(57)【要約】【課題】  電気アクチュエータを提供する。【解決手段】  本発明は、自動車（１０）、特に自動車（１０）のクラッチ構成（２６、２８、５２）用の電気アクチュエータ（３２）であって、機械的駆動力を提供するための電気駆動ユニット（４０）と、電気駆動ユニット（４０）を制御するために電気駆動ユニット（４０）に接続された電気制御ユニット（３８）と、駆動ユニット（４０）および／または制御ユニット（３８）の電気的構成要素に熱的に接続された冷却要素（４２）とを備え、冷却要素（４２）が、クーラントライン（４４）に配備され、電気的構成要素から熱を放散するためにクーラントライン（４４）を通してクーラントを流すことができる電気アクチュエータ（３２）に関する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車（１０）、特に自動車（１０）のクラッチ構成（２６、２８、５２）用の電気アクチュエータ（３２）であって、
機械的駆動力を提供するための電気駆動ユニット（４０）と、
前記電気駆動ユニット（４０）を制御するために前記電気駆動ユニット（４０）に接続された電気制御ユニット（３８）と、
前記駆動ユニット（４０）および／または前記制御ユニット（３８）の電気的構成要素に熱的に接続された冷却要素（４２）と
を備え、
前記冷却要素（４２）が、クーラントライン（４４）に配備され、前記電気的構成要素から熱を放散するために前記クーラントライン（４４）を通してクーラントを流すことができることを特徴とする電気アクチュエータ（３２）。
【請求項２】
前記冷却要素（４２）が遮蔽要素（５４）に接続され、前記遮蔽要素（５４）が、周囲環境から前記冷却要素（４２）を熱的に遮蔽することを特徴とする請求項１に記載の電気アクチュエータ。
【請求項３】
前記遮蔽要素（５４）が、熱放射による前記冷却要素（４２）の加熱を減少させるために吸収層（５８）を有することを特徴とする請求項２に記載の電気アクチュエータ。
【請求項４】
前記冷却要素（４２）が前記遮蔽要素（５４）と前記電気的構成要素との間に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の電気アクチュエータ。
【請求項５】
前記冷却要素（４２）が前記駆動ユニット（４０）および／または前記制御ユニット（３８）内に配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の電気アクチュエータ。
【請求項６】
前記電気アクチュエータ（３２）がハウジングを有し、前記ハウジング内に、前記電気駆動ユニット（４０）と、前記電気制御ユニット（３８）と、前記冷却要素（４２）とが収容されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気アクチュエータ。
【請求項７】
前記冷却要素（４２）が、前記クーラントライン（４４）を通して前記クーラントを伝達するためにクーラント回路（４６）に配備されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気アクチュエータ。
【請求項８】
特に自動車（１０）のドライブトレイン（１２）用のクラッチ構成（２６、２８）であって、クラッチ構成（２６、２８）を作動させるための駆動力を提供するために請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気アクチュエータ（３２）を有するクラッチ構成（２６、２８）。
【請求項９】
特にハイブリッドドライブ用の自動車ドライブトレイン（１２）であって、駆動力を提供するための駆動ユニット（１４、１６）を有し、前記駆動ユニット（１４、１６）が、前記駆動力を伝達するためにクラッチ構成（２６、２８）に接続され、前記クラッチ構成（２６、２８）が、前記クラッチ構成（２６、２８）を作動させるために請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気アクチュエータ（３２）を配備してある自動車ドライブトレイン（１２）。
【請求項１０】
クーラント回路（４６）と、請求項９に記載のドライブトレイン（１２）とを有する自動車であって、前記クーラント回路（４６）が、前記クーラントライン（４４）にクーラントを供給するために前記冷却要素（４２）の前記クーラントライン（４４）に接続される自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、特に自動車のクラッチ構成用の電気アクチュエータであって、機械的駆動力を提供するための電気駆動ユニットと、電気駆動ユニットを制御するために電気駆動ユニットに接続された電気制御ユニットと、駆動ユニットおよび／または制御ユニットの電気的構成要素に熱的に接続された冷却要素とを有する電気アクチュエータに関する。
【０００２】
さらに、本発明は、自動車のドライブトレイン用のクラッチ構成に関する。
【０００３】
さらに、本発明は、特にハイブリッド駆動装置用の自動車ドライブトレインであって、駆動力を提供するための駆動ユニットを有し、駆動ユニットが、駆動力を伝達するためにクラッチ構成に接続される自動車ドライブトレインに関する。
【０００４】
最後に、本発明は、クーラント回路と、駆動力を提供するためのドライブトレインとを有する自動車に関する。
【背景技術】
【０００５】
自動車駆動技術の分野において、一般に、摩擦クラッチを介して駆動電動機／エンジンを出力軸に接続し、それに対応して、必要に応じて駆動電動機／エンジンを出力軸に結合する、および出力軸から切り離すことが知られている。特に、ハイブリッド駆動技術において、一般に、例えば純電気駆動を実現するために、分離クラッチによってハイブリッドモジュールまたは電気駆動機構から内燃機関を切り離すことが知られている。
【０００６】
このタイプの分離クラッチは、通常は摩擦クラッチとして構成され、電気アクチュエータによって作動され、またはそれに対応して開閉される。電気アクチュエータは、通常は電動機を有し、電動機は、スピンドルを介してクラッチに押圧力を及ぼし、制御ユニットによって電気的に作動または通電され、クラッチは、乾式クラッチまたは湿式クラッチとして構成される。電気アクチュエータの動作中に熱が発生し、この熱を放散させなければならない。
【０００７】
クラッチの電気アクチュエータは、通常は、自動車内で高い周囲温度の設置位置に配置され、その結果、電気駆動ユニットおよび電気制御ユニットの電力損失の放散がより難しくなる。さらに、車両構成要素の小型化がより一層進んでいるため、電気駆動ユニットおよび電気制御ユニットにおける電力損失がますます増加しており、その結果、電気アクチュエータの電気的構成要素をより高い動作温度で動作させざるを得ない。
【０００８】
例えば（特許文献１）から知られているように、通常は摩擦クラッチの動作温度が検知されて、冷却油によって低下される。この場合の欠点として、アクチュエータシステムの電気的構成要素の動作温度が十分には下げられず、その結果、動作温度によっては作動停止が必要となり、さもないと電気的構成要素が故障または破損するおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２００８  ０２６  ５５３  Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、高い周囲温度においても高い信頼性で長期にわたって動作させることができる改良された電気アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的は、冒頭で述べたタイプの電気アクチュエータにおいて、冷却要素がクーラントラインに配備されており、電気的構成要素から熱を放散するためにクーラントラインを通してクーラントを流すことができるようにすることによって実現される。
【００１２】
さらに、上記の目的は、本発明による電気アクチュエータを有するクラッチ構成によって実現される。
【００１３】
さらに、上記の目的は、冒頭で述べたタイプの自動車ドライブトレインにおいて、クラッチ構成が、クラッチ構成を作動させるために本発明による電気アクチュエータに接続されることによって実現される。
【００１４】
最後に、上記の目的は、冒頭で述べた自動車において、クーラント回路が、電気アクチュエータの冷却要素のクーラントラインにクーラントを供給するためにクーラントラインに接続されることによって実現される。
【００１５】
冷却要素が、クーラントを流すことができるクーラントラインに配備されることにより、周囲温度とは無関係に、電気駆動ユニットおよび電気制御ユニットの電気的構成要素を最適な動作温度に効果的に冷却させることができ、その結果、電気的構成要素の最適な動作が可能であり、熱に起因する作動停止、熱に起因する故障、または熱に起因する破損の可能性を低減させることができる。その結果、電気アクチュエータは、高い周囲温度においても高い信頼性で動作することができる。
【００１６】
したがって、本発明の目的が完全に実現される。
【００１７】
１つの好ましい実施形態によれば、冷却要素が遮蔽要素に接続され、遮蔽要素が、周囲環境から冷却要素を熱的に遮蔽する。
【００１８】
その結果、冷却要素に対する周囲温度の影響を低減させることができ、その結果、電気的構成要素の冷却がより効率的になる。
【００１９】
さらに、生じる熱放射による冷却要素の加熱を減少させるために、遮蔽要素が吸収層を有すると好ましい。
【００２０】
その結果、冷却要素の周囲環境内にある高温構成要素からの熱放射による影響を低減させることができ、その結果、電気的構成要素の冷却がより効率的になる。
【００２１】
ここで、冷却要素が遮蔽要素と電気的構成要素との間に配置されると特に好ましい。
【００２２】
その結果、冷却要素を、技術的に容易に電気的構成要素に取り付けることができ、電気的構成要素と熱的に接触させることができ、それと同時に周囲環境の高温構成要素から効果的に遮蔽することができる。
【００２３】
さらに、冷却要素が電気駆動ユニットおよび／または制御ユニット内に配置されると好ましい。
【００２４】
その結果、駆動ユニットおよび制御ユニットの電気的構成要素を効果的に、かつ直接的に冷却することができる。
【００２５】
さらに、電気アクチュエータがハウジングを有し、ハウジング内に、電気駆動ユニットと、電気制御ユニットと、冷却要素とが収容されると好ましい。
【００２６】
その結果、電気アクチュエータのコンパクトな全体設計を実現することができ、このコンパクトな全体設計は、自動車に容易に取り付けることができ、それと同時に周囲温度から遮蔽される。
【００２７】
さらに、冷却要素が、クーラントラインを通してクーラントを流すためにクーラント回路に配備されると好ましい。
【００２８】
その結果、効果的な冷却、および電気的構成要素の廃熱の効果的な放散が可能である。なぜなら、クーラント回路によって、より低温の遠隔位置に廃熱を輸送することができるからである。
【００２９】
ここで、自動車の既存の冷却回路がクーラントラインに接続されると特に好ましい。
【００３０】
その結果、自動車の既存の冷却性能を効果的に利用することができ、電気アクチュエータの電気的構成要素を最適な動作温度に冷却することができる。
【００３１】
自動車ドライブトレインにおいて、駆動ユニットを電動機から切り離して自動車の純電気駆動を可能にするために、クラッチ構成が駆動ユニットと電動機との間に配置されると特に好ましい。
【００３２】
その結果、ハイブリッド車において、高い周囲温度でも電気アクチュエータを高い信頼性で動作させることができる。
【００３３】
総じて、本発明によって、電気アクチュエータの効果的な冷却を実現することができ、これは、アクチュエータの電気的構成要素の信頼性を高め、それと同時に、自動車の非常に高温の構成要素のすぐ近くの設置位置を実現可能にする。
【００３４】
当然、上述した特徴およびさらに後述する特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、それぞれ指定された組合せでのみならず、他の組合せでも、または単独でも使用することができる。
【００３５】
本発明の例示的実施形態を図面に示し、以下の説明でより詳細に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ハイブリッドドライブトレインと、電気的に作動可能なクラッチとを有する自動車の概略図である。
【図２】流体冷却構造を有するクラッチ構成用の電気アクチュエータの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、自動車を概略的に示し、自動車は、全体を参照番号１０によって表されている。自動車１０はドライブトレイン１２を有し、ドライブトレイン１２は、この場合には、駆動力を提供するための電気機械１４と内燃機関１６を備える。ドライブトレイン１２は、自動車１０の駆動輪１８Ｌ、１８Ｒを駆動させる働きをし、ここで図示される形態ではパラレルハイブリッドドライブトレインとして構成されている。
【００３８】
内燃機関１６は、クランクシャフト２０を介して電気機械１４に接続され、または接続可能であり、内燃機関１６と電気機械１４が、出力シャフト２２にトルクｔを提供し、出力シャフト２２は、調節可能な回転速度で回転する。出力シャフト２２は、駆動輪１８Ｒ、１８Ｌにトルクｔを伝達するためにトランスミッションユニット２４に接続される、または接続可能である。この場合には、クランクシャフト２０および出力シャフト２２はそれぞれ、内燃機関１６を電気機械１４に接続するためおよび電気機械１４をトランスミッションユニット２４に接続するために、クラッチ２６および２８を有する。電気機械１４は、電動機制御ユニット３０に接続され、電動機制御ユニット３０は、電気機械１４を制御し、または電気機械１４に通電し、それに対応して電動機動作と発電機動作とを切り替える。
【００３９】
クラッチ２６、２８はそれぞれ電気アクチュエータ３２に接続され、電気アクチュエータ３２はそれぞれ、機械的駆動力を提供するための電気駆動ユニットと、電気駆動ユニットを制御するための電気制御ユニットとを有する。電気アクチュエータ３２の駆動力によって、クラッチ２６、２８は機械的に開閉され、それに対応して内燃機関１６を電気機械１４に接続し、または電気機械１４をトランスミッションユニット２４に接続する。電気アクチュエータ３２はそれぞれ、電気駆動ユニットおよび電気制御ユニットの電気的構成要素を冷却するために冷却要素を有し、冷却要素は、クーラントライン３４に接続される。クーラントライン３４は、自動車１０のラジエータ３６に接続され、それに対応してクーラントを電気アクチュエータ３２の冷却要素に供給する。その結果、電気アクチュエータ３２の電気的構成要素を効果的に冷却することができ、最適な動作温度で動作させることができる。
【００４０】
図２は、電気アクチュエータ３２の１つの概略断面図を示す。電気アクチュエータ３２は、電気制御ユニット３８と、電気駆動ユニット４０とを有する。電気駆動ユニット４０は、一般に電動機として構成され、スピンドル（より詳細には図示せず）を介して、クラッチ２６、２８を作動させるための直線運動を提供することができる。電気制御ユニット３８は、一般に、電気駆動ユニット４０を作動させて電気駆動ユニット４０に通電し、その結果、駆動ユニット４０によって提供される駆動力を制御する働きをする。このようにして、クラッチ２６、２８を開閉させることができる。
【００４１】
電気駆動ユニット４０に通電するために、電気制御ユニット３８は、一般にパワースイッチまたはパワー半導体を有し、パワースイッチまたはパワー半導体は、それに対応して動作中に加熱され、熱損失を放出する。
【００４２】
電気アクチュエータ３２は、一般に冷却要素４２を有し、冷却要素４２は、上記の電気的構成要素で発生された熱損失を放散するために電気制御ユニット３８の電気的構成要素および／または電気駆動ユニット４０の電気的構成要素に接続される。冷却要素４２はクーラントライン４４を有し、クーラントライン４４は、冷却要素４２を通るように引き回されている。クーラントライン４４は冷却回路４６に接続され、冷却回路４６は、クーラントラインにクーラントを供給し、クーラントライン４４を通してクーラントを流す。冷却回路４６はラジエータ４８を有し、ラジエータ４８は、それに対応してクーラントを冷却し、クーラントに含まれる熱エネルギーを周囲環境に放散する。さらに、冷却回路４６はクーラントポンプ５０を有して、クーラントをクーラントライン４４内で循環させ、それに対応してクーラントを冷却要素４２に供給する。冷却回路４６は、好ましくは、通常は内燃機関１６を冷却する自動車１０の冷却回路である。その結果、既存の冷却回路４６を、さらに電気アクチュエータ３２の電気的構成要素を冷却するためにも利用することができる。
【００４３】
電気アクチュエータ３２は、摩擦クラッチ５２に接続され、摩擦クラッチ５２は、図２には概略的にのみ示されている。電気アクチュエータ３２は、電気駆動ユニット４０によって発生される駆動力を摩擦クラッチ５２に伝達し、それに従って摩擦クラッチ５２を開閉させるように構成される。
【００４４】
さらに、冷却要素４２は遮蔽要素５４に接続されて、冷却要素４２を自動車１０内の高温周囲環境または高温構成要素（図２には全般的に参照番号５６で表されている）から遮蔽する。遮蔽要素５４は吸収層５８を有し、吸収層５８は、特に熱放射による遮蔽要素５４への伝熱を減少させるように構成される。吸収層５８は特にコーティングを有することができ、コーティングは、熱放射をより強く反射し、したがって冷却要素４２への伝熱を減少させる。
【００４５】
ここで示される実施形態では、冷却要素４２は、遮蔽要素５４と電気制御ユニット３８との間に配置される。当然、冷却要素４２は、冷却を最適化するために、電気制御ユニット３８の内部、電気駆動ユニット４０の内部、または電気制御ユニット３８と電気駆動ユニット４０との間に配置されてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０  自動車
１２  ドライブトレイン
１４、１６  駆動ユニット
２６、２８、５２  クラッチ構成
３２  電気アクチュエータ
３８  電気制御ユニット
４０  電気駆動ユニット
４２  冷却要素
４４  クーラントライン
４６  クーラント回路
５４  遮蔽要素
５８  吸収層
【図１】
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【図２】
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