JP2014206205A

JP2014206205A - 発電機能を有する車両用ドラムブレーキ

Info

Publication number: JP2014206205A
Application number: JP2013083385A
Authority: JP
Inventors: 覚新谷; Satoru Shintani
Original assignee: Hosei Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Hosei Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2013-04-11
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2014-10-30

Abstract

【課題】従来に比較してドラムブレーキの構造を簡素化し且つブレーキシューとブレーキドラムとの摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換する発電機能を有する車両用ドラムブレーキを提供する。【解決手段】ブレーキシュー１６、１８とブレーキドラム１２との摩擦により発生する熱エネルギによってブレーキドラム１２の温度が上昇すると、ブレーキドラム１２の温度上昇に応じて熱電変換素子モジュール５４のブレーキドラム１２側の端部の温度が上昇しブレーキドラム１２側とは反対側の端部の温度が外気により外気温に維持されるので、従来のように熱エネルギによって熱電変換素子モジュールの両端部の温度がそれぞれ上昇することが抑制され、熱電変換素子モジュール５４の両端部の温度差を比較的大きくできる。このため、ブレーキシュー１６、１８とブレーキドラム１２との摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換できる。【選択図】図２

Description

本発明は発電機能を有する車両用ドラムブレーキに係り、特に、ブレーキシューとブレーキドラムとの摩擦により発生する熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換させる技術に関するものである。

車両用ドラムブレーキには、車輪と共に回転する有底円筒状のブレーキドラムを備え、非回転のバッキングプレートに拡開可能に配設された一対のブレーキシューをそのブレーキドラムの内周面に当接させて前記車輪の回転を抑制する制動力を発生するものがある。また、その車両用ドラムブレーキの中には、熱電変換素子モジュールを備えて、例えば制動時において前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムとの摩擦により発生する熱エネルギを電気エネルギに変換する発電機能を有するものがある。例えば、特許文献１および２に示すような発電機能を有する車両用ドラムブレーキがそれである。

上記特許文献１の発電機能を有する車両用ドラムブレーキでは、ブレーキドラムを２部品化し、すなわちブレーキドラムをブレーキドラム本体とそのブレーキドラム本体の内周側に電気的絶縁状態で張り着けられた金属製の円筒状摺動部材とにより構成し、熱電変換素子モジュールをその金属製の円筒状摺動部材の外周面とブレーキドラム本体の内周面との間に挟み込んでいる。なお、上記特許文献１では、ブレーキシューと前記金属製の円筒状摺動部材(ブレーキドラム)との摩擦により発生する熱エネルギによって、その熱電変換素子モジュールの前記金属製の円筒状摺動部材側の端部の温度が上昇して、すなわち前記熱電変換素子モジュールの前記金属製の円筒状摺動部材側の端部と前記ブレーキドラム本体の内周面側の端部との間に温度差が生じて、前記熱電変換素子モジュールから電気エネルギが発生させられる。

特開２０１１−１３３０６８号公報特開２０１１−２２６５３０号公報

ところで、上記のような発電機能を有する車両用ドラムブレーキでは、前記ブレーキシューと前記金属製の円筒状摺動部材との摩擦による熱エネルギが、前記ブレーキドラム内に蓄熱されると前記ブレーキドラム本体の温度が上昇して前記熱電変換素子モジュールの前記ブレーキドラム本体の内周面側の端部の温度が上昇するので、前記熱電変換素子モジュールの両端部で比較的大きな温度差が得られ難くなり、前記ブレーキシューと前記金属製の円筒状摺動部材との摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換することができないという問題があった。更に、上記のような発電機能を有する車両用ドラムブレーキでは、前記ブレーキドラムが２部品から構成されているので、ドラムブレーキの構成が複雑且つ高価になってしまうという問題があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、従来に比較してドラムブレーキの構造を簡素化し且つブレーキシューとブレーキドラムとの摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換する発電機能を有する車両用ドラムブレーキを提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、(a) 車輪と共に回転する有底円筒状のブレーキドラムと、非回転のバッキングプレートに拡開可能に配設された一対のブレーキシューがそのブレーキドラムの内周面に当接させて前記車輪の回転を抑制する制動力を発生させる車両用ドラムブレーキであって、(b) 前記ブレーキドラムの外周面に固設されてそのブレーキドラムの温度と外気温との温度差に基づいて、前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムとの摩擦により発生する熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子モジュールを、備えることにある。

このように構成された発電機能を有する車両用ドラムブレーキによれば、前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムとの摩擦により発生する熱エネルギによって前記ブレーキドラムの温度が上昇すると、そのブレーキドラムの温度上昇に応じて前記熱電変換素子モジュールの前記ブレーキドラム側の端部の温度が上昇し、前記熱電変換素子モジュールの前記ブレーキドラム側とは反対側の端部の温度が外気によって外気温に維持されるので、従来のように前記熱エネルギによって前記熱電変換素子モジュールの両端部の温度がそれぞれ上昇することが抑制され、前記熱電変換素子モジュールの両端部の温度差を比較的大きくすることができる。このため、従来に比較して前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムとの摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換することができる。また、前記ブレーキドラムは、従来のように前記ブレーキドラムを２部品化してその間に前記熱電変換素子モジュールを挟むものではなく、そのブレーキドラムの外周面に前記熱電変換素子モジュールを固定するものであるので、前記ブレーキドラムを２部品化させる必要はなく前記ドラムブレーキの構造が簡素化する。

ここで、好適には、(a) 前記非回転のバッキングプレートに固設された非回転部と、前記ブレーキドラムに設けられてその非回転部に摺接する回転部とを有するスリップリング装置を含み、(b) 前記熱電変換素子モジュールは、そのスリップリング装置を介して車両内の電気回路に接続されている。このため、前記熱電変換素子モジュールで変換された電気エネルギを、前記スリップリング装置の前記回転部および前記非回転部を介して車両内の電気回路に接続された例えばバッテリ等に好適に供給することができる。

また、好適には、前記スリップリング装置の非回転部および回転部は、前記ブレーキドラムの回転軸心に直交する面に平行な環状摺動面を有する摺動リングとその摺動リングの環状摺動面に向かって常時押圧される摺動ブラシの一方および他方である。このため、前記熱電変換素子モジュールで変換された電気エネルギを、前記スリップリング装置の前記摺動リングおよび前記摺動ブラシを介して車両内の電気回路に接続された例えばバッテリ等に好適に供給することができる。

本発明の一実施例の発電機能を有する車両用ドラムブレーキを示す正面図である。図１の車両用ドラムブレーキのII-II視断面図である。図２の矢印III方向から見たブレーキドラムを示す図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は理解を容易とするために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例のパーキングブレーキ機能を備えたシュー間隙自動調節機構付ドラムブレーキである発電機能を有する四輪車両用ドラムブレーキ（以下、ドラムブレーキという）１０であって、ブレーキドラム１２を取り外して示す正面図である。なお、上記ブレーキドラム１２は、図１の１点鎖線で示す２つの同心円で示されており、その２つの円のうちの中心側の円はブレーキドラム１２の内周面１２ａを示している。

ドラムブレーキ１０には、図１に示すように、略円板形状を成し、例えば図示しない車軸管、アクスルハウジング、サスペンション装置などの車体側部材すなわち非回転部材に一体的に固設された非回転のバッキングプレート１４が備えられている。

また、ドラムブレーキ１０には、図１に示すように、バッキングプレート１４の外周部に凸側が外側になる姿勢で互いに接近離間可能に略対称的に配設された円弧形状の一対のブレーキシュー１６および１８と、その一対のブレーキシュー１６および１８の一端部すなわち図１の上端部の間においてバッキングプレート１４に位置固定に設けられたホイールシリンダ２０と、一対のブレーキシュー１６および１８の一端部を互いに接近する方向に常時付勢するために、その一端部間に張設されたコイル状のリターンスプリング２２と、そのコイル状のリターンスプリング２２の内部を挿通するように一対のブレーキシュー１６および１８の一端部間に掛け渡され、非制動時における一対のブレーキシュー１６および１８とブレーキドラム１２の内周面１２ａとの間すなわちシュー間隙を自動的に調節するシュー間隙自動調節装置２４と、一対のブレーキシュー１６および１８の他端部すなわち図１の下端部の間に位置固定に設けられたアンカ２６と、一対のブレーキシュー１６および１８の下端部間に張設されてそれら下端部をアンカ２６に常時当接させるスプリング２８とが備えられている。

一対のブレーキシュー１６および１８は、図１および図２に示すように、何れも、バッキングプレート１４の平板部１４ａと略平行な平板状を成し且つ図１に示す正面図において全体が円弧形状に湾曲した形状に打ち抜かれたシューウェブ３０および３２と、それらの円弧形状を成す外周側端縁に沿って断面が略Ｔ字状を成すように一体的に固設された帯板状のシューリム３４および３６と、それらシューリム３４および３６の外周面に接着剤などで一体的に固着された摩擦材から成るライニング３８および４０とによってそれぞれ構成されている。また、一対のブレーキシュー１６および１８は、シューウェブ３０および３２にそれぞれ配設されたシューホールドダウン装置４２および４４(図１参照)によってバッキングプレート１４側へ押圧されることによりそのバッキングプレート１４に対して面方向の相対移動可能に保持されている。

ブレーキドラム１２は、図２および図３に示すように、略円筒状の円筒部１２ｂと、その円筒部１２ｂのバッキングプレート１４側とは反対側の開口を塞ぐように形成された円板状の底部１２ｃとを一体に備え、有底円筒状に形成されている。なお、前記ブレーキドラム１２の内周面１２ａは、その円筒部１２ｂの内周面に対応している。

また、ブレーキドラム１２内には、図２に示すように、車軸４８の軸端部４８ａが非回転部材により軸受５０を介して相対回転可能に支持されている。車軸４８の軸端は、ブレーキドラム１２の底部１２ｃの中央部に一体的に連結されており、図示しない車輪が複数本の締結ボルト４６によってブレーキドラム１２に一体的に固定されている。

また、ドラムブレーキ１０には、そのドラムブレーキ１０の作動時においてブレーキシュー１６および１８とブレーキドラム１２との摩擦により発生する熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換素子モジュール５４が備えられている。熱電変換素子モジュール５４は、ブレーキドラム１２の外周面１２ｄに複数(本実施例では４つ)固設されており、それら熱電変換素子モジュール５４がスリップリング装置５６を介して車両内の電気回路に接続されている。

複数の熱電変換素子モジュール５４は、図２および図３に示すように、それぞれ、角柱状の半導体５８と、その半導体５８の長手方向の両端に電気的接続状態でそれぞれ固定された一対の金属板６０および６２とを備えており、ブレーキドラム１２の周方向の４箇所においてブレーキドラム１２の外周面１２ｄの一部がブレーキシュー１６および１８側へ凹んだ嵌合穴１２ｅにそれぞれ嵌め入れられている。なお、一対の金属板６０および６２において、金属板６０はブレーキドラム１２の嵌合穴１２ｅの底面に固定され、金属板６２はブレーキドラム１２の嵌合穴１２ｅの開口部に配設されている。

スリップリング装置５６には、図２に示すように、ブレーキドラム１２内において車軸４８の基端部４８ｂに固設された複数の(本実施例では４つの)ブラシケース６４と、それらブラシケース６４内にそれぞれ設けられ且つ突き出す方向に付勢された摺動ブラシ６６と、それら摺動ブラシ６６と熱電変換素子モジュール５４の金属板６２とをぞれぞれ電気的に接続する外周が絶縁被覆された複数本(本実施例では４本の)の第１電線６８と、ブレーキドラム１２内において軸受５０の基端部５０ａに固設されたリング状の絶縁体７０と、そのリング状の絶縁体７０の一面７０ａに固定された例えば銅合金などの金属板から構成されるリング状の摺動リング７２と、その摺動リング７２と例えば図示しない車両内のバッテリ等と電気的に接続する外周が絶縁被覆された第２電線７４とが備えられている。なお、スリップリング装置５６において、リング状の絶縁体７０および摺動リング７２は、軸受５０を介して非回転部材であるバッキングプレート１４に一体的に固設された非回転部であり、ブラシケース６４および摺動ブラシ６６は、車軸４８を介して車輪と共に回転するブレーキドラム１２に一体的に固設された回転部である。

摺動リング７２には、ブレーキドラム１２の回転軸心Ｃに直交する面に平行な環状摺動面７２ａが設けられており、ブラシケース６４内には、それぞれ摺動ブラシ６６を摺動リング７２の環状摺動面７２ａに接近する方向に常時付勢する図示しないバネ部材が設けられている。このため、図２に示すように、複数の摺動ブラシ６６は、ブラシケース６４内のバネ部材の付勢力によって、それぞれ摺動リング７２の環状摺動面７２ａに向かって常時押圧されている。また、ブレーキドラム１２の円筒部１２ｂには、複数本の第１電線６８をそれぞれブレーキドラム１２の内外へ挿通させる複数の挿通穴１２ｆが形成されており、バッキングプレート１４の平板部１４ａには、第２電線７４をバッキングプレート１４の内外へ挿通させる挿通穴１４ｂが形成されている。なお、バッキングプレート１４の挿通穴１４ｂには、ドラムブレーキ１０内への例えば水等の浸入を防止するゴム製のブッシュ７６が嵌め入れられている。

以上のように構成されたドラムブレーキ１０では、例えば車両走行中の減速時において図示しないブレーキペダルが操作されると、その操作に伴ってホイールシリンダ２０により一対のブレーキシュー１６および１８の一端部が互いに離隔してブレーキシュー１６および１８のライニング３８および４０がブレーキドラム１２の内周面１２ａに当接することによって、図示しない車輪の回転を抑制する制動力が発生する。

また、ドラムブレーキ１０では、ライニング３８および４０がブレーキドラム１２の内周面１２ａに摺接してブレーキシュー１６および１８とブレーキドラム１２との摩擦により熱エネルギが発生すると、その熱エネルギーによってブレーキドラム１２の円筒部１２ｂの温度が上昇する。これによって、熱電変換素子モジュール５４では、その厚み方向において、熱電変換素子モジュール５４のブレーキドラム１２側の端部の温度がブレーキドラム１２の円筒部１２ｂの温度上昇に応じて上昇し、且つ、熱電変換素子モジュール５４のブレーキドラム１２側とは反対側の端部の温度が例えば外気等によって外気温程度に維持されるので、ブレーキドラム１２の円筒部１２ｂの温度と外気温との温度差に基づいて電位差(起電力)が生じる。また、熱電変換素子モジュール５４で発生した起電力は、複数本の第１電線６８、摺動ブラシ６６、摺動リング７２、および第２電線７４を介して例えばバッテリに蓄電される。なお、熱電変換素子モジュール５４において、金属板６０はブレーキドラム１２に電気的にボデーアースに接続されており、金属板６２はブレーキドラム１２に電気的に接続されておらずスリップリング装置５６に電気的に接続されている。

上述のように、本実施例のドラムブレーキ１０によれば、ブレーキシュー１６および１８とブレーキドラム１２との摩擦により発生する熱エネルギによってブレーキドラム１２の温度が上昇すると、そのブレーキドラム１２の温度上昇に応じて熱電変換素子モジュール５４のブレーキドラム１２側の端部の温度が上昇し、熱電変換素子モジュール５４のブレーキドラム１２側とは反対側の端部の温度が外気によって外気温に維持されるので、従来のように熱エネルギによって熱電変換素子モジュールの両端部の温度がそれぞれ上昇することが抑制され、熱電変換素子モジュール５４の両端部の温度差を比較的大きくすることができる。このため、従来に比較してブレーキシュー１６および１８とブレーキドラム１２との摩擦による熱エネルギを効率良く電気エネルギに変換することができる。また、ブレーキドラム１２は、従来のようにブレーキドラムを２部品化してその間に熱電変換素子モジュールを挟むものではなく、そのブレーキドラム１２の外周面１２ｄに熱電変換素子モジュール５４を固定するものであるので、ブレーキドラム１２を２部品化させる必要はなくドラムブレーキ１０の構造が簡素化する。

また、本実施例のドラムブレーキ１０によれば、非回転のバッキングプレート１４に固設された摺動リング７２と、ブレーキドラム１２に設けられてその摺動リング７２に摺接する摺動ブラシ６６とを有するスリップリング装置５６を含み、熱電変換素子モジュール５４は、そのスリップリング装置５６を介して車両内の電気回路に接続されている。このため、熱電変換素子モジュール５４で変換された電気エネルギを、スリップリング装置５６の摺動ブラシ６６および摺動リング７２を介して車両内の電気回路に接続された例えばバッテリ等に好適に供給することができる。

また、本実施例のドラムブレーキ１０によれば、スリップリング装置５６の非回転部は、ブレーキドラム１２の回転軸心Ｃに直交する面に平行な環状摺動面７２ａを有する摺動リング７２であり、スリップリング装置５６の回転部は、摺動リング７２の環状摺動面７２ａに向かって常時押圧される摺動ブラシ６６である。このため、熱電変換素子モジュール５４で変換された電気エネルギを、スリップリング装置５６の摺動リング７２および摺動ブラシ６６を介して車両内の電気回路に接続された例えばバッテリ等に好適に供給することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

本実施例のドラムブレーキ１０では、熱電変換素子モジュール５４は、ブレーキドラム１２の外周面１２ｄに４つ固定されていたが、熱電変換素子モジュール５４の数に制限はない。例えば、ブレーキドラム１２の外周面１２ｄの全周に熱電変換素子モジュール５４が配置されても良い。

また、本実施例のドラムブレーキ１０は、四輪車に使用されていたが、四輪車以外の他の車両例えば二輪車等に適用することもできる。

また、本実施例のドラムブレーキ１０のスリップリング装置５６において、摺動ブラシ６６は回転部材であるブレーキドラム１２に固設された回転部であり、摺動リング７２は非回転部材であるバッキングプレート１４に固設された非回転部であったが、例えば、摺動ブラシ６６を非回転部材であるバッキングプレート１４に固定することにより摺動ブラシ６６を非回転部とし、摺動リング７２を回転部材であるブレーキドラム１２に固定することにより摺動リング７２を回転部として用いても良い。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ドラムブレーキ(発電機能を有する車両用ドラムブレーキ)
１２：ブレーキドラム
１２ａ：内周面
１２ｄ：外周面
１４：バッキングプレート
１６、１８：ブレーキシュー
５４：熱電変換素子モジュール
５６：スリップリング装置
６６：摺動ブラシ(回転部)
７２：摺動リング(非回転部)
７２ａ：環状摺動面
Ｃ：回転軸心

Claims

車輪と共に回転する有底円筒状のブレーキドラムと、非回転のバッキングプレートに拡開可能に配設された一対のブレーキシューが該ブレーキドラムの内周面に当接させて前記車輪の回転を抑制する制動力を発生させる車両用ドラムブレーキであって、
前記ブレーキドラムの外周面に固設されて該ブレーキドラムの温度と外気温との温度差に基づいて、前記ブレーキシューと前記ブレーキドラムとの摩擦により発生する熱エネルギを電気エネルギに変換する熱電変換素子モジュールを、備えることを特徴とする発電機能を有する車両用ドラムブレーキ。
前記非回転のバッキングプレートに固設された非回転部と、前記ブレーキドラムに設けられて該非回転部に摺接する回転部とを有するスリップリング装置を含み、
前記熱電変換素子モジュールは、該スリップリング装置を介して車両内の電気回路に接続されていることを特徴とする請求項１の発電機能を有する車両用ドラムブレーキ。
前記スリップリング装置の非回転部および回転部は、前記ブレーキドラムの回転軸心に直交する面に平行な環状摺動面を有する摺動リングと該摺動リングの環状摺動面に向かって常時押圧される摺動ブラシの一方および他方である請求項２の発電機能を有する車両用ドラムブレーキ。