JPH05215158A - ブレーキ冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の条件下でブレーキを強制冷却してブレ
ーキ温度を下げる。 【構成】 ディスクブレーキ１のキャリパ４の回転する
ロータ３の出口側にロータの端面３ａ、３ｂに臨んで配
設されたノズル８、９と、キャリパに配設されてブレー
キ温度を検出する温度センサ１０と、エアタンク１２か
ら供給される空気流により水タンクの冷却水を吸い出し
ノズルからミスト噴霧させて吹き付ける噴霧手段と、エ
アタンクから噴霧手段に供給する空気流を制御する空気
制御手段１１と、車速を検出する車速センサ３０と、温
度センサ、車速センサの信号を取り込み、ブレーキ温度
が所定温度以上且つ車速が所定車速以上の条件下のとき
に空気制御手段と噴霧手段とを駆動するコントローラ３
５とを備えた構成としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブレーキ冷却装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両のブレーキは、走行を制御して任意
の速度を保持し、或いは所定の位置に停止させるもので
あり、走行性能が高くなるに伴いブレーキ性能もそれに
見合ったものが必要である。ブレーキは、回転体に摩擦
材をこすりつけて制動力を得るというシンプルな原理に
より構成されており、円形のドラム状の回転体を内側か
らブレーキシューで押さえ付けて制動するドラムブレー
キと、露出した円板（ロータ）をブレーキパッドで締め
付けて制動するディスクブレーキとがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ブレーキは、運動エネ
ルギを熱エネルギに変換しているために制動によりブレ
ーキ温度が上昇する。ブレーキが高温になると、摩擦材
の摩擦特性の悪化による効きの悪化（フェード）や、ブ
レーキ液にベーパが発生して効き不能に陥ったり、或い
はロータの変形によりブレーキジャダが発生したり、更
には摩擦材の早期摩耗等が発生して、ブレーキの安定性
や、信頼性、耐久性等を著しく悪化させる等の問題があ
る。

【０００４】これらの問題点は、ディスクブレーキの普
及や、ディスクブレーキロータに放熱孔を有するベンチ
レーティッドロータの採用により改善されてきている
が、ブレーキの冷却性の向上は、基本的な課題として残
っているのが現状である。ブレーキの冷却性を大幅に向
上することが出来ない理由として、ブレーキの設置箇所
が、ホイール内側の場合が多く、走行風による冷却が充
分に行なわれない上に、スペース的な余裕がなく、冷却
装置を設置することが困難である、ロータが回転体であ
るために冷却装置が構造的に限定される等による。

【０００５】また、従来ブレーキ温度を下げる手段とし
ては、ロータの熱容量を大きく設定するようにしている
が、ロータの熱容量を大きくすると当然重くなり、これ
に伴いブレーキ装置の重量が重くなり、軽量化を図る上
で大きな障害となるという問題もある。本発明は上述の
点に鑑みてなされたもので、ブレーキ温度、車速等によ
りブレーキの冷却が必要であるか否かを判断し、必要と
判断したときにはロータに冷却水をミスト噴霧させて強
制冷却するようにしたブレーキ冷却装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、ディスクブレーキのキャリパの回転
するロータの出口側に当該ロータの端面に臨んで配設さ
れたノズルと、前記キャリパに配設されてブレーキ温度
を検出する温度センサと、エアタンクから供給される空
気流により水タンク内の冷却水を吸い出し前記ノズルか
らミスト噴霧させて前記ロータに吹き付ける噴霧手段
と、前記エアタンクから前記噴霧手段に供給する空気流
を制御する空気制御手段と、車速センサと、前記温度セ
ンサ及び車速センサの信号を取り込み前記ブレーキ温度
が所定温度以上且つ車速が所定車速以上のときに前記空
気制御手段と前記噴霧手段とを駆動させるコントローラ
とを備えた構成としたものである。

【０００７】

【作用】コントローラは、ブレーキ温度が所定温度以上
に上昇し、且つ車速が所定車速以上のときには空気制御
手段及び噴霧手段を駆動させ、霧吹きの原理で空気流に
より水タンク内の冷却水を吸い出し、ノズルからミスト
噴霧させてブレーキのロータの端面に吹き付ける。ロー
タに吹き付けられたミストは、瞬時に蒸発して気化熱を
奪い当該ロータを冷却する。これによりブレーキ温度が
下げられる。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図１及び図２においてディスクブレーキ１
は、ホイール２に同心的に固定されたディスクロータ
（以下単に「ロータ」という）３、車体側に固定されロ
ータ３を両側から挟む略コ字状をなすキャリパ４、当該
キャリパ４に内蔵されたピストン（図示せず）、及び当
該ピストンによりロータ３に押し付けられて当該ロータ
に制動力を付与する左右一対のブレーキパッド５、５等
により構成されている。前記ピストンは、左右のブレー
キパッド５、５を均等の力でロータ３を押し付けるよう
になっている。

【０００９】キャリパ４の回転するロータ３が出て行く
一側４ａには、図２に示すようにパイプ７の先端がロー
タ３の外周面と僅かな間隙を存して架橋されて配設され
ており、且つ当該ロータ３を挟んで両側にノズル８、９
が互いに対向するように設けられている。そして、一方
のノズル８は、ロータ３の一端面３ａの外周縁に、他方
のノズル９は、ロータ３の他端面３ｂの外周縁に臨んで
開口されている。

【００１０】更に、キャリパ４内にはブレーキ温度を検
出するための温度センサ１０が配設されている。ブレー
キ温度は、ロータ３又はブレーキパッド５の温度で、こ
れらを有効に検出することができれば良く、ロータ３又
はブレーキパッド５の温度と相関関係の有る部位の温度
を検出しても、ブレーキパッド５の温度を直接検出して
も、或いは周囲温度を検出しても良い。尚、ブレーキ温
度は、ディスクブレーキが採用されている前輪の左右何
れか一輪のブレーキ温度を検出すればよく、前記温度セ
ンサ１０は、前輪の何れか一輪のブレーキ１に設けら
る。因みに、ロータ３は、数百度（３００〜４００℃）
にも達し、これに伴いブレーキパッド５、５も高温とな
り、ブレーキパッド５は、前述したように高温（３００
℃付近）になると急激な特性変化を起こす。

【００１１】前記パイプ７は、図３に示すように電磁弁
１１を介してエアタンク１２に接続され、当該エアタン
ク１２は、チェックバルブ１３を介してコンプレッサ１
４に接続されている。このコンプレッサ１４は、モータ
１５により駆動される。また、エアタンク１２には圧力
センサ１６が接続されている。パイプ７は、その途中７
ａが縮径（以下「縮径部７ａ」という）されて細く絞ら
れており、当該縮径部７ａには小径のパイプ１８の先端
１８ａが、略直角に連通接続されている。このパイプ１
８の基端は、冷却水用の水タンク２０に底部近傍まで挿
入されて底面に臨んで開口されている。

【００１２】水タンク２０は、例えば、図４に示すよう
に構成されており、パイプ１８と並んでパイプ２１が設
けられており、当該パイプ２１は、ホース２２を介して
当該車両に装備されたクーラのドレーン（図示せず）に
接続されている。そして、この水タンク２０に前記クー
ラから排出された水が供給され、冷却水として補給され
るようになっている。また、冷却水注入口２０ａにはド
レーンチューブ２３が接続されており、余分な水量を放
出するようになっている。

【００１３】水タンク２０内には水量を検出するための
水量センサ２５が設けられている。この水量センサ２５
は、上端が水タンク２０の上面に固定されて垂下するパ
イプ２６と、当該パイプ２６の下端所定位置に設けられ
たセンサ例えば、リードスイッチ２７と、パイプ２６に
僅かな間隔で上下動可能に遊嵌され前記リードスイッチ
２７を駆動するための環状のマグネット２８を内蔵する
環状のフロート２９等により構成されている。尚、図５
は、水タンク２０の他の実施例を示す。

【００１４】前記温度センサ１０、電磁弁１１、モータ
１５、圧力計１６、水量センサ２５のリードスイッチ２
７及び当該車両の車速を検出する車速センサ３０（図
３）は、コントローラ３５に接続されている。コントロ
ーラ３５には更に水タンク２０の水量等を表示するため
の複数のインジケータランプ（何れも図示せず）が接続
されており、これらのインジケータランプは、インスト
ルメントパネルに運転者に臨んで配設されている。そし
て、コントローラ３５は、ブレーキ温度、車速等により
ブレーキ１の冷却が必要であるか否かを判断し、必要と
判断したときには水タンク２０の冷却水を吸い出してノ
ズル８、９からミスト噴霧させてロータ３に吹き付け冷
却する。

【００１５】以下に図６のフローチャートを参照しつつ
作用を説明する。コントローラ３５は、温度センサ１０
からの信号によりブレーキ１のロータ３の温度Ｔを検出
（ステップ１）し、車速センサ３０からの信号により当
該車両の速度Ｖを検出（ステップ２）すると共に、水量
センサ２５からの信号により水タンク２０の水量を検出
（ステップ３）して冷却水が十分にあるか否かを判別
（ステップ４）する。このステップ４の判別答が否定
（ＮＯ）のときにはコントローラ３５は、例えば、黄色
のインジケータランプを点灯（ステップ５）させて、運
転者に、水タンク２０の冷却水が不足しており過酷な運
転をしても冷却水によるブレーキ１の強制冷却効果を期
待し得ないことを知らせる。

【００１６】ステップ４の判別答が肯定（ＹＥＳ）のと
きにはコントローラ３５は、ブレーキ１のロータ３の温
度Ｔが所定温度例えば、２００℃以上（Ｔ≧２００℃）
の高温であるか否かを判別（ステップ６）し、その判別
答が否定（ＮＯ）のときには冷却水によるロータ３の強
制冷却が不要であると判断してステップ１に戻り、肯定
（ＹＥＳ）のときには、車速Ｖが所定車速例えば、４０
km/h以上（Ｖ≧４０km/h）であるか否かを判別（ステッ
プ７）し、その判別答が否定（ＮＯ）のときにはステッ
プ１に戻り、強制冷却は行わない。

【００１７】ステップ６においてロータ３の温度Ｔを２
００℃以上としたのは、後述するように当該ロータ３に
噴射された冷却水のミストを瞬時に蒸発させるため、及
びブレーキパッド５が急激に特性変化を起こす温度（約
３００℃）以下とするためである。また、ステップ７に
おいて車速Ｖを４０km/h以上としたのは、車速が４０km
/hよりも低い低速走行時には、高速時に比して制動条件
が緩くロータ３の温度が多少高くとも余り問題ではな
い、低速時にはロータの回転が遅いために冷却水による
局部的な冷却を避けて熱歪等を防止する等の理由による
ものである。

【００１８】ステップ７の判別答が肯定（ＹＥＳ）のと
き即ち、ブレーキ１のロータ３の温度が２００℃以上に
上昇し、車速が４０km/h以上で走行しているときにはコ
ントローラ３５は、ミスト噴霧（ステップ８）を行な
い、ロータ３を強制冷却する。即ち、コントローラ３５
が、電磁弁１１（図３）を付勢して閉弁位置１１Ａから
開弁位置１１Ｂに切り替えると、エアタンク１２の高圧
空気がパイプ７に供給され、流速が速くなり圧力が下が
る縮径部７ａにおいて「霧吹き」の原理により水タンク
２０の冷却水を吸い出し、先端のノズル８、９（図２）
からロータ３の端面３ａ、３ｂの外周縁に向けてミスト
噴射させる。

【００１９】ノズル８、９から噴射されたミスト状の冷
却水は、ロータ３の対応する各端面３ａ、３ｂに吹き付
けられて瞬時に蒸発し、このときにロータ３から気化熱
を奪い、当該ロータ３を冷却する。これによりロータ３
は、強制的に冷却される。冷却水は、ミスト（霧化）さ
れた状態で、且つキャリパ４のブレーキパッド５、５か
ら離れて行くロータ３に対して吹き付けられ、しかも瞬
時に蒸発してしまい、従って、ロータ３が回転してミス
トが吹き付けられた部位が再びブレーキパッド５、５に
より挟まれるときには既に乾いており問題はない。ま
た、車速が４０km/h以上であるためにロータ３は高速で
回転しており、当該ロータ３は、連続的にミストが吹き
付けられて均一に冷却され、熱歪等に対する問題もな
い。

【００２０】コントローラ３５は、圧力センサ１６から
の信号に基づいてエアタンク１２の空気圧を常時検出し
ており、当該エアタンク１２の圧力が所定圧以下になる
とモータ１５を駆動してコンプレッサ１４を作動させ、
エアタンク１２に圧縮空気を供給して、当該エアタンク
１２の空気圧を所定圧に保持する。これにより水タンク
２０の冷却水は、ノズル８、９から常に均一なミストと
して噴射されロータ３に吹き付けられる。

【００２１】コントローラ３５は、上述のロータ３の強
制冷却（ミスト冷却）中に、水タンク２０の冷却水が十
分であるか否かを判別（ステップ９）し、その判別答が
否定（ＮＯ）のときには例えば、赤色のインジケータラ
ンプを点灯（ステップ１０）させて、水タンク２０にロ
ータ３を冷却するに必要な量の冷却水が無くなり、以後
ロータ３が昇温しても強制冷却することが出来ないこと
を運転者に知らせて注意を喚起させる。

【００２２】一方、ステップ９の判別答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のとき即ち、水タンク２０に冷却水量が十分にある
場合にはコントローラ３５は、例えば、緑色のインジケ
ータランプを点灯（ステップ１１）させて運転者にロー
タ３をミスト噴霧による強制冷却していることを知らせ
と共に、当該強制冷却によりロータ３の温度Ｔが、所定
温度例えば、１８０℃以下（Ｔ≦１８０℃）に低下した
か否かを判別（ステップ１２）する。

【００２３】コントローラ３５は、このステップ１２の
判別答が肯定（ＹＥＳ）のとき即ち、ロータ３の温度が
１８０℃以下に低下したときには、前記緑色のインジケ
ータランプを消灯（ステップ１３）させるとともに電磁
弁１１（図３）を消勢して閉弁させ、エアタンク１２か
らパイプ７への圧縮空気の供給を停止させ、ノズル８、
９からのミストの噴霧を停止させてロータ３の強制冷却
を終了する。

【００２４】コントローラ３５は、ステップ１２の判別
答が否定（ＮＯ）のとき即ち、ロータ３の温度が１８０
℃よりも高い場合には、車速Ｖが所定車速例えば、４５
km/h以下（Ｖ≦４５km/h）であるか否かを判別（ステッ
プ１４）し、その判別答が否定（ＮＯ）のときにはステ
ップ１２に戻ってロータ３の強制冷却を継続し、肯定
（ＹＥＳ）のときにはミスト噴霧を停止（ステップ１
５）させて強制冷却を終了させる。

【００２５】ステップ１４においてロータ３の温度が１
８０℃よりも高い状態でも、車速が前記４５km/h以下の
場合にはステップ１５に進みミスト噴霧を停止させて強
制冷却を止める理由は、強制冷却の条件として既にロー
タ温度Ｔが２００℃以上であるか否か（ステップ６）、
車速Ｖが４０km/h以上であるか否か（ステップ７）を判
別して強制冷却をしており、ロータ３が冷却されて１８
０℃よりも高い状態にあっても２００℃以上であること
はなく、従って、車速が４５km/h以下であれば、ブレー
キ１の使用条件としては特に過酷ではないとされるため
である。

【００２６】ところで、水タンク２０は、クーラ使用時
に生じるドレン水が供給され、或いは一旦経由する（図
５）ことにより、特にクーラ使用時の夏期には冷却水を
常時満たしておくことが可能となり水タンク２０への給
水頻度を低減することができると共に、水タンク２０内
の水温を低下させることが可能となりミスト冷却効果を
一層高めることができ、特にブレーキ温度の自然冷却が
困難な夏期には有効である。尚、水タンク２０が一杯に
なると余分な水量は、ドレーンパイプ２３から放出され
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ブ
レーキの冷却性を大幅に向上することが可能となり、安
定性、信頼性、耐久性の向上が図られると共に、ロータ
の熱容量を小さくすることができるためにロータの軽量
化を図ることが可能となり、これに伴いブレーキの軽量
化が図られる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレーキ冷却装置を適用したディ
スクブレーキの一実施例を示す外観図である。

【図２】図１の矢線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図である。

【図３】本発明に係るブレーキ冷却装置の一実施例を示
す構成図である。

【図４】図３の水タンクの一実施例を示す断面図であ
る。

【図５】図４の水タンクの他の実施例を示す断面図であ
る。

【図６】図３のブレーキ冷却装置の制御を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ ディスクブレーキ ２ ホイール ３ ロータ ４ キャリパ ５ ブレーキパッド ７ パイプ ８、９ ノズル １０ 温度センサ １１ 電磁弁 １２ エアタンク １４ コンプレッサ １６ 圧力センサ ２０ 水タンク ２５ 水量センサ ３０ 車速センサ ３５ コントローラ

フロントページの続き (72)発明者 安永 弘道 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスクブレーキのキャリパの回転する
   ロータの出口側に当該ロータの端面に臨んで配設された
   ノズルと、前記キャリパに配設されてブレーキ温度を検
   出する温度センサと、エアタンクから供給される空気流
   により水タンク内の冷却水を吸い出し前記ノズルからミ
   スト噴霧させて前記ロータに吹き付ける噴霧手段と、前
   記エアタンクから前記噴霧手段に供給する空気流を制御
   する空気制御手段と、車速センサと、前記温度センサ及
   び車速センサの信号を取り込み前記ブレーキ温度が所定
   温度以上且つ車速が所定車速以上のときに前記空気制御
   手段と前記噴霧手段とを駆動させるコントローラとを備
   えたことを特徴とするブレーキ冷却装置。