JP2013241981A - Condensed water discharge structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機及びインタークーラの下流に溜まる凝縮水を吸気管路から排出する凝縮水排出構造に関する。 The present invention relates to a condensed water discharge structure for discharging condensed water accumulated downstream of a supercharger and an intercooler from an intake pipe.
ブレーキパッドにクランプされるディスクの周縁部が二重壁に形成され、二重壁の間に空冷用のブレードが形成されている車両用のディスクブレーキ装置がある。特許文献1に開示されているディスクブレーキは、半径方向に内側から二重壁の間にミストにした水を噴射し、ディスクを冷却する。水を噴射する手段は、ディスクよりも内周側に配置される環状の管と、貯水タンクと、ポンプとで構成されている。ミストを噴出する条件は、ブレーキパッドに組み込まれた温度センサの値が第1の限界値を超えたとき、または車両の運転状態に基づいて推定される温度が第2の限界値を超えたときとしている。 There is a disc brake device for a vehicle in which a peripheral portion of a disc clamped to a brake pad is formed in a double wall, and an air cooling blade is formed between the double walls. The disc brake disclosed in Patent Document 1 injects mist of water between the double walls from the inside in the radial direction to cool the disc. The means for injecting water is composed of an annular pipe disposed on the inner peripheral side of the disk, a water storage tank, and a pump. The condition for ejecting the mist is when the value of the temperature sensor incorporated in the brake pad exceeds the first limit value or when the temperature estimated based on the driving state of the vehicle exceeds the second limit value. It is said.
また、内燃機関を動力源とする車両において、吸入空気を圧縮する過給機と、圧縮された空気を冷却するインタークーラと、を備えた内燃機関を搭載する車両がある。吸入空気として大気を取り込むので、圧縮された大気がインタークーラにおいてさらに冷却されると、大気中の水分が結露し、凝縮水となって吸気管に溜まることがある。特許文献2は、インタークーラにおいて生じる凝縮水を排水する技術を開示している。吸気管路中の凝縮水を排出するための排水流路の下流は、排気管路に接続されている。この特許文献2によれば、内燃機関の運転状態によっては凝縮水を排水する際、吸気管路と排気管路の圧力差に起因して排気ガスが排気管路から排水流路へ逆流することを防止するため、凝縮水が排出された後に続いて加圧された吸気が排水流路を介して排気管路へ抜けることを防止するために、弁を設け、この弁を開くタイミングを制御している。
Further, there is a vehicle equipped with an internal combustion engine that includes a supercharger that compresses intake air and an intercooler that cools the compressed air. Since the atmosphere is taken in as the intake air, when the compressed atmosphere is further cooled in the intercooler, moisture in the atmosphere may condense and may be condensed in the intake pipe.
ところで、特許文献1に記載された技術によれば、ディスクを冷却するために貯水タンクとポンプが必要である。さらにディスクの温度を把握するために、ブレーキパッドに温度センサを設けるか、運転状態に基づいてディスクの温度を推定する演算部が必要である。貯水タンクとポンプは、ワイパー用のものを共有してもよいとしているが、ワイパーへウォッシャー液として水を供給する場合と、ディスクを冷却するために水を供給する場合とで、給水経路を切り替えるための弁やそのための制御装置がさらに必要となる。 By the way, according to the technique described in Patent Document 1, a water storage tank and a pump are required to cool the disk. Further, in order to grasp the temperature of the disk, a temperature sensor is provided on the brake pad, or a calculation unit that estimates the temperature of the disk based on the operation state is necessary. It is said that the water storage tank and the pump can share the same one for the wiper, but the water supply path is switched between when supplying water as a washer liquid to the wiper and when supplying water to cool the disk. And a control device therefor are further required.
また、特許文献2に記載された技術によれば、凝縮水は、大気中に含まれていた水蒸気が結露したものの他に、EGR(Exhaust Gas Recirculation)を備えている場合にはこのEGRによって還流された排気ガス中に含まれる水蒸気が結露したものを含む。特にEGRを備えている場合、燃料が燃焼したことによって生じる水分が多く含まれているため、凝縮水が増える。この凝縮水は利用されることなく排出されている。
Further, according to the technique described in
そこで、本発明は、過給機及びインタークーラによって生じる凝縮水をディスクブレーキの冷却水として利用する凝縮水排出構造を提供する。 Accordingly, the present invention provides a condensed water discharge structure that uses condensed water generated by a supercharger and an intercooler as cooling water for a disc brake.
本発明に係る一実施形態の凝縮水排出構造は、吸気管とディスクとキャリパとバイパス通路とバイパス弁とを備える。吸気管は、内燃機関の過給機及びインタークーラが途中に設置される。ディスクは、複数の冷却フィン及び流路を含む二重構造である。冷却フィンは、車輪の回転中心に対して放射状に延びている。流路は、これらの間に区画されている。キャリパは、ディスクの外周部を挟む。バイパス通路は、インタークーラの下流に入口を有し、ディスクの内周側に出口を有しており、インタークーラで結露した凝縮水をディスクの流路に供給する。バイパス弁は、バイパス通路の途中に設置され、凝縮水を供給する流量及びタイミングを制御する。 A condensed water discharge structure according to an embodiment of the present invention includes an intake pipe, a disk, a caliper, a bypass passage, and a bypass valve. In the intake pipe, a supercharger and an intercooler of the internal combustion engine are installed on the way. The disk has a double structure including a plurality of cooling fins and flow paths. The cooling fins extend radially with respect to the center of rotation of the wheel. The flow path is partitioned between them. The caliper sandwiches the outer periphery of the disk. The bypass passage has an inlet downstream of the intercooler and an outlet on the inner peripheral side of the disk, and supplies condensed water condensed by the intercooler to the flow path of the disk. The bypass valve is installed in the middle of the bypass passage, and controls the flow rate and timing for supplying condensed water.
このとき、バイパス通路は、キャリパに対して回転中心に対称となる位置に出口を有しているとよい。また、バイパス通路から供給される凝縮水をシャワー状に放出させるために、バイパス通路の出口に網を備えてもよい。網に代えて、多孔板またはベンチュリ形ノズルであってもよい。 At this time, the bypass passage may have an outlet at a position symmetric with respect to the rotation center with respect to the caliper. Moreover, in order to discharge the condensed water supplied from the bypass passage in a shower shape, a net may be provided at the outlet of the bypass passage. Instead of the net, a perforated plate or a venturi type nozzle may be used.
放出された凝縮水を車両の外側へ流出させないために、ディスクは、バイパス通路の出口から排出された凝縮水を車両の車幅方向に内側へ変向するガイドを外周縁に備える、または、車輪は、バイパス通路の出口から排出された凝縮水を車両の車幅方向に内側へ変向するガイドをディスクの流路の延長上に位置する内周面に備える。 In order to prevent the discharged condensed water from flowing out of the vehicle, the disc is provided with a guide at the outer peripheral edge for turning the condensed water discharged from the outlet of the bypass passage inward in the vehicle width direction of the vehicle. Includes a guide for turning the condensed water discharged from the outlet of the bypass passage inward in the vehicle width direction of the vehicle on the inner peripheral surface located on the extension of the flow path of the disk.
ディスクの冷却効率を良くするために、ディスクの流路は、ディスクの厚み方向へ延びた第2の冷却フィンを複数有しているとよい。または、冷却フィンは、車両が前進する際にディスクが回転する方向へ、外周端のほうが内周端よりも偏っている。このとき冷却フィンは、内周に面した側面に、内周に向かって延びる滞留凸部を複数有していてもよい。また、冷却フィン、第2の冷却フィン、および滞留凸部等、ディスクの腐食を防止するために、ディスクの流路は、内面に被膜層を有する。 In order to improve the cooling efficiency of the disk, the flow path of the disk may have a plurality of second cooling fins extending in the thickness direction of the disk. Alternatively, the cooling fin is more biased at the outer peripheral end than the inner peripheral end in the direction in which the disk rotates when the vehicle moves forward. At this time, the cooling fin may have a plurality of staying convex portions extending toward the inner periphery on the side surface facing the inner periphery. Further, in order to prevent corrosion of the disk such as the cooling fin, the second cooling fin, and the staying convex portion, the flow path of the disk has a coating layer on the inner surface.
キャリパ内に凝縮水が放出されないようにするために、キャリパは、ディスクの外周に開口する流路を塞ぐようにシール部材を有する。または、バイパス弁は、バイパス通路の出口から供給された凝縮水がディスクの流路を通ってキャリパを設置した範囲に排出される速度で車両が走行している場合は、閉弁する。 In order to prevent the condensed water from being discharged into the caliper, the caliper has a seal member so as to close the flow path that opens to the outer periphery of the disk. Alternatively, the bypass valve is closed when the vehicle is traveling at a speed at which the condensed water supplied from the outlet of the bypass passage is discharged to the range where the caliper is installed through the flow path of the disk.
本発明に係る凝縮水排出構造によれば、インタークーラにおいて結露した凝縮水をディスクの冷却に利用することができる。インタークーラから凝縮水が多く排出される場合、内燃機関として高出力状態、すなわち一般的にはこの内燃機関を搭載する車両の速度が速い状態であることを意味する。そして、走行速度が速い車両をブレーキングによって減速するとディスクの発熱量も増える。したがって、車両の走行速度が速い場合、凝縮水が多く排出され、ディスクを冷却するためにその排出される凝縮水を有効に利用することができる。ディスクを冷却するために凝縮水が利用されるので、凝縮水が結露することによって損失したエネルギーを、凝縮水が蒸発するときの気化熱としてディスクを冷却することに利用される。つまり、本発明の凝縮水排出構造は、エネルギーを有効利用することができる。そして、ディスクが冷却されることによって、フェード現象やベーパーロック現象が抑制される。 According to the condensed water discharge structure according to the present invention, condensed water condensed in the intercooler can be used for cooling the disk. When a large amount of condensed water is discharged from the intercooler, it means that the internal combustion engine is in a high output state, that is, generally, the speed of the vehicle on which the internal combustion engine is mounted is high. When a vehicle with a high traveling speed is decelerated by braking, the amount of heat generated by the disk also increases. Therefore, when the running speed of the vehicle is high, a large amount of condensed water is discharged, and the discharged condensed water can be effectively used to cool the disk. Since condensed water is used to cool the disk, energy lost by condensation of the condensed water is used to cool the disk as heat of vaporization when the condensed water evaporates. That is, the condensed water discharge structure of the present invention can effectively use energy. Then, the fade phenomenon and the vapor lock phenomenon are suppressed by cooling the disk.
また、バイパス通路の出口がキャリパに対して回転中心に対称となる位置に配置された発明の凝縮水排出構造によれば、車両の進行方向に因らずキャリパに対してディスクの回転方向に中立の位置に凝縮水が供給される。前進及び後進のいずれの場合にも、キャリパから離れた位置で凝縮水を放出することで、キャリパに直接的に凝縮水がかかることを防止できる。 Further, according to the condensed water discharge structure of the invention in which the outlet of the bypass passage is arranged at a position that is symmetric with respect to the caliper, it is neutral in the disc rotation direction with respect to the caliper regardless of the traveling direction of the vehicle. Condensed water is supplied to the position. In both cases of forward and reverse travel, it is possible to prevent the condensed water from being directly applied to the caliper by discharging the condensed water at a position away from the caliper.
バイパス通路の出口に網を備える発明の凝縮水排出構造によれば、出口から排出される凝縮水がシャワー状に排出され、凝縮水の表面積が増加するとともにディスクに対して均質に凝縮水が提供されるので、ディスクの冷却効率が良くなる。 According to the condensed water discharge structure of the invention having a net at the outlet of the bypass passage, the condensed water discharged from the outlet is discharged in a shower shape, the surface area of the condensed water is increased, and the condensed water is provided uniformly to the disk. Therefore, the cooling efficiency of the disk is improved.
バイパス通路の出口から排出される凝縮水を車両の車幅方向に内側へ変向するガイドをディスクの外周縁、または、ディスクの流路の延長上に位置する車輪の内周面に備える発明の凝縮水排出構造によれば、放出された凝縮水が車幅方向に外側へ飛散することを防止し、外観上の見栄えを維持する。 According to the invention, a guide for turning the condensed water discharged from the outlet of the bypass passage inward in the vehicle width direction of the vehicle is provided on the outer peripheral edge of the disk or the inner peripheral surface of the wheel positioned on the extension of the flow path of the disk. According to the condensed water discharge structure, the discharged condensed water is prevented from splashing outward in the vehicle width direction, and the appearance is maintained.
ディスクの厚み方向へ延びた複数の第2の冷却フィンをディスクの流路に備える発明の凝縮水排出構造によれば、散水された凝縮水に対するディスクの接触面積が増大されるので、冷却効率が向上する。 According to the condensate discharge structure of the invention provided with a plurality of second cooling fins extending in the thickness direction of the disc in the flow path of the disc, the contact area of the disc with the sprayed condensate is increased. improves.
車両が前進する際にディスクが回転する方向へ、冷却フィンの外周端の方が内周端よりも偏っている発明の凝縮水排出構造によれば、ディスクの流路に入った凝縮水に対して遠心力と逆方向の力が作用する。したがって、凝縮水を流路内に保持できる時間が延長される。凝縮水がディスクの流路に滞留する時間が延びることによって、より多くの凝縮水がディスクの冷却に利用されるようになるので、ディスクの冷却効率は向上する。 According to the condensed water discharge structure of the invention in which the outer peripheral end of the cooling fin is biased from the inner peripheral end in the direction in which the disk rotates as the vehicle moves forward, the condensed water entering the flow path of the disk Therefore, the force opposite to the centrifugal force acts. Therefore, the time during which condensed water can be held in the flow path is extended. By extending the time that the condensed water stays in the flow path of the disk, more condensed water is used for cooling the disk, so that the cooling efficiency of the disk is improved.
このとき、内周に面した冷却フィンの側面に、内周に向かって延びた複数の対流凸部を設ける発明の凝縮水排出構造によれば、さらに凝縮水がディスクの流路内に滞留する時間が延び、ディスクの冷逆効率が向上する。 At this time, according to the condensed water discharge structure of the invention in which a plurality of convection convex portions extending toward the inner periphery are provided on the side surface of the cooling fin facing the inner periphery, the condensed water is further retained in the flow path of the disk. Time is extended and the cold reverse efficiency of the disk is improved.
ディスクの流路の内面に腐食防止用の被膜層を設ける発明の凝縮水排出構造によれば、EGRによって還流された排気ガス中の成分で凝縮水が酸性化していても、ディスクを保護することができる。 According to the condensed water discharge structure of the invention in which a coating layer for preventing corrosion is provided on the inner surface of the flow path of the disk, the disk can be protected even if the condensed water is acidified by the components in the exhaust gas recirculated by EGR. Can do.
ディスクの外周に開口する流路を塞ぐようにシール部材をキャリパに配した発明の凝縮水排出構造によれば、凝縮水がキャリパに対峙した区間に排出されることを防止することができる。 According to the condensed water discharge structure of the invention in which the seal member is arranged in the caliper so as to close the flow path opened on the outer periphery of the disk, it is possible to prevent the condensed water from being discharged into the section facing the caliper.
バイパス通路の出口から供給された凝縮水がディスクの流路を通ってキャリパを設置した範囲に排出される条件となる速度で車両が走行している場合にバイパス弁を閉弁する発明の凝縮水排出構造によれば、キャリパに対峙する区間で凝縮水を飛散させないようにすることができる。キャリパに凝縮水がかからないようにすることで、ブレーキの性能を維持することができる。 Condensed water of the invention that closes the bypass valve when the vehicle is traveling at a speed that allows the condensed water supplied from the outlet of the bypass passage to be discharged to the range where the caliper is installed through the flow path of the disk According to the discharge structure, it is possible to prevent the condensed water from being scattered in the section facing the caliper. The brake performance can be maintained by preventing the caliper from being condensed.
本発明に係る一実施形態の凝縮水排出構造1について、図1から図14を参照して説明する。凝縮水排出構造1に関連する構成は、図1に示す。この凝縮水排出構造1は、内燃機関10を搭載する車両において発生する凝縮水Wをブレーキ装置20の冷却に利用する。図1に示す内燃機関10は、エンジン11に通じる吸気管路12に過給機13及びインタークーラ121を有しており、エンジン11の排気管路14に後処理装置141,142などを有している。過給機13は、ターボチャージャであって、後処理装置141よりも上流の排気管路14にタービンホイールを配置し、吸気管路12にコンプレッサホイールを配置している。
A condensed water discharge structure 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The structure relevant to the condensed water discharge structure 1 is shown in FIG. The condensed water discharge structure 1 uses condensed water W generated in a vehicle on which the
この内燃機関10は、いわゆるデュアルループEGR(Exhaust Gas Recirculation)システムを採用しており、エンジン11の排気ポート143から過給機13までの間の排気管路14をインタークーラ121から吸気ポート122までの間の吸気管路12に連通させる高圧側バイパス151と、過給機13より下流の排気管路14を過給機13より上流の吸気管路12に連通させる低圧側バイパス152とを有し、それぞれ排気ガスの一部を還流している。
This
凝縮水排出構造1は、ディスク21とキャリパ22を備えるディスクブレーキをブレーキ装置20として採用する車両に適用される。ディスク21は、車輪の回転中心Cに対して放射状に延びる複数の冷却フィン211及びこれらの間に区画された流路212を図2に示すように外周部に有したいわゆるベンチレーテッドディスクである。ディスク21が車輪とともに回転することで流路212に空気が流通し、冷却フィン211を含めた流路212の内面から放熱される。キャリパ22は、図3に示すように、ディスク21の外周部を挟むように配置されている。キャリパ22は、ディスク21の両側面に対峙するパッド221を有している。キャリパ22は、図10に示すようにパッド221をディスク21に押し当てるための油圧シリンダ222を備えている。
The condensed water discharge structure 1 is applied to a vehicle that employs a disc brake including a
図1に示す内燃機関10は、過給機13及びインタークーラ121を備えているため、吸気として取り込まれた外気に水分が含まれていると、過給機13で圧縮された空気中の水蒸気がインタークーラ121において結露し、凝縮水Wとなってインタークーラ121の下流側に溜まる。本実施形態の凝縮水排出構造1の場合、この凝縮水Wをブレーキ装置20のディスク21の冷却に利用するために、バイパス通路16及びバイパス弁161を備える。
Since the
バイパス通路16は、図1に示すようにインタークーラ121の下流に入口162を有し、図1及び図3に示すようにディスク21の内周側に出口163を有している。インタークーラ121で結露した凝縮水Wは、バイパス通路16を通してディスク21の流路212に供給される。バイパス弁161は、バイパス通路16の途中に設置され、凝縮水Wを供給する流量およびタイミングを制御する。バイパス通路16は、過給機13よりも下流に入口162を有しているので、過給機13によって加圧された吸気管路12と同じ圧力が加わる。バイパス弁161が開かれると、凝縮水Wは、吸気管路12の内圧によってバイパス通路16を流れ出口163から排出される。
The
バイパス通路16の出口163は、図1及び図3に示すように、キャリパ22に対して車輪の回転中心Cに対称となる位置に配置される。具体的には、図8に示すように、車輪の回転中心Cに対してキャリパ22の回転角度幅の中心を通る直径上にバイパス通路16の出口163が配置される。このバイパス通路16の出口163は、図4に示すように、車輪30を支持するナックル31に装着されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図4における車輪30の回転中心Cよりも上側部分は、回転中心Cを通る鉛直断面を示し、下側部分は、バイパス通路16の出口163が設置された部分を通る水平断面を示している。バイパス通路16は、ナックル31に開けられた貫通孔32に通され、ディスク21の内周側から半径方向に外周側に向かって凝縮水Wを放出するように、先端部が曲げられている。バイパス通路16は、車両の内側に面したナックル31の貫通孔32の部分において、フレア管継手によって連結されており、この連結部164がナックル31に固定されている。
The upper part of the
連結部164から出口163までの部分は、少なくとも金属製のチューブであり、図6に示すように出口163に網165が取り付けられている。網165は、凝縮水Wをシャワー状に散らすために取り付けられている。したがって、網の目のサイズ、いわゆる「メッシュ」は、実際に期待される凝縮水Wの流量や噴出圧力に応じて適宜選択される。また、凝縮水Wをシャワー状に放出するものであれば、網165に代えて、多孔板やベンチュリ形のノズル、あるいは、専用の形状のノズルであってもよい。
The portion from the connecting
バイパス通路16の出口163からシャワー状に放出された凝縮水Wは、図3及び図5に示すように、冷却フィン211の間に形成された流路212にディスク21の内周側から供給される。車両が走行している間、ディスク21は車輪とともに回転しているので、凝縮水Wが噴射されると、凝縮水Wは、ディスク21の全周に渡って流路212の内面をまんべんなく濡らし、蒸発するときの気化熱によってディスク21を冷却する。
The condensed water W discharged from the
そこで、図7に示すように二重構造のディスク21の内面側となる冷却フィン211の間の領域に、ディスク21の厚み方向に延びた第2の冷却フィン213を複数ずつ設けてもよい。パッド221が押し当てられて加熱するディスク21の円板面の内側に第2の冷却フィン213が追加され、流路212の内面の表面積が増えるので、ディスク21は、凝縮水Wがかけられることによってさらに冷却され易くなる。なお、ディスク21は、鋳造されるので、第2の冷却フィン213を加える程度のモディファイであれば、コスト的なデメリットは少ない。
Therefore, as shown in FIG. 7, a plurality of
また、本実施形態の内燃機関10の場合、EGRによって排気ガスの一部を吸気管路12へ還流させているので、インタークーラ121によって結露した凝縮水Wが酸性に偏っていることが想定される。そこで、図5や図7に示すように、ディスク21の流路212の内面に、腐食防止のための被膜層214を形成する。この被膜層214は、塗装や電気メッキなどのコーティングによって形成されてもよいし、ディスク21の材質そのものの酸化被膜などによるものであってもよい。
Further, in the case of the
ディスク21の流路212へ供給された凝縮水Wのうち、流路212の内壁に付着しなかった凝縮水Wの水滴及び蒸発しなかった余剰な凝縮水Wは、噴射されたときの運動エネルギー及びディスクが回転することによって凝縮水Wに作用する遠心力によって、流路212からディスク21の外周方向へ排出される。このとき、ディスク21の外周へ排出される凝縮水Wが、車両の車幅方向に外側へ飛散しないように、本実施形態では図4及び図5に示すように、ディスク21の外周縁21aにガイド215を備えている。このガイド215は、バイパス通路16の出口163から排出されて流路212を通過した凝縮水Wが飛散する向きを車両の車幅方向に内側寄りへ変向する。
Of the condensed water W supplied to the
シャワー状に放出されて流路212を通過した凝縮水Wの水滴をもれなく変向するために、ガイド215の幅b1は、図5に示すように流路212の幅aよりも大きく設定される。ディスク21の外周縁にガイド215を設ける代わりに、図4及び図5に示すように、車輪の内周面にガイド305を設けてもよい。このガイド305は、ディスク21の半径方向に流路212の延長上に位置する範囲に配置され、バイパス通路16の出口163から排出されて流路212を通過した凝縮水Wの水滴を車両の車幅方向に内側寄りに変向する。ディスク21の外周縁21aにガイド215を設ける場合と同様に、図5に示すように、車輪の内周面に設けられるガイド305の幅b2は、ディスク21の流路212の幅aよりも大きく設定される。
The width b1 of the
車両は常に一定の速度で走行しているとは限らないし、凝縮水排出構造1によって凝縮水Wがディスク21に供給される状況、すなわちディスク21の冷却が必要である場合はブレーキ装置20が作動されて車両の速度が減速されるとき又は減速された後である。したがって、凝縮水Wが放出される間にも車両の速度、つまりディスク21の回転速度は、時々刻々と変化する。このような状況において、ディスク21の外周縁に達した凝縮水Wは、ディスク21の全方位的に飛散する。そこで、キャリパ22が配置された区間において凝縮水Wを飛散させないように、図9及び図10に示すように、シール部材23をキャリパ22に設けてもよい。
The vehicle does not always travel at a constant speed, and when the condensed water W is supplied to the
シール部材23は、ディスク21の外周に開口する流路212を塞ぐように、わずかな隙間を残して配置される。ディスク21の外周とシール部材23の間にわずかな隙間があっても、流路212を通過する空気の流れが概ね遮断されることによって、流路212の内壁に付着しなかった水滴や気化した蒸気がキャリパ22内に放出されることを防ぐ。シール部材23は、ディスク21が擦れたときに摩耗しやすくかつ耐熱性に優れた素材、例えば、マシナブル・セラミックスで作られることが好ましい。なお、流路212に供給された凝縮水Wがキャリパ22内に放出されても、パッド221側へ濡れ広がらなければよいので、シール部材23に代えて、ディスク21の円板面に沿う位置に吸水性のある材料を配置し流路212から排出された凝縮水Wがパッド221側へ広がることを防止してもよい。
The
ディスク21に供給された凝縮水Wをさらに有効に利用し、ディスク21の冷却効率を高めるために、図11に示すように、ディスク21の半径方向に対して冷却フィン211を傾けて設置してもよい。この場合、冷却フィン211は、車両が進行する際にディスク21が回転する方向へ、外周端211aのほうが内周端211bよりも偏っている、つまり外周端211aが回転方向へ先行するように設ける。そして、冷却フィン211の外周端211aの方が内周端211bよりも半径方向の直線に対してより大きく傾いた円弧形状に冷却フィン211が形成されている。
In order to use the condensed water W supplied to the
図11に示すように配置された冷却フィン211に付着した凝縮水Wの水滴Wdに作用する力について、図12を用いて説明する。図12は、冷却フィン211に付着した水滴Wdを模式的に示し、この水滴に作用する力をベクトルで示す。図12によれば、ディスク21の回転中心Cに面した冷却フィン211の側面に付着した水滴Wdは、ディスク21が回転することに伴う遠心力Q1の作用を受ける。
The force which acts on the water droplet Wd of the condensed water W adhering to the
ディスク21の半径方向に沿って外周方向へ作用する遠心力Q1は、冷却フィン211の表面に垂直な分力Q11と冷却フィン211の表面に沿って外周端211aへ水滴Wdを押し流す分力Q12に分けられる。冷却フィン211の表面に垂直な分力Q11は、冷却フィン211の表面から受ける抗力Q2に等しい。そして、抗力Q2によって生じる半径方向に沿う中心方向の分力Q21は、遠心力Q1と反対方向に作用する。この分力Q21は、冷却フィン211の表面に沿って水滴Wdを内周端211b側へ押し戻す力Q22として水滴Wdに作用する。
The centrifugal force Q1 acting in the outer circumferential direction along the radial direction of the
その結果、水滴Wdは、冷却フィン211の表面に沿って外周端211a側へ分力Q12で排出されようとすることに対し、冷却フィン211の表面に沿って内周端211b側へ向かう力Q22によって戻される。つまり冷却フィン211に角度が設けられていることによって、力Q22だけ水滴Wdを排出する力が抑えられる。そして、水滴Wdが排出される時間が延びる。
As a result, the water droplet Wd tends to be discharged to the outer
流路212に供給された凝縮水Wが流路212から排出されるまでの時間が延びることによって、より多くの凝縮水Wが流路212内で蒸発しディスク21を冷却することに寄与するようになる。凝縮水Wの蒸発量が増えることで、ディスク21の外周方向へ液状のまま凝縮水Wが放出される量、すなわちディスク21から飛散する凝縮水Wの量も減る。
By extending the time until the condensed water W supplied to the
冷却フィン211に付着した水滴Wdに作用する遠心力Q1は、冷却フィン211の内周端211b側よりも外周端211a側の方が大きい。図11及び図12に示した冷却フィン211は、内周端211b側よりも外周端211a側の方が、半径方向の直線に対して回転方向の前方へより大きく傾いている。したがって、遠心力Q1に対して冷却フィン211の表面から受ける抗力Q2の大きさは、外周端211a側の方が内周端211b側の方よりも大きい。遠心力Q1によって生じる抗力Q2の大きさを冷却フィン211の角度で調整することで、図11及び図12に示した冷却フィン211の表面に付着している水滴Wdに作用する力は、外周端211a側から内周端211b側まで一定にすることができる。つまり、冷却フィン211の内周端211b側から外周端211a側へ流れる凝縮水Wの層の厚みがほぼ均一になり、冷却フィン211の表面の温度分布も均一にすることができる。凝縮水Wを噴射してディスク21を冷却する際に冷却フィン211の温度分布が均一になることで、熱によるディスク21全体の歪も少なくなるので、ブレーキ装置20の性能を維持することができる。
The centrifugal force Q1 acting on the water droplet Wd attached to the
図11及び図12に示した冷却フィン211よりもさらに多くの凝縮水Wをディスク21の流路212内で蒸発させる冷却フィン211の変形例を図13に示す。図13に示す冷却フィン211は、ディスク21の内周側に面した冷却フィン211の表面に、内周側に向かって延びる滞留凸部216を複数設けている。滞留凸部216を設けることで、滞留凸部216の内周側に凝縮水Wが溜まりやすく、ディスク21を冷却することにより多くの凝縮水Wを寄与させることができる。また、冷却フィン211がバイパス通路16の出口163の前を横切る間にバイパス通路16から噴射される凝縮水Wの流量よりも、滞留凸部216によって保持される凝縮水Wの容積が大きくなるように構成してもよい。車両の速度が速い場合、一度の噴射の間に同じ冷却フィン211が出口163を数回横切ることとなるが、同じ冷却フィン211が出口163を一回横切る間に噴射される凝縮水Wの流量も減る。そこで、一度の噴射の時間を制御し、凝縮水Wが滞留凸部216から溢れないようにすることで、凝縮水Wがディスク21の外周側に流出することを防止することもできる。
FIG. 13 shows a modified example of the cooling
次に、図1に示すようにバイパス通路16の途中に配置されたバイパス弁161の開閉のタイミングについて図14を参照して説明する。バイパス弁161は、バイパス通路16の出口163から供給された凝縮水Wが、ディスク21の流路212を通ってキャリパ22を設置した範囲に排出される条件となる速度で車両が走行している場合に、閉弁することを優先するように制御する。凝縮水Wがキャリパ22の設置された範囲に放出される条件となる車両の走行速度、すなわち車輪に伴って回転するディスク21の回転速度において、凝縮水Wの供給を止めることで、キャリパ22が設置された区間に凝縮水Wが放出されることを確実に阻止する。
Next, the opening / closing timing of the
そこで、バイパス通路16から噴射した凝縮水Wがディスク21の流路212を通ってキャリパ22が設置された区間内に放出されるときの条件を求める。車両の走行速度v、車輪の直径dとすると、車輪とともに回転するディスク21の角速度ωは、(式1)に示す通りである。
ω=2v/d …(式1)
ディスク21の内周側から半径方向に外周へ向けて噴射される凝縮水Wの速度は、ベルヌーイの式から求まる。インタークーラ121の下流に溜まる凝縮水Wの速度u1、その凝縮水Wの水面にかかる圧力p1、水面の高さz1とし、バイパス通路16の出口163における凝縮水Wの速度u2、この凝縮水Wの圧力p2、排出される高さz2とし、凝縮水Wの密度ρとすると、バイパス通路16の出口163における凝縮水Wの速度u2は、(式2)のように表される。
ω = 2v / d (Formula 1)
The speed of the condensed water W injected from the inner peripheral side of the
さらに、ディスク21の流路212を凝縮水Wが内側から外側まで通過する時間tL及び凝縮水Wの放出点h、すなわちバイパス通路16の出口163からの回転角度θを算出する。図14に示すようにディスク21の流路212の長さL、ディスク21の回転方向に出口163からキャリパ22の上流端22uまでの回転角度θ1、キャリパ22が設置された区間となるキャリパ22の上流端22uから下流端22dまでの回転角度θ2とすると、凝縮水Wが流路212を通過する時間tLは、次の(式3)に示される。
tL=L/u2 …(式3)
放出点hの位置は、回転角度θ=ωtLであるので、放出点hが出口163からキャリパ22の手前までの範囲となる条件は、(式4)に示される。
0+2nπ≦ωtL<θ1+2nπ (nは整数) …(式4)
これに、(式1)及び(式3)を代入すると(式5)を得る。
t L = L / u 2 (Formula 3)
Since the position of the discharge point h is the rotation angle θ = ωt L , the condition that the discharge point h is in the range from the
0 + 2nπ ≦ ωt L <θ 1 + 2nπ (n is an integer) (Formula 4)
Substituting (Equation 1) and (Equation 3) into this yields (Equation 5).
また、キャリパ22が設置された範囲に放出点hが入る条件は、(式6)に示される。
θ1+2nπ≦ωtL<θ1+θ2+2nπ (nは整数) …(式6)
これに、(式1)及び(式3)を代入すると(式7)を得る。
θ 1 + 2nπ ≦ ωt L <θ 1 + θ 2 + 2nπ (n is an integer) (Expression 6)
Substituting (Equation 1) and (Equation 3) into this yields (Equation 7).
さらに、キャリパ22を超えて出口163までの範囲に放出点hが入る条件は、(式8)に示される。
θ1+θ2+2nπ≦ωtL<2π+2nπ (nは整数) …(式8)
これに、(式1)及び(式3)を代入して(式9)を得る。
θ 1 + θ 2 + 2nπ ≦ ωt L <2π + 2nπ (n is an integer) (Equation 8)
By substituting (Equation 1) and (Equation 3) into this, (Equation 9) is obtained.
ここで、キャリパ22に凝縮水Wが放出されないようにしたいので、車両の速度が(式7)の場合にバイパス弁161を閉じるように制御する。
Here, since it is desired to prevent the condensed water W from being discharged to the
なお、図11に示すように冷却フィン211に角度がつけられている場合、凝縮水Wの水滴Wdが流路212を通過する時間には、冷却フィン211の角度に起因する遅延時間の変数が加算される。
When the cooling
以上に説明したように、本発明に係る凝縮水排出構造1は、インタークーラ121で生成された凝縮水Wをブレーキ装置20の冷却に流用する。したがって、ブレーキ装置20を冷却するために、水を貯留するタンクやこの水を噴射するためのポンプ等が不要である。また、これまで利用されずに排出されていた凝縮水を有効に利用するので、内燃機関としてのエネルギー利用率も向上する。
As described above, the condensed water discharge structure 1 according to the present invention uses the condensed water W generated by the
1…凝縮水排出構造、10…内燃機関、12…給気管路、121…インタークーラ、13…過給機、16…バイパス通路、161…バイパス弁、162…(バイパス通路の)入口、163…(バイパス通路の)出口、165…網、21…ディスク、21a…外周縁、211…冷却フィン、211a…外周端、211b…内周端、212…流路、213…第2の冷却フィン、214…被膜層、215…ガイド、216…滞留凸部、22…キャリパ、23…シール部材、30…車輪。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Condensate discharge structure, 10 ... Internal combustion engine, 12 ... Supply air line, 121 ... Intercooler, 13 ... Supercharger, 16 ... Bypass passage, 161 ... Bypass valve, 162 ... Inlet (bypass passage), 163 ... (Bypass passage) outlet, 165 ... net, 21 ... disc, 21a ... outer peripheral edge, 211 ... cooling fin, 211a ... outer peripheral end, 211b ... inner peripheral end, 212 ... flow path, 213 ... second cooling fin, 214 ... coating layer, 215 ... guide, 216 ... staying convex part, 22 ... caliper, 23 ... sealing member, 30 ... wheel.
Claims (11)
車輪の回転中心に対して放射状に延びる複数の冷却フィン及びこれらの間に区画された流路を含む二重構造のディスクと、
前記ディスクの外周部を挟むキャリパと、
前記インタークーラの下流に入口を有し前記ディスクの内周側に出口を有して前記インタークーラで結露した凝縮水を前記流路に供給するバイパス通路と、
前記バイパス通路の途中に設置されて前記凝縮水を供給する流量及びタイミングを制御するバイパス弁と、を備える
ことを特徴とする凝縮水排出構造。 An intake pipe in which an internal combustion engine supercharger and an intercooler are installed;
A double-structured disk including a plurality of cooling fins extending radially with respect to the center of rotation of the wheel and a flow path partitioned therebetween;
A caliper that sandwiches the outer periphery of the disk;
A bypass passage having an inlet on the downstream side of the intercooler and having an outlet on the inner peripheral side of the disk to supply condensed water condensed by the intercooler to the flow path;
A condensed water discharge structure comprising: a bypass valve that is installed in the middle of the bypass passage and controls a flow rate and timing of supplying the condensed water.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein the bypass passage has the outlet at a position that is symmetrical with respect to the caliper.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein the bypass passage includes a net at the outlet.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 The disk is provided with a guide on an outer peripheral edge that changes a direction in which the condensed water discharged from the outlet of the bypass passage and passes through the flow path is scattered inward in the vehicle width direction of the vehicle. The condensed water discharge structure according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 The wheel has a guide for changing the direction in which the condensed water discharged from the outlet of the bypass passage and passed through the passage is scattered inward in the vehicle width direction of the vehicle. The condensate discharge structure according to claim 1, wherein the condensate discharge structure is provided on an inner peripheral surface located at the position.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 2. The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein the flow path of the disk has a plurality of second cooling fins extending in a thickness direction of the disk.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 2. The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein an outer peripheral end of the cooling fin is biased from an inner peripheral end in a direction in which the disk rotates when the vehicle moves forward.
ことを特徴とする請求項7に記載された凝縮水排出構造。 The condensed water discharge structure according to claim 7, wherein the cooling fin has a plurality of staying convex portions extending toward the inner periphery on a surface facing the inner periphery.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 2. The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein the flow path of the disk has a coating layer for preventing corrosion on the inner surface.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 The condensed water discharge structure according to claim 1, wherein the caliper has a seal member so as to close the flow path that opens to the outer periphery of the disk.
ことを特徴とする請求項1に記載された凝縮水排出構造。 In the case where the vehicle is traveling at a speed that satisfies the condition that the condensed water supplied from the outlet of the bypass passage is discharged to the range where the caliper is installed through the flow path of the disk. The condensate discharge structure according to claim 1, wherein the condensate discharge structure is closed.
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