JP2002181094A - ブレーキ磨耗インジケータ - Google Patents

ブレーキ磨耗インジケータ

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JP2002181094A
JP2002181094A JP2001349984A JP2001349984A JP2002181094A JP 2002181094 A JP2002181094 A JP 2002181094A JP 2001349984 A JP2001349984 A JP 2001349984A JP 2001349984 A JP2001349984 A JP 2001349984A JP 2002181094 A JP2002181094 A JP 2002181094A
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fluid
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Richard J Smith
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
    • F16D66/02—Apparatus for indicating wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/02—Fluid pressure

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦継手の磨耗性摩擦材が過度に磨耗したこ
とを視覚的に表示する装置を提供する。 【解決手段】 摩擦板の磨耗状態の視覚的な表示を提供
することによって、機械の運転者又はサービスマンに、
摩擦継手又は建設機械のブレーキにおける摩擦板の過度
の磨耗状態が警告される。磨耗を表示するピン要素がブ
レーキピストンによって軸線方向に移動され、ブレーキ
ハウジングの窓を通してピン要素の端部の位置を見るこ
とができる。本発明の第２の実施形態において、摩擦板
の過度の磨耗状態は、ブレーキ作動時にブレーキピスト
ンが所定距離移動するとき、ブレーキシリンダに吐出さ
れる流体の圧力に対応して圧力スイッチにより作動され
る表示灯によって示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、ブレー
キ磨耗インジケータに関し、特に、摩擦継手における摩
擦材の過度の磨耗を視覚的に表示する装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】車両のブレーキ及びク
ラッチの形態の摩擦継手は、建設機械のストップ・アン
ド・ゴー動作を容易にするため、そのような機械におい
て広く使用されている。建設機械に使用される摩擦継手
は、典型的には、ブレーキハウジング内のブレーキピス
トンと反作用部材との間で回転する１つ又はそれ以上の
摩擦板を有する。使用される摩擦板の数は、摩擦継手が
使われる機械の制動条件で決まる。多数の摩擦板が使用
される場合には、ブレーキハウジングにスプライン嵌合
された反作用ディスクが、回転部材にスプライン嵌合さ
れた摩擦板の間に配置されている。回転する摩擦板に
は、典型的には、それらの各々の側に摩擦材が接合され
ている。回転部材を制動させようとするとき、ブレーキ
ピストンを流体圧力によって作動させて、隣接した反作
用ディスクに向かって、軸線方向にピストンを移動さ
せ、これにより反作用ディスクとブレーキハウジングの
反作用面との間で摩擦板を捕捉する。
【０００３】摩擦制動は、熱と摩擦を発生させ、その結
果、第1に摩擦板の摩擦材が磨耗し、第２に反作用ディ
スクが磨耗する。予期せぬ機械休止期間を防ぐために、
制動機能を果たすことができなくなる時点まで磨耗する
前に、すなわち、すべての摩擦材が摩擦板から摩滅して
しまう前に、摩擦板を交換する必要がある。
【０００４】ブレーキの磨耗を判断するために、これま
で様々な装置が用いられてきた。１９９７年１２月１６
日にＧｏｒｄｏｎ Ｌ． Ｗａｌｋｅｒ等に付与された
「磨耗インジケータ」という名称の米国特許第５，６９
７，４７２号は、ブレーキハウジングのボア内に支持さ
れ、動力作動式ブレーキピストンと端部が当接し、か
つ、該ピストンによって軸線方向に移動するように配置
されたブレーキ磨耗モニターピンを有するブレーキ磨耗
表示装置を開示する。ブレーキピストンが引っ込むと、
ピン上のＯリングは、ブレーキピストンによって移動さ
れた位置に該ピンを維持する。ボアの外側端部のプラグ
を取り外して、ピンの軸線方向の位置を計測し、ブレー
キが非磨耗状態のときのピンの位置と比較して、ブレー
キ磨耗量を求めることができる。このブレーキ磨耗測定
方法は、ブレーキ磨耗を測定する測定装置と、かなりの
量の検量時間を必要とする。
【０００５】これまでは又、摩擦継手に過度の磨耗が生
じたときに車両の運転者に信号を伝達するのが望ましい
と考えられてきた。１９９７年7月１日に、「磨耗限界
がサーボ作動式のクラッチに到達した信号を送信する表
示装置」に関してＫｎｕｔＴ． Ｌｊｏｓｎｅに付与さ
れた米国特許第５，６４２，７９３号は、クラッチが過
度に磨耗したとき、クラッチペダルが押し下げにくくな
るクラッチ作動装置を開示する。クラッチペダルの作動
における困難性は、感覚の問題であり、異なる運転者に
よって違って解釈される可能性がある。このように摩擦
継手の過度の磨耗を判断するこのシステムは、不正確で
あると見られている。
【０００６】本発明は、上述した一つ又はそれ以上の問
題を克服することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様にお
いて、機械のハウジングとトルク伝達部材との間に配置
された、流体圧力作動式摩擦継手用のブレーキ磨耗表示
装置が提供される。ブレーキ作動時における流体作動式
ブレーキピストンの移動量によって、ブレーキ磨耗イン
ジケータが、ブレーキの摩擦材に過度の磨耗が生じたこ
とを示す視覚信号を提供する。本発明の一つの実施形態
において、視覚信号は、ブレーキハウジングの窓を通し
て見ることができるピンの端部の位置であり、ピストン
は、ブレーキの摩擦面が摩滅したとき、ブレーキピスト
ンによって軸線方向に移動される。本発明の第２の実施
形態において、視覚信号は、ブレーキピストンがブレー
キ作動方向に所定距離を移動するとき、流体作動式ブレ
ーキピストンにより作動される圧力スイッチによって点
灯される灯である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び図２に示す本発明の実施
形態において、多板式ディスクブレーキの形態の摩擦継
手が、ボルト１４及びナット１６によって互いにボルト
止めされたハウジングセグメント１２、１３からなる固
定ブレーキハウジング１１と、押さえネジ１８によって
ハウジングセグメント１３に固定されたブレーキシリン
ダーセグメント１７とを有する。動力シャフト１９の形
態のトルク伝達部材は、動力シャフト１９の軸線２１を
中心として回転するようにブレーキハウジングを貫通し
て延び、３つの摩擦板２３が同軸に連結されているスプ
ライン２２を有する。摩擦板２３には、それらの軸線方
向両側の各々に、磨耗性摩擦材２５が固定されている。
摩擦板２３は、ハウジングセグメント１２のスプライン
２６に連結された非回転反作用ディスク２４の間に配置
されている。
【０００９】反作用ディスクに対して、図１で見てディ
スク列の右端のところで、反作用面２８に対して軸線方
向に対面する関係にある環状ブレーキピストン２７によ
って、制動動作が行われる。リング形のブレーキピスト
ン２７は、半径方向外向きのシリンダ面３１と、半径方
向内向きのシリンダ面３２と、シリンダ面３１、３２に
対し直角に配置された底面３３とを含む。ブレーキピス
トン２７を収容するためのブレーキシリンダ３６が、ブ
レーキシリンダセグメント１７に形成され、半径方向内
向きのシリンダ面３７と、半径方向外向きのシリンダ面
３８と、ブレーキシリンダ３６の閉鎖端のところの平ら
な底面３９とを有する。ブレーキピストン２７は、ブレ
ーキシリンダ３６の開放端から軸線方向に延びている。
圧力流体は、液体ポート４１とハウジングセグメント１
３の流体通路４２とを有するブレーキハウジング１１の
通路、及びブレーキシリンダ３６の閉鎖端のところのブ
レーキシリンダセグメント１７の開口部４３を経て、ブ
レーキシリンダ３６の閉鎖端のところの圧力室に吐出さ
れる。
【００１０】加圧流体が、ブレーキシリンダ３６の閉鎖
端のところの圧力室に吐出されると、ブレーキピストン
は、隣接する反作用ディスク２４に係合するようにブレ
ーキ作動方向に、図１で見て軸線方向左に移動し、ディ
スク２３、２４の列を、ブレーキピストンとブレーキハ
ウジングセグメント１２の反作用面４４との間で捕捉す
る。圧力流体がブレーキシリンダ３６から放出される
と、複数の戻りばね４６（1つのみ図示）が、ブレーキ
ピストン２７をブレーキ引っ込み方向に移動させ、ブレ
ーキは、図１に示す非係合状態に戻される。
【００１１】ブレーキ磨耗インジケータのピン要素すな
わちピン４７が、図２に示すようにハウジング１１のブ
レーキシリンダセグメント１７のボア４９に圧入された
スリーブ要素すなわちスリーブ４８内に往復動可能に取
り付けられている。ピン４７は、ピン４７のヘッド５２
のポケット５１となるブレーキピストン２７の段付き直
径ボアを貫通している。ブレーキが係合されると、ブレ
ーキピストン２７は、図２で見て右へ移動し、ピン４７
のヘッド５２は、ポケット５１の底面５３に係合し、こ
れにより、ブレーキピストン２７が作動されるとき、ピ
ン４７をブレーキピストンと共に移動させる。ブレーキ
ピストン２７が収縮ばね４６によって引っ込められる
と、ピン４７の環状溝内のＯリング５４の形態の摩擦部
材が、ブレーキの直近の作動により、ブレーキピストン
２７によって移動された位置にピン４７を保持する。
【００１２】窓すなわち覗き穴５６が、ピン４７と垂直
にハウジングセグメント１３に形成され、スリーブ４８
の端の肩部５７とピン４７の端部５８が窓５６からはっ
きりと見えるように位置決めされている。覗き穴５６に
は、容易に取り外し可能なねじ付きパグ（図示せず）を
受け入れるようにねじが切られている。
【００１３】図３及び図４は、ブレーキの磨耗が運転席
（図示せず）の単一の表示灯６１によって視覚的に表示
される本発明の実施形態を示す。図３及び図４に示す実
施形態の記載において、両方の実施形態に共通の構成部
品には、プライム符号を付けた対応する符号が付されて
いる。本発明の第２の実施形態におけるブレーキピスト
ン２７’、ブレーキシリンダ３６’、及びブレーキシリ
ンダセグメント１７’は、図１及び図２に示される実施
形態の対応する構成部品とはいくぶん異なる。一対のＯ
リングシール６２、６３が、ブレーキピストン２７’を
ブレーキシリンダ３６’に対して密封するため、ブレー
キピストン２７’の半径方向内向きのシリンダ面３１’
及び半径方向外向きのシリンダー面３２’の環状溝に装
着されている。別のＯリングシール６４が、ブレーキピ
ストン２７’の環状溝に、Ｏリングシール６２に対して
軸線方向内向きに間隔を隔てて装着されている。ブレー
キピストン２７’の引っ込み位置では、流体ポート７２
が、軸線方向に間隔を隔てて配置されたシール６２、６
４の間に位置決めされ、それによって、ブレーキシリン
ダー３６’の閉鎖端のところの圧力室の圧力流体との流
体連通を遮断する。
【００１４】ブレーキは、リザーバ６６、ポンプ６７、
ブレーキ弁６８、及びブレーキ弁６８に対して制御関係
に作動的に連結されたブレーキペダル６９を有するブレ
ーキ制御装置６５によって作動される。弁６８が、流体
吐出位置に下方に移動すると、圧力流体は、導管７１、
ポート４１、通路４２、及び開口部４３を経由して、ブ
レーキシリンダ３６’の閉鎖端に吐出される。ポート７
２は、ブレーキシリンダーセグメント１７’とハウジン
グセグメント１３のそれぞれの一対の流体通路７４、７
６、及び、導管７７を介して、圧力スイッチ７３と流体
連通するように連結される。圧力スイッチ７３が、制御
作動中にブレーキシリンダ３６’の圧力室に吐出される
流体の圧力を受けると、表示灯６１は、一対の回線７
９、８１を有する回路を通して、車両のバッテリー７８
のような電源に接続され、機械の運転者は、表示灯６１
の点灯によって、過度のブレーキ磨耗状態を警告され
る。
【００１５】本発明の視覚信号は、機械を更に相当使用
すると、ブレーキが故障し、予期せぬ休止期間に至るこ
とがある程度まで、摩擦材２５が摩擦板２３から磨耗さ
れたことを、その機械の運転者及びサービスマンに知ら
せるように設計されている。本発明によって提供される
信号へのアクセス可能性によって、摩擦継手を故障する
前に交換する、より大きい保証が提供され、摩擦板２３
の摩擦材２５の消耗を適時に事前警告することは、作業
現場における規則正しいブレーキ修理作業及び機械交換
のスケジュール作成を可能にする。
【００１６】図１及び図２に示す本発明の実施形態を建
設車両に組み込むと、運転者又は保守管理者に、プラグ
（図示せず）の取り外し時に、覗き穴５６からブレーキ
の磨耗状態が知らされる。覗き穴からの光景は、ピン４
７及びそれを支持するスリーブ４８に直角であり、かく
して、ブレーキ磨耗の視覚表示の精度を最適化にする。
【００１７】図３及び図４に示す磨耗インジケータを組
み込んだ建設機械のブレーキが過度に磨耗した場合、ブ
レーキピストン２７’は、ブレーキの使用時に、ブレー
キシリンダ３６’の開放端から十分遠くに延びて、シリ
ンダ３６’の半径方向内向きのシリンダ面３７’のポー
ト７２の閉塞を解き、かくして、圧力スイッチ７３は、
ブレーキシリンダ３６’に吐出される流体の圧力を受け
る。引き続きブレーキが解除されると、ポート７２は、
再びＯリングシール６２、６４間の遮断位置になり、閉
塞された圧力流体は、圧力スイッチ７３を掛り位置にと
どめる。
【００１８】本発明の他の態様及び特徴は、図面、明細
書及び添付の特許請求の範囲を検討することによって得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】視覚的ブレーキ磨耗インジケータを有する動力
作動多板式ディスクブレーキを含むブレーキハウジング
の部分断面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った部分断面図である。
【図３】表示灯の形態のブレーキ磨耗インジケータを有
する動力作動多板式ディスクブレーキの断面図である。
【図４】信号発生位置における図３のブレーキピストン
を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１１ ブレーキハウジング １２ ハウジングセグメント １３ ハウジングセグメント １７ ブレーキシリンダセグメント １９ 動力シャフト ２２ スプライン ２３ 摩擦板 ２４ 非回転反作用ディスク ２５ 摩擦材 ２６ スプライン ２７ ブレーキピストン ３６ ブレーキシリンダ ４１ 流体ポート ４２ 流体通路 ４３ 開口部 ４６ ばね ４７ ピン ６１ 表示灯 ６５ ブレーキ制御装置 ６８ ブレーキ弁 ６９ ブレーキペダル ７２ 流体ポート ７３ 圧力スイッチ ７８ バッテリー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ジェイ スミス アメリカ合衆国 イリノイ州 60510− 9237 バタヴィア ランドバーグ アヴェ ニュー 1430 Ｆターム(参考） 3J058 AA44 AA48 AA53 AA57 AA77 AA87 BA60 CB15 CB17 CC03 DB02 DB03 DB06 DB07 DB09 GA92

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ハウジングと、前記ハウジングに設けら
    れた回転可能なトルク伝達部材と、流体圧力源とを有す
    る機械であって、 摩擦継手を含み、 前記摩擦継手が、 前記トルク伝達部材の軸線に対し横方向に前記ハウジン
    グ上に設けられた反作用面と、 前記トルク伝達部材と同軸に且つ前記トルク伝達部材と
    共に回転できるように連結され、軸線方向の両側に磨耗
    性摩擦材が設けられた摩擦板と、 前記摩擦板と係合するように移動して前記摩擦板を前記
    反作用面上に捕捉するブレーキ作動方向と、前記摩擦板
    から遠ざかるブレーキ引っ込み方向とに、軸線方向に移
    動できるように、前記ハウジング内に前記トルク伝達部
    材と同軸の関係に取り付けられた流体作動式ブレーキピ
    ストンと、 前記ブレーキピストンが前記ブレーキ作動方向に所定距
    離だけ移動したとき前記摩擦材の過度の磨耗が発生した
    ことを視覚的に表示する、前記ブレーキピストンと作動
    的に関連したブレーキ磨耗インジケータと、を備えるこ
    とを特徴とする機械。
  2. 【請求項２】 前記ブレーキ磨耗インジケータが、 前記トルク伝達部材の前記軸線の方向に軸線方向移動が
    できるように前記ハウジング内に取り付けられたピン要
    素を有し、前記ピン要素には、その軸線方向両端のうち
    一方の付近に、前記ブレーキピストンが前記ブレーキ作
    動方向に移動したとき前記ブレーキピストンと係合でき
    る当接面が設けられており、 前記ピン要素の前記軸線方向端部のうち他方をほぼ直角
    に見ることができる窓が前記ハウジング内に設けられ、
    前記窓内における前記ピン要素の前記他方の軸線方向端
    部の位置が前記摩擦継手の磨耗状態を表示する、ことを
    特徴とする請求項１に記載の機械。
  3. 【請求項３】 前記ピン要素の前記他方の軸線方向端部
    の近くに、前記ハウジング内の基準肩部を有し、前記肩
    部に対する前記ピン要素の前記他方の軸線方向端部の位
    置が、前記摩擦継手の磨耗状態を示すことを特徴とする
    請求項２に記載の機械。
  4. 【請求項４】 前記トルク伝達部材の前記軸線と平行に
    前記ハウジング内に設けられたボアと、前記ボア内に取
    り付けられ、かつ、軸線方向両端を備えるスリーブ要素
    とを含み、前記ピン要素は、前記ピン要素の他方の軸線
    方向端部が前記スリーブ要素の一方の軸線方向端部から
    延びるように前記ボア内に往復動可能に取り付けられて
    おり、前記スリーブ要素の前記一方の軸線方向端部が前
    記基準肩部を構成することを特徴とする請求項３に記載
    の機械。
  5. 【請求項５】 前記ピン要素が前記スリーブ要素の前記
    一方の軸線方向端部を越えて延びる距離が、前記摩擦板
    の前記摩擦材の残存厚さを示すことを特徴とする請求項
    ４に記載の機械。
  6. 【請求項６】 前記ピン要素及びスリーブ要素の一方に
    設けられた環状溝と、前記環状の溝内に摩擦リングとを
    有し、前記摩擦リングが、前記ピン要素を前記ブレーキ
    ピストンによって調整される位置に維持することを特徴
    とする請求項４に記載の機械。
  7. 【請求項７】 前記環状溝が前記ピン要素にあることを
    特徴とする請求項６に記載の機械。
  8. 【請求項８】 前記ブレーキ磨耗インジケータが、 流体圧力作動式電気スイッチを含む回路によって表示灯
    に接続された電源と、 開放端及び閉鎖端をもち、円筒壁を備え、前記ブレーキ
    ピストンが内部に支持される、前記ハウジングに設けら
    れたシリンダと、 前記流体圧力源を前記シリンダの前記閉鎖端に選択的に
    連結するように作動できるブレーキ制御装置と、 前記円筒壁に設けられ、流路によって前記流体圧力作動
    式スイッチと流体連通するように連結された流体ポート
    と、を有し、 前記摩擦継手が過度に磨耗していることを明示する距離
    だけ前記ブレーキピストンが前記ブレーキ作動方向に移
    動するまで、前記流体ポートが、前記シリンダの前記閉
    鎖端における前記圧力流体との流体連通を、前記ブレー
    キピストンによって遮断され、前記ブレーキピストンが
    前記距離だけ移動したとき、前記電源を前記表示灯に接
    続するように前記流体圧力作動式スイッチが作動され
    る、ことを特徴とする請求項１に記載の機械。
  9. 【請求項９】 前記ブレーキピストンが、 前記シリンダのシリンダ面に対して対面関係に設けられ
    た一対の軸線方向に間隔を隔てた環状凹部と、 前記凹部の各々に、前記シリンダ面と密封関係に設けら
    れたＯリングシールとを有し、 前記流体ポートが、前記ブレーキピストンが引っ込み位
    置にあるとき前記Ｏリングシール間に軸線方向に間隔を
    隔てて配置されており、 前記シリンダの前記開放端に最も近接した前記流体ポー
    トの側に前記Ｏリングシールを置くのに十分な程の距離
    だけ、前記ブレーキピストンが前記ブレーキ作動方向に
    移動するとき、前記流体ポートが、前記シリンダの前記
    閉鎖端と流体連通することを特徴とする請求項８に記載
    の機械。
  10. 【請求項１０】 前記表示灯が点灯した制動作動に続い
    て前記ブレーキピストンが引っ込むことで、前記表示灯
    が、前記流体通路内の流体が閉塞され、それによって前
    記表示灯の点灯状態が維持されることを特徴とする請求
    項９に記載の機械。
  11. 【請求項１１】 ハウジングと、 前記ハウジングに設けられたトルク伝達部材と、 前記トルク伝達部材の軸線に対し横方向に前記ハウジン
    グに設けられた反作用面と、 前記トルク伝達部材と同軸に且つ前記トルク伝達部材と
    共に回転できるように連結され、軸線方向の両側に磨耗
    性摩擦材が設けられた摩擦板と、 前記ハウジングに設けられ、開放端及び閉鎖端をもち、
    流体ポートを備えるブレーキシリンダと、 前記ブレーキシリンダ内に設けられて該ブレーキシリン
    ダとともに圧力室を形成し、前記摩擦板に対して軸線方
    向に対面関係で前記ブレーキシリンダの開放端から延
    び、前記圧力室の加圧時に前記摩擦板に向かってブレー
    キ作動方向に軸線方向に動かされる流体作動式ブレーキ
    ピストンと、 前記流体ポートと流体連通する圧力作動式スイッチによ
    って制御される表示灯と、を備え、 前記ブレーキディスクの前記磨耗性摩擦材の過度の磨耗
    状態に対応する所定距離だけ前記ブレーキピストンが前
    記ブレーキ作動方向に移動するまで、前記ブレーキピス
    トンが前記流体ポートを遮断する、ことを特徴とするブ
    レーキ。
  12. 【請求項１２】 反作用面を有するハウジングと、前記
    ハウジング内に設けられたトルク伝達部材と、前記トル
    ク伝達部材と共に回転できるように連結され軸線方向両
    側に磨耗性摩擦材を有する摩擦板と、ブレーキシリンダ
    と、前記摩擦板と係合するようにブレーキ作動方向に軸
    線方向に移動可能であり、かつ、圧力室を形成するよう
    に前記ブレーキシリンダ内に延びたブレーキピストンと
    を有する型式の摩擦継手における磨耗性摩擦材の過度の
    磨耗を視覚的に表示する方法であって、 表示灯を設け、 流体圧力作動式スイッチを有する前記表示灯を作動させ
    るための電気回路を設け、 前記磨耗性摩擦材の過度の磨耗状態に対応する所定距離
    だけ前記ブレーキピストンが前記ブレーキ作動方向に移
    動するまで前記ブレーキピストンにより前記圧力室との
    流体連通を阻止される流体ポートを前記ブレーキシリン
    ダに形成し、 前記ポートと前記圧力スイッチとを流体連通させるこ
    と、を含むことを特徴とする方法。
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