JP2020528023A - ブレーキダクトシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

制動の作用は膨大な量の熱を発生する。乗り物の前部からブレーキディスク（１７）へ空気を導くブレーキダクト（９）を設置することが知られている。ブレーキダクト（９）によって導入される空気は外気温にあり、ブレーキよりずっと冷たく、空気流は、（乱流ではなく）層流に近く、より熱い空気を連続して持ち去る。これは、ブレーキが、熱をより速いレートで取り除き、平均動作温度を劇的に下げることを可能にする。本発明は、ブレーキダクト（９）の効率を改善するために、外気温と実質的に異なる温度で、空気のストリーム（５）をブレーキダクト（９）内に供給するためのボルテックスチューブ（３）を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、ブレーキダクトシステム及びブレーキシステムの温度を制御する方法に関係し、排他的ではないが、特に、自動車及び航空制動システムにおいて有用性を見出す。

制動作用は、膨大な量の熱を発生し、ブレーキコンポーネントは動作できる温度範囲が比較的狭い。ブレーキコンポーネントの性能は、その最大温度定格を超えると、劇的に低下する。

ブレーキローター（すなわち、ブレーキディスク）は、通常、熱を消散するように設計される。対流によるブレーキディスクの空気力学的冷却は、ブレーキディスクを冷却する主要なメカニズムである。しかしながら、ホイールウェルを有する乗り物（自動車など）において、また、ブレーキローターがホイールのバレル内に配設される乗り物において、ブレーキディスクの周りの空気は、乱流でありかつ比較的（例えば、乗り物の速度との比較において）ゆっくり移動する。これは、ブレーキコンポーネントの周りに熱蓄積をもたらし、その熱を取り除くその能力を減じる。

空気を高圧源（通常、乗り物の前表面）からブレーキローターに導くブレーキダクトを設置することが知られている。ブレーキダクトによって導入される空気は外気温にあってブレーキよりずっと冷たく、空気流は、（乱流ではなく）層流に近く、より熱い空気を連続的に引き離す。これは、ブレーキがより速いレートで熱を取り除くことを可能にし、平均動作温度を劇的に下げる。

従来のブレーキダクトシステムの設計及び実装態様は、３つの主要な考慮事項に的を絞る。

第１に、ブレーキダクトシステムの空気入口は、比較的高圧であるべきである。典型的には、この入口は、乗り物移動のラム圧が入口内への高圧空気の導入を可能にするように、通常、乗り物の前部に位置する。

第２に、空気を入口からブレーキディスク（複数可）まで運ぶためのホース（複数可）／ダクティングは、入口からの比較的制限のない空気流を可能にすべきである。大きい直径（すなわち、非円形断面に対する断面積）のホース／ダクトは、増大した空気流を可能にし、空気流は、通常、直径の２乗に比例して増加する。

第３に、出口は、空気を、できる限りブレーキディスクの近くにかつ的確な配向で導入するように設計されるべきである。ブレーキローターは、しばしば、その中心から半径方向に外方に空気を排出するように設計されるため、出口は、しばしば、できる限り中心の近くに位置する。

しかしながら、以下で述べるように、そのようなブレーキダクトシステムの改良の余地が依然として存在する。

本発明の第１の態様によれば、ブレーキダクトシステムが提供され、ブレーキダクトシステムは、ブレーキシステムに隣接して配設可能であるように構成される第１の出口と、ブレーキシステムに隣接して配設可能であるように構成される第２の出口と、第１の出口に空気を運ぶために配置される第１のダクトと、出口に空気を運ぶために配置される第２のダクトと、ボルテックスチューブと、を備え、ボルテックスチューブは、第１の温度でかつ大気圧より実質的に高い圧力で空気を収集するために配置される入口と、第１の温度より実質的に高い第２の温度で空気の第１のストリームを第１のダクトに供給するように構成される高温出口と、第１の温度より実質的に低い第３の温度で空気の第２のストリームを第２のダクトに供給するように構成される低温出口と、を有し、第１の出口はブレーキシステム及び／またはタイヤを加熱するために配置される。

そのまたは各出口は、実質的にブレーキディスク上に、例えば、ブレーキディスクの第１の側面及び／または第２の側面上に、実質的にブレーキパッド上に、実質的にブレーキパッドの前に及び／または後ろに、ならびに／または、実質的にホイール及び／またはタイヤ上に空気を導入するように構成され得る。そのまたは各出口は、複数のそれぞれのロケーション内に空気を導入するように構成され得る複数の出口を備え得る。本明細書で、「出口（ｔｈｅ ｏｕｔｌｅｔ）」に対する参照は、「第１の出口（ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｏｕｔｌｅｔ）」、「第２の出口（ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｏｕｔｌｅｔ）」、及び／または「第１及び／または第２の出口（ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ／ｏｒ ｓｅｃｏｎｄ ｏｕｔｌｅｔ）」に対する参照であると解釈され得る。

そのまたは各ダクトは、複数のダクトを備え得、また、ホースを備え得る。本明細書で、「ダクト（ｔｈｅ ｄｕｃｔ）」は、「第１のダクト（ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｄｕｃｔ）」、「第２のダクト（ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｄｕｃｔ）」、及び／または「第１及び／または第２のダクト（ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ／ｏｒ ｓｅｃｏｎｄ ｄｕｃｔ）」に対する参照であると解釈され得る。

ボルテックスチューブは、ランク・ヒルシ（Ｒａｎｑｕｅ−Ｈｉｌｓｃｈ）ボルテックスチューブであり得る。

入口は、乗り物移動のラム圧が入口内に高圧空気を提供するように、乗り物の前部から空気を収集するために配置され得る。代替的に、ポンプ（例えば、空気ポンプ）は、空気を入口内に供給し得る。ポンプは、電気駆動され得る、または、乗り物のクランクシャフトに機械的に連結され得る。しかしながら、好ましい実施形態において、ポンプは、ターボによって駆動され得る。すなわち、排気ガスはターボを駆動し得、ターボは、次に、高圧空気を入口内に提供するためのポンプを駆動するために使用される。

ダクトは、空気の第１のストリームを複数の出口のそれぞれのサブセットに供給するように構成され得る。ダクトは、空気の第２のストリームを複数の出口のさらなるそれぞれのサブセットに供給するように構成され得る。ダクトは、空気の第１及び第２のストリームを、同じ出口／複数の出口、及び／または、複数の出口のオーバラップするサブセットに供給するように構成され得る。複数の出口の各サブセットは、それぞれの空気ストリームを制動システムのそれぞれの所定の部分に提供するために配置され得る。

ブレーキダクトシステムは、（例えば、ブレーキシステムが凍結する場合があるような）非常に冷たい条件において、ブレーキシステムを加熱する及び／またはレースの開始時の性能を改善するためにタイヤを加熱するために使用される可能性がある。

ブレーキダクトシステムは、第２及び／または第３の温度で空気の第１及び／または第２のストリームを、それぞれ代替のシステムに運ぶためのさらなる出口を備え得る。例えば、代替法は、能動的抗力低減システム、内部キャビン加熱器及び／または空調システム、ならびに／またはタイヤ加熱器を備え得る。

ボルテックスチューブは、第３の温度で空気の第２のストリームを、出口まで運ぶために、ダクト内に供給するように構成され得る。

ブレーキダクトシステムは、ボルテックスチューブから出口への空気のストリームの供給を制御するように構成されるコントローラをさらに備え得る。

ブレーキダクトシステムは、ブレーキシステムの温度をモニターするように構成される温度センサをさらに備え得、コントローラは、温度に応答してボルテックスチューブから出口への空気のストリームの供給を制御するように構成される。

こうして、温度センサ及びコントローラは、過熱のリスクがあるときにはブレーキシステムを冷却し、凍結のリスクがあるときにはブレーキシステム及び／またはタイヤを加熱するように、ブレーキダクトシステムを制御し得る。

ブレーキダクトシステムは、乗り物制動をモニターするように構成される制動センサをさらに備え得、コントローラは、乗り物制動に応答してボルテックスチューブから出口への空気のストリームの供給を制御するように構成される。

こうして、制動センサ及びコントローラは、制動中にブレーキシステムを冷却するようにブレーキダクトシステムを制御することができる。

コントローラは、制動の停止に応答して、ボルテックスチューブから出口への空気のストリームの供給を停止するように構成され得る。

ブレーキダクトシステムは、能動的抗力低減システムに接続するように構成され得る。例えば、ボルテックスチューブは、空気の熱いストリーム及び／または空気の冷たいストリームを能動的抗力低減システムに供給するために配置され得、ブレーキダクトシステムは、温度センサによって決定された温度が、１つまたは複数の閾値温度より大きい／小さいのに応答して、及び／または制動センサによって決定される制動に応答して、能動的抗力低減システムから、空気のそのような熱い及び／または冷たいストリームの向きを変えるように構成され得る。

こうして、抗力低減が制動中に必要とされないため、抗力低減システムからの空気流は、制動中にブレーキダクトシステムに方向転換され得る。

能動的抗力低減システムは、所定の閾値速度より速い速度で移動するときに、少なくとも１つの乱流及び／または低圧領域が乗り物に隣接して形成されるように構成される乗り物上で使用され得る。能動的抗力低減システムは、起動されると、例えば、温かい及び／または冷たい空気を乱流／低圧領域に向けて注入することによって、少なくとも１つの乱流及び／または低圧領域を低減し得る。

能動的抗力低減システムは、例えば、国際公開第２０１６／１３９４７２号に記載されるように、少なくとも１つの領域に隣接して位置する少なくとも１つの推進ノズル、及び、少なくとも１つの領域内へ排出するためのガスを少なくとも１つのノズルに提供するためのシステムを備え得る。

能動的抗力低減システムは、少なくとも１つの領域に隣接して乗り物上に位置する少なくとも１つの第１の流体出口と、少なくとも１つの領域に隣接しかつ少なくとも１つの第１の流体出口から離間して乗り物上に位置する少なくとも１つの第２の流体出口と、流体供給システムとを備え得、流体供給システムは、第１の圧力及び／または第１の排出速度で流体を少なくとも１つの第１の流体出口に提供し、第２の圧力及び／または第２の排出速度で流体を少なくとも１つの第２の流体出口に提供するように構成され、第２の圧力及び／または第２の排出速度は第１の圧力及び／または第１の排出速度よりそれぞれ大きい。

本発明の第２の態様によれば、ブレーキシステム及び第１の態様のブレーキダクトシステムを備える、制動システムが提供される。

本発明の第３の態様によれば、ブレーキシステム及び第１の態様のブレーキダクトシステムを備える、乗り物が提供される。

乗り物は、自動車、バン、ローリー、オートバイ、または任意の他の同様の乗り物であり得る。代替的にまたは付加的に、乗り物は、飛行機または他の同様の乗り物であり得る。

本発明の第４の態様によれば、ブレーキシステムの温度を制御する方法が提供され、方法は、ブレーキシステムを設けることと、第１の態様のブレーキダクトシステムを設けることと、ボルテックスチューブから出口への空気のストリームの供給を制御することと、を含む。

本発明の上記のまた他の特性、特徴、及び利点は、本発明の原理を例として示す添付図面と併せて読むことにより、以下の詳細な説明から明らかになる。本説明は、本発明の範囲を限定することなく、単に例として与えられる。以下で引用される参照図は添付図面を参照する。

ブレーキダクトシステムの略図である。

本発明は、或る図面に関して述べられることになるが、本発明は、図面に限定されるのではなく、特許請求項によってのみ限定される。述べる図面は、概略的であるのみであり、非制限的である。各図面は、本発明の特徴の全てを含まない場合があり、したがって、必ずしも本発明の一実施形態であると考えられるべきでない。図面において、要素のうちの幾つかの要素のサイズは、例証のために、誇張され、一定比例尺に従って描かれない場合がある。寸法及び相対的寸法は、本発明の現実の実施化に対応しない。

さらに、説明及び特許請求項における、第１の（ｆｉｒｓｔ）、第２の（ｓｅｃｏｎｄ）、第３の（ｔｈｉｒｄ）、及び同様な用語は、同様の要素を識別するために使用され、必ずしも時間的に、空間的に、ランク付けにおいて、または任意の点において順序を記述するために使用されるものではない。そのように使用される用語が、適切な状況の下で相互交換可能であること、及び、本明細書で述べるまたは示す以外の順序でオペレーションが可能であることが理解される。

さらに、説明及び特許請求項における用語、上部（ｔｏｐ）、下部（ｂｏｔｔｏｍ）、の上に（ｏｖｅｒ）、の下に（ｕｎｄｅｒ）、及び同様なものは、説明のために使用され、必ずしも相対的位置を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語が、適切な状況下で相互交換可能であること、及び、本明細書で述べるまたは示す以外の配向でオペレーションが可能であることが理解される。

特許請求項で使用される用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、以降で挙げる手段に限定されるものと解釈されるべきでない；それが、他の要素またはステップを排除しないことが留意される。そのため、それは、参照される、述べる特徴、完全体、ステップ、またはコンポーネントの存在を指定するものと解釈されるが、１つまたは複数の他の特徴、完全体、ステップ、またはコンポーネント、あるいはその群の存在または付加を排除しない。そのため、表現「手段Ａ及びＢを備えるデバイス（ａ ｄｅｖｉｃｅ ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ ｍｅａｎｓ Ａ ａｎｄ Ｂ）」の範囲は、コンポーネントＡ及びＢだけからなるデバイスに限定されるべきでない。それは、本発明に関して、デバイスの唯一の関連するコンポーネントがＡ及びＢであることを意味する。

「或る実施形態（ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または或る態様（ａｎ ａｓｐｅｃｔ）」に対する本明細書全体を通した参照は、その実施形態または態様に関連して述べる特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態または態様に含まれることを意味する。そのため、本明細書全体を通した種々の場所における、句「一実施形態において（ｉｎ ｏｎｅ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、「或る実施形態において（ｉｎ ａｎ ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」、または「或る態様において（ｉｎ ａｎ ａｓｐｅｃｔ）」の出現は、全てが、同じ実施形態または態様を必ずしも参照するわけではなく、異なる実施形態または態様を参照し得る。さらに、本発明の任意の実施形態または態様の特定の特徴、構造、または特性は、本開示から当業者に明らかになるように、１つまたは複数の実施形態または態様において、任意の適した方法で組み合わされ得る。

同様に、説明において、本発明の種々の特徴が、本開示を簡素化し、本発明の種々の態様の１つまたは複数の態様の理解を支援するために、本発明の単一の実施形態、図、または説明において、時として共にグループ化されることが認識されるべきである。しかしながら、開示の本方法は、特許請求される本発明が、各特許請求項において明示的に挙げられるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものとして解釈されない。さらに、任意の個々の図面または態様の説明は、本発明の或る実施形態であると必ずしも考えられるべきでない。むしろ、添付特許請求項が反映するように、本発明の態様は、上記で開示した単一の実施形態の全ての特徴より少ない特徴に存在する。そのため、詳細な説明に続く特許請求項は、それにより、各請求項が本発明の別個の実施形態として自立する状態で、この詳述される説明に明示的に組み込まれる。

さらに、本明細書で述べる幾つかの実施形態は、他の実施形態に含まれる幾つかの特徴を含むが、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、当業者によって理解されるように、本発明の範囲内にあり、なおさらなる実施形態を形成することを意味される。例えば、添付特許請求項において、特許請求される実施形態のいずれの実施形態も、任意の組み合わせで使用することができる。

本明細書で提供される説明において、多数の特定の詳細が述べられる。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの特定の詳細なしで実施することができることが理解される。他の事例において、よく知られている方法、構造、及び技法は、本説明の理解を曖昧にしないために詳細に示されていない。

本発明の議論において、別途記載がない限り、或るパラメータの許可される範囲の上限または下限についての代替的値の開示は、上記値の一方の値が他の値より非常に好ましいという指示と結合して、上記代替値のより好ましい値とより好ましくない値との間に存在する、上記パラメータの各中間値が、それ自身、上記より好ましくない値に対して、また同様に、より好ましくない上記値と上記中間値との間に存在する各値に対して好ましいという言外陳述として解釈される。

用語「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」の使用は、或る状況において１つのみを意味し得る。

本発明の原理は、ここで、本発明の例示的な特徴に関係する少なくとも１つの図面の詳細な説明によって述べられる。本発明の基礎になる概念的または技術的教示から逸脱することなく、他の配置構成を当業者の知識に従って構成することができ、本発明が添付特許請求項によってのみ制限されることが明らかである。

図１は、ボルテックスチューブ３に供給される高圧空気を入口１で受け取るブレーキダクトシステムを示す。よく知られているように、高圧空気は、冷たいストリーム５及び熱いストリーム７に分割され、ストリームのそれぞれは、それぞれのダクト９、１１によってそれぞれの出口１３、１５に運ばれる。冷たいストリーム５はホイールのブレーキシステム１７上に方向付けられ、一方、熱いストリーム７はホイールのタイヤ１９上に方向付けられる。

Claims (7)

1. ブレーキダクトシステムであって、
   ブレーキシステムに隣接して配設可能であるように構成される第１の出口と、
   ブレーキシステムに隣接して配設可能であるように構成される第２の出口と、
   前記第１の出口に空気を運ぶために配置される第１のダクトと、
   前記出口に空気を運ぶために配置される第２のダクトと、
   ボルテックスチューブとを備え、前記ボルテックスチューブは、第１の温度でかつ大気圧より実質的に高い圧力で空気を収集するために配置される入口と、
   前記第１の温度より実質的に高い第２の温度で空気の第１のストリームを前記第１のダクトに供給するように構成される高温出口と、
   前記第１の温度より実質的に低い第３の温度で空気の第２のストリームを前記第２のダクトに供給するように構成される低温出口と
   を有し、
   前記第１の出口は前記ブレーキシステム及び／またはタイヤを加熱するために配置される、ブレーキダクトシステム。
2. 前記ボルテックスチューブから前記出口への空気の前記ストリームの供給を制御するように構成されるコントローラをさらに備える、請求項１に記載のブレーキダクトシステム。
3. 前記ブレーキシステムの温度をモニターするように構成される温度センサをさらに備え、前記コントローラは、前記温度に応答して、前記ボルテックスチューブから前記出口への空気の前記ストリームの供給を制御するように構成される、請求項２に記載のブレーキダクトシステム。
4. 乗り物制動をモニターするように構成される制動センサをさらに備え、前記コントローラは、前記乗り物制動に応答して、前記ボルテックスチューブから前記出口への空気の前記ストリームの供給を制御するように構成される、請求項２に記載のブレーキダクトシステム。
5. 制動システムであって、
   ブレーキシステムと、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の前記ブレーキダクトシステムと
   を備える、制動システム。
6. 乗り物であって、
   ブレーキシステムと、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の前記ブレーキダクトシステムと
   を備える、乗り物。
7. ブレーキシステムの温度を制御する方法であって、
   ブレーキシステムを設けること、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の前記ブレーキダクトシステムを設けること、および、
   前記ボルテックスチューブから前記出口への空気の前記ストリームの供給を制御すること
   を含む、方法。

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