ブレーキ冷却装置
【課題】燃費の向上及びブレーキの小型化を両立して実現可能なブレーキ冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段とを有することを特徴とするブレーキ冷却装置。
【解決手段】駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段とを有することを特徴とするブレーキ冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両において使用される駆動軸から動力を出力する動力出力装置には、原動機を用いるもの、電動機を用いるもの、および原動機と電動機を組み合わせて用いるもの（以下、ハイブリッド式動力出力装置という）等がある。電動機を用いる動力出力装置及びハイブリッド式動力出力装置では、発電機として機能しうる電動機を用いることにより、駆動軸から動力を出力するだけでなく、駆動軸の回転動力を電力として回生することができるものもある。
【０００３】
このような回生機能を備えた動力出力装置が車両に搭載された場合、該車両は制動時に車両の走行に伴う運動エネルギーを電力として回生しバッテリーに蓄えることができるため、省エネルギー性に優れたものとなる。この際、駆動軸の回転動力を電力として回生している間は、駆動軸の回転に負荷を与えることになるため、車両に制動力を与えることもできる。
【０００４】
一方、上記バッテリーが満充電に近い状態である場合は、回生電力を蓄えておくことができないため、車両の制動時にはその運動エネルギーを何らかの形で消費する必要が生じる。例えば、通常の車両と同様に、ブレーキの摩擦により熱として消費することも考えられるが、ブレーキの負荷が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
そのため、従来、ブレーキにおいて発生する熱量の低減等を目的とする各種発明がなされてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、隔壁部材とケーシング部の間に空気通路を形成し、車体側に設けた空気強制送給手段からこの空気通路に冷却空気を強制的に導入する空気導入孔をケーシング部に形成する技術が開示されている。また、特許文献２には、ブレーキ冷却用に走行風を導入するブレーキ冷却ダクトであって、一端がタイヤ前方に第１開口を、他端がフロントバンパ後方に第２開口を有し、本体に必要に応じて開閉作動により両開口を連通、遮断する扉を配設する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、充電状態が所定状態である場合に、電動機により駆動軸の回転動力を変換して得られた電力を用いて、冷却手段を運転する動力出力装置に係る技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６―１０９０４５号公報
【特許文献２】実開平５―７５０３４号公報
【特許文献３】特開平１１―６９５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような回生機能を備えた従来の動力出力装置において電力の回生を行う場合と行わない場合とで同じ耐フェード性能を得るには、ブレーキの冷却性を向上させるのみならず、回生を行わない場合を想定してブレーキの容量（ディスク部分の体積等）を増大させる等の設定が必要とされていた。
【０００８】
そのため、燃費の向上とブレーキ冷却性の向上又はブレーキの小型化をを両立して実現できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みて、この問題を解消するために発明されたものであり、燃費の向上及びブレーキの小型化を両立して実現可能なブレーキ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明におけるブレーキ冷却装置は、駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段とを有するように構成することができる。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記制御手段は、前記駆動軸の回転動力に基づき前記電動機により回生される電力量が当該車両の走行のために前記電動機により消費される電力量よりも大きい場合に前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定するように構成することができる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記制御手段は、さらに、前記電動機の供給する電力に基づく前記駆動軸の回転のみで走行可能と判断した場合に、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃費の向上及びブレーキの小型化を両立して実現可能なブレーキ冷却装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
（機能の構成）
まず、本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例について説明を行う。
【００１６】
図１は、本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例を示す図である。図１に示すブレーキ冷却装置１は、主たる構成としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、ブレーキ冷却部１２を有する。このようなブレーキ冷却装置１は自動車等の車両に搭載されている。
【００１７】
ＥＣＵ１１は、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行う制御手段としてのマイクロコントローラである。例えば、当該車両が駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システム（駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機）を採用している場合には、回生システムの作動状態及びブレーキの負荷状態を判定して、判定結果に基づきブレーキ冷却部１２を作動させる処理等を行う。詳細には、以降に示す第１の実施形態〜第３の実施形態において説明する。
【００１８】
ブレーキ冷却部１２は、ＥＣＵ１１により制御され、ブレーキを冷却する機能部である。ブレーキが冷却されることにより、ブレーキの小型化（軽量化）が図れ、燃費の向上等が実現される。
【００１９】
なお、本実施形態では、ブレーキ冷却部１２の冷却対象となるブレーキは、その容量（ディスク部分の体積等）が通常のブレーキの容量に比して特に増大されたものである必要はないものとする。そのため、本実施形態によれば、ブレーキの冷却性の向上による燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となる。
【００２０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図２及び３を参照しながら説明する。
【００２１】
（ブレーキ冷却装置について）
図２は、実施形態１に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図２（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体斜め前方上側から見た斜視図を示している。図２（ｂ）では、図２（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００２２】
図２（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（スパッツ１３、モータ１４）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、スパッツ１３及びモータ１４は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００２４】
スパッツ１３は、フロントバンパ２の後方で左右の前輪３の前方に配置される部材である。スパッツ１３が配置されることにより、車両１０の走行時に前輪３に当たる気流を排除して前輪３前方の圧力増加を抑制し、車両１０に対する空気抵抗と揚力を低減させて前輪３周りの整流を行うことができる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、図２（ｂ）に示されるように、スパッツ１３は車体に固定されたＬ字状の部材であり、後述するモータ１４の回転に応じてその一部又は全部が変位可能になっている。例えばモータ１４の回転に応じて前輪３の前方の位置から回避させたり（図２（ｂ）の破線形状）又は前輪３の前方の位置に戻されたり（図２（ｂ）の実線形状）することができる。なお、スパッツ１３の形状や変位方向等は上記の場合に限らないものとする。
【００２６】
モータ１４は、スパッツ１３の一部又は全部を変位させることにより、スパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させる又は前輪３の前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段としてのモータである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００２７】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御されたモータ１４は、スパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させるように制御する。そうすると、前輪３の内部の非図示のブレーキディスク近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。
【００２８】
続いて、当該ブレーキ冷却装置１においてモータ１４はどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例を図３のフローを用いて説明する。
【００２９】
（ブレーキ冷却装置の動作例）
図３は、実施形態１に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。ここでは、当該車両１０は駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システム（駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機）を備えたハイブリッド式の車両であるとして説明を行う。
【００３０】
まず、制動負荷演算を行う（Ｓ１０１）。ここでは、走行中の当該車両１０においてドライバによるブレーキペダルの踏下等により制動の指示を受けると、ＥＣＵ１１は、制動負荷、即ち制動時の駆動軸の動力負荷電力量等を演算する。既知の技術であるとしてここでは詳細については省略する。
【００３１】
続いてステップＳ１０２へ移って、回生システムが作動しているか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここでは、ＥＣＵ１１は、回生システムが作動しているか否かを判定する。これは、当該車両１０の回生システムが電力を蓄えることが可能な状態（回生システムが作動中）か、或いは、バッテリーが満充電に近いために電力を蓄えずに駆動軸の回転動力を何らかの形で消費すべき状態（回生システムが非作動中）かを判定するための処理である。既知の技術であるとしてここでは詳細については省略する。
【００３２】
なお、回生システムが非作動中であって、駆動軸の回転動力を消費すべく例えばブレーキの摩擦により熱として消費する場合には、ブレーキにおいて発生する熱量を低減する必要が生じる。一方、回生システムが作動中である場合には、駆動軸の回転動力を電力として回生しバッテリーに蓄えることができるため、当該システムが非作動中である場合に比してブレーキにおいて発生する熱量を低減する必要は生じない。
【００３３】
ステップＳ１０２においてＮＯの場合、即ち回生システムが作動していない場合（Ｓ１０２、ＮＯ）、ステップＳ１０３へ移る。なお、ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合、即ち回生システムが作動している場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、ここでは処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ１０３へ移った場合、制動負荷は高いか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここでは、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１において演算された制動時の動力負荷電力量が所定値以上か否かを判定する。これは即ち、制動時の駆動軸の回転動力に基づき回生システムにおいて回生される回生電力量が当該車両の走行のために消費される消費電力量以上か否かを判定していることと同義である。
【００３５】
なお、制動負荷が高い（回生電力量が消費電力量以上である）場合にはバッテリーが満充電になりやすく、従って回生システムが非作動になりやすいことを示している。一方、制動負荷が高くない（消費電力量が回生電力量以上である）場合にはバッテリーに蓄えられた電力が消費され回生システムが作動しやすいことを示している。
【００３６】
ステップＳ１０３においてＹＥＳの場合、即ち制動負荷が高い場合（Ｓ１０３、ＹＥＳ）、ステップＳ１０４へ移って、モータ駆動のみで走行可能か否かを判定する（Ｓ１０４）。ここでは、ＥＣＵ１１は、回生システムにより供給される電力に基づく駆動軸の回転のみで走行可能であるか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合、即ちモータ駆動のみで走行可能であると判定した場合（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、ステップＳ１０５へ移って、スパッツ１３を作動させる（Ｓ１０５）。ここでは、ＥＣＵ１１はモータ１４によりスパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する。そうすると、前輪３の非図示のブレーキディスク近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。なお、ステップＳ１０４においてＮＯの場合、即ちモータ駆動のみで走行可能でないと判定した場合（Ｓ１０４、ＮＯ）、ここでは処理を終了するが、ステップＳ１０１へ戻るようにしてもよい。
【００３８】
以上に示される動作により、本実施形態１におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００３９】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００４０】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について図４〜５を参照しながら説明する。
【００４１】
（ブレーキ冷却装置について）
図４は、実施形態２に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図４（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体斜め前方上側から見た斜視図を示している。図４（ｂ）では、図4（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００４２】
図４（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（ブレーキ用冷却ファン１５、導風ダクト１６）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、ブレーキ用冷却ファン１５及び導風ダクト１６は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００４３】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００４４】
ブレーキ用冷却ファン１５は、当該車両１０の例えばエンジンルーム内等に配設された送風を行う冷却ファンである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００４５】
導風ダクト１６は、風を流すことを目的にして設けられた例えば蛇腹構造の通風管である。本実施形態では、この導風ダクト１６の一端はブレーキ用冷却ファン１５と接続され、他端はブレーキディスク４近傍に配設されている。
【００４６】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御されたブレーキ用冷却ファン１５は、導風ダクト１６を介してブレーキディスク４近傍に対して送風を行う。これにより、ブレーキの冷却が実現される。
【００４７】
続いて、当該ブレーキ冷却装置１においてブレーキ用冷却ファン１５はどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例を図５のフローを用いて説明する。
【００４８】
（ブレーキ冷却装置の動作例）
図５は、実施形態２に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。ここでは、当該車両１０は制動時に駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システムを備えたハイブリッド式の車両であるとして説明を行う。
【００４９】
図５におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０３に係る処理は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に係る処理と同様であるとしてここでは説明を省略する。なお、ステップＳ２０２においてＹＥＳの場合及びステップＳ２０３においてＮＯの場合、ここではステップＳ２０６へ移る。
【００５０】
ステップＳ２０４へ移った場合、ブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定し（Ｓ２０４）、作動中でない場合には（Ｓ２０４、ＮＯ）、ステップＳ２０５へ移って、ブレーキ用冷却ファン１５を作動させる（Ｓ２０５）。ここでは、ＥＣＵ１１は制動による回収エネルギー（回生された回生電力）をブレーキ用冷却ファン１５の作動に用いる電力として利用するものとする。
【００５１】
なお、ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合、即ちブレーキ用冷却ファン１５が作動中の場合（Ｓ２０４、ＹＥＳ）、ここではステップＳ２０１へ再び戻るようにしている。
【００５２】
ステップＳ２０６へ移った場合、ブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定する（Ｓ２０６）。ここでは、ＥＣＵ１１はブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定する。ステップＳ２０６においてＹＥＳの場合、即ちブレーキ用冷却ファン１５が作動中である場合（Ｓ２０６、ＹＥＳ）、ステップＳ２０７へ移ってこれを停止する（Ｓ２０７）。
【００５３】
ステップＳ２０７に係る処理を行うのは、ステップＳ２０２においてＹＥＳ又はステップＳ２０３においてＮＯであるため、ブレーキ用冷却ファン１５を作動させる必要がないためである。
【００５４】
以上に示される動作により、本実施形態２におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００５５】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００５６】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態について図６を参照しながら説明する。
【００５７】
（ブレーキ冷却装置について）
図６は、実施形態３に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図６（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体前方から見た図を示している。図６（ｂ）では、図６（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。
【００５８】
図６（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（導風板用モータ１７、導風板１８）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、導風板用モータ１７及び導風板１８は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００５９】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００６０】
導風板用モータ１７は、後述の導風板１８を変位させることにより、導風板１８を所定位置に移動させる駆動手段としてのモータである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００６１】
導風板１８は、外気を取り込んで風をブレーキディスク２近傍に取り込むためにロアアーム５下部に配設された一般的なブレーキ用導風板である。
【００６２】
なお、本実施形態においては、図６（ｂ）に示されるように、導風板１８は車体に固定されたＬ字状の部材であり、導風板用モータ１７の回転に応じて変位可能になっている。例えば導風板用モータ１７の回転に応じて外気をブレーキディスク４近傍に取り込むことが可能な位置（図６（ｂ）の破線形状）に変位させたり、外気とブレーキディスク４近傍の空気の流れを遮断する位置（図６（ｂ）の実線形状）に変位させたりすることができる。なお、導風板１８の形状や変位方向等は上記の場合に限らないものとする。
【００６３】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御された導風板用モータ１７は、導風板１８をブレーキディスク４近傍に外気を取り込むことが可能な位置に変位させるように制御する。そうすると、ブレーキディスク４近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。
【００６４】
当該ブレーキ冷却装置１において導風板用モータ１７がどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例は前述の図３又は図５のフローと同様であるとしてここでは説明を省略する。
【００６５】
本実施形態３におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００６６】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００６７】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記各実施形態にあげたその他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態１に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【図３】実施形態１に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】実施形態２に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【図５】実施形態２に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態３に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ ブレーキ冷却装置
１０ 車両
１１ ＥＣＵ
１２ ブレーキ冷却部
１３ スパッツ
１４ モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の車両において使用される駆動軸から動力を出力する動力出力装置には、原動機を用いるもの、電動機を用いるもの、および原動機と電動機を組み合わせて用いるもの（以下、ハイブリッド式動力出力装置という）等がある。電動機を用いる動力出力装置及びハイブリッド式動力出力装置では、発電機として機能しうる電動機を用いることにより、駆動軸から動力を出力するだけでなく、駆動軸の回転動力を電力として回生することができるものもある。
【０００３】
このような回生機能を備えた動力出力装置が車両に搭載された場合、該車両は制動時に車両の走行に伴う運動エネルギーを電力として回生しバッテリーに蓄えることができるため、省エネルギー性に優れたものとなる。この際、駆動軸の回転動力を電力として回生している間は、駆動軸の回転に負荷を与えることになるため、車両に制動力を与えることもできる。
【０００４】
一方、上記バッテリーが満充電に近い状態である場合は、回生電力を蓄えておくことができないため、車両の制動時にはその運動エネルギーを何らかの形で消費する必要が生じる。例えば、通常の車両と同様に、ブレーキの摩擦により熱として消費することも考えられるが、ブレーキの負荷が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
そのため、従来、ブレーキにおいて発生する熱量の低減等を目的とする各種発明がなされてきた。
【０００６】
例えば、特許文献１には、隔壁部材とケーシング部の間に空気通路を形成し、車体側に設けた空気強制送給手段からこの空気通路に冷却空気を強制的に導入する空気導入孔をケーシング部に形成する技術が開示されている。また、特許文献２には、ブレーキ冷却用に走行風を導入するブレーキ冷却ダクトであって、一端がタイヤ前方に第１開口を、他端がフロントバンパ後方に第２開口を有し、本体に必要に応じて開閉作動により両開口を連通、遮断する扉を配設する技術が開示されている。さらに、特許文献３には、充電状態が所定状態である場合に、電動機により駆動軸の回転動力を変換して得られた電力を用いて、冷却手段を運転する動力出力装置に係る技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６―１０９０４５号公報
【特許文献２】実開平５―７５０３４号公報
【特許文献３】特開平１１―６９５１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような回生機能を備えた従来の動力出力装置において電力の回生を行う場合と行わない場合とで同じ耐フェード性能を得るには、ブレーキの冷却性を向上させるのみならず、回生を行わない場合を想定してブレーキの容量（ディスク部分の体積等）を増大させる等の設定が必要とされていた。
【０００８】
そのため、燃費の向上とブレーキ冷却性の向上又はブレーキの小型化をを両立して実現できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みて、この問題を解消するために発明されたものであり、燃費の向上及びブレーキの小型化を両立して実現可能なブレーキ冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明におけるブレーキ冷却装置は、駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段とを有するように構成することができる。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記制御手段は、前記駆動軸の回転動力に基づき前記電動機により回生される電力量が当該車両の走行のために前記電動機により消費される電力量よりも大きい場合に前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定するように構成することができる。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明における前記制御手段は、さらに、前記電動機の供給する電力に基づく前記駆動軸の回転のみで走行可能と判断した場合に、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、燃費の向上及びブレーキの小型化を両立して実現可能なブレーキ冷却装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
（機能の構成）
まず、本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例について説明を行う。
【００１６】
図１は、本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例を示す図である。図１に示すブレーキ冷却装置１は、主たる構成としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）１１、ブレーキ冷却部１２を有する。このようなブレーキ冷却装置１は自動車等の車両に搭載されている。
【００１７】
ＥＣＵ１１は、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行う制御手段としてのマイクロコントローラである。例えば、当該車両が駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システム（駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機）を採用している場合には、回生システムの作動状態及びブレーキの負荷状態を判定して、判定結果に基づきブレーキ冷却部１２を作動させる処理等を行う。詳細には、以降に示す第１の実施形態〜第３の実施形態において説明する。
【００１８】
ブレーキ冷却部１２は、ＥＣＵ１１により制御され、ブレーキを冷却する機能部である。ブレーキが冷却されることにより、ブレーキの小型化（軽量化）が図れ、燃費の向上等が実現される。
【００１９】
なお、本実施形態では、ブレーキ冷却部１２の冷却対象となるブレーキは、その容量（ディスク部分の体積等）が通常のブレーキの容量に比して特に増大されたものである必要はないものとする。そのため、本実施形態によれば、ブレーキの冷却性の向上による燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となる。
【００２０】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図２及び３を参照しながら説明する。
【００２１】
（ブレーキ冷却装置について）
図２は、実施形態１に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図２（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体斜め前方上側から見た斜視図を示している。図２（ｂ）では、図２（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００２２】
図２（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（スパッツ１３、モータ１４）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、スパッツ１３及びモータ１４は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００２３】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００２４】
スパッツ１３は、フロントバンパ２の後方で左右の前輪３の前方に配置される部材である。スパッツ１３が配置されることにより、車両１０の走行時に前輪３に当たる気流を排除して前輪３前方の圧力増加を抑制し、車両１０に対する空気抵抗と揚力を低減させて前輪３周りの整流を行うことができる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、図２（ｂ）に示されるように、スパッツ１３は車体に固定されたＬ字状の部材であり、後述するモータ１４の回転に応じてその一部又は全部が変位可能になっている。例えばモータ１４の回転に応じて前輪３の前方の位置から回避させたり（図２（ｂ）の破線形状）又は前輪３の前方の位置に戻されたり（図２（ｂ）の実線形状）することができる。なお、スパッツ１３の形状や変位方向等は上記の場合に限らないものとする。
【００２６】
モータ１４は、スパッツ１３の一部又は全部を変位させることにより、スパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させる又は前輪３の前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段としてのモータである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００２７】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御されたモータ１４は、スパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させるように制御する。そうすると、前輪３の内部の非図示のブレーキディスク近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。
【００２８】
続いて、当該ブレーキ冷却装置１においてモータ１４はどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例を図３のフローを用いて説明する。
【００２９】
（ブレーキ冷却装置の動作例）
図３は、実施形態１に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。ここでは、当該車両１０は駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システム（駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機）を備えたハイブリッド式の車両であるとして説明を行う。
【００３０】
まず、制動負荷演算を行う（Ｓ１０１）。ここでは、走行中の当該車両１０においてドライバによるブレーキペダルの踏下等により制動の指示を受けると、ＥＣＵ１１は、制動負荷、即ち制動時の駆動軸の動力負荷電力量等を演算する。既知の技術であるとしてここでは詳細については省略する。
【００３１】
続いてステップＳ１０２へ移って、回生システムが作動しているか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここでは、ＥＣＵ１１は、回生システムが作動しているか否かを判定する。これは、当該車両１０の回生システムが電力を蓄えることが可能な状態（回生システムが作動中）か、或いは、バッテリーが満充電に近いために電力を蓄えずに駆動軸の回転動力を何らかの形で消費すべき状態（回生システムが非作動中）かを判定するための処理である。既知の技術であるとしてここでは詳細については省略する。
【００３２】
なお、回生システムが非作動中であって、駆動軸の回転動力を消費すべく例えばブレーキの摩擦により熱として消費する場合には、ブレーキにおいて発生する熱量を低減する必要が生じる。一方、回生システムが作動中である場合には、駆動軸の回転動力を電力として回生しバッテリーに蓄えることができるため、当該システムが非作動中である場合に比してブレーキにおいて発生する熱量を低減する必要は生じない。
【００３３】
ステップＳ１０２においてＮＯの場合、即ち回生システムが作動していない場合（Ｓ１０２、ＮＯ）、ステップＳ１０３へ移る。なお、ステップＳ１０２においてＹＥＳの場合、即ち回生システムが作動している場合（Ｓ１０２、ＹＥＳ）、ここでは処理を終了する。
【００３４】
ステップＳ１０３へ移った場合、制動負荷は高いか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここでは、ＥＣＵ１１は、ステップＳ１において演算された制動時の動力負荷電力量が所定値以上か否かを判定する。これは即ち、制動時の駆動軸の回転動力に基づき回生システムにおいて回生される回生電力量が当該車両の走行のために消費される消費電力量以上か否かを判定していることと同義である。
【００３５】
なお、制動負荷が高い（回生電力量が消費電力量以上である）場合にはバッテリーが満充電になりやすく、従って回生システムが非作動になりやすいことを示している。一方、制動負荷が高くない（消費電力量が回生電力量以上である）場合にはバッテリーに蓄えられた電力が消費され回生システムが作動しやすいことを示している。
【００３６】
ステップＳ１０３においてＹＥＳの場合、即ち制動負荷が高い場合（Ｓ１０３、ＹＥＳ）、ステップＳ１０４へ移って、モータ駆動のみで走行可能か否かを判定する（Ｓ１０４）。ここでは、ＥＣＵ１１は、回生システムにより供給される電力に基づく駆動軸の回転のみで走行可能であるか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合、即ちモータ駆動のみで走行可能であると判定した場合（Ｓ１０４、ＹＥＳ）、ステップＳ１０５へ移って、スパッツ１３を作動させる（Ｓ１０５）。ここでは、ＥＣＵ１１はモータ１４によりスパッツ１３を前輪３の前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する。そうすると、前輪３の非図示のブレーキディスク近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。なお、ステップＳ１０４においてＮＯの場合、即ちモータ駆動のみで走行可能でないと判定した場合（Ｓ１０４、ＮＯ）、ここでは処理を終了するが、ステップＳ１０１へ戻るようにしてもよい。
【００３８】
以上に示される動作により、本実施形態１におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００３９】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００４０】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について図４〜５を参照しながら説明する。
【００４１】
（ブレーキ冷却装置について）
図４は、実施形態２に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図４（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体斜め前方上側から見た斜視図を示している。図４（ｂ）では、図4（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。なお、図中矢印ＦＲは車体前方方向を、矢印ＵＰは車体上方方向を示す。
【００４２】
図４（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（ブレーキ用冷却ファン１５、導風ダクト１６）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、ブレーキ用冷却ファン１５及び導風ダクト１６は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００４３】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００４４】
ブレーキ用冷却ファン１５は、当該車両１０の例えばエンジンルーム内等に配設された送風を行う冷却ファンである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００４５】
導風ダクト１６は、風を流すことを目的にして設けられた例えば蛇腹構造の通風管である。本実施形態では、この導風ダクト１６の一端はブレーキ用冷却ファン１５と接続され、他端はブレーキディスク４近傍に配設されている。
【００４６】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御されたブレーキ用冷却ファン１５は、導風ダクト１６を介してブレーキディスク４近傍に対して送風を行う。これにより、ブレーキの冷却が実現される。
【００４７】
続いて、当該ブレーキ冷却装置１においてブレーキ用冷却ファン１５はどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例を図５のフローを用いて説明する。
【００４８】
（ブレーキ冷却装置の動作例）
図５は、実施形態２に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。ここでは、当該車両１０は制動時に駆動軸の回転動力を電力として回生する回生システムを備えたハイブリッド式の車両であるとして説明を行う。
【００４９】
図５におけるステップＳ２０１〜Ｓ２０３に係る処理は、図３のステップＳ１０１〜Ｓ１０３に係る処理と同様であるとしてここでは説明を省略する。なお、ステップＳ２０２においてＹＥＳの場合及びステップＳ２０３においてＮＯの場合、ここではステップＳ２０６へ移る。
【００５０】
ステップＳ２０４へ移った場合、ブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定し（Ｓ２０４）、作動中でない場合には（Ｓ２０４、ＮＯ）、ステップＳ２０５へ移って、ブレーキ用冷却ファン１５を作動させる（Ｓ２０５）。ここでは、ＥＣＵ１１は制動による回収エネルギー（回生された回生電力）をブレーキ用冷却ファン１５の作動に用いる電力として利用するものとする。
【００５１】
なお、ステップＳ２０４においてＹＥＳの場合、即ちブレーキ用冷却ファン１５が作動中の場合（Ｓ２０４、ＹＥＳ）、ここではステップＳ２０１へ再び戻るようにしている。
【００５２】
ステップＳ２０６へ移った場合、ブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定する（Ｓ２０６）。ここでは、ＥＣＵ１１はブレーキ用冷却ファン１５が作動中か否かを判定する。ステップＳ２０６においてＹＥＳの場合、即ちブレーキ用冷却ファン１５が作動中である場合（Ｓ２０６、ＹＥＳ）、ステップＳ２０７へ移ってこれを停止する（Ｓ２０７）。
【００５３】
ステップＳ２０７に係る処理を行うのは、ステップＳ２０２においてＹＥＳ又はステップＳ２０３においてＮＯであるため、ブレーキ用冷却ファン１５を作動させる必要がないためである。
【００５４】
以上に示される動作により、本実施形態２におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００５５】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００５６】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態について図６を参照しながら説明する。
【００５７】
（ブレーキ冷却装置について）
図６は、実施形態３に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。図６（ａ）では、ブレーキ冷却装置１としてのＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２が適用される車両１０を車体前方から見た図を示している。図６（ｂ）では、図６（ａ）のＥＣＵ１１及びブレーキ冷却部１２周辺を拡大した図を示している。
【００５８】
図６（ａ）に示す車両１０は、ＥＣＵ１１、ブレーキ冷却部１２（導風板用モータ１７、導風板１８）を有する構成である。なお、ＥＣＵ１１は図１のＥＣＵ１１に対応し、導風板用モータ１７及び導風板１８は図１のブレーキ冷却部１２に対応するものとする。
【００５９】
ＥＣＵ１１は、前述のように、当該ブレーキ冷却装置１が行うブレーキ冷却に係る制御等を含み各種制御を行うマイクロコントローラである。
【００６０】
導風板用モータ１７は、後述の導風板１８を変位させることにより、導風板１８を所定位置に移動させる駆動手段としてのモータである。その作動、非作動は、ＥＣＵ１１により制御される。
【００６１】
導風板１８は、外気を取り込んで風をブレーキディスク２近傍に取り込むためにロアアーム５下部に配設された一般的なブレーキ用導風板である。
【００６２】
なお、本実施形態においては、図６（ｂ）に示されるように、導風板１８は車体に固定されたＬ字状の部材であり、導風板用モータ１７の回転に応じて変位可能になっている。例えば導風板用モータ１７の回転に応じて外気をブレーキディスク４近傍に取り込むことが可能な位置（図６（ｂ）の破線形状）に変位させたり、外気とブレーキディスク４近傍の空気の流れを遮断する位置（図６（ｂ）の実線形状）に変位させたりすることができる。なお、導風板１８の形状や変位方向等は上記の場合に限らないものとする。
【００６３】
以上のような構成により、所定の条件下でＥＣＵ１１により作動するように制御された導風板用モータ１７は、導風板１８をブレーキディスク４近傍に外気を取り込むことが可能な位置に変位させるように制御する。そうすると、ブレーキディスク４近傍に気流が当たることになり結果的にブレーキの冷却が実現される。
【００６４】
当該ブレーキ冷却装置１において導風板用モータ１７がどのような状況（前記所定の条件）下において作動するように制御されるのかについての具体的な一例は前述の図３又は図５のフローと同様であるとしてここでは説明を省略する。
【００６５】
本実施形態３におけるブレーキ冷却装置１によれば、回生システムが作動しなくなりブレーキの負荷が高くなった場合に、ブレーキ冷却装置１を作動させブレーキを冷却する動作を行う。例えば坂道を下っていてバッテリーが満充電になったとき等である。
【００６６】
そのため、以下に掲げる利点を奏する。その利点とは、回生によるエネルギー回収を見込んだブレーキ容量とできるため、軽量化、ＣＯ2の低減などが実現可能であることである。また、燃費の向上とブレーキの小型化（軽量化）とが両立して実現可能となることである。
【００６７】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記各実施形態にあげたその他の要素との組み合わせなど、ここで示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明におけるブレーキ冷却装置の機能構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態１に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【図３】実施形態１に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。
【図４】実施形態２に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【図５】実施形態２に係るブレーキ冷却装置の動作例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態３に係るブレーキ冷却装置の例を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ ブレーキ冷却装置
１０ 車両
１１ ＥＣＵ
１２ ブレーキ冷却部
１３ スパッツ
１４ モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、
当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、
当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段と、
を有することを特徴とするブレーキ冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記駆動軸の回転動力に基づき前記電動機により回生される電力量が当該車両の走行のために前記電動機により消費される電力量よりも大きい場合に前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段は、さらに、前記電動機の供給する電力に基づく前記駆動軸の回転のみで走行可能と判断した場合に、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ冷却装置。
【請求項１】
駆動軸の回転動力と電力とを相互に変換可能な電動機を備えた車両において用いられるブレーキ冷却装置であって、
当該車両の前輪前方に配置されたスパッツの一部又は全部を変位させることにより、前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる又は前記前輪前方の位置に戻す駆動を行う駆動手段と、
当該車両の制動時に、前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定すると、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御する制御手段と、
を有することを特徴とするブレーキ冷却装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記駆動軸の回転動力に基づき前記電動機により回生される電力量が当該車両の走行のために前記電動機により消費される電力量よりも大きい場合に前記駆動軸の回転動力負荷電力量が所定量以上であると判定することを特徴とする請求項１に記載のブレーキ冷却装置。
【請求項３】
前記制御手段は、さらに、前記電動機の供給する電力に基づく前記駆動軸の回転のみで走行可能と判断した場合に、前記駆動手段により前記スパッツを前記前輪前方の位置から回避させる駆動を行うよう制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のブレーキ冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１８４５０５（Ｐ２００９−１８４５０５Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６５７６（Ｐ２００８−２６５７６）
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月６日（２００８．２．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]