JP2011133068A - Braking device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両用制動装置に関し、特に、車輪の回転に対して制動力を付与するとともにこの制動力の付与に伴って発生する熱エネルギーを回収する車両用制動装置に関する。 The present invention relates to a braking device for a vehicle such as an automobile, and more particularly to a braking device for a vehicle that applies a braking force to the rotation of a wheel and collects thermal energy generated by the application of the braking force.
近年、車両の熱源から熱エネルギーを回収し、この回収した熱エネルギーを、例えば、電気エネルギーに変換して利用することが盛んに研究されている。 In recent years, it has been actively researched to recover thermal energy from a heat source of a vehicle and convert the recovered thermal energy into, for example, electric energy.
例えば、下記特許文献1には、回転部にブレーキパッドを圧着してブレーキをかけるブレーキキャリパと、ブレーキキャリパに接続するヒートパイプと、ヒートパイプの放熱側端に接続する熱電変換素子と、熱電変換素子の冷却側面に接続する放熱器と、熱電変換素子に接続する蓄電池とを備えた回生ブレーキ装置が示されている。この回生ブレーキ装置においては、制動によりブレーキキャリパのブレーキパッドに生じた摩擦熱がヒートパイプを介して熱電変換素子の加熱面に伝達される一方で熱電変換素子の冷却面が放熱器によって冷却されるため、熱電変換素子は加熱面側と冷却面側との間の温度差により電力を発生することができる。したがって、制動により運動エネルギーを熱エネルギー(摩擦熱)として回収して電気エネルギーに変換できるようになっている。 For example, in Patent Document 1 below, a brake caliper that applies a brake to a rotating part to apply a brake, a heat pipe connected to the brake caliper, a thermoelectric conversion element connected to a heat radiation side end of the heat pipe, and a thermoelectric conversion A regenerative brake device including a radiator that is connected to a cooling side surface of the element and a storage battery that is connected to a thermoelectric conversion element is shown. In this regenerative braking device, frictional heat generated in the brake caliper brake pad due to braking is transmitted to the heating surface of the thermoelectric conversion element via the heat pipe, while the cooling surface of the thermoelectric conversion element is cooled by the radiator. Therefore, the thermoelectric conversion element can generate electric power due to a temperature difference between the heating surface side and the cooling surface side. Therefore, kinetic energy can be recovered as thermal energy (friction heat) by braking and converted into electrical energy.
ところで、車両用制動装置としては、上記特許文献1に記載された従来の装置のように、ブレーキディスクとブレーキキャリパを備えたディスクブレーキユニットの他に、ブレーキドラムとブレーキシューを備えたドラムブレーキユニットが存在し、広く採用されている。そして、このようなドラムブレーキユニットを採用し、制動により発生する熱エネルギーを回収して電気エネルギーに変換する場合には、摩擦熱の回収効率および電気への変換効率の観点から、ブレーキドラムとブレーキシューとが摩擦熱を発生させる摺動部位の近傍に熱電変換素子をできる限り近づけて配置することが望ましい。 By the way, as a vehicle braking device, a drum brake unit including a brake drum and a brake shoe in addition to a disc brake unit including a brake disc and a brake caliper, as in the conventional device described in Patent Document 1 above. Exists and is widely adopted. When such a drum brake unit is employed to recover the thermal energy generated by braking and convert it into electrical energy, the brake drum and brake are used from the viewpoint of the recovery efficiency of frictional heat and the conversion efficiency to electricity. It is desirable to place the thermoelectric conversion element as close as possible to the vicinity of the sliding portion where the shoe generates frictional heat.
ところが、一般的に、ドラムブレーキユニットにおいては、ブレーキシューが車輪と一体的に回転するブレーキドラム内に収容されるとともに車体側に固定され、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューを圧着させる構造が採用される。このため、例えば、ブレーキシューに熱電変換素子を組み付けた場合には、ブレーキドラム内に熱が籠るため、熱電変換素子の加熱面側と冷却面側との間に大きな温度差を生じさせることが難しくなる。一方で、ブレーキシューとの摩擦によって発熱可能でありかつ走行風などによって冷却可能なブレーキドラム側に熱電変換素子を組み付けることが想定されるが、ブレーキドラムの内周面にはブレーキシューが圧着されるため、機械的な強度に劣る熱電変換素子をブレーキシューの圧着に伴って発生するせん断力から保護する必要がある。また、ブレーキドラムは車輪と一体的に回転するものであるため、変換された電力を回収する点で検討の余地がある。 However, in general, a drum brake unit has a structure in which a brake shoe is housed in a brake drum that rotates integrally with a wheel, is fixed to a vehicle body side, and the brake shoe is crimped to an inner peripheral surface of the brake drum. Adopted. For this reason, for example, when a thermoelectric conversion element is assembled to the brake shoe, heat is generated in the brake drum, which may cause a large temperature difference between the heating surface side and the cooling surface side of the thermoelectric conversion element. It becomes difficult. On the other hand, it is assumed that a thermoelectric conversion element is assembled on the brake drum side that can generate heat by friction with the brake shoe and can be cooled by running wind, etc., but the brake shoe is pressure-bonded to the inner peripheral surface of the brake drum. Therefore, it is necessary to protect the thermoelectric conversion element having inferior mechanical strength from the shearing force generated when the brake shoe is pressed. Further, since the brake drum rotates integrally with the wheel, there is room for examination in terms of collecting the converted electric power.
本発明は、上記した問題に対処するためになされたものであり、その目的は、車両を適切に制動するとともに、制動に伴って発生する熱エネルギーの回収と熱エネルギーから変換された電気エネルギーの利用とを効率よく行う車両用制動装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to cope with the above-described problems. The purpose of the present invention is to appropriately brake the vehicle, collect heat energy generated by braking, and recover electric energy converted from the heat energy. An object of the present invention is to provide a vehicular braking device that efficiently uses the vehicle.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車輪の回転に対して制動力を付与するとともにこの制動力の付与に伴って発生する熱エネルギーを回収する車両用制動装置において、前記車輪の回転に対して回転不能に組み付けられたブレーキシューの摩擦部材と摩擦係合する金属製の摺動部材を前記車輪と一体的に回転するブレーキドラムの内周面に対して相対変位不能に設けて、前記車輪の回転に対して摩擦による制動力を付与する制動力付与手段と、前記ブレーキドラムの内周面と前記摺動部材との間に配置されて、前記摩擦によって発生する熱エネルギーを回収して電気エネルギーに変換する熱電変換手段とを備えたことにある。この場合、さらに、前記熱電変換手段によって変換された電気エネルギーを蓄電する蓄電手段を備えるとよい。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is that a braking force is applied to the rotation of the wheel, and the vehicle braking device recovers thermal energy generated by the application of the braking force. A metal sliding member that frictionally engages with a friction member of a brake shoe assembled so as not to rotate with respect to rotation is provided so as not to be relatively displaceable with respect to the inner peripheral surface of the brake drum that rotates integrally with the wheel. A braking force applying means for applying a braking force by friction with respect to the rotation of the wheel; and disposed between an inner peripheral surface of the brake drum and the sliding member, and recovering thermal energy generated by the friction. And thermoelectric conversion means for converting into electric energy. In this case, it is preferable to further include power storage means for storing the electrical energy converted by the thermoelectric conversion means.
また、この場合、前記車輪の回転に対して回転不能に設けられて、前記ブレーキドラムと一体的に回転する前記熱電変換手段によって変換された電気エネルギーを集電する集電手段を備えるとよい。 Further, in this case, it is preferable to include a current collecting means that collects the electric energy converted by the thermoelectric conversion means that is provided so as not to rotate with respect to the rotation of the wheel and rotates integrally with the brake drum.
そして、この場合、前記集電手段は、例えば、前記熱電変換手段の一面側と電気的に接続された前記摺動部材との間で摺動して集電するとともに、前記熱電変換手段の他面側と電気的に接続された前記ブレーキドラムの内面との間で摺動して集電する、または、前記熱電変換手段の一面側と電気的に接続されて前記ブレーキドラムの内周面と一体的に回転するスリップリングとの間で摺動して集電するとともに、前記熱電変換手段の他面側と電気的に接続されて前記ブレーキドラムの内周面と一体的に回転するスリップリングとの間で摺動して集電するとよい。さらに、この場合、前記集電手段を、例えば、前記ブレーキシューの摩擦部材を前記ブレーキドラムの摺動部材に摩擦係合させるために設けられたホイールシリンダ、または、前記ブレーキドラムを支持するハブを回転可能に支持するハブベアリングに設けられたシール機構内部に設けるとよい。 In this case, the current collecting means, for example, slides between the sliding member electrically connected to one surface side of the thermoelectric converting means and collects current, and other than the thermoelectric converting means. The inner surface of the brake drum that is electrically connected to one surface side of the thermoelectric conversion means by sliding between the surface side and the inner surface of the brake drum electrically connected to the surface side A slip ring that slides and collects electricity with an integrally rotating slip ring and is electrically connected to the other surface side of the thermoelectric conversion means and rotates integrally with an inner peripheral surface of the brake drum It is good to slide between and collect current. Further, in this case, the current collecting means includes, for example, a wheel cylinder provided for frictionally engaging the friction member of the brake shoe with the sliding member of the brake drum, or a hub that supports the brake drum. It is good to provide in the inside of the seal mechanism provided in the hub bearing supported rotatably.
これらによれば、ブレーキドラムの内周面にブレーキシューの摩擦部材(ライニング)と摩擦係合する摺動部材をブレーキドラムの内周面に対して相対変位不能に設けることができ、この摺動部材とブレーキドラムの内周面とによって熱電変換手段を挟持することができる。これにより、熱電変換手段をブレーキドラムの内周面に接触(密着)させて組み付けることができ、制動に伴ってブレーキシューの摩擦部材が摺動部材と摩擦係合した場合であっても、熱電変換手段は摺動部材によって保護されているため、例えば、摩擦係合に伴うせん断力によって熱電変換手段が破損することを防止することができる。 According to these, the sliding member that frictionally engages with the friction member (lining) of the brake shoe can be provided on the inner peripheral surface of the brake drum so as not to displace relative to the inner peripheral surface of the brake drum. The thermoelectric conversion means can be sandwiched between the member and the inner peripheral surface of the brake drum. Accordingly, the thermoelectric conversion means can be assembled in contact with (in close contact with) the inner peripheral surface of the brake drum, and even when the friction member of the brake shoe is frictionally engaged with the sliding member during braking, the thermoelectric conversion means can be used. Since the conversion means is protected by the sliding member, for example, it is possible to prevent the thermoelectric conversion means from being damaged by a shearing force accompanying frictional engagement.
また、制動時において、摺動部材と摩擦部材とが摩擦係合して摩擦熱(熱エネルギー)が生じると、摺動部材に接触(密着)する熱電変換手段の一面側が加熱されるとともにブレーキドラムの内周面に密着する熱電変換手段の他面側が冷却される。したがって、熱電変換手段の一面側(加熱側)と他面側(冷却側)との間に温度差を適切に生じさせることができるため、例えば、周知のゼーベック効果によって発生した熱エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換することができる。また、ブレーキドラムと一体的に回転しない集電手段が摺動を伴って変換された電気エネルギーを回収することができるため、極めて簡便な構造により確実に電気エネルギーを回収することができる。 Further, when braking, when frictional heat (thermal energy) is generated by frictional engagement between the sliding member and the friction member, one surface side of the thermoelectric conversion means that contacts (adheres) to the sliding member is heated and the brake drum The other surface side of the thermoelectric conversion means that is in close contact with the inner peripheral surface is cooled. Therefore, since a temperature difference can be appropriately generated between one surface side (heating side) and the other surface side (cooling side) of the thermoelectric conversion means, for example, heat energy generated by the well-known Seebeck effect is converted into electric energy. Can be converted efficiently. In addition, since the current collecting means that does not rotate integrally with the brake drum can recover the electric energy converted by sliding, the electric energy can be reliably recovered with an extremely simple structure.
ここで、ブレーキドラムとブレーキシューとを備える、所謂、ドラムブレーキユニットにおいては、制動により発生した摩擦熱(熱エネルギー)がブレーキドラムの内部に籠りやすい。したがって、熱電変換手段の一面側(加熱側)は比較的長い時間にわたり高温状態が維持される一方で、熱電変換手段の他面側(冷却側)は走行風などによって常に冷却される。このため、熱電変換手段は、長時間にわたって継続して摩擦熱(熱エネルギー)を回生電力(電気エネルギー)に変換することができるため、効率よく電力を回収することができる。 Here, in a so-called drum brake unit including a brake drum and a brake shoe, frictional heat (heat energy) generated by braking is likely to enter the inside of the brake drum. Therefore, one surface side (heating side) of the thermoelectric conversion means is maintained at a high temperature for a relatively long time, while the other surface side (cooling side) of the thermoelectric conversion means is always cooled by traveling wind or the like. For this reason, since the thermoelectric conversion means can continuously convert frictional heat (thermal energy) into regenerative power (electric energy) for a long time, it can efficiently recover power.
以下、本発明の実施形態に係る車両用制動装置について、図面を用いて詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る車両用制動装置Sのシステム構成を概略的に示している。この車両用制動装置Sは、車両を制動することに加えて、制動に伴って発生する運動エネルギーを熱エネルギーとして回収し、さらに、この回収した熱エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電するものである。 Hereinafter, a vehicle braking device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a system configuration of a vehicle braking device S according to the present embodiment. In addition to braking the vehicle, the vehicle braking device S collects kinetic energy generated as a result of braking as thermal energy, and further converts the collected thermal energy into electrical energy for storage. is there.
このため、車両用制動装置Sは、図1に示すように、車輪Wに対して制動力を付与する制動部10と、この制動部10による制動に伴って発生する熱エネルギーを回収するとともに回収された熱エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電する熱回収部20とを備えている。なお、図1においては、1輪に車両用制動装置Sを設けた場合を図示するが、例えば、車両の左右前輪側に車両用制動装置Sを設けたり、車両の左右後輪側や全輪に車両用制動装置Sを設けて実施可能であることはいうまでもない。
For this reason, as shown in FIG. 1, the vehicle braking device S collects a
制動力付与手段としての制動部10は、ブレーキドラム11とブレーキシュー12とを備えたドラムブレーキユニットである。ブレーキドラム11は、図示しないサスペンション装置を構成するナックルNに組み付けられたハブベアリングBに回転可能に支持されたハブHに対してナットにより組み付けられていて、車輪Wと一体的に回転するものである。ブレーキシュー12は、図1および図2に示すように、ブレーキドラム11内に収容されており、車体側に回転不能に固定されるバックプレートBPに対して組み付けられている。そして、ブレーキシュー12は、ホイールシリンダWSの作動により、摩擦部材としてのライニング12aがブレーキドラム11の内周面に後に詳述するように固着される金属製の摺動部材11aに対して摩擦係合するようになっている。なお、ドラムブレーキユニットの詳細な構造および作動については、周知のドラムブレーキユニットと同様であり、また、本発明に直接関係しないため、その説明を省略する。
The
このように構成された制動部10においては、運転者によって図示しないブレーキペダルが操作されると、ホイールシリンダWSにブレーキ液圧が供給される。これにより、ブレーキシュー12は、供給されるブレーキ液圧の増圧に伴って、ライニング12aをブレーキドラム11に固着された摺動部材11aに対して圧着させて摩擦係合させる。そして、車輪Wと一体的に回転するブレーキドラム11(より詳しくは、摺動部材11a)に対してライニング12aを摩擦係合させることによって摩擦力が発生し、この摩擦力が車輪Wの回転を制動する制動力として付与される。
In the
また、車輪Wの回転に対して制動力すなわち摩擦力を付与することに伴い、摺動部材11aおよびライニング12aには摩擦熱(熱エネルギー)が発生する。したがって、制動部10は、車両の制動に伴って運動エネルギーを摩擦によって熱エネルギー(摩擦熱)に変換することにより、回転する車輪Wを制動する。
Further, as a braking force, that is, a frictional force is applied to the rotation of the wheel W, frictional heat (thermal energy) is generated in the sliding
熱回収部20は、図1および図2に概略的に示すように、ブレーキドラム11の内周面と摺動部材11aとにより挟持された熱電変換手段としての熱電変換部21を備えている。熱電変換部21は、物質(具体的には、半導体)が有する周知のゼーベック効果を利用して、付与された熱エネルギーを電気エネルギーに変換するものである。この熱電変換部21は、図2に示すように、一面側21aが制動部10の発熱部分である摺動部材11aに接触し、他面側21bがブレーキドラム11の内周面に接触するように、略円筒状に挟持されて組み付けられている。
As schematically shown in FIGS. 1 and 2, the
ここで、熱電変換部21の組み付けについて、説明しておく。まず、ブレーキドラム11の内周面に形成されたキー溝の幅長分だけブレーキドラム11の内周長よりも短くなるように成形されたシート状の熱電変換部21を、キー溝を基準にしてブレーキドラム11の内周面に仮組み付けする。次に、このように熱電変換部21を仮組み付けしたブレーキドラム11の内周面に対して、常温にてブレーキドラム11の内周長よりも僅かに長い外周長となるように成形された円筒状の摺動部材11aを組み付ける。このとき、摺動部材11aを、例えば、極低温に冷却しておき、外周長を常温時に比して僅かに短くした状態でブレーキドラム11の内面に接触することなく組み付ける。そして、最終的に、絶縁材を表面に形成したキーをブレーキドラム11の内周面および摺動部材11aの外周面に形成したキー溝に対して嵌め込む。なお、本実施形態においては、キー溝およびキーをそれぞれ1つ設けて実施するが、キー溝およびキーの数については、複数設けて実施してもよい。
Here, the assembly of the
これにより、摺動部材11aの温度が常温まで戻ると、摺動部材11aは、膨張することにより、熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面に対して押し付けて(密着させて)挟持することができる。また、キー溝にキーを嵌め込むことにより、摺動部材11aとブレーキドラム11とを電気的に絶縁した状態とすることができるとともに、ブレーキドラム11の内周面に対して摺動部材11aが周方向に相対的に変位することを防止することができる。
As a result, when the temperature of the sliding
これにより、上述したように制動に伴ってブレーキシュー12のライニング12aと摺動部材11aとの間に摩擦力が発生した場合であっても、摺動部材11aがブレーキドラム11の内周面に対して相対的に変位することがない。したがって、摺動部材11aとライニング12aとの摩擦係合によって適切な摩擦力すなわち制動力を発生することができるとともに、熱電変換部21に対して摩擦係合に伴うせん断力が作用することを防止することができる。さらに、摺動部材11aの内周面は、周方向にて、継ぎ目なく連続しているため、ライニング12aとの摩擦係合時すなわち制動時においても、例えば、振動等が発生することを防止することができる。なお、図示を省略するが、熱電変換部21がブレーキドラム11に組み付けられるときには、例えば、水などによる腐食を防止するために、熱電変換部21の周辺にシール材を塗布して防水性を確保するようになっている。
Thus, as described above, even when a frictional force is generated between the
また、ブレーキドラム11の内面に対して摺動部材11aを接触させることなく組み付けることにより、ブレーキシュー12のライニング12aと摺動部材11aとの摩擦係合によって発生した摩擦熱(熱エネルギー)が摺動部材11aからブレーキドラム11の内面に伝熱することを防止することができる。これにより、発生した摩擦熱(熱エネルギー)の大部分を熱電変換部21の一面側21a(加熱側)に伝熱させることができる。
Further, when the sliding
このように、熱電変換部21が組み付けられることにより、熱電変換部21は、後述するように、周知にゼーベック効果によって一面側21aと他面側21bとの間の温度差に応じた起電力(電気エネルギー)を発電することができる。なお、以下の説明においては、熱電変換部21によって発電された起電力を回生電力(電気エネルギー)という。
Thus, by assembling the
また、熱回収部20は、図2に示すように、熱電変換部21によって発電された回生電力を集電するための集電ブラシ22a,22bを備えている。集電ブラシ22a,22bは、それぞれ、車両搭載時において路面からの位置が高くなるホイールシリンダWSに組み付けられており、図3に具体的に示すように、集電ブラシ22aはブレーキドラム11の内面に絶縁層を介して組み付けられた導電性を有するスリップリング23aと摺動し、集電ブラシ22bはブレーキドラム11の内面に組み付けられた導電性を有するスリップリング23bと摺動するようになっている。ここで、導電性を有するスリップリング23aは、図3に示すように、熱電変換部21の一面側21a(加熱側)と電気的に接続されている。また、導電性を有するスリップリング23bは、図3に示すように、熱電変換部21の他面側21b(冷却側)と電気的に接続されている。
Further, as shown in FIG. 2, the
さらに、熱回収部20は、図3に示すように、変圧回路24とバッテリ25とを備えている。変圧回路24は、例えば、DC−DCコンバータやコンデンサなどを主要構成部品として熱電変換部21(より具体的には、集電ブラシ22a,22b)とバッテリ25とを電気的に接続する電気回路である。そして、変圧回路24は、熱電変換部21によって発電された回生電力を変圧してバッテリ25に出力する。バッテリ25は、変圧回路24から出力された回生電力を蓄電するものである。
Furthermore, the
このように構成された熱回収部20においては、熱電変換部21の一面側21aは、摺動部材11aに密着しているため、ブレーキシュー12のライニング12aと摺動部材11aとの摩擦係合により発生する摩擦熱(熱エネルギー)によって加熱される。一方、熱電変換部21の他面側21bは、外気に曝されているブレーキドラム11の内周面に密着しているため、例えば、走行風などによってブレーキドラム11が冷却されることに伴って冷却される。これにより、制動部10が回転している車輪Wに制動力を付与している状況においては、熱電変換部21の一面側21a(加熱側)と他面側21b(冷却側)との間に温度差が生じるため、熱電変換部21は、発生した温度差に応じた回線電力(電気エネルギー)を周知のゼーベック効果により発電することができる。
In the
そして、熱電変換部21によって発電された回生電力は、電気的に接続されたスリップリング23a,23bを介して、集電ブラシ22a,22bによって集電される。具体的には、スリップリング23a,23bは、ブレーキドラム11に組み付けられているため、熱電変換部21とともに一体的に回転する。また、熱電変換部21とスリップリング23a,23bとは、互いに電気的に接続されている。そして、回転不能に車体側に固定されたホイールシリンダWSに組み付けられた集電ブラシ22a,22bは、回転するスリップリング23a,23bに対して摺動しながら回生電力を集電する。
And the regenerative electric power generated by the
このように集電された回生電力は、変圧回路24によって変圧されてバッテリ25に出力される。そして、バッテリ25は、出力された回生電力を蓄電し、蓄電された回生電力は、例えば、車両に搭載された各種機器の駆動に利用される。
The regenerative power collected in this way is transformed by the
以上の説明からも理解できるように、本実施形態によれば、ドラムブレーキユニットにおいて、ブレーキドラム11の内周面にブレーキシュー12のライニング12aと摩擦係合する摺動部材11aをブレーキドラム11の内周面に対して相対変位不能に設け、この摺動部材11aとブレーキドラム11の内周面とにより、熱電変換部21を挟持することができる。これにより、制動時において、摺動部材11aとブレーキシュー12のライニング12aとが摩擦係合して摩擦熱(熱エネルギー)が生じると、摺動部材11aに密着する熱電変換部21の一面側21aが加熱されるとともにブレーキドラム11の内周面に密着する熱電変換部21の他面側21bが冷却される。したがって、熱電変換部21の一面側21a(加熱側)と他面側21b(冷却側)との間に温度差を適切に生じさせることができるため、例えば、周知のゼーベック効果によって発生した熱エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換することができる。また、ブレーキドラム11と一体的に回転しない集電ブラシ22a,22bが摺動を伴って変換された回生電力(電気エネルギー)を回収することができるため、極めて簡便な構造により確実に回生電力(電気エネルギー)を回収することができる。
As can be understood from the above description, according to the present embodiment, in the drum brake unit, the sliding
ここで、ドラムブレーキユニットにおいては、ブレーキドラム11の開口側(車体側)がバックプレートBPによって塞がれる構造であるため、制動により発生した摩擦熱(熱エネルギー)がブレーキドラム11の内部に籠りやすい。したがって、熱電変換部21の一面側21a(加熱側)は比較的長い時間にわたり高温状態が維持される一方で、熱電変換部21の他面側21b(冷却側)は走行風などによって常に冷却される。このため、熱電変換部21は、長時間にわたって継続して摩擦熱(熱エネルギー)を回生電力(電気エネルギー)に変換することができるため、効率よく電力を回収することができる。
Here, since the drum brake unit has a structure in which the opening side (vehicle body side) of the
また、熱電変換部21は、ブレーキドラム11の内周面に対して相対変位不能に組み付けられた摺動部材11aによってブレーキドラム11の内周面に密着して組み付けられる。これにより、制動に伴ってブレーキシュー12のライニング12aが摺動部材11aと摩擦係合した場合であっても、熱電変換部21は摺動部材11aによって保護されているため、例えば、摩擦係合に伴うせん断力によって熱電変換部21が破損することを防止することができる。
Further, the
上記実施形態においては、ホイールシリンダWSに組み付けられた集電ブラシ22a,22bがブレーキドラム11と一体的に回転するとともに熱電変換部21と電気的に接続されたスリップリング23a,23bと摺動することにより、言い換えれば、スリップリング23a,23bを介することにより、発電された回生電力を集電するように実施した。この場合、ブレーキドラム11および摺動部材11aが導電性を有する金属材料から形成されるため、スリップリング23a,23bを設けることなく集電ブラシ22a,22bが回生電力を集電することが可能である。すなわち、この場合には、図4および図5に概略的に示すように、集電ブラシ22aは熱電変換部21の一面側21a(加熱側)に密着する摺動部材11aに接触して摺動するように配置され、集電ブラシ22bは熱電変換部21の他面側21b(冷却側)に密着するブレーキドラム11の内面に接触して摺動するように配置される。
In the above embodiment, the current collecting brushes 22 a and 22 b assembled to the wheel cylinder WS rotate integrally with the
このように、集電ブラシ22a,22bが配置され、それぞれ、摺動部材11aとブレーキドラム11の内面とに接触して摺動することによっても、熱電変換部21によって発電された回生電力を集電することができる。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
In this manner, the current collecting brushes 22a and 22b are arranged, and the regenerative power generated by the
また、上記実施形態においては、熱電変換部21の他面側21b(冷却側)と電気的に接続されるスリップリング23bを設けて実施した。しかしながら、上述したように、ブレーキドラム11は一般的に導電性を有する金属材料から形成されるため、スリップリング23bを省略して実施することも可能である。この場合、図6に示すように、集電ブラシ22aは、上記実施形態と同様に、熱電変換部21の一面側21a(加熱側)と電気的に接続されてブレーキドラム11の内面に絶縁層を介して組み付けられるスリップリング23aと摺動するように配置され、集電ブラシ22bは、熱電変換部21の他面側21b(冷却側)に密着するブレーキドラム11の内面に直接接触するように配置される。したがって、この場合であっても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施形態においては、例えば、深い水溜りなどを走行する際に飛散する泥や水の影響を受けにくくするために、集電ブラシ22a,22bを路面からの高さが高くなるホイールシリンダWSに組み付けるように実施した。この場合、より防水性を高めるために、図7に概略的に示すように、従来からハブベアリングBに設けられているシール部材Gによるシール構造内に集電ブラシ22a,22bおよびスリップリング23a,23bを収容して実施することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, in order to make it difficult to receive to the influence of the mud and water which scatter when driving | running | working a deep puddle etc., for example, the wheel cylinder from which the height from the road surface becomes high in the
具体的に説明すると、この場合、集電ブラシ22a,22bは、図7に示すように、シール部材GとハブベアリングBを構成するアウターベアリングとの間に配置され、かつ、ハブベアリングBの外輪側(回転しない側)に組み付けられている。また、この場合、スリップリング23a,23bは、図7に示すように、集電ブラシ22a,22bに対向してハブベアリングBの内輪側(ハブHと一体的に回転する側)に絶縁層を介して組み付けられている。そして、スリップリング23a,23bは、それぞれ、上記実施形態と同様にブレーキドラム11の内周面に組み付けられた熱電変換部21に電気的に接続される。具体的には、上記実施形態と同様に、スリップリング23aは熱電変換部21の一面側21a(加熱側)と電気的に接続され、スリップリング23bは熱電変換部21の他面側21b(冷却側)と電気的に接続される。なお、この場合、図7に示したように、シール部材Gの内側でアウターベアリングの外側に集電ブラシ22a,22bおよびスリップリング23a,23bを設けることに代えて、例えば、アウターベアリングとインナーベアリング間に集電ブラシ22a,22bおよびスリップリング23a,23bを設けてもよい。
Specifically, in this case, the current collecting brushes 22a and 22b are disposed between the seal member G and the outer bearing constituting the hub bearing B as shown in FIG. It is assembled on the side (the non-rotating side). Further, in this case, as shown in FIG. 7, the
このように、ハブベアリングBのシール構造内に集電ブラシ22a,22bおよびスリップリング23a,23bを収容することにより、防水性を良好に確保することができる。これにより、例えば、泥や水による集電ブラシ22a,22bおよびスリップリング23a,23bの腐食を良好に防止することができ、熱電変換部21によって発電された回生電力を長期間にわたり効率よく集電(回収)することができる。その他の効果については、上記実施形態と同様である。
As described above, by housing the current collecting brushes 22a and 22b and the
さらに、上記実施形態においては、ブレーキドラム11に対して、予め円筒状に形成した摺動部材11aを組み付けて(嵌め込んで)、熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面および摺動部材11aの外周面に密着させるようにした。この場合、より組み付け性を向上させるために、図8(a)に概略的に示すように、板状のばね鋼から形成した摺動部材11aに接着層を介して板状(薄膜状)の熱電変換部21を積層し、さらに、熱電変換部21に接着層を積層した仮組み付け部材を予め成形しておく。そして、この仮組み付け部材を、図8(b)に示すように、湾曲させてブレーキドラム11の内周面に組み付け、仮組み付け部材がブレーキドラム11の内周方向に相対変位することを防止するキーを嵌め込む。これにより、湾曲された摺動部材11a(ばね鋼)の反発力により、熱電変換部21が摺動部材11aおよびブレーキドラム11の内周面に密着される状態が実現される。また、キーを嵌め込むことにより、摺動部材11aの相対変位を防止することができて、摩擦係合に伴うせん断力によって熱電変換部21が破損することも防止することができる。
Furthermore, in the said embodiment, the sliding
このように、摺動部材11aおよび熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面に組み付けることにより、例えば、冷却装置などが不要となり簡便な組み付け装置を用いることができて、製造コストを低減することができる。
Thus, by assembling the sliding
なお、このような組み付け方法を採用する場合には、組み付け後の摺動部材11aの内周面に対してキーが若干突出する場合がある。この場合には、キーの突出部分を、例えば、切削加工により切削して、摺動部材11aの内周面を平滑にしておくことが好ましい。このように摺動部材11aの内周面を平滑にしておくことにより、制動時においてブレーキシュー12のライニング12aと摩擦係合する際に発生する振動を抑制することができる。
In addition, when employ | adopting such an assembly method, a key may protrude a little with respect to the internal peripheral surface of the sliding
また、この場合、仮組み付け部材を、例えば、2つに予め分割しておき、図9に概略的に示すように、これら仮組み付け部材を湾曲させてブレーキドラム11の内周面に組み付けた後、2つのキーを嵌め込んで摺動部材11aおよび熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面に組み付けることも可能である。この場合においても、簡便な組み付け装置を用いることができて、製造コストを低減することができる。
Further, in this case, after temporarily assembling the temporary assembly member into two parts, for example, as schematically shown in FIG. 9, these temporary assembly members are bent and assembled to the inner peripheral surface of the
さらに、摺動部材11aをばね鋼以外の金属から形成した場合には、例えば、図8(b)および図9に示すように、嵌め込まれるキーが摺動部材11aをブレーキドラム11の内周方向に拡張する力を発生させるようにすることができる。この場合には、キーによる拡張する力により、熱電変換部21が摺動部材11aおよびブレーキドラム11の内周面に密着される状態が実現される。
Further, when the sliding
本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。 The implementation of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
例えば、上記実施形態においては、熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面の全周に渡り配置するように実施した。この場合、摺動部材11aが伝熱性に優れた金属材料から形成されるため、例えば、熱電変換部21をブレーキドラム11の内周面に対して間隔を有して複数配置して実施することも可能である。この場合であっても、上記実施形態および各変形例と同様の効果が期待できる。
For example, in the said embodiment, it implemented so that the
また、上記実施形態においては、集電ブラシ22a,22bをホイールシリンダWSに組み付けて実施した。しかしながら、防水性を確保可能であれば、集電ブラシ22a,22bをホイールシリンダWSに組み付けることに限定することなく、ブレーキドラム11内であればいかなる位置に集電ブラシ22a,22bを設けてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
10…制動部、11…ブレーキドラム、11a…摺動部材、12…ブレーキシュー、12a…ライニング、20…熱回収部、21…熱電変換部、21a…一面側(加熱側)、21b…他面側(冷却側)、22a,22b…集電ブラシ、23a,23b…スリップリング、24…変圧回路、25…バッテリ、S…車両用制動装置、W…車輪、H…ハブ、B…ハブナット、N…ナックル
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記車輪の回転に対して回転不能に組み付けられたブレーキシューの摩擦部材と摩擦係合する金属製の摺動部材を前記車輪と一体的に回転するブレーキドラムの内周面に対して相対変位不能に設けて、前記車輪の回転に対して摩擦による制動力を付与する制動力付与手段と、
前記ブレーキドラムの内周面と前記摺動部材との間に配置されて、前記摩擦によって発生する熱エネルギーを回収して電気エネルギーに変換する熱電変換手段とを備えたことを特徴とする車両用制動装置。 In a vehicle braking device that applies a braking force to the rotation of a wheel and collects thermal energy generated in association with the application of the braking force,
A metal sliding member that frictionally engages with a friction member of a brake shoe assembled so as not to rotate with respect to the rotation of the wheel cannot be displaced relative to an inner peripheral surface of a brake drum that rotates integrally with the wheel. A braking force applying means for applying a braking force by friction to the rotation of the wheel;
A vehicle comprising: thermoelectric conversion means that is disposed between an inner peripheral surface of the brake drum and the sliding member and recovers thermal energy generated by the friction and converts it into electric energy. Braking device.
前記車輪の回転に対して回転不能に設けられて、前記ブレーキドラムと一体的に回転する前記熱電変換手段によって変換された電気エネルギーを集電する集電手段を備えたことを特徴とする車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 1,
The vehicle is characterized by comprising current collecting means for collecting electric energy converted by the thermoelectric conversion means that is provided so as not to rotate with respect to the rotation of the wheel and rotates integrally with the brake drum. Braking device.
前記集電手段は、
前記熱電変換手段の一面側と電気的に接続された前記摺動部材との間で摺動して集電するとともに、前記熱電変換手段の他面側と電気的に接続された前記ブレーキドラムの内面との間で摺動して集電することを特徴とする車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 2,
The current collecting means includes
The brake drum electrically connected to the other surface side of the thermoelectric conversion means while sliding and collecting electricity between the one surface side of the thermoelectric conversion means and the sliding member electrically connected A braking device for a vehicle, wherein the current is collected by sliding between the inner surface and the inner surface.
前記集電手段は、
前記熱電変換手段の一面側と電気的に接続されて前記ブレーキドラムの内周面と一体的に回転するスリップリングとの間で摺動して集電するとともに、前記熱電変換手段の他面側と電気的に接続されて前記ブレーキドラムの内周面と一体的に回転するスリップリングとの間で摺動して集電することを特徴とする車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 2,
The current collecting means includes
It is electrically connected to one side of the thermoelectric conversion means and slidably collects between an inner peripheral surface of the brake drum and a slip ring that rotates integrally with the other side of the thermoelectric conversion means. A vehicle braking device characterized in that current is collected by sliding between a slip ring that is electrically connected to a slip ring that rotates integrally with an inner peripheral surface of the brake drum.
前記集電手段を、
前記ブレーキシューの摩擦部材を前記ブレーキドラムの摺動部材に摩擦係合させるために設けられたホイールシリンダ、または、前記ブレーキドラムを支持するハブを回転可能に支持するハブベアリングに設けられたシール機構内部に設けたことを特徴とする車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 2,
The current collecting means;
A seal mechanism provided on a wheel cylinder provided to frictionally engage a friction member of the brake shoe with a sliding member of the brake drum, or a hub bearing rotatably supporting a hub supporting the brake drum A braking device for a vehicle, which is provided inside.
前記熱電変換手段によって変換された電気エネルギーを蓄電する蓄電手段を備えたことを特徴とする車両用制動装置。 The vehicle braking device according to claim 1, further comprising:
A vehicular braking apparatus comprising: a power storage unit configured to store electrical energy converted by the thermoelectric conversion unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009294387A JP2011133068A (en) | 2009-12-25 | 2009-12-25 | Braking device for vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
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JP2011133068A true JP2011133068A (en) | 2011-07-07 |
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ID=44346021
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Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104088929A (en) * | 2014-07-03 | 2014-10-08 | 上汽依维柯红岩商用车有限公司 | Automobile brake energy recycling device |
JP2014206205A (en) * | 2013-04-11 | 2014-10-30 | 豊生ブレーキ工業株式会社 | Drum brake for vehicle having power generation function |
CN108547886A (en) * | 2018-05-15 | 2018-09-18 | 张自琦 | A kind of automobile brake drum |
CN109667855A (en) * | 2018-12-30 | 2019-04-23 | 河北百龙汽车配件制造有限公司 | Heat sinking brake drum for automobile |
CN111425537A (en) * | 2020-06-15 | 2020-07-17 | 莱州伟辰汽车配件有限公司 | Heat dissipation type brake hub and brake execution assembly thereof |
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2009
- 2009-12-25 JP JP2009294387A patent/JP2011133068A/en active Pending
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