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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Elektromotorsteuerungseinheit und insbesondere eine Kühlvorrichtung, die zum Kühlen eines Moduls eines Inverters oder ähnlichem einer Elektromotorsteuerungseinheit geeignet ist, die mit einer Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug oder einer Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug integriert ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug unter Verwendung eines Elektromotors als Antriebsquelle setzt einen Aufbau ein, bei dem eine Steuerungseinheit mit einem eingebauten Inverter oder ähnlichem zum Steuern des Elektromotors mit der Antriebsvorrichtung integriert ist, wobei die Antriebsvorrichtung einen Vorteil hinsichtlich der Handhabung und des Einbauraums an einem Fahrzeug vorsieht. Wenn die Elektromotorsteuerungseinheit und die Antriebsvorrichtung als solche integriert sind, wird die Elektromotorsteuerungseinheit einer Wärme von dem Elektromotor der Antriebsvorrichtung zusätzlich zu der Wärme ausgesetzt, die von der Elektromotorsteuerungseinheit selbst erzeugt wird. Des Weiteren ist eine Vorrichtung, wie zum Beispiel eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die einer Wärme ausgesetzt ist, die von einer Brennkraftmaschine erzeugt wird, direkt an einem Kühlkörper angeordnet, der mit einem Kühlmitteldurchgang versehen ist, um insbesondere ein Leistungsmodul der Elektromotorsteuerungseinheit zu kühlen. Die Japanische Offenlegungsschrift
JP 2001-119898 A zeigt eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und offenbart einen derartigen herkömmlichen Aufbau, bei dem ein Kühlmitteldurchgang an einem Kühlkörper definiert ist. In diesem Aufbau ist ein Kanallauf bzw. ein Kanal mit einem Boden, der eine Fläche ist, an der ein Modul einer Elektromotorsteuerungseinheit in engem Kontakt montiert ist, an dem Kühlkörper ausgebildet. Eine Trennplatte ist an einer Öffnungsflächenseite des Kanallaufs angebracht und der Kühlmitteldurchgang, der durch den Kanallauf und die Trennplatte umgeben ist, ist durch Verschrauben der Trennplatte zum Befestigen des Kühlkörpers ausgebildet.
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Unterdessen muss ein Kühlmittelaustritt zu dem Modul, das eine Elektromotorsteuerungseinheit bildet, wie vorstehend genannt ist, mit allen Mitteln vermieden werden, um einen Betrieb eines elektronischen Modulschaltkreises sicherzustellen. Jedoch wird bei dem herkömmlichen Verfahren die Dicke zwischen einem Bodenabschnitt eines Schraubenlochs und einer Modulmontagefläche beträchtlich durch Ausbilden des Schraubenlochs an dem Kühlkörper verringert, der aus Aluminium oder ähnlichem gegossen ist, um eine Wärmeleitfähigkeit sicherzustellen. Wenn es daher irgendwelche Hohlräume in diesem Abschnitt gibt, kann der Bodenabschnitt des Schraubenlochs und die Modulmontagefläche durch die Hohlräume während des Schraubenschneidprozesses für das Schraubenloch verbunden werden, was verursacht, dass ein Fluid des Kühlmitteldurchgangs und ein Fluid außerhalb der Trennplatte zu der Modulmontagefläche durch die Hohlräume läuft. Wenn insbesondere ein Endbarbeitungsprozess auf die Modulmontagefläche zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit an der Modulmontagefläche angewendet wird, können Hohlräume, die vorher noch nicht verbunden waren, durch den Prozess verbunden werden.
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Zum Verhindern eines derartigen Austritts durch die Hohlräume gibt es ein Verfahren, um die Modulmontagefläche, auf die eine Endbearbeitung angewendet wird, höher als eine äußere Fläche des Bodenabschnitts des Schraubenlochs zu setzen, so dass die äußere Fläche des Schraubenlochbodenabschnitts unbearbeitet verbleibt. Wenn eine derartige Anordnung eingesetzt wird, kann ein enger Kontakt zwischen der äußeren Fläche des Schraubenlochbodenabschnitts und des Moduls nicht mehr erwartet werden, was eine Kontaktfläche der bearbeiteten Fläche des Kühlkörpers mit Bezug auf das Modul verringert. Daher wird die Kühlfähigkeit unausweichlich abgesenkt. Zusätzlich gibt es ein weiteres Verfahren, bei dem die Dicke des Schraubenlochbodenabschnitts vergrößert wird. Bei diesem Verfahren erhöht sich die Dicke des gesamten Kühlkörpers mit der Folge, dass sich die Größe und das Gewicht erhöht, was nicht vorzuziehen ist.
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Die
US 2001/0014029 A1 offenbart ebenfalls eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Dabei sind in einem Kühlgehäuse ein Kühlkanal und zumindest eine Öffnung ausgebildet, die einem Teil des Kanals zugewandt ist. Eine erste Dichtung ist außerhalb der einen Öffnung vorgesehen. Kühlgehäuse hat eine Nut außerhalb der ersten Dichtung. Löcher sind einzeln in der Nut ausgebildet und führen von der Nut zur Außenseite des Kühlgehäuses. Eine zweite Dichtung ist außerhalb der Nut vorgesehen. Eine Strahlungsplatte, die ein Schaltungsgehäuse bildet, ist auf dem Kühlgehäuse mittels einer Klemmvorrichtung innerhalb oder außerhalb der zweiten Dichtung angebracht.
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Die
US 6 198 183 B1 offenbart gleichfalls eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. In dieser Kühlvorrichtung bilden ein Elektromotor und ein Elektronikmodul eine integrierte elektrische Antriebseinheit. Die Kühlfunktion für Elektromotor und Elektronikmodul wird gemeinsam realisiert. Im Elektronikmodulgehäuse ist hierzu eine Aussparung zur Aufnahme eines Kühlereinlegeteils und in der Außenwand des Elektromotorgehäuses eine hierzu korrespondierende Aussparung vorgesehen. Vor dem Zusammenfügen von Elektromotor und Elektronikmodul wird das Kühlereinlegeteil in die Aussparung im Elektronikmodulgehäuse eingelegt Beim Zusammenfügen von Elektromotor und Elektronikmodul liegt das Kühlereinlegeteil an der Innenwand des Elektromotorgehäuses an und wird somit vollständig in den vom Kühlmittel durchströmten Kühlkreislauf des Elektromotors integriert.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlvorrichtung für eine Elektromotorsteuerungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, einen Fluidaustritt aus einem Montageabschnitt eines Bauelements eines Kühlmitteldurchgangs ohne Vergrößerung einer Dicke eines Kühlkörpers oder Verringerung einer Wärmeaustauschfläche zu verhindern.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe hat gemäß der vorliegenden Erfindung eine Kühlvorrichtung für eine Elektromotorsteuerungsvorrichtung, einen Kühlkörper, der Module einer Elektromotorsteuerungseinheit berührt, einen konkaven Abschnitt, der durchgehend an dem Kühlkörper ausgebildet ist, und ein Wandelement, das an eine Öffnungsflächenseite des konkaven Abschnitts so montiert ist, dass es mit dem Kühlkörper fixiert ist, der einen Kühlmitteldurchgang an dem Kühlkörper gemeinsam mit dem konkaven Abschnitt des Kühlkörpers definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper einen Vorsprung aufweist, der von einer Montagefläche mit Bezug auf das Wandelement vorsteht; wobei das Wandelement ein Loch aufweist, das in den Vorsprung gepasst ist; und wobei das Wandelement an dem Kühlkörper durch Einstemmen des Vorsprungs des Kühlkörpers fixiert ist.
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Da dieser Aufbau nicht erfordert, dass ein dünner Wandabschnitt ausgebildet wird, der die Dicke eines Bodenabschnitts eines Kanallaufs übersteigt, um das Wandelement an dem Kühlkörper zu fixieren, kann die Verbindung an dem Abschnitt der dünnen Wand durch Hohlräume verhindert werden. Somit kann mit diesem Aufbau ein Fluidaustritt zu der Kontaktabschnittseite des Moduls, der erzeugt wird, wenn das Wandelement fixiert wird, ohne Vergrößern der Dicke der Wärmesenke oder Verringern einer Wärmeaustauschfläche verhindert werden.
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Bei dem vorstehend genannten Aufbau ist es wirksam, einen Aufbau einzusetzen, bei dem der konkave Abschnitt ein Kanallauf ist, der sich windet, so dass er sich im Wesentlichen über eine gesamte Fläche des Kühlkörpers erstreckt.
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Da dieser Aufbau nicht erfordert, dass ein Raum zum Anordnen eines Schraubenlochs vorgesehen wird, der eine konstante Dicke dort herum zwischen dem Kanallauf und dem Kühlkörper hat, kann die Wärmeaustauschfläche durch dichte Anordnung der Kanallaufe vergrößert werden, wobei somit eine Kühleffizienz des Kühlkörpers verbessert wird.
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Bei dem vorstehend genannten Aufbau ist es wirksam, einen Aufbau einzusetzen, bei dem eine Teilungswand, deren Höhe von einem Boden des Kanallaufs kürzer als eine Tiefe des Kanallaufs ist, an dem Kanallauf entlang vorgesehen ist.
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Bei diesem Aufbau funktioniert die Teilungswand, die entlang von dem Kanallauf vorgesehen ist, als eine Rippe zum Vergrößern der Wärmeaustauschfläche und als eine Führung zum Vereinheitlichen einer Durchflussrate des Kühlmittels in eine Kanallaufbreitenrichtung, wobei somit die Kühleffizienz des Kühlkörpers weitergehend verbessert wird.
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Bei dem vorstehend genannten Aufbau ist es noch wirksamer, einen Aufbau einzusetzen, bei dem der konkave Abschnitt von einem Raum zwischen einer Vielzahl von stiftförmigen Rippen aufgebaut ist, die sich von einem Bodenabschnitt des Kühlkörpers erheben.
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Da bei diesem Aufbau der Wärmeaustauschabschnitt, der den Kühlmitteldurchgang berührt, durch stiftförmige Rippen mit einem geringen Widerstand gebildet ist, wird eine Druckdifferenz an jedem Abschnitt in dem Durchgang klein. Auch wenn somit eine Strömungsmenge bzw. Durchflussmenge des Kühlmittels vergrößert wird, ist es möglich, die Menge des Fluids zu verringern, dass von dem Durchgang ausläuft, da die Erzeugung eines Hochdruckteilabschnitts unterbunden wird. Zusätzlich kann der Aufbau des Kühlmitteldurchgangs vereinfacht werden.
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Für den Fall des vorstehend genannten Aufbaus ist es noch wirksamer, einen Aufbau einzusetzen, bei dem die Vielzahl von stiftförmigen Rippen gleichmäßig an einer im Wesentlichen gesamten Fläche des Kühlkörpers angeordnet sind.
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Bei diesem Aufbau kann ein Druckverlust, der durch die stiftförmigen Rippen über den gesamten Kühlmitteldurchgang erzeugt wird, vereinheitlich werden. Auch wenn demgemäß mit diesem Aufbau die Strömungsmenge des Kühlmittels vergrößert wird, ist es möglich, die Menge des Kühlmittels weitergehend zu verringern, dass von dem Durchgang ausläuft, da der Hochdruckteilabschnitt nicht erzeugt wird. Zusätzlich kann der Aufbau des Kühlmitteldurchgangs weitergehend vereinfacht werden, wobei somit eine einheitliche Kühleffizienz über den gesamten Kühlkörper erzielt wird.
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Des Weiteren kann der vorstehend genannte Aufbau so aufgebaut sein, dass ein Teil der Vielzahl der stiftförmigen Rippen Vorsprünge an ihren Spitzen hat.
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Bei diesem Aufbau könnten die stiftförmigen Rippen als Fixiermechanismus des Wandelements mit Bezug auf den Kühlkörper verwendet werden.
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Es ist wirksam, jeden vorstehend genannten Aufbau auf einen Aufbau anzuwenden, bei dem eine Kontaktfläche des Kühlkörpers mit den Modulen eine Fläche ist, auf die eine Endbearbeitung angewendet wird.
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Bei diesem Aufbau ist es nicht notwendig, die Verbindung durch die Hohlräume zu berücksichtigen, die durch Anwenden des Endbearbeitungsprozesses auf den Abschnitt der dünnen Wand erzeugt werden. Daher kann die Kühleffizienz durch Anwenden der Endbearbeitung auf die Kontaktfläche zwischen dem Kühlkörper und dem Modul verbessert werden, so dass der Kühlkörper in engeren bzw. dichteren Kontakt mit dem Modul gelangt.
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Es ist noch wirksamer, jeden vorstehend genannten Aufbau auf einen Aufbau anzuwenden, bei der Kühlkörper an einer Antriebsvorrichtungseinfassung einer Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor an einem vorbestimmten Abstand fixiert ist, um einen Rückführdurchgang eines Kühlmittels zwischen der Antriebsvorrichtungseinfassung und dem Wandelement des Kühlkörpers zu definieren.
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Bei diesem Aufbau kann das Kühlmittel, das in dem Kühlkörper strömt, der zum Kühlen des Moduls verwendet wird, verwendet werden, um die Antriebsvorrichtungseinfassungsseite zu kühlen. Da zusätzlich die äußere Seite des Wandelements einen Durchgang des Kühlmittels bildet, ist ein spezieller Abdichtungsmechanismus zum vollständigen Verhindern des Austritts des Kühlmittels aus dem Durchgang bei dem Kühlkörper zu der äußeren Seite des Wandelements nicht erforderlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau eines Kühlkörpers einer Kühlvorrichtung für eine Elektromotorsteuerungseinheit gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine untere Draufsicht, die eine Anordnung eines Kühlmitteldurchgangs des Kühlkörpers in einem transparenten Zustand zeigt;
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3 ist eine Schnittaufbauansicht in einer axialen Richtung einer Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die die Kühlvorrichtung für die Elektromotorsteuerungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anwendet;
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4 ist eine Seitenansicht, die die Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug zeigt, wobei eine Seitenabdeckung entfernt ist;
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5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Steuerungseinheit der Antriebsvorrichtung für das Hybridfahrzeug zeigt;
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6 ist eine untere Draufsicht, die eine Anordnung eines Kühlmitteldurchgangs eines Kühlkörpers in einem transparenten Zustand gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau des Kühlkörpers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele, die die vorliegende Erfindung bei einer Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug einsetzen, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 3 ist eine Schnittansicht in einer axialen Richtung der Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei der jede Welle an der gleichen Ebene angeordnet ist. Die Antriebsvorrichtung weist Hauptbauteile auf, wie zum Beispiel einen Elektromotor (im Folgenden als „Generator“ bezeichnet) G, der an einer ersten Welle I angeordnet ist, einen Elektromotor (im Folgenden als „Motor“ bezeichnet) M, der an einer zweiten Welle II angeordnet ist, eine Differentialvorrichtung D, die an einer vierten Welle IV angeordnet ist, und einen Planetengetriebesatz P mit einem Einzelritzelaufbau, der an der ersten Welle I angeordnet ist. Eine Brennkraftmaschine (im Folgenden als „Verbrennungsmotor“ bezeichnet) E, von dem nur ein Wellenende in 1 gezeigt ist, ist mit dem Planetengetriebesatz P an der ersten Welle I verbunden. Der Verbrennungsmotor E und der Generator G, die an der gleichen Welle angeordnet sind, sind antriebsfähig miteinander über den Planetengetriebesatz P verbunden und sind antriebsfähig mit der Differentialvorrichtung D über einen Gegenzahnradmechanismus T an einer dritten Welle III verbunden. Der Motor M ist direkt mit der Differentialvorrichtung D über den Gegenzahnradmechanismus T verbunden. Zusätzlich ist eine Einwegkupplung bzw. eine Freilaufkupplung F zum Verhindern einer Rückwärtsdrehung des Verbrennungsmotors E angrenzend an eine Bremse B zum Verhindern eines freien Drehens des Generators G vorgesehen.
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4 ist eine Seitenansicht, die eine tatsächliche physikalische Beziehung von jeder Welle zeigt, wobei eine Seitenabdeckung entfernt ist. Bei der Antriebsvorrichtung ist die vierte Welle IV, die mit der Differentialvorrichtung D angeordnet ist, an einer untersten Position angeordnet. Die zweite Welle II, die mit dem Motor M angeordnet ist, ist im Allgemeinen oberhalb der vierten Welle IV angeordnet. Die erste Welle I, die mit dem Generator G und der gleichen angeordnet ist, ist vor (in eine nach vorn weisende Richtung, wenn die Antriebsvorrichtung an einem Fahrzeug montiert ist) und geringfügig oberhalb von der vierten Welle IV angeordnet. Die dritte Welle III ist in 4 nicht gezeigt. Es ist jedoch anzumerken, dass die dritte Welle III im Allgemeinen an der Mitte eines Dreiecks angeordnet ist, dass durch Verwinden der Achsenmitten der ersten Welle, der zweite Welle und der vierten Welle mit einer geraden Linie gebildet wird.
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In Beziehung zu der derart aufgebauten Antriebsvorrichtung ist eine Steuerungseinheit U derart verbunden, dass eine Montagefläche der Steuerungseinheit U, die in 3 gezeigt ist, im Allgemeinen in Kontakt mit den äußeren Durchmessern des Motors M und des Generators G, wie in 4 gezeigt ist, zum Verringern der Gesamthöhe der Steuerungseinheit U in Kontakt ist, die mit der Antriebsvorrichtung integriert ist. Da die Höhe der Wellenposition des Motors M von derjenigen des Generators G unterschiedlich ist, ist die Steuerungseinheit U an einer Antriebsvorrichtungseinfassung 10 derart montiert, dass die Steuerungseinheit U in Richtung nach vorn von der Antriebsvorrichtung abgeschrägt ist.
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Die Steuerungseinheit U dieses Ausführungsbeispiels hat eine Elektromotorsteuerungseinheit und eine Antriebsvorrichtungssteuerungseinheit. Die Elektromotorsteuerungseinheit ist als ein Dreiphasendrehstromelektromotor aufgebaut, der sowohl den Motor M als auch den Generator G durch eine fahrzeugeigene Batterie als Energiequelle antreibt. Dem gemäß ist die Elektromotorsteuerungseinheit ein Leistungsmodul, das einen Inverter bildet, der den Motor M bzw. den Generator G steuert, wie in einer perspektivischen Explosionsansicht von 5 gezeigt ist. Insbesondere umfasst die Elektromotorsteuerungseinheit Leistungsmodule Um, Ug, die aus einem Schalttransistor, der einen Gleichstrom der Batterieenergiequelle zu einem Drehstrom (oder Dreiphasendrehstrom für den Falle eines Elektromotors, der ein Dreiphasendrehstromelektromotor ist) durch einen Schaltbetrieb wandelt, ebenso wie zugehörige Schaltkreischips, und einer Schaltkreistafel, an der die Schaltkreischips angeordnet sind. Außerdem ist die Antriebsvorrichtungssteuerungseinheit ein Steuerungsmodul Uc, bei dem verschiedene elektronische Bausteine an einer Schaltkreistafel angeordnet sind. Die elektronischen Bauteile bilden einen Speicher, der Daten und verschiedenartige Programme zum Steuern der gesamten Antriebsvorrichtung speichert, und eine elektronische Steuerungseinheit (ECU), die hauptsächlich ein Mikrocomputer ist. Unter jedem der Module handhaben die Leistungsmodule Um, Ug große elektrische Ströme und erzeugen ihre elektronischen Bausteine eine hohe Wärme. Somit sind die Leistungsmodule Um, Ug in eine Linie an einer unteren Wandfläche, die an der untersten Position gelegen ist, zum Berühren eines Kühlkörpers H (siehe 3) angeordnet, der durch die untere Wand einer Einheitseinfassung 20 gebildet ist, oberhalb der ein Kondensator C für einen Glättungsschaltkreis des Wandlers angeordnet ist, und wobei das Steuerungsmodul Uc oberhalb davon angeordnet ist.
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Unter Bezugnahme auf 3 setzt das Ausführungsbeispiel ein Verfahren ein, bei dem ein ATF (Automatikgetriebefluid, im Folgenden als „Öl“ bezeichnet) in der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 zum Schmieren jedes Abschnitts des Mechanismus der Antriebsvorrichtung und zum Kühlen des Motors M und des Generators G zirkuliert wird, und wobei das Öl durch Austauschen von Wärme mit einem anderen Kühlmittel (beispielsweise Wasser, Frostschutzfluid oder ähnliches) gekühlt wird, und ein Verfahren, bei dem die Steuerungseinheit U integral mit der Antriebsvorrichtung angeordnet ist, die durch Austauschen von Wärme mit dem Kühlmittel gekühlt wird. Demgemäß ist eine Kühlvorrichtung an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Antriebsvorrichtung und der Steuerungseinheit U angeordnet (der Verbindungsabschnitt ist in 4 als eine Ebene einer gepaarten Seite mit der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 dargestellt, die nach links abgeschrägt ist).
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Die Kühlvorrichtung nimmt ein Ölreservoir 11, das an der Paarungsseite an der Seite der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 ausgebildet ist, eine Wärmeübertragungswand 11 mit einer angebrachten Rippe, die aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit besteht, wie zum Beispiel Aluminium, die einen Deckel zum Abdecken des Ölreservoirs 11 bildet, und jedes Modul der Steuerungseinheit U auf. Die Kühlvorrichtung ist aus dem Kühlkörper H aufgebaut, der an einem Bodenwandabschnitt 20a der Einheitseinfassung 20 ausgebildet ist, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit besteht, wie zum Beispiel ebenso aus Aluminium. Das Ölreservoir 11 an der Seite der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 bildet einen Öldurchgang, der ein Teil eines Ölzirkulationsdurchgangs ist, von dem eine Druckförderquelle eine Ölpumpe O ist, die antriebsfähig mit einem Träger des Planetengetriebesatzes P verbunden ist. Öffnungen, die nicht gezeigt sind, die an der Einlassseite und an der Auslassseite des Öldurchgangs vorgesehen sind, stellen konstant eine Strömungsmenge zum Aufrechterhalten einer geeigneten Reservemenge des Öls ein. Der Kühlkörper H an der Seite der Einheitseinfassung 20a gemäß der Anwendung der vorliegenden Erfindung ist mit Leistungsmodulen Um, Ug für den Motor M bzw. den Generator G der Steuerungseinheit U verbunden, und hat einen Kühlmitteldurchgang L mit einem Kanallauf 20b, der an dem Kühlkörper H ausgebildet ist, mit einer Unterseite, die offen ist, und einem Querschnitt, der U-förmig ist. Die Öffnungsflächenseite des Kanallaufs ist mit einer Isolationswand 22 geschlossen, die als ein Wandelement dient, das einen Kanallaufdeckel bildet.
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Wie in einem genauen Aufbau mit einem Musterdiagramm in 1 gezeigt ist, ist der Kühlkörper H, der in Kontakt mit den Leistungsmodulen Um, Ug für den Motor M und den Generator G der Steuerungseinheit U steht, derart aufgebaut, dass die Bodenwand 20a der Einheitseinfassung 20 von der Paarungsseite davon mit der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 angehoben ist. An der Bodenwand 20a ist ein konkaver Abschnitt kontinuierlich als Kanallauf 20b mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet. Die Isolationswand 22, die als das Wandelement dient, ist an die Öffnungsflächenseite des Kanallaufs 20b montiert und daran fixiert. Die Isolationswand 22 definiert den Kühlmitteldurchgang L an dem Kühlkörper H zusammen mit dem Kanallauf 20b der Bodenwand 20a.
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Gemäß den Kennzeichen der vorliegenden Erfindung hat die Bodenwand 20a Vorsprünge 20e, die von einer Fläche vorstehen, an der die Isolationswand 22 angebracht ist und an der Endbearbeitung angewendet wird. Die Isolationswand 22 hat Löcher 22a, die in die Vorsprünge 20e gepasst sind, und durch Einstemmen der Vorsprünge 20e der Bodenwand 20a an der Bodenwand 20a fixiert sind. Ein Pressen gegen die bearbeitete Fläche der Isolationswand 22 verhindert einen Austritt aus Abschnitten zwischen angrenzenden Durchgängen L und eingestemmten Abschnitten zu einer nach außen weisenden Richtung der Isolationswand 22, was die Kühleffizienz nachteilig beeinflusst. Wenn insbesondere für diesen Fall Fluid aus dem eingestemmten Abschnitt zu der nach außen weisenden Richtung der Isolationswand 22 ausläuft, wird der Austritt eine Kühlmittelströmung zu einem Rückführströmungsdurchgang aufgrund der vorstehend genannten Durchgangsanordnung. Dem gemäß ist eine dichte Abdichtungsstruktur zum Verhindern eines Austritts zu einem Außenraum nicht erforderlich.
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Wie genau in 2 in einem transparenten Zustand mit Sicht von oberhalb des Kühlkörpers H von dem Kühlmitteldurchgang L gezeigt ist, windet sich der Kanallauf 20b, der den konkaven Abschnitt bildet, so dass er sich im Wesentlichen über eine gesamte praktische Fläche des Kühlkörpers H erstreckt. Insbesondere ist der Kühlmitteldurchgang L zwischen einem Einlass Li und einem Auslass Lo, wobei ein Endabschnitt eines linearen Abschnitts La sich parallel erstreckt, mit einem anderen Endabschnitt des linearen Abschnitts La mit einem gekrümmten Abschnitt Lb in Verbindung, so dass der Kühlmitteldurchgang L gebogen ist. Der Kühlmitteldurchgang L ist direkt unterhalb des Leistungsmoduls Ug für den Generator und des Leistungsmoduls Um für den Motor angeordnet und insbesondere direkt unter den wärmeerzeugenden elektronischen Bauteilen von den beiden Leistungsmodulen Um, Ug konzentriert.
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Der Einlass Li des Kühlmitteldurchgangs L ist an einer Seitenwand der Einheitseinfassung 20 als ein Loch 20c ausgebildet, das in die Seitenwand eindringt. Die linearen Abschnitte La, die sich davon erstrecken, sind sequentiell mit den gekrümmten Abschnitten Lb gebogen, so dass sie einen gekrümmten Durchgangsaufbau ausbilden, der sich in Richtung auf die entgegengesetzte Richtung durch einen abschließenden linearen Abschnitt La erstrecken, um den Auslass Lo zu erreichen. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Teilungswand 20s, oder zwei Teilungswände 20s, in Abhängigkeit von der Position, mit einer Höhe von einem Boden des Kanallaufs, die kürzer als eine Tiefe des Kanallaufs ist, entlang des Kanallaufs an der Mitte davon vorgesehen. Es ist anzumerken, dass die Teilungswände 20s als eine Rippe zum Erhöhen der Wärmeaustauscheffizienz ebenso wie als Führung zum Vereinheitlichen einer Durchflussrate des Kühlmittels in Kanallaufbreitenrichtung funktionieren und einen Paralleldurchgang im Ganzen nicht aufbauen. Daher werden Ränder der Teilungswände 20s nicht mit dem Endbearbeitungsprozess behandelt und gelangen nicht in dichten Kontakt mit der Isolationswand 22, wie in der Querschnittsansicht von 1 gezeigt ist. An der Isolationswand 22 sind eine Verbindungsöffnung, die mit der Gestalt des Auslasses Lo übereinstimmt, und eine Rückführöffnung ausgebildet, die mit der Gestalt eines Rückführanschlusses Lr übereinstimmt. Der Rückführanschluss Lr, der an der Bodenwand der Einheitseinfassung ausgebildet ist, steht in Verbindung mit einem Rückführloch 20b einer Umfangswand.
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Ein Kühlmittel wird zu dem Kühlkörper H durch eine elektrische Pumpe, die getrennt vorgesehen ist und nicht gezeigt ist, durch ein geeignetes äußeres Rohr, das nicht gezeigt ist, und das Einlassloch 20c, das an der Umfangswand der Einheitseinfassung 20 ausgebildet ist, zwangsgefördert. Unmittelbar nach dem das Fluid mit einer niedrigen Temperatur in den Kühlmitteldurchgang L eintritt, wird das Fluid zu einem Abschnitt direkt unterhalb der wärmeerzeugenden elektronischen Bauteile des Leistungsmoduls Ug für den Generator umgeleitet und kühl insbesondere die Abschnitte der elektronischen Bauteile des Leistungsmoduls Ug für den Generator durch Austauschen von Wärme mit einem ausreichenden Temperaturgradient. Dann ist das Fluid durch einen Verbindungsdurchgang zwischen dem Leistungsmodul Ug für den Generator und dem Leistungsmodul Um für den Motor zu einem Abschnitt direkt unterhalb der wärmeerzeugenden elektronischen Bauteile des Leistungsmoduls Um für den Motor vorhanden, um hauptsächlich die Abschnitte der elektronischen Bauteile des Leistungsmoduls Um für den Motor zu kühlen. Das Kühlmittel tritt dann aus dem Kühlkörper H aus, tritt durch die Öffnung der Isolationswand 22 und läuft von dort herunter. Wenn das Kühlmittel an dem Paarungsseitenabschnitt mit der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 strömt, die in 1 gezeigt ist, kühlt dann das Kühlmittel das Öl in dem Ölreservoir 11 (siehe 3) durch Austauschen von Wärme mit der Wärmeübertragungswand 12 mit einer angebrachten Rippe. Nach dem Durchströmen des Paarungsseitenabschnitts zum Vervollständigen einer Serie von einem Wärmeaustauschprozess tritt das Kühlmittel in den Kühlkörper H erneut von der Rückführöffnung der Isolationswand 22 ein, läuft durch das Auslassloch 20d der Umfangswand der Einheitseinfassung 20, dann durch die nicht gezeigte Berohrung und einen Radiatormechanismus, wie zum Beispiel einen Wärmetauscher, zum Kühlen eines Verbrennungsmotors oder eines zusätzlichen Kühlers, um zu einem Kühlmittelreservoir zurückzukehren, das mit einer Ansaugseite der elektrischen Pumpe verbunden ist.
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Für den Fall der Kühlvorrichtung des Ausführungsbeispiels wird das Kühlmittel gemeinsam zum Kühlen von sowohl den Leistungsmodulen Um, Ug als auch des Öls verwendet. Insbesondere aufgrund der vorstehend genannten Anordnung des Durchgangs kühlt das Kühlmittel zuerst die Leistungsmodule Um, Ug durch den Kühlkörper H, kühlt dann das Öl zum Kühlen des Motors M und des Generators G. Mit dieser Abfolge kann die Temperatur des Kühlmittels an der Seite des Kühlkörpers H niedriger als diejenige an der Seite der Wärmeübertragungswand 12 gehalten werden. Dieses Kühlsystem hängt von der Fähigkeit ab, eine hocheffiziente Kühlung zum Erzeugen eines ausreichenden Wärmegradienten zwischen dem Öl zu bilden, dass die Wärmeübertragungswand 12 schichtweise bedeckt, auch das verwendete Kühlmittel eine erhöhte Temperatur nach dem Hindurchtreten durch den Kühlkörper H hat. Das liegt daran, dass die Wärmewiderstandstemperatur der Leistungsmodule Um, Ug niedriger als diejenige des Motors M und des Generators G ist, und dass die Temperatur des als Kühlmittel zum Kühlen des Motors M und des Generators G verwendeten Öls beträchtlich höher als die Temperatur der Leistungsmodule Um, Ug in einem Zustand ist, bei eine hohe Last des Motors M und des Generators G eine ausreichende Kühlung erfordern.
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Zusätzlich funktioniert mit der vorstehend genannten Kühlabfolge der Kühlvorrichtungsabschnitt, der zwischen der Antriebsvorrichtungseinfassung 10 und der Einheitseinfassung 20 angeordnet ist, selbst wirksam als ein Isolationsmechanismus, der verhindert, dass die Wärme von dem Hochtemperaturöl von den Leistungsmodulen Um, Ug zwischen dem Kühlkörper H und der Wärmeübertragungswand 12 übertragen wird. Auch wenn demgemäß die Öltemperatur während einer hohen Last erhöht ist, kann verhindert werden, dass die Temperatur des Kühlmittels die Wärmewiderstandstemperatur der Leistungsmodule Um, Ug übersteigt. Daher ermöglicht ein synergetischer Effekt, der aus dem vorstehend genannten Betrieb erzeugt wird, dass die Leistungsmodule Um, Ug, der Motor M und der Generator G gemäß ihren jeweiligen Wärmewiderstandstemperaturen auch dann wirksam gekühlt werden, wenn das Kühlmittel gemeinsam verwendet wird.
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In Beziehung zu einer solchen Anordnung des Kühlmitteldurchgangs sind die Vorsprünge 20e zum Einstemmen, die von der Bodenwand 20a vorstehen, derart angeordnet, dass die Vorsprünge 20e im Allgemeinen den gesamten Durchgang umgeben und weitergehend horizontal in einer Linie über den Mittelabschnitt des gesamten Durchgangs angeordnet sind. Die Anordnung des eingestemmten Abschnitts gestattet, dass die Isolationswand 22 an im Wesentlichen konstanten Intervallen in Beziehung zu der Bodenwand 20a fixiert werden, wobei ein Fixieraufbau ohne Spalten zwischen der Bodenwand 20a und der Isolationswand 22 realisiert wird. Des Weiteren erfordert der eingestemmte Abschnitt, der über den Mittelabschnitt des gesamten Durchgangs angeordnet ist, insbesondere nicht die Dicke an dem Umfang des eingestemmten Abschnitts, wie es der Fall bei einem herkömmlichen Schraubenloch ist. Somit wird der eingestemmte Abschnitt, wie genau in 2 gezeigt ist, an einem Abschnitt zwischen dem Durchgang angeordnet, dessen Breite praktisch auf eine Länge beschränkt ist, die einen Durchmesser des Vorsprungs 20e äquivalent ist, ohne die Breite des Durchgangs L zu verkürzen.
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Wie vorstehend genau beschrieben ist, ist es gemäß der Kühlvorrichtung des Ausführungsbeispiels nicht mehr notwendig, einen Abschnitt einer dünnen Wand auszubilden, der die Dicke eines Bodenabschnitts des Kanallaufs 20b übersteigt, um das Wandelement 22 an den Kühlkörper H zu fixieren. Daher kann eine Verbindung durch Hohlräume an dem Abschnitt der dünnen Wand verhindert werden, während eine Endbearbeitung an der Kontaktfläche mit den Leistungsmodulen Um, Ug angewendet wird, so dass sie in engen Kontakt mit dem Kühlkörper H ist. Demgemäß kann der Aufbau einen Fluidaustritt zu der Kontaktabschnittsseite des Moduls verhindern, der durch Fixieren des Wandelements 22 ohne Vergrößern der Dicke des Kühlkörpers oder Verringern der Wärmeaustauschfläche erzeugt wird.
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Die 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem der konkave Abschnitt, der den Kühlmitteldurchgang bei dem Kühlkörper gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bildet, abgewandelt ist. Abschnitte bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, die denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels gleich sind, werden durch gleiche Bezugszeichen dargestellt. Die Beschreibung von solchen Abschnitten wird weggelassen und nur die Unterschiede werden beschrieben. Für den Fall dieses Ausführungsbeispiels, wie in einer Anordnung des Kühlmitteldurchgangs L des Kühlkörpers H in einem transparenten Zustand von 6 gezeigt ist, bildet ein gesamter Raum, der durch die Umfangswand der Einheitseinfassung 20 umgeben ist, einen Umriss des konkaven Abschnitts. Räume zwischen einer Vielzahl von stiftförmigen Rippen 20f, die sich von dem Bodenabschnitt der Bodenwand 20a erheben (sich nach unten von der Bodenwand erstrecken), bilden den konkaven Abschnitt, der als der Kühlmitteldurchgang L funktioniert. Die Vielzahl der stiftförmigen Rippen 20f ist gleichmäßig über eine im Wesentlichen gesamte Fläche des Kühlkörpers H in vertikale und horizontale Richtungen mit einer konstanten Teilung angeordnet, so dass der Widerstand eines Fluids, das in dem Kühlmitteldurchgang L strömt, an allen Abschnitten des Raums in dem Durchgang einheitlich wird.
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Wie in einem Schnittaufbau mit einem Musterdiagramm in 7 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Fixieraufbau der Isolationswand 22 in Beziehung zu der Bodenwand 20a so aufgebaut, dass ein Teil der Vielzahl der stiftförmigen Rippen 20f Vorsprünge 20g an ihren Spitzen hat, und dass die Vorsprünge 20g in Löcher 22a gepasst sind, die an der Isolationswand 22 ausgebildet sind, wie es der Fall bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, und eingestemmt sind. Die stiftförmigen Rippen 20f zum Einstemmen sind Rippen mit einer Stufe, die einen dicken Bodenabschnitt hat, so dass sie eine Kontaktfläche mit der Isolationswand 22 bilden.
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In Beziehung zu einer derartigen Anordnung des Kühlmitteldurchgangs sind die Vorsprünge 20g zum Einstemmen, die von der Bodenwand 20a vorstehen, derart angeordnet, dass die Vorsprünge 20g im Allgemeinen den gesamten Durchgang umgeben, und sind weitergehend über den Mittelabschnitt des gesamten Durchgangs an im Wesentlichen konstanten Intervallen angeordnet. Die Anordnung des eingestemmten Abschnitts gestattet, dass die gesamte Fläche der Isolationswand 22 an im Wesentlichen konstanten Intervallen in Beziehung zu der Bodenwand 20a fixiert wird, wobei ein Fixieraufbau ohne Spalten zwischen der Bodenwand 20a und der Isolationswand 22 realisiert wird. Des Weiteren funktioniert insbesondere der eingestemmte Abschnitt selbst, der über den Mittelabschnitt des gesamten Durchgangs angeordnet ist, als eine Kühlrippe, von der ein Durchmesser unterschiedlich von demjenigen der anderen stiftförmigen Rippen 20f ist.
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Da bei dem Aufbau gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Wärmeaustauschabschnitt, der den Kühlmitteldurchgang L berührt, durch stiftförmige Rippen 20f mit einem niedrigen Widerstand gebildet ist, wird eine Druckdifferenz an jedem Abschnitt in dem Durchgang klein. Des Weiteren sind die stiftförmigen Rippen 20f gleichmäßig über den gesamten Kühlmitteldurchgang L angeordnet, wobei dadurch eine einheitliche Kühlwirkung über den gesamten Kühlkörper H erzielt wird. Auch wenn zusätzlich eine Strömungsmenge des Kühlmittels vergrößert wird, ist es möglich, die Menge des Fluids, das aus dem Durchgang ausströmt, zu verringern, ohne dass ein Hochdruckkeilabschnitt erzeugt wird. Darüber hinaus kann der Aufbau des Kühlmitteldurchgangs L vereinfacht werden.
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Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihre beispielhaften Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist es verständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele oder den Aufbau beschränkt ist, und wird somit mit verschiedenartigen Abwandlungen und Kombinationen erzielt, die innerhalb des Grundgedankens und des Anwendungsbereichs der vorliegenden Erfindung liegen.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung ist wirksam zur Verwendung bei der Kühlung einer allgemeinen Elektromotorsteuerungseinheit und insbesondere wirksam, wenn sie auf das Kühlen einer Elektromotorsteuerungseinheit einer Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug oder eine Antriebsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug angewendet wird.
