【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に用いられるディスクブレーキに関し、特に、その熱放散性能を向上させることによるブレーキの制動性能の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に用いられるディスクブレーキは、回転するロータと、ロータの両面を挟み込んでこれらの面と摺動して摩擦力によりロータの回転速度を低下させるパッドとを具えているが、パッドが同じ力でロータを挟み込んでも、摺動面の摩擦係数はそこの温度に大きく影響を受ける。したがって、この温度を一定にすることが安定したブレーキ性能を確保する上で重要であるが、ブレーキは特に加熱装置を具えているわけではないので、摺動面の温度できるだけ速く周囲の温度に低下させることが重要となる。
【０００３】
従来から、ディスクブレーキのロータもしくはパッドの一部を放熱性のよい材料で構成したり（例えば、特許文献１参照）、周囲の空気の対流を改良したり（例えば、特許文献２参照）することによりディスクブレーキの放熱性を改良する提案がなされているが、いまだ十分なものとはなっていない。
【０００４】
【特許文献情報１】
特開平５−２６２６８号公報、図１
【特許文献情報２】
特開２００１−１５９４３５号公報、図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータもしくはパッドの摺動面に発生した熱の放散を従来のものより格段に向上させることのできるディスクブレーキを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【０００７】
請求項１に記載のディスクブレーキは、回転するロータと回転中のロータに摺動してロータの回転速度を下げるパッドとを具えたディスクブレーキであって、ロータおよびパッドのうち少なくとも一方の部品に高熱伝導率部材を配設してなり、
この高熱伝導率部材は、一端をその部品の摺動面に露出させもしくは摺動面の近傍で終了させ他端をその部品の摺動面以外の表面に露出させるとともに、これら両端間の熱伝導率をその部品を構成する残余の部材の熱伝導率よりも大きくしてなるものである。
【０００８】
本発明のディスクブレーキによれば、高熱伝導率部材を、摺動面もしくはその近傍から熱放散面をなす摺動面以外の表面までの間に延在させているので、摺動面で発生した熱を高熱伝導率部材を伝達させて速やかに熱放散面から放散することができ、高い放熱性能を有するディスクブレーキを構成することができる。なお、高熱伝導率部材の一端を「摺動面の近傍で終了させ」とは、摺動面が摩耗しても表面には露出することのない範囲で、摺動面表面からもっとも浅い深さ方向位置でその端を終了させることを意味している。
【０００９】
請求項２に記載のディスクブレーキは、請求項１に記載するところにおいて、前記高熱伝導率部材は、５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するものである。
【００１０】
通常、ロータを形成する主たる材料として用いられている鋳鉄や、パッドを形成する主たる材料として用いられている金属の焼結体などの熱伝導率は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、本発明のディスクブレーキによれば、前記高熱伝導率部材の熱伝導率を５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上としたので、摺動面から熱放散面までの熱伝導率を大幅に改善することができる。
【００１１】
請求項３に記載のディスクブレーキは、請求項２に記載するところにおいて、前記高熱伝導率部材は、Ａｌ、ＭｇおよびＣｕからなる群から選ばれた金属の合金、前記群から選ばれた金属とダイヤモンドとの焼結体、もしくは、前記群から選ばれた金属とカーボンナノチューブとの複合体よりなり、
前記複合体は、前記高熱伝導率部材の前記一端から前記他端まで連続して互いに繋がった複数のカーボンナノチューブを前記金属中に配向させてなるものである。
【００１２】
本発明のディスクブレーキによれば、前記高熱伝導率部材を、前記群から選ばれた金属の合金、この金属とダイヤモンドとの焼結体、もしくは、この金属とカーボンナノチューブとの複合体よりなるものとしたので、この高熱伝導率部材の熱伝導率を、ロータもしくはパッドを構成する残余の部材のそれよりも、容易に大きくすることができる。
【００１３】
請求項４に記載のディスクブレーキは、請求項１〜３のいずれかに記載するところにおいて、前記他端が露出する前記部品の表面を冷却する冷却手段を設けてなるものである。
【００１４】
本発明のディスクブレーキは、熱放散面を構成する、高熱伝導率部材の他端が露出する表面に冷却手段を設けたので、高熱伝導率部材の両端間の温度差を大きくすることができ、熱の更なる放散を促進させることができる。ここで、冷却手段とは、熱放散面に設けた冷却フィン、外部に設けた冷却ファン、あるいは、高放熱材料で熱放散面の表面を覆うことを含む、熱放散面の熱放散を促進するすべての手段をいう。
【００１５】
請求項５に記載のディスクブレーキは、請求項４に記載するところにおいて、前記冷却手段を前記表面に設けた冷却フィンとしてなるものである。
【００１６】
本発明のディスクブレーキによれば、前記冷却手段を冷却フィンで構成したので、簡易で効率の高い冷却を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１ないし図２に基づいて説明する。図１は、ディスクブレーキ１の摺動面１２の近傍を示す略線断面図であり、図２はロータ２を示す略線斜視図である。ディスクブレーキ１は、車軸に取り付けられて回転する円板状のロータ２とこの両面を両側から挟み込んでロータ２の摺動面１２と摺動して摩擦力によりロータ２の回転速度を下げる板状のパッド３を具え、右左のパッド３は、それぞれ油圧ピストン４キおよびキャリパ５に支持されるとともにこれらによってロータ２に対して進出および後退するよう駆動される。
【００１８】
ロータ２の円周面１１は摺動面で発生する摩擦熱を放散する熱放散面を構成するが、この面にはその熱放散効率を向上させるための冷却フィン１３が、円周上を一周する複数の突条として設けられている。ロータ２の主たる部材６は、機械的強度、耐摩擦性能等を考慮して鋳鉄を用いるが、本実施形態のロータ２においては、一端が摺動面１２に露出し、他端が円周面１１に露出した高熱伝導率部材７を複数本、部材６に埋設して設けている。
【００１９】
この高熱伝導率部材７として、Ａｌ、ＭｇおよびＣｕからなる群から選ばれた金属の合金、この金属とダイヤモンドとの焼結体、あるいは、この金属とカーボンナノチューブとの複合体などを用いることができるが、本実施形態として説明するものはこれらのうちもっとも熱伝導率の高いＡｌ−カーボンナノチューブ複合体を用いていて、図３は、高熱伝導率部材７を示す略線斜視図、図４は、カーボンナノチューブ同士が接触する部分を示す略線側面図である。
【００２０】
高熱伝導率部材７は、アルミニウム母材２４中にその軸線方向に沿って配向された多数のカーボンナノチューブ２２を有し、これらのカーボンナノチューブは互いに繋がって、部材７の端面２６Ａ、２６Ｂの両方に開口するとともに一方の端面２６Ａから他方の端面２６Ｂまで連続して延在する多数のカーボンナノチューブ連続体２３を形成する。互いに隣接するカーボンナノチューブ２２は、例えば図２に示すように、Ｌ１、Ｌ２もしくはＬ３で外周面同士を接触させているので高熱伝導率の物質を直列に接続した熱伝導経路を構成することができる。
【００２１】
ここで、高熱伝導率部材７の太さは０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、その長さは必要に応じて自由に選択することができる。また、これに用いるカーボンナノチューブのサイズは、長さが１００〜２００００ｎｍ、直径が２０〜３００ｎｍ程度である。母材としては、本実施形態で用いるアルミニウムの他、マグネシウムや銅等で代用する事も可能である。本実施の形態においては、カーボンナノチューブの混合割合は、アルミニウム１００重量部に対して０．１〜５．０重量部としていて、その結果得られる、その長手方向に沿った熱伝導率は３００〜１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）でありこれは通常のアルミニウムの熱伝導率の約２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対して最高で５０倍高く、高熱伝導率部材７の周りの部材６をなす鋳鉄の熱伝導率７３Ｗ／（ｍ・Ｋ）の最高で約１６４倍である。
【００２２】
高熱伝導率部材７は、摺動面全面にわたって均一に露出するよう配設されていて、その露出面積比率は、５〜３０％とするのが好ましい。この比率が、５％未満だと十分な放熱の改善効果が得られず、３０％を越えると摺動面としての必要強度を満足できなくなる。また、この高熱伝導率部材７を部材６中に配設するには、部材６中に高熱伝導率部材７を収納する穴を形成しておきこの穴に高熱伝導率部材７を挿入して固定することにより行う。なお、固定に際しては、接着剤による方法、しまりばめによる方法等を用いることができる。この挿入による方法の他、高熱伝導率部材７に合金よりなるものを用いる場合には、部材６中の穴に溶融合金を流し込んだあとこれを冷却固化させる方法によることもでき、また、高熱伝導率部材７に金属とダイヤモンドとの焼結体を用いる場合には、部材６中の穴に焼結体の粉末を充填したあとこれを焼結して固化させる方法によることもできる。
【００２３】
板状のパッド３の縁面１４はパッド３Ａ、３Ｂの摺動面１５で発生する摩擦熱を放散する熱放散面を構成するが、この面にもその熱放散効率を向上させるための冷却フィン１６が、縁面１４を一周する複数の突条として設けられている。パッド３の主たる部材８は、機械的強度、摩擦係数等を考慮して、金属の焼結体などの材料が用いられるが、本実施形態のパッド３においては、一端が摺動面１５に露出し、他端が縁面１４に露出した高熱伝導率部材９を複数本、部材８に埋設して設けている。ここで高熱伝導率部材９に用いる材料として、前述のＡｌ−カーボンナノチューブ複合体を用いているが、その配置態様もロータ２に設けたものと同様であるのでＡｌ−カーボンナノチューブ複合体の詳細の説明を省略する。ここで、パッドの主たる部材８の熱伝導率は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるので、熱伝導率が約２５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）のＡｌ−カーボンナノチューブ複合体よりなる高熱伝導率部材９は、部材８の２５倍の熱伝導率を有している。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明のディスクブレーキによれば、そのロータもしくはパッドに関し、高熱伝導率部材を、摺動面から、熱放散面をなす摺動面以外の表面までの間に、両端をそれぞれの面に露出させて延在させているので、摺動面で発生した熱をこの高熱伝導率部材を伝達させて速やかに熱放散面から放散することができ、高い放熱性能を有するディスクブレーキを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のディスクブレーキの摺動面の近傍を示す略線断面図である。
【図２】ロータを示す略線斜視図である。
【図３】高熱伝導率部材を示す略線斜視図である。
【図４】カーボンナノチューブ同士が接触する部分を示す略線側面図である。
【符号の説明】
１ ディスクブレーキ
２ ロータ
３ パッド
４ 油圧ピストン
５ キャリパ
６ ロータの主たる部材
７ ロータの高熱伝導率部材
８ パッドの主たる部材
９ パッドの高熱伝導率部材
１１ ロータの円周面
１２ ロータの摺動面
１３ ロータの冷却フィン
１４ パッドの縁面
１５ パッドの摺動面
１６ パッドの冷却フィン
２２ カーボンナノチューブ
２３ カーボンナノチューブ連続体
２４ アルミニウム母材
２６Ａ、２６Ｂ 高熱伝導率部材の端面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a disc brake used for a vehicle or the like, and more particularly, to an improvement in braking performance of a brake by improving its heat dissipation performance.
[0002]
[Prior art]
A disk brake used in a vehicle or the like includes a rotating rotor and a pad that sandwiches both surfaces of the rotor and slides on these surfaces to reduce the rotation speed of the rotor by frictional force. Even when the rotor is sandwiched between the sliding surfaces, the friction coefficient of the sliding surface is greatly affected by the temperature there. Therefore, keeping this temperature constant is important to ensure stable braking performance, but since the brake is not equipped with a heating device, the temperature of the sliding surface decreases to the ambient temperature as quickly as possible. It is important to make it happen.
[0003]
Conventionally, a part of a rotor or a pad of a disc brake is made of a material having good heat radiation (for example, see Patent Document 1), or convection of surrounding air is improved (for example, see Patent Document 2). Has been proposed to improve the heat dissipation of the disc brake, but it has not been sufficient yet.
[0004]
[Patent Document Information 1]
JP-A-5-26268, FIG.
[Patent Document Information 2]
JP-A-2001-159435, FIG.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a disc brake capable of remarkably improving the dissipation of heat generated on a sliding surface of a rotor or a pad compared with a conventional one. It is the purpose.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention has been made, and its gist configuration and operation will be described below.
[0007]
A disk brake according to claim 1, comprising a rotating rotor and a pad that slides on the rotating rotor to reduce the rotation speed of the rotor, wherein at least one of the rotor and the pad has High thermal conductivity member is arranged,
This high thermal conductivity member has one end exposed to the sliding surface of the component or terminated near the sliding surface, the other end exposed to a surface other than the sliding surface of the component, and the heat conduction between these two ends. The rate is made larger than the thermal conductivity of the remaining members constituting the part.
[0008]
According to the disc brake of the present invention, since the high thermal conductivity member extends from the sliding surface or the vicinity thereof to a surface other than the sliding surface forming the heat dissipation surface, the high heat conductivity member is generated on the sliding surface. The heat can be quickly transmitted from the heat dissipation surface by transmitting the heat through the high thermal conductivity member, and a disc brake having high heat dissipation performance can be configured. The term "end one end of the high thermal conductivity member in the vicinity of the sliding surface" means that the sliding surface is not exposed to the surface even if the sliding surface is worn, and the shallowest depth from the surface of the sliding surface. This means terminating the end at the directional position.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the disk brake according to the first aspect, the high thermal conductivity member has a thermal conductivity of 500 W / (m · K) or more.
[0010]
Usually, the thermal conductivity of a cast iron used as a main material for forming a rotor or a sintered body of a metal used as a main material for forming a pad is 100 W / (m · K) or less. According to the disc brake of the present invention, since the thermal conductivity of the high thermal conductivity member is set to 500 W / (m · K) or more, the thermal conductivity from the sliding surface to the heat dissipation surface can be significantly improved. .
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the disk brake according to the second aspect, the high thermal conductivity member includes an alloy of a metal selected from the group consisting of Al, Mg, and Cu, and a metal selected from the group. A sintered body with diamond, or a composite of a metal selected from the group and a carbon nanotube,
The composite is obtained by orienting a plurality of continuously connected carbon nanotubes in the metal from the one end to the other end of the high thermal conductivity member.
[0012]
According to the disc brake of the present invention, the high thermal conductivity member is made of an alloy of a metal selected from the group, a sintered body of the metal and diamond, or a composite of the metal and carbon nanotube. Therefore, the thermal conductivity of this high thermal conductivity member can be easily made larger than that of the remaining members constituting the rotor or the pad.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the disk brake according to any one of the first to third aspects, further comprising cooling means for cooling a surface of the component at which the other end is exposed.
[0014]
The disc brake of the present invention, which constitutes a heat dissipation surface, provided cooling means on the surface where the other end of the high thermal conductivity member is exposed, so that the temperature difference between both ends of the high thermal conductivity member can be increased, Further heat dissipation can be promoted. Here, the cooling means promotes heat dissipation of the heat dissipation surface, including covering the surface of the heat dissipation surface with a cooling fin provided on the heat dissipation surface, a cooling fan provided outside, or a high heat dissipation material. Refers to all means.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the disk brake according to the fourth aspect, the cooling means is provided as a cooling fin provided on the surface.
[0016]
According to the disk brake of the present invention, since the cooling means is constituted by the cooling fins, simple and highly efficient cooling can be realized.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the vicinity of a sliding surface 12 of the disc brake 1, and FIG. 2 is a schematic perspective view showing a rotor 2. The disc brake 1 is a disk-shaped rotor 2 attached to an axle and rotating, and a plate-shaped rotor 2 that sandwiches both sides thereof from both sides and slides on a sliding surface 12 of the rotor 2 to reduce the rotational speed of the rotor 2 by frictional force. The right and left pads 3 are supported by a hydraulic piston 4 and a caliper 5, respectively, and are driven to advance and retreat with respect to the rotor 2 by these.
[0018]
The circumferential surface 11 of the rotor 2 constitutes a heat dissipation surface for dissipating the frictional heat generated on the sliding surface. On this surface, cooling fins 13 for improving the heat dissipation efficiency are provided. It is provided as a plurality of ridges. The main member 6 of the rotor 2 is made of cast iron in consideration of mechanical strength, friction resistance and the like. In the rotor 2 of the present embodiment, one end is exposed to the sliding surface 12 and the other end is a circumferential surface. A plurality of high thermal conductivity members 7 exposed at 11 are provided buried in the member 6.
[0019]
As the high thermal conductivity member 7, an alloy of a metal selected from the group consisting of Al, Mg and Cu, a sintered body of this metal and diamond, or a composite of this metal and carbon nanotube may be used. Although it is possible to use the Al-carbon nanotube composite having the highest thermal conductivity among those described in the present embodiment, FIG. 3 is a schematic perspective view showing the high thermal conductivity member 7, and FIG. FIG. 4 is a schematic side view showing a portion where carbon nanotubes are in contact with each other.
[0020]
The high thermal conductivity member 7 has a large number of carbon nanotubes 22 oriented along its axial direction in an aluminum base material 24, and these carbon nanotubes are connected to each other, and are provided on both end surfaces 26A and 26B of the member 7. A large number of continuous carbon nanotubes 23 that are open and extend continuously from one end face 26A to the other end face 26B are formed. As shown in FIG. 2, for example, the adjacent carbon nanotubes 22 have their outer peripheral surfaces in contact with each other at L1, L2 or L3, so that a heat conduction path in which substances having high thermal conductivity are connected in series can be formed. .
[0021]
Here, the thickness of the high thermal conductivity member 7 is about 0.1 mm to 2 mm, and its length can be freely selected as needed. The size of the carbon nanotube used for this is about 100 to 20,000 nm in length and about 20 to 300 nm in diameter. As the base material, magnesium, copper, or the like can be used instead of aluminum used in the present embodiment. In the present embodiment, the mixing ratio of the carbon nanotubes is 0.1 to 5.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of aluminum, and the resulting thermal conductivity along the longitudinal direction is 300 to 500 parts by weight. 1200 W / (m · K), which is at most 50 times higher than the thermal conductivity of ordinary aluminum of about 240 W / (m · K), and is the value of cast iron forming the member 6 around the high thermal conductivity member 7. The thermal conductivity is about 164 times at the maximum of 73 W / (m · K).
[0022]
The high thermal conductivity member 7 is disposed so as to be uniformly exposed over the entire sliding surface, and the exposed area ratio is preferably 5 to 30%. If this ratio is less than 5%, a sufficient heat radiation improving effect cannot be obtained, and if it exceeds 30%, the required strength as a sliding surface cannot be satisfied. In order to dispose the high thermal conductivity member 7 in the member 6, a hole for accommodating the high thermal conductivity member 7 is formed in the member 6, and the high thermal conductivity member 7 is inserted and fixed in this hole. It is done by doing. For fixing, a method using an adhesive, a method using an interference fit, or the like can be used. In addition to the insertion method, when using a material made of an alloy for the high thermal conductivity member 7, a method in which a molten alloy is poured into a hole in the member 6 and then cooled and solidified can be used. When a sintered body of metal and diamond is used for the rate member 7, a method of filling a hole in the member 6 with a powder of the sintered body, and then sintering and solidifying the powder may be employed.
[0023]
The edge surface 14 of the plate-like pad 3 constitutes a heat dissipation surface for dissipating frictional heat generated on the sliding surfaces 15 of the pads 3A and 3B, and this surface also has cooling fins for improving the heat dissipation efficiency. 16 are provided as a plurality of ridges that go around the edge surface 14. The main member 8 of the pad 3 is made of a material such as a metal sintered body in consideration of mechanical strength, friction coefficient, and the like. In the pad 3 of the present embodiment, one end is exposed to the sliding surface 15. A plurality of high thermal conductivity members 9 whose other ends are exposed on the edge surface 14 are provided buried in the member 8. Here, as the material used for the high thermal conductivity member 9, the above-described Al-carbon nanotube composite is used. Since the arrangement mode is the same as that provided in the rotor 2, the details of the Al-carbon nanotube composite are described. Description is omitted. Here, since the thermal conductivity of the main member 8 of the pad is 100 W / (m · K) or less, a high thermal conductivity member made of an Al-carbon nanotube composite having a thermal conductivity of about 2500 W / (m · K). 9 has a thermal conductivity 25 times that of the member 8.
[0024]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the disk brake of the present invention, the rotor or the pad is provided with a high thermal conductivity member between the sliding surface and the surface other than the sliding surface that forms the heat dissipation surface. In addition, since both ends are exposed and extended on the respective surfaces, the heat generated on the sliding surface can be transmitted through this high thermal conductivity member to be quickly dissipated from the heat dissipating surface, thereby achieving high heat dissipation performance. Can be constituted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the vicinity of a sliding surface of a disk brake according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view showing a rotor.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a high thermal conductivity member.
FIG. 4 is a schematic side view showing a portion where carbon nanotubes are in contact with each other.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Disc brake 2 Rotor 3 Pad 4 Hydraulic piston 5 Caliper 6 Main member of rotor 7 High heat conductivity member of rotor 8 Main member of pad 9 High heat conductivity member of pad 11 Circumferential surface of rotor 12 Sliding surface 13 of rotor Cooling fins 14 Pad edge surfaces 15 Pad sliding surfaces 16 Pad cooling fins 22 Carbon nanotubes 23 Carbon nanotube continuum 24 Aluminum base materials 26A, 26B End faces of high thermal conductivity members
