(57)【要約】【課題】  電動モータ２０のロータ２６内にて衝突エネルギー吸収を行うにあたって、電動モータ２０の性能確保とロータ２６の板厚増大抑制との両立を図る。【解決手段】  電動モータ２０のロータ２６は中空円筒部２６ａを備え、この中空円筒部２６ａの内周面に嵌合溝２６ｂが軸方向に沿って形成される。この嵌合溝２６ｂには、ステアリングシャフト１２の外周面に形成した凸部１２ｂが嵌合される。二次衝突エネルギーは、ステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａ内を移動するときの摩擦抵抗により吸収される。嵌合溝２６ｂは、中空円筒部２６ａの外周に設けた磁石２８の磁極中心線が通る位置に形成されるため、磁束形成に影響を与えない。【選択図】  図１
2008162307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフトと、
車体に固定され磁界を発生するステータと、上記ステータ内に設けられ外周に複数の磁石を隣接する磁石の極性が互いに異なるように周方向に配列したロータとを有し、上記ロータに中空円筒部を形成するとともに上記中空円筒部内の入口側に上記ステアリングシャフトの他端を嵌合することにより上記ロータと上記ステアリングシャフトとを同軸上に連結した電動モータとを備え、
上記電動モータの回転トルクを上記ステアリングシャフトに付与するとともに、上記ステアリングシャフトに衝突エネルギーが加わったときに上記ステアリングシャフトを上記中空円筒部の奥部に進入させて衝突エネルギーを吸収する操舵操作装置において、
上記ステアリングシャフトとロータとの嵌合は、上記ステアリングシャフトの外周面に形成した凸部と、上記中空円筒部の内周面に軸方向に沿って形成され上記凸部と嵌合する嵌合溝とを含んで構成されるとともに、
上記嵌合溝は、上記ロータの外周に設けられる磁石の磁極の中心線が通る位置に軸方向に沿って形成されることを特徴とする操舵操作装置。
【請求項２】
上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、放射方向外側に向けて溝幅が狭くなるように形成されることを特徴とする請求項１記載の操舵操作装置。
【請求項３】
上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、軸方向位置に応じて断面形状が異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の操舵操作装置。
【請求項４】
上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝断面積が小さいことを特徴とする請求項３記載の操舵操作装置。
【請求項５】
上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝幅が小さいことを特徴とする請求項３記載の操舵操作装置。
【請求項６】
上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝深さが浅いことを特徴とする請求項３記載の操舵操作装置。
【請求項７】
上記電動モータは、操舵ハンドルの操作方向とは反対方向に回転トルクを付与する反力発生用のモータとして使用されることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか一項記載の操舵操作装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の操舵操作装置に関し、特に、ハンドル操作により回転するステアリングシャフトに対して電動モータにより回転トルクを付与する操舵操作装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、操舵ハンドルの操作により回転するステアリングシャフトに同軸的に電動モータを設け、この電動モータによりステアリングシャフトに回転トルクを付与するようにした操舵操作装置が知られている。例えば、操舵ハンドルと転舵軸とを機械的に分離したステアバイワイヤ方式の操舵装置に適用される。この操舵操作装置においては、ハンドル操作に適度な反力を与えるための反力用モータが設けられる。また、特許文献１に示されるように、運転者のハンドル操作に対して補助力を発生する電動パワーステアリング装置のアシスト用モータをステアリングシャフトに同軸的に連結したものも知られている。
【０００３】
この特許文献１のものでは、電動モータのロータ内にエネルギー吸収用孔を形成し、このエネルギー吸収用孔にステアリングシャフトが所定の空間を残して内嵌される。エネルギー吸収用孔の内周面とステアリングシャフトの外周面とには、互いにスプライン嵌合する凹凸条が形成されており、このスプライン嵌合によりロータの回転をステアリングシャフトに伝達する。そして、車両の衝突時においては、ステアリングシャフトをエネルギー吸収孔の空間内に軸方向に移動させることにより、両者のスプライン嵌合面の摩擦抵抗でステアリングシャフトに加わる衝撃エネルギーを吸収するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１４５４３６号
【発明の開示】
【０００４】
ところが、ステアリングシャフトをロータ内で移動させて衝突エネルギーを吸収する構成を採用した場合、電動モータの性能を低下させてしまう。つまり、エネルギー吸収用孔の周囲のロータにスプライン嵌合用の凹凸条を形成すると、凹凸条がロータ内の磁束線形成の妨げとなってしまう。そこで、モータ性能を確保するために、凹凸条の高さ分だけロータの板厚を増す必要があった。このため、電動モータが大型化してしまう。
【０００５】
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、電動モータのロータ内にて衝突エネルギー吸収を行うにあたって、電動モータの性能確保とロータ板厚の増大抑制との両立を図ることを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、一端が操舵ハンドルに連結されたステアリングシャフトと、車体に固定され磁界を発生するステータと上記ステータ内に設けられ外周に複数の磁石を隣接する磁石の極性が互いに異なるように周方向に配列したロータとを有し上記ロータに中空円筒部を形成するとともに上記中空円筒部内の入口側に上記ステアリングシャフトの他端を嵌合することにより上記ロータと上記ステアリングシャフトとを同軸上に連結した電動モータとを備え、上記電動モータの回転トルクを上記ステアリングシャフトに付与するとともに、上記ステアリングシャフトに衝突エネルギーが加わったときに上記ステアリングシャフトを上記中空円筒部の奥部に進入させて衝突エネルギーを吸収する操舵操作装置において、上記ステアリングシャフトとロータとの嵌合は、上記ステアリングシャフトの外周面に形成した凸部と上記中空円筒部の内周面に軸方向に沿って形成され上記凸部と嵌合する嵌合溝とを含んで構成されるとともに、上記嵌合溝は、上記ロータの外周に設けられる磁石の磁極の中心線が通る位置に軸方向に沿って形成されることにある。
【０００７】
上記のように構成した本発明においては、ロータに形成した中空円筒部内の入口側にステアリングシャフトの他端（操舵ハンドルの連結される側と反対側端）が嵌合される。この嵌合は、ステアリングシャフトの外周面に形成した凸部と、ロータの中空円筒部の内周面に形成した嵌合溝とにより行われる。従って、ロータとステアリングシャフトとが同軸上に連結され、電動モータの駆動によりロータが回転するとその回転トルクがステアリングシャフトに伝達される。また、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギーは、ステアリングシャフトがロータの中空円筒部の奥部に進入するときの摩擦抵抗により吸収される。
【０００８】
ロータの外周には、複数の磁石が、隣接する磁石の極性が互いに異なるように周方向に配列され、ロータの中空円筒部がこの磁石で発生する磁束の通る磁路を形成する。この中空円筒部の内周面には、嵌合溝が磁石の磁極の中心線が通る位置に軸方向（ロータ軸方向）に沿って形成される。中空円筒部においては隣接する磁石間において磁束が通るが、磁石から発生する磁束は磁極の中心部を境に二分して隣り合う磁石に向けて流れていく。このため、磁極の中心線と中空円筒部の内周面との交差する部分においては磁束があまり通らない。つまり、中空円筒部の内周側における磁極の中心線が通る位置は、磁路としてあまり有効に機能しない部分（磁束線形成にあまり影響を与えない部分）となる。そこで、本発明においては、この磁石の磁極の中心線が通る位置に嵌合溝を軸方向に沿って形成することにより、ロータの中空円筒部の板厚をあまり増大しなくても電動モータの所期の性能を維持することができる。この結果、装置全体をあまり大型化することなく衝突エネルギー吸収機能を電動モータ内に持たせることができる。尚、本発明における磁極の中心線とは、磁石のＮ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ線に相当するものである。
【０００９】
本発明の他の特徴は、上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、放射方向外側に向けて溝幅が狭くなるように形成されることにある。
【００１０】
磁極の中心線を通る位置においては、磁石から離れるほど磁束密度が少ない。そこで、この発明においては、嵌合溝の溝幅を放射方向外側に向けて（中空円筒部における半径方向外側に向けて）狭くする、つまり、磁石に近づくほど狭くすることで、より磁束線形成に影響を与えないような嵌合溝を形成している。例えば、溝底部が先細りとなる断面が三角あるいは台形の嵌合溝にて構成することができる。
【００１１】
本発明の他の特徴は、上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、軸方向位置に応じて断面形状が異なることにある。
【００１２】
この発明においては、操舵ハンドルからステアリングシャフトに衝突エネルギーが加わったときにステアリングシャフトの移動を許容して中空円筒部の奥部に進入させ、ステアリングシャフトの外周面に形成した凸部と中空円筒部の内周面に形成した嵌合溝との嵌合部の摩擦抵抗により衝突エネルギーを吸収する。この場合、嵌合溝の断面形状がその軸方向の位置に応じて異なっているため、ステアリングシャフトを移動させて衝突エネルギー吸収を行うために必要な荷重（以下、ＥＡ荷重と呼ぶ）を、ステアリングシャフトの進入位置に応じて変化させることができる。従って、本発明によれば、嵌合溝の断面形状によりＥＡ荷重をコントロールすることができる。
尚、この発明における断面形状とは、嵌合溝をその形成方向（軸方向）に対して直交する平面で切断した断面形状である。
【００１３】
上記発明においては、上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝断面積が小さいことにある。
また、本発明の他の特徴は、上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝幅が小さいことにある。
また、本発明の他の特徴は、上記ロータの中空円筒部の内周面に形成される嵌合溝は、上記中空円筒部の奥部に比べて入口側の溝深さが浅いことにある。
【００１４】
これらの発明によれば、ステアリングシャフトの外周面に形成した凸部と中空円筒部の内周面に形成した嵌合溝との嵌合による軸方向の摩擦抵抗値が、ステアリングシャフトの中空円筒部内への進入位置により変化するようになる。そして、この摩擦抵抗値は、進入初期段階において大きく設定される。従って、本発明によれば、初期段階におけるＥＡ荷重を大きくすることができる。
【００１５】
一般に、車両の衝突時においては操舵ハンドルに設けたエアバッグが瞬時に展開する。従って、本発明のように初期段階におけるＥＡ荷重を大きくした場合、衝突初期のエアバッグが展開して潰れるまでの期間においてはステアリングシャフトが中空円筒部内を移動しにくく、エアバッグにより乗員をしっかり支えることができる。このとき主にエアバッグにより衝突エネルギーが吸収される。そして、エアバッグが潰れた後において、ステアリングシャフトは、ＥＡ荷重の低い側の移動領域を運転者から遠ざかる方向にスムーズに移動する。この結果、エアバッグの性能を十分発揮させるとともに、ステアリングシャフトの移動により二次衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【００１６】
本発明の他の特徴は、上記電動モータは、操舵ハンドルの操作方向とは反対方向に回転トルクを付与する反力発生用のモータとして使用されることにある。
【００１７】
ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、運転者の行う操舵操作に対して適切な操舵手ごたえ感覚を与える必要があり、この手ごたえ感覚を反力発生用モータの回転トルクにより付与する。同時に、操舵ハンドル１１の操舵限界位置を運転者に感じさせるために、大舵角時においては大きな操舵反力トルクを発生する必要がある。このため反力発生用モータは、大出力が要求されロータ外径が大きい。従って、この発明においては、ロータに大きな空間を有する中空円筒部を形成することができ、乗員の二次衝突エネルギー吸収に必要なストローク部分の確保が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る操舵操作装置について図面を用いて説明する。本実施形態に係る車両の操舵操作装置は、操舵ハンドルと転舵輪とを機械的に分離し、操舵ハンドルの操舵操作時に転舵輪側に設けた転舵アクチュエータを電気的に制御して、操舵ハンドルの操舵操作に応じて転舵輪を転舵するステアリングバイワイヤ方式を採用した操舵装置に適用したもので、そのうちの運転者により操作される操舵ハンドル側の構成（後述する操舵操作装置１０）にかかるものである。
【００１９】
以下、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置から説明する。図９は、一実施形態に係る操舵装置の概略構成を表す。
この操舵装置は、運転者によって操作される操舵操作装置１０と、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２を運転者の操作により転舵する転舵装置１００とを機械的に分離したステアリングバイワイヤ方式を採用している。操舵操作装置１０は、運転者によって回転操作される操作部としての操舵ハンドル１１を備えている。操舵ハンドル１１は、ステアリングシャフト１２の上端に固定され、ステアリングシャフト１２はその下端に反力発生用の電動モータ２０が連結される。
【００２０】
また、転舵装置１００は、転舵用アクチュエータとしての電動モータ１０１を備えている。この電動モータ１０１は、減速機構を内蔵しており、その出力軸１０２にはラックバー１０３に噛み合うピニオンギヤ１０４が固定される。ラックバー１０３の両端には、左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が転舵可能に連結されている。従って、電動モータ１０１を回転駆動することにより、ラックバー１０３がその軸線方向に変位し、このラックバー１０３の変位により左右前輪ＦＷ１，ＦＷ２が左右に転舵される。
【００２１】
操舵操作装置１０の電動モータ２０および転舵装置１００の電動モータ１０１は、電気制御装置１２０により駆動制御される。電気制御装置１２０は、操舵角センサ１２１、転舵角センサ１２２および電流センサ１２３，１２４を備えている。操舵角センサ１２１は、ステアリングシャフト１２に組み付けられ操舵ハンドル１１の中立位置からの回転角を検出して操舵角θを表す検出信号を出力する。転舵角センサ１２２は、ラックバー１０３のハウジング（図示略）に組み付けられて、ラックバー１０３の基準位置からの軸線方向の変位量を検出して転舵角δを表す検出信号を出力する。電流センサ１２３，１２４は、電動モータ２０，１０１を駆動する駆動回路１２５，１２６内にそれぞれ組み込まれて、電動モータ２０，１０１の駆動電流をそれぞれ検出する。
【００２２】
これらセンサ１２１〜１２４の検出信号は、マイクロコンピュータを主要部として構成される電子制御ユニット１２７に出力される。電子制御ユニット１２７は、操舵角θと目標転舵角δ＊とを対応付けた目標転舵角マップ、および、操舵角θと目標操舵反力Ｔ＊とを対応付けた目標反力マップをそれぞれ記憶している。これら２つのマップは、図１０、図１１に示すように、ともに操舵角θの大きさ（｜θ｜）の増加にしたがって目標転舵角δ＊、目標操舵反力Ｔ＊の大きさが増加するように設定されている。尚、操舵反力は、運転者の操舵操作方向とは反対方向に回転トルクを付与して運転者に対して手ごたえを与えるものである。
【００２３】
電子制御ユニット１２７は、イグニッションスイッチ（図示略）がオンされている期間において、制御プログラムにしたがって転舵角および操舵反力を制御する。転舵角の制御は、例えば、操舵角センサ１２１により検出された操舵角θに対応する目標転舵角δ＊を目標転舵角マップから算出し、転舵角センサ１２２により検出された実際の転舵角δと目標転舵角δ＊との偏差（δ＊−δ）に応じたモータ制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）を駆動回路１２６に出力することにより、転舵角δを目標転舵角δ＊に一致させる。
【００２４】
また、操舵反力の制御は、操舵角センサ１２１により検出された操舵角θに対応する目標操舵反力Ｔ＊を目標反力マップから算出し、目標操舵反力Ｔ＊に対応する目標電流が電動モータ２０に流れるように、電流センサ１２３の検出電流値をフィードバックさせて駆動回路１２５にモータ制御信号（例えばＰＷＭ制御信号）を出力することにより行う。このようにして、ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、運転者の行ったハンドル操作に応じて、転舵輪Ｆ１Ｗ，ＦＷ２を転舵するとともに、操舵ハンドル１１に適切な反力トルクを付与する。
【００２５】
次に、操舵操作装置１０について説明する。本実施形態の操舵操作装置１０は、車両の衝突時における運転者の二次衝突エネルギーを吸収する機能を電動モータ２０に備えている。以下、この二次衝突エネルギーを吸収する構成について詳述する。図１は、操舵操作装置１０の概略構成を表す断面図（車両側面から視た断面図）である。尚、図１においては、操舵角センサ１２１について図示省略している。
【００２６】
操舵操作装置１０は、操舵ハンドル１１と、操舵ハンドル１１により回転するステアリングシャフト１２と、ステアリングシャフト１２に対して回転トルクを付与する電動モータ２０とを備える。電動モータ２０のハウジング２１は、ブラケット（図示略）を介して車体に固定される。このハウジング２１は、大径円筒部２２ａと小径円筒部２２ｂとからなる異径同軸円筒体２２と、大径円筒部２２ａの開口を塞ぐ蓋体２３とを一体的に固着して形成される。この電動モータ２０においては、大径円筒部２２ａ側が操舵反力トルクを発生するモータ部となり、小径円筒部２２ｂ側がステアリングシャフト１２を支持するシャフト支持部となる。
【００２７】
ステアリングシャフト１２は、その車両後方側先端に操舵ハンドル１１が固定され、車両前方側先端に半径方向に延びた鍔状体１２ａが一体的に形成される。ステアリングシャフト１２の中間部は、小径円筒部２２ｂに支持される部分となる。
【００２８】
ハウジング２１の小径円筒部２２ｂの内周面には、チューブ１３が圧入固定される。ステアリングシャフト１２は、２つのベアリング１４，１５を介してチューブ１３に対して回転可能に支持される。チューブ１３の内周面には、その内径寸法に差を設けた２つの異径段部１３ａ，１３ｂが所定間隔をあけて形成される。一方の異径段部１３ａは、ベアリング１４の図面右方向への移動を規制し、他方の異径段部１３ｂは、ベアリング１５の図面左方向への移動を規制する。また、ステアリングシャフト１２には、その外径寸法に差を設けた異径段部１２ｃが形成され、この異径段部１２ｃによりベアリング１４の図面左方向への移動を規制する。そして、ベアリング１４をチューブ１３の異径段部１３ａとステアリングシャフト１２の異径段部１２ｃとで軸方向に挟むとともに、他方のベアリング１５をチューブ１３の異径段部１３ｂに当接させた状態でその反対側からステアリングシャフト１２にＣリング等の止め輪１６を嵌めることにより、ステアリングシャフト１２がチューブ１３に対して軸方向移動不能で回転自在に支持される。この支持状態においては、ステアリングシャフト１２の先端に形成された鍔状体１２ａが大径円筒部２２ａ内の入口側（小径円筒部２２ｂとの連結側）に臨む位置となる。
【００２９】
大径円筒部２２ａの内周面には、その周方向に沿って電磁コイル２４が固定される。この電磁コイル２４は、鉄心を形成する複数のティースにコイルを巻回したもので駆動回路１２５（図９参照）から出力された駆動電流が供給される。本実施形態においては、駆動回路１２５としてバッテリの直流電源を３相交流電源に変換するインバータを採用し、このインバータから供給される駆動電流により電磁コイル２４に回転磁界を発生させる。従って、この電磁コイル２４を周方向に沿って固定した大径円筒部２２ａは、電動モータ２０のステータ２５を構成する。
【００３０】
また、大径円筒部２２ａ内には、電磁コイル２４に囲まれてロータ２６が設けられる。ロータ２６は、ハウジング２１の蓋体２３にベアリング２７を介して回転自在に支持される軸部２６ｃと、この軸部２６ｃと同軸に一体的に形成され一方端（ステアリングシャフト１２側）が開放された中空円筒部２６ａとを備える。中空円筒部２６ａの外周面には、磁石２８（永久磁石）が周方向に所定間隔で貼付されている。各磁石８は、この中空円筒部２６ａの軸方向（ロータ軸方向）に平行に延設される。
【００３１】
この磁石２８は、図５に示すように、ロータ２６の半径方向に磁化されており、その磁性は隣り合う磁石同士が互いに異なる磁極となっている。例えば、１つの磁石２８の外周面がＮ極である場合には、その隣の磁石２８は外周面がＳ極となるように配列される。この磁石２８が固着された中空円筒部２６ａは、例えば、複数の電磁鋼板を積層して構成され、磁石２８から発生する磁束が通る磁路を形成する。電動モータ２０は、こうしたステータ２５とロータ２６とを備えることにより、例えば、３相同期式永久磁石モータ（ブラシレスモータ）を構成する。
【００３２】
中空円筒部２６ａの内周面には、軸方向に延びた嵌合溝２６ｂが周方向に沿って所定の間隔で形成される。この嵌合溝２６ｂは、中空円筒部２６ａの開口部から軸部２６ｃ側となる最奥部にかけて円筒長いっぱいに形成されるととともに、図５に示すように、その断面形状（ロータ２６の軸方向に対して直交する平面により切断される溝断面）がロータ２６の径方向外側に向けて先細りした三角形、換言すれば、ロータ軸中心から放射方向外側に向けて溝幅が狭くなるような三角形となっている。
【００３３】
ステアリングシャフト１２の一端に形成した鍔状体１２ａは、その外径が中空円筒部２６ａの内径と略等しく、外周面には、嵌合溝２６ｂに嵌合する凸部１２ｂが周方向に沿って所定間隔で一体形成される。凸部１２ｂは、その断面形状（ロータ２６の軸方向に対して直交する平面により切断される断面）が嵌合溝２６ｂと同じ三角形に形成される。鍔状体１２ａは、その外周面に形成された凸部１２ｂを中空円筒部の嵌合溝２６ｂに嵌め込むことにより、中空円筒部２６ａとその開口側端において連結される。従って、電磁コイル２４への通電により発生したロータ２６の回転トルクは、この嵌合溝２６ｂと凸部１２ｂとの嵌合によりステアリングシャフト１２に伝達される。
【００３４】
電動モータ２０で発生する回転トルクは、操舵反力として利用される。ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置においては、操舵ハンドル１１により直接転舵輪ＦＷ１，ＦＷ２を操舵するものではないため、運転者の行う操舵操作に対して適切な操舵手ごたえ感覚を与える必要があり、この手ごたえ感覚をこの電動モータ２０で付与する。この場合、同時に、操舵ハンドル１１の操舵限界位置（いわゆるエンド当たり）を運転者に感じさせるために、操舵角が所定舵角に達したときに大きな操舵反力トルクを発生する必要がある。このため反力発生用の電動モータ２０には、大出力が要求されロータ外径が大きくなっている。
【００３５】
そこで、本実施形態においては、このロータ外径が大きいことを利用して、車両の衝突時における乗員の二次衝突エネルギー吸収に必要なストローク部分をロータ２６の中空円筒部２６ａ内部に設けている。この二次衝突エネルギーは、ロータ２６の中空円筒部２６ａ内にステアリングシャフト１２の鍔状体１２ａを進入させることにより、嵌合溝２６ｂと嵌合溝２６ｂ内を移動する凸部１２ｂとの間の摩擦抵抗により吸収される。
【００３６】
車両の衝突時においては、操舵ハンドル１１に内蔵したエアバッグ（図示略）が展開する。このとき、運転者は、慣性によりエアバッグを介して操舵ハンドル１１に衝突する。このため、二次衝突エネルギーがステアリングシャフト１２に加わり、ステアリングシャフト１２が軸線方向に押圧される。この二次衝突エネルギーが所定値より大きいと、ハウジング２１の小径円筒部２２ｂに圧入固定されていたチューブ１３が小径円筒部２２ｂから外れる。そして、ステアリングシャフト１２は、その外周にベアリング１４，１５およびチューブ１３を付けた状態で中空円筒部２６ａ内（円筒空間内）を軸方向に移動する。このとき、ステアリングシャフト１２の鍔状体１２ａの外周に形成した凸部１２ｂが中空円筒部２６ａの内周面に形成した嵌合溝２６ｂ内を移動し、そこでの両者間の摩擦抵抗により二次衝突エネルギーが吸収される。
【００３７】
図２〜図４は、乗員の二次衝突によりステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａ内を移動していく状態を表すもので、図２はステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａ内に約三分の一ほど移動したときの状態を表し、図３はステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａ内に約三分の二ほど移動したときの状態を表し、図４はステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａの最奥部にまで達したときの状態を表す。
【００３８】
このように、電動モータ２０のロータ２６内（中空円筒部２６ａ内）の大きな空間を二次衝突エネルギー吸収用のストローク空間に利用しているため、電動モータ２０とは別の場所に衝突エネルギー吸収装置を設ける必要がなく、操舵操作装置１０の小型化を図ることができる。
【００３９】
ところで、ロータ２６を構成する中空円筒部２６ａの内周面に嵌合溝２６ｂを形成する場合、中空円筒部２６ａが磁路を形成するものであることから、この嵌合溝２６ｂが電動モータ２０の性能に影響を及ぼすおそれがある。そこで、本実施形態においては、図５に示すように、嵌合溝２６ｂを各磁石２８の磁極の中心線ＣＬが通る位置に軸方向に沿って形成する。この磁極の中心線ＣＬは、磁石２８のＮ極とＳ極の各中心を結ぶ線である。この場合、嵌合溝２６ｂは、磁石２８がロータ軸と平行に延設されていることから、磁石２８の磁極中心線を通って磁石２８と平行に形成されることになる。
【００４０】
図５に示すように、中空円筒部２６ａにおいては、隣接する磁石２８間において磁束が通るが、磁石２８から発生する磁束は、矢印に示すように、磁極の中心部を境に二分して隣り合う磁石２８に向けて流れていく。このため、磁極の中心線ＣＬと中空円筒部２６ａの内周面との交差する部分においては磁束があまり通らない。つまり、中空円筒部２６ａの内周側における磁極の中心線ＣＬが通る位置は、磁路としてあまり有効に機能しない部分（磁束線形成にあまり影響を与えない部分）となる。
【００４１】
しかも、嵌合溝２６ｂは、その溝幅を放射方向外側に向けて狭くした三角形状としたため、より一層磁束線形成に影響を与えない。つまり、磁極の中心線ＣＬを通る位置においては、磁石２８から離れるほど磁束密度が小さく、しかも、嵌合溝２６ｂの形状を三角形にすることにより、磁束の通る方向と嵌合溝２６ｂの傾斜面（三角形の斜辺部）の形成方向とが略平行になり磁束線の形成を妨げにくい。従って、衝突エネルギー吸収に必要な摩擦面積を確保しつつモータ性能に与える影響を回避している。
この結果、中空円筒部２６ａの板厚（径方向の板厚）を増さなくても、嵌合溝２６ｂと凸部１２ｂとによるエネルギー吸収部を設けることができる。従って、電動モータ２０の大型化を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態の嵌合溝２６ｂは、軸方向（溝形成方向）における位置に応じて、その断面形状が異なる。つまり、嵌合溝２６ｂは、軸方向における位置に応じて、凸部１２ｂとの摩擦抵抗値が異なるように形成される。本実施形態においては、図１に示すように、ステアリングシャフト１２の移動が許容される領域のうち、初期に移動が許容される領域Ａと、後期に移動が許容される領域Ｂとで嵌合溝２６ｂの大きさを変えている。この場合、領域Ａにおける嵌合溝２６ｂ形状と領域Ｂにおける嵌合溝２６ｂ形状とは、どちらも三角形ではあるものの相似の関係を有し、領域Ｂにおける嵌合溝２６ｂが領域Ａにおける嵌合溝２６ｂよりも大きい。つまり、領域Ｂにおける嵌合溝２６ｂの断面積を領域Ａにおける嵌合溝２６ｂの断面積よりも大きくしている。従って、領域Ａ，Ｂごとに凸部１２ｂが嵌合溝２６ｂを移動するときの摩擦抵抗値が異なるため、ステアリングシャフト１２の移動を許容してエネルギー吸収を行うために必要なＥＡ荷重は、図６に示すように軸方向位置に応じて変化する。
【００４３】
このように中空円筒部２６ａ内を移動するステアリングシャフト１２の位置に応じてＥＡ荷重を変化させる理由について説明する。
車両の衝突時においては、操舵ハンドル１１に設けたエアバッグ（図示略）が瞬時に展開する。従って、本実施形態のように、初期段階におけるＥＡ荷重を大きくした場合、衝突初期のエアバッグが展開して潰れるまでの期間においてはステアリングシャフト１２が中空円筒部２６ａ内を移動しにくく、エアバッグにより乗員をしっかり支えることができる。このとき主にエアバッグにより衝突エネルギーが吸収されるが、同時にステアリングシャフト１２もエアバッグにより押されて領域Ａ内を軸方向に移動する。
【００４４】
そして、エアバッグが潰れたときには、ステアリングシャフト１２は、領域Ｂ内に到達し運転者から遠ざかる方向にスムーズに移動する。この結果、エアバッグの性能を十分発揮させるとともに、ステアリングシャフト１２の移動ストロークにより二次衝突エネルギーを良好に吸収することができる。尚、この領域Ａ，Ｂの配分は、実験等により適宜設定する。
【００４５】
以上説明した本実施形態の操舵操作装置１０によれば、電動モータ２０のロータ２６内の大きな空間を二次衝突エネルギー吸収用のストローク空間に利用しているため、電動モータ２０とは別の場所にエネルギー吸収装置を設ける必要がなく、操舵操作装置１０の小型化を図ることができる。また、嵌合溝２６ｂを磁石２８の磁極中心線ＣＬ位置に形成し、しかも、その断面形状を放射方向外側に向かって細くなる三角形としたため、中空円筒部２６ａの板厚を増さなくても所期のモータ性能を確保することができ、電動モータ２０の性能維持と大型化抑制とを両立することができる。
【００４６】
また、嵌合溝２６ｂの断面形状を、中空円筒部の奥部（領域Ｂ）に比べて入口部（領域Ａ）を小さくして衝突初期段階におけるＥＡ荷重を大きく設定することでエアバッグの性能を十分発揮させるとともに、エアバッグが潰れた後においては、ＥＡ荷重の小さな領域Ｂによりステアリングシャフト１２をスムーズに移動させて二次衝突エネルギーを良好に吸収することができる。
【００４７】
以上、本実施形態の操舵操作装置１０について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、嵌合溝２６ｂの断面形状を三角形にしているが、ロータ軸中心から放射方向外側に向けて溝幅が狭くなるような台形にしても同様の効果が得られる。また、図７に示すように溝幅が一定の四角形であってもよく、また、それ以外の形状であってもよい。この場合、ステアリングシャフト１２側に形成する凸部１２ｂの形状も、その嵌合溝２６ｂに嵌合する形状にする。
【００４８】
また、本実施形態においては、領域Ａと領域Ｂとで嵌合溝２６ｂの大きさ（断面積）が異なる構成を採用しているが、溝の幅あるいは溝の深さを異なるように構成してもよい。例えば、断面四角形の嵌合溝２６ｂを形成する場合、図７に示すように、四角溝におけるロータ周方向の幅Ｗ、あるいは、ロータの放射方向の深さＤを軸方向位置に応じて異なるようにしてもよい。この場合、嵌合溝２６ｂの左右側面と凸部１２ｂ左右側面との摩擦抵抗、あるいは、嵌合溝２６ｂの底面と凸部１２ｂの頂面との摩擦抵抗が軸方向位置に応じて異なる構成となる。また、嵌合溝２６ｂの幅Ｗおよび深さＤの両方を軸方向位置に応じて異なるようにしてもよい。
【００４９】
更に、本実施形態においては、嵌合溝２６ｂの断面形状を軸方向位置に応じて２種類に分けているが、３種類以上にしてもよく、また、段階的に変化させずにリニアに変化させるようにしてもよい。例えば、図８に示すように、中空円筒部２６ａの入口側から奥側に向かってリニアにＥＡ荷重が小さくなるように嵌合溝２６ｂを形成してもよい。更に、嵌合溝２６ｂの断面形状を一定にしてもよい。
また、嵌合溝２６ｂの断面形状は、必ずしも中空円筒部２６ａの入口側のＥＡ荷重が奥側のＥＡ荷重に比べて大きくなるようにする必要はなく、その逆にするなど、車両の仕様に応じて設定できるものである。
【００５０】
また、本実施形態においては、嵌合溝２６ｂを全ての磁石２８の磁極中心線位置に形成したが、その１つおきに形成する等、磁石２８の数に対する嵌合溝２６ｂおよび凸部１２ｂの数を一致させる必要はない。
【００５１】
また、本実施形態においては、操舵ハンドル１１と電動モータ２０とを１本のステアリングシャフト１２にて連結しているが、複数本のシャフトでステアリングシャフトを構成してもよい。また、操舵角センサ１２１は、二次衝突エネルギー吸収を行うときにステアリングシャフト１２の軸方向移動を邪魔しない位置（例えば、操舵ハンドル１１近傍）に設けるが、これに代えて、電動モータ２０のロータ２６の回転角度を検出する回転角センサから出力される回転角信号に基づいて操舵角を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵操作装置の側面断面図であり通常時の状態（非衝突状態）を表す。
【図２】操舵操作装置の側面断面図であり、ステアリングシャフトの移動初期の状態を表す。
【図３】操舵操作装置の側面断面図であり、ステアリングシャフトの移動中期の状態を表す。
【図４】操舵操作装置の側面断面図であり、ステアリングシャフトが最終位置に達した状態を表す。
【図５】中空円筒部における嵌合溝位置を示す正面断面図である。
【図６】軸方向位置に対するＥＡ荷重を表す特性図である。
【図７】他の実施形態に係る嵌合溝形状を表す正面断面図である。
【図８】他の実施形態に係る軸方向位置におけるＥＡ荷重を表す特性図である。
【図９】ステアリングバイワイヤ方式の操舵装置の概略構成図である。
【図１０】目標転舵角マップを表す特性図である。
【図１１】目標反力マップを表す特性図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０…操舵操作装置、１１…操舵ハンドル、１２…ステアリングシャフト、１２ｂ…異径段部、１２ａ…鍔状体、１２ｂ…凸部、１３…チューブ、２０…電動モータ、２１…ハウジング、２２…異径同軸円筒体、２２ｂ…小径円筒部、２２ａ…大径円筒部、２３…蓋体、２４…電磁コイル、２５…ステータ、２６…ロータ、２６ｃ…軸部、２６ａ…中空円筒部、２６ｂ…嵌合溝、２８…磁石、１００…転舵装置、ＣＬ…磁極中心線、Ｆ１Ｗ，ＦＷ２…転舵輪。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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