JP2020529559A - 鉱業トラックのためのブレーキシステム - Google Patents

Abstract

機器１０のためのブレーキシステム１２は、一連のロータ１５２およびステータ１５４と、少なくとも１つの第１のピストン２０２を含む第１のブレーキアクチュエータ２００と、を含み、第１のピストンは、第１のチャンバ８０の加圧が第１のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮されてブレーキングトルクが発生するよう、第１のチャンバ内に配置される。ブレーキシステム１２はまた、少なくとも１つの第２のピストン２３２に動作可能に連結された少なくとも１つのバネ２３４を含む第２のブレーキアクチュエータ２３０を含み、第２のピストンは、第２のチャンバ８２の減圧が第２のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮されてブレーキングトルクが発生するよう、第２のチャンバ内に配置される。

Description

本出願は、２０１７年７月２６日に出願された米国仮特許出願第６２／５３７，１５３号（係属中）の利益を主張し、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、ブレーキシステムに関し、より詳細には、鉱業トラックなどの大型のオフハイウェイ装備車両を含むディーゼル電気自動車および他の機器のためのブレーキシステムに関する。

鉱業トラックおよび他の大型のオフハイウェイ装備車両は、多くの場合、ディーゼル電気自動車として構成されている。ディーゼル電気自動車は、電気を生成するためにディーゼルエンジンを使用し、当該電気は、車両を推進するために複数の電気モータに動力を供給するよう使用される。また、電気モータは、モータが電気を生成するために使用される回生モードで動作できる。回生モードでは、電気モータはブレーキとして機能し、車両を遅くさせるつまり減速させる。続いて、ブレーキプロセスにおいてモータによって生成された電気は、バッテリーに蓄えられるかまたは廃熱として廃棄され得る。

この推進システムの結果として、ディーゼル電気自動車の機械式ブレーキは、２つの主要な機能を有する。まず第一に、機械式ブレーキは、緊急ブレーキとして機能し得る。そのため、電気的な故障またはモータの故障の場合に、機械式ブレーキは、フルスピードで移動する過積載車両を停止できなければならない。当該車両は、ＩＳＯ３４５０仕様の要件を満たす必要がある。第二に、機械式ブレーキは、車両の最終的なブレーキを提供し得る。この点に関し、低速（例えば時速１０ｋｍ未満）では、電気モータは、車両の減速つまり遅くすることに効果がない。したがって、機械式ブレーキは、車両を完全に停止させるために使用される。典型的には、こうした停止は非常に勢いが弱い。

ディーゼル電気自動車で使用される従来の機械式ブレーキは、２つの設計のうちの１つを有する。典型的には、小型から中型のトラック（例えば約２００トン以上３００トン以下）には、ドライキャリパーブレーキが典型的に使用される。そうしたブレーキは、キャリパーと、１セットのパッドと、スチールまたは鋳鉄のロータと、から構成されている。これらブレーキは比較的安価であり得る一方で、高い摩耗率によって、６か月から１２か月ごとの頻度でパッドを交換することが要求される場合がある。さらに、これらブレーキは、重量のある車両に使用される場合、ＩＳＯ３４５０緊急停止仕様に合格することができない。これに関して、エネルギーおよび温度が望ましくないほど高くなると、摩耗の増加および／または係数の減衰が生じる。

中型から大型のトラック（例えば約２００トンから３００トン以上）には、ウェットブレーキが典型的に使用される。そうしたブレーキは、一組の摩擦ディスクおよびスチール製の対向プレートから構成されている。摩擦ディスクは、スチールコアの両側に結合された紙ベースの摩擦材料を含む。また、オイルの流動および分配に役立つように、溝が摩擦材料に切り込まれている。摩擦ディスクは、内径に切り込まれたスプラインを含んでもよく、同時にスチール製の対向プレートは、外径に切り込まれたスプラインを含んでもよい。典型的には、摩擦ディスクは回転するが、一方で対向プレートは回転しない。ディスクは、片側において作動ピストンを備えるハウジング内に封入されている。ハウジングは、部分的にオイルが充填されてもよく、またはオイルが、ポンプによってハウジングを通るよう循環されてもよい。ブレーキングが所望される場合、ピストンが作動し、それによってブレーキングトルクが発生するようすべての摩擦ディスクおよび対向ディスクが圧縮される。これらのブレーキは比較的長い耐用期間を有してもよくかつＩＳＯ３４５０仕様および緊急停止に容易に合格し得るが、ブレーキが外れた場合にブレーキ内のオイルの流れによって引き起こされる寄生的な空転が、エンジンの馬力を奪い、燃料効率の低下を引き起こすことがある。さらに、これらブレーキは、ドライキャリパーブレーキよりも著しく大きくかつより複雑であり、オイルポンプ、貯留部、熱交換器、および他の構成部品を必要とするため、費用および重量がより増加する。

したがって、上述の従来のブレーキシステムの欠点を克服する、鉱業トラックなどのオフハイウェイ装備車両のための改良されたブレーキシステムが必要とされている。

一実施形態において、フレームと当該フレームに対して回転可能なシャフトとを有する装備部品のためのブレーキシステムは、一連のロータおよびステータを含み、一連のロータおよびステータは、シャフトに動作可能に連結されるよう構成されかつフレームに対してシャフトとともに回転するよう構成された複数のロータと、フレームに動作可能に連結されるよう構成されかつフレームに対して回転しないよう固定されるよう構成された複数のステータと、を含む。ブレーキシステムはまた、少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータを含み、当該第１のピストンは、第１のチャンバ内において、当該第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの第１のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置されている。ブレーキシステムはさらに、少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータを含んでもよく、当該第２のピストンは、第２のチャンバ内において、当該第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの第２のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置されている。

一実施形態において、ロータおよびステータの少なくとも１つは、モノリシック部品を含む。別の実施形態では、ロータおよびステータの少なくとも１つは、カーボン−カーボン(carbon-carbon)を含む。複数のステータは、複数のロータと交互の配列で配置されてもよい。

別の実施形態では、ブレーキシステムは、シャフトとともに回転するようシャフトに取り付けられるよう構成されたハブをさらに含み、複数のロータは、当該ハブを介して、シャフトに動作可能に連結されるよう構成されている。複数のロータの各々は、キーおよびキー溝の少なくとも一方を含んでもよく、ハブは、複数のロータをハブおよびシャフトとともに回転させるべく、ロータの少なくとも一方のキーまたはキー溝と係合するためのキーおよびキー溝の他方の少なくとも一方を含んでもよい。

一実施形態において、ブレーキシステムはさらに、フレームに取り付けられかつ当該フレームに対して回転しないよう固定されるよう構成されたハウジングを含み、複数のステータの各々は、ノッチおよび隆起部の少なくとも一方を含み、ハウジングは、複数のステータをフレームに対して回転しないよう固定すべく、ステータのノッチまたは隆起部の一方に係合するためのノッチおよび隆起部の他方の少なくとも１つを含む。

別の実施形態では、ブレーキシステムはさらに、少なくとも１つの第１のピストンがロータおよびステータの少なくとも１つと動作可能に係合した場合に複数のロータおよびステータの均等な圧縮を提供するために、少なくとも１つの第１のピストンと一連のロータおよびステータとの間に配置された負荷分散プレートを含む。一実施形態において、複数のロータおよびステータは、オイルの流れがないよう構成される。

さらに別の実施形態では、装備部品は、フレームと、当該フレームに対して回転可能なシャフトと、ブレーキシステムと、を含む。ブレーキシステムは、一連のロータおよびステータを含み、一連のロータおよびステータは、シャフトに動作可能に連結されかつフレームに対してシャフトとともに回転可能な複数のロータと、フレームに動作可能に連結されかつフレームに対して回転しないよう固定される複数のステータと、を含む。ブレーキシステムはまた、少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータを含み、当該第１のピストンは、第１のチャンバ内において、当該第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの第１のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってフレームに対するシャフトの回転に抵抗するためのブレーキングトルクが発生するように、配置されている。ブレーキシステムはさらに、少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータを含んでもよく、第２のピストンは、第２のチャンバ内において、当該第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの第２のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってフレームに対するシャフトの回転に抵抗するためのブレーキングトルクが発生するように、配置されている。

一実施形態において、シャフトは車軸である。別の実施形態では、シャフトはスピンドルである。装備部品は、シャフトに取り付けられかつ当該シャフトとともに回転可能な少なくとも１つのホイールをさらに含んでもよい。

一実施形態において、ロータおよびステータの少なくとも１つは、モノリシック部品を含む。別の実施形態では、ロータおよびステータの少なくとも１つは、カーボン−カーボンを含む。複数のステータは、複数のロータと交互の配列で配置されてもよい。

さらに別の実施形態では、フレームを有する装備部品のためのブレーキシステムは、フレームに対して回転可能に構成された複数のロータと、フレームに動作可能に連結されるよう構成されかつフレームに対して回転しないように固定されるよう構成された複数のステータとを含む一連のロータおよびステータを含む。ブレーキシステムはまた、少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータを含み、当該第１のピストンは、第１のチャンバ内において、当該第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの第１のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置されている。ブレーキシステムは、少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータをさらに含んでもよく、第２のピストンは、第２のチャンバ内において、当該第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの第２のピストンをロータおよびステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによってロータおよびステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置されている。

本発明の原理に基づく例示的なブレーキシステムを含む鉱業トラックの側方立面図である。 鉱業トラックのフレームおよび回転シャフトに連結された例示的なブレーキシステムを示す、図１の鉱業トラックの詳細な断面図である。 図２のブレーキシステムの分解図である。 ブレーキシステムの油圧流体経路を示す、図２のブレーキシステムの部分分解図である。 ブレーキシステムの様々な連動する特徴を示す、図２のブレーキシステムの部分分解図である。 図２のブレーキシステムの斜視図である。 後退ポジションにあるブレーキシステムの第１のピストンを示す、図６の切断線７Ａ−７Ａに沿った断面図である。 展開ポジションにある第１のピストンを示す、図７Ａと同様の断面図である。 展開ポジションにあるブレーキシステムの第２のピストンを示す、図６の切断線８Ａ−８Ａに沿った断面図である。 後退ポジションにある第２のピストンを示す、図８Ａと同様の断面図である。

ここで図面、とりわけ図１および図２を参照すると、ディーゼル電気自動車として構成された鉱業トラック１０などのオフハイウェイ装備車両は、本発明の原理に基づく例示的なブレーキシステム１２を含む。鉱業トラック１０が図示されているが、ブレーキシステム１２は、任意の適切なオフハイウェイ装備車両または無限軌道車両などの他の装備部品に使用するよう構成されてもよい。図示された鉱業トラック１０は、フレーム１４と、フレーム１４に対して回転可能な前車軸もしくは後車軸またはスピンドルなどのシャフト１６と、シャフト１６とともに回転するようシャフト１６に取り付けられる少なくとも１つのホイール１８と、を含む。以下により詳細に説明するように、ブレーキシステム１２の様々な構成要素は、シャフト１６およびホイール１８の回転ひいては鉱業トラック１０の移動に対する抵抗力を提供するために、フレーム１４および／またはシャフト１６に動作可能に連結されている。ブレーキシステム１２は、ウェットブレーキの欠点の多くを回避しながらウェットブレーキの利点の多くを伴う改善されたブレーキ性能を提供し得る。例えば、ブレーキシステム１２は、ウェットブレーキ内のオイルによって引き起こされる寄生的な空転を伴わず、複雑さ、重量、およびコストが低減された、低い摩耗率ひいては長い耐用期間を示し得る。ブレーキシステム１２の特徴は、本開示で提供されるこれらの機能的利点および他の利益の各々を明確にするために以下でさらに詳細に説明される。

ここで図２および図３を参照すると、ブレーキシステム１２は、ベース部分２０と、ケージ部分２２と、油圧分離プレート２４と、ハウジングを形成すべくともに固定状態で連結されかつ鉱業トラック１０のフレーム１４に取り付けられるよう構成されたキャップ部分２６と、さらに、シャフト１６に取り付けられるよう構成されたハブ２８と、を含む。このため、ハブ２８は、ハブ２８がシャフト１６の回転とともに回転し得るように、シャフト１６の対応するスプライン３４に機械的に係合するためのスプライン３２を有する中心穴３０を含む。

図示されたベース部分２０は、略環状のプレート４０と、プレート４０からケージ部分２２へ向けて延在する略環状のプラットフォーム４２と、を含み、プラットフォーム４２は、鉱業トラック１０のシャフト１６を受け入れるための中心穴４４を画定する。ベース部分２０は、フレーム１４に対して移動しないように固定されるように、鉱業トラック１０のフレーム１４に動作可能に連結されるよう構成されている。そのため、図示されたベース部分２０は、ベース部分２０をフレーム１４に連結すべく、ねじ付きボルト４８などの締結具を受け入れるためにプレート４０に設けられた複数の貫通穴４６を含む。ねじ付きボルト４８の頭部を収容するために、プラットフォーム４２の周縁にノッチ（図示せず）が設けられてもよい。図示されたベース部分２０はまた、ケージ部分２２をベース部分２０に連結するために、ねじ付きボルト５２などの締結具をねじ留め可能に受け入れるべくプラットフォーム４２に設けられた複数のねじ切りされためくら穴５０を含む。図示されるように、プラットフォーム４２は、以下で説明される理由から、その周縁にまたは当該周縁付近に複数の空気流スロット５４を含んでもよい。

図示されたケージ部分２２は、下側リング６０および上側本体６２を含み、これら下側リング６０および上側本体６２は、開口部６６によって互いから離間された複数の支持体６４によって互いから間隔をあけられかつ連結されている。上側本体６２は、略環状であり、かつベース部分２０の中心穴４４との整列のためにかつ鉱業トラック１０のシャフト１６の受け入れのために中心穴６８を画定する。下側リング６０と上側本体６２と支持体６４とは、ともに、ハブ２８および／または他の構成要素を受け入れるための略内側空間７０を画定し、当該ハブ２８は、下側リング６０に隣接する側においてベース部分２０のプラットフォーム４２によって少なくとも部分的に包囲されてもよい。そのため、ケージ部分２２の下側リング６０は、ベース部分２０との連結のために、ねじ付きボルト５２を受け入れるための複数の貫通穴７２を含む。図示されるように、貫通穴７２の一部は、支持体６４を通って延在しており、ケージ部分２２をベース部分２０に連結するねじ付きボルト５２の頭部を受け入れるために、そうした貫通穴７２と同心状の支持体６４にカウンターボア７４が設けられてもよい。加えてまたは代替的に、ベース部分２０をフレーム１４に連結するねじ付きボルト４８の頭部を収容するために、下側リング６０の周縁にノッチ７６が設けられてもよい。

図２および図３の参照に続いてここで図４を参照すると、ケージ部分２２の上側本体６２は、上側本体６２の第１の表面８４と第２の表面８６との間に延在する複数の第１および第２のチャンバ８０、８２を含み、第１および第２のチャンバ８０、８２の各々は、第１および第２の表面８４、８６の各々に開かれている。図示されたケージ部分２２において、複数の第１のチャンバ８０は３つの第１のチャンバ８０を含み、複数の第２のチャンバ８２は、第１のチャンバ８０の間に複数対で配置される６つの第２のチャンバ８２を含む。なお、チャンバ８０、８２の他の数および／または配置が使用されてもよいことを理解されたい。図示されるように、複数の第１および第２のチャンバ８０、８２それぞれから油圧流体を流出（ブリーディング）させるために、第１および第２の流体ブリーダ経路９０、９２が上側本体６２の第１の表面８４に沿って延在している。チャンバ８０、８２および流体ブリーダ経路９０、９２の機能および目的は、以下でより詳細に説明される。いずれにしても、図示されたケージ部分２２は、分離プレート２４および／またはキャップ部分２６をケージ部分２２に連結するために、ねじ付きボルト９６および／またはねじ付きスタッド９８などの締結具をねじ留め可能に受け入れるべく上側本体に設けられた複数のねじ切りされためくら穴９４を含む。

図示されるように、分離プレート２４は、略環状であり、ベース部分２０およびケージ部分２２の中心穴４４、６８との整列のためかつ鉱業トラック１０のシャフト１６の受け入れのための中心穴１００を画定する。分離プレート２４は、ケージ部分２２の複数の第２のチャンバ８２と整列するよう構成された複数のチャンバ穴１０２と、複数の第１のチャンバ８０との整列のための複数の流体供給開口部１０４と、を含んでおり、それによって分離プレート２４は、部分的に第１のチャンバ８０の各々をカバーし、流体供給開口部１０４は、ケージ部分２２とは反対側にある分離プレート２４の側から油圧流体が第１のチャンバ８０の各々に入ることを可能にする。図示された分離プレート２４は、分離プレート２４をケージ部分２２および／またはキャップ部分２６に連結するねじ付きボルト９６および／またはねじ付きスタッド９８を受け入れるための複数の貫通穴１０６をさらに含む。

ケージ部分２２の上側本体６２に連結されると、分離プレート２４は、上側本体６２の第１の表面８４における第１および第２の流体ブリーダ経路９０、９２を境界付けて、当該第１および第２の流体ブリーダ経路９０、９２内に油圧流体をおおむね保持する。図示されるように、分離プレート２４は、油圧流体が、ケージ部分２２とは反対にある分離プレート２４の側へ向けて第１および第２の流体ブリーダ経路９０、９２から退出できるようにするための流体ブリーダ開口部１０８を含む。

図示されたキャップ部分２６は、第１および第２の表面１１２、１１４と、ケージ部分２２から離れるように第２の表面１１４から延在する複数の第１および第２のタワー１１６、１１８と、を有する略環状のプレート１１０を含む。プレート１１０は、ベース部分２０、ケージ部分２２、および分離プレート２４の中心穴４４、６８、１００との整列のためかつ鉱業トラック１０のシャフト１６の受け入れのための中心穴１２０を画定する。複数対のめくら穴１２２は、プレート１１０の第２の表面１１４から第２のタワー１１８の各々の中に延在し、かつ分離プレート２４のチャンバ穴１０２およびケージ部分２２の第２のチャンバ８２と整列するよう構成される。図示されるように、第１および第２の流体供給経路１３０、１３２は、複数の第１および第２のチャンバ８０、８２それぞれに油圧流体を供給するためにプレート１１０の第２の表面１１４に沿って延在する。第１および第２の油圧流体入口ポート１４０、１４２は、第１のタワー１１６の１つに設けられ、かつ第１および第２の流体供給経路１３０、１３２それぞれと流体連通する。同様に、第１および第２の油圧流体ブリーダポート１４４、１４６は、第１のタワー１１６の１つに設けられ、かつ第１および第２の流体ブリーダ経路９０、９２それぞれと流体連通する。

図示されるように、キャップ部分２６は、当該キャップ部分２６を分離プレート２４および／またはケージ部分２２に連結するねじ付きボルト９６および／またはねじ付きスタッド９８を受け入れるためにプレート１１０に設けられた複数の貫通穴１４８を含む。キャップ部分２６が分離プレート２４に連結されると、分離プレート２４は、プレート１１０の第２の表面１１４における第１および第２の流体供給経路１３０、１３２を境界付け、当該第１および第２の流体供給経路１３０、１３２中に油圧流体をおおむね保持する。分離プレート２４における流体供給開口部１０４は、流体が、流体入口ポート１４０、１４２から対応するチャンバ８０、８２へ移動できるようにする。

図２および図３の参照に続いてここで図５を参照すると、ブレーキシステム１２は、ケージ部分２２の内部空間７０内に収納された一連のまたは一組１５０の略ディスク形状のロータ１５２およびステータ１５４を含む。ロータ１５２は、シャフト１６に動作可能に連結され、かつフレーム１４に対してシャフト１６とともに回転するよう構成される。そのため、ロータ１５２は各々、ハブ２８の対応するキー溝１６４によって受け入れられるよう構成された複数のキー１６２を有する中心穴１６０を含む。シャフト１６およびハブ２８がともに回転するとき、キー溝１６４は、対応するキー１６２と機械的に係合し、それによってロータ１５２はハブ２８およびシャフト１６とともに回転される。ロータ１５２は、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な他の方法でシャフト１６に連結され得ることを理解されたい。

ステータ１５４は、フレーム１４に動作可能に連結され、かつフレーム１４に対して回転しないよう固定されるよう構成される。そのため、ステータ１５４は各々、ケージ部分２２の対応する隆起部１７２を受け入れるためにステータ１５４の外周に沿うノッチ１７０と、ハブ２８が通り抜けるサイズになされた中心穴１７４とを含む。この様式においてシャフト１６が回転した場合、隆起部１７２とノッチ１７０との間の係合によって、ステータ１５４がフレーム１４に対して回転することが防止され、同時にハブ２８および／またはシャフト１６は、中心穴１７４内で自由に回転し得る。図示された実施形態では、隆起部１７２は、ケージ部分２２の支持体６４の内面に設けられている。ステータ１５４が、本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な方法でフレーム１４に連結され得ることを理解されたい。

ロータ１５２およびステータ１５４が互いから離間された場合にロータ１５２がシャフト１６とともに自由に回転できるように、かつロータ１５２およびステータ１５４がともに圧縮またはクランプされた場合にロータ１５２とステータ１５４との間に生じる摩擦によってブレーキングトルクが発生してロータ１５２の回転に抵抗するように、ロータ１５２およびステータ１５４はシャフト１６の軸線に沿ってわずかに自由に移動できる。これに関して、ロータ１５２および／またはステータ１５４の各々は、ブレーキの用途に適した摩擦材料から構成されてもよい。例えば、ロータ１５２および／またはステータ１５４は、一般的に炭素繊維強化炭素またはカーボン−カーボンと称される、炭素のマトリックスにおける炭素繊維強化材のモノリシック部品を備えてもよい。カーボン−カーボンは低い摩耗率を示し、したがってロータ１５２およびステータ１５４に耐久性をもたらすこと、およびモノリシック構造が各ロータ１５２およびステータ１５４の厚さのかなりの部分をブレーキ中に有用な材料として利用できるようにし得ることを理解されたい。なお、任意の他の適切な材料および／または適切な構造（例えば非モノリシック構造）が、ロータ１５２および／またはステータ１５４に使用されてもよい。例えば、ロータ１５２および／またはステータ１５４は、スチールコアの両側に結合されるかまたはモノリシック部品となるよう製造された焼結金属ベースの摩擦材料を含んでもよい。一実施形態において、複数のロータ１５２およびステータ１５４は、使用中にオイルの流れがないよう構成される。いずれにしても、ロータ１５２およびステータ１５４を圧縮することによって発生するブレーキングトルクは、キー１６２およびキー溝１６４を介してロータ１５２からハブ２８に伝達されてもよく、かつシャフト１６およびホイール１８の回転に抵抗するようにスプライン３２、３４を介してハブ２８からシャフト１６に伝達されてもよい。

実質的な熱が、ロータ１５２およびステータ１５４によるブレーキングトルクの発生中に生成され得ることを理解されたい。ベース部分２０のプラットフォーム４２における空気流スロット５４は、ブレーキシステム１２からそうした熱を逃すよう伝達するのに役立ち得る。加えてまたは代替的に、ケージ部分２２の支持体６４同士の間の開口部６６は、ブレーキシステム１２から熱を逃がすよう伝達するのに役立ち得る。

図示されるように、略Ｖ字形状の板バネ１８０は、隣接するステータ１５４同士の間においてこれらステータ１５４の周縁にまたはその付近に配置されてもよく、これらステータ１５４を互いから離れるよう付勢し、これによって、ブレーキングトルクが所望されない場合にステータ１５４が不注意でこれらステータ１５４間にロータ１５２をクランプすること（当該クランプは、寄生的な空転を導き得る）が防止される。例えば、板バネ１８０は、ステータ１５４にわたって配置された周縁金属クリップ１８２に連結されてもよい。そうしたクリップ１８２は、板バネ１８０によってステータ１５４同士の間で担持される負荷の下でステータ１５４が破損するのを回避するために、耐荷重性のものであってもよい。図示されている実施形態では、３つのロータ１５２および４つのステータ１５４が、所定のステータ１５４で始まって終わる交互の配列で配置される。なお、他のさまざまな数のロータおよびステータは、任意の適切な順番で配置されてもよい。例えば、４つのロータおよび５つのステータが、交互の配列で配置されてもよい。一実施形態において、鉱業トラックの各前輪は、後方ブレーキシステムがギアボックスの後ろで動作する場合などにおいて、後輪に関するトルク要件が低減されるため、後輪のブレーキシステムに比べてより多くのロータおよびステータを有するブレーキシステムを装備してもよい。例えば、後方ブレーキシステムは、３つのロータおよび４つのステータを包含してもよく、同時に前方ブレーキシステムは、４つのロータおよび５つのステータを包含してもよい。

図３の参照に続いてここで図６、図７Ａおよび図７Ｂを参照すると、ブレーキシステム１２は、鉱業トラック１０の運転中にロータ１５２およびステータ１５４をともに圧縮するために使用され得る常用ブレーキアクチュエータ２００を含む。図示された実施形態では、常用ブレーキアクチュエータ２００は、ケージ部分２２の３つの第１のチャンバ８０内に配置された３つの第１のピストン２０２を含む。それぞれ第１の流体供給経路１３０および第１の流体ブリーダ経路９０と流体連通する第１の流体入口２０４および第１の流体出口２０６は、ロータ１５２およびステータ１５４とは反対側にある各第１のピストン２０２の側に設けられており、それによって第１の流体供給経路１３０を介して油圧流体を用いて第１のチャンバ８０を加圧することは、第１のピストン２０２を、後退ポジション（図７Ａ）からロータ１５２およびステータ１５４へ向けて展開ポジション（図７Ｂ）へ展開させる。図示されていないが、油圧流体が貯留部から第１の流体供給経路１３０を通って第１のチャンバ８０に流動できるように、第１のチャンバ８０の加圧が、ブレーキペダルなどのコントローラを介してバルブを開くことによって達成されてもよいことを理解されたい。図示されるように、ケージ部分２２の内部空間７０への油圧流体の漏出を防止するために、各第１のピストン２０２とそれぞれの第１のチャンバ８０との間にガスケット２０８が設けられてもよい。いずれにしても、展開ポジションにある場合、シャフト１６の回転に抵抗するためのブレーキングトルクを発生させるべく、ベース部分２０のプラットフォーム４２に対してロータ１５２およびステータ１５４をともに圧縮するかまたはクランプするために、第１のピストン２０２は、ロータ１５２および／またはステータ１５４の少なくとも１つと動作可能に係合してもよい。

図示された実施形態では、負荷分散プレート２１０は、第１のピストン２０２と一組１５０のロータ１５２およびステータ１５４との間に配置されており、それによって第１のピストン２０２とロータ１５２および／またはステータ１５４との間の動作係合は、負荷分散プレート２１０を介して達成される。負荷分散プレート２１０は、フレーム１４に対して回転しないよう固定されてもよく、かつステータ１５４にある程度類似していてもよい。とりわけ、負荷分散プレート２１０は、ケージ部分２２の対応する隆起部１７２を受け入れるために負荷分散プレート２１０の外周（図３）に沿うノッチ２１２と、ハブ２８が通り抜けるサイズになされた中心穴２１４と、を含んでもよい。この様式では、負荷分散プレート２１０は、一貫性がありかつ信頼できるブレーキングトルクのために、ロータ１５２およびステータ１５４のそれぞれの表面領域にわたってロータ１５２およびステータ１５４のほぼ均等な圧縮を提供してもよい。加えてまたは代替的に、熱バリアディスク２１６は、第１のピストン２０２およびチャンバ８０をブレーキングトルクの発生中に生じる熱から遮断するために、ねじ付きボルト２１８などの締結具を介して第１のピストン２０２に連結されてもよい。

図示されるように、第１のピストン２０２をロータ１５２およびステータ１５４から離れるように付勢するために、複数のバネ２２０が、第１のピストン２０２のうちロータ１５２およびステータ１５４と同じ側において第１のピストン２０２の各々とそれぞれの第１のチャンバ８０の表面との間に設けられる。したがって、第１のピストン２０２をロータ１５２およびステータ１５４へ向けて展開させるために、第１のチャンバ８０の閾値加圧(threshold pressurization)は、バネ２２０の付勢に打ち勝つよう要求されることがある。これによって、第１のピストン２０２が、ロータ１５２およびステータ１５４をともに不注意で圧縮されることを防止することができ、かつこれらのバネ２２０は、ピストンストロークを摩擦摩耗に基づいて理想的な適用遅延に調整するために油圧スラックアジャスタの動作を可能にするよう残留圧力を提供する。第１の流体供給経路１３０内の流体の流れを減少させるかまたは停止して第１の流体入口２０４を通じて圧力が抜け出ることが可能となるようにすることなどによって第１のチャンバ８０が減圧される場合、第１のピストン２０２は、ロータ１５２およびステータ１５４から離れるようバネ２２０によって推進されてもよく、かつ板バネ１８０は、ロータ１５２のクランプを解除してブレーキングトルクを発生させるようステータ１５４を互いから離れるように付勢してもよい。第１のピストン２０２は、バネ２２０によってロータから離れるように付勢され得る１５２およびステータ１５４、および板バネ１８０は、ステータ１５４を互いに離れるように付勢して、ロータ１５２のクランプを解除し、ブレーキングトルクの生成を停止することができる。

図３および図６の参照に続いてここで図８Ａおよび８Ｂを参照すると、ブレーキシステム１２は、例えば緊急事態にあるかまたは鉱業トラック１０が使用されなくなる場合などにおいて、鉱業トラック１０の運転中にロータ１５２およびステータ１５４をともに圧縮するために使用され得る緊急またはパーキングブレーキアクチュエータ２３０をさらに含む。一実施形態において、パーキングブレーキアクチュエータ２３０は、スプリング採用油圧解除（ＳＡＨＲ）ブレーキを含んでもよい。図示されるように、パーキングブレーキアクチュエータ２３０は、ケージ部分２２の６つの対応する第２のチャンバ８２内に配置される６つの第２のピストン２３２と、ロータ１５２およびステータ１５４へ向けて第２のピストン２３２を付勢するために、３つの対応するタワー１１８のめくら穴１２２内の第２のピストン２３２にわたって配置される６つのバネ２３４と、を含む。この様式では、第２のピストン２３２は、シャフト１６の回転に抵抗するためのブレーキングトルクを発生させるべくベース部分２０のプラットフォーム４２に対してロータ１５２およびステータ１５４をともに圧縮するかまたはクランプするために、ロータ１５２および／またはステータ１５４の少なくとも１つと動作可能に係合してもよい。

図示された実施形態では、負荷分散プレート２１０は、常用ブレーキアクチュエータ２００に関して上述した様式と同様の様式で、第２のピストン２３２と一連のロータ１５２およびステータ１５４との間に配置される。加えてまたは代替的に、熱バリアディスク２３６は、第２のピストン２３２およびチャンバ８２を、ブレーキングトルクの発生中に生じる熱から遮断するために、締結具２３８を介して第２のピストン２３２に連結されてもよい。

第２の流体供給経路１３２および第２の流体ブリーダ経路９２のそれぞれと流体連通する第２の流体入口２４０および第２の流体出口２４２は、各第２のピストン２３２のうちロータ１５２およびステータ１５４と同じ側に設けられており、それによって、バネ２３４の付勢に打ち勝つのに十分な程度の第２の流体経路１３２を介する油圧流体を用いた第２のチャンバ８２の加圧が、第２のピストン２３２を、ロータ１５２およびステータ１５４から離れるよう展開させる。鉱業トラック１０の通常の運転中、第２のチャンバ８２は、第２のピストン２３２が不注意でロータ１５２およびステータ１５４をともに圧縮することを防止するために、第２のピストン２３２を展開ポジション（図８Ａ）に維持するために加圧されてもよい。鉱業トラック１０の駐車中または緊急事態の際、第２のチャンバ８２は減圧されてもよく、バネ２３４は、ブレーキングトルクを発生させる（図８Ｂ）ために、第２のピストン２３２をロータ１５２およびステータ１５４へ向けて付勢できる。図示されていないが、第２のチャンバ８２の減圧は、第２の流体供給経路１３２を通る貯留部から第２のチャンバ８２への油圧流体の流れを遅くするかまたは妨げるように、パーキングブレーキレバーなどのコントローラを介してバルブを閉じることによって実現され得ることを理解されたい。図示されるように、ケージ部分２２の内部空間７０への油圧流体の漏出を防止するために、各第２のピストン２３２とそれぞれの第２のチャンバ８２との間にガスケット２４４が設けられてもよい。加えてまたは代替的に、各第２のピストン２３２とそれぞれのチャンバ８２との間に液密シールを提供するために、各第２のピストン２３２とそれぞれのチャンバ８２との間に１つ以上のＯリング２４６、２４８が設けられてもよい。

図示された実施形態では、タワー１１８の各めくら穴１２２内にカラム２５０が設けられており、カラム２５０は、それぞれのバネ２３４とほぼ同心である。カラム２５０の外面は、バネ２３４のためのセンタリングを提供してもよく、かつバネ２３４の圧縮および／または展開中にバネ２３４をガイドしてもよい。加えてまたは代替的に、カラム２５０は、少なくとも部分的に中空であってもよく、カラム２５０の内面は、第２のピストン２３２の後退および／または展開中に第２のピストン２３２をガイドしてもよい。それぞれの第２のピストン２３２に近接するカラム２５０の端面は、バネ２３４が過剰に圧縮されかつ／または損傷される前に第２のピストン２３２を停止するよう第２のピストン２３２の展開を制限してもよい。

したがって、ブレーキシステム１２は、ウェットブレーキの欠点の多くを回避すると同時に、ウェットブレーキの利点の多くを伴う改善されたブレーキ性能を提供し得る。例えば、ブレーキシステム１２は、低い摩耗率ひいては長い耐用期間を示し得る。ケージ部分２２の内部空間７０内および／またはロータ１５２およびステータ１５４上にオイルが存在しないことによって、ウェットブレーキ内のオイルによって引き起こされる寄生的な空転が回避され、さらに、複雑な重油の循環装備の必要性が回避される。

本発明がその１つ以上の実施形態の説明によって例示され、同時に実施形態がかなり詳細に説明されているが、当該実施形態は、添付の請求項の範囲をそうした詳細に制限するかまたは多少なりとも限定することを意図していない。付加的な利点および変更は、当業者に容易に理解されよう。したがって、本発明は、そのより広い態様において、特定の詳細、例示的な装置および方法、ならびに図示されかつ説明された例示的な例に限定されない。それゆえ、本発明から逸脱することなく、そうした詳細から展開されてもよい。

１０ 鉱業トラック
１２ ブレーキシステム
１４ フレーム
１６ シャフト
１８ ホイール
２０ ベース部分
２２ ケージ部分
２４ 分離プレート
２６ キャップ部分
２８ ハブ
３０ 中心穴
３２、３４ スプライン
４０ 略環状のプレート
４２ 略環状のプラットフォーム
４８、５２、９６ ねじ付きボルト
５４ 空気流スロット
６０ 下側リング
６２ 上側本体
６４ 支持体
６６ 開口部
７０ 内側空間
７６ ノッチ
８０ 第１のチャンバ
８２ 第２のチャンバ
９０ 第１の流体ブリーダ経路
９２ 第２の流体ブリーダ経路
１０４ 流体供給開口部
１０８ 流体ブリーダ開口部
１１０ 略環状のプレート
１１６ 第１のタワー
１１８ 第２のタワー
１３０ 第１の流体供給経路
１３２ 第２の流体供給経路
１４０ 第１の油圧流体入口ポート
１４２ 第２の油圧流体入口ポート
１４４ 第１の油圧流体ブリーダポート
１４６ 第２の油圧流体ブリーダポート
１５２ ロータ
１５４ ステータ
１６４ キー溝
１６２ キー
１７２ 隆起部
１７０ ノッチ
１８０ 板バネ
１８２ クリップ
２００ 常用ブレーキアクチュエータ
２０２ 第１のピストン
２０４ 第１の流体入口
２０６ 第１の流体出口
２１０ 負荷分散プレート
２１２ ノッチ
２１６、２３６ 熱バリアディスク
２２０、２３４ バネ
２３０ パーキングブレーキアクチュエータ
２３２ 第２のピストン
２４０ 第２の流体入口
２４２ 第２の流体出口
２４６、２４８ Ｏリング
２５０ カラム

Claims (20)

1. フレームと、前記フレームに対して回転可能なシャフトと、を有する機器のためのブレーキシステムであって、
   前記シャフトに動作可能に連結されるよう構成されかつ前記フレームに対して前記シャフトとともに回転するよう構成された複数のロータと、前記フレームに動作可能に連結されるよう構成されかつ前記フレームに対して回転しないように固定されるよう構成された複数のステータと、を含む一連のロータおよびステータと、
   少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータであって、前記第１のピストンは、第１のチャンバ内において、前記第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの前記第１のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置される、第１のブレーキアクチュエータと、
   を備えることを特徴とするブレーキシステム。
2. 少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータであって、前記第２のピストンは、第２のチャンバ内において、前記第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの前記第２のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置される、第２のブレーキアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のブレーキシステム。
3. 前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つがモノリシック部品を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブレーキシステム。
4. 前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つが、カーボン−カーボンを備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
5. 複数の前記ステータは、複数の前記ロータと交互の配列で配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
6. 前記シャフトとともに回転するように前記シャフトに取り付けられるよう構成されたハブをさらに備えており、
   複数の前記ロータは、前記ハブを介して前記シャフトに動作可能に連結されるよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
7. 複数の前記ロータの各々は、キーおよびキー溝の少なくとも一方を含み、
   前記ハブは、複数の前記ロータを前記ハブおよび前記シャフトとともに回転させるために、前記ロータの前記キーまたは前記キー溝のうちの前記一方と係合するためのキーおよびキー溝の少なくとも他方を含むことを特徴とする請求項６に記載のブレーキシステム。
8. 前記フレームに取り付けられかつ前記フレームに対して回転しないよう固定されるよう構成されたハウジングをさらに備えており、
   複数の前記ステータの各々は、ノッチおよび隆起部の少なくとも一方を含み、
   前記ハウジングは、複数の前記ステータを前記フレームに対して回転しないように固定するために、前記ステータの前記ノッチまたは前記隆起部のうちの前記一方に係合するためのノッチおよび隆起部の他方を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
9. 少なくとも１つの前記第１のピストンが前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合する場合に、複数の前記ロータおよび前記ステータの均等な圧縮を提供するために、少なくとも１つの前記第１のピストンと前記一連のロータおよびステータとの間に配置される負荷分散プレートをさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
10. 複数の前記ロータおよび前記ステータは、オイルの流れがないよう構成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のブレーキシステム。
11. フレームと、
    前記フレームに対して回転可能なシャフトと、
    ブレーキシステムと、
    を備えており、
    前記ブレーキシステムは、
    前記シャフトに動作可能に連結されかつ前記フレームに対して前記シャフトとともに回転可能な複数のロータと、前記フレームに動作可能に連結されかつ前記フレームに対して回転しないよう固定された複数のロータと、を含む一連のロータおよびステータと、
    少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータであって、前記第１のピストンは、第１のチャンバ内において、前記第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの前記第１のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによって前記フレームに対する前記シャフトの回転に抵抗するためのブレーキングトルクが発生するように、配置される、第１のブレーキアクチュエータと、
    を備えることを特徴とする機器。
12. 少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータであって、前記第２のピストンは、第２のチャンバ内において、前記第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの前記第２のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによって前記フレームに対する前記シャフトの回転に抵抗するためのブレーキングトルクが発生するように、配置される、第２のブレーキアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の機器。
13. 前記シャフトは車軸であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の機器。
14. 前記シャフトがスピンドルであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の機器。
15. 前記シャフトに取り付けられかつ前記シャフトとともに回転可能な少なくとも１つのホイールをさらに備えることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の機器。
16. 前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つがモノリシック部品を備えることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の機器。
17. 前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つがカーボン−カーボンを備えることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の機器。
18. 複数の前記ステータは、複数の前記ロータと交互の配列で配置されることを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の機器。
19. フレームを有する機器のためのブレーキシステムであって、
    前記ブレーキシステムは、
    前記フレームに対して回転可能なように構成された複数のロータと、前記フレームに動作可能に連結されるよう構成されかつ前記フレームに対して回転しないように固定されるよう構成された複数のステータと、を含む一連のロータおよびステータと、
    少なくとも１つの第１のピストンを含む第１のブレーキアクチュエータであって、前記第１のピストンは、第１のチャンバ内において、前記第１のチャンバの加圧が少なくとも１つの前記第１のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置される、第１のブレーキアクチュエータと、
    を備えることを特徴とするブレーキシステム。
20. 少なくとも１つの第２のピストンに動作可能に連結された少なくとも１つのバネを含む第２のブレーキアクチュエータであって、前記第２のピストンは、第２のチャンバ内において、前記第２のチャンバの減圧が少なくとも１つの前記第２のピストンを前記ロータおよび前記ステータの少なくとも１つに動作可能に係合させ、それによって前記ロータおよび前記ステータがともに圧縮され、これによってブレーキングトルクが発生するように、配置される、第２のブレーキアクチュエータをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載のブレーキシステム。

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