制动系统、采矿车辆以及释放制动器的方法与流程

本发明涉及一种采矿车辆的制动系统。该制动系统包括制动组件，该制动组件被布置成与采矿车辆的车轮相连接。制动组件是弹簧施加式制动器，该弹簧施加式制动器通过液压释放致动器释放。这种弹簧施加式液压释放制动系统及其释放致动器的操作在正常操作条件期间由主要制动回路所控制。该制动系统还包括释放回路，该释放回路用于在特定情形下致动释放致动器。

本发明进一步涉及一种采矿车辆，该采矿车辆装备有弹簧施加式液压释放制动系统，并且本发明涉及一种控制这种制动系统的方法。

本发明的领域更确切地限定在独立权利要求的前序部分中。

背景技术：

在矿场中以及在其它作业场所处，使用不同类型的轮式采矿车辆。这些采矿车辆设置有一个或多个采矿作业装置，用于在作业场所处执行采矿作业任务。该采矿车辆可以是轮式装载机、运输车辆或翻车机、凿岩钻机、打锚杆或加固车辆或测量车辆。采矿车辆是重型车辆，该重型车辆出于安全原因通常设置有弹簧施加式制动器。这种弹簧施加式液压释放制动系统(sahr)用在采矿车辆中，以在失去车辆动力或液压流体压力时提供自动防故障制动。然而，当装备有这种制动器的采矿车辆在作业场所处变得失能并且需要将采矿车辆拖离时，则须通过外部压力源来给制动器加压，以释放制动器。已研制了不同的释放系统来给制动系统加压，并且控制这些制动系统。然而，目前的系统已显示出包含一些缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种新颖且改进的制动系统以及用于控制弹簧激活并且能够液压释放的制动组件的方法。本发明进一步涉及一种采矿车辆，该采矿车辆实施改进的制动系统。

根据本发明的制动系统的特征在于第一独立设备权利要求所述的表征特征。

根据本发明的方法的特征在于独立方法权利要求所述的表征特征和步骤。

此外，在附加的独立设备权利要求中公开了采矿车辆的表征特征。

所公开的解决方案的构思在于，采矿车辆的制动系统包括以下这样的系统，即使在制动器由释放回路释放的情况下，该系统仍允许使用车辆的常规制动器。因此，该制动系统可以包括一个或多个超驰装置，即使释放回路被激活，该一个或多个超驰装置仍可用于重新施加制动器。该制动系统包括连接到主要制动系统的若干弹簧施加式液压释放制动组件。该制动系统进一步包括液压释放回路，该液压释放回路用于在某些情况中相对于主要制动回路独立地对制动组件的释放致动器加压。即使释放回路被激活仍重新施加制动器的系统包括一个或多个超驰装置，该一个或多个超驰装置能够选择性地操作，以用于使液压释放回路减压。当激活超驰装置时，液压释放回路中的压力下降，并且弹簧激活式制动器变得能够操作，因此导致采矿车辆制动。换言之，通过控制超驰装置或系统的操作，可以抵消释放回路的操作。超驰系统的操作与释放系统的操作相逆。

所公开的解决方案的优点在于，因为在制动器通过释放回路释放的情况中也能够使用制动器，因此改进了采矿车辆的安全性。

根据一个实施例，所提及的超驰装置是手动控制的。于是，操作员或维修人员决定何时需要超驰功能性，并且生成控制力或控制信号来用于启动超驰装置的操作。手动肌肉控制力可以导致直接致动超驰装置。替代性地是，致动是间接的，由此手动控制动作生成信号，这些信号传输到电气操作致动器或流体操作致动器，这些电气操作致动器或流体操作致动器然后执行对超驰装置的控制状态的实际改变。

根据一个实施例，该超驰装置包括至少一个超驰阀，该至少一个超驰阀连接到释放回路。该超驰阀可以包括用于耦合释放回路的第一控制位置和用于与释放回路脱离的第二控制位置。该第一控制位置是正常位置，该正常位置允许释放回路能对制动器加压，以释放这些制动器。然而，当超驰装置从正常的第一控制位置切换到第二控制位置时，该释放回路减压。当压力在制动组件的释放致动器中不再占主导时，则弹簧激活制动器，由此导致采矿车辆制动。换言之，阀的第二控制位置是制动位置，并且正常的第一控制位置是释放位置。该超驰阀可以是标准液压部件(例如，常规方向阀)，由此该超驰阀是相对简单、可靠且便宜的部件。

根据一个实施例，该超驰装置包括至少一个超驰阀或对应的流体控制设备，该至少一个超驰阀或对应的流体控制设备连接到释放回路，并且构造用以在被致动时关闭与释放回路的专用压力源的连接。该阀还构造用以当从正常的第一位置致动到第二控制位置时，将释放回路的剩余压力排放到储罐或排放管线。超驰阀或流体控制设备的可移动的控制构件可以被布置用以在上述控制位置之间线性地移动，或者替代性地是，该控制构件可以在上述控制位置之间转动。所述线性可移动式控制构件可以是滑阀，该滑阀构造用以打开和关闭控制开口，并且转动式控制构件可以是控制套筒，该控制套筒设置有贯通开口。

根据一个实施例，该超驰装置包括至少一个超驰阀或对应的流体控制设备。当没有外部力在控制超驰阀时，该超驰阀由弹簧元件控制，以朝向正常的第一控制位置运动。这样，该超驰阀自动地朝向释放位置移动，并且仅仅制动位置需要单独的控制措施。弹簧加载阀的优点在于，当并未生成特定的制动控制指令时，能够持续地使用该释放系统。阀不会意外地留在制动位置，由此阻止释放系统的操作，并且牵引采矿车辆。

根据一个实施例，该超驰装置包括至少一个超驰阀或对应的流体控制设备，该至少一个超驰阀或对应的流体控制设备是机械操作的流体控制装置。机械操作意思是指该装置由肌肉力和运动所致动，以改变该装置的控制位置。该超驰阀可能受到诸如控制杆、控制踏板或控制按钮之类的手动控制元件所影响。换言之，该采矿车辆的操作员直接地致动该控制阀。手动地使阀移动在布置上简单，并且手动致动原理是可靠的。此外，手动超驰装置的操作可以容易地布置成直观的，这对安全性也具有正面影响。

根据一个实施例，该超驰装置包括至少一个超驰阀或对应的流体控制构件，该至少一个超驰阀或对应的流体控制构件是电气操作的控制元件。该超驰系统可以包括电气开关，该电气开关用于控制该超驰阀。该开关可以是位于操作员面板处的单独元件，或者替代性地是，该开关可以例如定位成与制动踏板或驻车制动杆相连接。该电气控制阀可以包括电磁阀，该电磁阀用于切换该阀的控制位置。用于致动控制阀或对应的流体控制构件的又一替代方案是使用压力控制阀，由此，操作员可以通过手动控制运动来生成控制压力，并且该控制压力使控制阀移动，以改变超驰阀的控制位置。具有间接的电动控制或液压控制的阀的优点在于，可以自由地选择阀的位置。

根据一个实施例，该超驰装置定位成与采矿车辆的常规制动踏板相连接。制动踏板是主要制动回路的一部分，并且构造用以将手动控制运动传递到主要制动回路的制动控制器，并且由此在正常驾驶期间控制制动。因此，该制动踏板构造用以不仅致动制动控制器，而且还控制超驰装置。由于超驰装置连接到释放回路，因此仅仅当释放回路被加压并且激活时，该超驰装置的致动才对制动组件起作用。该超驰装置可以是超驰阀或对应的流体控制设备，释放回路的压力可以通过该超驰阀或对应的流体控制设备减压。替代性地是，电动开关或液压开关可以被布置成与制动踏板相连接，并且所生成的控制信号或压力可用于控制单独的液压控制构件，以用于使释放回路减压。当超驰装置由常规制动踏板控制时，超驰系统的操作是直观的，并且在采矿车辆的控制舱室中无需单独的附加控制构件。

根据一个实施例，该制动系统包括如在之前的实施例中公开的制动踏板和超驰阀。该超驰阀和制动控制器同时受到制动踏板的运动所影响。然而，当释放回路并未被激活时，因为释放回路于是并未加压并且无法进行流体控制，因此超驰阀执行空转运动。换言之，当释放系统致动时，超驰阀的运动仅仅在特定情况中(例如，在牵引期间)才是有关的。这种解决方案的优点在于，该超驰系统能够持续地操作，并且操作员无需作出预先准备和额外的措施。

根据一个实施例，该制动系统包括制动踏板单元，该制动踏板单元包括框架、制动踏板、制动控制器以及超驰阀。该制动踏板单元能够一件式地安装和拆卸，由此便于采矿车辆的组装和维护。

根据一个实施例，该制动系统包括在之前的实施例中公开的制动踏板单元。此外，该制动踏板通过转动接头连接到框架，以允许制动踏板相对于框架摆动。制动控制器和超驰阀可以位于转动接头的相对两侧处，由此该制动踏板在一个方向上的摆动运动构造用以使制动控制器和超驰阀在相反方向上移动。由于所公开的摆动布置结构，因此便于制动控制器和超驰阀在该单元上的定位，并且制动踏板单元的布局可以是紧凑的。

在之前的实施例的替代性解决方案中，制动控制器和超驰阀或超驰装置可以被布置在转动接头的同一侧上。

根据一个实施例，该制动系统包括双液压系统。主要制动回路和释放回路是分离的液压系统，这些液压系统包括专用的流体通道、控制构件以及压力源。双系统的优点在于，主要制动系统中的故障不会阻碍释放系统的操作。

根据一个实施例，该释放回路通过至少一个压力控制的分离阀与主要制动回路分离。该分离阀构造用以当释放回路的压力超过预设压力极限时，打开从释放回路到制动组件的流体连接。该分离阀具有第一正常位置和第二位置，在该第一正常位置中，流体连接从主要制动回路连接到释放致动器，而该第二位置用于关闭与主要制动回路的连接并且打开从释放回路到释放致动器的连接。当失去主要制动回路中的压力时，分离阀可以通过弹簧力保持在正常的第一位置中。然后，释放回路可以加压，并且分离阀可以在压力控制的作用下改变该分离阀的位置并连接释放系统。分离阀的打开压力可以通过对弹簧的力进行设置来设定。打开压力可以是例如10巴。

根据一个实施例，该制动系统包括两个在之前的实施例中公开的分离阀。前部的分离阀用于使处在若干前部的制动组件处的主要制动回路与释放回路相分离，并且后部的分离阀用于使主要制动回路与处在若干后部的制动组件处的释放回路相分离。

根据一个实施例，该采矿车辆是地下采矿车辆。装备有弹簧施加式制动器的这种重型采矿车辆的缺点在于，这种制动器阻止了失能车辆被容易地拖走。对于在地下矿场(其中，对于失能车辆的接近受到限制)中使用的车辆而言，这是一个特殊的问题。在未经加固的矿场坑顶下方使用采矿车辆的情形中，这是尤为重要的。由于不允许作业人员进入这些区域中，因此可能无法维修和取回失能的车辆。

根据一个实施例，该采矿车辆是轮式装载机，该轮式装载机设计用于地下矿场并且包括铲斗，该铲斗用于在矿场场所处拖运和装载破碎的岩石材料和矿石。因此，采矿车辆的采矿作业装置是铲斗。

根据一个实施例，该采矿车辆是轮式翻车机或拖运卡车，该轮式翻车机或拖运卡车设计用于地下矿场并且包括翻斗，该翻斗用于在矿场场所处拖运破碎的岩石材料和矿石。因此，采矿车辆的采矿作业装置是翻斗。

根据一个实施例，该采矿车辆是轮式凿岩钻机，该轮式凿岩钻机设计用于地下矿场并且包括一个或多个吊臂，该一个或多个吊臂设置有凿岩机。因此，采矿车辆的采矿作业装置是凿岩机。

根据一个实施例，该采矿车辆包括至少一个牵引元件，该至少一个牵引元件允许在采矿车辆失能时牵引该采矿车辆。通常，牵引元件位于采矿车辆的后端部处，即位于该车辆的相对于采矿作业装置的相反端部处。牵引元件被布置成能够相对于载架运动，并且包括闲置正常位置和激活牵引位置。此外，该可移动的牵引元件连接到液压泵，该液压泵构造用以当牵引元件从闲置正常位置移动到激活牵引位置时，生成用于释放回路的液压压力。换言之，当开始牵引时，自动地生成用于释放制动组件的弹簧所需的压力，并且无需任何外部或单独的装置。由牵引元件致动的液压泵可以是液压缸，该液压缸用作释放回路的第二压力源。液压缸可以是牵引元件的一体部件。替代性地是，牵引元件的运动可以从线性运动变换成旋转，由此该泵可以是旋转泵。

根据一个实施例，该设备包括牵引钩，该牵引钩附连到车辆并且能够操作地连接到液压缸，以使得牵引钩上的牵引力致动液压缸。液压缸被连接，用以将液压压力传递到车辆制动器，用以释放制动器并且允许牵引。当移除牵引力时，弹簧使牵引钩返回到该牵引钩的初始位置，由此允许重新施加弹簧激活式制动器。上文公开的超驰装置构造用以在牵引期间使制动器减压。

根据一个实施例，该释放回路设置有专用液压泵，该专用液压泵用作第二压力源并且由此给释放回路加压。该专用液压泵能够相对于主要液压泵和牵引元件独立地操作。该专用液压泵可以是能够手动操作的，或者替代性地是，该泵可以通过专用电气动力单元提供动力，该专用电气动力单元包括电动机和储能器。

根据一个实施例，该释放回路设置有专用液压蓄能器，该专用液压蓄能器用作第二压力源并且由此给释放回路加压。

根据一个实施例，该释放回路可以包括两个或更多个在上文的实施例中公开的加压系统。

根据一个实施例，主要制动回路通过采矿车辆的主要液压泵被加压。

根据一个实施例，该释放回路或制动组件可以设置有远程控制阀，该远程控制阀用于使释放致动器减压。该远程控制阀可以是电气阀，该电气阀构造用以将释放致动器的主要压力引导到储罐管线，并且关闭压力流体从释放回路到释放制动器的馈送。该远程控制电动阀可以受从采矿车辆的控制舱室传送出的控制信号的控制，或者这些信号可以通过便携式控制单元生成。该远程控制阀可以定位成与制动组件相连接，或者定位在释放回路中。

可以将上文公开的实施例加以组合，从而形成具有上述特征中的所需的那些特征的合适解决方案。

附图说明

在附图中更详细地描述一些实施例，附图中：

图1是轮式装载机的示意侧视图，

图2是采矿车辆的制动系统的示意图，

图3是制动系统的包括超驰装置的一部分的示意图，

图4是制动系统的包括替代性超驰系统的一部分的示意图，即使释放回路被激活，该替代性超驰系统仍允许制动，

图5是制动系统的一部分的示意图，其中，超驰阀和制动控制器均通过制动踏板致动，

图6是制动系统的一部分的示意图，其中，制动控制器和超驰阀具有专用的手动致动元件，

图7是示出一些替代性压力源的示意图，这些替代性压力源用于生成用于制动系统的释放回路的所需的释放压力，以及

图8是制动踏板单元的示意图。

出于清楚起见，这些附图以简化的方式示出所公开的解决方案的一些实施例。在附图中，相似的附图标记指示相似的元件。

具体实施方式

图1示出轮式装载机1来作为采矿车辆2的示例。拖运卡车和凿岩钻机也是采矿车辆2，该采矿车辆包括至少一个采矿作业装置3。所公开的方法和解决方案可以应用在所有类型的采矿车辆中，并且尤其适用于那些旨在用于地下矿场的采矿车辆。

图1中示出的轮式装载机1包括载架4和铲斗5，该铲斗被可移动地连接到载架4。载架4包括前车轴6和后车轴8，该前车轴设置有前车轮7a，并且该后车轴设置有后车轮7b。车轮7设置有弹簧激活并且液压释放的制动器(sahr制动器)，这些弹簧激活并且液压释放的制动器连接到液压制动回路。该载架还包括主要动力单元9，主要液压泵10可以与该主要动力单元相连接，以用于生成用于轮式装载机1的液压系统的液压压力。在轮式装载机的正常操作期间，由主要液压泵10生成的液压压力也可以传送到制动系统。图1进一步公开了载架4的后端部可以设置有牵引元件11(诸如，牵引钩)，该牵引元件用于在轮式装载机已变得失能时牵引该轮式装载机。牵引元件11可以可动地连接到载架4。控制舱室12处在载架4的前端部部分处，该控制舱室设置有制动器和其它控制装置。

在图2中示出图1的轮式装载机1的制动系统13。制动组件14与前车轮7a和后车轮7b相连接，每个制动组件均包括用于连接制动器15的至少一个弹簧s和用于断开制动器15的至少一个释放致动器ra。例如，制动器15可以包括盘状制动元件，以生成制动力，或者替代性地是，制动器可以包括制动蹄片。制动组件14连接到液压主要制动回路16，该液压主要制动回路包括至少一个第一压力源ps1和至少一个制动控制器bc。第一压力源ps1可以包括与轮式装载机的主要液压系统的连接，或者该第一压力源可以包括专用液压泵。制动控制器bc可以位于控制舱室中，由此操作员可以控制释放致动器ra的操作。此外，制动系统13包括液压释放回路17，该液压释放回路设置有第二压力源ps2。第二压力源ps2可以相对于第一压力源ps1独立地操作，由此释放致动器ra可以还在主要制动系统出故障的情况中加压。制动回路16、17均包括专用压力通道18、19，这些专用压力通道通过分离阀20a、20b或对应的控制元件而在前车轴6和后车轴8处彼此分离。分离阀20a、20b可以控制将压力流体选择性地馈送到制动组件14。

图3公开了制动系统13，该制动系统设置有超驰装置21，该超驰装置21构造用以响应于控制措施而使释放回路17减压。超驰装置21可以包括控制元件22，该控制元件22用于生成手动控制运动或信号，以用于对控制构件23的操作进行控制，该控制构件23被布置成与释放回路17流体连接。控制元件22可以是按钮或控制杆，该按钮或控制杆被布置用以影响控制构件23的操作，该控制构件例如可以是阀。控制构件23可以关闭与第二压力源ps2的连接，并且可将释放回路17连接到排放管线，由此该释放回路可以响应于由控制元件22执行的控制措施而减压。

在正常情况中，由于第一压力控制管线25通过主要制动回路16的压力加压，因此压力控制的分离阀20处于第一控制位置24a中。分离阀20还通过弹簧26被推向第一控制位置24a。当主要制动回路16失能并且释放回路17加压时，分离阀20的第二压力控制管线27得以加压，并且阀20克服弹簧26的力而朝向第二控制位置24b移动。可调节弹簧力，从而控制位置的改变仅仅响应于超过预定的压力极限而发生，该预定压力极限例如可以是10巴。释放致动器ra可以是液压缸，或者替代性地是，该释放致动器可以是液压马达，该液压马达连接到传动装置，用于将所生成的转动运动变换成线性运动。

在第一控制位置24a中，主要制动回路16连接到释放致动器ra，并且释放回路17断开。在第二控制位置24b中，主要制动回路16断开，并且释放回路17连接。然而，可以通过超驰装置21抵消所连接的释放回路17的操作。

在图3中，出于清楚起见而仅仅示出一个释放致动器ra。然而，分离阀20可以通过压力通道28控制压力流体流向位于同一车轴上的一个或多个释放致动器。此外，主要制动回路16可以通过压力通道29连接到一个或多个其它的分离阀，并且释放回路17可以通过压力通道30具有与释放致动器的相应连接。制动系统13的操作原理是相同的，而不管采矿车辆的车轴的数目以及受控制动组件的数目如何。因此，出于清楚起见，图4到图6以相同方式进行了简化。

图4中公开的制动系统与图3中的制动系统基本上相同，除了超驰装置21以外，该超驰装置在图4中被布置到连接分离阀20和释放致动器ra的压力管线。于是，超驰装置21可以包括用作控制构件23的电气控制超驰阀31。控制阀31可以通过手动控制元件22(诸如，控制按钮)远程地控制，该手动控制元件可以位于控制舱室中。超驰阀31在图4中处于第一控制位置32a中，其中，分离阀20和释放致动器ra之间的连接被连接。当控制元件22被致动时，阀切换到第二控制位置32b，其中，将与分离阀20的连接关闭，并且将与储罐33的连接打开。因此，使释放致动器ra减压，并且制动器被致动。类似的超驰装置21可以被布置到采矿车辆的其它的车轴和车轮。

图5公开了替代性系统，该替代性系统通过利用常规制动踏板34来控制制动控制器bc和超驰装置21。制动控制器bc和超驰装置21的超驰阀36可以位于转动接头35的相对两侧上。由此，当按压制动踏板34时，制动控制器bc和超驰阀36在相反方向上移动。制动控制器bc可以是方向阀，该方向阀具有三个控制位置37a-37b。在第一控制位置37a中，由于与第一压力源ps1的连接打开，因此给主要制动回路16加压。在第二控制位置37c中，主要制动回路16连接到储罐管线t，并且制动器被致动。在第三控制位置37b中，所有的连接均被关闭。制动踏板34的致动使得制动控制器bc的控制阀向上提升，并且制动踏板34和制动控制器bc可以通过弹簧元件返回到正常下侧位置。超驰阀36也可以是方向阀，并且该超驰阀包括正常第一控制位置38a，其中，释放回路17连接到第二压力源ps2，并且与储罐管线t的连接被关闭。超驰阀例如通过弹簧39保持在正常第一控制位置38a中。当按压制动踏板时，辊子元件40或对应的力传递元件或柱塞然后将制动踏板34的机械运动传递到超驰阀36，并且使该超驰阀在向下方向上移动。然后，第二控制位置38b得以致动，并且释放回路17连接到储罐管线t，并且与第二压力源ps2的连接被关闭。分离阀20和制动组件14的结构和操作可以与结合之前的附图所公开的结构和操作相同。

图6公开了一种解决方案，该解决方案与图5的解决方案的不同之处在于，超驰阀36并不由制动踏板致动，而是替代地是，该超驰阀可以由控制杆41致动。控制杆41可以位于控制舱室或其它位置中。

图7公开了用于给释放回路加压的一些可行的第二压力源ps2。所需的压力可以通过压力泵单元42生成，该压力泵单元被布置成与牵引元件11相连接。牵引元件11(诸如，牵引钩)然后被布置用以使气缸44的活塞杆43移动，由此，活塞45在气缸44内部运动并且在压力空间46中生成压力。所生成的压力可以通过压力端口47传送到释放回路。当牵引力被移除时，弹簧48可以使牵引元件11和活塞45返回到它们的初始正常位置。因此，当拉动牵引元件11以启动牵引时，汽缸44用作泵送装置。替代性地是，释放回路可以包括专用液压动力组49，该专用液压动力组包括液压泵50和动力装置51，该动力装置51用于致动所述泵50。该动力装置可以是电气马达m，并且动力组49可以包括储能器，以用于驱动马达。替代性地是，该动力装置可以是能够手动操作的杆或对应的元件。又一替代性方案是使用压力存储器或压力蓄能器52来用于给释放回路加压。压力蓄能器52包括气体空间53、液压流体空间54和处在空间53、54之间的分离构件55(诸如活塞或隔膜)。液压流体可以存储在空间54内部，并且气体空间53可以预充有加压气体。可以监测蓄能器52的操作状况，以确保蓄能器能够持续地操作，从而为释放回路提供所需的压力。

图8公开了制动踏板单元56，该制动踏板单元包括框架57、制动踏板34、转动接头35、制动控制器bc以及超驰装置21。框架56可以包括紧固装置，该紧固装置用于将制动踏板单元56以一个单件的方式安装到采矿车辆。制动控制器bc可以是方向阀，该方向阀通过提升杆58和接头59连接到制动踏板34。超驰装置21包括超驰阀36，该超驰阀紧固到框架57并且包括柱塞60，该柱塞面向制动踏板34。制动踏板34可以包括旋转辊子40，该旋转辊子构造用以当制动踏板34被致动时推动柱塞60。

在一个替代性方案中，制动踏板单元可以是制动控制器，并且超驰阀可以相对于转动接头布置在同一侧上，或者它们的位置可以与图5和8中所示的位置相对。

附图和相关描述仅仅旨在说明本发明的构思。在细节上，本发明可以在权利要求书的范围内变化。