JPH07501128A - 空冷摩擦ブレーキ及び過給内燃機関を有する自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 空冷摩擦ブレーキ及び過給内燃機関を有する自動車本発明は、過給機によって過 給されて自動車を駆動する内燃機関と、空冷摩擦ブレーキ例えばディスクブレー キと、少なくとも１つの空気通路によって摩擦ブレーキに供給される冷却空気流 のための空気搬送装置とを有する自動車であって、空気搬送装置には、過給機に よって搬送される空気流を導く空気通路内に配置されている切り替え可能な空気 案内フラップが所属しており、この空気案内フラップは、少なくとも内燃機関に 対する出力要求が大きい自動車走行状態中は、空気流を内燃機関に供給する第１ の切り替え位置にあるのに対し、自動車の制動状態においては第２の切り替え位 置にあって、この第２の切り替え位置においては、空気流を内燃機関から遮断し て冷却空気として摩擦ブレーキに供給するようになっている形式のものに関する 。

自動車、特に道路走行自動車のために、空冷摩擦ブレーキが公知であり、この公 知の空冷摩擦ブレーキにおいては１回転するブレーキ体、特にブレーキディスク 、が送風ファン状に構成されていて、その回転の際に摩擦ブレーキのための冷却 空気流を生せしめるようになっている。この場合、摩擦ブレーキが低温状態であ る非制動走行の際に、エネルギを消費するむだな冷却空気流を持続的に搬送しな いようにするためには。

特別な付加装置が必要である。摩擦ブレーキを走行風によって冷却することも公 知であり、この場合走行風は直接に、あるいは特別な空気通路をとおして、摩擦 ブレーキの冷却すべき箇所に導かれる。これら両方の空冷方式に共通なことは、 自動車の走行速度が低下するにつれて、冷却空気流が減少し、自動車が停止する と、摩擦ブレーキが極めて高温で、冷却しなければならないにもかかわらず、冷 却空気流が完全に消滅してしまうことである。冷却空気流を、モータ特に電気モ ータで駆動される送風ファンによって生ぜしめることも既に公知である。この場 合には、自動車が停止しても冷却空気流を生せしめることが可能であるが、送風 ファンは機能し続けなければならず、したがって送風ファン及びその駆動モータ は高価であり、送風ファンの駆動のために付加的なエネルギを必要とする。以上 述べた公知の空冷方式を組み合わせることも公知である。

内燃機関によって駆動される自動車のためには１機械的に駆動される過給機を使 用することが公知である。過給機によって過給される内燃機関は出力ひいては加 速度及び（又は）最高速度が増大する。更にこの場合１機械的に駆動される過給 機を接続・遮断可能に構成することが公知である。このように構成された過給機 は、大きな内燃機関出力が必要な場合にだけ接続される。機械的に駆動される過 給機を遮断することができることによって、出力が不変である送風ファンモータ と比較して、燃料消費量が著しく節減される。過給内燃機関の場合には、制御さ れて、あるいは自動的に切り替えられる空気案内フラップを設けることが一般に 公知であり、この空気案内フラップによって、内燃機関が利用し得ない過剰の過 給空気量を大気中に逃がすことができる。このように過給空気を逃がすことはエ ネルギ損失になり、このために燃料がむだに消費されることになる。

フランス国特許出願公開第３２１５５９号の図面第９図に示されている摩擦ブレ ーキ冷却装置においては。

過給機は排気ガスで駆動されるターボ過給機として構成されている。この場合の 欠点は、排気ガス通路内に配置されているエンジンブレーキ弁によってエンジン ブレーキをかけることができず、エンジン（内燃機関）による制動補助作用が極 めて弱いことである。ターボ過給機はエンジンブレーキ中極めて弱い排気ガス流 によって極めてわずかな力でしか駆動されず、したがって極めて弱い冷却空気流 しか生ぜしめない。

道路走行自動車のためには、スリップ率自動制御システム（ＡＢＳ及びＡＳＲ） が公知であり、このスリップ率自動制御システムは、特に１回転数及び内燃機関 出力に対する要求量に関連する測定信号、場合によっては自動車の加速度信号若 しくは減速度信号及び一連の別の信号に基づいて、自動車の駆動作用及びブレー キ作用を制御し、車輪の回転スリップ及びロックを回避するものである。このよ うなスリップ率自動制御システムからは、自動車の摩擦ブレーキの操作あるいは 内燃機関に対する出力要求量を示す信号を簡単に取り出すことができる。更に、 ブレーキ操作時間及びブレーキ力並びに場合によっては走行速度及び大気温度を 表す信号から摩擦ブレーキの温度を計算するコンピュータが公知である。

本発明の課題は、最初に述べた形式の自動車を改良して、わずかな経費で良好な 制動作用を生ぜしめ、摩擦ブレーキのためにわずかなエネルギで冷却空気流を搬 送し得るようにすることである。

この課題を解決するために１本発明によれば、過給機が、自体公知のように、内 燃機関によって持続的に機械的に駆動されるようにした。この場合、自動車の制 動状態において、駆動されている過給機がエンジンブレーキ作用を補助するよう に、換言すれば、最終的に自動車から運動エネルギを奪い、自動車の制動を摩擦 及び磨滅なしに補助するようにして、申し分のないブレーキ作用を生せしめるの が特に有利である。

本発明の有利な実施態様は請求項２以下に記載されいている。この場合請求項２ の実施態様では、自動車が停止しても、冷却流が残り、これによって、加熱され ている磨滅ブレーキが更に冷却されるので、特に有利である。

図面には９本発明の簡単な実施例が極めて概略的に示されている。

図示の部品を除いては何も示されていない自動車は内燃機関１を有しており、こ の内燃機関はそれによって機械的に駆動される過給機２を有し、この過給機は通 常のように吸気フィルタ３を通して吸い込んだ燃焼空気を過給空気として空気通 路４内に送る。空気通路４は過給空気冷却器５及び図示の位置にある空気案内フ ラップ６を通って空気通路区分４ａに通じている。

空気通路区分４ａは内燃機関１の吸気通路７に接続されている。空気案内フラッ プ６が図示の第１の切り替え位置から、後述するように、第２の切り替え位置に 切り替えられると、空気通路４は過給空気冷却器５を通って空気通路区分４ｂに 通じる。この空気通路区分４ｂは自動車の摩擦ブレーキ８のところで終わってい る。例えば１つの、詳細には図示していない自動車ホイールに所属している摩擦 ブレーキ８は、ブレーキディスク９とブレーキキャリパ１０とを有するディスク ブレーキとして示されており、自動車のブレーキペダル１１を操作することによ って１図示していない装置、例えば機械式又は液力式のリンク及び（又は）適当 な圧力空気装置によって制動状態にされる。空気通路区分４ｂは適当な形式で摩 擦ブレーキ８の前方で終わっており、その開口から噴出する空気流が、制動中加 熱される摩擦ブレーキ８を申し分なく冷却する。図示の実施例では空気通路区分 ４ｂはブレーキディスク９の側面のところで終わっており、ブレーキディスクに 空気流が吹き付けられるようになっている。もちろん、図示していない形式で、 空気通路区分４ｂを分岐させて、ブレーキディスク９の両面に対称的に空気を吹 き付けるのがよい。しかしながら、内部冷却される。

つまり半径方向の冷却空気通路を備えたブレーキディスク９に空気流を供給し、 少な（とも空気流の一部がブレーキディスクのこれらの半径方向の通路を通って も流れるようにすることも可能である。更に、空気通路区分４ｂによって摩擦ブ レーキ８に供給される冷却空気流の一部を、ブレーキキャリパ１０及び特にこの ブレーキキャリパ内の摩擦ライニングに供給するのが有利である。もちろん、空 気通路区分４ｂから図示していない分岐導管がやはり図示していない別のホイー ルの摩擦ブレーキに通じていて、これらの摩擦ブレーキに冷却空気を供給するよ うになっている。

空気案内フラップ６は制御導線１２若しくは制御リンクを介して制御装置１３に よって切り替え可能であり、制御装置１３には、２本の信号導線１４及び１５を 介して、ブレーキペダル１１が操作される場合にはブレーキ信号が供給され、ガ スペダル１６が操作される場合には出力信号が供給される。付加的に制御装置１ ３に、信号導線１７を介して、摩擦ブレーキ８特にブレーキディスク９若しくは ブレーキキャリパ内の摩擦ライニングのその都度の温度を表す信号を供給するこ とができる。制御装置１３は、ガスペダル１６が操作されて内燃機関１に対して 出力要求がされ、信号導線１５に出力信号が生せしめられた場合、空気案内フラ ップ６を図示の第１の切り替え位置に切り替え制御し、空気通路４を空気通路区 分４ａによって吸気通路７に接続し、空気通路区分４ｂを空気通路４から遮断す る。したがって過給内燃機関１の出力を最大にすることができる。ガスペダル１ ６が操作されず、ブレーキペダル１１が操作される場合には、信号導線１４に生 ぜしめられるブレーキ信号によって、制御装置１３が空気案内フラップ６を破線 で示した第２の切り替え位置に切り替え制御し、これによって空気案内フラップ ６は空気通路区分４ａを遮断して、空気通路４を空気通路区分４ｂに接続する。

空気案内フラップ６がこの第２の切り替え位置にある場合、過給機２によって送 られる空気流は摩擦ブレーキ８に供給され、そこで、ブレーキ過程によって加熱 される部分を冷却する。

この場合過給空気冷却器５は、場合によって過給機２によって加熱された空気流 を確実に冷却し、この空気流が摩擦ブレーキ８を効果的に冷却するようにする。

このことは、過給機２自体がその前の過給過程によって加熱されている場合に、 特に必要なことである。

要するに過給機２は、制動中、吸気通路７が遮断されていても、引き続き駆動さ れる。これによって内燃機関の制動作用が増大し、内燃機関は制動過程を摩擦な しにかつ磨滅なしに補助する。

信号導線１７によって制御装置１３に供給される温度信号によって、制御装置１ ３は、摩擦ブレーキ８の温度が所定の限界値を越えた場合にだけ、空気案内フラ ップ６を第２の切り替え位置に切り替え制御することができる。これによって、 たんに短時間弱い制動が行われた場合、内燃機関１へ過給空気を供給する態勢が 維持され、必要な場合には直ちに内燃機関１に最大量の過給空気を供給すること が可能である。しかしながら、装置の構造を簡単かつ安価にするために、信号導 線１７及び温度ツイータ１８を省略することもできる。

制御装置１３を次のように構成するのが有利である。すなわち、特に自動車を停 止させる場合におけるように、制動操作が終わってブレーキペダル１１を放し、 その後ガスペダル１６を操作しない場合、空気案内フラップ６が、信号導線１４ 内のブレーキ信号の消滅後に１時間的な遅れをもって第２の切り替え位置から第 １の切り替え位置に戻るようにするのである。これによって、自動車の停止後、 摩擦ブレーキ８はこの遅れの時間の間、引き続いて、量が減少せしめられていて も、冷却空気流を供給される。それは、過給機２が内燃機関のアイドリング中に 引き続いて空気流を送るからである。したがって、前の制動過程によって加熱さ れた摩擦ブレーキ８は引き続き冷却され、その後の自動車の発進の際に摩擦ブレ ーキが比較的に低温になっている。このことは、制動の確実性・磨滅及び制動作 用にとって有利である。これによって、自動車の発進及び停止を繰り返す場合に 生ずるブレーキの段階的温度上昇が回避される。

ブレーキ磨滅及びブレーキ作用よりも、内燃機関の出力を常に大きくし得る態勢 にしておくことの方が重視される自動車の場合には、更に次のような構成にする ことができる： 遅延時間の間にガスペダル１６を操作して、信号導線１５内に出力信号が生せし める場合には、制御装置１３が遅延時間を中断させ、空気案内フラップ６を直ち に図示の第１の切り替え位置に戻すようにする。したがって、自動車の過給内燃 機関の出力を直ちに最大にし、走行中に、場合によってまだ高温の摩擦ブレーキ ８を過給空気によらずに冷却することができる。直後に制動が必要な場合には、 摩擦ブレーキ８は例外的に普通の値以上に加熱されることがあるが、これによっ てブレーキが機能不能になることはなく、たんに磨滅が増大してブレーキ作用が 悪くなるにすぎない。

このような制御形式と異なって、ブレーキ作用の確実性及びわずかな磨滅の方が 重視される場合には、制御装置１３を次のように構成することもできる。すなわ ち、摩擦ブレーキ８の温度が所定の限界値を越えて、信号導線１７に相応する温 度信号が生じた場合に。

空気案内フラップ６が第２の切り替え位置に切り替え制御されて、摩擦ブレーキ ８が冷却されるようにするのである。この場合には、内燃機関１には過給空気が 供給されず、たんに１図示していない逆止め弁を通して吸い込まれる常圧空気が 供給されるにすぎない。この切り替え形式では、摩擦ブレーキが加熱された場合 、自動車の内燃機関に過給空気が供給されないので。

内燃機関出力がわずかになる。

信号導線１４及び１５のブレーキ信号及び出力信号は、ブレーキペダル１１若し くはガスペダル１６に直接に設けられていて、ペダルの踏み込みの際に一緒に操 作されるスイッチによって生せしめなくてもよく。

これらのペダルに連結された制御リンクによって生せしめることもでき、特に油 圧ブレーキの場合にはブレーキ信号はブレーキ圧力が発生するときに圧力スイッ チによって生せしめることができる。スリップ率自動制御システム（ＡＢＳ及び ＡＳＲ、図面において破線で示されており、符号１９が付けられている）を有す る自動車の場合、制御装置１３が、スリップ率自動制御システムから供給される 信号によって、自動車の走行状態を調べるようにするのが有利である：その場合 、ブレーキペダル１１若しくはガスペダル１６の操作に関連して制御されるスイ ッチ装置は省略することができる。

簡単にするためには、過給空気冷却器５を省略することも可能である。この場合 、内燃機関１の出力が減少せしめられるほかに、摩擦ブレーキ８はいぜんとして 効果的に冷却される。なぜなら、過給機２は摩擦ブレーキ８の冷却過程中は空気 通路４内に送られる空気をほんのわずかに圧縮すればよ（、シたがって空気通路 ４を流れる空気流は極めてわずかな圧縮熱しか有していないからである。したが って、過給空気冷却器５が存在しておりかつスペース条件が許すならば、空気通 路４の空気通路区分４ａ及び４ｂへの分岐箇所を過給機２と過給空気冷却器５と の間に設けることも可能である：この場合、場合によっては空気通路区分４ｂの 配置が著しく簡単になり、摩擦ブレーキ８に対する冷却作用がわずかに悪くなる だけである。

摩擦ブレーキ８の温度を調べるためには、温度ツイータ１８の代わりに周知の構 造のコンピュータを設け、このコンピュータが、摩擦ブレーキの操作時間・操作 強さ及び場合によっては走行速度及び大気温度から摩擦ブレーキ８の温度を計算 するようにすることも可能である。

空冷摩擦ブレーキ（８）と機械的に駆動される過給機（２）によって過給される 内燃機関（１）とを有する自動車において、過給空気を導（空気通路（４・４ａ ・４ｂ）内に設けた空気案内フラップ（６）によって、自動車の制動状態におい ても駆動される過給機（２）によって搬送される空気流が摩擦ブレーキ（８）に 冷却空気流として供給される。空気案内フラップ（６）の切り替えは制御装置（ １３）によって行うことができ、この制御装置は自動車のその都度の走行状態（ 制動又は内燃機関（１）に対する出力要求）を、ブレーキ圧力ル（１１）若しく はガスペダル（１６）の操作に関連して、調べる。場合によって存在する過給空 気冷却器（５）は有利には空気案内フラップ（６）の、過給機（２）の方に向い た上流側に配置する。

符　号　の　リ　ス　ト １　内燃機関 ２　過給機 ３　吸気フィルタ ４　空気通路　４ａ及び４ｂ　空気通路区分５　過給空気冷却器 ６　空気案内フラップ ７　吸気通路 ８　摩擦ブレーキ ９　ブレーキディスク １０　ブレーキキャリパ １１　ブレーキペダル １２　制御導線 １３　制御装置 １４　信号導線 １５　信号導線 １６　ガスペダル １７　信号導線 １８　温度ツイータ １９　スリップ率自動制御システム １＋１＋＋＋、−、、−、、＝、＝−ＰＣＴ／ＤＥ　９２１００８９８

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．過給機（２）によって過給されて自動車を駆動する内燃機関（１）と，空冷 摩擦ブレーキ（８）と，少なくとも１つの空気通路（４・４ｂ）によって摩擦ブ レーキ（８）に供給される冷却空気流のための空気搬送装置とを有する自動車で あって，空気搬送装置には，過給機（２）によって搬送される空気流を導く空気 通路（４・４ａ・４ｂ）内に配置されている切り替え可能な空気案内フラップ（ ６）が所属しており，この空気案内フラップは，少なくとも内燃機関（１）に対 する出力要求が大きい自動車走行状態中は，空気流を内燃機関（１）に供給する 第１の切り替え位置にあるのに対し，自動車の制動状態においては第２の切り替 え位置にあって，この第２の切り替え位置においては空気流を内燃機関（１）か ら遮断して冷却空気として摩擦ブレーキ（８）に供給するようになっている形式 のものにおいて，過給機（２）が内燃機関（１）によって持続的に機械的に駆動 されるようにしたことを特徴とする，空冷摩擦ブレーキ及び過給内燃機関を有す る自動車。
2. ２．空気案内フラップ（６）が摩擦ブレーキ（８）の操作の始めに第２の切り替 え位置に切り替えられ，摩擦ブレーキ（８）の操作が終了すると，時間的な遅れ をもって第１の切り替え位置に戻し切り替えされ，内燃機関（１）に対する出力 要求が生じたときに，時間的な遅れが中断されて，空気案内フラップ（６）が直 ちに第１の切り替え位置に戻し切り替えされるようにしたことを特徴とする，請 求項１記載の自動車。
3. ３．空気案内フラップ（６）のために制御装置（１３）が設けられており，この 制御装置には，自動車のブレーキペダル（１１）の操作の際に直接にブレーキペ ダルによってあるいはブレーキペダル（１１）の後方に配置された機械式・液力 式あるいは空気力式リンクによって操作されるブレーキスイッチによって生ぜし められるブレーキ信号と，自動車のガスペダル（１６）の操作の際に直接にガス ペダルによってあるいはガスペダルの後方に配置されたリンクによって操作され る出力スイッチによって生ぜしめられる出力信号（信号導線１４及び１５）とが 供給され，かつ，この制御装置は空気案内フラップ（６）を，これらの信号に関 連して，出力信号が生じたときには常に第１の切り替え位置に切り替え，ブレー キ信号だけが生じたときには第２の切り替え位置に切り替え，更にこの制御装置 は遅延装置によってブレーキ信号が消滅し出力信号が生じないときに第２の切り 替え位置から第１の切り替え位置への空気案内フラップ（６）の戻し切り替えを ，ブレーキ信号の消滅時点よりも，時間的に遅らせることを特徴とする，請求項 ２記載の自動車。
4. ４．自動車ホイールのためのスリップ率自動制御システム（１９）を備えており ，空気案内フラップ（６）のための制御装置（１３）が，スリップ率自動制御シ ステム（１９）から供給される信号に基づいて自動車のその都度の走行状態を調 べることを特徴とする，請求項２記載の自動車。
5. ５．摩擦ブレーキ（８）の直接的又は間接的な温度監視装置を備えており，空気 案内フラップ（６）の第２の切り替え位置が，摩擦ブレーキ（８）の温度が所定 の限界値を越えたときにだけ，温度監視装置（温度フィーラ１８・信号導線１７ ・制御装置１３）によって生ぜしめることが可能であることを特徴とする，請求 項３又は４記載の自動車。
6. ６．摩擦ブレーキ（８）の直接的又は間接的な温度監視装置を備えており，この 温度監視装置（温度フィーラ１８・信号導線１７・制御装置１３）は，摩擦ブレ ーキ（８）の温度が所定の限界値を越えているときに常に，空気案内フィーラ（ ６）を第２の切り替え位置に切り替えるようにしたことを特徴とする請求項２か ら４までのいずれか１項に記載の自動車。
7. ７．過給機（２）の後方に配置された過給空気冷却器（５）を備えており，空気 案内フラップ（６）が，過給空気冷却器（５）の後方に配置されている空気通路 区分（４ａ・４ｂ）内に配置されていることを特徴とする，請求項１から６まで のいずれか１項に記載の自動車。