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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem, insbesondere ein Bremssystem, das auf geeignete Weise die vom Bremssystem erzeugte Wärme in Elektrizität umwandeln kann.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren wurde ein Bremssystem bekannt, welches die in einer Bremse eines Fahrzeugs erzeugte Wärme rückgewinnt und die Wärme in elektrische Nutzenergie umwandelt. Als ein solches Bremssystem gibt es ein regeneratives Bremssystem (siehe z. B. die nicht geprüfte japanische Patentanmeldung
JP 11-220804 A ), welches die in dem Bremssystem erzeugte Wärme rückgewinnt und die Wärme mittels thermoelektrischer Wandler in Elektrizität umwandelt. Dieses regenerative Bremssystem verbindet mit Wärmerohren (heat pipes) einen Bremssattel und thermoelektrische Wandler und überträgt die Wärme in dem Bremssattel über die Wärmerohre an die thermoelektrischen Wandler.
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Eine Wärmerückgewinnungsvorrichtung für ein Bremssystem ist beispielsweise auch beschrieben in
JP S58-37329 A . Bei einer solchen Vorrichtung sind thermoelektrische Wandler an der Rückseite von Bremsbelägen vorgesehen, wobei zwischen der Reibfläche eines Bremsbelags und den thermoelektrischen Wandlern eine metallische Stützstruktur angeordnet ist, an der keine Vorkehrungen zur Gewährleistung einer guten Wärmeleitung vorgenommen werden.
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Ein mögliches Schema eines effizienten thermoelektrischen Stromgenerators für variable Wärmequellen kann zum Beispiel auch
WO 2007/032801 A2 entnommen werden.
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Druckschriften
EP 1 595 103 B1 und
EP 1 908 981 A1 offenbaren Vorrichtungen, die Bremsscheiben mittels Peltier-Elementen kühlen. Solche Vorrichtungen nutzen im Gegensatz zu Wärmerückgewinnungsvorrichtungen nicht den Seebeck-Effekt, um aus einer Temperaturdifferenz einen Stromfluss zu erzeugen, sondern machen sich den Peltier-Effekt zu Nutze, bei dem eine Temperaturdifferenz durch einen Stromfluss erzeugt wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In dem in der oben genannten nicht geprüften japanischen Patentanmeldung
JP 11-220804 A beschriebenen regenerativen Bremssystem sind der Bremssattel und die thermoelektrischen Wandler über Wärmerohre miteinander verbunden, wodurch eine Wärmerückgewinnung durchgeführt wird. Deshalb nimmt die Wärmemenge, die in dem Wärmeübertragungsprozess verloren geht, zu. Vor diesem Hintergrund gibt es Spielraum für Verbesserungen bei der Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler durch Verbesserung bei der Wärmerückgewinnungseffizienz.
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Darüber hinaus kann in den thermoelektrischen Wandlern die Energieerzeugungseffizienz verbessert werden, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und den thermoelektrischen Wandlern größer ist. In dem in der oben genannten nicht geprüften japanischen Patentanmeldung
JP 11-220804 A beschriebenen regenerativen Bremssystem wird die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und den Energieerzeugungswandlern nicht berücksichtigt und es gibt somit auch in dieser Hinsicht Spielraum für Verbesserungen der Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler.
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Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bremssystem zu schaffen, das die Energieerzeugungseffizienz eines thermoelektrischen Wandlers verbessern kann, indem die während des Bremsens erzeugte Wärme auf effiziente Weise gesammelt wird oder indem die Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und dem thermoelektrischen Wandler erhöht wird.
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Lösung des Problems
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Um die oben genannten Probleme zu lösen, schafft die Erfindung gemäß einem ersten übergeordneten Aspekt ein Bremssystem, das aufweist: ein Rotorelement, das an einem sich drehenden Körper angebracht ist; ein Gleitelement, das die Drehung des sich drehenden Körpers über das Rotorelement bremst, wenn das Gleitelement in Gleitkontakt mit dem Rotorelement gebracht wird; und ein bewegliches Element, das das Gleitelement in Richtung des Rotorelements bewegt. Das Rotorelement und/oder das Gleitelement ist mit einem thermoelektrischen Wandler bzw. einem thermoelektrischen Wandlerelement versehen.
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Bei dem Bremssystem gemäß der Erfindung ist das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit einem thermoelektrischen Wandler versehen. Wenn bei dem Bremssystem das Gleitelement relativ zum Rotorelement gleitet, wird Wärme erzeugt. Da das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit dem thermoelektrischen Wandler versehen ist, wird somit die während des Bremsens erzeugte Wärme auf effiziente Weise gesammelt, und da die Wärmerückgewinnungseffizienz verbessert wird, wird die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert.
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Gemäß dem ersten übergeordneten Aspekt der Erfindung weist das Gleitelement einen Gleitelementkörper, der in Kontakt mit dem Rotorelement kommt, und ein Zwischenelement, das den Gleitelementkörper an das bewegliche Element anbringt, auf, wobei der thermoelektrische Wandler in dem Gleitelementkörper auf der Seite des Zwischenelements angeordnet ist, und ist ein Wärmeübertragungselement zwischen der rotorelementseitigen Oberfläche des Gleitelementkörpers und dem thermoelektrischen Wandler vorgesehen.
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Da das Wärmeübertragungselement zwischen der rotorelementseitigen Oberfläche des Gleitelementkörpers und dem thermoelektrischen Wandler auf diese Weise vorgesehen ist, wird die Wärme, die erzeugt wird, wenn das Gleitelement am Rotorelement gleitet, auf effiziente Weise auf den thermoelektrischen Wandler übertragen.
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Gemäß dem ersten übergeordneten Aspekt der Erfindung ist ein Raum zum Anordnen des Wärmeübertragungselements in dem Gleitelementkörper ausgebildet, ein Außenumfangsabschnitt des Wärmeübertragungselements mit einer hohen μ-Materialschicht (Materialschicht mit hohem Reibungskoeffizienten) ausgebildet und das Wärmeübertragungselement mit der hohen μ-Materialschicht in dem Raum angeordnet.
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Obwohl die Wärmeabsorptions- und -rückgewinnungsrate des thermoelektrischen Wandlers durch Vorsehen des Wärmeübertragungsteils erreicht wird, bereitet die Abnahme der Reibkraft zwischen dem Rotorelement und dem Gleitelement Bedenken. Da in dieser Hinsicht der Außenumfangsabschnitt des Wärmeübertragungselements mit der hohen μ-Materialschicht ausgebildet ist, wird die Abnahme der Reibkraft zwischen dem Rotorelement und dem Gleitelement unterdrückt.
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Gemäß einem untergeordneten Aspekt kann das Wärmeübertragungselement eine Kohlenstoffnanoröhre sein.
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Eine Kohlenstoffnanoröhre weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit und Haltbarkeit auf. Deshalb kann eine Kohlenstoffnanoröhre als geeignetes Wärmeübertragungselement verwendet werden.
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Gemäß einem untergeordneten Aspekt kann ein Raum zum Anordnen des Wärmeübertragungselements in dem Gleitelementkörper ausgebildet sein, ein Außenumfangsabschnitt des Wärmeübertragungselements mit einer Wärmeisoliermaterialschicht ausgebildet sein und das Wärmeübertragungselement mit der ausgebildeten Wärmeisoliermaterialschicht in dem Raum angeordnet sein.
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Da der Außenumfangsabschnitt des Wärmeübertragungselements auf diese Weise mit der Wärmeisoliermaterialschicht ausgebildet ist, kann verhindert werden, dass Wärme von dem Wärmeübertragungselement in die äußere Umgebung diffundiert.
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Somit können die Wärmerückgewinnungseffizienz und die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers weiter verbessert werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt das Gleitelement einen Gleitelementkörper, der mit dem Rotorelement in Kontakt kommt, und ein Zwischenelement, das den Gleitelementkörper an dem beweglichen Element anbringt, aufweisen, eine Ausnehmung auf der Seite des Gleitelementkörpers in der Oberfläche des Zwischenelements ausgebildet sein und der thermoelektrische Wandler in der Ausnehmung angeordnet sein.
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Da der thermoelektrische Wandler in der Ausnehmung, die an der Oberfläche des Zwischenelements auf der Seite des Gleitelementkörpers ausgebildet ist, vorgesehen ist, kann ein Kurzschluss einer Basis, wenn eine Beschädigung oder ein Eindrücken des thermoelektrischen Wandlers, welches durch eine Bremskraft während des Bremsens verursacht wird, aufgetreten ist, oder die Erzeugung von Rost verhindert werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt das Gleitelement einen Gleitelementkörper, der in Kontakt mit dem Rotorelement kommt, und ein Zwischenelement, das den Gleitelementkörper an dem beweglichen Element anbringt, aufweisen und der Gleitelementkörper der thermoelektrische Wandler sein.
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Da der Gleitelementkörper der thermoelektrische Wandler ist, kann eine Wärmerückgewinnung an einer Stelle durchgeführt werden, die beim Bremsen näher an der Wärmequelle liegt. Somit kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht und die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert werden.
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Dabei kann gemäß einem untergeordneten Aspekt der Gleitelementkörper von der Zwischenelementseite zum Rotorelement hin eine erste Schicht, in der eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht, eine n-Typ-Halbleiterschicht und eine hochtemperaturseitige Schicht in dieser Reihenfolge aneinander geschichtet sind, und eine zweite Schicht, in der eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht, eine p-Typ-Halbleiterschicht und eine hochtemperaturseitige Elektrodenschicht in dieser Reihenfolge aneinander geschichtet sind, aufweisen, wobei die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht ein Reibmaterial bildet, das in Kontakt mit dem Rotorelement kommt, und zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Isolierschicht ausgebildet ist.
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Da der Gleitelementkörper so ausgebildet ist, kann der Gleitelementkörper auf geeignete Weise als der thermoelektrische Wandler verwendet werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt die Isolierschicht aus einem aus einem Verstärkungsmaterial zusammengesetzten Isolator gebildet sein.
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Da die Isolierschicht aus einem aus Verstärkungsmaterial zusammengesetzten Isolator gebildet ist, kann verhindert werden, dass der thermoelektrische Wandler aufgrund von Druck, Scherkräften oder dergleichen, welche während des Bremsens erzeugt werden, beschädigt wird
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Darüber hinaus kann gemäß einem untergeordneten Aspekt der Gleitelementkörper eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlerteilen mit der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der Isolierschicht aufweisen und die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlerteilen Seite an Seite vorgesehen sein, um den thermoelektrischen Wandler zu bilden.
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Da die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlerteilen Seite an Seite vorgesehen ist, kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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Um die eingangs genannten Probleme zu lösen, schafft die Erfindung auch gemäß einem zweiten nebengeordneten Aspekt ein Bremssystem, das aufweist: ein Rotorelement, das an einem sich drehenden Körper angebracht ist; ein Gleitelement, das die Drehung des sich drehenden Körpers über das Rotorelement bremst, wenn das Gleitelement in Gleitkontakt mit dem Rotorelement gebracht wird; und ein bewegliches Element, das das Gleitelement in Richtung des Rotorelements bewegt. Das Rotorelement und/oder das Gleitelement ist mit einem thermoelektrischen Wandler bzw. einem thermoelektrischen Wandlerelement versehen.
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Auch bei dem Bremssystem gemäß dem zweiten nebengeordneten Aspekt der Erfindung ist das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit einem thermoelektrischen Wandler versehen. Wenn bei dem Bremssystem das Gleitelement relativ zum Rotorelement gleitet, wird Wärme erzeugt. Da das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit dem thermoelektrischen Wandler versehen ist, wird somit die während des Bremsens erzeugte Wärme auf effiziente Weise gesammelt, und da die Wärmerückgewinnungseffizienz verbessert wird, wird die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert.
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Gemäß dem zweiten nebengeordneten Aspekt der Erfindung weist das Gleitelement einen Gleitelementkörper, der mit dem Rotorelement in Kontakt kommt, und ein Zwischenelement, das den Gleitelementkörper an dem beweglichen Element anbringt, auf, wobei der Gleitelementkörper von der Zwischenelementseite zur Rotorelementseite hin eine erste Schicht, in der eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht und eine n-Typ-Halbleiterschicht in dieser Reihenfolge aneinander geschichtet sind, und eine zweite Schicht, in der eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht und eine p-Typ-Halbleiterschicht in dieser Reihenfolge aneinander geschichtet sind, aufweist und eine Elektrodenschicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht vorgesehen ist, wobei die Elektrodenschicht einen sich vertikal erstreckenden Abschnitt, der sich von der Zwischenelementseite zur Rotorelementseite hin erstreckt, und einen oberen Endstückabschnitt, der an dem Ende des sich vertikal erstreckenden Abschnitts auf der Seite des Rotorelements vorgesehen ist, um die n-Typ-Halbleiterschicht und die p-Typ-Halbleiterschicht elektrisch zu verbinden, aufweist, und der obere Endstückabschnitt zur Rotorelementseite ausgesetzt ist, und eine Isolierschicht zwischen der n-Typ-Halbleiterschicht und dem sich vertikal erstreckenden Abschnitt und zwischen dem p-Typ-Halbleiterschicht und dem sich vertikal erstreckenden Abschnitt auf der Zwischenelementseite in dem oberen Endstückabschnitt in der Elektrodenschicht ausgebildet ist.
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Da der obere Endstückabschnitt in der Elektrodenschicht zur Rotorelementseite ausgesetzt ist, wird aufgrund einer Reibkraft, wenn das Rotorelement und das Gleitelement aufeinander gleiten, die Isolierschicht mit Staub der Elektrodenschicht bedeckt. Da der obere Endstückabschnitt als eine hochtemperaturseitige Elektrode des thermoelektrischen Wandlers fungiert, wird der obere Endstückabschnitt in der Elektrodenschicht als eine dünne Schicht ausgebildet. Da der obere Endstückabschnitt in der Elektrodenschicht als eine dünne Schicht vorgesehen ist, wird der thermoelektrische Wandler an einer Stelle angeordnet, die näher an einer Wärmequelle ist, die Wärme erzeugt, wenn das Gleitelement auf dem Rotorelement gleitet. Deshalb wird die Rückgewinnungseffizienz erhöht und wird die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt die Isolierschicht aus einem aus einem Verstärkungsmaterial zusammengesetzten Isolator gebildet sein.
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Da die Isolierschicht aus einem aus Verstärkungsmaterial zusammengesetzten Isolator gebildet ist, kann verhindert werden, dass der thermoelektrische Wandler aufgrund von Druck, Scherkräften oder dergleichen, welche während des Bremsens erzeugt werden, beschädigt wird.
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Darüber hinaus kann gemäß einem untergeordneten Aspekt der Gleitelementkörper eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlerteilen mit der ersten Schicht, der zweiten Schicht und der Isolierschicht aufweisen und die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlerteilen Seite an Seite vorgesehen sein, um den thermoelektrischen Wandler zu bilden.
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Da die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlerteilen Seite an Seite vorgesehen ist, kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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Um die eingangs genannten Probleme zu lösen, schafft die Erfindung auch gemäß einem dritten nebengeordneten Aspekt ein Bremssystem, das aufweist: ein Rotorelement, das an einem sich drehenden Körper angebracht ist; ein Gleitelement, das die Drehung des sich drehenden Körpers über das Rotorelement bremst, wenn das Gleitelement in Gleitkontakt mit dem Rotorelement gebracht wird; und ein bewegliches Element, das das Gleitelement in Richtung des Rotorelements bewegt. Das Rotorelement und/oder das Gleitelement ist mit einem thermoelektrischen Wandler bzw. einem thermoelektrischen Wandlerelement versehen.
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Auch bei dem Bremssystem gemäß dem dritten nebengeordneten Aspekt der Erfindung ist das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit einem thermoelektrischen Wandler versehen. Wenn bei dem Bremssystem das Gleitelement relativ zum Rotorelement gleitet, wird Wärme erzeugt. Da das Rotorelement und/oder das Gleitelement mit dem thermoelektrischen Wandler versehen ist, wird somit die während des Bremsens erzeugte Wärme auf effiziente Weise gesammelt, und da die Wärmerückgewinnungseffizienz verbessert wird, wird die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert.
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Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden eine n-Typ-Halbleiterschicht und eine p-Typ-Halbleiterschicht in dem thermoelektrischen Wandler an der Kontaktfläche des Gleitelements mit dem Rotorelement über eine Isolierschicht ausgebildet und wird eine hochtemperaturseitige Elektrode in dem thermoelektrischen Wandler an der Kontaktfläche des Rotorelements mit dem Gleitelement vorgesehen.
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Da die hochtemperaturseitige Elektrode in dem thermoelektrischen Wandler an der Kontaktfläche des Rotorelements mit dem Gleitelement vorgesehen ist, ist es nicht notwendig, das Gleitelement mit der hochtemperaturseitigen Elektrode zu versehen. Dementsprechend wird der Aufbau des Gleitelements in diesem Ausmaß vereinfacht.
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Darüber hinaus kann gemäß einem untergeordneten Aspekt das Gleitelement ein erstes Gleitelement und ein zweites Gleitelement aufweisen, wobei das erste Gleitelement und das zweite Gleitelement jeweils an sich gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind, mit dem Rotorelement dazwischen angeordnet und die n-Typ-Halbleiterschicht in dem ersten Gleitelement an einer Stelle angeordnet ist, an der das Rotorelement der p-Typ-Halbleiterschicht in dem zweiten Gleitelement gegenüberliegt, und die p-Typ-Halbleiterschicht in dem ersten Gleitelement an einer Stelle angeordnet ist, an der das Rotorelement der n-Typ-Halbleiterschicht in dem zweiten Gleitelement zugewandt ist.
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Auf diese Weise ist die p-Typ-Halbleiterschicht in dem ersten Gleitelement an einer Stelle angeordnet, an der das Rotorelement der n-Typ-Halbleiterschicht in dem zweiten Gleitelement zugewandt ist, und die n-Typ-Halbleiterschicht in dem ersten Gleitelement an einer Stelle angeordnet, an der das Rotorelement der p-Typ-Halbleiterschicht in dem zweiten Gleitelement zugewandt ist. Dadurch wird der Reibungswiderstand zwischen den Gleitelementen, die über den Rotor hinweg einander zugewandt sind, gleich. Deshalb kann das Auftreten von Problemen, wie z. B. teilweiser Verschleiß der Gleitelemente und eine Beeinträchtigung des Bremsgleichgewichts, vermieden werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlern in der Ausnehmung angeordnet sein und können Kühlmittelkanäle zwischen der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern ausgebildet sein.
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Da die Kühlmittelkanäle zwischen der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern auf diese Weise ausgebildet sind, können die thermoelektrischen Wandler gekühlt werden. Durch Kühlen der thermoelektrischen Wandler kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle, die Wärme erzeugt, wenn das Gleitelement auf dem Rotorelement gleitet, und den thermoelektrischen Wandlern erhöht werden. Infolge dessen kann die Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler erhöht werden.
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Ferner können gemäß einem untergeordneten Aspekt die thermoelektrischen Wandler eine sich verjüngende Form haben, deren Durchmesser von der Seite des Gleitelementkörpers zur Seite des Zwischenelements hin abnimmt.
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Da die thermoelektrischen Wandler eine sich verjüngende Form aufweisen, deren Durchmesser von der Seite des Gleitelementkörpers zur Seite des Zwischenelements hin abnimmt, kann die Fläche der Abschnitte der thermoelektrischen Wandler, die die Wärme aufnehmen, die erzeugt wird, wenn das Gleitelement auf dem Rotorelement gleitet, erhöht werden. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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Alternativ kann gemäß einem untergeordneten Aspekt eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern in der Ausnehmung angeordnet sein und eine Wärmeisolierschicht zwischen der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern ausgebildet sein.
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Da die Wärmeisolierschicht zwischen der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern ausgebildet ist, kann eine Diffusion oder Wärmeabgabe der Wärme von den thermoelektrischen Wandlern unterdrückt werden. Deshalb kann die Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler erhöht werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt das Zwischenelement mit einem Kühlelement versehen sein.
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Da das Zwischenelement mit dem Kühlelement versehen ist, können die thermoelektrischen Wandler auf geeignete Weise gekühlt werden. Deshalb kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle, die Wärme erzeugt, wenn das Gleitelement auf dem Rotorelement gleitet, und den thermoelektrischen Wandlern erhöht werden. Infolge dessen kann die Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler erhöht werden.
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Darüber hinaus kann gemäß einem untergeordneten Aspekt das Rotorelement mit einer n-Typ-Halbleiterschicht und einer p-Typ-Halbleiterschicht in dem thermoelektrischen Wandler versehen sein.
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Da das Rotorelement mit einer n-Typ-Halbleiterschicht und einer p-Typ-Halbleiterschicht in dem thermoelektrischen Wandler versehen ist, können die thermoelektrischen Wandler an Stellen nahe einer Wärmequelle angeordnet werden, die Wärme erzeugt, wenn das Gleitelement auf dem Rotorelement gleitet. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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Ferner kann gemäß einem untergeordneten Aspekt die n-Typ-Halbleiterschicht und die p-Typ-Halbleiterschicht abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Rotorelements angeordnet sein und eine Isolierschicht zwischen der n-Typ-Halbleiterschicht und der p-Typ-Halbleiterschicht ausgebildet sein.
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Da die Halbleiterschichten abwechselnd entlang der Umfangsrichtung des Rotorelements angeordnet sind und eine Isolierschicht zwischen der n-Typ-Halbleiterschicht und der p-Typ-Halbleiterschicht ausgebildet ist, wird der Reibwiderstand in dem Gleitelement in Umfangsrichtung des Rotorelements gleich. Entsprechend kann das Auftreten von Problemen, wie z. B. teilweiser Verschleiß der Gleitelemente und eine Beeinträchtigung des Bremsgleichgewichts, vermieden werden.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß dem Bremssystem der Erfindung kann die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Wandlers verbessert werden, indem die beim Bremsen erzeugte Wärme auf effiziente Weise gesammelt wird oder indem die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle und dem thermoelektrischen Wandler erhöht wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A und 1B sind Ansichten, die den Aufbau eines Bremssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 1A eine Seitenansicht und 1B eine Vorderansicht sind.
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2A und 2B sind Ansichten, die den Aufbau eines Bremsbelags zeigen, wobei 2A ein Seitenansicht und 2B eine Vorderansicht sind.
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3A ist eine vordere Querschnittsansicht eines Bremspedals in einem Bremssystem gemäß der ersten Ausführungsform und 3B ist eine Draufsicht hiervon.
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4A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform und 4B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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5A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer dritten Ausführungsform, 5B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon und 5C ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeleitrohrs.
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6 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeleitrohrs, das für ein Bremssystem gemäß einer vierten Ausführungsform verwendet wird.
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7A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer fünften Ausführungsform und 7B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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8A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer sechsten Ausführungsform und 8B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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9A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer siebten Ausführungsform und 9B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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10A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer achten Ausführungsform und 10B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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11 ist eine seitliche Querschnittsansicht von wesentlichen Teilen eines Bremssystems gemäß einer neunten Ausführungsform.
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12 ist eine seitliche Querschnittsansicht von wesentlichen Teilen eines Bremssystems gemäß einer zehnten Ausführungsform.
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13A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer elften Ausführungsform und 11B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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14A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer zwölften Ausführungsform und 14B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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15A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß einer dreizehnten Ausführungsform und 15B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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16A ist eine vordere Querschnittsansicht von wesentlichen Teilen eines Bremssystems gemäß einer vierzehnten Ausführungsform und 16B ist eine Draufsicht hiervon.
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17A ist eine vordere Querschnittsansicht eines Rotors in einem Bremssystem gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung und 17B ist eine Draufsicht hiervon.
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18A ist eine vordere Querschnittsansicht, die schematisch einen elektrischen Schaltkreis in dem Bremssystem gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 18B ist eine Draufsicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotor
- 2
- Bremssattel
- 3
- Bremsbelag
- 4
- Nabenlager
- 5
- Achse
- 11
- Bremsbelagkörper
- 12
- Stützmetall
- 13
- thermoelektrischer Wandler
- 13N
- n-Typ-Halbleiterschicht
- 13P
- p-Typ-Halbleiterschicht
- 13H
- hochtemperaturseitige Elektrodenschicht
- 13I
- Wärmeisolierschicht
- 13L
- niedertemperaturseitige Elektrodenschicht
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Zwischenraum
- 23
- Durchgangsloch
- 24
- Wärmeleitrohr
- 24A
- Leitrohrkörper
- 24B
- Hohe μ-Schicht (Schicht mit hohem Reibungskoeffizienten)
- 25
- Wärmeleitrohr
- 25A
- Leitrohrkörper
- 25B
- Hohe μ-Schicht (Schicht mit hohem Reibungskoeffizienten)
- 25C
- Wärmeisolierschicht
- 26
- Stützmetallausnehmung
- 27
- Zwischenraum
- 28
- Luftkühlungsnut
- 29
- Wärmeisolierschicht
- 31
- Kolbenteil
- 32
- Stützplatte
- 33
- Wasser
- 34
- Dichtelement
- 41
- thermoelektrischer Wandler
- 41A
- erster thermoelektrischer Wandler
- 41B
- zweiter thermoelektrischer Wandler
- 41N
- n-Typ-Halbleiterelement
- 41P
- p-Typ-Halbleiterelement
- 41I
- Isolierschicht
- 42
- Isolierteil
- 43
- Reibplatte
- 44
- Befestigungsteil
- W
- Rad
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darüber hinaus werden in der Beschreibung der Zeichnungen denselben Elementen dieselben Bezugszeichen gegeben und eine wiederholte Beschreibung weggelassen. Aus Darstellungsgründen stimmen die Dimensionen der Zeichnungen nicht unbedingt mit denen in der Beschreibung überein.
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1A und 1B sind Ansichten, die den Aufbau eines Bremssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 1A eine Seitenansicht und 1B eine Vorderansicht ist. 2A und 2B sind Ansichten, die den Aufbau eines Bremsbelags zeigen, wobei 2A eine Seitenansicht und 2B eine Vorderansicht ist. Wie in der 1 gezeigt, ist das Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Rad W vorgesehen und weist einen Rotor 1 auf. Ein Bremssattel 2 ist oberhalb des Rotors 1 auf der Wertseite bzw. Innenseite des Rads W vorgesehen.
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Der Bremssattel 2 öffnet sich nach unten und weist zwei plattenförmige bewegliche Teile auf, die sich in Richtung der Drehachse des Rotors 1 bewegen. Bremsbeläge 3, welche Gleitteile darstellen, sind jeweils an den Innenflächen der Bremsbacken befestigt. Ferner ist der Rotor 1 über ein Nabenlager 4 mit einer Achse 5 verbunden. Wenn ein Drehmoment der Achse 5 auf das Rad W übertragen wird, dreht sich das Rad W und auch der Rotor 1 mit der Drehung des Rads W.
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Die beweglichen Teile in dem Bremssattel 2 bewegen sich axial relativ zu einer gemeinsamen Mittelebene, und wenn sich die beweglichen Teile jeweils nach innen bewegen, kommen die Bremsbeläge 3 in Kontakt mit dem Rotor 1 und die Bremsbeläge 3 gleiten relativ zum Rotor 1. Dabei wird eine Reibkraft zwischen den Bremsbelägen 3 und dem Rotor 1 erzeugt, wenn die Bremsbeläge 3 relativ zum Rotor 1 gleiten, und diese Reibkraft wird zu einer Bremskraft, die auf den Rotor 1 und das Rad W aufgebracht wird. Wenn sich die beweglichen Teile im Bremssattel 2 jeweils nach außen bewegen, werden die Bremsbeläge 3 vom Rotor 1 getrennt. Wenn die Bremsbeläge 3 vom Rotor 1 getrennt werden, verschwindet die Reibkraft und somit auch die Bremskraft.
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Jeder Bremsbelag 3 weist, wie auch in den 2A und 2B gezeigt, einen Bremsbelagkörper 11 und ein Stützmetall 12 auf. Der Bremsbelagkörper 11 besteht z. B. aus einem harten Material und ist rotorseitig vorgesehen.
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Das Stützmetall 12 ist zwischen dem Bremsbelagkörper 11 und dem Bremssattel 2 angeordnet. Der Bremsbelagkörper 11 ist über das Stützmetall 12 an dem Bremssattel 2 angebracht. Im Folgenden wird die Fläche des Bremsbelagkörpers 11, an dem das Stützmetall 12 vorgesehen ist, als Stützfläche bezeichnet und die Oberfläche, die dieser Stützfläche gegenüberliegt und am Rotor 1 gleitet, als Gleitfläche bezeichnet.
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Ferner ist jeder Bremsbelag 3 mit thermoelektrischen Wandlern 13 versehen, die die Wärme, welche erzeugt wird, wenn der Bremsbelag 3 auf dem Rotor 1 gleitet, in Elektrizität umwandelt. Wenn in dem Bremssystem die Bremse betätigt wird und jeder Bremsbelag 3 auf dem Rotor 1 gleitet, wird die Gleitstelle zwischen dem Rotor 1 und dem Bremsbelag 3 zu einer Wärmequelle und erzeugt somit aufgrund der Reibkraft zwischen dem Rotor 1 und dem Bremsbelag 3 Wärme. Die dabei erzeugte Wärme wird durch die thermoelektrischen Wandler 13 zurückgewonnen und in Elektrizität umgewandelt.
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Die thermoelektrischen Wandler 13 sind auf verschiedenste Weisen an dem Bremsbelag 3 angebracht. In den 1 und 2 sind der Einfachheit halber die thermoelektrischen Elemente 13 zwischen dem Bremsbelagkörper 11 und dem Stützmetall 12 angeordnet. Im Folgenden werden bestimmte Beispiele für die Anbringung der thermoelektrischen Wandler 13 als entsprechende Ausführungsformen beschrieben.
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[Erste Ausführungsform]
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Zunächst wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler in einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 3A ist eine vordere Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der ersten Ausführungsform und 3B ist eine Draufsicht hiervon.
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Wie in den 3A und 3B gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform eine Ausnehmung 21 in der Stützseite des Bremsbelagkörpers 11 in dem Bremsbelag 3 ausgebildet. Eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 ist in der Ausnehmung 21 vorgesehen und die thermoelektrischen Wandler 13 sind innerhalb des Bremsbelagkörpers 11 vorgesehen. Die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 ist, wie in der 3B gezeigt, in einer Draufsicht in einer Matrix angeordnet und Zwischenräume 22 sind zwischen den thermoelektrischen Wandlern 13 ausgebildet.
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Die jeweiligen thermoelektrischen Wandler 13 weisen eine Vielzahl an n-Typ-Halbleiterschichten 13N und p-Typ-Halbleiterschichten 13P auf, wie in der 3B gezeigt ist. Die Vielzahl an n-Typ-Halbleiterschichten 13N und p-Typ-Halbleiterschichten 13P sind durch Leitungen parallel geschaltet und mit einer (nicht gezeigten) Batterie verbunden.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Bremsbelagkörpers 11 vorgesehen. Deshalb können die thermoelektrischen Wandler 13 an Stellen nahe der Wärmequelle angeordnet werden. Infolge dessen können die Wärmerückgewinnungseffizienz durch die thermoelektrischen Wandler, wenn die Bremse betätigt wird, und die Energieerzeugungseffizienz verbessert werden.
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[Zweite Ausführungsform]
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Als nächstes wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 4A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der zweiten Ausführungsform und 4B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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Wie in den 4A und 4B gezeigt, ist eine große Anzahl an Durchgangslöchern 23 in dem Bremsbelagkörper 11 in dem Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform ausgebildet. Die Durchgangslöcher 23 gehen zwischen der Stützfläche und der Gleitfläche durch den Bremsbelagkörper 11. Ferner ist die Vielzahl an Durchgangslöchern 23 in dem Bremsbelagkörper 11 in einer Draufsicht in einer Matrix angeordnet.
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Die thermoelektrischen Wandler 13 sind an den Enden der Durchgangslöcher 23 auf der Seite der Stützfläche angeordnet und Wärmeleitrohre 24, welche Wärmeübertragungselemente darstellen, sind näher zu der zum Stützmetall 12 abgewandten Seite der Durchgangslöcher 23 (näher zur Gleitfläche) als die thermoelektrischen Wandler 13 angeordnet. Die Wärmeleitrohre 24 werden durch ein Kohlenstoffnanoröhrenbündel gebildet, die durch Bündeln einer grollen Anzahl an Kohlenstoffnanoröhren gebildet werden. Ein Durchgangsloch 23 ist mit einem thermoelektrischen Wandler 13 und Wärmeleitrohren 24 gefüllt.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Bremsbelagkörpers 11 vorgesehen und die Wärmeleitrohre 24, die durch das Kohlenstoffnanoröhrenbündel gebildet werden, sind zwischen der Gleitfläche und den thermoelektrischen Wandlern 13 in dem Bremsbelagkörper 11 angeordnet. Die Kohlenstoffnanoröhren sind Teile, die einen geringen Wärmewiderstand und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
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Deshalb kann beim Bremsen die Wärme, die durch die Wärmequelle, welche eine Stelle ist, an der jeder Bremsbelag 13 auf den Rotor 1 gleitet, abgegeben wird, mit hoher Effizienz an die thermoelektrischen Wandler 13 geleitet werden. Infolge dessen kann die Wärme, die erzeugt wird, wenn der Bremsbelag 3 auf dem Rotor 1 gleitet, effizient an die thermoelektrischen Wandler 13 übertragen werden. Somit können bei Betätigung der Bremse die Wärmerückgewinnungseffizienz durch die thermoelektrischen Wandler und die Energieerzeugungseffizienz verbessert werden.
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Darüber hinaus haben die Kohlenstoffnanoröhren eine hohe Haltbarkeit. Deshalb können die Kohlenstoffnanoröhren kontinuierlich als Wärmeleitröhren verwendet werden, und zwar ohne zunehmenden Funktionsverlust, selbst wenn der Bremsbelag 3 für eine längere Zeitdauer verwendet wird.
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[Dritte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 5A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der dritten Ausführungsform, 5B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon und 5C ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmeleitrohrs.
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Wie in den 5A und 5B gezeigt, sind in dem Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform ähnlich wie bei der obigen zweiten Ausführungsform eine große Anzahl an Durchgangslöchern 23, welche zwischen der Stützfläche und der Gleitfläche durch den Bremsbelagkörper 11 gehen, ausgebildet und in dem Bremsbelagkörper 11 in einer Matrix angeordnet. Die thermoelektrischen Wandler 13 sind an den Enden der Durchgangslöcher 23 auf der Seite der Stützfläche angeordnet und die Wärmeleitröhren 24, die als Wärmeübertragungselemente dienen, sind näher zu der dem Stützmetall 12 abgewandten Seite der Durchgangslöcher 23 als die thermoelektrischen Wandler 13 angeordnet.
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Jedes Wärmeleitrohr 24 weist, wie in der 5C gezeigt, einen Leitrohrkörper 24A mit einem Kohlenstoffnanoröhrenbündel auf. Der Außenumfangsabschnitt des Leitröhrenkörpers 24A wird durch eine hohe μ-Schicht 24B gebildet. Die hohe μ-Schicht 24B besteht aus einem Material mit hoher μ-Eigenschaft. Als Material mit hoher μ-Eigenschaft können Metalloxide wie zum Beispiel SiO2, Al2O3 und dergleichen verwendet werden.
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Da in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich wie bei der obigen zweiten Ausführungsform, die Wärmeleitröhren 24 zwischen der Gleitfläche und den thermoelektrischen Wandlern 13 in dem Bremsbelagkörper 11 angeordnet sind, kann die in der Wärmequelle abgegebene Wärme mit hoher Effizienz an die thermoelektrischen Wandler 13 geleitet werden.
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Wenn die Wärmeleitröhren vorgesehen sind, bereitet eine Abnahme der Reibkraft in dem Bremsbelagkörper 11 Sorgen. In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die hohe μ-Schicht 24B an dem Außenumfangsabschnitt des Leitröhrenkörpers 24A in jedem Wärmeleitrohr 24 ausgebildet. Deshalb kann eine Abnahme der Reibkraft in dem Bremsbelagkörper 11 unterdrückt werden.
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[Vierte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der obigen dritten Ausführungsform hauptsächlich in der Konfiguration des Wärmeleitrohrs. Somit wird die Konfiguration des Wärmeleitrohrs im Wesentlichen als die vorliegende Ausführungsform beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmeleitrohrs, das für das Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird.
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Wie in der 6 gezeigt, weist ein Wärmeleitrohr 25, das an einem Bremsbelag in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist, einen Leitrohrkörper 25A auf. Der äußere Umfangsabschnitt des Leitrohrkörpers 25A wird von einer hohen μ-Schicht 25B gebildet und der Außenumfangsabschnitt der hohen μ-Schicht 25B wird von einer Wärmeisolierschicht 25C gebildet. Ähnlich zur obigen dritten Ausführungsform wird der Leitrohrkörper 25A durch ein Kohlenstoffnanoröhrenbündel gebildet und die hohe μ-Schicht 25B besteht aus einem Material mit hoher μ-Eigenschaft. Ferner besteht die Wärmeisolierschicht 25C aus einem Wärmeisoliermaterial. Als Wärmeisoliermaterial können keramikbasiertes Harz, aramidbasiertes Harz, Hydrate, die Wärme bei hoher Temperatur absorbieren, und Hydrate, die bei hoher Temperatur Kristallwasser abgeben, verwendet werden.
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Da in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zu der obigen zweiten Ausführungsform, die Wärmeleitrohre 25 zwischen der Gleitfläche und den thermoelektrischen Wandlern 13 in dem Bremsbelagkörper 11 angeordnet sind, kann die in der Wärmequelle abgegebene Wärme mit hoher Effizienz an die thermoelektrischen Wandler 13 geleitet werden. Da ferner der Außenumfangsabschnitt des Leitrohrkörpers 25A in dem Wärmeleitrohr 25 durch die hohe μ-Schicht 25B gebildet wird, kann eine Abnahme der Reibkraft in dem Bremsbelagkörper 11 unterdrückt werden.
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Ferner wird in dem Bremssystem der vorliegenden Ausführungsform der Außenumfangsabschnitt der hohen μ-Schicht 25B durch die Wärmeisolierschicht 25C gebildet. Deshalb kann verhindert werden, dass Wärme von dem Leitrohrkörper 25A zur äußeren Umgebung freigesetzt wird oder diffundiert. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungsrate erhöht und ferner eine Verbesserung der Energieerzeugungseffizienz erreicht werden.
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[Fünfte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 7A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der fünften Ausführungsform und 7B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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Wie in den 7A und 7B gezeigt, ist in der Fläche des Stützmetalls 12 in dem Bremsbelag 3 auf der Seite des Bremsbelagkörpers 11 eine Stutzmetallausnehmung 26 ausgebildet. Die Stützmetallausnehmung 26 ist mit einer Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 versehen. Auf diese Weise sind die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Stützmetalls 12 vorgesehen. Wie in der 7A gezeigt, ist die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 in einer Draufsicht in einer Matrix angeordnet. In der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 sind zwischen den thermoelektrischen Wandlern 13 Zwischenräume 27 ausgebildet.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Stützmetalls 12 vorgesehen. Deshalb können die thermoelektrischen Wandler 13 an Stellen nahe der Wärmequelle angeordnet werden. infolge dessen kann bei Betätigung der Bremse die Wärmerückgewinnungseffizienz durch die thermoelektrischen Wandler und die Energieerzeugungseffizienz verbessert werden.
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Darüber hinaus sind in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Stützmetalls 12 ausgebildet und sind Zwischenräume 27 zwischen den thermoelektrischen Wandlern 13 ausgebildet. Deshalb kann ein Kurzschluss einer Basis, wenn aufgrund einer Bremskraft beim Bremsen ein Schaden oder Eindrücken der thermoelektrischen Wandler 13 aufgetreten ist, oder die Erzeugung von Rost verhindert werden.
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[Sechste Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 8A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der sechsten Ausführungsform und 8B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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Wie in der 8A gezeigt, wird der Bremsbelagkörper 11 des Bremsbelags 3 in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 gebildet. Wie in der 8B gezeigt, weist jeder thermoelektrische Wandler 13 eine n-Typ Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ Halbleiterschicht 13P auf. Ferner weist der thermoelektrische Wandler 13 eine Isolierschicht 13I auf. Darüber hinaus weist der thermoelektrische Wandler 13 eine hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H und eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L auf.
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Die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L ist an der Stützfläche in dem Bremsbelagkörper 11 ausgebildet und die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H ist auf der Gleitfläche in dem Bremsbelagkörper 11 ausgebildet. Die n-Typ Halbleiterschicht 13N und die p-Typ Halbleiterschicht 13P sind zwischen der niedertemperaturseitigen Elektrodenschicht 13L und der hochtemperaturseitigen Elektrodenschicht 13H ausgebildet. Auf diese Weise wird eine erste Schicht der Erfindung, in der die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L, die n-Typ Halbleiterschicht 13N und die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H aneinander geschichtet sind, ausgebildet und eine zweite Schicht der Erfindung, in der die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L, die p-Typ Halbleiterschicht 13P und die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H aneinander geschichtet sind, ausgebildet. Darüber hinaus ist die Isolierschicht 13I zwischen der n-Typ Halbleiterschicht 13N und der p-Typ Halbleiterschicht 13P ausgebildet. Die Isolierschicht 13I ist als ein Zwischenraum ausgebildet.
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Eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 mit einer solchen Konfiguration ist mit der Isolierschicht 13I dazwischen beabstandet angeordnet. Die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 ist, wenn der Bremsbelag 13 in einer Draufsicht betrachtet wird, in einer Matrix angeordnet. Ferner ist ein Isoliermaterial wie zum Beispiel SiC thermisch auf die Verbindungsfläche des Bremsbelagkörpers 11 in dem Stützmetall 12 gesprüht. Da das Isoliermaterial auf die Verbindungsfläche des Bremsbelagkörpers 11 in dem Stützmetall 12 ausgebildet ist, sind die thermoelektrischen Wandler 13 an dem Stützmetall 12 als Substrat befestigt.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die thermoelektrischen Wandler 13 innerhalb des Bremsbelagkörpers 11 vorgesehen. Deshalb können die thermoelektrischen Wandler 13 an Stellen näher zur Wärmequelle angeordnet werden. Infolge dessen können bei Betätigung der Bremse die Wärmerückgewinnungseffizienz durch die thermoelektrischen Wandler und die Energieerzeugungseffizienz verbessert werden.
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[Siebte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 9A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der siebten Ausführungsform und 9B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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Wie in den 9A und 9B gezeigt, unterscheidet sich das Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der obigen sechsten Ausführungsform in dem Aspekt der Isolierschicht 13I. Die anderen Konfigurationen sind die gleichen wie die bei der sechsten Ausführungsform. Wie in der 9B gezeigt, weist jeder thermoelektrische Wandler 13 eine n-Typ Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ Halbleiterschicht 13P auf. Ferner weisen die thermoelektrischen Wandler 13 die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H und die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L auf.
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Ferner ist eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 in einer Matrix angeordnet, wenn der Bremsbelag 3 in einer Draufsicht betrachtet wird. Ferner wird das Isoliermaterial auf die Verbindungsfläche des Bremsbelagkörpers 11 in dem Stützmetall 12 thermisch gesprüht und ausgebildet und die thermoelektrischen Wandler 13 sind an dem Stützmaterial 12 als Substrat befestigt.
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Andererseits wird in der vorliegenden Ausführungsform die Isolierschicht 13I mit einem Verstärkungsmaterialverbundmittel gefüllt und ausgebildet, in dem ein Verstärkungsmaterial gebunden ist. Ferner wird ein Material mit einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit als das Verstärkungsmaterial verwendet. Hierbei können als Verstärkungsmaterial zum Beispiel polymerische Isolatoren wie zum Beispiel Metalloxide (Keramiken) und Polyethylene/Epoxidharze, die eine Isolierwirkung haben, auf geeignete Weise verwendet werden.
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In dem Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform ist die Isolierschicht 13I mit einem Verstärkungsmaterialverbundmittel gefüllt. Dadurch kann verhindert werden, dass die thermoelektrischen Wandler aufgrund von Kompression, Scherkräften oder Ähnlichem, die während dem Bremsen erzeugt werden, beschädigt werden. Darüber hinaus kann durch Verwendung eines Materials mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit wie dem Verstärkungsmaterial die Wärmerückgewinnungsrate erhöht werden.
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[Achte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Anbringung der thermoelektrischen Wandler gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 10A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der achten Ausführungsform und 10B ist eine vergrößerte seitliche Querschnittsansicht hiervon.
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Wie in den 10A und 10B gezeigt, besteht ähnlich zu der obigen sechsten Ausführungsform der Bremsbelagkörper 11 aus einer Vielzahl von thermoelektrischen Wandlern 13. Wie in der 10B gezeigt, weist ähnlich zu der obigen sechsten Ausführungsform jeder thermoelektrische Wandler 13 eine n-Typ Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ Halbleiterschicht 13P auf. Ferner weist der thermoelektrische Wandler 13 eine Isolierschicht 13I auf. Darüber hinaus weist der thermoelektrische Wandler 13 eine hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H und eine niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L auf.
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Die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L ist auf der Stützfläche in dem Bremsbelagkörper 11 ausgebildet und die n-Typ Halbleiterschicht 13N oder die p-Typ Halbleiterschicht 13P ist an der Gleitflächenseite in der niedertemperaturseitigen Elektrodenschicht 13L ausgebildet. Auf diese Weise wird eine erste Schicht der Erfindung, in der die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L und die n-Typ Halbleiterschicht 13N aneinander geschichtet sind, gebildet und eine zweite Schicht der Erfindung, in der die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L und die p-Typ Halbleiterschicht 13P aneinander geschichtet sind, gebildet.
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Ferner sind sowohl die n-Typ Halbleiterschicht 13N als auch die p-Typ Halbleiterschicht 13P der Gleitflächenseite in dem Bremsbelagkörper 11 ausgesetzt. Darüber hinaus ist eine Isolierschicht 13I zwischen der n-Typ Halbleiterschicht 13N und der p-Typ Halbleiterschicht 13P ausgebildet und die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H ist Innerhalb der Isolierschicht 13I ausgebildet. Sowohl die Isolierschicht 13I als auch die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H sind in dem Bremsbelagkörper 11 von der Stützfläche zu der Gleitfläche ausgebildet. Ferner verbindet die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H eine benachbarte n-Typ Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ Halbleiterschicht 13P in der Gleitfläche des Bremsbelagkörpers 11.
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Eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlern 13 mit einer solchen Konfiguration ist in dem Bremsbelagkörper 11 angeordnet. Die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 ist in einer Matrix angeordnet, wenn der Bremsbelag 13 in einer Draufsicht betrachtet wird. Ferner ist ein Isollermaterial, wie zum Beispiel SiC, auf die Verbindungsfläche des Bremsbelagkörpers 11 in dem Stützmetall 12 thermisch gesprüht. Da das Isoliermaterial auf der Verbindungsfläche des Bremsbelagkörpers 11 in dem Stützmetall 12 ausgebildet ist, sind die thermoelektrischen Wandler 13 an dem Stützmetall 12 als Substrat befestigt.
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Darüber hinaus ist die Härte der n-Typ Halbleiterschicht 13N und der p-Typ Halbleiterschicht 13P so gewählt, dass sie größer oder gleich der Härte der Elektrodenschichten 13L und 13H ist, und die Härte der Isolierschicht 13I ist so gewählt, dass sie geringer als die Härte der Elektrodenschichten 13L und 13H ist, so dass die folgende Beziehung erfüllt ist:
Härte der Halbleiterschichten 13N und 13P ≥ Härte der Elektrodenschichten 13L und 13H > Härte der Isolierschicht 13I
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die n-Typ Halbleiterschicht 13N und die p-Typ Halbleiterschicht 13P durch die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H in der Gleitfläche in dem Bremsbelagkörper 11 elektrisch verbunden. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden. Da ferner die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H zur Gleitflächenseite ausgesetzt ist, wird die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H durch die Reibung zwischen dem Rotor 1 und den Bremsbelägen 13 abgeschabt und der Staub der hochtemperaturseitigen Elektrodenschicht 13H haftet an der Gleitfläche des Bremsbelagkörpers 11 an. Hier sind sowohl die n-Typ Halbleiterschicht 13N und die p-Typ Halbleiterschicht 13P zur Gleitflächenseite in dem Bremsbelagkörper 11 ausgesetzt. Deshalb werden die n-Typ Halbleiterschicht 13N und die p-Typ Halbleiterschicht 13P durch den Staub der hochtemperaturseitigen Elektrodenschicht 13H, der abgeschabt worden ist, elektrisch verbunden. Deshalb kann die Fläche der hochtemperaturseitigen Elektrodenschicht, die zur Gleitflächenseite des Bremsbelagkörpers 11 ausgesetzt ist, klein gemacht werden.
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[Neunte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine neunte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 11 ist eine seitliche Querschnittsansicht wesentlicher Teile des Bremssystems gemäß der neunten Ausführungsform. Wie in der 11 gezeigt, wird in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Metallteil mit einer Erregungseigenschaft als Rotor 1 verwendet. Ferner wird als der Bremsbelagkörper 11 in dem Bremsbelag 3 ein Bremsbelagkörper verwendet, bei dem die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht von dem Bremsbelagkörper in dem Bremssystem gemäß der in den 9A und 9B gezeigten siebten Ausführungsform entfernt worden ist.
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Der Bremsbelagkörper 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einer Vielzahl von thermoelektrischen Wandlern 13 und jeder der thermoelektrischen Wandler 13 weist eine n-Typ-Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ-Halbleiterschicht 13P auf. Darüber hinaus weist der thermoelektrische Wandler 13 die Isolierschicht 13I und die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L auf. Die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13L ist auf der Stützseite in dem Bremsbelagkörper 11 ausgebildet und die n-Typ-Halbleiterschicht 13N und die p-Typ-Halbleiterschicht 13P sind zwischen der niedertemperaturseitigen Elektrodenschicht 13L und dem Rotor 1 ausgebildet. Ferner ist die Isolierschicht 13I zwischen der n-Typ-Halbleiterschicht 13N und der p-Typ-Halbleiterschicht 13P ausgebildet. Ferner ist die Isolierschicht 13I mit einem Verstärkungsmaterialverbundmittel gefüllt, ähnlich zu der obigen achten Ausführungsform.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer solchen Konfiguration fungiert der Rotor 1 als eine hochtemperaturseitige Elektrode. Deshalb ist es im Vergleich zu der obigen achten Ausführungsform nicht mehr notwendig, den Belagabschnitt mit der hochtemperaturseitigen Elektrode zu versehen. Deshalb kann der Aufbau des Bremsbelags 3 im Vergleich zu dem Bremssystem gemäß der obigen achten Ausführungsform vereinfacht werden. Darüber hinaus ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Isolierschicht 13I mit einem Verstärkungsmaterialverbundmittel gefüllt. Jedoch ist es auch möglich, dass ein Zwischenraum als Isolierschicht 13I verwendet wird.
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[Zehnte Ausführungsform]
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Als nächstes wird eine zehnte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, 12 ist eine seitliche Querschnittsansicht von wesentlichen Teilen eines Bremssystems gemäß einer zehnten Ausführungsform. Wie in der 12 gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Paar von einem ersten Bremsbelag 3A und einem zweiten Bremsbelag 3B so angeordnet, dass sie mit dem Rotor 1 dazwischen einander gegenüberliegen. Eine n-Typ-Halbleiterschicht 13N und eine p-Typ-Halbleiterschicht 13P sind sowohl in dem ersten Bremsbelag 3A als auch dem zweiten Bremsbelag 3B vorgesehen. Darüber hinaus ist die Isolierschicht 13I zwischen der n-Typ-Halbleiterschicht 13N und der p-Typ-Halbleiterschicht 13P ausgebildet und die niedertemperaturseitige Elektrodenschicht 13I ist auf der Stützfläche in dem Bremsbelagkörper 11 ausgebildet. Darüber hinaus ist die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H an der Fläche der Isolierschicht 13I auf der Seite des Rotors 1 vorgesehen. Die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H verbindet elektrisch die n-Typ-Halbleiterschicht 13N und die p-Typ-Halbleiterschicht 13P.
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Darüber hinaus sind sowohl die n-Typ-Halbleiterschicht 13N in dem ersten Bremsbelag 3A und die p-Typ-Halbleiterschicht 13P in dem zweiten Bremsbelag 3B als auch die p-Typ-Halbleiterschicht 13P in dem ersten Bremsbelag 3A und die n-Typ-Halbleiterschicht 13N in dem zweiten Bremsbelag 3B an Stellen angeordnet, an denen die Schichten mit dem Rotor 1 dazwischen einander zugewandt sind.
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In der n-Typ-Halbleiterschicht 13N und der p-Typ-Halbleiterschicht 13P kann der Reibungswiderstand, wenn diese am Rotor 1 gleiten, aufgrund der Materialunterschiede der Schichten unterschiedlich sein. Wenn deshalb zwischen dem ersten Bremsbelag 3A und dem zweiten Bremsbelag 3B die n-Typ-Halbleiterschichten 13N einander gegenüberliegen und die p-Typ-Halbleiterschichten 13P einander gegenüberliegen, wäre der Reibungswiderstand zwischen den n-Typ-Halbleiterschichten 13N und zwischen den p-Typ-Halbleiterschichten 13P unterschiedlich zueinander. Aufgrund des unterschiedlichen Reibungswiderstands treten Probleme darin auf, dass ein teilweiser Verschleiß der Bremsbeläge 3A und 3B auftritt oder eine Verschlechterung des Bremsgleichgewichts verursacht wird.
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Deshalb sind in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sowohl die n-Typ-Halbleiterschicht 13N in dem ersten Bremsbelag 3A und die p-Typ-Halbleiterschicht 13P in dem zweiten Bremsbelag 3B als auch die p-Typ-Halbleiterschicht 13P in dem ersten Bremsbelag 3A und die n-Typ-Halbleiterschicht 13N in dem zweiten Bremsbelag 3B an Stellen angeordnet, an denen die Schichten mit dem Rotor 1 dazwischen einander zugewandt sind. Da deshalb der Reibungswiderstand zwischen dem ersten Bremsbelag 3A und dem zweiten Bremsbelag 3B gleich werden, kann das Auftreten von Problemen, wie z. B. teilweiser Verschleiß der Bremsbeläge 3A und 3B als auch eine Verschlechterung des Bremsgleichgewichts, vermieden werden.
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Ferner ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H in der Fläche der Isolierschicht 13I des ersten Bremsbelags 3A auf der Seite des Rotors 1 vorgesehen. Jedoch ist es auch möglich, dass der Rotor 1 als die hochtemperaturseitige Elektrode verwendet wird, ohne die hochtemperaturseitige Elektrodenschicht 13H vorzusehen. In diesem Fall wird ein Rotor aus z. B. einem metallischen Material mit einer erregenden Eigenschaft als der Rotor 1 verwendet.
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[Elfte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine elfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 13A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der elften Ausführungsform und 13B ist eine seitliche Querschnittansicht hiervon. Wie in den 13A und 13B gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß dieser Ausführungsform, ähnlich zu der obigen fünften Ausführungsform, eine Stützmetallausnehmung 26 in der Fläche des Stützmetalls 12 in dem Bremsbelag 3 auf der Seite des Bremsbelagkörpers 11 ausgebildet und eine Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 in der Stützmetallausnehmung 26 vorgesehen. Ferner sind wie in der 13B gezeigt, die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern in einer Draufsicht in einer Matrix angeordnet. In der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 sind zwischen den thermoelektrischen Wandlern 13 Zwischenräume 27 ausgebildet.
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Darüber hinaus sind Luftkühlnuten 28 in Abschnitten ausgebildet, wo die Zwischenräume 27 ausgebildet sind, um eine Stufe niedriger als die Oberfläche zu sein, an welcher die thermoelektrischen Wandler 13 befestigt sind. Die Luftkühlnuten 28 dienen als Kühlmittelkanäle und sind so ausgebildet, dass sie mit Positionen überlappen, an denen die Zwischenräume 27 ausgebildet sind. Luft, die als Kühlmittel verwendet wird, kann durch die Luftkühlnuten 28 zirkulieren. Ferner kann die Luft auch durch die Zwischenräume 27 zirkulieren und die Zwischenräume 27 fungieren ebenfalls als Kühlmittelkanäle.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind die Luftkühlnuten 28 so ausgebildet, dass sie die Zwischenräume 27 überlappen. Deshalb können die thermoelektrischen Wandler 13 auf geeignete Weise gekühlt werden. indem die thermoelektrischen Wandler 13 gekühlt werden, kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle, die Wärme erzeugt, wenn jeder Bremsbelag 13 auf dem Rotor 1 gleitet, und den thermoelektrischen Wandlern 13 erhöht werden. Infolge dessen kann die Energieerzeugungseffzienz der thermoelektrischen Wandler 13 erhöht werden.
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[Zwölfte Ausführungsform]
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Als nächstes wird eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 14A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der zwölften Ausführungsform und 14B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon. Wie in der 14 gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ähnlich zu der elften Ausführungsform, eine Stützmetallausnehmung 26 in der Oberfläche des Stützmetalls 12 in dem Bremsbelag 3 auf der Seite des Bremsbelagkörpers 11 ausgebildet und eine Vielzahl von thermoelektrischen Wandlern 13 in der Stützmetallausnehmung 26 vorgesehen. Darüber hinaus ist, wie in der 14A gezeigt, die Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 in einer Draufsicht in einer Matrix angeordnet. In der Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 sind zwischen den thermoelektrischen Wandlern 13 Zwischenräume 27 ausgebildet.
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Darüber hinaus ist die Form jedes thermoelektrischen Wandlers 13, wenn der Bremsbelagkörper 11 von der Seite betrachtet wird, so trapezförmig ausgebildet, dass die obere Seite länger als die untere Seite ist und hat eine sich verjüngende Form, deren Durchmesser von der Bremsbelagkörperseite zur Stützmetallseite abnimmt. Ferner ist die Form von jedem Zwischenraum 27, wenn der Bremsbelagkörper 11 von der Seite betrachtet wird, so trapezförmig ausgebildet, dass die obere Seite kürzer als die untere Seite ist, und hat eine sich verjüngende Form, deren Durchmesser von der Bremsbelagkörperseite zur Stützmetallseite hin zunimmt. Auf diese Weise hat der thermoelektrische Wandler 13 eine sich verjüngende Form, deren Durchmesser von der Bremsbelagkörperseite zur Stützmetallseite hin abnimmt. Dadurch kann die Fläche der Abschnitte der thermoelektrischen Wandler 13, welche Wärme aufnehmen, die erzeugt wird, wenn der Bremsbelag 3 auf dem Rotor 1 gleitet, erhöht werden. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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[Dreizehnte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine dreizehnte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 15A ist eine Draufsicht eines Bremsbelags in einem Bremssystem gemäß der dreizehnten Ausführungsform und 15B ist eine seitliche Querschnittsansicht hiervon. Wie in den 15A und 15B gezeigt, unterscheidet sich das Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der obigen elften Ausführungsform darin, dass eine Wärmeisolierschicht 29 in dem Teil ausgebildet ist, in denen die Zwischenräume 27 und die Luftkühlnuten 28 ausgebildet sind. Die anderen Merkmale sind gleich zu denen der obigen elften Ausführungsform. Die Wärmeisolierschicht 29 besteht aus einem Wärmeisoliermaterial mit einer Isoliereigenschaft. Da die Wärmeisolierschicht 29 ausgebildet ist, können die thermoelektrischen Wandler 13 mit einem Isoliermaterial mit einer Isoliereigenschaft bedeckt werden.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Wärmeisolierschicht 29 zwischen einer Vielzahl an thermoelektrischen Wandlern 13 ausgebildet und die thermoelektrischen Wandler 13 sind mit einem Isoliermaterial mit einer Isoliereigenschaft bedeckt. Deshalb kann eine Diffusion oder Wärmeabgabe der Wärme von den thermoelektrischen Wandlern 13 unterdrückt werden. Somit kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden und die Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler 13 erhöht werden.
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[Vierzehnte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine vierzehnte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 16A ist eine vordere Querschnittsansicht von wesentlichen Teilen eines Bremssystems gemäß der vierzehnten Ausführungsform und 16B ist eine Draufsicht hiervon. Wie in der 16 gezeigt, unterscheidet sich das Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform von der obigen elften Ausführungsform hauptsächlich in der Konfiguration des Bremssattels 2 und weist hinsichtlich der anderen Punkte dieselbe Konfiguration auf.
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Wie in der 16 gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Kolbenelement 31, das ein bewegliches Element in dem Bremssattel 2 ist, auf der Seite des Stützmetalls 12 des Bremsbelags 3 vorgesehen, welche die gegenüberliegende Seite zu der ist, an der der Bremsbelagkörper 11 ausgebildet ist. Eine Stützplatte 32 ist an der Seite des Kolbenelements 31 gegenüber der Seite des Kolbenelements angebracht, an der dieser an dem Stützmetall 12 angebracht ist. Darüber hinaus ist der durch die Innenseite des Kolbenelements 31 und der Stützplatte 32 umgebende Bereich mit einem Wärmeübertragungsfluid, z. B. Wasser 33, gefüllt und sind Dichtelemente 34 jeweils zwischen dem Kolbenelement 31 und der Stützplatte 32 und zwischen dem Kolbenelement 31 und dem Stützmetall 12 vorgesehen.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Kolbenelement 31 in dem Bremssattel 2 auf der Seite vorgesehen, die gegenüber der Seite ist, an der der Bremsbelagkörper 11 ausgebildet ist. Deshalb können die thermoelektrischen Wandler 13, die in dem Bremsbelagkörper 11 vorgesehen sind, auf geeignete Weise gekühlt werden. Infolge dessen kann eine Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle, die Wärme erzeugt, wenn jeder Bremsbelag 3 auf dem Rotor 1 gleitet, und den thermoelektrischen Wandlern 13 erhöht werden. Infolge dessen kann die Energieerzeugungseffizienz der thermoelektrischen Wandler 13 erhöht werden.
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[Fünfzehnte Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine fünfzehnte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 17A ist eine vordere Querschnittsansicht eines Rotors in einem Bremssystem gemäß der fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung und 17B ist eine Draufsicht hiervon. In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Bremsbelag 3 oder dergleichen nicht mit thermoelektrischen Wandlern versehen und der Rotor 1 ist mit thermoelektrischen Wandlern versehen. Wie in den 17A und 17B gezeigt, ist in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Rotor 1 mit einem ersten thermoelektrischen Wandler 41A und einem zweiten thermoelektrischen Wandler 41B versehen. Sowohl der erste thermoelektrische Wandler 41A als auch der zweite thermoelektrische Wandler 41B haben ein n-Typ-Halbleiterelement 41N und ein p-Typ-Halbleiterelement 41P.
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Die Form von sowohl dem n-Typ-Halbleiterelement 41N als auch dem p-Typ-Halbleiterelement 41P in einer Frontansicht ist eine Form (im Folgenden als eine ”Sektorausschnittsform” bezeichnet), die erhalten wird, wenn aus einer großen Sektorform eine etwas kleinere Sektorform herausgeschnitten wird. Dabei wird der Durchmesser der großen Sektorform etwa gleich dem Durchmesser des Rotors 1 gemacht. Ferner haben sowohl die grolle Sektorform als auch die kleine Sektorform einen Zentriwinkel von etwa 90°.
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Darüber hinaus sind in dem Rotor 1 zwei n-Typ-Halbleiterelemente 41N und zwei p-Typ-Halbleiterelemente 41P in Umfangsrichtung des Rotors 1 angeordnet. Isolierschichten 411 sind jeweils zwischen der Vielzahl an n-Typ-Halbleiterelementen 41N und p-Typ-Halbleiterelementen 41P ausgebildet. Somit werden der erste thermoelektrische Wandler 41A und der zweite thermoelektrische Wandler 41B durch zwei n-Typ-Halbleiterelemente 41N, zwei p-Typ-Halbleiterelemente 41P und vier Isolierschichten 41I gebildet.
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Ferner ist ein scheibenförmiges Isolierelement 42 zwischen dem ersten thermoelektrischen Wandler 41A und dem zweiten thermoelektrischen Wandler 41B angeordnet und der erste thermoelektrische Wandler 41A und der zweite thermoelektrische Wandler 41B werden durch das Isolierelement 42 isoliert. Wenn der Rotor 1 von vorne betrachtet wird, sind die n-Typ-Halbleiterelemente 41N in dem ersten thermoelektrischen Wandler 41A und die p-Typ-Halbleiterelemente 41P in dem zweiten thermoelektrischen Wandler 41B an einander überlappenden Stellen angeordnet. Dabei sind die n-Typ-Halbleiterelemente 41N und die p-Typ-Halbleiterelemente 41P abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors 1 angeordnet und die Isolierschichten 411 sind zwischen dem p-Typ-Halbleiterelement 41P und dem n-Typ-Halbleiterelement 41N ausgebildet.
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Ferner sind in dem Rotor 1 Reibplatten 43 jeweils außerhalb des ersten thermoelektrischen Wandlers 41A und außerhalb des zweiten thermoelektrischen Wandlers 41B vorgesehen. Die Reibplatten 43, der erste thermoelektrische Wandler 41A, die Isolierschicht 42 und der zweite thermoelektrische Wandler 41B werden durch stiftförmige Befestigungsmittel 44 miteinander befestigt. Auf diese Weise wird der scheibenförmige Rotor 1 durch die Reibplatten 43, den ersten thermoelektrischen Wandler 41A, das Isolierelement 42 und den zweiten thermoelektrischen Wandler 41B gebildet.
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Darüber hinaus sind (nicht gezeigte) Schleifringe jeweils außerhalb des ersten thermoelektrischen Wandlers 41A und des zweiten thermoelektrischen Wandlers 41B vorgesehen. Somit werden die n-Typ-Halbleiterelemente 41N und die n-Typ-Halbleiterelemente 41N im ersten thermoelektrischen Wandler 41A jeweils elektrisch miteinander verbunden. Auf ähnliche Weise werden die n-Typ-Halbleiterelemente 41N und die n-Typ-Halbleiterelemente 41N in dem zweiten thermoelektrischen Wandler 41B durch die Schleifringe jeweils elektrisch miteinander verbunden. Gemäß diesem Aspekt werden in dem Rotor 1, wie in der 18 schematisch gezeigt, die n-Typ-Halbleiterelemente 41N und die p-Typ-Halbleiterelemente 41P jeweils elektrisch miteinander verbunden.
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In dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Rotor 1 mit dem thermoelektrischen Wandler 41 versehen. Deshalb kann der thermoelektrische Wandler 41 an Stellen nahe einer Wärmequelle angeordnet werden, die Wärme erzeugt, wenn der Bremsbelag auf dem Rotor 1 gleitet. Deshalb kann die Wärmerückgewinnungseffizienz erhöht werden.
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Darüber hinaus sind in dem Bremssystem gemäß der vorliegenden Ausführungsform die n-Typ-Halbleiterelemente 41N und die p-Typ-Halbleiterelemente 41P abwechselnd in Umfangsrichtung des Rotors 1 angeordnet. Da deshalb der Reibwiderstand in dem Bremsbelag 3 in Umfangsrichtung des Rotors 1 gleich wird, kann das Auftreten von Problemen, wie z. B. teilweiser Abrieb des Bremsbelags und eine Verschlechterung des Bremsgleichgewichts, vermieden werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem und kann insbesondere für ein Bremssystem verwendet werden, das die Wärme, die von dem Bremssystem erzielt wird, auf geeignete Weise in Elektrizität umwandeln kann.
