ブレーキ冷却装置
【課題】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。
【解決手段】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２０を冷却するブレーキ冷却装置において、熱回収部材６４は、ディスクロータ２０のうちブレーキパッドが押し付けられる被押圧面２０ａに接してディスクロータ２０が持つ熱を回収する。冷却機構は、熱回収部材６４の流路６４ａに冷却液を巡回させ、熱回収部材６４の外部のラジエターで冷却液を冷却することにより、熱回収部材６４を冷却する。ＥＣＵ８０は、ソレノイド７０のオンオフを制御することにより、熱回収部材６４とディスクロータ２０との接触および非接触を制御する。
【解決手段】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２０を冷却するブレーキ冷却装置において、熱回収部材６４は、ディスクロータ２０のうちブレーキパッドが押し付けられる被押圧面２０ａに接してディスクロータ２０が持つ熱を回収する。冷却機構は、熱回収部材６４の流路６４ａに冷却液を巡回させ、熱回収部材６４の外部のラジエターで冷却液を冷却することにより、熱回収部材６４を冷却する。ＥＣＵ８０は、ソレノイド７０のオンオフを制御することにより、熱回収部材６４とディスクロータ２０との接触および非接触を制御する。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５３６７１号公報
【特許文献２】特開平９−５３６７２号公報
【特許文献３】特開平６−７４２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のＰ−Ｐ断面図である。
【図３】第１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。
【図４】第２の実施形態に係る熱回収機構の構成を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る熱回収部材の拡大図である。
【図６】第３の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）。
【００２８】
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）。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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。
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−５３６７１号公報
【特許文献２】特開平９−５３６７２号公報
【特許文献３】特開平６−７４２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【発明の効果】
【０００８】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１のＰ−Ｐ断面図である。
【図３】第１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。
【図４】第２の実施形態に係る熱回収機構の構成を示す断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る熱回収部材の拡大図である。
【図６】第３の実施形態に係る液冷式ブレーキ装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）。
【００２８】
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）。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
を備えることを特徴とするブレーキ冷却装置。
【請求項１】
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、
を備えることを特徴とするブレーキ冷却装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２１６２６（Ｐ２０１１−２１６２６Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４６８０（Ｐ２００９−１６４６８０）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【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２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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