JP2013166441A - 電動パワーステアリング装置のコントローラ冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化と高重量化を招くことなくヒートシンクの放熱効率を高めてコントローラを効果的に冷却することができる電動パワーステアリング装置のコントローラ冷却構造を提供すること。
【解決手段】ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して操舵機構に入力される操舵力を検出し、その検出値に応じて電動モータを駆動制御して該電動モータに所要の補助操舵力を発生させるコントローラ１０を備える電動パワーステアリング装置の前記コントローラ１０の冷却構造であって、前記コントローラ１０にヒートシンク１４を接触させ、該ヒートシンク１４の反接触面に凹状の除肉部１４ａを形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動モータの回転出力を補助操舵力とする電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御するコントローラの冷却構造に関するものである。

電動パワーステアリング装置は、電動モータの回転出力を操舵機構に伝達することによって運転者によるステアリングホイールの操舵操作を補助するものである。この場合、ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して操舵機構に入力される操舵力は、トルクセンサによって検出されてコントローラに入力される。すると、コントローラは、検出された操作力や車速に応じた電力を電動モータに供給して適切な補助操舵力を発生させる。

斯かる電動パワーステアリング装置に設けられるコントローラは、これに設けられた電子部品が発熱するため、その安定した作動を確保するためには該コントローラを適当な方法によって冷却する必要がある。

コントローラの冷却に関して特許文献１，２には、コントローラをブラケットを介して熱容量の大きなステアリングコラムや車体に放熱する構成が提案されている。

又、図６の平面図に示すように、コントローラ１１０からの積極的な放熱を促すために該コントローラ１１０に平板状のヒートシンク１１４を取り付け、コントローラ１１０に発生する熱を熱伝導率の高いヒートシンク１１４に伝導させ、このヒートシンク１１４の表面から放熱させる構成が採用されている。

特開２００７−０９１０７１号公報 特開２０１１−１７８２６８号公報

冷却手段として図６に示すような平板状のヒートシンク１１４を用いる場合、該ヒートシンク１１４の放熱性能を高めるためには放熱面積を大きくする必要がある。しかし、ヒートシンク１１４の放熱面積を大きくするためには該ヒートシンク１１４を大きくする必要があり、結果的にヒートシンク１１４が大型化及び高重量化するという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、大型化と高重量化を招くことなくヒートシンクの放熱効率を高めてコントローラを効果的に冷却することができる電動パワーステアリング装置のコントローラ冷却構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して操舵機構に入力される操舵力を検出し、その検出値に応じて電動モータを駆動制御して該電動モータに所要の補助操舵力を発生させるコントローラを備える電動パワーステアリング装置の前記コントローラの冷却構造であって、前記コントローラにヒートシンクを接触させ、該ヒートシンクの反接触面に凹状の除肉部を形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ヒートシンクの反接触面に複数の前記除肉部を網目状に形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ヒートシンクの反接触面（放熱面）に凹状の除肉部を形成したため、該ヒートシンクの放熱面積（表面積）が増えるとともに、軽量化が図られ、大型化と高重量化を招くことなくヒートシンクの放熱効率を高めてコントローラを効果的に冷却することができる。

請求項２記載の発明によれば、ヒートシンクの反接触面に複数の除肉部を網目状に形成したため、伝熱断面積を確保した上で該ヒートシンクの放熱面積の拡大と軽量化が更に促進される。

車両の電動ステアリング装置を運転席側から見た図である。 車両の電動ステアリング装置の側面図である。 図２のＡ部拡大詳細図である。 （ａ）は本発明に係るコントローラの冷却構造を示す平面図、（ｂ）は同斜視図である。 （ａ）は本発明の別形態に係るコントローラの冷却構造を示す平面図、（ｂ）は同斜視図である。 コントローラの冷却構造の従来例を示す平面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は車両の電動パワーステアリング装置を運転席側から見た図、図２は同電動ステアリング装置の側面図、図３は図２のＡ部拡大詳細図であり、本実施の形態に係る電動パワーステアリング装置１は、車両前方（図２の右方）に向かって斜め下方に傾斜して配置された円筒状のステアリングコラム２を備えており、該ステアリングコラム２内にはステアリングシャフト３が回転可能に挿通している。そして、ステアリングシャフト３の上端にはステアリングホイール４が結着されており、同ステアリングシャフト３の下端は、ユニバーサルジョイント５及び中間軸６を介して操舵機構を構成するステアリングギヤボックス７に連結されている。

前記ステアリングコラム２は、車幅方向に延びる車体側のステアリングサポートメンバ８に固定されており、該ステアリングコラム２には、駆動源である電動モータ９、該電動モータ９を駆動制御するコントローラ１０、電動モータ９の回転を減速させてステアリングシャフト３に伝達する不図示の減速機構、ステアリングホイール４に入力される運転者の操舵力を検出する不図示のトルクセンサ等が設けられている。

又、図１に示すように、前記ステアリングギヤボックス７からはラック軸が内蔵されたラックケース１１が車幅方向に直線状に延びるており、該ラック軸の左右両端にはタイロッド１２が不図示のボールジョイントを介してそれぞれ連結されており、ラック軸１１と左右のタイロッド１２との連結部は、ゴム等の弾性体によって円筒の蛇腹状に成形されたダストブーツ１３によってそれぞれ覆われて水や埃等から保護されている。尚、図示しないが、左右のタイロッド１２の他端は、ナックルに連結され、ラック軸の動きをタイロッド１２を介して操舵輪である左右の前輪に伝えてその向きを変更する。

而して、車両の走行中に運転者がステアリングホイール４を回転操作すると、その回転は、ステアリングシャフト３からユニバーサルジョイント５及び中間軸６を経てステアリングギヤボックス７に伝達される。そして、ステアリングボックス７へと伝達された回転は、ステアリングギヤボックス７に内蔵され不図示のラックアンドピニオン機構によってラック軸の左右方向への直線運動に変換され、このラック軸の左右方向の直線移動がタイロッド１２と不図示のナックルを経て左右の前輪の回動運動に変換されて該前輪が転舵される。尚、ステアリングホイール４からステアリングシャフト３に入力される運転者の操作力は不図示のトルクセンサによって検出され、その検出信号がコントローラ１０へと送信される。すると、コントローラ１０は、検出された操作力と車速等に応じた電力を電動モータ９に供給して該電動モータ９を駆動し、電動モータ９によって適切なステアリング操作の補助動力を発生させるため、運転者はステアリングホイール４による操舵操作を楽に行うことができる。

ここで、コントローラ１０は、ステアリングコラム２の下方にコントローラ１０の後端が上となる斜め状態でその後端が車両の後方側に突出するように配置され、後述するヒートシンク１４を介してステアリングコラム２の下面に取り付けられている。ヒートシンク１４を利用した本発明に係るコントローラ１０の冷却構造を図４に基づいて以下に説明する。

図４は本発明に係るコントローラ１０の冷却構造を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図であり、コントローラ１０の上面には略矩形プレート状のヒートシンク１４が密着して取り付けられている。詳細には、ヒートシンク１４は、コントローラ１０の後半分の上面を覆う板状部材であって、コントローラ１０の後半分の上面に密着して取り付けられており、ヒートシンク１４の前端部は、車両の前後方向でコントローラ１０のほぼ中央に位置して、ステアリングコラム２の下面（減速機構を収納し電動モータ９が取り付けられるケースの下面）に取り付けられている。

上記ヒートシンク１４は、軽量で熱伝導率の高いアルミニウム合金で構成されており、コントローラ１０で発生した熱をステアリングコラム２に伝えるとともに、その表面から放熱する。本発明では、そのコントローラ１０と接触する側（下面であって熱を受ける面）とは反対の反接触面（上面であって放熱面となる）には１つの矩形凹状の除肉部１４ａが形成されている。

而して、コントローラ１０の作動中に該コントローラ１０が発熱すると、その熱はヒートシンク１４に伝導し、該ヒートシンク１４の反接触面から放熱されるが、本実施の形態では、ヒートシンク１４の反接触面（放熱面）に凹状の除肉部１４ａを形成したため、該ヒートシンク１４の放熱面積（大気への伝熱面積）が増えるとともに、軽量化が図られ、大型化と高重量化を招くことなくヒートシンク１４の放熱効率を高めてコントローラ１０を効果的に冷却することができ、該コントローラ１０に高い作動安定性が確保される。

ところで、以上の実施の形態ではヒートシンク１４の反接触面に１つの大きな除肉部１４ａを形成したが、図５に示すように、ヒートシンク１４の反接触面に複数（図示例では、８つ）の小さな矩形凹状の除肉部１４ｂを形成して除肉しない部分を網目状に形成しても良く、このように複数の除肉部１４ｂにて反接触面（放熱面）を網目状に形成することによって、ヒートシンク１４の放熱面積の拡大と軽量化が更に促進され、コントローラ１０が更に効果的に冷却されてその温度上昇が抑えられる。

更に、網目状に形成された除肉されない部分をステアリングコラム２への取付部に接続するように直線状に延びる形状に形成すると、コントローラ１０の熱をステアリングコラム２へ良好に熱伝導させることができる。つまり、ヒートシンク１４は、ステアリングコラム２の減速ギヤを収納する比較的大きなケースの下面に取り付られ、熱伝導による放熱を容易に行えるように構成されており、除肉されない部分にて、コントローラ１０の熱をステアリングコラム２へ伝えて効果的に冷却を行うことができる。

又、ヒートシンク１４は、ステアリングコラム２への取付部から後方に突出するように配置され、ケースの後方で比較的小径となるステアリングコラム２の下方に配置されているため、ヒートシンク１４の放熱面から熱を奪い上昇する空気の流れ（対流）が良好に行われ冷却性能の向上がなされている。尚、空気の流れに関しては、ステアリングコラム２の下側を覆うコラムカバーをコントローラ１０の下方までとして、コラムカバーの前端をコントローラ１０の下方に配置し、コラムカバーの前部を開放することにより、冷却用の空気の流れをスムーズにしてヒートシンク１４に比較的低温の空気を支障なく供給できるようにしている。

１ 電動パワーステアリング装置
３ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
９ 電動モータ
１０ コントローラ
１４ ヒートシンク
１４ａ ヒートシンクの除肉部
１４ｂ ヒートシンクの除肉部

Claims (2)

1. ステアリングホイールからステアリングシャフトを介して操舵機構に入力される操舵力を検出し、その検出値に応じて電動モータを駆動制御して該電動モータに所要の補助操舵力を発生させるコントローラを備える電動パワーステアリング装置の前記コントローラの冷却構造であって、
   前記コントローラにヒートシンクを接触させ、該ヒートシンクの反接触面に凹状の除肉部を形成したことを特徴とする電動パワーステアリング装置のコントローラ冷却構造。
2. 前記ヒートシンクの反接触面に複数の前記除肉部を網目状に形成したことを特徴とする請求項１記載の電動パワーステアリング装置のコントローラ冷却構造。
   

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