(57)【要約】【課題】ブレーキディスクロータに求められる熱特性の確保と軽量化を両立し得る技術を提供する。【解決手段】ある態様においては、車輪とともに回転する円盤状の２枚のディスクを所定間隔で対向させ、当該２枚のディスクの間に空気を送り込むことでディスクの冷却を行うブレーキディスクロータ２０において、対向配置される２枚のディスクの間にゼオライト４４が配設されている。これにより、ディスクロータに求められる熱特性が確保される。【選択図】図２
2012036995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪とともに回転する円盤状の２枚のディスクを所定間隔で対向させ、当該２枚のディスクの間に空気を送り込むことでディスクの冷却を行うブレーキディスクロータであって、
対向配置される前記２枚のディスクの間にゼオライトが配設されていることを特徴とするブレーキディスクロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ装置に用いられるブレーキディスクロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゼオライトなどの吸着剤を蓄熱材料として用いたヒートポンプが考案されている（例えば、特許文献１参照）。また、エンジン排気ガスの熱エネルギを蓄熱しエンジン始動時に車室暖房用エアに放熱するゼオライトを用いた熱交換器を設けた車両用蓄熱ヒータが考案されている（例えば、特許文献２参照）。そして、特許文献３には、ゼオライト混練組成物を撹拌造粒により成形するゼオライトの成形方法が開示されている。
【０００３】
一方、車両の制動を行う制動装置の一つとして、ディスクブレーキ装置がある。このディスクブレーキ装置は、車輪とともに回転するディスクロータの両側の摩擦摺動面に対向して配置される一対のブレーキパッドを摩擦摺動面に押圧することにより制動力を発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１９３３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２６３８２４号公報
【特許文献３】特開２０００−１２８５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ディスクブレーキ装置は、運動エネルギを熱にして放出するため、連続した制動時に安定した制動性能を発揮するためには、ディスクロータの熱容量が大きい方が望ましい。そのため、車両の走行性能が高くなればなるほど必要となる制動性能も高くなり、ディスクロータの大径化や体積の増加を招くことになる。
【０００６】
また、ディスクロータの材料としては、摩擦特性が優れているねずみ鋳鉄が一般的に用いられている。しかしながら、ねずみ鋳鉄は、比熱が比較的小さいため、制動性能を考慮した熱容量を確保しようとした場合、ディスクロータの質量が増加してしまう。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブレーキディスクロータに求められる熱特性の確保と軽量化を両立し得る技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様のブレーキディスクロータは、車輪とともに回転する円盤状の２枚のディスクを所定間隔で対向させ、当該２枚のディスクの間に空気を送り込むことでディスクの冷却を行うブレーキディスクロータであって、対向配置される前記２枚のディスクの間にゼオライトが配設されている。
【０００９】
この態様によると、ゼオライトは、制動時に吸熱し、非制動時に放熱する吸放熱部材として機能する。そのため、ディスクロータの熱負荷の均一化が図られ、ディスクロータに求められる熱特性が確保されるとともに、ディスクロータの熱容量の削減、ひいては軽量化が達成できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレーキディスクロータに求められる熱特性の確保と軽量化を両立し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るディスクブレーキ装置の概念構成図である。
【図２】図１のＡ方向から見たベンチレーテッドディスクロータの一部を破断して内部を露出させた正面図である。
【図３】第２の実施の形態に係るディスクロータの部分断面図である。
【図４】第２の実施の形態の変形例に係るゼオライトおよびゼオライトのディスクロータへの収容方法を説明するための模式図である。
【図５】予めゼオライトを金属網に封入したユニットの変形例を模式的に示した図である。
【図６】第３の実施の形態に係るゼオライトおよびゼオライトのディスクロータへの収容方法を説明するための模式図である。
【図７】図７（ａ）は、第４の実施の形態に係るゼオライト板の斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のゼオライト板をＣ方向から見た側面図、図７（ｃ）は、第４の実施の形態に係るゼオライトの透視図である。
【図８】図８（ａ）は、第４の実施の形態の変形例に係るゼオライト板の斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のゼオライト板をＤ方向から見た側面図、図８（ｃ）は、第４の実施の形態の変形例に係るゼオライトの透視図である。
【図９】第５の実施の形態に係るゼオライトの概略構成を示す斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態の変形例に係るゼオライトの概略構成を斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るディスクブレーキ装置１０の概念構成図である。図２は、図１のＡ方向から見たベンチレーテッドディスクロータの一部を破断して内部を露出させた正面図である。
【００１４】
ディスクブレーキ装置１０は、いわゆる浮動キャリパとして構成され、車両の非回転部材に固定されたマウンティング（不図示）に摺動自在に支持されるキャリパ１２を備えている。キャリパ１２は、内部にホイールシリンダ１４およびピストン１６を有するシリンダ部１８と、シリンダ部１８から伸び出してベンチレーテッドディスクロータ（以下、「ディスクロータ」という。）２０を間にしてシリンダ部１８と対向する爪部２２（「支持部」に該当する）とを有している。
【００１５】
シリンダ部１８と爪部２２との間には、車輪とともに同軸に回転するディスクロータ２０を挟んで、インナパッド２４とアウタパッド２６とが対向して配設されている。インナパッド２４およびアウタパッド２６のディスクロータ２０に対向していない側には、それぞれ裏金２８，３０が貼着されている。裏金２８は、ディスクロータ２０のインナ側において、マウンティングによりディスクロータ２０の軸方向に摺動可能に支持されている。また、裏金３０は、ディスクロータ２０のアウタ側において、マウンティングによりディスクロータ２０の軸方向に摺動可能に支持されている。なお、本実施の形態では、裏金２８とインナパッド２４を併せてインナブレーキパッド、裏金３０とアウタパッド２６を併せてアウタブレーキパッドと呼ぶ場合もある。また、インナブレーキパッド、アウタブレーキパッドを単にブレーキパッドと呼ぶ場合もある。
【００１６】
裏金２８の背部にはピストン１６が配設されている。ピストン１６が作動して裏金２８を押すと、インナパッド２４がディスクロータ２０のインナ側の摩擦摺動面３２に押圧される。一方、裏金３０の背部には一対の爪部２２が配置されている。この爪部２２が相対的に移動して裏金３０を押すと、アウタパッド２６がディスクロータ２０のアウタ側の摩擦摺動面３４に押圧される。
【００１７】
ピストン１６には、裏金２８の背面側を押圧するための押圧面が形成されている。また、爪部２２の先端には、裏金３０の背面側を押圧するための押圧面が形成されている。図示しないマスタシリンダなどが動作してホイールシリンダ１４内に液圧が供給されると、ピストン１６がディスクロータ２０の方向に突き出る。その結果、インナパッド２４がディスクロータ２０のインナ側に押し付けられるとともに、その反力でキャリパ１２がピストン１６の突き出し方向とは反対の方向へ移動し、爪部２２の押圧面によりアウタパッド２６がディスクロータ２０のアウタ側に押し付けられる。これにより、ディスクロータ２０がインナパッド２４およびアウタパッド２６により挟圧されて、車輪が制動される。
【００１８】
次にディスクロータ２０について詳述する。図１、図２に示すように、ディスクロータ２０は、車輪を取り付けるハブ３６の外周端部に取り付けられたアウタディスク３８と、このアウタディスク３８と対面配置されたインナディスク４０を有している。ハブ３６には、ハブ穴３７に挿入されるボルト（不図示）によってタイヤホイール３９が締結される。アウタディスク３８とインナディスク４０は、ドーナツ型の円盤状であり、その間には、複数のフィン４２が周方向に所定間隔で配置されている。このフィン４２を挟み込むことにより、アウタディスク３８とインナディスク４０は所定の間隔で対向する姿勢を維持することができる。
【００１９】
なお、本実施の形態において、アウタディスク３８とインナディスク４０の区別を必要としない場合にはアウタディスク３８やインナディスク４０を単にディスクと呼ぶ場合もある。また、図２においては、フィン４２の一例として、ディスクの内周側から外周側に向かい放射状に配置する直線タイプのフィンを示したが、ディスクの内周側から外周側に向かい渦巻状に配置された湾曲タイプのフィンでもよい。
【００２０】
このようなディスクロータ２０のアウタディスク３８とインナディスク４０は、前述のディスクブレーキ装置１０におけるインナパッド２４およびアウタパッド２６により押圧挟持されて制動される。そして、制動時、アウタディスク３８とアウタパッド２６の接触により発生する摩擦熱およびインナディスク４０とインナパッド２４の接触により発生する摩擦熱によりディスクロータ２０全体が高温になる。ディスクロータ２０は、この摩擦により上昇したディスク温度を低下させるために、隣接するフィン４２の間に形成される複数の空気通路を空気が流れることにより空冷効果を得る。
【００２１】
ディスクロータ２０は、このような空冷効果により全体の温度上昇が抑制され、所望の制動性能が維持されることになる。しかしながら、近年の車両の高性能化により更なる制動性能の向上が求められている。そこで、制動性能に影響するディスクロータ２０の温度上昇を抑制すべく、本実施の形態では隣接するフィン４２の間に、ケイ酸塩の一種であるゼオライト４４が吸熱部材として配設されている。
【００２２】
ゼオライト４４は、微細孔内に水分を吸着し、また放出することができる。そのため、ディスクブレーキ装置１０が作動して制動が行われ、ディスクロータ２０の摺動部の温度が上昇すると、ゼオライト４４は、吸着していた水分を放出しながら、高温になったディスクロータ２０の熱を吸収することができる（再生工程）。一方、ゼオライト４４は、ディスクロータ２０が冷却され低温になった後には、雰囲気の水分を吸着しながら蓄積した熱を放出することができる（吸着工程）。
【００２３】
例えば、車輪２輪分のディスクロータ２０に配設されたゼオライト４４の吸熱量は、概略で、時速１２０ｋｍ／ｈで走行する１８００ｋｇの車両を停止させるまで制動を行ったときに発生する熱エネルギを吸収することができる。したがって、隣接するフィンの間を通過する空気のみによる冷却と比較して、ディスクロータ２０の質量を大幅に増加させることなく、制動時の熱が効率よく吸収、放熱される。
【００２４】
このように、ゼオライト４４は、制動時に吸熱し、非制動時に放熱する吸放熱部材として機能することで、ディスクロータ２０の熱負荷の均一化が図れ、ディスクロータ２０の熱容量の削減、ひいては軽量化が達成できる。
【００２５】
また、ゼオライト４４は水分の吸着により発熱するため、特に、雨天の時などにディスクロータ２０を熱することで、ディスクロータ２０表面の水分を蒸発させることができる。その結果、雨天時の制動安定性も確保される。
【００２６】
（第２の実施の形態）
前述のゼオライトはその形態や大きさは様々である。本実施の形態では、前述のゼオライトが粒状に加工されている場合に特に有効である。図３は、第２の実施の形態に係るディスクロータ５０の部分断面図である。
【００２７】
本実施の形態に係るゼオライト４４は、平均粒径が２〜５ｍｍ程度に加工された粒状のものであり、アウタディスク３８およびインナディスク４０との間の空間に多数充填されている。この際、ゼオライト４４が充填される空間の外周側および内周側に、粒状のゼオライト４４がすり抜けて脱落しない程度の網目を有する金属網４６，４８が、環状または円弧状に取り付けられている。金属網４６，４８は、ディスクロータ２０の２つのディスクにネジや溶接により固定されている。
【００２８】
このように、金属網４６，４８の穴をゼオライト４４の粒径よりも小さくすることで、ゼオライト４４は、金属網４６，４８の間に保持され、遠心力や振動によりディスクロータ２０から脱離することが抑制される。また、ゼオライト４４や金属網４６，４８の隙間を空気が流れることができるため、水分の吸着と放出が効率よく行われる。
【００２９】
金属網４６，４８は、保持されたゼオライト４４が水の吸収と排出を行うことから耐腐食性の点でステンレスが良い。しかしながら、ステンレスの熱伝導率は、鉄の約１／４であるため、ディスクロータ２０で生じる熱をゼオライト４４へ効率よく吸熱させるためには、金属網４６，４８の回転軸方向（図３に示すＢ方向）は、アウタディスク３８やインナディスク４０に接している方が好ましい。なお、腐食の問題を除けば、金属網の材料としては、熱伝導率の高い銅がより好ましい。
【００３０】
このように金属網４６，４８でゼオライト４４が保持されているディスクロータ５０の製造方法の一例としては、はじめに金属網４６，４８の一方をディスクロータ５０に溶接し、ゼオライト４４を充填した後、金属網４６，４８の他方をディスクロータ５０に溶接する方法が挙げられる。
【００３１】
図４は、第２の実施の形態の変形例に係るゼオライトおよびゼオライトのディスクロータへの収容方法を説明するための模式図である。図５は、予めゼオライトを金属網に封入したユニットの変形例を模式的に示した図である。
【００３２】
図４に示すように、製造時の効率を考え粒状のゼオライト４４を予め円弧状の金属網５２に封入したユニット５４を作り、そのユニット５４を隣接するフィン４２の間に挿入し、固定してもよい。この場合、図５に示すように、ゼオライト４４への熱伝達を向上するため、金属網５２の内部にも板状の網５６を入れてもよい。
【００３３】
上述のように、金属網を通してゼオライトは水蒸気の吸着と放出を行う。例えば、制動のない回転時には、大気から水蒸気を得て発熱する。一方、制動時の回転低下や停止時には、ディスクロータ２０の熱を蓄熱するとともに水蒸気を放出する。
【００３４】
（第３実施の形態）
図６は、第３の実施の形態に係るゼオライトおよびゼオライトのディスクロータへの収容方法を説明するための模式図である。
【００３５】
本実施の形態に係るゼオライト５８は、隣接するフィン４２の間の空間と同じ形状に合わせて、リングを扇形に切り取った形状に成型されている。成型されたゼオライト５８は、複数の細い開放された穴６０が設けられている。なお、図６に示す穴６０の数は例示であり、空気の通路確保の観点からはより多い方が好ましい。
【００３６】
本実施の形態に係るディスクロータ６２は、その外周部に、ゼオライト５８の落下を防ぐためにゼオライト５８をディスクロータ６２に固定するための金属網６３が設けられている。なお、金属網６３の代わりに、ゼオライト５８と係合することでゼオライト５８の脱落を防止する凸部を設けてもよい。本実施の形態に係るディスクロータ６２の構成によっても、上述の各実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００３７】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係るディスクロータは、板状に成型されたゼオライト板を重ねたゼオライトを有している。図７（ａ）は、第４の実施の形態に係るゼオライト板の斜視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のゼオライト板をＣ方向から見た側面図、図７（ｃ）は、第４の実施の形態に係るゼオライトの透視図である。
【００３８】
図７（ｃ）に示すゼオライト６４は、リングを扇形に切り取ったような形状のゼオライト板６６（図７（ａ）参照）を複数積層したものである。ゼオライト板６６は、図７（ｂ）に示すように、周方向の両端に径方向と平行な凸部６８が直線的に設けられている。したがって、ゼオライト板６６を積層してゼオライト６４を構成した場合、２つの凸部６８によりゼオライト板６６同士が密着せず、隣接するゼオライト板６６の間に空間ができる。そのため、その空間を通して空気が流れることが可能となり、効率よく水分の吸着と放出が可能となる。
【００３９】
図８（ａ）は、第４の実施の形態の変形例に係るゼオライト板の斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のゼオライト板をＤ方向から見た側面図、図８（ｃ）は、第４の実施の形態の変形例に係るゼオライトの透視図である。
【００４０】
図８（ｃ）に示すゼオライト７０は、リングを扇形に切り取ったような形状のゼオライト板７２（図８（ａ）参照）を複数積層したものである。ゼオライト板７２は、図８（ｂ）に示すように、周方向の両端の表側および裏側に、径方向と平行な凸部７４が直線的に設けられている。したがって、ゼオライト板７２を積層してゼオライト７０を構成した場合、４つの凸部７４によりゼオライト板７２同士が密着せず、隣接するゼオライト板７２の間に空間ができる。そのため、その空間を通して空気が流れることが可能となり、効率よく水分の吸着と放出が可能となる。
【００４１】
上述のゼオライト６４やゼオライト７０がディスクロータから脱落しないように、ディスクロータの外周部に凸部あるいは金属網を設けてもよい。なお、上述のゼオライトは、ゼオライト板をディスクロータの軸方向に積層しているが、ディスクロータの周方向に積層してもよい。本実施の形態に係るゼオライトを備えたディスクロータによっても、上述の各実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００４２】
（第５の実施の形態）
図９は、第５の実施の形態に係るゼオライトの概略構成を示す斜視図である。図９に示すゼオライト７６は、糸状ゼオライトが絡んだ状態でリングを扇形に切り取ったような形状に加工されたものである。このようなゼオライト７６は、隣接する糸状のゼオライトとの間に隙間が生じているため、その隙間を通して空気が流れることが可能となり、効率よく水分の吸着と放出が可能となる。
【００４３】
図１０は、第５の実施の形態の変形例に係るゼオライトの概略構成を斜視図である。図１０に示すゼオライト７８は、ハニカム構造を有し、リングを扇形に切り取ったような形状に加工されたものである。なお、ハニカム構造は、径方向に通路が形成されている。このようなゼオライト７８は、ハニカム構造の貫通穴を通して空気が流れることが可能となり、効率よく水分の吸着と放出が可能となる。
【００４４】
上述のゼオライト７６やゼオライト７８がディスクロータから脱落しないように、ディスクロータの外周部に凸部あるいは金属網を設けてもよい。本実施の形態に係るゼオライトを備えたディスクロータによっても、上述の各実施の形態と同様の作用効果が得られる。
【００４５】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【符号の説明】
【００４６】
１０  ディスクブレーキ装置、  １２  キャリパ、  １４  ホイールシリンダ、  １６  ピストン、  １８  シリンダ部、  ２０  ディスクロータ、  ２４  インナパッド、  ２６  アウタパッド、  ３８  アウタディスク、  ３９  タイヤホイール、  ４０  インナディスク、  ４２  フィン、  ４４  ゼオライト、  ４６  金属網。
【図１】
2012036995.tif 000003
【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】
2012036995.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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