ES2886864T3 - Sistema de frenos para camiones mineros - Google Patents

Abstract

Un sistema de frenos para un equipo que tiene un bastidor y un eje (16) giratorio con respecto al bastidor (14), el sistema de frenos comprende: una serie de rotores (152) y estatores (154), que incluyen una pluralidad de rotores (152) configurados para acoplarse operativamente al eje (16) y configurados para girar con el eje (16) con respecto al bastidor (14), y una pluralidad de estatores (154) configurados para acoplarse operativamente al bastidor (14) y configurados para fijarse contra la rotación con respecto al bastidor (14), donde la pluralidad de estatores (154) están dispuestos en una secuencia alterna con la pluralidad de rotores (152), y donde cada uno de los rotores (152) y estatores (154) comprende una pieza monolítica; un primer accionador de freno que incluye una pluralidad de primeros pistones (202) colocados dentro de las primeras cámaras respectivas de modo que la presurización de las primeras cámaras respectivas provoca que los primeros pistones (202) se acoplen operativamente a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154) de modo que los rotores (152) y estatores (154) se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado; caracterizado porque el sistema de frenos comprende además: un segundo accionador de freno que incluye una pluralidad de resortes (234) acoplados operativamente a los respectivos segundos pistones (232) colocados dentro de las respectivas segundas cámaras de modo que la despresurización de las segundas cámaras hace que los segundos pistones (232) se acoplen operativamente a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154) de modo que los rotores (152) y estatores (154) se comprimen juntos y crean así un par de frenado, y una placa de distribución de carga (210) colocada entre los pistones primero y segundo (202) y la serie de rotores (152) y estatores (154) para proporcionar una compresión uniforme de las pluralidades de rotores (152) y estatores (154) cuando los pistones primero y segundo (202) se acoplan operativamente a la placa de distribución de carga y, por lo tanto, a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de frenos para camiones mineros

Campo técnico

[0001] La presente invención se refiere a un sistema de frenos y, más particularmente, a un sistema de frenos para vehículos eléctricos diésel, que incluye vehículos grandes de equipos todoterreno tales como camiones mineros y otros equipos.

Antecedentes

[0002] Los camiones mineros y otros vehículos grandes de equipos todoterreno a menudo se configuran como vehículos eléctricos diésel. Los vehículos eléctricos diésel usan un motor diésel para generar electricidad, que se utiliza para alimentar múltiples motores eléctricos para propulsar el vehículo. Los motores eléctricos también se pueden operar en modo regenerativo, donde el motor se utiliza para generar electricidad. En el modo regenerativo, los motores eléctricos actúan como frenos, ralentizando o retrasando el vehículo. La electricidad generada por los motores en el procedimiento de frenado puede, a continuación, almacenarse en una batería o desecharse como calor residual.

[0003] Como resultado de este sistema de propulsión, los frenos mecánicos de un vehículo eléctrico diésel tienen dos funciones principales. Primero, los frenos mecánicos pueden servir como frenos de emergencia. Para tal fin, en caso de fallo eléctrico o del motor, los frenos mecánicos deberán poder impedir que un vehículo sobrecargado se mueva a toda velocidad. Los vehículos deben cumplir con los requisitos de la especificación ISO 3450. En segundo lugar, los frenos mecánicos pueden proporcionar el frenado final del vehículo. En este sentido, a baja velocidad (por ejemplo, a menos de 10 km/h), los motores eléctricos no son tan eficaces para retrasar o ralentizar el vehículo. Por lo tanto, los frenos mecánicos se utilizan para detener completamente el vehículo. Típicamente, estas paradas son de muy baja energía.

[0004] Los frenos mecánicos convencionales utilizados en vehículos eléctricos diésel tienen uno de dos diseños. Típicamente, para camiones de tamaño pequeño a mediano (por ejemplo, menores o iguales a aproximadamente 200-300 toneladas), se utilizan típicamente frenos de pinza secos. Dichos frenos consisten en una pinza, un conjunto de pastillas y un rotor de acero o hierro fundido. Si bien estos frenos pueden ser relativamente baratos, las altas tasas de desgaste pueden requerir que las pastillas se reemplacen con tanta frecuencia como cada 6-12 meses. Además, estos frenos no son capaces de superar la especificación de parada de emergencia ISO 3450, cuando se usan para vehículos más pesados. En este sentido, cuando las energías y las temperaturas se vuelven indeseablemente altas, se produce un aumento del desgaste y/o del coeficiente de desvanecimiento.

[0005] Para camiones de tamaño mediano a grande (por ejemplo, mayores o iguales a aproximadamente 200­ 300 toneladas), se utilizan típicamente frenos húmedos. Dichos frenos consisten en un paquete de discos de fricción y placas de acero opuestas. Los discos de fricción incluyen un material de fricción a base de papel unido a ambos lados de un núcleo de acero. En el material de fricción también se cortan ranuras para ayudar en el flujo y distribución de aceite. Los discos de fricción pueden incluir una estría cortada en el diámetro interior, mientras que las placas opuestas de acero pueden incluir una ranura cortada en el diámetro exterior. Típicamente, los discos de fricción giran, mientras que las placas opuestas no lo hacen. Los discos están encerrados en una carcasa con un pistón de accionamiento en un lado. La carcasa puede llenarse parcialmente con aceite o el aceite puede circular a través de la carcasa mediante una bomba. Cuando se desea frenar, se acciona el pistón, comprimiendo así toda la fricción y los discos opuestos para crear un par de frenado. Si bien estos frenos pueden tener una vida relativamente larga y pueden pasar fácilmente la especificación ISO 3450 y las paradas de emergencia, la resistencia parásita causada por el flujo de aceite en el freno cuando el freno está desacoplado puede restar al motor caballos de fuerza y resultar en una disminución de la eficiencia de combustible. Además, estos frenos son significativamente más grandes y más complejos que los frenos de pinza secos, lo que requiere bombas de aceite, depósitos, intercambiadores de calor y otros componentes, lo que resulta en un mayor gasto y peso.

[0006] Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de frenos mejorado para vehículos de equipos todoterreno, tales como camiones mineros, que supere los inconvenientes de los sistemas de frenos convencionales descritos anteriormente.

[0007] El documento FR 2820794 describe un sistema para el frenado de disco del eje de transmisión para camiones pesados que comprende un conjunto de discos coaxiales con estructura de presión y estructura de soporte opuesta a la superficie externa de los discos de extremo primero y segundo alojados en una caja llena de aceite lubricante.

Resumen

[0008] Las reivindicaciones definen la invención.

[0009] De acuerdo con la invención, un sistema de frenos para un equipo que tiene un bastidor y un eje giratorio con respecto al bastidor incluye una serie de rotores y estatores, incluyendo una pluralidad de rotores configurados para acoplarse operativamente al eje y configurados para girar con el eje con respecto al bastidor, y una pluralidad de estatores configurados para acoplarse operativamente al bastidor y configurados para fijarse contra la rotación con respecto al bastidor. El sistema de frenos también incluye un primer accionador de freno que incluye una pluralidad de primeros pistones colocados dentro de las primeras cámaras respectivas de modo que la presurización de las primeras cámaras provoca que los pistones se acoplen operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado. El sistema de frenos incluye además un segundo accionador de freno que incluye una pluralidad de resortes acoplados operativamente a al menos un segundo pistón respectivo posicionado dentro de las segundas cámaras de modo que la despresurización de las segundas cámaras hace que el al menos un segundo pistón se acople operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado.

[0010] Cada uno de los rotores o estatores incluye una pieza monolítica. En otra realización, al menos uno de los rotores o estatores incluye carbono-carbono. La pluralidad de estatores puede disponerse en una secuencia alterna con la pluralidad de rotores.

[0011] En otra realización, el sistema de frenos incluye además un cubo configurado para montarse en el eje para su rotación con el mismo, donde la pluralidad de rotores está configurada para estar acoplada operativamente al eje a través del cubo. Cada uno de la pluralidad de rotores puede incluir al menos una de una chaveta o un chavetero y el cubo puede incluir al menos una de la otra de una chaveta o un chavetero para acoplar la al menos una chaveta o chavetero de los rotores para hacer que la pluralidad de rotores gire con el cubo y el eje.

[0012] En una realización, el sistema de frenos incluye además una carcasa configurada para montarse en el bastidor y fijarse contra la rotación relativa al mismo, donde cada uno de la pluralidad de estatores incluye al menos uno de una muesca o una cresta y la carcasa incluye al menos uno del otro de una muesca o una cresta para acoplarse a la al menos una muesca o cresta de los estatores para fijar la pluralidad de estatores contra la rotación relativa al bastidor.

[0013] Según la invención, el sistema de frenos incluye además una placa de distribución de carga colocada entre el al menos un primer pistón y la serie de rotores y estatores para proporcionar una compresión uniforme de la pluralidad de rotores y estatores cuando el al menos un primer pistón se acopla operativamente a al menos uno de los rotores o estatores. En una realización, las pluralidades de rotores y estatores están configurados para estar libres de flujo de aceite.

[0014] En aun otra realización, un equipo incluye un bastidor, un eje giratorio con respecto al bastidor y un sistema de frenos. El sistema de frenos incluye una serie de rotores y estatores, que incluyen una pluralidad de rotores acoplados operativamente al eje y giratorios con el eje con respecto al bastidor, y una pluralidad de estatores acoplados operativamente al bastidor y fijados contra la rotación con respecto al bastidor. El sistema de frenos también incluye un primer accionador de freno que incluye al menos un primer pistón posicionado dentro de una primera cámara de modo que la presurización de la primera cámara hace que el al menos un primer pistón se acople operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado para resistir la rotación del eje con respecto al bastidor. El sistema de frenos incluye además un segundo accionador de freno que incluye una pluralidad de resortes acoplados operativamente a los respectivos segundos pistones colocados dentro de las respectivas segundas cámaras de modo que la despresurización de la segunda cámara hace que el al menos un segundo pistón se acople operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado para resistir la rotación del eje con respecto al bastidor.

[0015] En una realización, el eje es un eje axial. En otra realización, el eje es un husillo. El equipo puede incluir además al menos una rueda montada en el eje y giratoria con este.

[0016] Según la invención, cada uno de los rotores o estatores incluye una pieza monolítica. En otra realización, al menos uno de los rotores o estatores incluye carbono-carbono. La pluralidad de estatores puede disponerse en una secuencia alterna con la pluralidad de rotores.

[0017] En aun otro ejemplo reivindicado, un sistema de frenos para un equipo que tiene un bastidor incluye una serie de rotores y estatores, que incluyen una pluralidad de rotores configurados para ser giratorios con respecto al bastidor, y una pluralidad de estatores configurados para acoplarse operativamente al bastidor y configurados para fijarse contra la rotación con respecto al bastidor. El sistema de frenos también incluye un primer accionador de freno que incluye al menos un primer pistón posicionado dentro de una primera cámara de modo que la presurización de la primera cámara hace que el al menos un primer pistón se acople operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado. El sistema de frenos también puede incluir un segundo accionador de freno que incluye al menos un resorte acoplado operativamente a al menos un segundo pistón posicionado dentro de una segunda cámara de modo que la despresurización de la segunda cámara hace que el al menos un segundo pistón se acople operativamente a al menos uno de los rotores o estatores de modo que los rotores y estatores se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado.

Breve descripción de los dibujos

[0018]

La figura 1 es una vista en alzado lateral de un camión minero que incluye un sistema de frenos ejemplar de acuerdo con los principios de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección transversal detallada del camión minero de la figura 1, que muestra el ejemplo de sistema de frenos acoplado al bastidor y al eje giratorio del camión minero.

La figura 3 es una vista en despiece del sistema de frenos de la figura 2.

La figura 4 es una vista en despiece parcial del sistema de frenos de la figura 2, que muestra las vías de fluido hidráulico del sistema de frenos.

La figura 5 es una vista en despiece parcial del sistema de frenos de la figura 2, que muestra varios elementos de enclavamiento del sistema de frenos.

La figura 6 es una vista en perspectiva del sistema de frenos de la figura 2.

La figura 7A es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de sección 7A-7A de la figura 6, que muestra un primer pistón del sistema de frenos en una posición retraída.

La figura 7B es una vista en sección transversal similar a la figura 7A, que muestra el primer pistón en una posición expandida. La figura 8A es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea de sección 8A-8A de la figura 6, que muestra un segundo pistón del sistema de frenos en una posición expandida.

La figura 8B es una vista en sección transversal similar a la Figura 8A, que muestra el segundo pistón en una posición retraída.

Descripción detallada

[0019] Con referencia ahora a los dibujos, y a las figuras 1 y 2 en particular, un vehículo de equipo todoterreno, tal como un camión minero 10 configurado como un vehículo eléctrico diésel, incluye un sistema de frenos ejemplar 12 de acuerdo con los principios de la presente invención.

Si bien se muestra un camión minero 10, el sistema de frenos 12 puede configurarse para su uso en cualquier vehículo de equipo todoterreno adecuado u otro equipo, tal como un vehículo de vía continua. El camión minero 10 ilustrado incluye un bastidor 14, un eje 16 tal como un eje axial o husillo delantero o trasero giratorio con respecto al bastidor 14 y al menos una rueda 18 montada en el eje 16 para girar con este. Como se establece con mayor detalle a continuación, varios componentes del sistema de frenos 12 están acoplados operativamente al bastidor 14 y/o al eje 16 para proporcionar resistencia a la rotación del eje 16 y la rueda 18 y, por lo tanto, al movimiento del camión minero 10. El sistema de frenos 12 puede proporcionar un rendimiento de frenado mejorado con muchas de las ventajas de un freno húmedo mientras se evitan muchas de las desventajas de un freno húmedo. Por ejemplo, el sistema de frenos 12 puede exhibir una tasa de desgaste baja y, por lo tanto, una vida larga, sin la resistencia parásita causada por el aceite en los frenos húmedos y con una complejidad, peso y costo reducidos. Las características del sistema de frenos 12 se exponen en mayor detalle a continuación para aclarar cada una de estas ventajas funcionales y otros beneficios proporcionados en la presente invención.

[0020] Con referencia ahora a las figuras 2 y 3, el sistema de frenos 12 incluye una porción de base 20, una porción de jaula 22, una placa separadora hidráulica 24 y una porción de tapa 26 acoplada de forma fija para formar una carcasa y configurada para montarse en el bastidor 14 del camión minero 10, así como un cubo 28 configurado para montarse en el eje 16. Con ese fin, el cubo 28 incluye un orificio central 30 que tiene estrías 32 para acoplar mecánicamente las estrías correspondientes 34 del eje 16 de modo que el cubo 28 pueda girar con la rotación del eje 16.

[0021] La porción de base ilustrada 20 incluye una placa generalmente anular 40 y una plataforma generalmente anular 42 que se extiende desde la placa 40 hacia la porción de jaula 22 y que define un orificio central 44 para recibir el eje 16 del camión minero 10. La porción de base 20 está configurada para acoplarse operativamente al bastidor 14 del camión minero 10 para fijarse contra el movimiento con respecto al bastidor 14. Con ese fin, la porción de base ilustrada 20 incluye una pluralidad de orificios pasantes 46 proporcionados en la placa 40 para recibir sujetadores, tales como pernos roscados 48, para acoplar la porción de base 20 al bastidor 14. Se pueden proporcionar muescas (no mostradas) en la periferia de la plataforma 42 para acomodar las cabezas de los pernos roscados 48. La porción de base ilustrada 20 también incluye una pluralidad de orificios ciegos roscados 50 proporcionados en la plataforma 42 para recibir sujetadores de forma roscada, tal como pernos roscados 52, para acoplar la porción de jaula 22 a la porción de base 20. Tal como se muestra, la plataforma 42 puede incluir una pluralidad de ranuras de flujo de aire 54 en o cerca de su periferia, por las razones que se exponen más adelante.

[0022] La porción de jaula ilustrada 22 incluye un anillo inferior 60 y un cuerpo superior 62 separados y acoplados entre sí por una pluralidad de soportes 64 separados entre sí por aberturas 66. El cuerpo superior 62 es generalmente anular y define un orificio central 68 para alinearse con el orificio central 44 de la porción de base 20 y para recibir el eje 16 del camión minero 10. Juntos, el anillo inferior 60, el cuerpo superior 62 y los soportes 64 definen un espacio generalmente interior 70 para recibir el cubo 28 y/u otros componentes, que pueden estar al menos parcialmente encerrados en el lado adyacente al anillo inferior 60 por la plataforma 42 de la porción de base 20. Con ese fin, el anillo inferior 60 de la porción de jaula 22 incluye una pluralidad de orificios pasantes 72 para recibir los pernos roscados 52 para acoplarse con la porción de base 20. Tal como se muestra, una porción de los orificios pasantes 72 se extiende a través de los soportes 64, y los orificios contrapuestos 74 pueden proporcionarse en los soportes 64 concéntricos con dichos orificios pasantes 72 para recibir las cabezas de los pernos roscados 52 que acoplan la porción de jaula 22 a la porción de base 20. Además o alternativamente, se pueden proporcionar muescas 76 en la periferia del anillo inferior 60 para acomodar las cabezas de los pernos roscados 48 que acoplan la porción de base 20 al bastidor 14.

[0023] Con referencia ahora a la figura 4, con referencia continua a las figuras 2 y 3, el cuerpo superior 62 de la porción de jaula 22 incluye pluralidades de cámaras primera y segunda 80, 82 que se extienden entre las superficies primera y segunda 84, 86 del cuerpo superior 62 de manera que cada cámara 80, 82 está abierta a cada una de las superficies primera y segunda 84, 86. En la porción de jaula ilustrada 22, la pluralidad de primeras cámaras 80 incluye tres primeras cámaras 80 y la pluralidad de segundas cámaras 82 incluye seis segundas cámaras 82, dispuestas en pares entre las primeras cámaras 80. Sin embargo, se apreciará que se pueden utilizar otras cantidades y/o disposiciones de las cámaras 80, 82. Tal como se muestra, las vías de purga de fluido primera y segunda 90, 92 se extienden a lo largo de la primera superficie 84 del cuerpo superior 62 para purgar fluido hidráulico de las pluralidades de cámaras primera y segunda 80, 82, respectivamente. A continuación se describen con mayor detalle las funciones y propósitos de las cámaras 80, 82 y las vías de purga de fluido 90, 92. En cualquier caso, la porción de jaula 22 ilustrada incluye una pluralidad de orificios ciegos roscados 94 proporcionados en el cuerpo superior para recibir sujetadores de forma roscada, tales como pernos roscados 96 y/o espárragos roscados 98, para acoplar la placa separadora 24 y/o la porción de tapa 26 a la porción de jaula 22.

[0024] Tal como se muestra, la placa separadora 24 es generalmente anular y define un orificio central 100 para alinearse con los orificios centrales 44, 68 de las porciones de base y de jaula 20, 22 y para recibir el eje 16 del camión minero 10. La placa separadora 24 incluye una pluralidad de orificios de cámara 102 configurados para alinearse con la pluralidad de segundas cámaras 82 de la porción de jaula 22, y una pluralidad de aberturas de suministro de fluido 104 para alinearse con la pluralidad de primeras cámaras 80, de modo que la placa separadora 24 cubre parcialmente cada una de las primeras cámaras 80 y las aberturas de suministro de fluido 104 permiten que el fluido hidráulico ingrese a cada una de las primeras cámaras 80 desde un lado de la placa separadora 24 opuesto a la porción de jaula 22. La placa separadora ilustrada 24 incluye además una pluralidad de orificios pasantes 106 para recibir los pernos roscados 96 y/o espárragos roscados 98 que acoplan la placa separadora 24 a la porción de jaula 22 y/o porción de tapa 26.

[0025] Cuando se acopla al cuerpo superior 62 de la porción de jaula 22, la placa separadora 24 se une a las vías de purga de fluido primera y segunda 90, 92 en la primera superficie 84 del cuerpo superior 62 para retener generalmente fluido hidráulico en esta. Tal como se muestra, la placa separadora 24 incluye aberturas de purga de fluido 108 para permitir que el fluido hidráulico salga de las vías de purga de fluido primera y segunda 90, 92 al lado de la placa separadora 24 opuesta a la porción de jaula 22.

[0026] La porción de tapa ilustrada 26 incluye una placa generalmente anular 110 que tiene superficies primera y segunda 112 , 114 y pluralidades de torres primera y segunda 116, 118 que se extienden desde la segunda superficie 114 lejos de la porción de jaula 22. La placa 110 define un orificio central 120 para alinearse con los orificios centrales 44, 68, 100 de la porción de base 20, la porción de jaula 22 y la placa separadora 24, y para recibir el eje 16 del camión minero 10. Los pares de orificios ciegos 122 se extienden desde la segunda superficie 114 de la placa 110 hacia cada una de las segundas torres 118 y están configurados para alinearse con los orificios de cámara 102 de la placa separadora 24 y las segundas cámaras 82 de la porción de jaula 22. Tal como se muestra, las vías de suministro de fluido primera y segunda 130, 132 se extienden a lo largo de la segunda superficie 114 de la placa 110 para suministrar fluido hidráulico a la pluralidad de cámaras primera y segunda 80, 82, respectivamente. Los puertos de entrada de fluido hidráulico primero y segundo 140, 142 se proporcionan en una de las primeras torres 116 y se comunican fluidamente con las vías de suministro de fluido primera y segunda 130, 132, respectivamente. De manera similar, los puertos de purga de fluido hidráulico primero y segundo 144, 146 se proporcionan en una de las primeras torres 116 y se comunican de forma fluida con las vías de purga de fluido primera y segunda 90, 92, respectivamente.

[0027] Tal como se muestra, la porción de tapa 26 incluye una pluralidad de orificios pasantes 148 proporcionados en la placa 110 para recibir los pernos roscados 96 y/o espárragos roscados 98 que acoplan la porción de tapa 26 a la placa separadora 24 y/o la porción de jaula 22. Cuando la porción de tapa 26 está acoplada a la placa separadora 24, la placa separadora 24 limita las vías de suministro de fluido primera y segunda 130, 132 en la segunda superficie 114 de la placa 110 para retener generalmente fluido hidráulico en esta. Las aberturas de suministro de fluido 104 en la placa separadora 24 permiten que el fluido se desplace desde los puertos de entrada de fluido 140, 142 a las cámaras correspondientes 80, 82.

[0028] Con referencia ahora a la figura 5, con referencia continua a las figuras 2 y 3, el sistema de frenos 12 incluye una serie o paquete 150 de rotores en forma de disco 152 y estatores 154 generalmente alojados dentro del espacio interior 70 de la porción de jaula 22. Los rotores 152 están acoplados operativamente al eje 16 y configurados para girar con el eje 16 con respecto al bastidor 14. Con ese fin, cada uno de los rotores 152 incluye un orificio central 160 que tiene una pluralidad de chavetas 162 configuradas para ser recibidas por los chaveteros 164 correspondientes del cubo 28. Cuando el eje 16 y el cubo 28 giran juntos, los chaveteros 164 pueden acoplarse mecánicamente a las chavetas 162 correspondientes, provocando así que los rotores 152 giren con el cubo 28 y el eje 16. Se apreciará que los rotores 152 pueden acoplarse al eje 16 de varias otras maneras sin apartarse del alcance de la invención.

[0029] Los estatores 154 están acoplados operativamente al bastidor 14 y configurados para fijarse contra la rotación con respecto al bastidor 14. Con ese fin, los estatores 154 incluyen cada uno muescas 170 a lo largo de sus periferias externas para recibir las crestas correspondientes 172 de la porción de jaula 22, y un orificio central 174 dimensionado para despejar el cubo 28. De esta manera, cuando el eje 16 gira, el acoplamiento entre las crestas 172 y las muescas 170 puede evitar que los estatores 154 giren con respecto al bastidor 14, mientras que el cubo 28 y/o el eje 16 pueden girar libremente dentro del orificio central 174. En la realización mostrada, las crestas 172 se proporcionan en las superficies internas de los soportes 64 de la porción de jaula 22. Se apreciará que los estatores 154 pueden acoplarse al bastidor 14 de varias otras maneras sin apartarse del alcance de la invención.

[0030] Los rotores 152 y los estatores 154 pueden moverse ligeramente a lo largo de la línea central del eje 16 de modo que, cuando los rotores 152 y los estatores 154 están separados entre sí, los rotores 152 pueden girar libremente con el eje 16 y de modo que, cuando los rotores 152 y los estatores 154 se comprimen o sujetan juntos, se puede crear par de frenado por fricción generada entre los rotores 152 y los estatores 154 para resistir así la rotación de los rotores 152. En ese sentido, cada uno de los rotores 152 y/o estatores 154 puede estar construido de un material de fricción adecuado para aplicaciones de frenado. Por ejemplo, los rotores 152 y/o los estatores 154 pueden comprender piezas monolíticas de refuerzo de fibra de carbono en una matriz de carbono, comúnmente denominada carbono reforzado con fibra de carbono o carbono-carbono. Se apreciará que el carbono-carbono puede exhibir una tasa de desgaste baja y, por lo tanto, proporcionar durabilidad a los rotores 152 y estatores 154, y que una construcción monolítica puede permitir que una parte sustancial del espesor de cada rotor 152 y estator 154 esté disponible como material utilizable durante el frenado. Sin embargo, se puede usar cualquier otro material y/o construcción adecuado (por ejemplo, no monolítica) para los rotores 152 y/o estatores 154. Por ejemplo, los rotores 152 y/o estatores 154 pueden incluir un material de fricción a base de metal sinterizado unido a ambos lados de un núcleo de acero o fabricado en una pieza monolítica. En una realización, las pluralidades de rotores 152 y estatores 154 están configurados para estar libres de flujo de aceite durante el uso. En cualquier caso, el par de frenado creado por la compresión de los rotores 152 y los estatores 154 puede transferirse desde los rotores 152 al cubo 28 a través de las chavetas 162 y los chaveteros 164, y puede transferirse desde el cubo 28 al eje 16 a través de las estrías 32, 34 para resistir la rotación del eje 16 y la rueda 18.

[0031] Se apreciará que se puede generar calor sustancial durante la creación del par de frenado por los rotores 152 y los estatores 154. Las ranuras de flujo de aire 54 en la plataforma 42 de la porción de base 20 pueden ayudar a transferirlo lejos del sistema de frenos 12. Además o alternativamente, las aberturas 66 entre los soportes 64 de la porción de jaula 22 pueden ayudar a transferir el calor lejos del sistema de frenos 12.

[0032] Como se muestra, generalmente los resortes planos 180 en forma de V pueden colocarse entre los estatores adyacentes 154 en o cerca de sus periferias para desviar los estatores 154 alejados entre sí y evitar así que los estatores 154 sujeten inadvertidamente un rotor 152 entre ellos cuando no se desea el par de frenado, lo que conduciría a la resistencia parásita. Por ejemplo, los resortes planos 180 pueden estar acoplados a clips metálicos periféricos 182 colocados sobre los estatores 154. Dichos clips 182 pueden ser portadores de carga para evitar dañar los estatores 154 bajo cargas transportadas entre los estatores 154 por los resortes planos 180. En la realización mostrada, tres rotores 152 y cuatro estatores 154 están dispuestos en una secuencia alterna que comienza y termina con un estator 154. Sin embargo, varias otras cantidades de rotores y estatores pueden disponerse en cualquier secuencia adecuada. Por ejemplo, cuatro rotores y cinco estatores pueden disponerse en una secuencia alterna. En una realización, cada rueda delantera del camión minero puede estar equipada con un sistema de frenos que tiene una mayor cantidad de rotores y estatores que los sistemas de frenos de las ruedas traseras debido a los requisitos de par reducido para las ruedas traseras, tal como cuando los sistemas de frenos traseros funcionan detrás de una caja de engranajes. Por ejemplo, el sistema de frenos trasero puede contener tres rotores y cuatro estatores, mientras que el sistema de frenos delantero puede contener cuatro rotores y cinco estatores.

[0033] Con referencia ahora a las figuras 6, 7A y 7B, con referencia continua a la figura 3, el sistema de frenos 12 incluye un accionador de freno de servicio 200 que se puede utilizar para comprimir juntando los rotores 152 y los estatores 154 durante el funcionamiento del camión minero 10. En la realización mostrada, el accionador de freno de servicio 200 incluye tres primeros pistones 202 colocados dentro de las tres primeras cámaras 80 de la porción de jaula 22. Las primeras entradas y salidas de fluido 204, 206 en comunicación fluida con las primeras vías de suministro y purga de fluido 130, 90, respectivamente, se proporcionan en un lado de cada primer pistón 202 opuesto a los rotores 152 y estatores 154, de modo que la presurización de las primeras cámaras 80 con fluido hidráulico a través de la primera vía de suministro de fluido 130 hace que los primeros pistones 202 se expandan desde una posición retraída (Fig. 7A) hacia los rotores 152 y estatores 154 a una posición expandida (Fig. 7B). Si bien no se muestra, se apreciará que la presurización de las primeras cámaras 80 se puede lograr abriendo una válvula a través de un controlador, tal como un pedal de freno, para permitir que el fluido hidráulico fluya desde un depósito a través de la primera vía de suministro de fluido 130 a las primeras cámaras 80. Tal como se muestra, se puede proporcionar una junta 208 entre cada primer pistón 202 y la primera cámara 80 respectiva para evitar la fuga de fluido hidráulico en el espacio interior 70 de la porción de jaula 22. En cualquier caso, cuando se encuentran en la posición expandida, los primeros pistones 202 pueden engranarse operativamente con al menos uno de los rotores 152 y/o estatores 154 para comprimir o sujetar juntos los rotores 152 y estatores 154 contra la plataforma 42 de la porción de base 20 para crear un par de frenado para resistir la rotación del eje 16.

[0034] En la realización mostrada, una placa de distribución de carga 210 se coloca entre los primeros pistones 202 y el paquete 150 de rotores 152 y estatores 154, de modo que el acoplamiento operativo entre los primeros pistones 202 y el o los rotores 152 y/o el o los estatores 154 se logra a través de la placa de distribución de carga 210. La placa de distribución de carga 210 puede fijarse contra la rotación con respecto al bastidor 14, y puede ser algo similar a un estator 154. En particular, la placa de distribución de carga 210 puede incluir muescas 212 a lo largo de su periferia externa (Fig. 3) para recibir las crestas correspondientes 172 de la porción de jaula 22 y un orificio central 214 dimensionado para despejar el cubo 28. De esta manera, la placa de distribución de carga 210 puede proporcionar generalmente una compresión uniforme de los rotores 152 y los estatores 154 a través de sus respectivas áreas de superficie para un par de frenado consistente y confiable. Además o alternativamente, los discos de barrera térmica 216 se pueden acoplar a los primeros pistones 202 a través de sujetadores, tales como pernos roscados 218, con el fin de aislar los primeros pistones 202 y cámaras 80 del calor generado durante la creación del par de frenado.

[0035] Tal como se muestra, se proporciona una pluralidad de resortes 220 entre cada uno de los primeros pistones 202 y las superficies de las primeras cámaras 80 respectivas en un mismo lado de los primeros pistones 202 que los rotores 152 y los estatores 154 para desviar los primeros pistones 202 de los rotores 152 y los estatores 154. Por lo tanto, puede ser necesaria una presurización de umbral de las primeras cámaras 80 para superar la inclinación de los resortes 220 con el fin de expandir los primeros pistones 202 hacia los rotores 152 y los estatores 154. Esto puede evitar que los primeros pistones 202 compriman juntos inadvertidamente los rotores 152 y los estatores 154, y estos resortes 220 proporcionan presión residual para permitir el funcionamiento de un ajustador de holgura hidráulico para ajustar la carrera del pistón para un retardo de aplicación ideal en función del desgaste por fricción. Cuando las primeras cámaras 80 se despresurizan, tal como al reducir o detener el flujo de fluido en la primera vía de suministro de fluido 130 y permitir que la presión salga a través de la primera entrada de fluido 204, los primeros pistones 202 pueden ser impulsados por los resortes 220 a alejarse de los rotores 152 y los estatores 154, y los resortes planos 180 pueden impulsar a los estatores 154 a alejarse entre sí para desbloquear los rotores 152 y dejar de crear par de frenado.

[0036] Con referencia ahora a las figuras 8A y 8B, con referencia continua a las figuras 3 y 6, el sistema de frenos 12 incluye además un accionador de freno de emergencia o de estacionamiento 230 que se puede utilizar para comprimir juntos los rotores 152 y los estatores 154 durante el funcionamiento del camión minero 10, tal como en una situación de emergencia, o cuando el camión minero 10 está fuera de uso. En una realización, el accionador de freno de estacionamiento 230 puede incluir un freno de liberación hidráulica aplicada por resorte (SAHR). Tal como se muestra, el accionador de freno de estacionamiento 230 incluye seis segundos pistones 232 posicionados dentro de seis segundas cámaras 82 correspondientes de la porción de jaula 22, y seis resortes 234 posicionados sobre los segundos pistones 232 dentro de orificios ciegos 122 de las tres torres 118 correspondientes para desviar los segundos pistones 232 hacia los rotores 152 y los estatores 154. De esta manera, los segundos pistones 232 pueden acoplarse operativamente a al menos uno de los rotores 152 y/o estatores 154 para comprimir o sujetar juntos los rotores 152 y estatores 154 contra la plataforma 42 de la porción de base 20 para crear un par de frenado para resistir la rotación del eje 16.

[0037] En la realización mostrada, la placa de distribución de carga 210 se coloca entre los segundos pistones 232 y la serie de rotores 152 y estatores 154 de una manera similar a la discutida anteriormente con respecto al accionador de freno de servicio 200. Además o alternativamente, los discos de barrera térmica 236 pueden acoplarse a los segundos pistones 232 a través de sujetadores 238 para aislar los segundos pistones 232 y cámaras 82 del calor generado durante la creación del par de frenado.

[0038] Las segundas entradas y salidas de fluido 240, 242 en comunicación fluida con la segunda vía de suministro de fluido y purga 132, 92, respectivamente, se proporcionan en un mismo lado de cada segundo pistón 232 como los rotores 152 y los estatores 154, de modo que la presurización de las segundas cámaras 82 con fluido hidráulico a través de la segunda vía de fluido 132 suficiente para superar la inclinación de los resortes 234 hace que los segundos pistones 232 se expandan lejos de los rotores 152 y los estatores 154. Durante el funcionamiento normal del camión minero 10, las segundas cámaras 82 pueden presurizarse para mantener los segundos pistones 232 en la posición expandida (Fig. 8A) para evitar que los segundos pistones 232 compriman juntos inadvertidamente los rotores 152 y los estatores 154. Al estacionar el camión minero 10 o durante una situación de emergencia, las segundas cámaras 82 pueden despresurizarse, lo que permite que los resortes 234 impulsen los segundos pistones 232 hacia los rotores 152 y los estatores 154 para crear un par de frenado (Fig. 8B). Si bien no se muestra, se apreciará que la despresurización de las segundas cámaras 82 se puede lograr cerrando una válvula a través de un controlador, tal como una palanca de freno de estacionamiento, para ralentizar o evitar el flujo de fluido hidráulico desde un depósito a través de la segunda vía de suministro de fluido 132 a las segundas cámaras 82. Tal como se muestra, se pueden proporcionar juntas 244 entre cada segundo pistón 232 y la segunda cámara 82 respectiva para evitar la fuga de fluido hidráulico en el espacio interior 70 de la porción de jaula 22. De manera adicional o alternativa, se pueden proporcionar una o más juntas tóricas 246, 248 entre cada segundo pistón 232 y la cámara 82 respectiva para proporcionar un sello hermético entre estas.

[0039] En la realización mostrada, las columnas 250 se proporcionan dentro de cada orificio ciego 122 de las torres 118 y son generalmente concéntricas con los resortes respectivos 234. Las superficies externas de las columnas 250 pueden proporcionar centrado para los resortes 234 y guiar los resortes 234 durante la compresión y/o expansión de los mismos. Además o alternativamente, las columnas 250 pueden ser al menos parcialmente huecas, y las superficies internas de las columnas 250 pueden guiar los segundos pistones 232 durante su retracción y/o expansión. Las superficies terminales de las columnas 250 próximas a los respectivos segundos pistones 232 pueden limitar la expansión de los segundos pistones 232 para detener los segundos pistones 232 antes de que los resortes 234 se sobrecompriman y/o dañen.

[0040] Por lo tanto, el sistema de frenos 12 puede proporcionar un rendimiento de frenado mejorado con muchas de las ventajas de un freno húmedo mientras se evitan muchas de las desventajas de un freno húmedo. Por ejemplo, el sistema de frenos 12 puede presentar una tasa de desgaste baja y, por lo tanto, una larga vida útil. La ausencia de aceite en el espacio interior 70 de la porción de jaula 22 y/o en los rotores 152 y estatores 154 evita la resistencia parásita causada por el aceite en los frenos húmedos, y además evita la necesidad de equipos de circulación de aceite complejos y pesados.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de frenos para un equipo que tiene un bastidor y un eje (16) giratorio con respecto al bastidor (14), el sistema de frenos comprende:

una serie de rotores (152) y estatores (154), que incluyen una pluralidad de rotores (152) configurados para acoplarse operativamente al eje (16) y configurados para girar con el eje (16) con respecto al bastidor (14), y una pluralidad de estatores (154) configurados para acoplarse operativamente al bastidor (14) y configurados para fijarse contra la rotación con respecto al bastidor (14), donde la pluralidad de estatores (154) están dispuestos en una secuencia alterna con la pluralidad de rotores (152), y donde cada uno de los rotores (152) y estatores (154) comprende una pieza monolítica;

un primer accionador de freno que incluye una pluralidad de primeros pistones (202) colocados dentro de las primeras cámaras respectivas de modo que la presurización de las primeras cámaras respectivas provoca que los primeros pistones (202) se acoplen operativamente a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154) de modo que los rotores (152) y estatores (154) se comprimen juntos y, por lo tanto, crean un par de frenado; caracterizado porque el sistema de frenos comprende además:

un segundo accionador de freno que incluye una pluralidad de resortes (234) acoplados operativamente a los respectivos segundos pistones (232) colocados dentro de las respectivas segundas cámaras de modo que la despresurización de las segundas cámaras hace que los segundos pistones (232) se acoplen operativamente a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154) de modo que los rotores (152) y estatores (154) se comprimen juntos y crean así un par de frenado,

y una placa de distribución de carga (210) colocada entre los pistones primero y segundo (202) y la serie de rotores (152) y estatores (154) para proporcionar una compresión uniforme de las pluralidades de rotores (152) y estatores (154) cuando los pistones primero y segundo (202) se acoplan operativamente a la placa de distribución de carga y, por lo tanto, a la secuencia alterna de rotores (152) y estatores (154).

2. El sistema de frenos de la reivindicación 1, donde al menos uno de los rotores (152) o estatores (154) comprende carbono-carbono.

3. El sistema de frenos de cualquier reivindicación anterior, que comprende además:

un cubo (28) configurado para montarse en el eje (16) para su rotación con el mismo, donde la pluralidad de rotores (152) está configurada para acoplarse operativamente al eje (16) a través del cubo (28).

4. El sistema de frenos de la reivindicación 3, donde cada uno de la pluralidad de rotores (152) incluye al menos una de una chaveta (162) o un chavetero (164) y el cubo (28) incluye al menos una de la otra de una chaveta (162) o un chavetero (164) para acoplar la al menos una chaveta (162) o chavetero (164) de los rotores (152) para hacer que la pluralidad de rotores (152) gire con el cubo (28) y el eje (16).

5. El sistema de frenos de cualquier reivindicación anterior, que comprende además:

una carcasa configurada para montarse en el bastidor (14) y fijarse contra la rotación relativa al mismo, donde cada uno de la pluralidad de estatores (154) incluye al menos uno de una muesca (170) o una cresta (172) y la carcasa incluye al menos uno del otro de una muesca (170) o una cresta (172) para acoplarse a la al menos una muesca (170) o cresta (172) de los estatores (154) para fijar la pluralidad de estatores (154) contra la rotación relativa al bastidor (14).

6. El sistema de frenos de cualquier reivindicación anterior, donde la pluralidad de rotores (152) y estatores (154) están configurados para estar libres de flujo de aceite.

7. El sistema de frenos según la reivindicación 1, donde el primer accionador de freno incluye una pluralidad de resortes (220) posicionados entre un primer pistón (202) y una primera cámara respectiva, la pluralidad de resortes (220) posicionados en un lado del pistón (202) cerca de la placa de distribución de carga (210) para actuar en una dirección opuesta a la presurización de la primera cámara.

8. Un equipo que comprende:

un bastidor (14);

un eje (16) giratorio con respecto al bastidor (14); y

el sistema de frenos de cualquier reivindicación anterior:

la pluralidad de rotores (152) acoplados operativamente al eje (16) y que pueden girar con el eje (16) con respecto al bastidor (14), y la pluralidad de estatores (154) acoplados operativamente al bastidor (14) y fijados contra la rotación con respecto al bastidor (14).

9. El equipo de la reivindicación 8, donde el eje (16) es un eje axial.

10. El equipo según la reivindicación 8, donde el eje (16) es un husillo.

11. El equipo de cualquiera de las reivindicaciones 8-10, que comprende además: al menos una rueda (18) montada en el eje (16) y giratoria con este.