JP2011021626A - Brake cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレーキ冷却装置に関し、特に、ディスクロータにブレーキパッドを押し付けて制動力を発生させるブレーキのディスクロータを冷却するブレーキ冷却装置に関する。 The present invention relates to a brake cooling device, and more particularly to a brake cooling device that cools a disk rotor of a brake that generates a braking force by pressing a brake pad against the disk rotor.
ディスクロータにブレーキパッドを押し付けることにより車輪に制動力を与えるいわゆるディスクブレーキ装置に対し、従来から冷却水を利用してディスクロータを冷却する技術が提案されている(例えば、特許文献1または特許文献2参照)。また、ディスクロータに押し付ける押圧部材内に冷却水循環路を設け、さらにブレーキパッドと押圧部材との間に高熱伝導材を配置した水冷式ディスクブレーキ装置が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 For a so-called disc brake device that applies a braking force to a wheel by pressing a brake pad against the disc rotor, a technology for cooling the disc rotor using cooling water has been conventionally proposed (for example, Patent Literature 1 or Patent Literature 1). 2). Further, there has been proposed a water-cooled disc brake device in which a cooling water circulation path is provided in a pressing member that is pressed against the disc rotor, and a high heat conductive material is disposed between the brake pad and the pressing member (see, for example, Patent Document 3). .
上述の特許文献1から3に記載の技術では、ブレーキパッドを介してディスクロータの熱を冷却水によって冷却する。しかしながら、ブレーキパッドには、ブレーキの効き、騒音や振動、摩耗寿命など多くの性能が要求される。このため、これらの要求性能を満たしつつディスクロータの熱を効率的に回収する性能も満たすことは容易ではない。 In the techniques described in Patent Documents 1 to 3 described above, the heat of the disk rotor is cooled by cooling water via the brake pads. However, the brake pads are required to have many performances such as braking effectiveness, noise and vibration, and wear life. For this reason, it is not easy to satisfy the performance of efficiently recovering the heat of the disk rotor while satisfying these required performances.
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ブレーキパッドへの影響を抑制しつつディスクロータの熱を効率的に回収することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to efficiently recover the heat of the disk rotor while suppressing the influence on the brake pads.
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキ冷却装置は、ブレーキパッドが押し付けられることにより車輪に制動力を与えるディスクロータを冷却するブレーキ冷却装置において、前記ディスクロータのうち前記ブレーキパッドが押し付けられる被押圧面に接して前記ディスクロータが持つ熱を回収する熱回収部材と、前記熱回収部材を冷却する冷却機構と、を備える。 In order to solve the above problems, a brake cooling device according to an aspect of the present invention is a brake cooling device that cools a disk rotor that applies a braking force to a wheel when the brake pad is pressed. A heat recovery member that recovers the heat of the disk rotor in contact with the pressed surface against which is pressed, and a cooling mechanism that cools the heat recovery member.
この態様によれば、ブレーキパッドを介することなく熱回収部材をディスクロータの被押圧面に直接当接させてその熱を回収することができる。このため、ブレーキパッドへの影響を抑制しつつディスクロータの熱を効率的に回収することができる。 According to this aspect, the heat recovery member can be directly brought into contact with the pressed surface of the disk rotor without using the brake pad to recover the heat. For this reason, it is possible to efficiently recover the heat of the disk rotor while suppressing the influence on the brake pad.
本発明によれば、ブレーキパッドへの影響を抑制しつつディスクロータの熱を効率的に回収することができる。 According to the present invention, the heat of the disk rotor can be efficiently recovered while suppressing the influence on the brake pad.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(以下、「実施形態」という。)について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置10の構成を模式的に示す図である。液冷式ブレーキ装置10は、ディスクブレーキ装置12およびブレーキ冷却装置14を有する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a liquid-cooled
ディスクブレーキ装置12は、ディスクロータ20およびキャリパ22を有する。ディスクロータ20は円盤状に形成され、車輪(図示せず)と共に回転するよう車輪に固定される。キャリパ22の内部は、ディスクロータ20を挟むように配置された一対のブレーキパッド(図示せず)が設けられている。キャリパ22は、運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作に応じて一対のブレーキパッドをディスクロータ20の被押圧面20aに押し付ける。これにより、ディスクロータ20の被押圧面20aとブレーキパッドとの間に摩擦力が発生し、車輪に制動力が与えられる。
The
このように車輪に制動力を与えるたびにディスクロータ20とブレーキパッドとの間に摩擦力が発生するため、ディスクロータ20の温度は上昇する。ブレーキペダルを踏み込む運転者のブレーキフィーリングを維持するなどのため、ディスクロータ20の冷却は大きな課題となる。
Thus, whenever a braking force is applied to the wheel, a frictional force is generated between the
このため第1の実施形態では、ディスクロータ20を冷却すべくブレーキ冷却装置14が設けられている。ブレーキ冷却装置14は、熱回収機構30および冷却機構32を有する。
For this reason, in the first embodiment, the brake cooling device 14 is provided to cool the
冷却機構32は、ラジエター34、ポンプ36、導管38、40、42を有する。ラジエター34は車両のエンジンの冷却にも利用される。なお、ラジエター34の冷却液に代えて、車両に設けられるエアーコンディショナの冷媒を利用してもよい。
The
導管38の一端は熱回収機構30に接続され、他端はラジエター34に接続される。導管38は、熱回収機構30からラジエター34への冷却液の流路として機能する。導管40の一端はラジエター34に接続され、他端はポンプ36に接続される。また、導管42の一端はポンプ36に接続され、他端は熱回収機構30に接続される。ポンプ36は、ラジエター34から熱回収機構30に向かうよう冷却液に流れを与える。このため導管40および導管42は、ラジエター34から熱回収機構30へ向かう冷却液の流路として機能する。
One end of the
図2は、第1の実施形態に係る熱回収機構30の構成を示す断面図である。図2は、図1のP−P断面図を示している。熱回収機構30は、筐体62、熱回収部材64、永久磁石68、およびソレノイド70を有する。筐体62は、ディスクロータ20を挟むようにコ字状に断面が形成される。筐体62の内面には、ディスクロータ20の被押圧面20aに対して垂直方向に凹むシリンダ室62aが、一対の被押圧面20aの各々に対応するよう一対設けられる。この一対のシリンダ室62aの各々に、一対の熱回収部材64がそれぞれ嵌挿される。これにより熱回収部材64は、シリンダ室62a内部を被押圧面20aと垂直方向に摺動可能に筐体62に支持される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
熱回収部材64はディスクロータ20の外周に沿う円弧状の外周を有するブロック状に形成され、内部に中空の流路64aが設けられる。この流路64aに冷却液66が充填される。流路64a内の冷却液66は、導管42から供給され、導管38に排出される。このとき冷却液66は、ディスクロータ20から回収した熱とともに導管38に排出される。なお、冷却液66に代えて気体を流路64aに循環させてディスクロータ20の熱を回収してもよい。
The
熱回収部材64の外面のうちディスクロータ20の被押圧面20aに対向する面には、被押圧面20aに当接すべき接触面64bが設けられている。熱回収部材64の外面のうち接触面64bの裏面には、永久磁石68が固定されている。また、シリンダ室62aの底部には、ソレノイド70が配置されている。ソレノイド70は電子制御ユニット(以下、「ECU」という)80に接続されている。
A
ECU80は、液冷式ブレーキ装置10が設けられた車両の内部に配置される。ECU80は、各種演算処理を実行するCPU、各種制御プログラムを格納するROM、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるRAMなどを有し、車両に設けられたアクチュエータの作動を制御する。ECU80は、ソレノイド70のオンオフを制御することにより永久磁石68をソレノイド70に離間または近接させる。こうしてECU80は、熱回収部材64の流路64aとディスクロータ20の被押圧面20aとの接触および非接触を制御する。
ECU80 is arrange | positioned inside the vehicle in which the liquid cooling
なお、ソレノイド70など電気アクチュエータに代えて、油圧シリンダなど油圧アクチュエータが利用されてもよい。このとき熱回収部材64を推進させるための油圧は、ディスクロータ20にブレーキパッドを押し付ける油圧システムの油圧が利用されてもよい。
Note that a hydraulic actuator such as a hydraulic cylinder may be used instead of the electric actuator such as the
熱回収部材64は、接触面64bがディスクロータ20の被押圧面20aに接触することによってディスクロータ20が持つ熱を回収する。冷却機構32は、冷却液66を巡回させてラジエター34で冷却液66を冷却することにより、熱回収部材64を冷却する。こうしてブレーキ冷却装置14は、ディスクロータ20の温度を低下させる。
The
このようにディスクロータ20の被押圧面20aに熱回収部材64の接触面64bを直接接触させることにより、ブレーキパッドを介して冷却液でディスクロータ20の熱を回収する場合に比べ、ブレーキパッドへの影響を抑制しつつディスクロータ20を効率的に冷却することができる。
In this way, the
また、この熱回収部材64の接触面64bは、ブレーキパッドよりも耐摩耗性に対する要求レベルは低い。このため、接触面64bを形成する材料を広範な材料から選択することができ、例えば軸受材のような低摩擦係数を有する材料や、高熱伝導性の材料を選択することが可能となる。
Further, the
図3は、第1の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置10による冷却処理の手順を示すフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、車両のイグニッションスイッチがオンにされたときに開始し、その後イグニッションスイッチがオフにされるまで所定時間毎に繰り返し実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the cooling process by the liquid-cooled
ECU80は、ブレーキスイッチがオンか否か、すなわち運転者によりブレーキペダルが踏み込まれたか否かを判定する(S10)。ブレーキスイッチがオンの場合(S10のY)、ブレーキパッドがディスクロータ20の被押圧面20aに押し付けられておりディスクロータ20の温度が上昇する。このためディスクロータ20の温度上昇を抑制すべく、ECU80は、ソレノイド70をオンにして熱回収部材64の接触面64bをディスクロータ20の被押圧面20aに接触させる(S12)。これにより、ディスクロータ20の温度上昇を抑制することができる。
The
ブレーキスイッチがオフの場合(S10のN)、ECU80は、車両に設けられた車輪速センサ(図示せず)の検出結果を利用して車両停止中か否かを判定する(S14)。車両停止中の場合(S14のY)、熱回収部材64によって車輪に制動力が与えられても影響は少ないため、ECU80は、熱回収部材64をディスクロータ20に接触させる(S12)。
When the brake switch is off (N in S10), the
車両停止中でない場合(S14のN)、車両走行中のためディスクロータ20に制動力を与えることを回避すべく、ECU80は、ソレノイド70をオフにして熱回収部材64の接触面64bをディスクロータ20の被押圧面20aから離す(S16)。
When the vehicle is not stopped (N in S14), the
(第2の実施形態)
図4は、第2の実施形態に係る熱回収機構100の構成を示す断面図である。図4は、図1のP−P断面図を示している。熱回収機構30に代えて熱回収機構100が設けられる以外は、液冷式ブレーキ装置の構成は第1の実施形態と同様である。図4は、図1において熱回収機構30に代えて熱回収機構100が配置されたときのP−P断面図を示している。以下、第1の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
熱回収機構100は、熱回収部材64に代えて熱回収部材102が設けられている以外は、第1の実施形態に係る熱回収機構30と同様である。第2の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置による冷却処理の手順は、第1の実施形態と同様である。
The
図5は、第2の実施形態に係る熱回収部材102の拡大図である。熱回収部材102は、第1熱回収部材104、第2熱回収部材106、および熱電素子108を有する。熱回収部材102は、第1の実施形態に係る熱回収部材64と同様に設けられる。したがって、第2の実施形態においても第1熱回収部材104の内部に冷却液66が循環すべき流路104aが設けられる。
FIG. 5 is an enlarged view of the
第2熱回収部材106は板状に形成され、一方の面がディスクロータ20の被押圧面20aに接触すべき接触面106aとなる。熱電素子108は、第2熱回収部材106における接触面106aの裏面と第1熱回収部材104との間に配置され、第1熱回収部材104と第2熱回収部材106とを互いに結合する。
The second
ブレーキパッドがディスクロータ20の被押圧面20aに押し付けられたとき、ディスクロータ20の温度が上昇する。このため、接触面106aが被押圧面20aに接触したとき、第1熱回収部材104よりも第2熱回収部材106の温度が高くなる。熱電素子108は、この温度差を利用して熱エネルギを電気エネルギに変換する。熱電素子108が熱エネルギを電気エネルギに変換するメカニズムについては公知であるため説明を省略する。
When the brake pad is pressed against the pressed
熱電素子108は、車両内部に配置されたバッテリ(図示せず)に接続されており、回収した電力をバッテリに供給する。バッテリは、供給された電力を充電する。こうして熱回収機構100は、ディスクロータ20を冷却するだけでなく、ディスクロータ20の熱エネルギを電気エネルギとして回収する。これにより、車両から発生するエネルギを効率的に利用することができ、環境負担を低減させることができる。
The
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置150の構成を模式的に示す図である。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the configuration of the liquid-cooled
液冷式ブレーキ装置150の構成は、ブレーキ冷却装置14に代えてブレーキ冷却装置160が設けられている以外は第1の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置10と同様に構成される。第3の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置による冷却処理の手順は、第1の実施形態と同様である。ブレーキ冷却装置160は、熱交換機162が設けられている以外は、第1の実施形態に係るブレーキ冷却装置14と同様に構成される。
The configuration of the liquid
熱交換機162は、第1液路部材164、第2液路部材166、および熱電素子168を有する。第1液路部材164は、導管38の中途部に介在する。第1液路部材164の内部には流路(図示せず)が設けられており、導管38を流れる冷却液は、第1液路部材164内部の流路を通過する。
The
第2液路部材166は、導管42の中途部に介在する。第2液路部材166の内部には流路(図示せず)が設けられており、導管42を流れる冷却液は、第2液路部材166内部の流路を通過する。なお、第2液路部材166は導管40の中途部に介在してもよい。
The second
熱電素子168は、第1液路部材164と第2液路部材166との間で双方に接触するよう設けられる。第1液路部材164には、熱回収機構30においてディスクロータ20から回収した熱によって温度が上昇した冷却液が通過する。これに対し、第2液路部材166には、ラジエター34で冷却された冷却液が通過する。熱電素子168は、第1液路部材164と第2液路部材166との間の温度差を利用して熱エネルギを電気エネルギに変換する。
The
熱電素子168は、車両内部に配置されたバッテリ(図示せず)に接続されており、回収した電力をバッテリに供給する。バッテリは、供給された電力を充電する。このように熱回収機構30の外部に熱電素子168を設けた場合においても、車両から発生するエネルギを効率的に利用することができ、環境負担を低減させることができる。
The
(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置による冷却処理の手順を示すフローチャートである。第4の実施形態では、第1の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置10が採用される。なお、液冷式ブレーキ装置10に代えて上述の実施形態に係る他の液冷式ブレーキ装置が採用されてもよい。以下、上述の実施形態と同様の個所は同一の符号を付して説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the cooling process by the liquid-cooled brake device according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the liquid-cooled
ECU80は、ソレノイド70をオンにしている間、冷却フラグをオンに設定する。ECU80は、この冷却フラグがオンに設定されているか否かを判定することにより、熱回収部材64がディスクロータ20の被押圧面20aから離れているか接触しているかを判定する(S40)。
The
熱回収部材64がディスクロータ20の被押圧面20aから離れている場合(S40のY)、ECU80は、ブレーキスイッチがオンか否かを判定する(S42)。ブレーキスイッチがオンの場合(S42のY)、ECU80は、熱回収部材64をディスクロータ20に接触させる(S44)。ブレーキスイッチがオフの場合(S42のN)、ECU80は、S44をスキップして熱回収部材64がディスクロータ20の被押圧面20aから離間した状態を維持する。
When the
熱回収部材64がディスクロータ20の被押圧面20aに接触している場合(S40のN)、ECU80は、離間条件を満たすか否かを判定する(S46)。第4の実施形態では、ディスクロータ20の熱を回収するメリットと、熱回収部材64をディスクロータ20に接触させることによるディメリットとを考慮して離間条件が定められている。例えば、ブレーキスイッチがオフにされているなど制動操作が行われていないこと、あるいは車両が減速されていないことが離間条件として設定されてもよく、また、例えばブレーキスイッチがオフにされてから所定時間を経過することが離間条件として設定されてもよい。
When the
離間条件を満たす場合(S46のY)、ECU80は、熱回収部材64をディスクロータ20の被押圧面20aから離す(S48)。離間条件を満たさない場合(S46のN)、ECU80は、S48をスキップして熱回収部材64がディスクロータ20の被押圧面20aに接触した状態を維持する。
When the separation condition is satisfied (Y in S46), the
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を本実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and an appropriate combination of the elements of this embodiment is also effective as an embodiment of the present invention. Also, various modifications such as design changes can be added to this embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and embodiments to which such modifications are added can also be included in the scope of the present invention.
10 液冷式ブレーキ装置、 12 ディスクブレーキ装置、 14 ブレーキ冷却装置、 20 ディスクロータ、 20a 被押圧面、 22 キャリパ、 30 熱回収機構、 32 冷却機構、 34 ラジエター、 36 ポンプ、 62 筐体、 62a シリンダ室、 64 熱回収部材、 64a 流路、 64b 接触面、 66 冷却液、 68 永久磁石、 70 ソレノイド、 80 ECU、 102 熱回収部材、 160 ブレーキ冷却装置。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ディスクロータのうち前記ブレーキパッドが押し付けられる被押圧面に接して前記ディスクロータが持つ熱を回収する熱回収部材と、
前記熱回収部材を冷却する冷却機構と、
を備えることを特徴とするブレーキ冷却装置。 In a brake cooling device for cooling a disc rotor that applies braking force to a wheel by pressing a brake pad,
A heat recovery member that recovers heat of the disk rotor in contact with a pressed surface to which the brake pad is pressed among the disk rotor;
A cooling mechanism for cooling the heat recovery member;
A brake cooling device comprising:
Priority Applications (1)
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