JP3180637B2 - 液冷式ディスクブレーキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に用いられる
制動装置に関し、詳しくはディスクロータを冷却する液
冷式ディスクブレーキに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、車両の制動装置としては、ディス
クロータにパッドを押圧することにより車両を制動する
ディスクブレーキ装置が主流になっている。このディス
クブレーキ装置により制動動作を行うと、ディスクロー
タとパッドとの摩擦により発熱し、これらの温度が上昇
する。制動時にはディスクロータやパッドの温度が数百
度に達し、この状態が長時間続くと摩擦係数が低下する
フェード現象、ブレーキ液のベーパロック現象、ディス
クロータの変形による振動やブレーキ鳴き、あるいは摩
擦材の偏摩耗等の問題が発生するおそれがある。

【０００３】そこで、ディスクロータを冷却する技術と
して、ディスクロータの内部に中心から放射状に通気孔
を形成したベンチレーテッドディスクがある。このベン
チレーテッドディスクでは、ディスクロータが回転する
と、遠心力で通気孔に空気が流れ、ディスクロータに蓄
積した熱を放熱する。また、パッドを冷却する冷却式デ
ィスクブレーキが特開平５−１８７４６８号公報に開示
されている。冷却式ディスクブレーキは、図５に示すよ
うに、ディスクロータ６０と、ディスクロータ６０の両
側面に設けられた摩擦部材６１と、ディスクロータ６０
の両側に配置された一対のパッド６２と、摩擦部材６１
とパッド６２との間に設けられた多孔質体６３と、多孔
質体６３に接続する冷却水路６４と、この冷却水路６４
内の圧力により冷却水路６４を開閉する開閉弁６５と、
パッド６２を押圧する押圧部材６６とを備えている。こ
の冷却式ディスクブレーキによれば、非制動時には開閉
弁６５が閉状態であり、冷却水の多孔質体６３への流入
が防止されるが、制動時には押圧部材６６によりパッド
６２を介して各摩擦部材６１がディスクロータ６０の摩
擦面に押し付けられて生じる摩擦熱で冷却水路６４内の
温度が上昇し、熱膨張による圧力で開閉弁６５が開く。
その結果、冷却水が冷却水路６４内へ僅かずつ流入し、
多孔質体６３の表面へ滲み出て、摩擦部材６１を冷却す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ベンチレーテッドディスクでは、空冷であるためその冷
却効果が低く、パッドの寿命が短い。また、前述の冷却
式ディスクブレーキでは、パッドを冷却するので、ディ
スクロータの温度上昇を十分に抑制することができず、
ディスクロータを十分に冷却することが困難である。デ
ィスクロータの温度が上昇すると、ディスクロータの変
形や、フェード現象等の問題が発生するおそれがある。

【０００５】よって、本発明の目的は、前述の問題点を
解決し、簡単な構成でディスクロータを液冷式により冷
却できる液冷式ディスクブレーキを提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、車輪
と共に回転するディスクロータの内部に設けられた冷却
液通路と、車輪と共に回転して冷却液通路に連通する車
輪側接続手段と、車輪側接続手段に対向して車体側に設
けられるとともに、車輪側接続手段に相対回転可能であ
り、車輪側接続手段に液密に連通接続された車体側接続
手段と、車体側接続手段に冷却液を供給するとともに、
車体側に設けられた冷却液供給手段とを備え、上記車輪
側接続手段と上記車体側接続手段とは、上記車軸と同軸
上に設けられた一対の中空リングにより形成されている
とともに、互いに上記車軸に平行した方向で隣接して該
車軸にそれぞれ嵌合されていることを特徴とする液冷式
ディスクブレーキた構成である。

【０００７】

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の液冷式
ディスクブレーキにおいて、上記両中空リングの一方に
環状突部が形成されているとともに、他方に環状突部と
液密に嵌合する環状溝部が形成され、環状突部に両中空
リングを互いに連通する流通孔が設けられている構成で
ある。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１記載の液冷式
ディスクブレーキにおいて、上記冷却液を両中空リング
の間で循環する少なくとも一対の循環路を、車体側の中
空リングに形成し、これらの循環路のうちどちらか一方
の循環路を、車輪側の中空リングの内部に突出させると
ともに、前進時の車輪回転方向に対向するように形成し
た構成である。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１記載の液冷式
ディスクブレーキにおいて、上記車輪側接続手段は、上
記ディスクロータと車軸との間に配設され、冷却通路
が、中空リングに対してそれぞれ独立した流入口と流出
口とを有し、この流入口が、中空リングの内部に突出す
るとともに、前進時の車輪回転方向に対向するように形
成されている構成である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１において、符号１はアクスルチューブを示
す。アクスルチューブ１の内部には、図示しないアクス
ルシャフトが遊嵌されており、このアクスルシャフトの
回転中心を一点鎖線Ａで示す。アクスルチューブ１に
は、インナベアリング２ａ及びアウタベアリング２ｂを
介してホイールハブ３が回転自在に支持されている。ホ
イールハブ３は、アクスルシャフトに連結されており、
アクスルシャフトを伝達される駆動力により回転駆動さ
れる。ホイールハブ３には、図示しないタイヤが取り付
けられるホイール４，４及び円板状のディスクロータ５
が共に図示しないボルトによりそれぞれ固定されてい
る。

【００１２】ディスクロータ５の外周部の両面には、そ
れぞれ摩擦面５ａ，５ａが形成されている。ディスクロ
ータ５の両側には、一対のパッド６，７が各摩擦面５
ａ，５ａに対向してそれぞれ配置されている。パッド
６，７は、摩擦面５ａに押圧する摩擦部材６ａ、７ａ
と、この摩擦部材を保持する裏金６ｂ，７ｂとからそれ
ぞれ構成されている。

【００１３】ディスクロータ５の外周部近傍には、ディ
スクロータ５を跨ぐようにキャリパ８が配設されてい
る。キャリパ８は、パッド７を摩擦面５ａに押圧するシ
リンダ部９と、パッド６の背面を支持するキャリパ爪部
１０とが一体的に連結して形成されている。また、キャ
リパ８は、図示しないキャリパサポートによって、ディ
スクロータ５の中心軸と平行な方向に摺動可能に支持さ
れている。

【００１４】図１，２に示すように、ディスクロータ５
の内部には、このディスクロータ５を冷却する冷却液が
流動する冷却液通路５０がディスクロータ５の中心から
放射状に形成されている。冷却液通路５０は、ディスク
ロータ５の全周に所定間隔を持って複数設けられてい
る。冷却液通路５０は、円柱状の第１の冷却液通路５１
と、第１の冷却液通路５１よりもその断面積が小さい円
柱状の第２の冷却液通路５２とからなり、第１の冷却液
通路５１の両側に第２の冷却液通路５２がそれぞれ設け
られている。第２の冷却液通路５２のディスクロータ５
の外側の端部は、第１の冷却液通路５１のディスクロー
タ５の外側の端部にそれぞれ連通する。第１の冷却液通
路５１及び第２の冷却液通路５２の内端部５１ａ，５２
ａは、後述する車輪側接続手段としての液流リング１１
にそれぞれ連通されている。第１の冷却液通路５１の端
部５１ａは、液流リング１１内に延出されているととも
に、前進時の車輪回転方向Ｂに対向して屈曲されてい
る。

【００１５】液流リング１１は、アクスルシャフトと同
軸上の中空リング形状に形成されており、その外端面１
１ａがホイールハブ３に固定されている。液流リング１
１の外端面１１ａに対向する内端面１１ｂの近傍には、
液流リング１１に冷却液を供給する車体側接続手段とし
ての冷却液供給リング１２が内端面１１ｂに対向して配
設されている。冷却液供給リング１２は、アクスルシャ
フトと同軸上の中空リング形状に形成されており、アク
スルチューブ１に固定されている。

【００１６】液流リング１１及び冷却液供給リング１２
の展開斜視図を示す図３において、液流リング１１と冷
却液供給リング１２について詳細に説明する。液流リン
グ１１の断面形状は車軸方向に長い長方形をなし、内端
面１１ｂ側は開口している。この開口の内周部には、オ
イルシール等の耐摩耗性に優れたシール部材１３がそれ
ぞれ固着されており、シール部材１３によって内端面１
１ｂの全周に沿って環状溝部としてのスリット１１ｃが
形成されている。液流リング１１の外周面には、第１の
冷却液通路５１及び第２の冷却液通路５２の内端部５１
ａ，５２ａが嵌合する孔５１ｂ，５２ｂがそれぞれ設け
られている。

【００１７】冷却液供給リング１２には、スリット１１
ｃに嵌合する環状突部１２ａが形成されている。環状突
部１２ａには、液流リング１１の内部に連通する一対の
流通孔１４が設けられている。流通孔１４は、図４に示
すように、液流リング１１から冷却液供給リング１２に
冷却液を受け入れる流入口１４ａと、冷却液供給リング
１２内の冷却液を液流リング１１に流出する流出口１４
ｂとからなる。流入口１４ａの端部は、冷却液を受け入
れ易いように液流リング１１に突出されているととも
に、前進時の車輪回転方向Ｂに対向して屈曲されてい
る。

【００１８】一方、冷却液供給リング１２には、高温に
なった冷却液を冷却するラジエータ２０と、冷却液供給
リング１２に冷却液を供給するポンプ２１とがそれぞれ
接続されている。ラジエータ２０とポンプ２１との間に
は、このラジエータ２０により冷却された冷却液を貯溜
する冷却液タンク２２が配設されており、冷却液タンク
２２は、ラジエータ２０とポンプ２１との両方に接続さ
れている。

【００１９】前述の構成によるディスクロータの冷却に
ついて説明する。ポンプ２１は、エンジンの始動と同時
に作動して、冷却液タンク２２内の冷却液を冷却液供給
リング１２に供給する。冷却液供給リング１２に冷却液
が供給されることにより、冷却液供給リング１２内の冷
却液は、ラジエータ２０を介して冷却液タンク２２に貯
溜される。

【００２０】走行中では、図４に示すように、冷却液供
給リング１２は停止状態であるので、冷却液供給リング
１２内の冷却液は略停滞状態となり、冷却液の流速をｖ
₀とするとｖ₀≒０となる。また、液流リング１１は回転
状態であるので、液流リング１１内の冷却液はタイヤと
共に回転し、冷却液の流速をｖ₁とするとｖ₁＞ｖ₀とな
る。したがって、液流リング１１内の冷却液は、冷却液
供給リング１２内の冷却液に対して流動しており、液流
リング１１内の冷却液は、図４中、矢印ａで示すよう
に、流入口１４ａから冷却液供給リング１２内に流入す
る。冷却液供給リング１２内に液流リング１１内の冷却
液が流入することにより、冷却液供給リング１２内の冷
却液は、図４中、矢印ｂで示すように、流出口１４ｂか
ら液流リング１１内に流出する。この冷却液の流動が、
各流通孔１４で行なわれて、液流リング１１と冷却液供
給リング１２との間で冷却液の循環が行なわれる。

【００２１】ディスクロータ５内部の冷却液通路５０と
液流リング１１とは、走行中では一体的に回転している
ので、これらの内部の冷却液には、アクスルシャフトを
中心とする、図２中、一点鎖線ｃで示す向きの遠心力が
作用する。第１の冷却液通路５１と第２の冷却液通路５
２の内部は、冷却液で満たされているので、第１の冷却
液通路５１と第２の冷却液通路５２の間では冷却液の流
動は生じない。また、第１の冷却液通路５１及び第２の
冷却液通路５２と液流リング１１との間でも冷却液の流
動は生じない。

【００２２】次に制動時の冷却液の流れについて説明す
る。図示しないブレーキペダルが踏み込まれると、周知
の油圧経路からシリンダ部９に油圧がかかる。この油圧
によりパッド７がディスクロータ５の摩擦面５ａに押圧
され、キャリパ８が押圧力の反作用の力によってディス
クロータ５の中心軸と平行な方向に摺動し、パッド６を
摩擦面５ａに押圧する。ディスクロータ５は、パッド
６，７によって両面から挟むように押圧される。この押
圧動作によりディスクロータ５に対して制動が行われ
る。制動が繰返し行われると、摩擦面５ａとパッド６，
７との摩擦により発熱する。この熱は、第１の冷却液通
路５１及び第２の冷却液通路５２内の冷却液に伝導し、
冷却液が高温となることによって、ディスクロータ５の
温度上昇を防止する。

【００２３】ディスクロータ５に対して制動が行われる
と遠心力が弱まるとともに、慣性力により冷却液が液流
リング１１に対して流速ｖ₁を持って流動する。このと
き、第１の冷却液通路５１内の内端部５１ａは流速ｖ₁
に対向するように配置されているので、液流リング１１
内の冷却液は、図２中、矢印ｄで示すように、第１の冷
却液通路５１の内端部５１ａから第１の冷却液通路５１
内に流入し、第１の冷却液通路５１内の高温になった冷
却液を第２の冷却液通路５２に流動させる。さらに、第
２の冷却液通路５２内の高温になった冷却液を、液流リ
ング１１に流出する。液流リング１１内の冷却液が、第
１の冷却液通路５１及び第２の冷却液通路５２を流通し
て液流リング１１内に循環されることにより、ディスク
ロータ５が冷却される。各冷却液通路５０においても冷
却液の循環が行なわれるので、ディスクロータ５はその
全周に亘って冷却される。

【００２４】第１の冷却液通路５１及び第２の冷却液通
路５２を流通して高温になった冷却液は、走行時の冷却
液の循環動作と同様に液流リング１１から冷却液供給リ
ング１２に流動する。冷却液供給リング１２内に流入し
た高温の冷却液は、ラジエータ２０に戻されて冷却さ
れ、冷却タンク２２に貯溜される。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ディスクロータの内部に冷却液通路を設け、こ
の冷却液通路に車輪側接続手段及び車体側接続手段を介
して車体側から冷却液を供給するので、ディスクロータ
が直接冷却される。したがって、制動時のディスクロー
タの温度上昇が抑えられ、フェード現象及びディスクロ
ータの変形等を防止でき、温度上昇による制動能力の低
下を効果的に防止でき、特に、車輪側接続手段と車体側
接続手段とを、車軸と同軸上の中空リング状にそれぞれ
形成するとともに、互いに上記車軸に平行した方向で隣
接して該車軸にそれぞれ嵌合されるので、両接続手段の
互いの接続を容易に行なうことができる。

【００２６】

【００２７】請求項２の発明によれば、両中空リングの
一方に環状突部が形成されているとともに、他方に環状
突部と液密に嵌合する環状溝部が形成され、環状突部に
両中空リングを互いに連通する流通孔が設けられている
ので、両中空リングの間のシールが容易になる。

【００２８】請求項３の発明によれば、冷却液を両中空
リングの間で循環する少なくとも一対の循環路を、車体
側の中空リングに形成し、これらの循環路のうちどちら
か一方の循環路を、車輪側の中空リングの内部に突出さ
せるとともに、前進時の車輪回転方向に対向するように
形成したので、制動時に発生する慣性力により冷却液が
車輪側中空リング内と車体側中空リング内との間を循環
路を介して流動する。したがって、制動時に発生する慣
性力を利用することにより、冷却液を循環させる動力を
必要とせずに液冷式ディスクブレーキの構造を簡略でき
る。

【００２９】請求項４の発明によれば、車輪側接続手段
が、車軸と同軸上に設けられた中空リングにより形成さ
れているとともに、ディスクロータと車軸との間に配設
され、冷却通路が、中空リングに対してそれぞれ独立し
た流入口と流出口とを有し、この流入口は、中空リング
の内部に突出するとともに、前進時の車輪回転方向に対
向するように形成されているので、制動時に発生する慣
性力により冷却液が車輪側接続手段と冷却通路との間を
流動する。したがって、制動時に発生する慣性力を積極
的に利用することにより、冷却液の循環を促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液冷式ディスクブレーキの概略構成図
である。

【図２】ディスクロータ、液流リング及び冷却液供給リ
ングの接続を説明する一部断面の斜視図である。

【図３】液流リング及び冷却液供給リングの展開斜視図
である。

【図４】液流リング及び冷却液供給リングのの横断面図
である。

【図５】従来のパッドを冷却する冷却式ディスクブレー
キの断面図である。

【符号の説明】

１ アクスルチューブ ３ ホイールハブ ４ ホイール ５ ディスクロータ ６，７ パッド ８ キャリパ １１ 液流リング １２ 冷却液供給リング １３ シール部材 １４ 流通孔 ２０ ラジエータ ２１ ポンプ ２２ 冷却液タンク ５０，５１，５２ 冷却液通路

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車輪と共に回転するディスクロータの内部
   に設けられた冷却液通路と、 上記車輪と共に回転し、上記冷却液通路に連通する車輪
   側接続手段と、 上記車輪側接続手段に対向して車体側に設けられるとと
   もに、上記車輪側接続手段に相対回転可能であり、上記
   車輪側接続手段に液密に連通接続された車体側接続手段
   と、 上記車体側接続手段に冷却液を供給する、上記車体側に
   設けられた冷却液供給手段と、 を備え、上記車輪側接続手段と上記車体側接続手段とは、上記車
   軸と同軸上に設けられた一対の中空リングにより形成さ
   れているとともに、互いに上記車軸に平行した方向で隣
   接して該車軸にそれぞれ嵌合されて いることを特徴とす
   る液冷式ディスクブレーキ。
2. 【請求項２】上記両中空リングの一方に環状突部が形成
   されているとともに、他方に上記環状突部と液密に嵌合
   する環状溝部が形成され、上記環状突部に上記両中空リ
   ングを互いに連通する流通孔が設けられていることを特
   徴とする請求項１記載の液冷式ディスクブレーキ。
3. 【請求項３】上記冷却液を上記両中空リングの間で循環
   する少なくとも一対の循環路を、上記車体側の上記中空
   リングに形成し、これらの循環路のうちどちらか一方の
   循環路を、上記車輪側の上記中空リングの内部に突出さ
   せるとともに、前進時の車輪回転方向に対向するように
   形成したことを特徴とする請求項１記載の液冷式ディス
   クブレーキ。
4. 【請求項４】上記車輪側接続手段は、上記ディスクロー
   タと上記車軸との間に配設され、上記冷却通路は、上記
   中空リングに対してそれぞれ独立した流入口と流出口と
   を有し、この流入口は、上記中空リングの内部に突出す
   るとともに、前進時の車輪回転方向に対向するように形
   成されていることを特徴とする請求項１記載の液冷式デ
   ィスクブレーキ。