JP2018199476A - Steering having temperature adjustment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等のステアリングに関するものであり、特に温度調整装置を備えたステアリングに関する。 The present invention relates to a steering of an automobile or the like, and more particularly to a steering equipped with a temperature adjusting device.
従来、ステアリングホイールの温度調整装置としては、例えば特許文献1,2に記載されたものが知られている。特許文献1の装置は、発熱・吸熱する熱電変換素子としてのペルチェ素子をステアリングホイールに内蔵しており、該ステアリングホイールの現在の温度(実温度)を温度センサ(サーミスタ)により検出して、所定の温度にするように、加熱・冷却を選択すべくペルチェ素子への印加電圧の極性を切り替えるととともに、該印加電圧のオン・オフ(断続)制御によりステアリングホイールの温度を調節する。
Conventionally, as a temperature adjusting device for a steering wheel, for example, those described in
特許文献2には、ペルチェ素子の熱を熱伝導部材によってステアリングハンドルに伝達させるステアリングの加熱冷却装置が記載されている。
本発明は、熱電変換素子によって効率よくステアリングを冷却することができる温度調整装置付ステアリングを提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the steering with a temperature control apparatus which can cool a steering efficiently by a thermoelectric conversion element.
また、本発明は、その一態様で、ステアリングを加熱することができる温度調整装置付ステアリングを提供することを目的とする。 Moreover, this invention aims at providing the steering with a temperature control apparatus which can heat a steering in the one aspect | mode.
さらに本発明は、その一態様で、熱電変換素子で発生した電力によって表示装置等を作動させることができる温度調整装置付ステアリングを提供することを目的とする。 Furthermore, it is an object of the present invention to provide a steering with a temperature adjusting device that can operate a display device or the like by electric power generated by a thermoelectric conversion element.
本発明の温度調整装置付ステアリングは、ステアリングを冷却するための熱電変換素子を有する温度調整装置付ステアリングにおいて、該熱電変換素子として、吸熱面がステアリング部材に接した第1の熱電変換素子と、該第1の熱電変換素子の放熱面からの熱を電力に変換する第2の熱電変換素子とを備えたことを特徴とするものである。 The steering with a temperature adjustment device of the present invention is a steering with a temperature adjustment device having a thermoelectric conversion element for cooling the steering, the thermoelectric conversion element as a first thermoelectric conversion element whose endothermic surface is in contact with the steering member, And a second thermoelectric conversion element that converts heat from the heat radiation surface of the first thermoelectric conversion element into electric power.
本発明の一態様では、前記第1の熱電変換素子の放熱面と第2の熱電変換素子の吸熱面とが絶縁体を挟んで一体に構成されている。 In one aspect of the present invention, the heat dissipation surface of the first thermoelectric conversion element and the heat absorption surface of the second thermoelectric conversion element are integrally formed with an insulator interposed therebetween.
本発明の一態様では、前記第2の熱電変換素子で生成した電力を機器に給電する給電手段を備える。 In one aspect of the present invention, a power supply unit that supplies power generated by the second thermoelectric conversion element to a device is provided.
本発明の一態様では、前記機器は、表示装置、送風ファン又は照明装置である。 In one embodiment of the present invention, the device is a display device, a blower fan, or a lighting device.
本発明の一態様では、前記給電手段は蓄電池を有する。 In one aspect of the present invention, the power supply means includes a storage battery.
本発明の一態様では、前記給電手段は、前記第2の熱電変換素子の吸熱面付近の温度を測定する温度測定手段と、該温度測定手段の測定温度に基づいて前記機器への給電を制御する給電制御手段を有する。 In one aspect of the present invention, the power supply means controls the power supply to the device based on the temperature measurement means for measuring the temperature near the endothermic surface of the second thermoelectric conversion element, and the temperature measured by the temperature measurement means. Power supply control means.
本発明の一態様では、前記ステアリングを加熱するための第3の熱電変換素子が設けられている。 In one aspect of the present invention, a third thermoelectric conversion element for heating the steering is provided.
本発明の一態様では、前記第1及び第2の熱電変換素子に、ステアリング冷却時とは逆向きに電流を流す回路を備え、該回路が電流を流すことで前記ステアリングを加熱する。 In one aspect of the present invention, the first and second thermoelectric conversion elements are provided with a circuit for passing a current in a direction opposite to that during steering cooling, and the circuit heats the steering by causing the current to flow.
本発明の温度調整装置付ステアリングでは、第1の熱電変換素子によってステアリングを冷却することができる。本発明では、第1の熱電変換素子の放熱面からの熱を第2の熱電変換素子によって電力に変換するので、第1の熱電変換素子からの放熱が第2の熱電変換素子によって奪熱されることになり、第1の熱電変換素子によってステアリングを効率よく冷却することができる。 In the steering with a temperature adjusting device of the present invention, the steering can be cooled by the first thermoelectric conversion element. In the present invention, since the heat from the heat radiation surface of the first thermoelectric conversion element is converted into electric power by the second thermoelectric conversion element, the heat radiation from the first thermoelectric conversion element is deprived by the second thermoelectric conversion element. As a result, the steering can be efficiently cooled by the first thermoelectric conversion element.
第1の熱電変換素子の放熱面と第2の熱電変換素子の吸熱面とが一体に構成されることにより、第1の熱電変換素子からの放熱が第2の熱電変換素子に効率よく伝達される。 By integrally configuring the heat dissipation surface of the first thermoelectric conversion element and the heat absorption surface of the second thermoelectric conversion element, the heat dissipation from the first thermoelectric conversion element is efficiently transmitted to the second thermoelectric conversion element. The
第2の熱電変換素子で生成した電力によって表示装置、送風ファン、照明装置などの機器を作動させてもよい。給電手段に蓄電池を設けることにより、これらの機器の作動を安定化することができる。 You may operate apparatuses, such as a display apparatus, a ventilation fan, and an illuminating device, with the electric power produced | generated with the 2nd thermoelectric conversion element. By providing a storage battery in the power supply means, the operation of these devices can be stabilized.
第2の熱電変換素子の吸熱面付近の温度を測定し、この測定温度に基づいて上記機器への給電を制御することにより、該機器の作動が安定する。 By measuring the temperature near the endothermic surface of the second thermoelectric conversion element and controlling the power supply to the device based on the measured temperature, the operation of the device is stabilized.
本発明では、第3の熱電変換素子によってステアリングを加熱することも可能である。また、第1及び第2の熱電変換素子に流す電流の向きを変えることで、ステアリングの冷却だけでなく加熱を行うことができる。 In the present invention, the steering can be heated by the third thermoelectric conversion element. Further, by changing the direction of the current flowing through the first and second thermoelectric conversion elements, not only cooling of the steering but also heating can be performed.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。以下の説明において、ステアリングホイールの左右方向とは、それぞれ、該ステアリングホイールを車両直進時の操舵姿勢とした状態における車体の左右方向に合致する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In the following description, the left-right direction of the steering wheel corresponds to the left-right direction of the vehicle body in a state where the steering wheel is in a steering posture when the vehicle is traveling straight.
ステアリングホイール1は、この実施の形態では所謂3本スポークタイプのものであり、その中央のステアリングハブ部4から左右及び下方の三方に向かってそれぞれスポーク部3L,3R,3Dが延出し、各スポーク部3L,3R,3Dの先端側がそれぞれステアリングホイール1の外周のホイール部2に連なっている。
The steering wheel 1 is of a so-called three-spoke type in this embodiment, and spoke
なお、ステアリングホイール1に設けられるスポーク部の個数及び配置はこれに限定されない。ステアリングハブ部4が車両のステアリングシャフト(図示略)の先端に係合する。 In addition, the number and arrangement | positioning of the spoke part provided in the steering wheel 1 are not limited to this. The steering hub part 4 engages with the front end of a steering shaft (not shown) of the vehicle.
ホイール部2及びスポーク部3L,3R,3Dは、芯金5(図2)と、芯金5を覆う発泡ウレタン等の発泡合成樹脂層(図示略)と、発泡合成樹脂ウレタン層を覆う皮革等を有する。
The
スポーク部3L,3R,3Dの芯金5に接するように、ステアリング1の冷却加熱手段10が設けられている。
A cooling and heating means 10 for the steering 1 is provided so as to be in contact with the
図2の通り、この実施の形態では、この冷却加熱手段10は、芯金5に吸熱面が接する第1の熱電変換素子11と、該第1の熱電変換素子11の放熱面に伝熱部材を介して吸熱面が接する第2の熱電変換素子12と、芯金5に放熱面が接する第3の熱電変換素子13とが設けられている。各熱電変換素子11〜13は、P型熱電半導体Pと、N型熱電半導体Nと、電極とを有する。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the cooling and heating means 10 includes a first
第1の熱電変換素子11は、芯金5を冷却するためのものであり、吸熱面(電極14)が芯金5に接している。該電極14に対しハーネス20,21を介して通電が行われる。電極層15は、第1の熱電変換素子11の放熱面の電極15aと、絶縁体15bと、第2の熱電変換素子12の吸熱面の電極15cとを積層したものであり、電極15aと電極15cとが絶縁体15bを挟み込んでいる。第2の熱電変換素子12の放熱面の電極16には、発生した電力を出力するためのハーネス22,23が接続されている。
The first
第3の熱電変換素子13は、芯金5を加熱するためのものであり、放熱面の電極17が芯金5に接している。吸熱面の電極18にハーネス24,25を介して通電が行われる。
The third
電極14、15a、15c、16〜18は、例えば銅などの金属で形成されている。絶縁体15には、セラミック等の熱伝導性の良い絶縁材料が用いられる。
The
夏季などで芯金5の温度が高い場合には、第1の熱電変換素子11の電極14に通電され、芯金5の熱が第1の熱電変換素子11に吸熱されて芯金5が冷却される。第1の熱電変換素子11の放熱面からの熱が第2の熱電変換素子12に伝わり、起電力が生じ、ハーネス22,23を介して電力が取り出される。
When the temperature of the
冬季などで芯金5の温度が低い場合には、第3の熱電変換素子13の電極18に通電が行われ、放熱面から熱が芯金5に伝わり、芯金5が加熱される。
When the temperature of the
図3は、第2の熱電変換素子12で発生した電力によって機器32に通電する回路図である。機器32には、通電制御回路30を介して通電が行われる。通電制御回路30には、蓄電池が設置されている。
FIG. 3 is a circuit diagram in which the
第2の熱電変換素子12の吸熱面(電極15c)付近に設けられた熱電対などの温度測定素子の検出温度が通電制御回路30に入力されている。第2の熱電変換素子12の吸熱面の温度が十分に高い場合には、第2の熱電変換素子12の発電電力によって機器32に定格電流を通電することができ、余剰電力は蓄電池に充電する。
The detected temperature of a temperature measuring element such as a thermocouple provided near the heat absorbing surface (
第2の熱電変換素子12の吸熱面の温度が低く、発電電力が機器32の定格電流に達しないときには、該蓄電池からの放電を重畳して通電する。さらに電力が不足する場合には、車載バッテリーからの給電を受けて機器32に通電を行う。
When the temperature of the heat absorption surface of the second
機器32としては、液晶表示パネルなどの表示装置や、ステアリング付近に向って送風するための送風ファンや、各種照明装置などが例示されるが、これに限定されない。
Examples of the
この実施の形態に係る温度調整装置付ステアリングでは、第1の熱電変換素子11によってステアリングを冷却することができる。この実施の形態では、第1の熱電変換素子11の放熱面からの熱を第2の熱電変換素子12によって電力に変換するので、第1の熱電変換素子11からの熱が第2の熱電変換素子12によって奪熱されることになり、第1の熱電変換素子11によってステアリングホイール1を効率よく冷却することができる。
In the steering with a temperature control device according to this embodiment, the steering can be cooled by the first
この実施の形態では、第1の熱電変換素子11の放熱面の電極15aと第2の熱電変換素子12の吸熱面の電極15cとが一体に構成されているので、第1の熱電変換素子11からの放熱が第2の熱電変換素子12の吸熱面に効率よく伝達され、ステアリングホイール1が効率よく冷却される。
In this embodiment, since the
上記実施の形態では、第1の熱電変換素子11の放熱面の電極15aと、絶縁体15bと、第2の熱電変換素子12の吸熱面の電極15cとを積層した構造としていたが、第1の熱電交換素子11と第2の熱電変換素子12とを離隔して配置し、第1の熱電交換素子11の放熱面の電極15aと、第2の熱電変換素子12の吸熱面の電極15cとを伝熱部材で接続してもよい。
In the above embodiment, the heat
第1の熱電変換素子11、第2の熱電変換素子12に、ステアリングホイール1の冷却時とは逆向きに電流を流す回路を設け、ステアリングホイール1を加熱できるようにしてもよい。この場合、第3の熱電変換素子13は省略可能である。
The first
第2の熱電変換素子12を機器32に接続し、電力を消費させることで、第2の熱電変換素子12の冷却を促進させるようにしてもよい。
You may make it accelerate | stimulate cooling of the 2nd
機器32としての送風ファンが電極層15(電極15a)に向って送風を行い、冷却を行ってもよい。
A blower fan as the
上記実施形態では、第1の熱電変換素子11の吸熱面の電極14が芯金5に接する構成について説明したが、ステアリングホイール1を構成する発泡合成樹脂層や皮革等の他のステアリング部材に電極14を当接させて、ステアリングホイール1を冷却するようにしてもよい。また、発泡合成樹脂層と、これを覆う皮革との間に金属薄膜を設け、この金属薄膜に電極14を当接させてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
上記実施形態では、2個の熱電変換素子11,12を設け、第1の熱電変換素子11からの熱を第2の熱電変換素子12によって奪熱し、第1の熱電変換素子11によってステアリングホイール1を効率よく冷却する例について説明したが、第2の熱電変換素子12を省略し、第1の熱電変換素子11のみでステアリングホイール1を冷却してもよい。
In the above embodiment, the two
但し、第2の熱電変換素子12を省略した状態で、第1の熱電変換素子11に連続通電を長時間行うと、放熱面の電極15aからの熱が吸熱面の電極14に移動し、電極14の温度が上昇して、ステアリングホイール1の冷却が行えなくなる。そのため、熱電変換素子11に流す電流の大きさと通電時間とを制御し、適正な冷却状態を保持することが好ましい。
However, when the first
例えば、図4に示すような抵抗、コンデンサ、ダイオード等を含む電流制御回路を用いて、熱電変換素子11に供給する電流を制御する。電流制御回路は、2個の電源V1,V2を有する。電源V1は電源V2よりも電源電圧が大きい。
For example, the current supplied to the
スイッチSWは、車両ドアの開閉センサ(図示略)に接続されており、開閉センサによりドアが開けられたことが検知されると、オンとなる。 The switch SW is connected to a vehicle door open / close sensor (not shown), and is turned on when the open / close sensor detects that the door is opened.
スイッチSWがオンすると、熱電変換素子11には、電源V1からの大電流が供給され、ステアリングホイール1の冷却が行われる。所定時間(例えば10秒程度)経過し、コンデンサC1が充電されると、熱電変換素子11には電源V1からの電流は供給されず、電源V2からの小電流のみが供給されるようになる。
When the switch SW is turned on, a large current from the power source V1 is supplied to the
熱電変換素子11の放熱面(電極15a)と吸熱面(電極14)の表面温度の変化の一例を図5に示す。図5において、実線は、図4に示す電流制御回路を用いた場合を示し、破線は、電流制御を行わず、熱電変換素子11に一定の電流を流し続けた場合を示す。
An example of changes in the surface temperature of the heat dissipation surface (
電流制御を行わない場合、吸熱面の表面温度は冷却開始してから数秒後に上昇に転じる。これは、熱伝導による放熱面からの熱移動と内部発熱の影響によるものである。 When current control is not performed, the surface temperature of the endothermic surface starts to increase several seconds after the start of cooling. This is due to the influence of heat transfer from the heat radiating surface due to heat conduction and internal heat generation.
一方、電流制御を行う場合、熱電変換素子11に電源V1からの大電流が供給されている間は吸熱面の表面温度は低下し続け、電源V2からの小電流のみが供給されるようになると、内部発熱、ペルチェ効果の熱移動、及び熱伝導による熱移動が平衡に保たれ、冷却が維持される。
On the other hand, when current control is performed, while the
一般に、乗員がドアを開けてからステアリングホイール1を握るまでの時間は10秒程度である。上述のような電流制御を行うことで、乗員がステアリングホイール1を握る時にはステアリングホイール1は十分に冷却されており、その後は、冷却状態が保持される。 In general, the time from when the occupant opens the door to grasping the steering wheel 1 is about 10 seconds. By performing the current control as described above, the steering wheel 1 is sufficiently cooled when the occupant grips the steering wheel 1, and thereafter, the cooling state is maintained.
上記説明は本発明の一例であり、本発明は上記以外の各種形態とされてもよい。 The above description is an example of the present invention, and the present invention may be in various forms other than the above.
1 ステアリングホイール
2 ホイール部
3L,3R,3D スポーク部
5 芯金
10 冷却加熱手段
11,12,13 熱電変換素子
14〜18 電極
20〜25 ハーネス
30 通電制御回路
31 温度測定素子
32 機器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
該熱電変換素子として、吸熱面がステアリング部材に接した第1の熱電変換素子と、該第1の熱電変換素子の放熱面からの熱を電力に変換する第2の熱電変換素子とを備えたことを特徴とする温度調整装置付ステアリング。 In a steering with a temperature adjusting device having a thermoelectric conversion element for cooling the steering,
The thermoelectric conversion element includes a first thermoelectric conversion element whose endothermic surface is in contact with the steering member, and a second thermoelectric conversion element that converts heat from the heat dissipation surface of the first thermoelectric conversion element into electric power. A steering with a temperature adjusting device.
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