CN111712633A - 风力发电设备中的制动装置和风力发电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风力发电设备(40)中的制动装置(64),风力发电设备具有对应于转子(41)的轴(62)和对应于轴(62)并与其抗扭联接的制动盘(14),该制动装置包括制动活塞(2),制动活塞(2)能够向制动盘(14)传送,制动活塞(2)具有管状部分(4),其具有纵向中心轴线(8)、面向制动盘(14)的前端(12)和通孔(10),制动活塞(2)的管状部分(4)设计成在容纳制动活塞(2)的气缸空间(40)中进行纵向移动的引导,且保持和安装部分(5)相对于管状部分(4)位置固定地或纵向移动地嵌入到在管状部分(4)的前端(12)的区域中的通孔(10)中,保持和安装部分(5)径向内部具有拱顶形的安装面(24)用于安装制动衬片承载部分(6),制动衬片承载部分(6)具有与安装面(24)互补的拱顶形的对向安装面(26),以使制动衬片承载部(6)相对于保持和安装部分(5)以能够枢转的方式安装和保持。本发明还涉及一种风力发电设备(60)中的制动装置(64),风力发电设备(60)具有保持和安装转子(61)的机舱(66)以及用于机舱的承载塔(70),机舱(66)以能够围绕轴线(68)旋转的方式相对于承载塔(70)安装,制动装置(64)被设计用于将机舱(66)相对于承载塔(70)固定在能够选择的旋转位置中,制动装置(64)包括制动活塞(2),其特征在于,制动活塞(2)布置在机舱(66)或承载塔(70)上,并在相应的另一部分相对于对向轴承(72)能够调节以施加制动力,并且制动活塞(2)具有管状部分(4),管状部分(4)具有纵向中心轴线(8)、面向对向轴承(72)的前端(12)和通孔(10),并且制动活塞(2)的管状部分(4)形成用于在容纳制动活塞(2)的气缸空间(40)中进行纵向移动的引导,并且环形的保持和安装部分(5)相对于管状部分(4)位置固定地或能够纵向移动地嵌入到管状部分(4)的前端(12)区域中的通孔(10)中,保持和安装部分(5)径向内部具有拱顶形的安装面(24)以用于安装制动衬片承载部分(6),制动衬片承载部分(6)具有与安装面(24)互补的拱顶形的对向安装面(26),以使得制动衬片承载部分(6)相对于保持和安装部分(5)以能够枢转的方式安装和保持。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备中的制动装置,风力发电设备具有对应于转子的轴和对应于轴并且与轴以抗扭的方式联接的制动盘,制动装置包括制动活塞,其中,制动活塞能够向制动盘传送。另外,本发明还涉及一种风力发电设备中的制动装置,该风力发电设备具有保持和安装转子的机舱以及用于机舱的承载塔,其中,机舱以能够围绕轴线旋转的方式相对于承载塔安装,其中,制动装置被设计用于使机舱相对于承载塔固定在能够选择的旋转位置中,其中,制动装置包括制动活塞。
背景技术
DE 20 2012 008 610 U1中已知后一种类型的制动装置。
DE 102 18 112 A1已知一种车辆制动装置,其中,结构非常复杂的制动活塞具有拱顶形的部分,该部分不直接用作制动衬片承载部分。
在根据EP 3 246 588 A1的另一种已知的制动装置中,已知一种结构复杂的制动活塞,其中,制动衬片承载板被压缩弹簧组件预紧。所有的组件,包括制动衬片承载板,都或多或少相互浮动并承受轴向预紧力。只有制动衬片承载板的外围边缘抵靠着气缸空间滑动。由此,作用在制动衬片支承板上的侧向力不能理想地被壳体吸收,并且在压缩弹簧组件内的支撑结构中产生了可能导致损坏的弯矩。由于过载峰值,很大的力作用在制动活塞上,而制动衬片承载板吸收了最大的作用力。如果作用力大于预张紧力,则将导致压缩弹簧组件过张。这继而导致制动衬片承载板偏转到弹簧组件的压力件上,并导致故障损坏。
为了吸收侧向力或横向力,板状的制动衬片承载部分仅以其周缘并且因此以非常小的面积抵靠在圆柱形的壳体上,这在横向力排散方面存在问题。
发明内容
通过本发明可以避免这些问题。本发明提出了能够以经济的方式制造的在风力发电设备中的制动装置,在风力发电设备承受动态载荷或制动盘或对向轴承(Gegenlager)的磨损增加时,该制动装置可适应制动盘或对向轴承的非理想几何形状。
按照本发明,上述目的通过具有权利要求1的特征的制动装置和具有权利要求14的特征制动装置得以实现。在此,保持和安装部分被挤压到管状部分中或者利用热膨胀并随后在冷却过程中收缩而以位置固定的方式锚定在管状部分中。按照本发明,在后一种变型中优选的是,在接合过程之前加热管状部分和/或冷却保持和安装部分。在接合过程之后,通过温度调整,这些组件以位置固定的方式彼此锚定。
按照本发明的制动活塞由三个核心部件形成,即,管状部分、保持和安装部分和制动衬片承载部分。该制动装置包括气缸空间,相对于该气缸空间,制动活塞以其管状部分在较大面积上纵向引导地容纳。然而,首先在制动衬片承载部分中产生横向力。通过形成为拱顶形的安装面和对向安装面,在制动衬片承载部分与保持和安装部分之间实现了大面积的接触,从而使横向力均匀地传递并且从位置固定地压入到管状部分中的保持和安装部分传递到管状部分并从那里转移到气缸表面。根据本发明,制动衬片承载部分设置能够以变换的方式进行适应,并且力传递表面在拱顶形的支承表面上较大,从而即使在连续运行中也保护了制动活塞和制动装置免受过载或摩擦焊接现象的影响。
在一个优选的实施方式中,具有颈部区域的制动衬片承载部分延伸穿过由环形的保持和安装部分界定的开口并在其中沿纵向中心轴线的方法以形状配合且能够枢转的方式被保持。该构思的另一个形成被证明是有利的,即,制动衬片承载部分从其颈部区域开始从由环形的保持和安装部分界定的开口上形成径向凸起,从而形成制动衬片承载部分在所述保持和安装部分上形状配合的保持。
以这种方式可以以简单和有效的方式形成制动衬片承载部分在被挤压的保持和安装部分上的能够灵活适应的保持。
另外,还可以优选地设置为,径向凸起由安装在动衬片承载部分的颈部区域上的锁定元件、特别是锁定环、特别是由卡紧环形成。特别地,可以将锁定环布置在制动衬片轴承部分的颈部区域的外周凹槽中。
拱顶形的安装区域的另一种形成方式被证明有利的是,保持和安装部分的安装面中和/或在制动衬片承载部分的对向安装面中设置有摩擦学有效的涂层。
另外有利的是,在通孔中设置有相对于纵向中心轴线同心形成的台阶,保持和安装部分抵靠台阶轴向地支撑。在此,被证明有利的是,台阶以其用于保持和安装部分的接触面背向制动盘或背向对向安装。这样的优点在于,在调节力(特别地并优选地以弹力的形式)特别是通过压缩弹簧组件或板簧组件来引入时,该调节力经由活塞被传递至其余的活塞,即,管状部分,不存在由于调节力而在释放方向上向压装件施加力的危险。
尽管这样,还提出了设置有弹簧调节部件,优选以压缩弹簧组件或板簧组件的形成,以用于施加制动活塞的调节运动所需要的调节力。
在这种情况下,被证明有利的是,弹簧调节部件直接作用在管状部分和/或保持和安装部分和/或制动衬片承载部分上。优选地,弹簧调节部件直接作用在保持和安装部分上并且支撑在其上。
另外还被证明特别有利的是,保持和安装部分以其安装面沿纵向中心轴线的方向完全布置在制动活塞的所述环形部分内部。在这种情况下,作用在制动衬片承载部分上的侧向力或横向力可以被均匀地传递到管状部分,并且可以在此处被均匀地转移到界定气缸空间的气缸表面。
另外还被证明有利的是,制动衬片承载部分在纵向中心轴线的方向上完全布置在制动活塞的管状部分内部且沿纵向中心轴线的方向相对于管状部分的前端后缩至少0.5mm、特别是至少1.0mm、特别是至少1.5mm、特别是至少2.0mm、特别是至少2.5mm并且特别是至多3.5mm,并且管状部分至少在其前端由滑动轴承合金形成。在这种情况下,如果制动衬片由于大的作用力而从制动衬片承载部分上剪下,则管状部分本身就可以用作相对于制动盘或其他对向轴承的紧急制动器。因此可以避免损坏较高成本的制动盘或其他较高成本的对向轴承。在此,滑动轴承合金优选是铜-锡合金、特别是CuSnl2或CuSn7Zn4Pb4合金,或者是铝-锡、特别是AlSn20Cu合金。
还被证明有利的是,管状部分由钢或不锈钢组成,或者由耐海水青铜或铝合金组成。
还被证明有利的是,保持和安装部分和/或制动衬片承载部分由钢或不锈钢组成,或者由耐海水青铜或铝合金组成。
优选地,保持和安装部分由钢或不锈钢支撑,并且制动衬片承载部分由耐海水青铜或由铝合金制成。
本发明另外还涉及权利要求28和29所述的风力发电设备。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优点可由所附的权利要求以及由附图和以下本发明的优选实施例的描述中得出。其中,
图1为按照本发明的制动装置的制动活塞的管状部分的纵向截面图;
图2为按照本发明的制动装置的制动活塞的保持和安装部分的纵向截面图;
图3为按照本发明的制动装置的制动活塞的制动衬片承载部分的纵向截面图;和
图4为由根据图1至图3的部件形成的制动活塞的纵向截面图,其中示出了在按照本发明的制动装置的气缸空间中的安装情况。
图5和图6是根据本发明的风力发电设备的视图。
具体实施方式
附图示出了按照本发明的制动装置64的制动活塞,其总体用附图标记2表示,该制动活塞不是由实心材料形成的,而是由管状部分4、保持和安装部分5以及制动衬片承载部分6构成。在示例性且优选示出的情况下,管状部分4相对于纵向中心轴线8同心地形成并且界定了沿纵向中心轴线8的方向延伸的通孔10,并具有面向图4中示出的制动盘14的前端12,该制动盘14一侧以抗扭的方式与风力发电设备的轴联接。在前端12的区域中,用于制动衬片承载部分6的保持和安装部分5以相对于管状部分4位置固定的方式插入到通孔10中。制动衬片承载部分6将在下面更详细描述。该制动衬片承载部分6被设计和构造成使得与制动盘14共同作用的制动衬片16能够在那里附接。这种附接优选是能够接触的,从而磨损的制动衬片可以用新的替换,特别是通过螺纹连接。
在管状部分4的通道开口16中设置有优选与纵向中心轴线8同心的台阶20,该台阶优选地与管状部分4一件式形成,保持和安装部分5在压入状态下轴向抵靠在其上。
为了均衡制动装置的元件、特别是轴和以抗扭的方式与其耦合的制动盘相对于制动装置的倾斜位置(Schiefstellung)(特别是风力发电设备在通过暴风引起的负载状态下而动态地产生),通过制动衬片承载部分6相对于保持和安装部分5以能够枢转并且能够调节地安装。环形的保持和安装部分5界定了与中心纵向轴线8同心的中心开口22。由此开始,保持和安装部分5在内部具有拱顶形的安装面24,制动衬片片承载部分6可以抵着该安装面24能够和与之互补的相对安装面26一起放置,并且相对于保持和安装部分5在一定程度上是能够枢转的。另外,制动衬片承载部分6还包括颈部区域28,颈部区域28穿过保持和安装部分5的中心开口22进入到管状部分4的内部。在该举例示出的情况下,颈部区域28包括周向凹槽30,固定元件32(优选地为卡环34的形式)能够插入到该周向凹槽30中。该固定元件32形成制动衬片承载部分6在开口22上的径向凸出,并且因此相对于纵向中心轴线8形成形状配合的后接合(Hintergriff)。通过这种方式,制动衬片承载部分6不会丢失,但是可以以游隙运动和能够枢转的方式保持在保持和安装部分5上。
在制动操作中,制动衬片承载部分6适应于制动盘的永久或动态的倾斜位置,以实现理想的平行取向,因为制动衬片承载部分6可以通过在拱顶形的安装面24和26上通过滑动而相对于保持和安装部分5枢转。随后,将横向力(在图4中用箭头F表示)传递到较大面积的安装面24(在图4中用大括号FA表示)并传递到保持和安装部分5,并在该处传递到管状部分4。由于较大的安装面,因此没有摩擦焊接现象或类似故障。
此外,在图4中示出了气缸空间40,在该气缸空间40内部制动活塞2能够沿着纵向中心轴线8调节。在这种情况下,在制动过程中出现的横向分量被气缸空间40的气缸运行面42接收。
制动活塞的调节运动所需的调节力本身可以以任何方式传递给制动活塞2。在优选的实施例中,使用机械部件,该机械部件可以是能够调节的连杆部件(未示出),或者是如图所示的以压缩弹簧组件46形式的弹簧调节部件44。
弹簧调节部件44优选直接支撑在保持或支承部件5上。在另一端,弹簧调节部件44或压缩弹簧组件46相对反向轴承48支承。该反向轴承48例如由相对于与纵向中心轴线8同心的部件50形成,该部件50接合在压缩弹簧组件46中并从内部引导压缩弹簧组件46。制动力在纵向中心轴线8的方向上以仅示意性示出的方式(双箭头52)被引入或离开部件50。
图5示意性示出了具有转子61和轴62的风力发电设备60,制动盘14以抗扭的方式布置在轴62上。上述的制动活塞2与该制动盘14共同作用。在这种情况下,制动活塞2是风力发电设备60的示意性示出的制动装置64的一部分。
图6示意性示出了风力发电设备60,其中,保持和安装转子61的机舱66可以相对于承载机舱66的承载塔70绕大致竖直的轴线68旋转,并因此能够相对于风向以理想的方式对准。用于将机舱66相对于承载塔70固定在能够选择的旋转位置的制动装置64示出了机舱66和承载塔70之间有效技术。制动装置64包括上述类型的制动活塞,该制动活塞能够向对向安装72传送,特别是以环形盘或环形盘区段的形式。
Claims (33)
1.一种风力发电设备(40)中的制动装置(64),所述风力发电设备具有对应于转子(41)的轴(62)以及对应于所述轴(62)并且与所述轴(62)以抗扭的方式联接的制动盘(14),所述制动装置(64)包括制动活塞(2),其中,所述制动活塞(2)能够向所述制动盘(14)传送,其特征在于,所述制动活塞(2)具有管状部分(4),所述管状部分(4)具有纵向中心轴线(8)、面向所述制动盘(14)的前端(12)和通孔(10),并且所述制动活塞(2)的管状部分(4)设计成在容纳所述制动活塞(2)的气缸空间(40)中进行纵向移动的引导,并且环状的保持和安装部分(5)相对于所述管状部分(4)位置固定地或纵向移动地嵌入到在所述管状部分(4)的所述前端(12)的区域中的所述通孔(10)中,所述保持和安装部分(5)径向内部具有拱顶形的安装面(24)以用于安装制动衬片承载部分(6),并且所述制动衬片承载部分(6)具有与所述安装面(24)互补的拱顶形的对向安装面(26),以使所述制动衬片承载部(6)相对于所述保持和安装部分(5)以能够枢转的方式安装和保持。
2.根据权利要求1所述的制动装置(64),其特征在于,相对于所述管状部分(4),所述保持和安装部分(5)被挤压,或者在利用热膨胀的条件下并随后在冷却过程中收缩而以位置固定的方式被锚定。
3.根据权利要求1或2所述的制动装置(64),其特征在于,具有颈部区域(28)的制动衬片承载部分(6)延伸穿过由环形的所述保持和安装部分(5)界定的开口(22)并在其中沿所述纵向中心轴线(8)的方向以形状配合并且能够枢转的方式被保持。
4.根据权利要求3所述的制动装置(64),其特征在于,所述制动衬片承载部分(6)从其颈部区域(28)开始从由环形的所述保持和安装部分(5)界定的所述开口(22)上形成径向凸起,从而由此形成所述制动衬片承载部分(6)在所述保持和安装部分(5)上形状配合的保持。
5.根据权利要求4所述的制动装置(64),其特征在于,所述径向凸起由安装在所述动衬片承载部分(6)的颈部区域(38)上的锁定元件(32)、特别是锁定环、特别是由卡紧环(34)形成。
6.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)的所述安装面(24)中和/或在所述制动衬片承载部分(6)的所述对向安装面(26)中设置有摩擦学有效的涂层。
7.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,在所述通孔(10)中设置有相对于所述纵向中心轴线(8)同心形成的台阶(20),所述保持和安装部分(5)抵靠所述台阶(20)轴向地支撑。
8.根据权利要求7所述的制动装置(64),其特征在于,所述台阶(20)以其用于所述保持和安装部分(5)的接触面背向所述制动盘(14)。
9.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,设置有弹簧调节部件,其优选以压缩弹簧组件或板簧组件(46)的形式,以用于施加所述制动活塞(2)的调节运动所需要的调节力。
10.根据权利要求9所述的制动装置(64),其特征在于,所述弹簧调节部件直接作用在所述管状部分(4)和/或所述保持和安装部分(5)和/或所述制动衬片承载部分(6)上。
11.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)以其拱顶形的安装面(24)沿所述纵向中心轴线(8)的方向完全布置在所述制动活塞(2)的所述环形部分(4)内部。
12.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述制动衬片承载部分(6)在所述纵向中心轴线(8)的方向上完全布置在所述制动活塞(2)的所述管状部分(4)内部且沿所述纵向中心轴线(8)的方向相对于所述管状部分(4)的前端(12)后缩至少0.5mm、特别是至少1.0mm、特别是至少1.5mm、特别是至少2.0mm、特别是至少2.5mm并且特别是至多3.5mm,并且所述管状部分(4)至少在其前端(12)由滑动轴承合金形成。
13.根据权利要求12所述的制动装置(64),其特征在于,滑动轴承合金是铜-锡合金、特别是CuSn12或CuSn7Zn4Pb4合金,或者是铝-锡合金、特别是AlSn20Cu合金。
14.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述管状部分(4)由钢或耐海水青铜或铝合金组成。
15.根据上述权利要求中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)和/或所述制动衬片承载部分(6)由钢或耐海水青铜或铝合金制成。
16.一种风力发电设备(60)中的制动装置(64),所述风力发电设备(60)具有保持和安装转子(61)的机舱(66)以及用于机舱的承载塔(70),其中,所述机舱(66)以能够围绕轴线(68)旋转的方式相对于所述承载塔(70)安装,其中,所述制动装置(64)被设计用于将所述机舱(66)相对于所述承载塔(70)固定在能够选择的旋转位置中,其中,所述制动装置(64)包括制动活塞(2),其特征在于,所述制动活塞(2)布置在所述机舱(66)或所述承载塔(70)上,并且在相应的另一部分相对于对向轴承(72)能够调节以施加制动力,并且所述制动活塞(2)具有管状部分(4),所述管状部分(4)具有纵向中心轴线(8)、面向所述对向轴承(72)的前端(12)和通孔(10),并且所述制动活塞(2)的所述管状部分(4)形成用于在容纳所述制动活塞(2)的气缸空间(40)中进行纵向移动的引导,并且环形的保持和安装部分(5)相对于所述管状部分(4)位置固定地或能够纵向移动地嵌入到所述管状部分(4)的所述前端(12)区域中的通孔(10)中,所述保持和安装部分(5)径向内部具有拱顶形的安装面(24)以用于安装制动衬片承载部分(6),并且所述制动衬片承载部分(6)具有与所述安装面(24)互补的拱顶形的对向安装面(26),以使得所述制动衬片承载部分(6)相对于所述保持和安装部分(5)以能够枢转的方式安装和保持。
17.根据权利要求16所述的制动装置(44),其特征在于,所述对向轴承(72)由沿旋转方向延伸的环形盘或环形盘区段形成。
18.根据权利要求16或17所述的制动装置(64),其特征在于,相对于所述管状部分(4),所述保持和安装部分(5)被挤压,或者在利用热膨胀的条件下并随后在冷却过程中收缩而以位置固定的方式被锚定。
19.根据权利要求16、17或18所述的制动装置(64),其特征在于,具有颈部区域(28)的制动衬片承载部分(6)延伸穿过由环形的所述保持和安装部分(5)界定的开口(22)并在其中沿所述纵向中心轴线(8)的方向以形状配合并且能够枢转的方式被保持。
20.根据权利要求19所述的制动装置(64),所述制动衬片承载部分(6)从其颈部区域(28)开始从由环形的所述保持和安装部分(5)界定的所述开口(22)上形成径向凸起,从而由此形成所述制动衬片承载部分(6)在所述保持和安装部分(5)上形状配合的保持。
21.根据权利要求20所述的制动装置(64),其特征在于,所述径向凸起由安装在所述动衬片承载部分(6)的颈部区域(38)上的锁定元件(32)、特别是锁定环、特别是由卡紧环(34)形成。
22.根据权利要求16至21中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)的所述安装面(24)中和/或在所述制动衬片承载部分(6)的所述对向安装面(26)中设置有摩擦学有效的涂层。
23.根据权利要求16至22中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,在所述通孔(10)中设置有相对于纵向中心轴线(8)同心形成的台阶(20),所述保持和安装部分(5)抵靠所述台阶轴向地支撑。
24.根据权利要求23所述的制动装置(64),其特征在于,所述台阶(20)以其用于所述保持和安装部分(5)的接触面背向所述制动盘(14)。
25.根据权利要求16至24中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,设置有弹簧调节部件,其优选以压缩弹簧组件或板簧组件(46)的形式,以用于施加所述制动活塞(2)的调节运动所需要的调节力。
26.根据权利要求25所述的制动装置(64),其特征在于,所述弹簧调节部件直接作用在所述管状部分(4)和/或所述保持和安装部分(5)和/或所述制动衬片承载部分(6)上。
27.根据权利要求16至26中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)以其拱顶形的安装面(24)沿所述纵向中心轴线(8)的方向完全布置在所述制动活塞(2)的所述环形部分(4)内部。
28.根据权利要求16至27中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述制动衬片承载部分(6)在所述纵向中心轴线(8)的方向上完全布置在所述制动活塞(2)的所述管状部分(4)内部且沿所述纵向中心轴线(8)的方向相对于所述管状部分(4)的前端(12)后缩至少0.5mm、特别是至少1.0mm、特别是至少1.5mm、特别是至少2.0mm、特别是至少2.5mm并且特别是至多3.5mm,并且所述管状部分(4)至少在其前端(12)由滑动轴承合金形成。
29.根据权利要求28所述的制动装置(64),其特征在于,滑动轴承合金是铜-锡合金、特别是CuSn12或CuSn7Zn4Pb4合金,或者是铝-锡合金、特别是AlSn20Cu合金。
30.根据权利要求16至29中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述管状部分(4)由钢或耐海水青铜或铝合金组成。
31.根据权利要求16至30中任一项或多项所述的制动装置(64),其特征在于,所述保持和安装部分(5)和/或所述制动衬片承载部分(6)由钢或耐海水青铜或铝合金制成。
32.一种风力发电设备(60),其具有对应于转子(41)的轴(62)和对应于所述轴(62)并与所述轴(62)以抗扭的方式联接的制动盘(14),其特征在于,根据权利要求1至15中任一项或多项所述的制动装置(64)。
33.一种风力发电设备(60),其具有保持和安装转子(61)的机舱(66)以及用于所述机舱的承载塔(70),其中,所述机舱(66)以能够围绕轴线(68)旋转的方式相对于所述承载塔(70)安装,其中,所述制动装置(64)被设计用于使所述机舱(66)相对于承载塔(70)固定在能够选择的旋转位置中,其特征在于,所述的制动装置(64)为根据权利要求16至31中任一项或多项所述的制动装置(64)。
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