(57)【要約】【課題】回収後のブレーキダストを車両から取り除く作業が不要な新たなブレーキダスト処理装置ことを提案する。【解決手段】本発明に係るブレーキダスト処理装置２０は、摩擦力によって制動力を発生させる制動装置１０を覆い、制動装置１０で発生したブレーキダスト１４を集めるダストカバー２１と、ダストカバーに集められたブレーキダストを車両１で発生する負圧により回収する回収手段２２と、回収手段２２で回収されたブレーキダストを燃焼処理する燃焼処理手段２３とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦力によって制動力を発生させる制動装置を覆い、前記制動装置で発生したブレーキダストを集めるダストカバーと、
前記ダストカバーに集められた前記ブレーキダストを車両で発生する負圧により回収する回収手段と、
前記回収手段で回収された前記ブレーキダストを燃焼処理する燃焼処理手段と、
を備えたことを特徴とするブレーキダスト処理装置。
【請求項２】
前記回収手段は、
内燃機関の排気通路と、
前記ダストカバーと前記排気通路とに接続され、前記ブレーキダストを前記排気通路内に流す連通路を含み、
前記燃焼処理手段は、
前排気通路の下流側に設けられて前記排気通路に流入した前記ブレーキダストを吸着保持する触媒を備え、前記触媒を昇温させることで吸着した前記ブレーキダストを燃焼処理することを特徴とする請求項１に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項３】
前記排気通路は、
前記排気通路から分岐して設けられたバイパス路を備え、
前記連通路は、前記バイパス路内を流れる排気を利用して負圧を増大させるエゼクタを介して前記バイパス路に接続されていることを特徴とする請求項２に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項４】
前記回収手段は、
前記連通路の途中に設けられて内部が負圧化されるタンクと、
前記連通路のうち前記タンクと前記ダストカバーとを接続する回収通路に設けられ、前記制動装置により制動状態に応じて前記回収通路を開閉する第一開閉弁を備えていることを特徴とする請求項２又は３に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項５】
前記連通路のうち前記タンクと前記排気通路とを接続する導入経路は、前記タンクの下部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項６】
前記タンクが前記内燃機関の吸気通路と負圧通路を介して接続されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項７】
前記負圧通路は、前記タンクの上部に接続されていることを特徴とする請求項６記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項８】
前記負圧通路に設けられていて、前記制動装置による制動状態に応じて前記負圧通路を開閉する第二開閉弁を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載のブレーキダスト処理装置。
【請求項９】
前記回収手段は、前記連通路に設けられ、前記燃焼処理手段により燃焼できない不燃成分を前記ブレーキダストから除去するフィルタを備えた請求項２乃至８のうちの何れか１項に記載のブレーキダスト処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキダスト処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の制動装置として、車軸と一体回転するディスクやドラムなどの回転部材と摩擦部材を圧接させて摩擦力による制動力を発生させる摩擦方式の制動装置が知られている。摩擦方式の制動装置においては、制動時にディスクやドラム、摩擦部材が削れることで、摩耗粉であるブレーキダストが発生して大気中に放出されてしまうことから、ブレーキダストを回収することが要望されている。回収するための処理装置としては、発生したブレーキダストを車両で発生する負圧を利用して制動装置から吸引して回収するものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−８１９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の処理装置では、制動装置で発生したブレーキダストを回収することはできるが、回収されたブレーキダストを処理するための構成がないので、回収されたブレーキダストを車両から取り除く作業が必要で煩雑であった。
本発明は、回収後のブレーキダストを車両から取り除く作業が不要な新たなブレーキダスト処理装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係るブレーキダスト処理装置は、摩擦力によって制動力を発生させる制動装置を覆い、制動装置で発生したブレーキダストを集めるダストカバーと、ダストカバーに集められたブレーキダストを車両で発生する負圧により回収する回収手段と、回収手段で回収された前記ブレーキダストを燃焼処理する燃焼処理手段と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、制動装置で発生し、回収手段に回収されたブレーキダストを燃焼処理手段で燃焼処理するので、回収後のブレーキダストを車両から取り除く作業が不要な新たなブレーキダスト処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るブレーキダスト処理装置を備えた車両の概略構成を説明する図。
【図２】第１の実施形態に係るブレーキダスト処理装置の構成を説明する図。
【図３】第１及び第２の実施形態に係る制御系の構成を説明するブロック図。
【図４】第２の実施形態に係るブレーキダスト処理装置の構成を説明する図。
【図５】制動装置を別な形式にしたブレーキダスト処理装置の構成を説明する図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るブレーキダスト処理装置と、それを備えた車両の概略構成を説明する図。
【図７】第３の実施形態に係る制御系の構成を説明するブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。実施形態中、同一部材や同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、重複説明は省略する。図面は、一部構成の理解を助けるために部分的に省略する場合もある。
図１は、ブレーキダスト処理装置２０を備えた車両１の概略構成を説明する図である。ブレーキダスト処理装置２０は、車両１に搭載されている。本実施形態において、車両１には、管状の吸気通路３と排気通路４を備えた内燃機関２が搭載されている。
吸気通路３にはアクセルペダルの開度に応じて吸気流量を調整するスロットルバルブ９が設けられている。排気通路４には内燃機関２から排出される排気５を浄化するための触媒６が設けられている。内燃機関２としてはガソリンエンジン、ディーゼルエンジンの何れであってもよい。
車両１には、内燃機関２が始動することで発生する回転駆動力によって回転駆動される車軸７と、従動回転する車軸８が設けられている。車軸７，８は、車幅方向Ｗに延びていて、その両端側に、車軸７，８の回転に制動力を与える制動装置１０がそれぞれ設けられている。
【０００９】
制動装置１０は、例えば車軸７，８と一体回転する回転部材としてのディスクプレート１１と、ディスクプレート１１に圧接する摩擦部材としてのブレーキパット１２をそれぞれ備えたディスクブレーキ装置である。ブレーキパット１２はキャリパー１３にそれぞれ支持されている。制動装置１０は、ブレーキペダルが踏み込み操作される制動時に発生する制動油圧によってキャリパー１３のピストンが移動することでブレーキパット１２をディスクプレート１１にそれぞれ圧接させて摩擦抵抗（摩擦力）による制動力を発生させるものである。このため、制動装置１０からは、摩擦によりディスクプレート１１やブレーキパット１２から摩耗紛となるブレーキダスト１４がそれぞれ発生する。
【００１０】
（第１の実施形態）
次にブレーキダスト処理装置２０の構成について説明するが、制動装置１０の構成は同一構成であるので、ここでは１つの制動装置１０からのブレーキダスト１４の回収と処理について説明する。
ブレーキダスト処理装置２０は、制動装置１０で発生するブレーキダスト１４を制動装置１０からそれぞれ回収して燃焼処理するものである。ブレーキダスト処理装置２０は、図２に示すように、ダストカバー２１、回収手段２２及び燃焼処理手段２３を備えている。
ダストカバー２１は、制動装置１０のうち、少なくともキャリパー１３、好ましくはキャリパー１３及びディスクプレート１１を外側から覆ってブレーキダスト１４を大気中への拡散を防止しつつも集めるものである。回収手段２２は、ダストカバー２１に集められたブレーキダスト１４を車両１で発生する負圧により回収するものである。燃焼処理手段２３は、回収手段２２で回収されたブレーキダスト１４を燃焼処理するものである。
【００１１】
回収手段２２は、排気通路４と、ダストカバー２１と排気通路４とに接続され、ブレーキダスト１４を排気通路内に流す連通路２４を含んでいる。回収手段２２は、回収通路２４１（連通路２４）の途中に設けられて内部が負圧化されるタンク２２０と、タンク２２０と導入通路２４２を介して接続されていて、当該タンク２２０の内部を負圧化する負圧発生部２２１とを備えている。回収通路２４１は、連通路２４のうちタン２２０とダストカバー２１とを接続するものである。導入経路２４２は連通路２４のうちタンク２２０と排気通路４とを接続するものである。
【００１２】
燃焼処理手段２３は、負圧発生部２２１を介してタンク２２０と接続されていて、タンク内に負圧で吸引されたブレーキダスト１４を、排気通路４を介して導入して吸着保持する触媒６を備えている。触媒６は、例えばカニカム構造の担持体に触媒成分を付着させたもので、ブレーキダスト１４は担持体に吸着されて保持される。触媒６は、ブレーキダスト１４の燃焼可能温度まで排気通路４を流れる排気５の熱により昇温されることで、ブレーキダスト１４を燃焼処理する。すなわち、燃焼処理手段２３は、排気通路４の下流側に設けられて排気通路４に流入したブレーキダスト１４を吸着保持する触媒６を備え、触媒６を昇温させることで吸着したブレーキダスト１４を燃焼処理するように構成されている。
本実施形態では、ブレーキダスト１４の燃焼に用いる触媒として排気５を浄化する触媒６を用いることを例示したが、触媒６と個別に燃焼処理に用いる触媒を排気通路４上に配備してもよい。
【００１３】
回収通路２４１は、管材で構成されていて、その一端２４１ａが、車両１が前進する際のディスクプレート１１の回転方向においてキャリパー１３よりも下流側でダストカバー２１に連結されていて、ダストカバー２１内のブレーキダスト１４が大気と一緒に流入可能とされている。回収通路２４１の他端２４１ｂは、タンク２２０の上部２２０ａに連結されていて、回収通路２４１に流入して流動するブレーキダスト１４がタンク２２０の内部に導入可能とされている。タンク２２０の上部２２０ａには、他端２４１ｂが接続される吸入口２２０ｃが形成されている。タンク２２０の内部には、吸入口２２０ｃとつながる拡散抑制部２９が設けられている。拡散抑制部２９は、タンク２２０内にブレーキダスト１４を含む大気を取り込んだ際に、ブレーキダスト１４がタンク内で舞い散るのを抑制するためのもので、網目で筒状に形成されている。
【００１４】
回収通路２４１には、制動装置１０による制動状態に応じて回収通路２４１を開閉する第一開閉弁としての第１ブレーキ連動バルブ２６が設けられている。第１ブレーキ連動バルブ２６は平時閉弁状態の電磁弁で構成されていて、制動装置１０の作動前においては回収通路２４１を閉じていて、制動装置１０が作動すると開弁して回収通路２４１を開口するように作動する。第１ブレーキ連動バルブ２６は、図３に示すように、制御部１００によって制御される。
制御部１００は、車両１の各部を制御するコンピュータで構成されている。制御部１００の入力側には、ブレーキペタルが操作されたことを検知するブレーキ作動検知センサ１０１が信号線を介して接続されている。制御部１００は、ブレーキ作動検知センサ１０１で検出されるブレーキペダルの操作情報をブレーキ作動信号として受け取る。
制御部１００の出力側には、第１ブレーキ連動バルブ２６が信号線を介して接続されている。制御部１００は、ブレーキ作動信号が入力されると、第１ブレーキ連動バルブ２６を作動して開弁し、回収通路２４１を開くように制御する。
【００１５】
回収通路２４１には、回収通路２４１内を通過するブレーキダスト１４に含まれている特定の成分をブレーキダスト１４から除去するフィルタ２２７が設けられている。フィルタ２２７は、例えば磁石で構成されていて、ブレーキダスト１４に含まれている特定の成分となる例えば鉄粉などの磁性体成分を吸着して触媒６へ流入することを阻止している。鉄粉を除去するのは、触媒６に鉄粉が吸着保持されることで、触媒６の機能が損なわれる場合や、異常燃焼を抑制、好ましくは防止するためである。
ここでは１つの例として鉄粉をフィルタ２２７で除去するようにしているが、ブレーキダスト１４から取り除く成分は、触媒６の種類やブレーキパット１２に用いられる材質に応じて変化することが想定される。このため、フィルタの構成は、触媒６の機能を阻害することや、大気中に処理されることなく排出されると好ましくない成分を取り除くようにするのが好ましい。すなわち、ブレーキダスト処理装置２０は、連通路２４に設けられ、燃焼処理手段２３により燃焼できない不燃成分をブレーキダスト１４から除去するフィルタ２２７を備えている。
【００１６】
負圧発生部２２１は、排気通路４に設けられたバイパス路２２２と、バイパス路２２２内を流れる排気５を利用して負圧を増大させる周知のエゼクタ２２３を備えている。エゼクタ２２３とタンク２２０とは、管状の導入通路２４２によって接続されて連通している。
エゼクタ２２３は、駆動流体となる排気５がバイパス路２２２の上流側からその内部に流入されると、内部に形成されているノズルで絞られることで、バイパス路２２２の下流側に向かって高速噴射されることで、バイパス路２２２内で負圧を発生させている。
本実施形態において、導入通路２４２は、その一端２４２ａがエゼクタ２２３と連通するようにバイパス路２２２に接続されていて、その他端２４２ｂはタンク２２０の下部２２０ｂと連通するように接続されている。導入通路２４２には、エゼクタ２２３側からタンク２２０への逆流を防止するため逆止弁２２８が設けられている。つまり、連通路２４は、バイパス路２２内を流れる排気５を利用して負圧を増大させるエゼクタ２２３を介してバイパス路２２２に接続されている。
【００１７】
このような構成のブレーキダスト処理装置２０においては、内燃機関２が始動して車両１が前進走行中でブレーキペダルが踏み込まれて制動装置１０が作動して制動状態になると、第１ブレーキ連動バルブ２６が開弁される。一方、内燃機関２の始動により、負圧発生部２２ではバイパス路２２２に流入した排気５がエゼクタ２２３によって負圧化されるため、逆止弁２２８が開弁し、タンク２２０内部が負圧化されている。この状態で、第１ブレーキ連動バルブ２６が開弁されると、制動により発生し、ダストカバー２１によってその拡散が阻止されてダストカバー２１内に集められているブレーキダスト１４が大気と一緒に回収通路２４１からタンク２２０内に導入される。タンク２２０内のブレーキダスト１４は、タンク２２０の下部２２０ｂから導入通路２４２を通りエゼクタ２２３、バイパス路２２２を介して排気通路４へと吸引されて排気５と混合される。
ブレーキダスト１４を含んだ排気５は、エゼクタ２２３よりも排気流れ方向下流側に配されている触媒６によって吸着保持され、排気５の熱がブレーキダスト１４の燃焼可能温度になると触媒６が昇温されてブレーキダスト１４が燃焼処理される。
【００１８】
このため、本実施形態に係るブレーキダスト処理装置２０を車両１に搭載することで、制動装置１０で発生し、回収手段２２に回収されたブレーキダスト１４を燃焼処理手段２３で燃焼処理することができ、回収後のブレーキダスト１４を車両１から取り除く作業が不要となる新たなブレーキダスト処理装置を提供することができる。
本実施形態において、制動装置１０の作動前は回収通路２４１を閉じ、制動装置１０が作動して制動状態となると開弁して回収通路２４１を開く第１ブレーキ連動バルブ２６を備えているので、制動状態となるとブレーキカバー１３内のブレーキダスト１４を一気にタンク２２０内に吸引することができる。
【００１９】
本実施形態では、排気通路４に設けられたバイパス路２２２と、バイパス路２２内を流れる排気５を利用して負圧を増大させるエゼクタ２２３という構成を備えているため、負圧ポンプを搭載することなく負圧を発生できるため、装置の簡素化や軽量化、コスト低減を図れる。
タンク２２０内のブレーキダスト１４はタンク内下部に堆積することがあるので、タンク２２０とエゼクタ２２３とを連通する導入通路２４２をタンク２２０の下部２２０ｂと接続することで、効率よくブレーキダスト１４をタンク２２０内から吸引することができ、タンク２２０内に残存するブレーキダスト１４を低減することができる。また、タンク２２０は、車両１の走行環境により結露が発生することがあり、ブレーキダスト１４が水分を吸って粘土状になることが想定されるが、このような状態なってもタンク２２０の下部２２０ｂに導入通路２４２を接続することで、粘土状のブレーキダスト１４をタンク２２０内から回収して燃焼処理することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
本実施形態に係るブレーキダスト処理装置２０Ａは、図４に示すように、第１の実施形態のブレーキダスト処理装置２０に新たな負圧発生部２２Ａを追加したものである。負圧発生部２２Ａ以外の構成は第１の実施形態と同様であるので、ここでは負圧発生部２２Ａの構成と、作用効果を中心に説明する。
負圧発生部２２Ａは、タンク２２０内をより効率的に負圧化するためのものである。負圧発生部２２Ａは、タンク２２０と吸気通路３とを管状の負圧通路２３０を介して連通して構成されている。具体的には、負圧通路２３０の一端２３０ａは、スロットルバルブ９と内燃機関２の吸気弁２Ａとの間に位置する吸気通路３Ａに連通可能に接続されている。負圧通路２３０の他端２３０ｂは、タンク２２０の上部２２０ａと連通するよう接続されている。つまり、負圧通路２３０は、吸気通路３とタンク２２０の上部２２０ａと連通するよう配管されている。
【００２１】
負圧通路２３０には、制動装置１０による制動状態に応じて負圧通路２３０を開閉する第二開閉弁としての第２ブレーキ連動バルブ２７が設けられている。第２ブレーキ連動バルブ２７は、平時開弁状態の電磁弁で構成されていて、制動装置１０の作動前においては負圧通路２３０を開いた状態とし、制動装置１０が作動すると閉弁するように作動する。第２ブレーキ連動バルブ２７は、図３に示すように、制御部１００の出力側に信号線を介して接続されていて、制御部１００にブレーキ作動信号が入力されると閉弁し、ブレーキ作動信号の入力がなくなると開弁するように制御される。
【００２２】
このような構成のブレーキダスト処理装置２０Ａによると、制動装置１０の作動前においては、第２ブレーキ連動バルブ２７が開弁状態であるので、内燃機関２の始動に伴い発生する吸気通路３の負圧がタンク２２０内に作用する。このため、第１の実施形態の構成に比べて制動装置１０の作動前におけるタンク２２０の内圧を低減する（より負圧化する）ことができる。このため、制動装置１０が作動して第１ブレーキ連動バルブ２６が作動して開弁した際に、ダストカバー２１内から効率よくブレーキダスト１４を吸引することができる。
また、第２ブレーキ連動バルブ２７は、制動装置１０が作動すると閉弁されるため、負圧通路２３０が閉鎖されることとなり、回収通路２４１内を通過しているブレーキダスト１４が吸気通路３内に流入することを防止でき、効率のよいブレーキダスト１４の回収を行いつつも、安定した内燃機関２の運転を行える。
【００２３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
上記実施形態においては、ブレーキダスト処理装置２０，２０Ａによってブレーキダスト１４を回収する制動装置１０としてディスクブレーキ装置を例示したが、回収対象となる制動装置１０はこのような形態に限定されるものではない。例えば図５に示すように、車軸７，８と一体回転する回転部材としてのドラム１１Ａと、ドラム１１Ａの内周面に圧接する摩擦部材としてのブレーキシュー１２Ａをそれぞれ備えたドラムブレーキ装置である制動装置１０Ａであってもよい。この場合、ダストカバー２１には多数の孔２１０を回転中心よりも下方寄りに形成し、孔が形成された領域に吸引ノズル３０を装着する。そして、吸引ノズル３０の端部に回収通路２４１の一端２４１ａを連通可能に接続する。図５に示すブレーキダスト処理装置２０Ｂは、第２の実施形態に係るブレーキダスト処理装置２０Ａの制動装置１０を制動装置１０Ａと入れ替えたものである。
このような構成とすることでも、制動時にドラム１１Ａにブレーキシュー１２Ａが圧接することで発生する摩耗紛としてのブレーキダスト１４をドラムブレーキ装置から回収して燃焼処理することができ、回収後のブレーキダスト１４を車両１から取り除く作業が不要となる新たなブレーキダスト処理装置を提供することができる。
上記実施形態では、内燃機関２を備えた車両１に、ブレーキダスト処理装置２０，２０Ａを搭載した形態を用いてブレーキダスト１４の回収から燃焼処理までを説明したが、走行用の電動機と内燃機関を備えたいわゆるハイブリッド車両にブレーキダスト処理装置２０，２０Ａを搭載した形態であっても、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
上記の実施形態において、車両１は走行用駆動源として内燃機関２を備えたものを例示したが、図６に示すように、走行用の電動機となるモータ３２を備えた、いわゆる電動車両１Ａにブレーキダスト処理装置２０Ｃを搭載した形態であっても無論構わない。電動車両１Ａにも制動装置１０は設けられているが、吸気通路３や排気通路４は備えていない。このため、ブレーキダスト処理装置２０Ｃでは、負圧発生部として負圧ポンプ３３を電動車両１Ａに搭載し、回収手段としてタンク２２０を搭載し、燃焼処理手段としてブレーキダスト１４を保持する担持体３４を負圧ポンプ３３の吐出側に連通するように配置するとともに、担持体を３４加熱する加熱手段としてヒータ３５を搭載する。そして、図７に示すように、入力側にブレーキ作動検知センサ１０１が接続された制御部１００Ａの出力側に負圧ポンプ３３とヒータ３５を接続して電力供給を受けるとともに、その作動を制御可能とする。この場合、負圧ポンプ３３の作動は、ブレーキ作動信号が制御部１００に入力された後に行うことでダストカバー２１内のブレーキダスト１４をタンク２２０内に回収することができるとともに、回収されたブレーキダスト１４を担持体３４で吸着保持することができる。
また、ブレーキダスト１４の燃焼処理のタイミングとしては、所定時間ごとに制御部１００からヒータ３５に通電制御してブレーキダスト１４の燃焼温度以上に担持体３４または担持体の周囲の温度を加熱すればよい。
このような構成のブレーキダスト処理装置２０Ｃであっても、ブレーキダスト１４を回収しつつも燃焼処理することができ、回収後のブレーキダスト１４を電動車両１Ａから取り除く作業が不要となる新たなブレーキダスト処理装置２０Ｃを提供することができる。
【００２５】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２６】
１，１Ａ・・・車両、１１，１１Ａ・・・回転部材、１２，１２Ａ・・・摩擦部材、１０，１０Ａ・・・制動装置、１４・・・ブレーキダスト、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ・・・ブレーキダスト処理装置、２１・・・ダストカバー、２２・・・回収手段、２３・・・燃焼処理手段、２４・・・連通路、２４１・・・回収通路、２４２・・・導入通路、２６・・・第一開閉弁、２７・・・第二開閉弁、３３・・・負圧ポンプ（負圧発生部）、３４・・・担持体（燃焼処理手段）、３５・・・ヒータ燃（燃焼処理手段）、２２０・・・タンク、２２１・・・負圧発生部、２２２・・・バイパス路、２２３・・・エゼクタ、２２７・・・フィルタ、２３０・・・負圧通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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