(57)【要約】【課題】  ステアリングホイールの端当て動作及びタイヤ側面の縁石への当接等により、電動モータがロックしても、駆動回路の電流制御用半導体素子（スイッチング素子）が発熱により破損する虞がない電動パワーステアリング装置の提供。【解決手段】  駆動回路により駆動される電動モータを備え、操舵部材による操舵動作に基づき、電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置。駆動回路の発熱部位（３０）に接するヒートシンク３２を備え、ヒートシンク３２は、内部に封入された流体３５と、流体３５を毛細管現象により発熱部位付近に吸上げる吸上げ手段３３，３４と、吸上げ手段３３，３４が吸上げた流体が、発熱部位（３０）からの熱により気化する為の空間３７と、空間３７内の気化した流体が液化するときに発生する凝縮熱を、外部へ放散するフィン３６とを有する構成である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動回路により駆動される電動モータを備え、操舵部材による操舵動作に基づき、前記電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、
前記駆動回路の発熱部位に接するヒートシンクを備え、該ヒートシンクは、内部に封入された流体と、該流体を毛細管現象により前記発熱部位付近に吸上げる吸上げ手段と、該吸上げ手段が吸上げた流体が、前記発熱部位からの熱により気化する為の空間と、該空間内の気化した流体が液化するときに発生する凝縮熱を、外部へ放散するフィンとを有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路により駆動される電動モータを備え、操舵部材による操舵動作に基づき、電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置、特に、駆動回路の過熱を防止する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングホイール（ハンドル）では、車両の車庫入れ時等にしばしば端当て動作（左右の回転限界で停止する動作）が行われる。端当て動作は、ラック軸は作動しないにもかかわらず、ステアリングホイールに操舵力が加わった状態が持続する。また、タイヤ側面が縁石に当たったり溝に嵌まったりした場合にも、ラック軸は作動しないが、ステアリングホイールに操舵力が加わった状態が持続する。このような状態は、電動パワーステアリング装置では、モータのロック状態となり、モータにロック時の電流が流れる。
【０００３】
特許文献１には、半導体デバイス内部で発生する熱を除去するベローズ型ヒートシンクデバイスが開示されている。また、特許文献２には、飛躍的に増大した冷却能力を有すると共に、小型軽量化を達成できるヒートシンクが開示されている。
【特許文献１】実公平６−８２９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５０７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電動パワーステアリング装置では、電動モータがロック状態になると、モータ電流のある一時点の電流値が維持されることになり、電動モータの駆動回路には電流が流れ続け、急激に温度が上昇するという問題がある。特に、比較的抵抗が大きく（数ｍΩ）高温に弱い電流制御用半導体素子では、発熱により破損する虞がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、ステアリングホイールの端当て動作及びタイヤ側面の縁石へ当接等により、電動モータがロックしても、駆動回路の電流制御用半導体素子（スイッチング素子）が発熱により破損する虞がない電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る電動パワーステアリング装置は、駆動回路により駆動される電動モータを備え、操舵部材による操舵動作に基づき、前記電動モータを駆動して操舵補助する電動パワーステアリング装置において、前記駆動回路の発熱部位に接するヒートシンクを備え、該ヒートシンクは、内部に封入された流体と、該流体を毛細管現象により前記発熱部位付近に吸上げる吸上げ手段と、該吸上げ手段が吸上げた流体が、前記発熱部位からの熱により気化する為の空間と、該空間内の気化した流体が液化するときに発生する凝縮熱を、外部へ放散するフィンとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、ステアリングホイールの端当て動作及びタイヤ側面の縁石への当接等により、電動モータがロックしても、駆動回路の電流制御用半導体素子が発熱により破損する虞がない電動パワーステアリング装置を実現することが出来る。また、流体を循環させる動力が不要で、小型化を図ることが出来、発熱体の下方に設けることが可能な冷却機構を備えることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を模式的に示す縦断面図である。この電動パワーステアリング装置は、舵取りの為の操舵輪３（操舵部材、ステアリングホイール）と、操舵輪３の操舵に応じて駆動される操舵補助用のブラシレスモータ１８と、ブラシレスモータ１８の回転を減速歯車機構２（歯車）を介して舵取機構２３，２３に伝える伝動手段２０と、ブラシレスモータ１８の駆動回路１３を制御する制御部１２とを備えている。
【０００８】
伝動手段２０は、操舵輪３が連結された入力軸６にトーションバー８を介して連結される出力軸９と、出力軸９に連結軸２４を介して連結されるピニオン軸２１と、ピニオン軸２１のピニオンに噛合するラック歯を有し、左右の操向輪Ｔ，Ｔに舵取機構２３，２３を介して連結されるラック軸２２とを備えている。
入力軸６の周りには、操舵輪３を操作することにより入力軸６に加わる操舵トルクを、トーションバー８に生じる捩れによって検出するトルクセンサ１０が配置されている。
減速歯車機構２は、ブラシレスモータ１８の出力軸に繋がるウォーム４と、出力軸９の途中に嵌合されるウォームホイール５とを備えており、ブラシレスモータ１８の回転をウォーム４及びウォームホイール５から出力軸９に伝達するように構成してある。
【０００９】
このような構成の電動パワーステアリング装置では、操舵輪３の操作による舵取り操作力を入力軸６、トーションバー８、出力軸９、連結軸２４及びピニオン軸２１を介してラック軸２２に伝達し、ラック軸２２を軸長方向へ移動させ、舵取機構２３，２３を作動させる。また、それと共に、トルクセンサ１０が検出した操舵トルクに基づき、制御部１２が駆動回路１３を制御してブラシレスモータ１８を駆動し、ブラシレスモータ１８の駆動力を出力軸９に伝達することにより、舵取り操作力を補助し、舵取りのための運転者の労力負担を軽減する。
【００１０】
図２は、ブラシレスモータ１８、駆動回路１３及びモータ電流検出回路１７の構成例を示すブロック図である。ブラシレスモータ１８は、コイルＡ，Ｂ，Ｃがスター結線された固定子１８ａと、コイルＡ，Ｂ，Ｃが発生させる回転磁界により回転する回転子１８ｂと、この回転子１８ｂの回転位置を検出するロータ位置検出器１４とを備えている。
【００１１】
駆動回路１３は、車載バッテリーＰの電源電圧がスイッチング回路８ａの正極側端子に接続されている。スイッチング回路８ａは、正極側端子と接地端子との間に直列接続されたトランジスタＱ１，Ｑ２（ＭＯＳＦＥＴ）と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２とが並列接続され、直列接続されたトランジスタＱ３，Ｑ４（ＭＯＳＦＥＴ）と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ３，Ｄ４とが並列接続され、直列接続されたトランジスタＱ５，Ｑ６（ＭＯＳＦＥＴ）と、逆方向に直列接続されたダイオードＤ５，Ｄ６とが並列接続されている。
【００１２】
トランジスタＱ１，Ｑ２の共通接続節点と、ダイオードＤ１，Ｄ２の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＡの他方の端子Ｕが接続され、トランジスタＱ３，Ｑ４の共通接続節点と、ダイオードＤ３，Ｄ４の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＢの他方の端子Ｖが接続され、トランジスタＱ５，Ｑ６の共通接続節点と、ダイオードＤ５，Ｄ６の共通接続節点とには、スター結線されたコイルＣの他方の端子Ｗが接続されている。
【００１３】
ロータ位置検出器１４が検出した、回転子１８ｂの回転位置は、ゲート制御回路８ｂに通知される。ゲート制御回路８ｂには、制御部１２から回転方向及びモータ電流指令値（ＰＷＭ指令値）が与えられる。ゲート制御回路８ｂは、回転方向の指示と回転子１８ｂの回転位置とに応じて、トランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートをオン／オフし、例えば、Ｕ−Ｖ，Ｕ−Ｗ，Ｖ−Ｗ，Ｖ−Ｕ，Ｗ−Ｕ，Ｗ−Ｖ，Ｕ−Ｖのように、固定子１８ａに流れる電流の経路を切り換え、回転磁界を発生させる。
【００１４】
回転子１８ｂは、永久磁石を有し、回転磁界から回転力を受け回転する。ゲート制御回路８ｂは、また、モータ電流指令値に従って、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより、ブラシレスモータ１８の回転トルクを増減制御する。
ダイオードＤ１〜Ｄ６は、トランジスタＱ１〜Ｑ６を保護し、固定子１８ａに流れる電流を持続させるフリーホイールダイオードである。
モータ電流検出回路１７は、ブラシレスモータ１８の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗに流れる電流を検出し、モータ電流信号として制御部１２に与える。
【００１５】
図３（ａ）は、本発明に係る電動パワーステアリング装置が備えるヒートシンクを模式的に示す縦断面図である。このヒートシンク３２は、天壁の外面が、駆動回路１３のトランジスタＱ１〜Ｑ６であるＭＯＳＦＥＴ３０に金属基板３１を介して接する直方体形状であり、内部には、沸点が雰囲気温度より高く、ＭＯＳＦＥＴ３０の保証温度より低い冷媒３５を適量密封してある。
【００１６】
また、ヒートシンク３２内部には、断面がＬ字型に屈曲し、側壁及び天壁の各内面との間隔を一定に保って、側壁及び天壁の各内面に沿うように設けられた板状部材３３（吸上げ手段）を有している。側壁及び天壁の各内面と板状部材３３との間隔は、その間隙３４（吸上げ手段）を伝って、冷媒３５が毛細管現象により天壁迄吸上げられる程度に狭くしてある。
ヒートシンク３２の内面側に板状部材３３が設けられていない側璧には、放熱フィン３６が設けられている。放熱フィン３６は、ＭＯＳＦＥＴ３０の発熱により気化しヒートシンク３２内の上部空間３７を漂う冷媒３５からの熱（凝縮熱）を放散し、冷媒３５の凝結を促進する。
【００１７】
このような構成のヒートシンク３２では、ＭＯＳＦＥＴ３０からの発熱量が小さい場合は、冷媒３５が、毛細管現象により側壁及び天壁の各内面と板状部材３３との間隙３４を伝って、天壁迄吸上げられている。
操舵輪３の端当て動作、操向輪Ｔ側面の縁石への当接及び操向輪Ｔの溝への嵌まり込み等により、ブラシレスモータ１８がロックした場合、ＭＯＳＦＥＴ３０からの発熱量が大きくなるが、その熱により、天壁迄吸上げられていた冷媒３５が気化し、ヒートシンク３２内の上部空間３７へ放出されて行く。上部空間３７へ放出された分の冷媒３５は、間隙３４を伝って吸上げられ補充されて行く。
【００１８】
冷媒３５は、気化することにより、ＭＯＳＦＥＴ３０からの熱を奪い、ＭＯＳＦＥＴ３０を冷却する。
ヒートシンク３２内の上部空間３７へ放出された冷媒３５は、放熱フィン３６により冷却され凝縮熱を奪われて凝結（液化）し、側壁の内面を伝って、ヒートシンク３２下部の冷媒３５（液体）に戻される。
以上の動作が繰り返されることにより、操舵輪３の端当て動作、操向輪Ｔ側面の縁石への当接及び操向輪Ｔの溝への嵌まり込み等により、ブラシレスモータ１８がロックした場合でも、駆動回路１３のトランジスタＱ１〜Ｑ６（ＭＯＳＦＥＴ３０）を保証温度以下に保つことが出来る。
【００１９】
尚、ヒートシンク３２は、トランジスタＱ１〜Ｑ６の中で過熱される虞がない
トランジスタには設けなくても良い。
また、ヒートシンクを模式的に示す縦断面図である図３（ｂ）に示すように、
板状部材３３と同様の板状部材３８を、板状部材３３との間隔を一定に保って、板状部材３３に沿うように設け、間隙３４と同様の間隙３９を設けるようにすることも可能である。更に、同様の板状部材を２枚、３枚‥‥と設けて、同様の間隙を多重にすることも可能である。
また、間隙３４，３９に代えて、Ｌ字型の毛細管を多数束ねる構成にすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の実施の形態の要部構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】ブラシレスモータ、駆動回路及びモータ電流検出回路の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る電動パワーステアリング装置が備えるヒートシンクを模式的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
３  操舵輪（操舵部材、ステアリングホイール）
１０  トルクセンサ
１２  制御部
１３  駆動回路
１８  ブラシレスモータ（電動モータ）
２２  ラック軸
３０  ＭＯＳＦＥＴ
３１  金属基板
３２  ヒートシンク
３３，３８  板状部材（吸上げ手段）
３４，３９  間隙（吸上げ手段）
３５  冷媒（流体）
３６  放熱フィン
３７  上部空間
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６  トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）
Ｔ  操向輪
【図１】
2005247223.tif 000003
【図２】
2005247223.tif 000004
【図３】
2005247223.tif 000005