JP5910301B2 - 凝縮水排出構造 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２００８−１９０５５９号公報 特開２００２−３０３１４６号公報

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。

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。

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。

本発明に係る一実施形態の凝縮水排出構造は、吸気管路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。吸気管路は、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、内燃機関を搭載する車両の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み、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している。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。

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。

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。

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。

キャリパ内に凝縮水が放出されないようにするために、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の一実施形態の凝縮水排出構造を示す概略図。 図１のディスクの一部を切り欠いた側面図。 図１中のＦ３−Ｆ３線に沿うディスク及び周辺の断面図。 図１のディスク及びバイパス通路の出口周辺の断面図。 図４のディスク及び車輪の一部を拡大した断面図。 図３のバイパス通路の出口の斜視図。 図３のディスクの変形例の断面図。 図１のキャリパとバイパス通路の出口の配置を示す斜視図。 図８のキャリパの変形例の断面図。 図９中のＦ１０−Ｆ１０線に沿うディスク及びキャリパの断面図。 図２のディスクの変形例の模式図。 図１１の冷却フィンに付着した凝縮水に作用する力を示す図。 図１２の冷却フィンの変形例の断面図。 図１のバイパス通路の出口とキャリパの配置を示す模式図。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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ｕ_１、その凝縮水Ｗの水面にかかる圧力ｐ_１、水面の高さｚ_１とし、バイパス通路１６の出口１６３における凝縮水Ｗの速度ｕ_２、この凝縮水Ｗの圧力ｐ_２、排出される高さｚ_２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ｕ_２は、（式２）のように表される。

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ｔ_Ｌ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θ_１、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θ_２とすると、凝縮水Ｗが流路２１２を通過する時間ｔ_Ｌは、次の（式３）に示される。
ｔ_Ｌ＝Ｌ／ｕ_２ …（式３）
放出点ｈの位置は、回転角度θ＝ωｔ_Ｌ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≦ωｔ_Ｌ＜θ_１＋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。

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。
θ_１＋２ｎπ≦ωｔ_Ｌ＜θ_１＋θ_２＋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。

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。
θ_１＋θ_２＋２ｎπ≦ωｔ_Ｌ＜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。

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。

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。

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。

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。

Claims (10)

1. 内燃機関の過給機及びインタークーラが設置された吸気管路と、
   前記内燃機関を搭載する車両の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み前記ディスクの外周に開口する前記流路を塞ぐようにシール部材を有しているキャリパと、
   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。
2. 前記バイパス通路は、前記キャリパに対して回転中心に対称となる位置に前記出口を有している
   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。
3. 前記バイパス通路は、前記出口に網を備える
   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。
4. 前記ディスクは、前記バイパス通路の前記出口から排出されて前記流路を通過した前記凝縮水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ガイドを外周縁に備える
   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。
5. 前記車輪は、前記バイパス通路の前記出口から排出されて前記流路を通過した前記凝縮水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ガイドを前記ディスクの流路の延長上に位置する内周面に備える
   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。
6. 前記ディスクの前記流路は、前記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
   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。
7. 前記冷却フィンは、前記車両が前進する際に前記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
   ことを特徴とする請求項１に記載された凝縮水排出構造。
8. 前記冷却フィンは、内周に面した表面に、内周に向かって延びる滞留凸部を複数有している
   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。
9. 前記ディスクの前記流路は、内面に腐食防止のための被膜層を有している
   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。
10. 前記バイパス弁は、前記バイパス通路の出口から供給された前記凝縮水が前記ディスクの前記流路を通って前記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前記車両が走行している場合、閉弁する
    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。

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