(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルを循環させるためのポンプ装置において、
中空状に形成されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクの一側に設けられたモータと、
前記ヒートシンクの他側に設けられ前記モータによって駆動されることで前記オイルを循環させるポンプユニットと、
前記ヒートシンクの前記ポンプユニットが設けられた他側内面に接合配設され前記モータの駆動を制御する制御ユニットとを備え、
前記ポンプユニットは、
前記ヒートシンクの他側に一側面が接合固定されるポンプサポートと、
前記ポンプサポートの他側面に設けられたポンプケースと、
前記ポンプケースに内蔵され前記モータによって駆動されることで前記ポンプケース内に前記オイルを導入するとともに加圧して吐出させるポンプ機構とを有し、
前記ポンプサポートの一部には、前記ポンプサポートと前記ヒートシンクとが接合される各々の側面を挟んで前記制御ユニットと対向するように、前記ポンプケース内を循環するオイルを前記ヒートシンクの他側に近づける凹部が形成され、
前記制御ユニットは、前記ポンプサポートの凹部を流れるオイルにより、前記ポンプサポート及び前記ヒートシンクを介して冷却されることを特徴とするポンプ装置。
【請求項２】
前記ポンプ装置は自動車のステアリング装置へのオイルの供給に用いられるものであり、
前記ポンプケースには該ポンプケース内にオイルを導くための吸引管が設けられ、前記ポンプサポートにはオイルを前記ポンプユニットより排出するための排出路が設けられており、
前記ポンプ機構の作動により、前記吸引管と前記ステアリング装置を接続する配管、及び前記排出路と前記ステアリング装置を接続する配管を介して、前記ステアリング装置と前記ポンプユニットとの間でオイルを循環するように構成されており、
前記ステアリング装置より前記ポンプケース内に導かれ、前記ポンプサポートの凹部を流れるオイルにより前記制御ユニットを冷却することを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、熱伝導性を備えた金属製の基板に電子部品が実装されて構成されており、
前記基板は、その裏面側が前記ヒートシンクの内面に接合固定され、その表面側に前記電子部品が実装されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポンプ装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、前記モータが取付けられる第１の部材と、前記ポンプユニットが取付けられる第２の部材とが接合固定されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はとくに自動車のパワーステアリング用に好適するポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車にパワーステアリング装置が採用されている場合、そのパワーステアリング装置を駆動するためにポンプ装置が必要となる。ポンプ装置はポンプユニットと、このポンプユニットを駆動するためのモータとから構成されている。このモータは制御ユニット（ＥＣＵ）によって駆動が制御されるようになっている。
【０００３】
ところで、自動車に用いられるポンプ装置の場合、自動車用のバッテリーは通常１２Ｖと低電圧なため、出力を上げるためには高電流を流さなければならないから、バッテリー電源を制御するためにパワーモジュール制御（ＰＷＭ制御）が行われる。
【０００４】
その結果、高電流をスイッチングするためのスイッチングロスにより上記ＥＣＵの制御部（電子部品）は高温度になるから、上記ＥＣＵのケースは冷却性をもつ構造又は過渡的な高負荷に対して畜熱できるヒートシンク構造が要求される。
【０００５】
上記ＥＣＵに内蔵される電子部品は高温度にさらされることをきらうため、設置環境は高温度にならない場所に制限されていた。
パワーステアリング装置に用いられる上記ポンプ装置は自動車のエンジンルームに設置される。エンジンルームは約−３０〜１４０℃の範囲で温度変化するばかりか、ポンプ装置のモータ自体も発熱する。
【０００６】
そのため、上記ＥＣＵは、通常、上記ポンプ装置と別体化して温度環境が適した場所に設置し、上記ポンプ装置とハーネスで接続してそのポンプ装置のモータの駆動を制御するようにしていた。
【０００７】
しかしながら、そのような構造によると、上記ハーネスにノイズが乗り、そのノイズによって上記ＥＣＵが誤動作するという虞があるばかりか、別々に設置するために設置空間を確保することが困難となったり、上記ＥＣＵを収容するためのケースが必要となったり、さらにはＥＣＵとポンプ装置とを接続するためのハーネスが必要となるなどのことによって部品点数の増大によるコストアップを招くということがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、自動車のエンジンルームにポンプ装置を設ける場合、このポンプ装置を制御するための制御ユニットを、ポンプ装置と別体化し、その制御ユニットに適した温度環境の場所に設置するようにしていた。そのため、制御ユニットを設置するためのスペースを確保したり、専用の収容ケースを用意しなければならないなどのことがあるばかりか、制御ユニットとポンプ装置とをハーネスで接続しなければならないから、そのハーネスにノイズが乗り、ポンプ装置の誤動作を招く虞がある。
【０００９】
この発明は、制御ユニットをポンプ装置と一体化しても、この制御ユニットが所定以上に温度上昇することがないようにしたポンプ装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、オイルを循環させるためのポンプ装置において、中空状に形成されたヒートシンクと、前記ヒートシンクの一側に設けられたモータと、前記ヒートシンクの他側に設けられ前記モータによって駆動されることで前記オイルを循環させるポンプユニットと、前記ヒートシンクの前記ポンプユニットが設けられた他側内面に接合配設され前記モータの駆動を制御する制御ユニットとを備え、前記ポンプユニットは、前記ヒートシンクの他側に一側面が接合固定されるポンプサポートと、前記ポンプサポートの他側面に設けられたポンプケースと、前記ポンプケースに内蔵され前記モータによって駆動されることで前記ポンプケース内に前記オイルを導入するとともに加圧して吐出させるポンプ機構とを有し、前記ポンプサポートの一部には、前記ポンプサポートと前記ヒートシンクとが接合される各々の側面を挟んで前記制御ユニットと対向するように、前記ポンプケース内を循環するオイルを前記ヒートシンクの他側に近づける凹部が形成され、前記制御ユニットは、前記ポンプサポートの凹部を流れるオイルにより、前記ポンプサポート及び前記ヒートシンクを介して冷却されることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ポンプ装置は自動車のステアリング装置へのオイルの供給に用いられるものであり、前記ポンプケースには該ポンプケース内にオイルを導くための吸引管が設けられ、前記ポンプサポートにはオイルを前記ポンプユニットより排出するための排出路が設けられており、前記ポンプ機構の作動により、前記吸引管と前記ステアリング装置を接続する配管、及び前記排出路と前記ステアリング装置を接続する配管を介して、前記ステアリング装置と前記ポンプユニットとの間でオイルを循環するように構成されており、前記ステアリング装置より前記ポンプケース内に導かれ、前記ポンプサポートの凹部を流れるオイルにより前記制御ユニットを冷却することを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、前記制御ユニットは、熱伝導性を備えた金属製の基板に電子部品が実装されて構成されており、前記基板は、その裏面側が前記ヒートシンクの内面に接合固定され、その表面側に前記電子部品が実装されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記ヒートシンクは、前記モータが取付けられる第１の部材と、前記ポンプユニットが取付けられる第２の部材とが接合固定されてなることを特徴とする。
【００１４】
請求項１の発明によれば、中空状のヒートシンクを介してモータとポンプユニットを一体化するとともに上記ヒートシンク内の上記ポンプユニット側の内面に制御ユニットを接合配設するようにしたことで、この制御ユニットはヒートシンクを介して上記ポンプユニットにより循環されるオイルによって冷却されるから、温度上昇が抑制される。また、ポンプユニットのポンプサポートに、ポンプケース内のオイルをヒートシンクに近付けて循環させる凹部を形成したことで、オイルとヒートシンクとの熱交換効率を高めることができ、上記ヒートシンクを介しての上記制御ユニットの冷却を効率よく行うことができる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、ポンプケース内に導かれるオイルは、自動車のステアリング装置及びこのステアリング装置とポンプケースの吸引管を接続する配管を流れてくることにより冷却される。この冷却されたオイルにより、ポンプサポート、ヒートシンク及び制御ユニットを冷却することができるので、制御ユニットをより高い効率で冷却できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御ユニットの電子部品が実装される基板を熱伝導性を備えた金属製としたことで、この制御ユニットの冷却効果を高めることができる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、ヒートシンクを、モータが接続される第１の部材と、ポンプユニットが接続される第２の部材とから構成したことで、上記ヒートシンクの体積が増加して蓄熱作用が大きくなるから、制御ユニットが過渡的な負荷によるモータの熱で温度上昇するのを抑制することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１に示すこの発明のポンプ装置は中空状のヒートシンク１を備えている。このヒートシンク１はアルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料によって形成された平板状の第１の部材２と、一側面が開放した容器状に形成されその一側面に上記第１の部材２が接合固定された、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料によって形成された第２の部材３とからなる。
【００１９】
上記第１の部材２の外面にはモータ４が取付けられている。このモータ４はモータフレーム５を有する。このモータフレーム５にはフランジ５ａが形成され、このフランジ５ａが上記第１の部材２に接合固定されている。
【００２０】
上記モータフレーム５の内部にはコイル６が巻装された環状のステータ７が収容保持され、このステータ７内には回転軸８を有するとともに外周面に永久磁石９が取着されたロータ１１が回転自在に収容されている。
【００２１】
上記回転軸８の一端部は上記モータフレーム５内に設けられた第１の軸受１２に回転自在に保持され、中途部は上記第１の部材２に形成された通孔２ａに設けられた第２の軸受１３に回転自在に支持されている。上記回転軸８の他端部は上記第２の部材３に形成された通孔１４からヒートシンク１の外部に突出している。
【００２２】
上記ヒートシンク１の第２の部材３の外面にはポンプユニット１５が設けられている。このポンプユニット１５は、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた材料によって形成され上記第２の部材３の外面に一側面を接合させて固定されたポンプサポート１６を有する。このポンプサポート１６の他側面にはポンプケース１７がそのフランジ１８をパッキング１９を介して液密に接合させて固定されている。
【００２３】
上記ポンプケース１７内には、ポンプ機構２１が上記ポンプサポート１６の他側面に液密に接合して設けられている。このポンプ機構２１は駆動軸２２によって駆動されるようになっており、この駆動軸２２は上記ポンプサポート１６に厚さ方向に貫通して形成された通孔２３内に突出している。
【００２４】
上記第２の部材３に形成された通孔１４からヒートシンク１の外部に突出した上記回転軸８の他端部は上記ポンプサポート１６の通孔２３に挿通され、ここで上記駆動軸２２とカップリング２４によって連結されている。したがって、上記ポンプ機構２１は上記モータ４の回転軸８によって駆動されるようになっている。
【００２５】
上記ポンプケース１７には吸引管２５が設けられ、上記ポンプサポート１６には上記ポンプ機構２１の図示しない吐出口に一端を連通させた排出路２６が形成されている。
【００２６】
上記吸引管２５と排出路２６は図示しない自動車のステアリング装置に配管接続され、上記ポンプ機構２１が作動することでオイルを上記ステアリング装置をポンプユニット１５との間で循環するようになっている。
【００２７】
上記ポンプサポート１６の上記ポンプケース１７内に位置する他側面には、凹部２７が形成され、この凹部２７によって上記ポンプサポート１６の一部を他の部分に比べて十分に薄い、薄肉部２７ａに形成している。それによって、この薄肉部２７ａがポンプケース１７内を循環するオイルとヒートシンク１との熱交換効率を高めることができるようになっている。
【００２８】
上記ヒートシンク１の内部で、外面に上記ポンプサポート１６が接合された上記第２の部材３の内面には上記モータ４の駆動を制御するために制御ユニット２８が設けられている。この制御ユニット２８は、上記第２の部材３の内面に接合固定された基板２９と、この基板２９に実装されたパワーモジュール制御用の電子部品３１とからなる。上記基板２９は熱伝導性に優れたアルミニウムなどの金属によって形成され、上記ヒートシンク１との熱交換を効率よく行うことができるようになっている。
【００２９】
なお、上記制御ユニット２８には図示しない車載用バッテリに接続された給電用ハーネス３２と、パワーモジュール制御された電流を上記モータ４へ出力する出力用ハーネス３３とが接続されている。
【００３０】
上記構成のポンプ装置によれば、モータ４を作動させ、ポンプユニット１５のポンプ機構２１を駆動してパワーステアリング装置を作動させるためのオイルを循環させると、ポンプケース１７内に流入するオイルは、ステアリング装置およびこのステアリング装置と吸引管２５を接続した図示しない配管を流れてくることで冷却される。冷却されたオイルはポンプサポート１６を介してヒートシンク１を冷却する。
【００３１】
したがって、制御ユニット２８の電子部品３１がバッテリからの電源をパワーモジュール制御することで発熱しても、上記制御ユニット２８はオイルによって冷却されたヒートシンク１と熱交換して冷却されるため、その温度以上が抑制されることになる。
【００３２】
上記制御ユニット２８の基板２９は、熱伝導性の良好な金属材料によって形成されている。そのため、制御ユニット２８の基板２９とヒートシンク１との間の熱交換が効率よく行われることになるから、そのことによっても上記制御ユニット２８の温度上昇が抑制されることになる。
【００３３】
さらに、ポンプユニット１５のポンプサポート１６には凹部２７が形成され、この凹部２７によって上記ポンプサポート１６に薄肉部２７ａを形成することで、ポンプケース１７内を循環するオイルとヒートシンク１との熱交換効率を向上させるようにしているから、上記ヒートシンク１による上記制御ユニット２８の冷却効率を向上させることができる。
【００３４】
上記ヒートシンク１を第１の部材２と第２の部材３とによって中空状に形成し、その内部に制御ユニット２８を設けるようにしたことで、この制御ユニット２８が外気、とくにポンプ装置が設置されるエンジンルーム内に温度影響を受けにくいばかりか、モータ４を第１の部材２に接合させて取付けたことで、このモータ４も上記ヒートシンク１によって冷却されるため、モータ４の熱により制御ユニット２８が温度上昇するのも抑制される。
【００３５】
実験によると、制御ユニット２８をオイルによって冷却しないでモータ４を駆動した場合、その基板２９の温度は１３５℃に上昇したが、この発明のようにオイルを循環させたところ、基板２９の温度上昇は１２０℃に抑制されることが確認された。
【００３６】
この発明は上記一実施の形態に限定されず、変形可能であり、たとえばヒートシンクの構造は第１の部材と第２の部材とを接合させて形成したが、第１の部材を用いずに、第２の部材だけとし、その開放した側面にモータのフレームのフランジを接合固定するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、中空状のヒートシンクを介してモータとポンプユニットを一体化するとともに上記ヒートシンク内の上記ポンプユニット側の内面に制御ユニットを設けるようにした。
【００３８】
そのため、制御ユニットはヒートシンクを介して上記ポンプユニットにより循環されるオイルによって冷却されるから、所定以上に温度上昇するのを防止できる。
【００３９】
また、モータと制御ユニットを、この制御ユニットの温度上昇を抑制して一体化できたことで、上記制御ユニットの誤動作の防止や部品点数の減少によるコストダウンなどを図ることができる。また、ポンプユニットのポンプサポートに、ポンプケース内のオイルをヒートシンクに近付けて循環させる凹部を形成した。そのため、上記ヒートシンクを介しての上記制御ユニットの冷却を効率よく行うことができる。
【００４０】
請求項２の発明によれば、ポンプケース内に導かれるオイルは、自動車のステアリング装置及びこのステアリング装置とポンプケースの吸引管を接続する配管を流れてくることにより冷却される。この冷却されたオイルにより、ポンプサポート、ヒートシンク及び制御ユニットを冷却することができるので、制御ユニットをより高い効率で冷却できる。
【００４１】
請求項３の発明によれば、制御ユニットの電子部品が実装される基板を熱伝導性を備えた金属製としたから、この制御ユニットの冷却効果を高めることができる。
【００４２】
請求項４の発明によれば、ヒートシンクを、モータが接続される第１の部材と、ポンプユニットが接続される第２の部材とから構成し、第１の部材にモータを取付けるようにした。
【００４３】
そのため、上記ヒートシンクの体積が増加して蓄熱量が大きくなるから、制御ユニットが過渡的な負荷によるモータの熱で温度上昇するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態のポンプ装置を示す断面図。
【符号の説明】
１…ヒートシンク
２…第１の部材
３…第２の部材
４…モータ
１５…ポンプユニット
１６…ポンプサポート
１７…ポンプケース
２１…ポンプ機構
２７…凹部
２８…制御ユニット
２９…金属基板
３１…電子部品
【図１】
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