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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf Bremsanordnungen, und insbesondere auf
Fahrrad-Bremsanordnungen.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Verschiedene
Arten von Bremsen für
Fahrräder
wurden verwendet. Dennoch weisen bekannte Einheiten, wie existierende
Cantilever-Bremsen und U-Bremsen (U-brakes) verschiedene Einschränkungen
und Nachteile auf.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Beispielsweise
Ausführungsformen,
die hier beschrieben sind, weisen verschiedene Merkmale auf, von
denen kein Einziges unentbehrlich oder ausschließlich verantwortlich für ihre gewünschten
Eigenschaften ist. Ohne den Umfang der Ansprüche zu beschränken, werden
einige der vorteilhaften Merkmale nachfolgend zusammengefasst.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst eine Fahrrad-Bremsanordnung zur Aufbringung einer Bremskraft
auf ein Rad eine Gestängebaugruppe. Die
Gestängebaugruppe
umfasst einen Antriebshebel und einen Bremsarm, der eine Bremsfläche umfasst.
Die Gestängebaugruppe
ist angepasst, um die Bremsfläche
auf das Rad zuzubewegen aufgrund der Bewegung des Antriebshebels,
wobei die Gestängebaugruppe
ferner angepasst ist, um die Bremsfläche in Richtung auf das Rad
zuzubewegen um eine größere Entfernung
bezogen auf eine gegebene Bewegung des Antriebshebels für einen
ersten Bereich der Bewegung des Antriebshebels, als für einen
zweiten Bereich der Bewegung des Antriebshebels. Die Bremsanordnung
ist angepasst, so dass die Bremsfläche während des zweiten Bereichs
der Bewegung des Antriebshebels dichter zur Berührung mit dem Rad angeordnet
ist, als während
des ersten Bereiches der Bewegung des Antriebshebels.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst die Bremsanordnung für
ein Fahrrad einen Antriebshebel, der mit einem Bremszug an einer
ersten Stelle verbunden ist, wobei der Antriebshebel angepasst ist,
um um einen ersten Drehpunkt zu schwenken, und wobei eine Antriebslinie
definiert ist durch eine Linie von der ersten Stelle zu dem ersten
Drehpunkt. Die Bremsanordnung umfasst ferner einen Bremsarm, der
mit einem Bremskörper
verbunden ist und eine Gelenkstange, die schwenkbar mit dem Antriebshebel
an einem zweiten Drehpunkt verbunden ist und schwenkbar mit dem
Bremsarm an einem dritten Drehpunkt verbunden ist, wobei eine Gelenklinie definiert
ist durch eine Linie von dem zweiten Drehpunkt zu dem dritten Drehpunkt.
Die Bremsanordnung ist so angepasst, dass die Antriebslinie mehr parallel
zu der Gelenklinie liegt, wenn der Bremskörper das Rad berührt, als
wenn der Bremskörper
von dem Rad beabstandet ist.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst eine Fahrrad-Bremsanordnung eine Mehrhebelgestängebaugruppe
enthaltend ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied, der mit einem
Bremskörper
verbunden ist. Die Mehrhebelgestängebaugruppe
ist angepasst, um einen Freiraum zwischen einem Rad und dem Bremskörper bereit
zu stellen, wenn sich die Bremsanordnung in einer ersten unbetätigten Stellung
befindet. Die Mehrhebelgestängebaugruppe
ist angepasst, um eine größere Hebelübersetzung
bereit zu stellen, wenn sich die Bremsanordnung in einer zweiten
aktivierten Stellung befindet, in der der Bremskörper das Rad berührt, als
wenn sich die Bremsanordnung in der ersten nicht aktivierten Stellung
befindet, wobei die Hebelübersetzung
proportional zu dem Verhältnis
von ωin zu ωout ist, wobei ωin die
Winkelgeschwindigkeit des Antriebsglieds und ωout die
Winkelgeschwindigkeit des Abtriebsglieds ist.
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Die
Offenbarung umfasst ferner Verfahren zur Verwendung und Verfahren
zur Herstellung des Systems und/oder verschiedener Komponenten oder Kombinationen
von Komponenten, die zuvor oder die an anderer Stelle beschrieben
sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorzüge der Erfindung sind besser
zu verstehen unter Bezugnahme auf Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind. Die dargestellten Ausführungsformen sind nicht vorgesehen, um
die Grenzen oder den Bereich der Erfindung zu definieren.
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1A ist
eine Seitenansicht eines Geländefahrrades
oder Mountainbikes, dass eine Ausführungsform der Bremsanordnung
umfasst.
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1B ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
der Bremsanordnung.
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2 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer Bremsanordnung in einer ersten Stellung.
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3 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer Bremsanordnung in einer zweiten Stellung.
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4 ist
eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer Bremsanordnung in einer dritten Stellung.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bremsanordnung
mit einer einstellbaren Antriebsbasis.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Bremsarmbaugruppe
mit mehreren Armen.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Auch
wenn bestimmte bevorzugte Ausführungsformen
und Beispiele nachfolgend offenbart sind, erstreckt sich der erfinderische
Gegenstand über
die im Einzelnen offenbarten Ausführungsformen hinaus auf andere
alternative Ausführungsformen
und/oder Verwendungen und auf Modifikationen und Äquivalente
davon. Daher ist der Schutzbereich der angefügten Ansprüche nicht durch eines der speziellen
Ausführungsformen
beschränkt,
die nachfolgend beschrieben sind. Beispielsweise können bei jeder
hier beschriebenen Methode oder Verfahren die Tätigkeiten oder Schritte des
Verfahrens oder des Prozesses in jeder geeigneten Reihenfolge ausgeführt werden
und sind nicht notwendigerweise auf eine bestimmte dargestellte
Reihenfolge beschränkt. Verschiedene
Arbeitsschritte können
wiederum als viele diskrete Schritte beschrieben sein in einer Weise,
die hilfreich sein kann, bestimmte Ausführungsformen zu verstehen,
jedoch sollte die Reihenfolge der Beschreibung nicht ausgelegt werden,
um anzudeuten, dass diese Schritte von ihrer Reihenfolge abhängig wären. Weiterhin
können
die Strukturen, Systeme und/oder Geräte, die hier beschrieben werden, als
integrierte Komponenten ausführt
werden oder als separate Komponenten. Für die Zwecke des Vergleichs
verschiedener Ausführungsformen,
werden bestimmte Aspekte und Vorzüge dieser Ausführungsformen
beschrieben. Nicht notwendigerweise werden alle Aspekte oder Vorzüge durch
eine bestimmte Ausführungsform
erreicht. Daher können beispielsweise
verschiedene Ausführungsformen
in einer Weise ausgeführt
werden, die einen Vorzug erreicht oder optimiert oder eine Gruppe
von Vorzügen, wie
hier gezeigt wird, ohne notwendigerweise andere Aspekte oder Vorzüge zu erreichen,
die ebenfalls hier gezeigt oder vorgeschlagen werden.
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1A zeigt
ein Fahrrad, das insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet
ist. Das Fahrrad 10 umfasst einen Rahmen 12, der
drehbar eine Radaufnahme oder Vordergabelbaugruppe 14 nähe einem
vorderen Ende des Rahmens 12 drehbar um eine Steuerachse
trägt.
Ein unteres Ende der Gabelbaugruppe 14 trägt ein Vorderrad 16 des
Fahrrades 10. Eine Lenkerbaugruppe 18 ist mit
einem oberen Ende der Gabel 14 verbunden, um die Gabelbaugruppe 14 und
das Vorderrad 16 um die Steuerachse des Fahrrades 10 zu
drehen. Ferner kann die Lenkerbaugruppe 18 ein oder mehrere
Betätigungselemente
umfassen, wie Schalt- oder Bremshebel.
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Ein
Hinterrad 20 des Fahrrades 10 ist nahe dem hinteren
Ende des Rahmens 12 aufgenommen. Eine Tretkurbelbaugruppe 22 ist
drehbar durch einen unteren Teil des Rahmens 12 getragen.
Eine Antriebskette 24 erstreckt sich zwischen der Tretkurbelbaugruppe
und dem Hinterrad um Antriebsleistung dazwischen zu übertragen,
wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist.
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Eine
vordere Bremszange 26 wird durch die Vorderradgabelbaugruppe 14 gehalten
und ist angepasst, um selektiv eine Quetschkraft auf eine Felge des Vorderrades 16 aufzubringen.
In gleicher Weise ist eine hintere Bremszange 28 durch
den Rahmen 12 aufgenommen und angepasst, um selektiv eine Quetschkraft
auf einen Felgenabschnitt des Hinterrades 20 aufzubringen.
Ausführungsformen
der Bremsanordnung, die eine hintere Bremszange 28 umfassen,
werden nachfolgend näher
beschrieben.
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Eine
Sattelstütze 30 erstreckt
sich in einer aufwärtigen
Richtung von dem Rahmen 12 und trägt einen Sattel 32 auf
seinem oberen Ende. Die Sattelstütze 30 kann
in der Höhe
gegenüber
dem Rahmen 12 eingestellt werden, um eine Sattelhöhe des Fahrrades 10 einzustellen.
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Vorzugsweise
umfasst der Rahmen 12 einen Hauptrahmenabschnitt 34 und
eine Radaufnahme oder einen hinteren Rahmenabschnitt 36.
In einigen Ausführungsformen
kann der hintere Rahmenabschnitt 36 schwenkbar mit dem
Rahmen 12 verbunden und mit Stoßdämpfern versehen sein. Der hintere
Rahmenabschnitt 36 umfasst wünschenswerterweise ein paar
untere Ausleger oder Kettenstreben 38 (von denen nur eine
dargestellt ist), die sich auf jeder Seite des Hinterrades 20 von
einem unteren Abschnitt des Hauptrahmens 34 aus erstrecken.
Ferner umfasst der Hinterrahmenabschnitt 36 ein paar obere
Streben oder Sitzstreben 40, die sich von einem oberen
Abschnitt des Hauptrahmens 34 auf jeder Seite des Hinterrades 20 erstrecken
und mit einem hinteren Ende der Kettenstreben 38 nahe der
Nabenachse des Hinterrades 20 verbunden sind.
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Wünschenswerterweise
ist zumindest der Hauptrahmen 34 aus einer Vielzahl von
röhrenförmigen Metallstücken durch
Zusammenschweißen
aufgebaut. Beispielsweise kann der Hauptrahmen 34 aus Aluminium,
Stahl oder Titanrohren aufgebaut sein. Alternativ kann der Rahmen
ein Verbundmaterial umfassen und kann als einteiliges Stück aufgebaut sein.
Weiterhin können
andere geeignete Materialien und/oder Bauweisen ebenfalls verwendet
werden, wie es für
einen Fachmann verständlich
ist.
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1B zeigt
eine Ausführungsform
einer Bremsanordnung 100, die verwendet werden kann, um
ein Bremsen eines Fahrrades, wie eines Fahrrades 10, wie
es unter Bezug auf 1A erläutert wurde, zu ermöglichen.
Wie in 1B gezeigt ist, kann die Bremsanordnung 100 zwei
Hälften
umfassen, die symmetrisch gegenüber
einer Felge 132 sein können (deren
Querschnitt in 1B in gestrichelten Linien gezeigt
ist). Die Bremsanordnung kann betätigt werden durch ein Betätigungselement 128 (schematisch in 1B dargestellt),
die an einer Lenkstange 130 angebracht sein kann (in 1B schematisch
dargestellt). Die Bremsanordnung kann einen Antriebshebel 102, 102', eine Gelenkstange 104, 104', einen Bremsarm 106, 106' und eine Antriebsbasis 108, 108' umfassen. Der
Bremsarm 106 kann einen Bremskörper 110, 110' umfassen. Die
Bremsanordnung kann gesteuert oder betätigt werden über einen Bremszug 112, 112', der schwenkbar
mit dem Antriebshebel 102, 102' an einem Zugdrehpunkt 124, 124' verbunden ist.
Der Bremszug 112, 112' kann mit einem zentralen Zug 126 verbunden
sein. Der zentrale Zug kann mit dem Betätigungselement 128 verbunden
sein. Der Antriebshebel 102, 102', die Gelenkstange 104, 104', der Bremsarm 106, 106' und die Antriebsbasis 108, 108' können miteinander
verbunden sein, um ein Viergelenkgetriebe zu bilden.
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Weiter
unter Bezug auf 1B kann der Bremsarm 106, 106' schwenkbar
mit einem Bezugselement verbunden sein, dass ein Fahrradrahmen sein
kann, an einem Armdrehpunkt 114, 114'. Die Antriebsbasis 108, 108' kann schwenkbar
mit der Bezugskomponente an einem Basisdrehpunkt 116, 116' verbunden sein,
der der gleiche Drehpunkt wie der Armdrehpunkt 114, 114' sein kann,
wie in 1B gezeigt. Die Antriebsbasis 108, 108' kann selektiv schwenkbar
um den Basisdrehpunkt 116, 116' schwenkbar sein, um die Bremsanordnung 100 einzustellen,
wie nachfolgend näher
beschrieben wird. Während
des normalen Betriebs kann die Antriebsbasis 108, 108' gegenüber der
Bezugskomponente fixiert sein, um als Gestellglied des Vierganggelenkgetriebes
zu dienen. Die Antriebshebel 102, 102' können schwenkbar
mit dem Antriebsbasis 108, 108' an einem Hebeldrehpunkt 118, 118' verbunden sein. Die
Gelenkstange 104, 104' kann schwenkbar mit dem Antriebshebel
einem Gelenkstangendrehpunkt 120, 120' verbunden sein
und mit dem Bremsarm 106, 106' an einem Gelenkstangenabtriebsdrehpunkt 122, 122'. Eine Bewegung
des Bremszuges 112, 112' veranlasst den Antriebshebel 102, 102' aufwärts zu schwenken
und die Gelenkstange 104, 104' kann die Antriebskraft aus dem
Bremszug 112, 112' in eine Ausgangskraft übertragen,
wenn der Bremskörper 110, 110' eine Kraft
auf die Felge 132 des Fahrrades ausübt.
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Zwei
Enden des Bremszuges 112, 112' können jeweils mit einem Antriebshebel 102, 102' verbunden sein
und die beiden Enden können
miteinander verbunden werden an einer zentralen Zugstelle, so dass
die Bremsanordnung betätigt
wird durch einen zentrales Zug 126. Wenn der zentrale Zug
durch das Betätigungselement 128 gezogen
wird, schwenkt der Bremszug beide Antriebshebel 102, 102'. Wenn der zentrale
Zug 126 betätigt
wird, bewegt sich der Bremsarm 110, 110' auf jeder Seite
der Bremsanordnung 100 wünschenswerterweise zu der Felge 132 hin
und übt
eine entgegengesetzte Kraft aus, um die Felge 132 des Fahrrades
zu ergreifen und die Bewegung des Rades zu verlangsamen, was das
Fahrrad durch das Zusammenspiel eines Reifens 136 (dessen
Querschnitt in gestrichelten Linien in 1B gezeigt
ist) mit einer Fahrbahnoberfläche verzögert. Zur
Vereinfachung der Beschreibung wird lediglich eine Hälfte der
Bremsanordnung nachfolgend im Detail beschrieben.
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2 zeigt
eine Seite einer Ausführungsform
einer Bremsanordnung 200 in einer ersten Ruhestellung,
d. h. bei Null Zug des zentralen Zuges. Eine Grundlinie A ist dargestellt,
die den Armdrehpunkt 114 und den Hebeldrehpunkt 118 schneidet. Eine
Gelenklinie B ist gezeigt, die den Gelenkantriebsdrehpunkt 120 und
den Gelenkabtriebsdrehpunkt 122 schneidet. Eine Antriebslinie
C ist gezeigt, die den Hebeldrehpunkt 118 und den Antriebsgelenkdrehpunkt 120 schneidet.
Ein Winkel zwischen der Gelenklinie B und der Antriebslinie C ist
als Winkel v1 in 2 gezeigt.
In 2 ist dieser Winkel ein spitzer Winkel, der gebildet
wird durch den Hebeldrehpunkt 118, den Gelenkantriebsdrehpunkt 120 und
den Gelenkabtriebsdrehpunkt 122. Wie in 2 gezeigt
ist, befindet sich ein Momentanpol I1 am
Schnittpunkt der Grundlinie A und der Gelenklinie B. Der Abstand
von dem Armdrehpunkt 114 zu dem Momentanpol I1 beträgt eine
Länge Xin. Der Abstand zwischen dem Hebeldrehpunkt 118 und
dem Momentanpol I1 beträgt den Weg Xout.
Das anfängliche
Winkelgeschwindigkeitsverhältnis
von Antriebsarm 102 zu Bremsarm 106 ist gegeben
durch Xin/Xout.
Ein Punkt an dem Bremskörper 110 befindet
sich in einem Abstand Y von der Mittellinie D, die einen Mittelpunkt
der Felge 132 (nicht dargestellt) darstellen kann Unter
weiterem Bezug auf die 2 ist ein Zugwinkel α gezeigt zwischen
dem Bremszug 112 und der Antriebslinie C und entspricht
dem spitzen Winkel zwischen dem Zug 112 und dem Antriebshebel 102 nächst der
Mittellinie D. In der Ausführungsform,
die in 2 dargestellt ist, nimmt der Zugwinkel α zu, wenn
der (nicht dargestellte) zentrale Zug gezogen wird. Die Zunahme
des Winkels α hat
ferner einen Einfluss auf die Hebelübersetzung. In einigen Ausführungsformen kann
der Zugwinkel α gewählt werden,
um die Hebelübersetzung
zu maximieren, abgeleitet aus dem Zugwinkel α an der Stelle einer Vollbremsung.
Andere Mechanismen können
verwendet werden, um den Zugwinkel α während des Betriebs der Bremsanordnung
zu steuern, um gewünschte
Einflüsse
auf die Hebelübersetzung
des Gesamtsystems während
des Betriebs der Bremsanordnung zu erzielen. Andere Faktoren, wie
beispielsweise die Verwendung eines bestimmten Bremshebels, können verwendet
werden um die Hebelübersetzung
einer Fahrradbremse zu steuern. Zur Vereinfachung der Diskussion
bezieht sich die Hebelübersetzung,
wie nachfolgend bei den beispielhaften Ausführungsformen erörtert, auf die
Hebelübersetzung
die aus der Bremsanordnung selbst herrührt, d. h., aus einer Antriebskraft
Fin die an einem Ende des Antriebshebels 102 aufgebracht wird,
wo der Bremszug 112 angreift, zu einer Ausgangskraft Fout an dem Bremskörper, wie in 2 gezeigt,
sofern nichts anderes angegeben ist. Eine Veränderung des Zugwinkels α und angepasste
Bremshebel können
verwendet werden, um die Leistung weiter zu erhöhen, unabhängig oder in Verbindung mit
der Fahrrad-Bremsanordnung.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Bremsanordnung
100 können eine Hochleistungsbremsung
ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen können die
Längen
aller Verbindungsglieder und die relativen Anordnungen der Drehpunkte
gewählt
werden, um vorteilhafte Bremscharakteristiken zu erreichen. In einigen
Ausführungsformen
ist die Hebelübersetzung
der Bremsanordnung in der Vollbremsstellung größer als in der Stellung bei
Null Zug des Zuges. Die Hebelübersetzung
eines Systems ist definiert als:
wobei m
A die
Hebelübersetzung,
F
out die Ausgangskraft und F
in die
Antriebskraft ist. Für
ein Viergelenkgetriebe (zum Beispiel ein Gestellglied schwenkbar gekoppelt
mit einem Antriebsglied und einem Abtriebsglied, mit einem Gelenkglied,
das schwenkbar zwischen das Antriebs- und Abtriebsglied gekoppelt ist)
ohne Verluste (zum Beispiel keine Reibung an den Drehpunkten), kann
die Hebelübersetzung
gezeigt werden zu:
wobei ω
in die
Winkelgeschwindigkeit des Antriebsglieds, ω
out die
Winkelgeschwindigkeit des Abtriebsglieds, die Antriebskraft F
in in einem Antriebsradius r
in rechtwinkelig
zu der Antriebskraft und die Abtriebskraft F
out an
einem Abtriebsradius r
out rechtwinkelig
zu der Abtriebskraft angreift. Auch wenn in Wirklichkeit die Verluste
nicht Null betragen, sind diese oft gering und bei jedem Wert dient
die Gleichung als hilfreicher Vergleich von Veränderungen der Hebelübersetzung eines
Gelenksystems oder Unterschieden der Hebelübersetzung zwischen Gelenksystemen.
Das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis ω
in/ω
out kann ferner ausgedrückt werden als:
wobei r
2 die
Länge des
Antriebsgliedes (zwischen Drehpunkten), r
4 die
Länge des
Abtriebgliedes (zwischen Drehpunkten), μ der Winkel zwischen dem Abtriebsglied
und der Gelenkstange ist (auch bekannt als Übertragungswinkel), und v der
Winkel zwischen dem Antriebsglied und der Gelenkstange. Für ein gegebenes
Gelenksystem mit einem bestimmten Rotationsbereich ist der Wert
für v oder μ im Allgemeinen der
absolute Wert des spitzen Winkels, der zwischen den Maßhilfslinien
der entsprechenden Glieder gebildet wird. Wie aus den Gleichungen
2 und 3 oben entnommen werden kann, nähert sich die Hebelübersetzung
eines Viergelenkgetriebes theoretisch unendlich, wenn der Winkel
v sich Null annähert
oder sobald das Antriebsglied und die Gelenkstange sich einer parallelen
Anordnung annähern.
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Für ein Viergelenkgetriebe
mit einem konstanten Verhältnis
von rin zu rout ist
die Hebelübersetzung
proportional zu dem Verhältnis
der Winkelgeschwindigkeit des Antriebsgliedes zu der Winkelgeschwindigkeit
des Abtriebgliedes. Das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis kann
bestimmt werden durch Momentanpolanalyse. Der Momentanpol der Gelenkstange
in Bezug auf das Gestellglied kann graphisch bestimmt werden durch
Verlängern
einer Linie zwischen den beiden Drehpunkten der Gelenkstange und
Bestimmen der Stelle, an der die Linie eine andere Linie schneidet,
die durch die beiden Drehpunkte des Gestellglieds definiert wird.
Die Schnittstelle ist ein Momentanpol und kann als I bezeichnet
werden. Das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis des Antriebsgliedes zu
dem Abtriebsglied kann dargestellt werden gleich dem Abstand von
I zum Gestelldrehpunkt des Abtriebsglieds geteilt durch den Abstand
von I zu dem Gestelldrehpunkt des Antriebglieds.
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Die
Hebelübersetzung
einer Ausführungsform
einer Bremsanordnung 200 positioniert, wie in 2 dargestellt,
ist gegeben durch Fout/Fin.
Wenn die Bremsanordnung 200 weiter betätigt wird, verändert sich
die Hebelübersetzung.
Eine beispielsweise graphische Analyse unter Verwendung von Momentanpolen
und relativen Winkelgeschwindigkeitsverhältnissen zur Bestimmung einer
relativen Änderung der
Hebelübersetzung
wird nachfolgend näher
unter Bezug auf die 3 und 4 beschrieben.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
einer Bremsanordnung 300, bei der der Zentralzug gezogen
ist, um die Bremsanordnung aus ihrer Ruhestellung in eine zweite
oder mittlere Stellung zu bewegen. Der zentrale Zug kann von einem
Wert von Null zu einem theoretischen Wert von 100% gezogen werden,
was einen maximalen Kabelzug definiert. Der Antriebshebel 102 kann
ferner aus einer Startreferenzstellung (entsprechend einem Zug von
Null) in eine End-Vollbremsstellung
(entsprechend 100% Zug) schwenken, was eine maximale Veränderung des
Winkels des Antriebshebels 102 definiert. Die Stellung
der Bremsanordnung 300 in 3 liegt
zwischen diesen beiden Extremen und stellt eine mittlere Position
dar. Beispielsweise kann eine mittlere Position eine solche sein,
bei der der zentrale Zug um 50% gezogen ist, oder die Hälfte des
maximalen Zugweges. Diese Stellung muss nicht notwendigerweise mit
einer Mittelstellung übereinstimmen,
bei der der Antriebshebel 102 die Hälfte der maximalen Winkeländerung
des Antriebshebels 102 rotiert ist.
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Wie
aus 3 zu sehen ist, hat sich der Momentanpol an eine
neue Stelle bewegt, dargestellt als 12.
Der Bremskörper 110 hat
sich näher
an die Felge bewegt, wie durch den Abstand Y von der selben Stelle
des Bremskörpers 110 zu
der Mittellinie D gezeigt ist. Die Veränderung des Abstandes Y aus
der Stellung 1 in 2 in Stellung 2 in 3 ist
dargestellt als dY in 3 und stellt den Weg des Bremskörpers dar.
Die Gelenklinie B und die Antriebslinie C sind näher an eine parallele Anordnung
in 3 gerückt,
als in 2, was den Winkel v2 kleiner
macht, als den Winkel v1 wie er in 2 dargestellt
ist. In gleicher Weise haben sich Xin und
Xout gegenüber der Position in 2 verringert,
jedoch das Verhältnis von
Xin/Xout hat sich
erhöht.
Die Erhöhung
von Xin/Xout gibt
eine proportionale Erhöhrung
von ωin/ωout wieder oder des Winkelgeschwindigkeitsverhältnisses
des Antriebshebels 102 zum Bremsarm 106. Daher
erwarten wir eine geringere Bewegung des Bremsarmes 106 für eine gegebene
Bewegung des Antriebhebels 102 aus der Stellung in 3,
als wir gesehen haben als Folge derselben Bewegung des Antriebhebels 102 aus
der Stellung in 2. Sofern alle anderen Faktoren
konstant bleiben ist die Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 300 in 3 größer als die
Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 200, wie in der Stellung in 2 dargestellt.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
in einer Bremsanordnung 400 in einer dritten Stellung bei oder
nahe 100% Zug des Zentralzuges. Die Gelenklinie B und die Antriebslinie
C liegen im Wesentlichen parallel, wie in 4 gezeigt,
und die Gelenklinie B und die Antriebslinie C liegen näher an der
Parallelen als bei der Bremsanordnung 300, wie die in 3 dargestellt.
Dementsprechend liegt der Winkel v3 dichter
an Null, was zu einer Erhöhung
der Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 400 führt, verglichen mit der Bremsanordnung 200, 300,
wie in den 2 und 3 dargestellt.
Wenn der Winkel v3 sich Null nähert, erreicht
die Hebelübersetzung
theoretisch Unendlich, was in der Praxis begrenzt ist durch die
Festigkeit der Verbindungen und Drehpunkte. Wiederum haben Xin und Xout gegenüber der
Position in 3 abgenommen, doch das Verhältnis Xin/Xout hat sich
erhöht.
Die Erhöhung
von Xin/Xout gibt
eine proportionale Erhöhung
in der ωin/ωout wieder oder des Winkelgeschwindigkeitsverhältnisses
des Antriebhebels 102 zu dem Bremsarm 106. Daher
erwarten wir für
eine gegebene Bewegung des Antriebhebels 102 aus der Stellung
dargestellt in 4 eine geringere Bewegung des
Bremsarmes 106 als wir sie infolge derselben Bewegung des
Antriebshebels 102 aus der Position in 3 gesehen
haben. Wenn alle anderen Faktoren konstant bleiben, ist die Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 400, wie dargestellt in 4,
größer als
die Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 300 in der Stellung dargestellt in 3 und
der Hebelübersetzung
der Bremsanordnung 200 in der Stellung dargestellt in 2.
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Wie
in 4 gezeigt ist, kann die Bremsanordnung 400 einen
Anschlag 402 umfassen, der mit einer Anschlagfläche 404 an
dem Bremsarm 106 zusammenwirkt, um zu verhindern, dass
die Gelenkstange 104 und der Antriebshebel 102 völlig parallel werden
und einen Umschlagspunkt des Bremsanordnungs-Gestängesystems
passieren. Der Anschlag 402 kann konzentrisch zu dem Hebeldrehpunkt 118 angeordnet
sein, wie in 4 gezeigt. In einigen Ausführungsformen
kann die Bremsanordnung 400 einen anderen Anschlagmechanismus
anstelle oder zusätzlich
zu dem Anschlag 402 aufweisen. Beispielsweise kann ein
Anschlag in den Armdrehpunkt 114 integriert sein.
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Ausführungsformen
der Bremsanordnung, wie hier beschrieben, haben verschiedene wünschenswerte
Merkmale. Beispielsweise ist die Hebelübersetzung in einigen Ausführungsformen
geringer während
zumindest eines wesentlichen Teils eines ersten Wegbereiches (Weg
der Bremsanordnung von der ersten Ruhestellung in die zweite mittlere Stellung),
als während
eines zweiten Wegabschnittes (von der zweiten mittleren Stellung
in die dritte Vollbremsstellung). Dementsprechend neigt der Bremsarm 106 während des
ersten Wegabschnittes dazu, sich infolge eines gegebenen Moments
an dem Antriebshebel 102 weiter zu bewegen, als während des zweiten
Wegabschnitts. In einigen Ausführungsformen
erlaubt eine große
Bewegung des Bremsarms 106 während des ersten Wegabschnittes
einen großen
Freiraum im Vergleich zu wenigstens einigen existierenden U-Brakes.
In einigen Ausführungsformen
kann das Spiel zwischen der Felge und dem dichtesten Punkt des Bremskörpers 110 vordem Bremsen
größer als
etwa 2 mm, 4 mm, 6 mm, 8 mm oder 10 mm sein. Vorzugsweise liegt
das anfängliche Spiel
vor dem Bremsen zwischen etwa 2 und 10 mm, 4 und 8 mm, oder 5 und
7 mm. Vorzugsweise beträgt das
anfängliche
Spiel etwa 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 mm. Das anfängliche
Spiel kann also größer sein
als das typische anfängliche
Spiel einer U-Brake. In einigen Ausführungsformen liefert die große Hebelübersetzung
während
des zweiten Wegabschnitts eine größere Bremskraft als wenigstens
einige existierende Cantilever-Bremsen. Ferner können Straßenbremshebel, wie solche,
die an Cross-Fahrrädern
zu finden sind, nicht konstruiert werden, um das richtige Kabelzugverhältnis zu
haben, um mit U-Brakes zu arbeiten, und können doch auch nicht genügend Kraft
durch eine Cantilever-Bremse ausüben,
um eine angemessene Bremsung zu erlauben. Die Bremsanordnungen,
die hier beschrieben sind, können
mit üblichen
Straßenbremshebeln
verwendet werden und bieten eine adäquate Bremskraft. Variablen
wie Zuglänge
und Anordnung, Gestängelängen, Drehpunktpositionen,
Platzierung des Bremskörpers und
weitere können
verändert
werden, um die gewünschte
Bremskraft und Spiel zu ergeben.
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In
einigen Ausführungsformen
entspricht der erste Wegabschnitt einer Veränderung des Winkels des Antriebhebels 102 um
etwa die Hälfte
der maximalen Winkeländerung.
Während
des ersten Wegabschnittes kann der Bremsarm 106 einer Winkeländerung
ausgesetzt sein, die größer ist
als die Winkeländerung
des Bremsarm 106 während
des zweiten Wegabschnittes, der an oder nahe der maximalen Winkeländerung
des Antriebhebels 102 endet.
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In
einigen Ausführungsformen
besteht ein progressives Verhältnis
zwischen Bremskörperweg und
Weg des Zuges. Beispielsweise kann das Anfangsverhältnis von
Bremskörperweg
zu Zugweg zwischen etwa 1,75:1 und 1,25:1 (oder zwischen etwa 1,7:1
und etwa 1,3:1, zwischen etwa 1,6:1 und etwa 1,4:1 oder etwa 1,4:1,
etwa 1,45:1, etwa 1,5:1, etwa 1,55:1 oder etwa 1,6:1 in einigen
Ausführungsformen)
betragen, mit einem Endverhältnis
von Bremskörperweg
zu Zugweg, das zwischen etwa 0,25:1 und 0,75:1 liegt (oder zwischen
etwa 0,3:1 und 0,7:1, zwischen etwa 0,4:1 und 0,6:1, oder etwa 0,4:1,
etwa 0,45:1, etwa 0,5:1, etwa 0,55:1, oder etwa 0,6:1). Vorzugsweise
ist das Startverhältnis
von Bremskörperweg
zu Zugweg etwa 1,5:1 und das Endverhältnis von Bremskörperweg
zu Zugweg ist etwa 0,5:1. Das Anfangsverhältnis kann mit dem Anfangsverhältnis übereinstimmen,
wenn der Zug aus der Nullwegstellung startet und das Endverhältnis kann
entsprechend dem Endverhältnis
sein, wenn der Zug ganz oder nahe 100% des Zugweges gezogen ist.
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In
einigen Ausführungsformen
kann der zentrale Zug von einer Referenzposition von 0% zu einem
theoretischen 100%-Wert gezogen werden. 100% Zugweg kann einem Punkt
entsprechen, an dem der Bremskörper
das Rad des Fahrrades berührt,
oder einem weiteren Punkt, an dem die beiden Bremskörper gegen
das Rad des Fahrrades bei maximaler Bremsleistung gepresst sind.
In einigen Ausführungsformen
bewegt sich der Bremskörper
etwa 80% (oder zwischen etwa 75 und etwa 85, zwischen etwa 78 und
etwa 82, oder um 77, um 78, etwa 79, etwa 81, etwa 82, etwa 83,
etwa 84, oder etwa 85% in einigen Ausführungsformen) seiner Gesamtbewegung,
wenn der Zentralzug von Null zu etwa 50% gezogen wurde. Wenn der
Zentralzug von etwa 50% bis 100% gezogen wird, bewegt sich der Bremskörper um
etwa 20% (oder zwischen etwa 25 und etwa 15, zwischen etwa 22 und
etwa 18, oder um etwa 15, etwa 16, etwa 17, etwa 18, etwa 19, etwa
21, etwa 22 oder etwa 23% in einigen Ausführungsformen) seines Gesamtweges.
In einigen Ausführungsformen beträgt der Abstand
zwischen einem ersten Punkt eines Bremskörpers 110 und eines
entsprechenden zweiten Punktes gegenüber des ersten Punktes auf einen
zweiten Bremskörper 110 zwischen
etwa 32 bis 33 mm, wenn die Bremse bei Null Zugweg geöffnet ist.
Wenn der Zentralzug um etwa 7 mm gezogen ist, beträgt der Abstand
zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt zwischen etwa 22
bis 23 mm. Wenn der Zentralzug auf ein Maximum von etwa 13 mm gezogen
ist, beträgt
der Abstand zwischen dem ersten Punkt und dem zweiten Punkt zwischen
etwa 20 bis 21 mm.
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In
einigen Ausführungsformen
ist das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis des Antriebhebels 102 zum
Bremsarm 106 größer, wenn
sich die Bremsanordnung in einer zweiten Stellung befindet, als
wenn sie sich in einer ersten Stellung befindet. In einigen Ausführungsformen
ist die erste Stellung charakterisiert durch eine Bremsanordnung
in einer Ruhestellung (wie zum Beispiel in 2 gezeigt),
in der das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis einen Anfangswert hat.
In einigen Ausführungsformen
ist das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis etwa 3 mal größer (oder
etwa 2, 5, etwa 2,6, etwa 2,7, etwa 2,8, etwa 2,9, etwa 3,1, etwa
3,2, etwa 3,3, etwa 3,4 oder etwa 3,5 mal in einigen Ausführungsformen)
als der Anfangswert, wenn sich die Bremsanordnung in der zweiten
Stellung befindet. Die zweite Stellung kann wahlweise einer Vollbremsstellung
der Bremsanordnung entsprechen (wie beispielsweise in 4 gezeigt).
In einigen Ausführungsformen
erhöht
sich das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis des Antriebhebels 102 zu
dem Bremsarm 106 kontinuierlich während sich die Bremsanordnung
aus einer ersten Stellung in eine zweite Stellung bewegt, welche
einer Ruheposition bzw. einer Vollbremsposition entsprechen können. In
einigen Ausführungsformen
erhöht
sich das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis des Antriebhebels 102 zu
dem Bremsarm 106 von zwischen etwa 1,0 und etwa 1,2 zu
etwa zwischen 3,0 und 3,6 aus der Ruhestellung wie in 2 gezeigt
in die Vollbremsstellung wie in 4 gezeigt.
Vorzugsweise erhöht sich
das Winkelgeschwindigkeitsverhältnis
des Antriebhebels 102 zu dem Bremsarm 106 von
etwa 1,1 auf etwa 3,3 aus der Ruhestellung wie in 2 gezeigt
zu der Vollbremsstellung, wie in 4 gezeigt.
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In
einigen Ausführungsformen
wird die Hebelübersetzung
der Bremsanordnung alleine definiert als Verhältnis einer Ausgangskraft an
dem Bremskörper 110 (in
einer Richtung rechtwinkelig zu dem Bremsarm 106) zu einer
Antriebskraft an dem Antriebshebel 102 (in einer Richtung
rechtwinkelig zu dem Antriebshebel 102). In einigen Ausführungsformen
erhöht
sich die Hebelübersetzung
um einen Faktor von etwa 3 aus der Ruhestellung wie in 2 gezeigt
bis zu der Vollbremsstellung, wie in 4 gezeigt.
In einigen Ausführungsformen
erhöht
sich die Hebelübersetzung
von zwischen etwa 1,0 und etwa 1,2 zu zwischen etwa 3,0 und 3,6
aus der Ruhestellung wie in 2 gezeigt
in die Vollbremsstellung, wie in 4 gezeigt.
Vorzugsweise erhöht
sich die Hebelübersetzung
von etwa 1,1 auf etwa 3,3 aus der Ruhestellung wie in 2 gezeigt
bis zur Vollbremsstellung, wie in 4 gezeigt.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
einer Bremsanordnung 500, die einstellbar ist. Ein Bremsbefestigungssockel 502 ist
verwendet, um die Antriebsbasis 108 mit dem Fahrrad zu
verbinden. Die Antriebsbasis 108 ist selektiv schwenkbar
um die Achse Z und gegenüber
dem Bremsenbefestigungssockel 502. Der Winkel der Antriebsbasis 108 gegenüber dem
Bremsenbefestigungssockel 502 kann eingestellt werden durch
Drehen einer Einstellschraube 502 innerhalb eines Einstellgehäuses 508 der
Antriebsbasis 108. In einigen Ausführungsformen stellt die Einstellschraube 506 einen
maximalen Winkel ein, den die Antriebsbasis 108 in Richtung
auf das Rad schwenken kann. In einigen Ausführungsformen kann die Antriebsbasis 108 sich
drehen, wenn eine Bremsung beginnt und das Schwenken der Antriebsbasis 108 ist
beendet, wenn die Einstellschraube eine Einstellfläche 504 berührt und
gegen die Einstellfläche 504 durch
den Druck aus dem Bremszug 112 auf die Bremsanordnung 500 gehalten
wird. In einigen Ausführungsformen
stellt die Einstellschraube die Antriebsbasis 108 fest
gegenüber
der Einstellfläche 504 ein,
so dass die Antriebsbasis 108 sich beim Bremsen nicht dreht.
In einigen Ausführungsformen kann
die Antriebsbasis 108 oder andere Komponenten einschließlich der
gesamten Bremsanordnung stattdessen oder zusätzlich lateral einstellbar
sein zu oder weg von der Felge oder entlang der Seite der Felge.
Die Antriebsbasis 108 muss nicht drehbar einstellbar sein
oder in einigen Ausführungsformen
ist der Basisdrehpunkt 116, um den die Antriebsbasis schwenkbar
ist, nicht konzentrisch mit dem Armdrehpunkt 114. Es kann
wünschenswert
sein, eine Schwenkung der Antriebsbasis 108 zu erlauben,
um eine Einstellung entsprechend dem Verschleiß des Bremskörpers oder
aufgrund von variierenden Fahrbedingungen oder Fahrervorlieben zu
ermöglichen. In
einigen Ausführungsformen
ist der Bremskörper 110 gegenüber dem
Bremsarm 106 einstellbar anstelle von oder zusätzlich zu
Einstellungen von anderen Komponenten der Bremsanordnung 500,
einschließlich
der Antriebsbasis 108. Die Einstellung der Antriebsbasis 108 schwenkbar
um die gleiche Achse wie der Bremsarm 106 erlaubt wirksam
die Einstellung des Winkels des Gestellglieds des Gestängesystems.
In einigen Ausführungsformen,
bei denen der Anschlag 402 mit der Antriebsbasis 108 oder dem
Hebeldrehpunkt 118 verbunden ist, kann der Anschlag 402 ebenfalls
mit der Antriebsbasis 108 schwenken, um zu verhindern,
dass der Antriebshebel 102 und die Gelenkstange 104 einen
Umschlagpunkt passieren.
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6 zeigt
eine Ausführungsform
einer Bremsarmanordnung 600 mit mehreren Armen 602, 604.
Mehrere Arme 602, 604, können zusätzliche Festigkeit zu dem Bremsarm 106 hinzufügen und
das Spiel zwischen ein oder mehreren von Bremsarm 106,
Antriebshebel 102, und Gelenkstange 104 verringern.
Die Gelenkstange 104 kann zwischen die mehreren Arme 602, 604 angeordnet
werden, um eine feste Oberfläche
auf beiden Seiten der Gelenkstange 104 zu bieten und eine
Verdrehbewegung der Gelenkstange 104 zu begrenzen. In einigen
Ausführungsformen
kann die Bremsanordnung andere Glieder wie die Gelenkstange 104 oder
den Antriebhebel 102 umfassen, die integral mit mehreren
Armen ähnlich
zu dem Bremsarm 106 ausgebildet sind, wie in 6 dargestellt.
Anstelle von oder zusätzlich
zu einer integral ausgebildeten Verbindung mit mehreren Armen, können ein
oder mehrere Verbindungen der Bremsanordnung mehrere Arme oder Hebel
aufweisen, die voneinander separat und einzelne Teile sind.
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Eine
Bezugnahme innerhalb dieser Beschreibung auf einige Ausführungsformen
oder eine Ausführungsform
bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, Struktur oder ein Charakteristikum,
das in Zusammenhang mit der Ausführungsform
beschrieben ist, in wenigstens einigen Ausführungsformen enthalten ist.
Daher beziehen sich das Auftreten von Phrasen in einigen Ausführungsformen
oder in einer Ausführungsform
an verschiedenen Stellen innerhalb dieser Beschreibung nicht notwendigerweise
auf dieselbe Ausführungsform
und können
auf eine oder mehrere von denselben oder unterschiedlichen Ausführungsformen
sich beziehen. Weiterhin können
die bestimmten Merkmale, Strukturen oder Charakteristika in jeder
geeigneten Weise kombiniert werden, wie es für einen Fachmann aufgrund dieser
Offenbarung erkennbar ist, in ein oder mehreren Ausführungsformen.
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Die
in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe wie ”enthalten”, ”umfassend”, ”aufweisend” und ähnliche sind synonym und einschließend in
einer unbegrenzten Weise und schließen nicht weitere Elemente,
Merkmale, Tätigkeiten,
usw. aus. Ferner wird der Begriff ”oder” in seinem einschließenden Sinn
gebraucht (und nicht in seinem ausschließenden Sinn), so dass bei Benutzung,
beispielsweise um eine Liste auf Elemente zu verbinden, der Begriff ”oder” ein, einige,
oder alle der Elemente in der Liste bedeutet.
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In
gleicher Weise sollte erkennbar sein, dass in der obigen Beschreibung
von Ausführungsformen verschiedene
Merkmale manchmal in einer einzigen Ausführungsform zusammengruppiert
sind oder in einer Zeichnung oder der Beschreibung dazu zum Zweck
der Vereinfachung der Offenbarung und Hilfe zu dem Verständnis von
einem oder mehreren der verschiedenen erfinderischen Aspekte. Diese
Methode der Offenbarung soll dennoch nicht debütiert werden als Absicht, dass
irgendein Anspruch mehr Merkmale erfordern soll als ausdrücklich in
dem Anspruch angegeben. Demgegenüber
liegen erfinderische Aspekte in einer Kombination von weniger als
allen Merkmalen irgendeiner der vorher beschriebenen Ausführungsformen.
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Auch
wenn sie in erläuternden
Kontext von bestimmten bevorzugten Ausführungsformen und Beispielen
beschrieben wurden, ist es verständlich für einen
Fachmann, dass sich die Offenbarung über die speziell beschriebenen
Ausführungsformen
auf andere alternative Ausführungsformen
und/oder Verwendungen und offensichtliche Modifikationen und Äquivalente
erstrecken soll. Beispielsweise können weniger oder zusätzliche
Glieder und/oder Hebel verwendet werden oder in anderen Beziehungen
angeordnet werden. Die Bremsanordnung kann auch betätigt werden
mit einem anderen Mechanismus als an dem zentralen Zug.