后，程序从步骤S31平行地进行到步骤S32、S34、S36、S39、以及S41。
在步骤S32中，执行检查以判断从反作用控制系统的第一力矩传感器30A输出的信号值是否正常。如果步骤S32的结论是肯定的，程序从步骤S32进行到步骤S43。反之，如果步骤S32的答案是否定的，程序从步骤S32进行到步骤S33。
在步骤S33中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统的第一力矩传感器30A输出的数值是非正常的，终止执行EPS控制(EPS工作模式)。
在步骤S34中，执行检查以判断从反作用控制系统的第二力矩传感器30B输出的信号值是否正常。如果步骤S34的结论是肯定的，程序从步骤S34进行到步骤S43。反之，如果步骤S34的答案是否定的，程序从步骤S34进行到步骤S35。
在步骤S35中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统的第二力矩传感器30B输出的数值是非正常的，终止执行EPS控制(EPS工作模式)。
在步骤S36中，执行检查以判断从转向输出系统的第一电流传感器19g1输出的信号值是否正常。如果步骤S36的结论是肯定的，程序从步骤S36进行到步骤S43。反之，如果步骤S36的答案是否定的，程序从步骤S36进行到步骤S37或S38。
在步骤S37中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第一电流传感器19g1输出的数值是非正常的，停用第一转向电机5A。
在步骤S38中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第一电流传感器19g1或第二电流传感器19g2输出的数值是非正常的，终止EPS控制(EPS工作模式)。
在步骤S39中，执行检查以判断从转向输出系统的第二电流传感器19g2输出的信号值是否正常。如果步骤S39的结论是肯定的，程序从步骤S39进行到步骤S43。反之，如果步骤S39的答案是否定的，程序从步骤S39进行到步骤S38或S40。
在步骤S40中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统的第二电流传感器19g2输出的数值是非正常的，停用第二转向电机5B。
在步骤S41中，执行检查以判断从转向输出系统的编码器5e输出的信号值是否正常。如果步骤S41的结论是肯定的，程序从步骤S41进行到步骤S43。反之，如果步骤S41的答案是否定的，程序从步骤S41进行到步骤S42。
在步骤S42中，终止执行EPS控制。
在步骤S43中，在步骤S32、S34、S36、S39以及S41中的判断结果均为肯定的情况下，继续执行EPS工作模式，然后，程序从步骤S43返回到步骤S31。
参见图38，图中表示了由转向控制器19的故障诊断部分19a执行的从SBW模式到EPS模式过渡控制程序。如果在图35所示转向控制故障诊断程序中、或在图36所示反作用控制故障诊断程序中发生了从SBW工作模式向EPS工作模式转换的情况—也就是说在图35和图36中用符号“※”标出的可能发生从SBW到EPS过渡的每一阶段内，都要执行图38所示的、从SBW模式向EPS模式过渡的控制程序(步骤S51-S56)。
在步骤S51中，从反作用控制系统的各个传感器和转向输出系统的各个传感器读取所需的输入数据。而后，程序从步骤S51进行到步骤S52。
在步骤S52中，执行检查以判断由方向盘角度传感器21检测到的操纵转角的θH的绝对值|θH|是否小于或等于一预定临界值α。预定阈值α是指操纵转角是否处于中位的临界值，也就是说，该阈值是一个用于判断所检测的操纵转角是否处于预定小角度范围内的判据，所述预定小角度范围基本上对应于转向输入部分(方向盘1)的中位位置。如果步骤S52的结论是肯定的，也就是说，在|θH|≤α的情况下，程序从步骤S52进行到步骤S54。与此相反，如果步骤S52的结论是否定的，也就是说，在|θH|＞α的情况下，程序从步骤S52进行到步骤S53。
在步骤S53中，基于这样的结论：由方向盘角度传感器21检测到的操纵转角θH绝对值|θH|大于预定的阈值α，从而，检测到的操纵转角处于预定的小角度范围之外，而该小角度范围基本上对应着转向输入部分(方向盘1)的中位，使离合器装置3保持分离状态，并继续执行SBW工作模式，然后，程序从步骤S53进行到步骤S51。
在步骤S54中，执行检查以判断由转向角传感器22检测到的转向角的θS的绝对值|θS|是否小于或等于一预定阈值β。预定阈值β是指转向角处于中位的临界值，也就是说，该临界值是一个用于判断所检测的转向角是否处于预定小角度范围内的判据，所述预定小角度范围基本上对应于转向输出部分(转向机构69)的中位位置。如果步骤S54的结论是肯定的，也就是说，在|θS|≤β的情况下，程序从步骤S54进行到步骤S56。与此相反，如果步骤S54的结论是否定的，也就是说，在|θS|＞β的情况下，程序从步骤S54进行到步骤S55。
在步骤S55中，基于这样的结论：由转向角传感器22检测到的转向角θS绝对值|θS|大于预定的阈值β，从而，检测到的转向角处于预定的小角度范围之外，而该小角度范围基本上对应着转向输出部分(转向机构69)的中位，在离合器装置3保持分离状态的情况下，并继续执行SBW工作模式，然后，程序从步骤S55进行到步骤S51。
在步骤S56中，基于这样的结论：步骤S52中由|θH|≤α定义的条件得以满足，因而检测得到的操纵转角θH处于预定的小角度范围内，而该小角度范围基本上对应着转向输入部分(方向盘1)的中位；此外，步骤S54中|θS|≤β限定的条件得以满足，因而检测得到的转向角θS处于预定的小角度范围之外，而该小角度范围基本上对应着转向输出部分(转向机构69)的中位，转向控制器19进行工作而终止SBW工作模式，并接合离合器装置3来启动EPS控制。
下面将详细描述JP2002-145098所公开SBW车辆转向装置的缺点、以及图32-38所示第十五改型的SBW车辆转向装置的优点。
JP 2002-145098所公开的SBW车辆转向装置装备有双转向致动器系统和单方向盘角度传感器系统，该装置具有如下的缺点。
首先，在执行SBW控制的过程中，当SBW系统发生故障时—例如当双转向致动器系统的主转向致动器或副转向致动器发生故障时，控制器立即就分离开或停止执行变比转向(VGR)功能，而且，通过控制双转向致动器系统中正常工作的致动器，强制调整转向轮的定位，以使方向盘转角与车轮转向角具有合适的关系，从而，在方向盘中位与对应于转向车轮零平均转向角的中位之间的相位差很小。按照这种方式，在转向致动器发生故障的情况下，利用正常工作的转向致动器，立即对转向车轮中位相对于方向盘中位的相位执行强制调整。由于利用未发生故障的转向致动器对相位执行了强制调整，这样的趋势就增大了：车辆实际行驶路线偏离驾驶员的预期行驶路线。由于这一原因，车辆就可能出现从当前车道发生偏移的不利情况。
其次，JP2002-145098的转向装置采用了单套方向盘角度传感器系统。在单套方向盘角度传感器系统发生故障的情况下，将无法利用该单套系统检测出方向盘的角度。因而，在方向盘角度传感器系统发生故障后，需要立即接合离合器装置以启动备用工作模式。这将导致问题的出现：在刚刚过渡到备用工作模式之后，方向盘中位与对应于转向轮零平均转向角的中位存在差异。
第三，在JP2002-145098的转向装置中，当SBW系统在SBW控制过程中发生故障时，控制器进行工作而将离合器接合上，而不论车辆是在直线行驶、还是通过弯道，而且停止回馈致动器(反作用电机)。当离合器接合上时，转向输入部分(方向盘)与转向输出部分(转向齿条-齿轮机构)在机械上相互连接起来，然后，借助于正常工作的致动器实现电机助力的动力转向(EPS)功能，其中，正常工作的致动器例如是未发生故障的转向致动器或回馈致动器，此时，其作为产生转向助动力的动力源。事实上，适合于SBW控制的致动器指令信号的大小与适合于EPS控制的致动器指令信号的大小是不同的。并且，在备用工作模式中，在转向输入部分与转向输出部分通过备用系统在机械上相互连接起来的过程中，反作用力可从转向轮经备用系统传递给方向盘。假如在这样的条件下从SBW工作模式变换到EPS工作模式：为致动器产生了一个指令信号，从转向轮输入到转向输出部分(齿条-齿轮机构)的反作用力在拐弯过程中相对较大，则就可能发生这样的情况：致动器的指令信号值出现快速改变，与此同时，相对较大的反作用力从转向轮经备用系统传递到方向盘上。在此情况下，能被驾驶员从方向盘上感觉到的转向反作用力矩变化是很大的，从而会使操作感恶化。
第四，在主副转向致动器以及回馈致动器(反作用致动器)中，如果是回馈致动器失效，则控制器停止回馈致动器的功能，而后再停用VGR功能，且利用正常工作的致动器对方向盘中位与转向轮零平均转向角对应的中位之间的相位差进行调整。之后，接合上离合器来启动备用功能。假定在拐弯过程中回馈致动器发生故障，则反作用力就趋于暂时减小。而后，一旦离合器被接合上之后，反作用力就从转向轮经备用系统传递到方向盘上，因而，反作用力再次增大。这会使驾驶员感到不适。
与上述情况相反，在图32-38所示第十五改型的SBW车辆转向装置中，采用了双致动器系统或更高级别的致动器系统(例如三系统)、双传感器系统或更高级别的传感器系统(例如三系统)、双控制器系统或更高级别(例如三系统)的控制器系统，在多系统中的其中一个组成系统发生故障时，其它未发生故障的致动器能继续执行SBW控制。按照类似的方式，当多传感器系统中的其中一系统失效时，可由其余的传感器继续执行SBW控制。当多控制器系统中的某一控制器19A或19B发生故障时，可由未发生故障的控制器继续执行SBW控制。因而，能将离合器装置3接合上，并切换到备用工作模式，同时，利用未发生故障的系统在一定时间内反复执行SBW工作模式(包括相位调整)，可避免转向输入部分的中位与转向输出部分的中位出现相位差。举例来讲，如果反作用控制系统中的方向盘角度传感器21处于失效状态(或工作状态不正常)，则图35中的程序就从步骤S1经步骤S2进行到步骤S3。由于在步骤S3中执行了SBW到EPS的过渡，图38中的子程序就从步骤S51经步骤S52进行到S53，或从步骤S51经步骤S52和54进行到步骤S55。这种可被标为S51→S52→S53→S51或S51→S52→S54→S55→S51的闭环过程反复执行，从而，利用了反作用控制系统中编码器2e的信号输出(该编码器能取代反作用控制系统中的方向盘角度传感器21，检测出方向盘角度—操纵转角θH)，在一段时间内继续执行了SBW工作模式(SBW控制)。而后，一旦步骤S52中|θH|≤α定义的条件与步骤S54中|θS|≤β限定的条件得以满足，图38中的子程序就从步骤S54进行到步骤S56。在步骤S56，SBW控制被终止，同时将离合器装置3接合上，然后，利用两转向电机5、5启动EPS控制，其中，转向电机5作为产生转向助动力的动力源。与反作用控制系统的方向盘角度传感器21输出的信号值不正常的情况(见步骤S2到步骤S3)类似，在执行转向控制过程中，(i)在反作用控制系统编码器2e输出信号值不正常的情况下(见图35中程序的步骤S4到S5)；(ii)在转向输出系统转向角传感器22的信号输出值不正常的情况下(见步骤S6到步骤S7)；(iii)在转向输出系统编码器5e的信号输出值不正常的情况下(见步骤S8到步骤S9)；(iv)在转向输出系统第一电流传感器19g1的信号输出值不正常的情况下(见步骤S10到步骤S11)；以及(v)在转向输出系统第二电流传感器19g2的信号输出值不正常的情况下(见步骤S12到步骤S13)，按照图38所示的SBW EPS过渡控制程序，利用工作正常的系统在一段时间内继续执行SBW控制，直到满足条件|θH|≤α和|θS|≤β为止。而后，在由|θH|≤α和|θS|≤β限定的条件下，接合上离合器装置3，以完成SBW向EPS的过渡。按照类似的方式，在执行反作用控制的过程中，(vi)在转向输出系统的第一力矩传感器60A输出信号值不正常的情况下(图36所示程序中的步骤S22到S23)；以及(vii)在转向输出系统的第二力矩传感器60B输出信号值不正常的情况下(步骤S24到S25)，按照图38所示的SBW EPS过渡控制程序，利用工作正常的系统在一段时间内继续执行SBW控制，直到满足条件|θH|≤α和|θS|≤β为止。而后，在由|θH|≤α和|θS|≤β限定的条件下，接合上离合器装置3，以完成SBW向EPS的过渡。也就是说，图32-38所示第十五改型的SBW转向装置被设计成：在由|θH|≤α和|θS|≤β限定的条件均得到满足的情况下，才完成从SBW工作模式向EPS工作模式的转换，即使系统发生了故障，也在一定时间内继续执行SBW控制。通过在系统发生故障之后仍然执行SBW控制，可实现平滑而自然的SBW-EPS过渡。因而，图32-38所示第十五改型的转向装置消除了在系统发生故障后立即用未出现故障的转向致动器对转向车轮的中位相对于方向盘中位执行强制相位调整的必要性，而且有助于减小车辆实际行驶路线与驾驶员预期路线之间的偏差。此外，从由|θH|≤α和|θS|≤β限定的条件(图38中的步骤S52和S54)可看出，当检测到的操纵转角θH处于预定的小角度范围内时(|θH|≤α)，该范围基本上对应着转向输入部分(方向盘1)的中位；以及当检测到的操纵转角θS处于预定的小角度范围内时(|θS|≤β)，该范围基本上对应着转向输出部分(转向机构69)的中位，换言之，基本上在直行过程中时，甚至在系统发生故障的情况下，第十五改型的SBW车辆转向装置能利用多系统架构中未发生故障的系统继续执行SBW控制，并使得备用系统的离合器装置3接合。一般情况下，在基本向前直行的过程中，不论转向系统是工作在SBW模式、还是工作在EPS模式下，致动器指令信号值非常低，从转向轮16、16输入的反作用力也很小。因而，允许离合器在|θH|≤α和|θS|≤β条件下接合将有助于减小SBW-EPS过渡过程中转向力的改变，进而防止转向操作感恶化。
图32-38所示第十五改型的SBW车辆转向装置具有如下的效果(22)-(28)。
(22)该SBW车辆转向装置包括一接收转向输入动作的转向输入部分(方向盘1)、和一与转向轮16相连以执行转向的转向输出部分(转向机构69)、以及一转向控制器，转向控制器基于输入到转向输入部分(方向盘1)的转向输入量产生出指令信号，并在转向输入部分(方向盘1)与转向输出部分(转向机构69)在机械上相互分离开的条件下，响应于指令信号对转向输出部分(转向机构69)执行控制，致动器系统、传感器系统、以及转向控制器系统的系统结构都被设置成响应于指令信号对转向输出部分(转向机构69)执行控制，这些系统都是由高于双系统构架的多系统构架组成的。另外，在转向输入部分(方向盘1)与转向输出部分(转向机构69)之间设置了机械备用系统，用于经机械备用系统将转向输入量从转向输入部分(方向盘1)变换到转向输出部分(转向机构69)。采用这样的设计，即使多系统构架的SBW系统的第一控制系统发生故障，也能利用未发生故障的其它控制系统在第一控制系统失效之后，通过继续执行SBW工作模式，在方向盘1中位与转向轮16、16零转向角相应的中位之间无相位差的条件下切换到备用工作模式。
(23)当多系统架构中的第一控制系统失效时，多转向控制器系统的控制器19进行工作利用未发生故障的控制系统(除失效的第一控制系统之外)继续执行SBW模式，直到转向输入部分(方向盘1)的位置变为接近于其中位，因而符合第一条件|θH|≤α，而且使转向输出部分(转向机构69)的位置变为接近于其中位，因而满足第二条件|θS|≤β。在第一、第二条件都满足时，控制器立即工作而使作为机械备用系统组成部件的离合器装置3接合，由此开始从SBW工作模式向备用工作模式(或EPS工作模式)执行转换。尤其在车辆基本上直线前行的过程中(在该过程中，两条件|θH|≤α和|θS|≤β都能满足)，当从SBW控制向备用控制过渡时，转向力的变化很小，可避免转向驾驶感的恶化。
(24)在备用工作模式中，控制器19利用转向电机5、5执行电动机助力的动力转向控制(EPS)。因而，在工作模式变换到备用工作模式之后，可有效地减小驾驶员执行转向的用力或作用到方向盘1上的转向力。
(25)反作用控制系统的方向盘角度传感器(操纵转角传感器)21被设置在方向盘1与反作用控制系统的力矩传感器系统30、30之间。因而，可精确地检测与方向盘运动量对应的方向盘转角θH，而不会受到作为反作用控制系统中力矩传感器系统30、30组成部件的扭力杆TB的扭转角的影响。
(26)用于检测转向轮转向角θS的传感器22被设置在机械备用系统4与转向输出系统的力矩传感器系统60、60之间。因而，可精确地检测转向角θS，而不会受到转向输出系统中力矩传感器系统60、60组成部件的扭力杆TB的扭转角的影响。
(27)反作用控制系统和转向输出系统中的致动器—即反作用电机2、转向电机5、5都是由无电刷电机构成的。可采用反作用控制系统中、用于执行反作用控制的编码器2e和用于执行转向控制的转向输出系统编码器5e来检测方向盘角度θH(操纵转角)和转向轮的转向角θS。因而，可利用单方向盘角度传感器21与反作用控制系统中编码器2e的组合来实现或达到双方向盘角度传感器系统，并能利用单方向盘角度传感器22与转向输出系统编码器5e的组合来实现或获得双转向角传感器系统。换言之，无需利用两个方向盘角度传感器21、21来形成双方向盘转角传感器系统，也无需采用两个转向角传感器22来形成双转向角传感器系统。
(28)由两转向电机5、5构成的上述的双转向致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。与采用两台单转子单定子、且转子由单定子驱动的电机相比，单转子、双定子无电刷电机的结构简单、电机部件数目少，连接电机轴和齿轮轴9的部件数目少，从而能降低转向系统的总制造成本，并形成便宜、轻质、尺寸小、且电机扭矩损失小的双致动器系统。
下面参见图39-43，图中表示了第十六改型的SBW转向装置。图39-43所示第十六改型SBW转向装置与图32-38所示第十五改型的区别在于：在第十六改型中，双反作用致动器系统(反作用电机2、2)是由单转子、双定子无电刷电机构成的，且构成双转向致动器系统的转向电机5是由单转子、单定子无电刷电机构成的。从图39可清楚地看出，机械备用系统中的离合器装置3被设置在转向输出系统一侧，并被连接到齿轮轴上端上。由于采用无电刷电机作为转向电机14、14，在单转子、单定子无电刷电机5、5上分别设置了编码器5e、5e。采用编码器5e、5e就消除了设置转向角传感器22的必要性。因而，在图39所示的第十六改型的转向装置中，取消了转向输出系统中的转向角传感器22。如所讨论的那样，在第十六改型中，反作用电机系统、以及转向电机系统都被制为双致动器系统。为此，还设置了一对反作用控制系统电流传感器19d、19d(确切来讲，第一、第二反作用控制系统的电流传感器19d1和19d2)。图39所示第十六改型的SBW转向装置的其余结构与图32-图38第十五改型的结构相同。因而，在对图39-43所示第十六改型进行描述时，为了简化描述，用与图32-38中相同的标号指代对应的元件，且由于上文的描述很清楚，略去对这些相同标号的介绍。图39-43所示第十六改型的SBW转向装置中的故障诊断部分19a执行多种算术运算和逻辑运算，即执行图41中的转向控制故障诊断程序、图42中的反作用控制故障诊断程序、图43中的EPS控制故障诊断程序、图38中的SBW向EPS模式转换控制程序。下面将简要介绍图39-43所示第十六改型的转向装置中转向控制系统、反作用控制系统、EPS控制系统的工作。
图41中步骤S1-S5和步骤S10-S14、图42中步骤S21-S25和S28-S30、图43中步骤S31-S40和S42-S43中的逻辑、算术运算与图35-37中对应步骤相同，图35-37中步骤是由图32所示第十五改型的SBW转向装置的故障诊断部分19a执行的。因而，由于上文的描述很清楚，此处略去对相同步骤S1-S5、S10-S14、、S21-S25、S28-S40、S42-S43的描述。只对不同的步骤S6′、S7′、S8′、S9′、S26′、S27′、S26″、S27″、S41′、S41″进行详细描述。
在图41所示转向控制故障诊断程序的步骤S6′中，执行检查以判断从转向输出系统第一编码器5e1输出的信号值是否正常。如果步骤S6′的结论是肯定的，程序从步骤S6′进行到步骤S14。反之，如果步骤S6′的答案是否定的，程序从步骤S6′进行到步骤S7′。
在步骤S7′中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统第一编码器5e1输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中一第二编码器5e2的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S8′中，执行检查以判断从转向输出系统第二编码器5e2输出的信号值是否正常。如果步骤S8′的结论是肯定的，程序从步骤S8′进行到步骤S14。反之，如果步骤S8′的答案是否定的，程序从步骤S8′进行到步骤S9′。
在步骤S9′中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统第二编码器5e2输出的数值是非正常的，响应于转向输出系统中第一编码器5e1的输出信号，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在图42所示反作用控制故障诊断程序的步骤S26′中，执行检查以判断从反作用控制系统第一电流传感器19d1输出的信号值是否正常。如果步骤S26′的结论是肯定的，程序从步骤S26′进行到步骤S30。反之，如果步骤S26′的答案是否定的，程序从步骤S26′进行到步骤S27′。
在步骤S27′中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统第一电流传感器19d1输出的数值是非正常的，仅由反作用控制系统中反作用电机第二定子(认为是工作正常的电机)来继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
步骤S26″中，执行检查以判断从反作用控制系统第二电流传感器19d2输出的信号值是否正常。如果步骤S26″的结论是肯定的，程序从步骤S26″进行到步骤S30。反之，如果步骤S26″的答案是否定的，程序从步骤S26″进行到步骤S27″。
在步骤S27″中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统第二电流传感器19d2输出的数值是非正常的，仅由反作用控制系统中反作用电机第一定子(认为是工作正常的电机)来继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在图43所示EPS控制故障诊断程序的步骤S41′中，执行检查以判断从转向输出系统第一编码器5e1输出的信号值是否正常。如果步骤S41′的结论是肯定的，程序从步骤S41′进行到步骤S43。反之，如果步骤S41′的答案是否定的，程序从步骤S41′进行到步骤S42。
在图43所示EPS控制故障诊断程序的步骤S41″中，执行检查以判断从转向输出系统第二编码器5e2输出的信号值是否正常。如果步骤S41″的结论是肯定的，程序从步骤S41″进行到步骤S43。反之，如果步骤S41″的答案是否定的，程序从步骤S41″进行到步骤S42。
在图39-43所示第十六改型的SBW转向装置中，如果在图41所示转向控制故障诊断程序中、或在图42所示反作用控制故障诊断程序中发生了从SBW工作模式向EPS工作模式转换的情况—也就是说在图41和图42中用符号“※”标出的可能发生从SBW到EPS过渡的每一阶段内，都要执行图38所示的、从SBW模式向EPS模式过渡的控制程序(步骤S51-S56)。
除了图32-38所示第十五改型的转向装置所获得的效果(22)-(26)之外，图39-43所示第十六改型的转向装置还具有如下的效果(29)。
(29)由反作用电机2构成的上述双反作用致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。与两台单转子、单定子的电机相比(该电机的转子由单个定子驱动)，单转子、双定子无电刷电机的结构简单、电机部件数目少、连接电机轴和柱轴7的部件数目少，从而能降低转向系统的总制造成本，并形成便宜、轻质、尺寸小、且电机扭矩损失小的双致动器系统。
下面参见图44，图中表示了第十七改型的SBW转向装置，在第十七改型中，双反作用致动器系统(反作用电机2、2)是由单转子、双定子无电刷电机构成的，且双转向致动器系统(转向电机5、5)也是由单转子、双定子无电刷电机构成的。从图44可清楚地看出，机械备用系统中的离合器装置3被设置在反作用控制系统一侧，并被设置在第一、第二柱轴7、8之间。图44所示第十七改型的SBW转向装置的其余结构与图32-38第十五改型的结构相同。由图44所示第十七改型的SBW转向装置中的故障诊断部分19a执行的算术运算和逻辑运算与图39-43第十六改型中执行的相同。因而上文已作了清楚的描述，此处略去对图44所示第十七改型的SBW转向装置的转向控制系统、反作用控制系统、EPS控制系统的详细描述。
除了图32-38所示第十五改型的转向装置所获得的效果(22)-(27)之外，图44所示第十七改型的SBW转向装置还具有如下的效果(30)。
(30)由转向电机5、5构成的上述双转向致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。另外，由反作用电机2、2构成的上述双反作用致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。与两台单转子、单定子的电机相比(该电机的转子由单个定子驱动)，单转子、双定子无电刷电机的结构简单、电机部件数目少、连接电机轴和其它轴(柱轴7或齿轮轴9)的部件数目少，从而能降低转向系统的总制造成本，并形成便宜、轻质、尺寸小、且电机扭矩损失小的双致动器系统。另外，机械备用系统是由缆索型备用机构4和离合器装置3构成的。离合器装置3被设置在反作用控制系统一侧，且位于转向输入部分(方向盘1)与缆索备用机构4之间。因而，在离合器3分离开的SBW工作模式中，可防止缆索型备用机构4的缆索和卷辊受方向盘1的旋转运动的拖动而同步运动，由此可防止由于在波顿软缆的外套管与内缆线之间存在摩擦阻力而使缆索型备用机构4的耐用性变差，并使转向操作手感变差。
下面参见图45，图中表示了第十八改型的SBW转向装置，在第十八改型的转向装置中，双反作用致动器系统(反作用电机2、2)是由单转子、双定子无电刷电机构成的，且双转向致动器系统(转向电机5、5)也是由单转子、双定子无电刷电机构成的，但机械备用系统的离合器装置3被设置在转向输出系统一侧，且位于齿轮轴9的中部。图45所示第十八改型的SBW转向装置的其余结构与图32-38第十五改型的结构相同。由图45所示第十八改型SBW转向装置中的故障诊断部分19a执行的算术运算和逻辑运算与图39-43第十六改型中执行的相同。因而，由于上文已作了清楚的描述，此处略去对图45所示第十八改型的SBW转向装置的转向控制系统、反作用控制系统、EPS控制系统的详细描述。
除了图32-38所示第十五改型的转向装置所获得的效果(22)-(27)之外，图45所示第十八改型的SBW转向装置还具有如下的效果(31)。
(31)由转向电机5构成的上述双转向致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。另外，由反作用电机2、2构成的上述双反作用致动器系统是由单转子、双定子无电刷电机构成的。与两台单转子、单定子的电机相比(该电机的转子由单个定子驱动)，单转子、双定子无电刷电机的结构简单、电机部件数目少、连接电机轴和其它轴(柱轴7或齿轮轴9)的部件数目少，从而能降低转向系统的总制造成本，并形成便宜、轻质、尺寸小、且电机扭矩损失小的双致动器系统。另外，机械备用系统是由缆索型备用机构4和离合器装置3构成的。离合器装置3被设置在转向输出系统一侧，且位于齿轮轴9的中部。因而，在离合器3分离开的SBW工作模式中，可防止缆索型备用机构4的缆索和卷辊受转向输出部分的拖动(即转向轮的转向动作)而同步运动，由此可防止缆索型备用机构4的耐用性变差。
下面参见图46-50，图中表示了第十九改型的SBW转向装置。从图46-47可清楚地看出，在图46-50所示第十九改型的SBW转向装置中，反作用控制系统中和转向输出系统中的致动器—即反作用电机2和转向电机5、5是由带有电刷的直流电机(DC)构成的。与此相反，第十五(图32-38)、第十六(图39-43)、第十七(图44)、第十八(图45)改型的SBW转向装置都采用无电刷电机作为致动器。更具体来讲，如图46-47所示，由反作用电机2、2构成的反作用致动器系统是由带有电刷的双转子、单定子直流电机构成的。在反作用控制系统中设置了两方向盘角度传感器21、21，而不是采用任何编码器。与图32-38所示第十五改型的离合器安装结构相反，机械备用系统的离合器装置3被设置在转向输出系统一侧。构成双转向致动器系统的两转向电机5、5都是单定子、单转子的带电刷直流电机。在转向输出系统中设置了两转向角传感器22、22，它们被连接到齿轮轴9轴向延伸的前端部上，而不是采用编码器。由于设置了双反作用电机系统(反作用电机2、2)，所以设置了两反作用控制系统电流传感器19d、19d(确切来讲，第一、第二反作用控制系统中的电流传感器19d1、19d2)。图46-50所示第十九改型的SBW转向装置的其余结构与图32-38第十五改型的结构相同。因而，在对图46-50所示第十九改型进行描述时，为了简化描述，用与图32-38中相同的标号指代对应的元件，且由于上文的描述很清楚，略去对这些标号、元件的介绍。图46-50所示第十九改型的SBW转向装置中的故障诊断部分19a执行多种算术运算和逻辑运算，即执行图48中的转向控制故障诊断程序、图49中的反作用控制故障诊断程序、图50中的EPS控制故障诊断程序、图38中的SBW向EPS模式转换控制程序。下面将简要介绍图46-50所示第十九改型的SBW转向装置中转向控制系统、反作用控制系统、EPS控制系统的工作。
图48中步骤S1和步骤S10-S14、图49中步骤S21-S25和S30、图50中步骤S31-S40和S43中的逻辑、算术运算与图35-37中对应步骤相同，图35-37中步骤是由图32所示第十五改型的SBW转向装置的故障诊断部分19a执行的。另外，图49中步骤S26′、S26″、S27′、S27″中的逻辑、算术运算与图42中对应步骤相同，图42中步骤是由图39所示第十六改型的SBW转向装置的故障诊断部分19a执行的。因而，由于上文的描述很清楚，此处略去对相同步骤S1、S10-S14、S21-S25、S30-S40、S43、S26′、S26″、S27′、S27″的描述。只对不同的步骤S2′、S3′、S4′、S5′、S6″、S7″、S8″、S9″进行详细描述。
在图48所示转向控制故障诊断程序的步骤S2′中，执行检查以判断从反作用控制系统第一方向盘角度传感器21A输出的信号值是否正常。如果步骤S2′的结论是肯定的，程序从步骤S2′进行到步骤S14。反之，如果步骤S2′的答案是否定的，程序从步骤S2′进行到步骤S3′。
在步骤S3′中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统第一方向盘角度传感器21A输出的数值是非正常的，由反作用控制系统中一第二方向盘角度传感器21B，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S4′中，执行检查以判断从反作用控制系统第二方向盘角度传感器21B输出的信号值是否正常。如果步骤S4′的结论是肯定的，程序从步骤S4′进行到步骤S14。反之，如果步骤S4′的答案是否定的，程序从步骤S4′进行到步骤S5′。
在步骤S5′中，基于这样的诊断结果：从反作用控制系统第二方向盘角度传感器21B输出的数值是非正常的，由反作用控制系统中第一方向盘角度传感器21A，继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在步骤S6″中，执行检查以判断从转向输出系统第一转向角传感器22A输出的信号值是否正常。如果步骤S6″的结论是肯定的，程序从步骤S6″进行到步骤S14。反之，如果步骤S6″的结论是否定的，程序从步骤S6″进行到步骤S7″。
在步骤S7″中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统第一转向角传感器22A输出的数值是非正常的，利用转向输出系统中第二转向角传感器22B来继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
步骤S8″中，执行检查以判断从转向输出系统第二转向角传感器22B输出的信号值是否正常。如果步骤S8″的结论是肯定的，程序从步骤S8″进行到步骤S14。反之，如果步骤S8″的结论是否定的，程序从步骤S8″进行到步骤S9″。
在步骤S9″中，基于这样的诊断结果：从转向输出系统第二转向角传感器22B输出的数值是非正常的，利用转向输出系统中第一转向角传感器22A来继续执行一段时间的SBW工作模式，离合器装置3保持分离状态。而后，转向控制器19的处理器进行工作而将离合器装置3接合，从而从SBW工作模式切换到EPS工作模式。
在图46-50所示第十九改型的SBW转向装置中，如果在图48所示转向控制故障诊断程序中、或在图49所示反作用控制故障诊断程序中发生了从SBW工作模式向EPS工作模式转换的情况—也就是说在图48和图49中用符号“※”标出的可能发生从SBW到EPS过渡的每一阶段内，都要执行图38所示的、从SBW模式向EPS模式过渡的控制程序(步骤S51-S56)。
除了图32-38所示第十五改型的转向装置所获得的效果(22)-(25)之外，图46-50所示第十九改型的SBW转向装置还具有如下的效果(32)-(33)。
(32)由转向电机5、5构成的上述双转向致动器系统是由一对双转子、单定子带电刷的直流电机构成的。另外，由反作用电机2构成的上述双反作用致动器系统是由带电刷的直流电机构成的。在采用直流电机的情况下，可通过直接从直流电源(汽车电瓶)输送直流电来产生反作用力矩(反馈力矩)和转向力矩，而无需使用将直流电从直流电源中转变为交流电(AC)的DC-AC变换器。
(33)由反作用电机2、2构成的上述双反作用致动器系统是由一双转子、单定子带电刷直流电机构成的。与两台单转子、单定子的电机相比(该电机的转子由单个定子驱动)，双转子、单定子带电刷直流电机的结构简单、电机部件数目少、连接电机轴和柱轴7的部件数目少，从而能降低转向系统的总制造成本，并形成便宜、轻质、尺寸小、且电机扭矩损失小的双致动器系统。
在图32-50各改型的SBW转向装置中，机械备用系统的离合器装置3被设置在反作用控制系统或转向输出系统一侧。作为备选方案，机械备用系统的两离合器装置3、3也可被分别设置在反作用控制系统一侧和转向输出系统一侧，从而能完全避免缆索型备用机构4的缆索和卷辊在离合器装置3、3被分离开的备用工作模式中、受转向输入部分(方向盘1)以及连接着转向轮16、16的转向输出部分的拖动而同步运动。
第2003-344520(在2003年10月2日提交)号、第2003-344839(在2003年10月2日提交)、第2003-395960(在2003年11月26日提交)、以及第2003-344519(在2003年10月2日提交)号日本专利申请所公开的全部内容都被结合到本申请中作为参考资料。
尽管上文对本发明的优选实施方式进行了描述，但可以理解：本发明并不仅限于执行特定的实施方式和描述，在不偏离本发明保护范围或设计思想的前提下，可作出多种形式的改动和变型，其中，本发明的范围或设计思想由所附的权利要求书限定。

Claims (32)

1.一种车辆转向装置，其包括：
一转向输入部分，其至少具有一个方向盘，转向输入动作被施加到该方向盘上；
一转向输出部分，其具有至少一根转向齿条轴，并与左右转向轮保持工作连接，以利用转向齿条轴的运动对转向轮执行转向，其中，转向齿条轴的运动是由一基于转向输入动作确定出的转向力产生的，且该转向力被直接或间接地传递给转向齿条轴：
转向齿条轴被分割成左右可动的齿条轴部分；以及
一转向角变换器，该变换器使得左右可动齿条轴部分的左右齿条行程之间具有一差动齿条行程量。
2.根据权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于：
所述转向角变换器包括：
(i)一变节距的左齿条-齿轮机构，其包括：一具有一左变节距齿条齿牙部分的左变距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上；以及一左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左变节距齿条齿牙部分相啮合；以及
(ii)一变节距的右齿条-齿轮机构，其包括：一具有一右变节距齿条齿牙部分的右变距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上；以及一右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右变节距齿条齿牙部分相啮合，
其中，左右变节距齿条-齿轮机构相互配合而使左右可动齿条轴部分能对于相同的齿轮轴转动运动产生不同的齿条行程。
3.根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入动作确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有三个圆筒形的卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括两个转向致动器，它们响应于所述指令信号对相应的可动齿条轴部分执行驱动。
4.根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入动作确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有二个圆筒形的卷辊；
(ii)一第一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；和
(iii)一第二离合器装置，其被设置在转向输出部分一侧；以及
SBW系统包括单个转向致动器，其响应于所述指令信号对左右可动齿条轴部分执行驱动。
5.根据权利要求2所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一套直接连接的转向杆系，其包括：
(i)一柱轴，其与方向盘(1)固定连接，并与左右齿轮轴中的第一者制为一体；
(ii)一可动的连接轴，其将第一、第二齿轮轴在机械上相互连接到一起；
(iii)一第一定节距齿条-齿轮机构，具有一第一定节距齿条，所述齿条具有第一定节距的齿条齿牙部分，齿条齿牙部分被制在可动的连接轴上，第一齿轮轴上具有第一齿轮齿牙部分，其与第一定节距齿条齿牙部分相啮合；以及
(iv)一第二定节距齿条-齿轮机构，具有一第二定节距齿条，所述齿条具有第二定节距的齿条齿牙部分，齿条齿牙部分被制在可动的连接轴上，且第二齿轮轴上具有第二齿轮齿牙部分，其与第二定节距齿条齿牙部分相啮合，
其中，柱轴、可动连接轴、以及第一和第二定节距齿条-齿轮机构相互配合而将转向力从方向盘经直接连接的转向杆系直接传递给左右可动齿条轴部分的每一个。
6.根据权利要求1所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向角变换器包括：
(i)一属于缆索型转向柱系统的左截顶锥形卷辊，其与左齿条-齿轮机构相连，并与一左齿轮轴同轴地固定连接，以使得一缠绕在该左锥形卷辊上的缆索的有效直径根据左可动齿条轴部分的齿条行程而变化；以及
(ii)一属于缆索型转向柱系统的右截顶锥形卷辊，其与右齿条-齿轮机构相连，并与一右齿轮轴同轴地固定连接，以使得一缠绕在该右锥形卷辊上的缆索的有效直径根据右可动齿条轴部分的齿条行程而变化，且缠绕在左锥形卷辊上的缆索的有效直径与缠绕在右锥形卷辊上的缆索的有效直径之和为常数；
其中，左右锥形卷辊相互配合而使左右齿轮轴产生差动，由此使左右可动齿条轴部分具有不同的齿条行程。
7.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入动作确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括两个转向致动器，它们响应于所述指令信号对相应可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括一左定节距齿条，具有一左定节距齿条齿牙部分，所述齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上，带有左齿轮齿牙部分的左齿轮轴与左定节距齿条齿牙部分相啮合，右齿条-齿轮机构包括一右定节距齿条，所述齿条具有一右定节距齿条齿牙部分，其被制在右可动齿条轴部分上，带有右齿轮齿牙部分的右齿轮轴与右定节距齿条齿牙部分相啮合；以及
其中，左右定节距齿条-齿轮机构相互配合而实现了这样的齿条行程特征曲线：对于相同的齿轮轴转动运动，左右可动齿条轴部分之间不产生齿条行程差，左右锥形卷辊相互配合而使左右齿轮轴产生差动，由此使得左右可动齿条轴部分之间出现不同的齿条行程。
8.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入量确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右两锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧上；以及
SBW系统包括两个转向致动器，它们响应于所述指令信号对相应的可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括：一具有一左变节距齿条齿牙部分的左变距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小；以及左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左变节距齿条齿牙部分相啮合；以及右齿条-齿轮机构包括：一具有一右变节距齿条齿牙部分的右变距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小；以及右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右变节距齿条齿牙部分相啮合；
其中，左右变节距齿条-齿轮机构相互配合而实现了一种齿条行程差异化特征曲线，使得左右可动齿条轴部分中向外伸出移动的第一者的齿条行程在转向操作过程中变得大于向内缩回移动的第二齿条轴部分的齿条行程。
9.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向系统(SBW)，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入动作确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括两个转向致动器，它们响应于所述指令信号对相应的可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括：一具有一左变节距齿条齿牙部分的左变距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大；以及左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左变节距齿条齿牙部分相啮合；以及右齿条-齿轮机构包括：一具有一右变节距齿条齿牙部分的右变距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大；以及右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右变节距齿条齿牙部分相啮合；
其中，左右变节距齿条-齿轮机构相互配合而实现了逆反的齿条行程差异化特征曲线，使得左右可动齿条轴部分中向外伸出移动的第一者的齿条行程在转向操作过程中变得小于向内缩回移动的第二齿条轴部分的齿条行程。
10.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入动作确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括单个转向致动器，它响应于所述指令信号对左右可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括：一具有一左定节距齿条齿牙部分的左定节距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上；以及左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左定节距齿条齿牙部分相啮合；以及右齿条-齿轮机构包括：一具有一右定节距齿条齿牙部分的右定节距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上；以及右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右定节距齿条齿牙部分相啮合；
其中，左右定节距齿条-齿轮机构相互配合而实现了一种齿条行程特征曲线：对于相同的齿轮轴转动运动，左右可动齿条轴部分之间不产生行程差，左右锥形卷辊相互配合而使左右齿轮轴产生差动，由此使得左右可动齿条轴部分之间出现行程差。
11.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入量确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括单个转向致动器，其响应于所述指令信号对左右可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括：一具有一左变节距齿条齿牙部分的左变距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小；以及左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左变节距齿条齿牙部分相啮合；以及右齿条-齿轮机构包括：一具有一右变节距齿条齿牙部分的右变距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地减小；以及右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右变节距齿条齿牙部分相啮合；
其中，左右变节距齿条-齿轮机构与左右锥形卷辊相互配合而实现了一种倍增的齿条行程差异化特征曲线，使得左右可动齿条轴部分中向外伸出移动的第一者的齿条行程在转向操作过程中变得大于向内缩回移动的第二齿条轴部分的齿条行程。
12.根据权利要求6所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一线控转向(SBW)系统，在该系统中，转向输入部分的方向盘与转向输出部分的转向齿条轴在机械上分开，且响应于一基于转向输入量确定出的指令信号使转向齿条轴产生一定的运动；
一机械备用系统，其能将转向输入部分与转向输出部分在机械上连接起来，该机械备用系统包括：
(i)一缆索型备用机构，其具有一圆筒形的卷辊和左右锥形卷辊；以及
(ii)一离合器装置，其被设置在转向输入部分一侧；以及
SBW系统包括单个转向致动器，其响应于所述指令信号对左右可动齿条轴部分执行驱动，
其中，左齿条-齿轮机构包括：一具有一左变节距齿条齿牙部分的左变距齿条，该齿条齿牙部分被制在左可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大；以及左齿轮轴，其具有一左齿轮齿牙部分，该齿牙部分与左变节距齿条齿牙部分相啮合；以及右齿条-齿轮机构包括：一具有一右变节距齿条齿牙部分的右变距齿条，该齿条齿牙部分被制在右可动齿条轴部分上，且其齿轮节距从最内端向最外端逐渐地增大；以及右齿轮轴，其具有一右齿轮齿牙部分，该齿牙部分与右变节距齿条齿牙部分相啮合；
其中，左右变节距齿条-齿轮机构与左右锥形卷辊相互配合而实现了一种倍增的逆反齿条行程差异化特征曲线，使得左右可动齿条轴部分中向外伸出移动的第一者的齿条行程在转向操作过程中变得小于向内缩回移动的第二齿条轴部分的齿条行程。
13.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其还包括：
一方向盘角度传感器，其对方向盘的角度进行检测；
一转向控制器系统，其能根据检测到的方向盘角度选择性地接合或分开离合器装置；
当方向盘角度处于一预定的方向盘角度范围内时，转向控制器系统使离合器装置接合，以使左右可动齿条轴部分没有左右可动齿条轴部分的齿条行程差地同步运动；以及
当方向盘角度位于预定的方向盘角度范围之外时，转向控制器系统将离合器装置分离开，以便于独立地控制两转向致动器，使左右可动齿条轴部分之间产生行程差，由此实现所需的阿克曼转向比。
14.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一车速传感器，其对车辆的速度进行检测；
一转向控制器系统，其能根据检测到的车速选择性地接合或分开离合器装置；
当车速在一预定的速度范围之外时，转向控制器系统使离合器装置接合，以使左右可动齿条轴部分没有左右可动齿条轴部分的齿条行程差地同步运动；以及
当车速位于预定的速度范围内时，转向控制器系统将离合器装置分离开，以便于彼此独立地控制两转向致动器，使左右可动齿条轴部分之间产生行程差，由此实现所需的阿克曼转向比。
15.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向输入部分的离合器装置包括一摩擦离合器，其被设置在方向盘与缆索型备用机构之间；以及
摩擦离合器预定的力矩传递能力被设定为小于缆索型备用机构的内缆线轴向屈服点与外套管轴向屈服点的小者。
16.根据权利要求4所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向输入部分的第一离合器装置包括一第一摩擦离合器，其被设置在方向盘与缆索型备用机构之间，转向输出部分的第二离合器装置包括一第二摩擦离合器，其被设置在缆索型备用机构与转向齿条轴之间；以及
一第一力矩传递限度被设定为小于一第二力矩传递限度，在第一、第二摩擦离合器均接合着的状态下，当传递的力矩超过第一限度时，第一摩擦离合器开始打滑，当超过第二限度时，第二摩擦离合器开始打滑。
17.根据权利要求16所述的车辆转向装置，其特征在于：
第一摩擦离合器预定的力矩传递能力被设定为小于缆索型备用机构的内缆线轴向屈服点与外套管轴向屈服点的小者。
18.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其特征在于：一致动器系统、一传感器系统、以及一转向控制器系统的系统架构都包括高于双系统架构的多系统架构，这些系统都被用来响应于指令信号对转向输出部分执行控制。
19.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于：
当多系统架构的SBW系统的第一控制系统失效时，除失效第一控制系统之外的其它正常工作的无故障控制系统继续执行一段时间SBW操作模式，直到满足一预定条件为止：转向输入部分所处的位置基本上对应于转向输入部分的中位，且转向输出部分所处的位置基本上对应于其中位，然后，只有当预定的条件得到满足的情况下，控制系统通过接合机械备用系统中的离合器装置而将SBW工作模式切换为备用工作模式。
20.根据权利要求19所述的车辆转向装置，其特征在于：
在备用工作模式下，未失效的控制系统执行由电动机助力的动力转向控制(EPS)。
21.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一第一力矩传感器系统，其对施加到方向盘上的转向力矩进行检测；以及
一方向盘角度传感器，其对方向盘的角度进行检测，且被设置在方向盘与第一力矩传感器系统之间。
22.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向控制器系统包括一第一转向控制器和一第二转向控制器；
致动器系统的系统架构包括与左齿轮轴工作连接的两转向致动器、和与右齿轮轴工作连接的两转向致动器；
第一、第二转向控制器包括一按对角线分割型结构进行布局的指令信号电路，使得第一转向控制器被用来控制与左齿轮轴工作连接的两转向致动器中的第一者，以驱动左齿条，还被用来控制与右齿轮轴工作连接的两转向致动器中的第一者，以驱动右齿条；并使得第二转向控制器被用来控制与左齿轮轴工作连接的第二转向致动器，以驱动左齿条，还被用来控制与右齿轮轴工作连接的第二转向致动器，以驱动右齿条。
23.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于还包括：
一第二力矩传感器系统，其对由转向轮的转向动作而产生的转向力矩进行检测；以及
一转向角传感器，其检测转向轮的转向角，且被设置在机械备用系统与第二力矩传感器系统之间。
24.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向输入部分包括一反作用控制系统，其具有一反作用致动器系统，该反作用致动器系统可复现一个虚拟的转向反作用力矩，该反作用力矩作用在方向盘上；
转向输出部分包括一转向输出系统，其具有一转向致动器系统，利用该致动器系统来对转向轮进行转向；
反作用致动器系统包括反作用电机，每一反作用电机都包括一无刷电机；以及
转向致动器系统包括转向电机，每个转向电机都包括一无刷电机。
25.根据权利要求24所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向电动机包括一单转子、双定子的无刷电机。
26.根据权利要求24所述的车辆转向装置，其特征在于：
反作用电动机包括一单转子、双定子的无刷电机。
27.根据权利要求24所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向电动机和反作用电动机都包括一单转子、双定子的无刷电机；以及
离合器装置被设置在反作用控制系统与缆索型备用机构之间。
28.根据权利要求24所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向电动机和反作用电动机都包括一单转子、双定子的无刷电机；以及
离合器装置被设置在缆索型备用机构与转向输出系统之间。
29.根据权利要求18所述的车辆转向装置，其特征在于：
转向输入部分包括一反作用控制系统，其具有一反作用致动器系统，该致动器系统可复现一个虚拟的转向反作用力矩，该反作用力矩作用在方向盘上；
转向输出部分包括一转向输出系统，其具有一转向致动器系统，利用该致动器系统来对转向轮进行转向；
反作用致动器系统包括反作用电机，每一反作用电机都包括一安装有电刷的直流电机；以及
转向致动器系统包括转向电机，每个转向电机都包括一安装有电刷的直流电机。
30.根据权利要求29所述的车辆转向装置，其特征在于：
反作用电机包括一双转子单定子的、装备有电刷的直流电机。
31.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其特征在于：
离合器装置包括一电磁离合器，其能利用由磁通产生的吸引力将离合器的输入轴与输出轴相互连接起来，其中的磁通是通过向一电磁线圈施加励磁电流而形成的。
32.根据权利要求3所述的车辆转向装置，其特征在于：
离合器装置包括一电磁机械离合器，其是一电磁铁与一双向滚柱离合器的组合离合器单元。
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