JP2014500440A - 改良された冷却機能を有する駆動システム、および電磁アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 電子回路によって制御される少なくとも１つの電磁アクチュエータを組み合わされている内燃エンジンを備えている駆動システムにおいて、電子回路に放熱板やファンなどの放熱体を付加することなく、電子回路の保護および冷却を可能にする。また、このような電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】 この駆動システムは、内燃エンジンが、電子回路（１４）を冷却するための放熱体を形成するように、電子回路（１４）を内燃エンジンに結合している熱的結合手段（２２、１５、９）を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車に用いることができる駆動システムに関する。本発明は、さらに、弁のための電磁アクチュエータにも関する。

広範に普及している駆動システムには、通常、燃焼室を画定しているエンジンブロックを有する、熱エンジンとも呼ばれる内燃エンジンが設けられている。このエンジンブロックは、一端をシリンダヘッドによって、他端を、エンジンブロックの内部にスライド可能に受容されているピストンによって閉じられている。ピストンは、コネクティングロッドを通じて、ピストンの往復スライド運動を、クラッチおよびギヤボックスを介して自動車の駆動輪に伝達される連続回転運動に変換するように構成されたクランクシャフトに連結されている。シリンダヘッドは、燃焼室を、それぞれ、給気回路および既燃ガスの排気回路に連結するための導管を有している。４サイクル熱エンジンにおいては、これらの連結手段には、導管を閉じる位置と開ける位置との間で変位可能な弁が含まれる。

自動車の分野においては、熱エンジンに、多くの電子部品が組み込まれている。特に、エンジン効率を最適化するために、弁を作動させるための機械的要素が、電子回路によって制御される電磁アクチュエータと組み合わされる。また、このような電磁アクチュエータと置き換えられることが多い。これらの電子回路は、電磁アクチュエータに、可能な限り近接して実装される。しかしながら、熱エンジンの近傍の環境は、電子部品に対して損傷を与えがちであり、高温およびオイルミストの存在により、このことは激化させられる。したがって、電子回路の保護および冷却が必要になる。

したがって、電子回路に、放熱板やファンなどの能動放熱体や受動放熱体を付加することが公知になっている。しかしながら、放熱板はかさばり、かつ重い。ファンは、小さいものであっても、電子回路の占める表面積および体積を増加させる。

したがって、従来の解決方法には、すべて、電子回路の占める体積の増加が伴い、さらに、コストが上昇し、かつ実装は複雑となる。

本発明は、これらの欠点の少なくとも一部を除去することを目的としている。

本発明は、電子回路によって制御される少なくとも１つの電磁アクチュエータを組み合わされている内燃エンジンを備えている駆動システムに関する。この駆動システムは、内燃エンジンが、電子回路を冷却するための放熱体を形成するように、電子回路を内燃エンジンに結合している熱的結合手段を備えている。

したがって、電子回路から発した熱は、放熱体として働く内燃エンジンに向かって排出される。本発明の出願人は、意外にも、内燃エンジンの方が、作動中の電子回路より低温であることを見出している。したがって、内燃エンジンの重量（したがって熱容量）の大きさを考えると、内燃エンジン、詳細には、内燃エンジンの外面エリア、およびその外面エリアに通常取り付けられている冷却手段は、電子回路の作動中に発生する熱を発散させるための有効な手段となると思われる。

駆動システムは、内燃エンジンを冷却するための冷却回路に連結されている、電磁アクチュエータを冷却するための冷却回路を備えていることが好ましい。

電磁アクチュエータの電子回路は、冷却回路によって、内燃エンジンに熱的に結合されている。そのため、冷却回路を介して、電子回路で発生した熱を、内燃エンジンに特に有効に送ることができ、内燃エンジンを、電子部品のための放熱体として用いることができる。さらに、電磁アクチュエータを冷却するための冷却回路は、エンジンの効率を高めるように、内燃エンジンを冷却するための冷却回路に連結されている。

本発明は、さらに、少なくとも１つの底部を有するケーシングを備えている電磁弁アクチュエータを提供するものである。この底部は、電磁弁アクチュエータが取り付けられるエンジンによって支えられるようになっている。電磁弁アクチュエータは、電子回路が取り付けられている少なくとも１つの面、およびこの面とケーシングの底部との間の熱伝導を可能にする手段を備えている。

本発明による駆動システムの斜視図である。 図１に示す本発明による電磁アクチュエータを、保護カバーを取り除いて示す斜視図である。

図１は、４サイクルの内燃エンジン１を備える駆動システムを示す。内燃エンジン１は、エンジンブロック（図示せず）、およびエンジンブロックに取り付けられており、シリンダヘッドカバー５によって覆われているシリンダヘッド２を備えている。シリンダヘッドカバー５は、シリンダヘッド２とともに、一群の、弁アクチュエータである電磁アクチュエータ３のハウジングを構成している。電磁アクチュエータ３は、シリンダヘッド２に取り付けられており、その底部４はシリンダヘッド２に接している。シリンダヘッドカバー５は、この例においては、電磁アクチュエータ３を見ることができるように、透明と表わされている。このような内燃エンジンの一般的な構造および動作はよく知られているので、本明細書においては、これらについて、これ以上詳細には説明しない。

電磁アクチュエータ３は、カムシャフトに替わって、入口弁および出口弁を作動させることができる。したがって、入口弁および出口弁の各々を個別に制御し、複合的で、かつ最適化された燃焼サイクルを実現することが可能である。電磁アクチュエータは、独立型の要素として作られる。電磁アクチュエータ３は、さらに、弁を変位させるための要素、およびこれらの要素に対する制御および電力供給を行うように組み込まれた電子回路を備えている。

図２は、図１に示されている電磁アクチュエータのうちの１つを、より詳細に示している。

この例示的な実施形態においては、電磁アクチュエータ３は、弁を変位させるための要素を囲んでいる金属製のケーシング９を備えている。さらに、ケーシング９の下面１０には、ケーシング９から突き出ており、シリンダヘッド２内に挿入されるように作られている弁１１が存在している。さらに電磁アクチュエータ３は、その前面に、電磁アクチュエータ３を、電源およびエンジン制御ユニット、すなわちＥＣＵ（「Engine Control Unit」の頭字語）に接続するための接続ソケット８を備えている。

このケーシング９に、第１の支持部材１７と第２の支持部材１８とに分割された支持体１５によって支持された電子回路１４、および各支持部材上に分配された電子部品が取り付けられている。各支持部材は、ケーシング９の表面、この例においては、前面２０および上面２１に取り付けられている。したがって、電子回路１４は、金属コネクタによって電気的に互いに接続された２つの部分を有している。

電子回路１４の各部分は、ケーシング９に取り付けられており、それぞれに、電子部品によって生み出された熱がケーシング９に伝えられるように、ケーシング９に熱的に結合されている。

したがって、第１の支持部材１７は、ケーシングの上面２１上に配置されており、この第１の支持部材１７に取り付けられている電子部品をケーシング９に熱的に結合するための金属製の鉤状突起２２を有している。したがって、第１の支持部材１７は、非熱伝導性の材料で作ることができる。

第２の支持部材１８は、ケーシング９の前面２０上に、ケーシングに直接接して配置されている。この第２の支持部材１８に取り付けられている電子部品によって生み出される熱が、第２の支持部材１８に、次いでケーシングに拡散していくように、第２の支持部材１８は金属で作られている。

図１に示すように、電磁アクチュエータ３のケーシング９の下面１０は底部となっており、シリンダヘッド２に直接取り付けられている。金属製のケーシング９と、シリンダヘッド２とが直接に接しているために、電子回路１４から発した熱は、金属製のケーシング９を介して、シリンダヘッド２に伝えられる。

一方における面１９および前面２０と、他方における下面１０との間で、熱伝導が良好に行われるように、ケーシング９は、鋼鉄またはアルミニウムなどの、良熱伝導体である金属材料から成っていることが好ましい。

当然ながら、電子回路１４と内燃エンジン１との間の熱的結合を、他の手段を用いて行うことも可能である。

そのような手段として、具体的には、電子回路と内燃エンジンとの間に延在する熱伝導体（金属であることが好ましい）が含まれる。この熱伝導体は、一方の第１の端部が電子回路１４に、また他方の第２の端部が内燃エンジン１に取り付けられている銅製の舌状片の形態を呈している場合がある。

電子回路１４と内燃エンジン１との間の熱的結合は、１つの支持部材によって行われる場合がある。この場合には、この支持部材は、一方では電磁アクチュエータ３のケーシング９に、他方では内燃エンジン１に取り付けられるように構成される。より簡単には、支持部材は、ケーシング９と内燃エンジン１との間の、熱伝導材料から成る連結部分である。これにより、電子回路１４の電子部品によって生み出された熱は、支持部材に、次いで、内燃エンジン１に直接伝えられる。

電子回路のこの構成は、いかなるさらなる熱的結合部分も必要とせず、また非金属材料、例えばプラスチックから成るケーシングを用いることを可能にするから、きわめて有利である。

電子回路と内燃エンジンとの間の熱的結合は、冷却回路によって行われる場合もある。

内燃エンジン１、具体的にはエンジンブロックは、冷媒が循環する冷却回路を備えている。この冷却回路は、内燃エンジン１によって生み出される熱を、例えば自動車のラジエータグリルの裏に配置されている、駆動システムのラジエータに排出することができる。

本発明の一態様によれば、内燃エンジンのための冷却回路は、電磁アクチュエータ３の電子回路によって生み出された熱を内燃エンジンに伝えるように構成された、電磁アクチュエータ３のための冷却回路を備えている。電磁アクチュエータ３のための冷却回路は、シリンダヘッドカバー５内に配置されており、内燃エンジンのための冷却回路に連結されていることが好ましい。シリンダヘッドカバー５は、さらに、電磁アクチュエータ３の電子回路１４を、電磁アクチュエータ３のための冷却回路に熱的に結合するための熱的結合手段を有している。この熱的結合手段には、金属製の舌状片、ヒートパイプ、または、電子回路が電磁アクチュエータのための冷却回路、またはシリンダヘッドカバー５に直接に接するように構成された、電子回路の支持体が含まれる。

電子回路１４の実装を単純化するために、さらに、電子回路１４の支持体が、電子回路１４から内燃エンジン１への熱伝導を良好に行うことができる場合には、電子回路を内燃エンジン１に直接取り付けることが可能である。同様に、シリンダヘッドまたはシリンダヘッドカバーに直接取り付けることも可能である。

本明細書において例示されている電磁アクチュエータ３は、弁の変位を直接制御するアクチュエータであるが、本発明は、カムと弁との結合を一時的に遮断するようになっている、シリンダを停止させる電磁アクチュエータにも、同様に適用することができる。

１ 内燃エンジン
２ シリンダヘッド
３ 電磁アクチュエータ
４ 底部
５ シリンダヘッドカバー
８ 接続ソケット
９ ケーシング
１０ 下面
１１ 弁
１４ 電子回路
１５ 支持体
１７ 第１の支持部材
１８ 第２の支持部材
２０ 前面
２１ 上面
２２ 鉤状突起

Claims (12)

1. 電子回路（１４）によって制御される少なくとも１つの電磁アクチュエータ（３）と組み合わされている内燃エンジン（１）を備える駆動システムであって、前記内燃エンジン（１）は、前記電子回路（１４）を冷却するための放熱体を形成するように、前記電子回路（１４）を前記内燃エンジン（１）に結合している、前記電磁アクチュエータ（３）のケーシング（９）を含む熱的結合手段（２２、１５、９）を備えていることを特徴とする駆動システム。
2. 前記内燃エンジン（１）は、前記電子回路（１４）が熱的に結合されているエンジンブロックを有している、請求項１に記載の駆動システム。
3. 前記内燃エンジン（１）は、前記電子回路（１４）が熱的に結合されているシリンダヘッド（２）を有している、請求項１に記載の駆動システム。
4. 前記電子回路（１４）が熱的に結合されているシリンダヘッドカバー（５）を備えている、請求項１に記載の駆動システム。
5. 前記内燃エンジンを冷却するための冷却回路に連結されている、前記電磁アクチュエータを冷却するための冷却回路を備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動システム。
6. 前記内燃エンジンは、シリンダヘッドカバーによって覆われているシリンダヘッドを備えており、シリンダヘッドカバーは、シリンダヘッドとともに、前記電磁アクチュエータのハウジングを構成しており、前記電磁アクチュエータのための冷却回路は、前記ハウジングに結合されている、請求項５に記載の駆動システム。
7. 前記電子回路（１４）は、この電子回路（１４）が制御する前記電磁アクチュエータ（３）上に配置されており、前記電磁アクチュエータ（３）は、さらに、前記電子回路から前記内燃エンジン（１）に熱を伝導するための手段（２２、１５、９）を備えている、請求項１に記載の駆動システム。
8. 前記電磁アクチュエータ（３）は、前記電子回路（１４）が取り付けられており、かつ前記電子回路（１４）を前記内燃エンジン（１）に熱的に結合するように構成されている金属ケーシング（９）を備えている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動システム。
9. 前記電磁アクチュエータ（３）は、弁アクチュエータである、請求項１〜７のいずれか１項に記載の駆動システム。
10. 少なくとも１つの底部（４）を有するケーシング（９）を備えている電磁弁アクチュエータ（３）であって、前記底部（４）は、前記電磁弁アクチュエータが取り付けられるエンジンによって支えられるように作られている電磁弁アクチュエータ（３）において、前記底部（４）は、前記ケーシングと前記エンジンとの間の熱伝導を可能にすること、および前記電磁弁アクチュエータ（３）は、電子回路（１４）が取り付けられている少なくとも１つの面、および該面と前記底部（４）との間の熱伝導を可能にする手段を備えていることを特徴とする電磁弁アクチュエータ。
11. 前記ケーシング（９）は金属製である、請求項１０に記載の電磁弁アクチュエータ。
12. 前記電子回路は、前記ケーシング（９）に取り付けられている、熱伝導性の支持体（１５）を備えている、請求項１０または１１に記載の電磁弁アクチュエータ。

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