(57)【要約】【課題】摺動面で発生した熱を速やかに放散することができるディスクブレーキを提供する。【解決手段】ディスクブレーキのロータもしくはパッドにおいて、残余の部材より熱伝導率の高い高熱伝導率部材を、摺動面から、熱放散面をなす摺動面以外の表面までの間に、両端をそれぞれの面に露出させて延在させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータと回転中のロータに摺動してロータの回転速度を下げるパッドとを具えたディスクブレーキであって、
ロータおよびパッドのうち少なくとも一方の部品に高熱伝導率部材を配設してなり、
この高熱伝導率部材は、一端をその部品の摺動面に露出させもしくは摺動面の近傍で終了させ他端をその部品の摺動面以外の表面に露出させるとともに、これら両端間の熱伝導率をその部品を構成する残余の部材の熱伝導率よりも大きくしてなるディスクブレーキ。
【請求項２】
前記高熱伝導率部材は、５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する請求項１に記載のディスクブレーキ。
【請求項３】
前記高熱伝導率部材は、Ａｌ、ＭｇおよびＣｕからなる群から選ばれた金属の合金、前記群から選ばれた金属とダイヤモンドとの焼結体、もしくは、前記群から選ばれた金属とカーボンナノチューブとの複合体よりなり、
前記複合体は、前記高熱伝導率部材の前記一端から前記他端まで連続して互いに繋がった複数のカーボンナノチューブを前記金属中に配向させてなる請求項２に記載のディスクブレーキ。
【請求項４】
前記他端が露出する前記部品の表面を冷却する冷却手段を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載のディスクブレーキ。
【請求項５】
前記冷却手段を、前記表面に設けた冷却フィンとしてなる請求項４に記載のディスクブレーキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両等に用いられるディスクブレーキに関し、特に、その熱放散性能を向上させることによるブレーキの制動性能の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に用いられるディスクブレーキは、回転するロータと、ロータの両面を挟み込んでこれらの面と摺動して摩擦力によりロータの回転速度を低下させるパッドとを具えているが、パッドが同じ力でロータを挟み込んでも、摺動面の摩擦係数はそこの温度に大きく影響を受ける。したがって、この温度を一定にすることが安定したブレーキ性能を確保する上で重要であるが、ブレーキは特に加熱装置を具えているわけではないので、摺動面の温度できるだけ速く周囲の温度に低下させることが重要となる。
【０００３】
従来から、ディスクブレーキのロータもしくはパッドの一部を放熱性のよい材料で構成したり（例えば、特許文献１参照）、周囲の空気の対流を改良したり（例えば、特許文献２参照）することによりディスクブレーキの放熱性を改良する提案がなされているが、いまだ十分なものとはなっていない。
【０００４】
【特許文献情報１】
特開平５−２６２６８号公報、図１
【特許文献情報２】
特開２００１−１５９４３５号公報、図１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ロータもしくはパッドの摺動面に発生した熱の放散を従来のものより格段に向上させることのできるディスクブレーキを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明はなされたものであり、その要旨構成ならびに作用を以下に示す。
【０００７】
請求項１に記載のディスクブレーキは、回転するロータと回転中のロータに摺動してロータの回転速度を下げるパッドとを具えたディスクブレーキであって、ロータおよびパッドのうち少なくとも一方の部品に高熱伝導率部材を配設してなり、
この高熱伝導率部材は、一端をその部品の摺動面に露出させもしくは摺動面の近傍で終了させ他端をその部品の摺動面以外の表面に露出させるとともに、これら両端間の熱伝導率をその部品を構成する残余の部材の熱伝導率よりも大きくしてなるものである。
【０００８】
本発明のディスクブレーキによれば、高熱伝導率部材を、摺動面もしくはその近傍から熱放散面をなす摺動面以外の表面までの間に延在させているので、摺動面で発生した熱を高熱伝導率部材を伝達させて速やかに熱放散面から放散することができ、高い放熱性能を有するディスクブレーキを構成することができる。なお、高熱伝導率部材の一端を「摺動面の近傍で終了させ」とは、摺動面が摩耗しても表面には露出することのない範囲で、摺動面表面からもっとも浅い深さ方向位置でその端を終了させることを意味している。
【０００９】
請求項２に記載のディスクブレーキは、請求項１に記載するところにおいて、前記高熱伝導率部材は、５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有するものである。
【００１０】
通常、ロータを形成する主たる材料として用いられている鋳鉄や、パッドを形成する主たる材料として用いられている金属の焼結体などの熱伝導率は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、本発明のディスクブレーキによれば、前記高熱伝導率部材の熱伝導率を５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上としたので、摺動面から熱放散面までの熱伝導率を大幅に改善することができる。
【００１１】
請求項３に記載のディスクブレーキは、請求項２に記載するところにおいて、前記高熱伝導率部材は、Ａｌ、ＭｇおよびＣｕからなる群から選ばれた金属の合金、前記群から選ばれた金属とダイヤモンドとの焼結体、もしくは、前記群から選ばれた金属とカーボンナノチューブとの複合体よりなり、
前記複合体は、前記高熱伝導率部材の前記一端から前記他端まで連続して互いに繋がった複数のカーボンナノチューブを前記金属中に配向させてなるものである。
【００１２】
本発明のディスクブレーキによれば、前記高熱伝導率部材を、前記群から選ばれた金属の合金、この金属とダイヤモンドとの焼結体、もしくは、この金属とカーボンナノチューブとの複合体よりなるものとしたので、この高熱伝導率部材の熱伝導率を、ロータもしくはパッドを構成する残余の部材のそれよりも、容易に大きくすることができる。
【００１３】
請求項４に記載のディスクブレーキは、請求項１〜３のいずれかに記載するところにおいて、前記他端が露出する前記部品の表面を冷却する冷却手段を設けてなるものである。
【００１４】
本発明のディスクブレーキは、熱放散面を構成する、高熱伝導率部材の他端が露出する表面に冷却手段を設けたので、高熱伝導率部材の両端間の温度差を大きくすることができ、熱の更なる放散を促進させることができる。ここで、冷却手段とは、熱放散面に設けた冷却フィン、外部に設けた冷却ファン、あるいは、高放熱材料で熱放散面の表面を覆うことを含む、熱放散面の熱放散を促進するすべての手段をいう。
【００１５】
請求項５に記載のディスクブレーキは、請求項４に記載するところにおいて、前記冷却手段を前記表面に設けた冷却フィンとしてなるものである。
【００１６】
本発明のディスクブレーキによれば、前記冷却手段を冷却フィンで構成したので、簡易で効率の高い冷却を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１ないし図２に基づいて説明する。図１は、ディスクブレーキ１の摺動面１２の近傍を示す略線断面図であり、図２はロータ２を示す略線斜視図である。ディスクブレーキ１は、車軸に取り付けられて回転する円板状のロータ２とこの両面を両側から挟み込んでロータ２の摺動面１２と摺動して摩擦力によりロータ２の回転速度を下げる板状のパッド３を具え、右左のパッド３は、それぞれ油圧ピストン４キおよびキャリパ５に支持されるとともにこれらによってロータ２に対して進出および後退するよう駆動される。
【００１８】
ロータ２の円周面１１は摺動面で発生する摩擦熱を放散する熱放散面を構成するが、この面にはその熱放散効率を向上させるための冷却フィン１３が、円周上を一周する複数の突条として設けられている。ロータ２の主たる部材６は、機械的強度、耐摩擦性能等を考慮して鋳鉄を用いるが、本実施形態のロータ２においては、一端が摺動面１２に露出し、他端が円周面１１に露出した高熱伝導率部材７を複数本、部材６に埋設して設けている。
【００１９】
この高熱伝導率部材７として、Ａｌ、ＭｇおよびＣｕからなる群から選ばれた金属の合金、この金属とダイヤモンドとの焼結体、あるいは、この金属とカーボンナノチューブとの複合体などを用いることができるが、本実施形態として説明するものはこれらのうちもっとも熱伝導率の高いＡｌ−カーボンナノチューブ複合体を用いていて、図３は、高熱伝導率部材７を示す略線斜視図、図４は、カーボンナノチューブ同士が接触する部分を示す略線側面図である。
【００２０】
高熱伝導率部材７は、アルミニウム母材２４中にその軸線方向に沿って配向された多数のカーボンナノチューブ２２を有し、これらのカーボンナノチューブは互いに繋がって、部材７の端面２６Ａ、２６Ｂの両方に開口するとともに一方の端面２６Ａから他方の端面２６Ｂまで連続して延在する多数のカーボンナノチューブ連続体２３を形成する。互いに隣接するカーボンナノチューブ２２は、例えば図２に示すように、Ｌ１、Ｌ２もしくはＬ３で外周面同士を接触させているので高熱伝導率の物質を直列に接続した熱伝導経路を構成することができる。
【００２１】
ここで、高熱伝導率部材７の太さは０．１ｍｍ〜２ｍｍ程度であり、その長さは必要に応じて自由に選択することができる。また、これに用いるカーボンナノチューブのサイズは、長さが１００〜２００００ｎｍ、直径が２０〜３００ｎｍ程度である。母材としては、本実施形態で用いるアルミニウムの他、マグネシウムや銅等で代用する事も可能である。本実施の形態においては、カーボンナノチューブの混合割合は、アルミニウム１００重量部に対して０．１〜５．０重量部としていて、その結果得られる、その長手方向に沿った熱伝導率は３００〜１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）でありこれは通常のアルミニウムの熱伝導率の約２４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に対して最高で５０倍高く、高熱伝導率部材７の周りの部材６をなす鋳鉄の熱伝導率７３Ｗ／（ｍ・Ｋ）の最高で約１６４倍である。
【００２２】
高熱伝導率部材７は、摺動面全面にわたって均一に露出するよう配設されていて、その露出面積比率は、５〜３０％とするのが好ましい。この比率が、５％未満だと十分な放熱の改善効果が得られず、３０％を越えると摺動面としての必要強度を満足できなくなる。また、この高熱伝導率部材７を部材６中に配設するには、部材６中に高熱伝導率部材７を収納する穴を形成しておきこの穴に高熱伝導率部材７を挿入して固定することにより行う。なお、固定に際しては、接着剤による方法、しまりばめによる方法等を用いることができる。この挿入による方法の他、高熱伝導率部材７に合金よりなるものを用いる場合には、部材６中の穴に溶融合金を流し込んだあとこれを冷却固化させる方法によることもでき、また、高熱伝導率部材７に金属とダイヤモンドとの焼結体を用いる場合には、部材６中の穴に焼結体の粉末を充填したあとこれを焼結して固化させる方法によることもできる。
【００２３】
板状のパッド３の縁面１４はパッド３Ａ、３Ｂの摺動面１５で発生する摩擦熱を放散する熱放散面を構成するが、この面にもその熱放散効率を向上させるための冷却フィン１６が、縁面１４を一周する複数の突条として設けられている。パッド３の主たる部材８は、機械的強度、摩擦係数等を考慮して、金属の焼結体などの材料が用いられるが、本実施形態のパッド３においては、一端が摺動面１５に露出し、他端が縁面１４に露出した高熱伝導率部材９を複数本、部材８に埋設して設けている。ここで高熱伝導率部材９に用いる材料として、前述のＡｌ−カーボンナノチューブ複合体を用いているが、その配置態様もロータ２に設けたものと同様であるのでＡｌ−カーボンナノチューブ複合体の詳細の説明を省略する。ここで、パッドの主たる部材８の熱伝導率は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であるので、熱伝導率が約２５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）のＡｌ−カーボンナノチューブ複合体よりなる高熱伝導率部材９は、部材８の２５倍の熱伝導率を有している。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明のディスクブレーキによれば、そのロータもしくはパッドに関し、高熱伝導率部材を、摺動面から、熱放散面をなす摺動面以外の表面までの間に、両端をそれぞれの面に露出させて延在させているので、摺動面で発生した熱をこの高熱伝導率部材を伝達させて速やかに熱放散面から放散することができ、高い放熱性能を有するディスクブレーキを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態のディスクブレーキの摺動面の近傍を示す略線断面図である。
【図２】ロータを示す略線斜視図である。
【図３】高熱伝導率部材を示す略線斜視図である。
【図４】カーボンナノチューブ同士が接触する部分を示す略線側面図である。
【符号の説明】
１　ディスクブレーキ
２　ロータ
３　パッド
４　油圧ピストン
５　キャリパ
６　ロータの主たる部材
７　ロータの高熱伝導率部材
８　パッドの主たる部材
９　パッドの高熱伝導率部材
１１　ロータの円周面
１２　ロータの摺動面
１３　ロータの冷却フィン
１４　パッドの縁面
１５　パッドの摺動面
１６　パッドの冷却フィン
２２　カーボンナノチューブ
２３　カーボンナノチューブ連続体
２４　アルミニウム母材
２６Ａ、２６Ｂ　高熱伝導率部材の端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004132398.tif 000005
【図４】
2004132398.tif 000006