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Umfeld der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bolzen oder Schrauben für Hydraulikscheibenbremssättel und insbesondere einen Bolzen oder eine Schraube, die Kanäle darin enthält für einen Hydraulikscheibenbremssattel.
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Hintergrund der Erfindung
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In den letzten Jahren enthalten bestimmte Hochleistungsfahrräder Hydraulikscheibenbremsen. Hydraulikscheibenbremssysteme enthalten typischerweise ein Sattelgehäuse, eine erste bewegliche Bremsbacke und eine zweite feststehende oder bewegliche Bremsbacke. Die bewegliche Bremsbacke bzw. das bewegliche Bremspad ist typischerweise befestigt an einem Kolben, der beweglich ist, ansprechend auf Fluiddruck, der über eine Hydraulikfluidleitung in dem Sattelgehäuse bewirkt wird. Die Bremsbacken sind an jeweiligen Seiten eines Rotors positioniert, der an einem Front- oder einem Heckrad eines Fahrrades befestigt ist. Beim Bewirken von Fluiddruck bezüglich dem einen oder mehreren Kolben gelangen die Bremspads oder -backen in Berührung mit dem Rotor, wodurch ein Reibungswiderstand bewirkt wird und das Fahrrad veranlasst wird, verzögert zu werden oder anzuhalten.
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Hydraulische Scheibenbremssysteme für Fahrräder sind typischerweise betätigt durch einen Bremshebel, der an einer Fahrradlenkstange befestigt ist. Sie enthalten typischerweise auch einen Hauptkolben in einem Hauptzylinder, bestätigt durch den Bremshebel. Der Hauptzylinder enthält ein Hydraulikfluid und steht in Fluidverbindung mit dem Scheibenbremssattel über eine Fluidleitung. Die Bremsbacken sind typischerweise um einen vorbestimmten Spalt von dem Rotor beabstandet. Wenn der Hebel hin zur Lenkstange beaufschlagt wird, bewegt sich der Hauptkolben, wodurch Fluid aus dem Hauptzylinder heraus beaufschlagt wird und hinein in eine Leitung, die mit dem Sattelgehäuse verbunden oder diesbezüglich angeschlossen ist. Die Bewegung des Fluids in das Sattelgehäuse veranlasst die Kolben, sich zu bewegen, wobei gegebenenfalls die Bremsbacken mit dem Rotor in Berührung gebracht werden.
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Beim anfänglichen Befüllen des Hydraulikscheibenbremssystems (einschließlich dem Hauptzylinder und dem Sattel) muss das System entlüftet werden, um Gasbläschen aus dem System zu entfernen und um die Leistungsfähigkeit der Bremsen zu optimieren. Einige Sattel gemäß dem Stand der Technik enthalten ein sogenanntes Banjo-Fitting, enthaltend eine Banjo-Bolzen. Eine Banjo-Passung bzw. ein Banjo-Fitting enthält einen perforierten oder durchbohrten hohlen Bolzen und einen Kugelanschluss für einen Fluidtransfer. Der Name rührt von der Form des Fittings bzw. der Passung her, aufweisend einen großen kreisförmigen Abschnitt, der mit einem dünneren Rohr verbunden oder angeschlossen ist, generell ähnlich zu der Form eines Banjos. Während dem Entlüften werden jedoch häufig Bläschen innerhalb des hohlen axialen Abschnittes des typischen Banjo-Bolzens eingeschlossen. Es besteht daher Bedarf für einen Bolzen, verwendet mit einer hydraulischen Scheibenbremse zur vereinfachten Entlüftung.
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Kurzdarstellung der bevorzugten Ausführungsformen
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Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Bolzen bereitgestellt zur Verwendung mit einem Hydraulikscheibenbremssattel. Der Bolzen bzw. die Schraube enthält einen Kopf und einen Schaft, sich nach außen von dem Kopf erstreckend. Der Schaft enthält einen Gewindeabschnitt mit einem Durchmesser und zumindest einen Kanal, definiert zumindest teilweise in der Außenfläche des Gewindeabschnittes, sowie einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser, definiert zumindest teilweise umfänglich herum um den Schaft und befindlich zwischen dem Kopf und dem Gewindeabschnitt bzw. dem gewindeten Abschnitt. Wenn der Bolzen oder die Schraube eingeschraubt ist in eine Öffnung, stehen der zumindest eine Kanal und der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser in Fluidverbindung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Schaft drei Kanäle, sich parallel erstreckend bezüglich der Achse des Schaftes und beabstandet um etwa 120° mit Bezug zueinander.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Hydraulikscheibenbremssattelanordnung bereitgestellt, die ein Gehäuse enthält mit zumindest einer darin angeordneten Fluidleitung, einen Bolzen bzw. eine Schraube, aufgenommen in einer Öffnung in dem Gehäuse, eine Fluidkopplungs- oder Anschlusseinheit mit einer dadurch definierten Öffnung und einen Fluidpfad. Der Bolzen erstreckt sich durch die Öffnung in der Fluidkopplungseinheit und hinein in die Öffnung in dem Gehäuse. Der Bolzen enthält einen Kopf und einen Schaft, sich nach außen erstreckend von dem Kopf. Der Schaft bzw. der Wellenabschnitt enthält einen gewindeten Abschnitt, zumindest einen in der Außenfläche des Gewindeabschnittes bzw. gewindeten Abschnittes definierten Kanal und einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser, definiert zumindest teilweise umfänglich herum um die Welle bzw. den Schaft und befindlich oder angeordnet zwischen dem Kopf und dem gewindeten Abschnitt bzw. Gewindeabschnitt. Der Fluidpfad erstreckt sich von der Fluidleitung durch den zumindest einen in der Außenfläche des Bolzens definierten Kanal, durch den Abschnitt mit verringertem oder reduziertem Durchmesser, und hin zu der Fluidkopplungseinheit.
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Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Fluidkopplungseinheitsanordnung bereitgestellt, die eine Fluidkopplungseinheit enthält, aufweisend eine dadurch definierte Öffnung, einen Bolzen bzw. eine Schraube und einen Fluidpfad. Die Innenfläche der Öffnung in der Fluidkopplungseinheit verfügt über einen Durchmesser und weist ein darin definiertes Loch auf, welches in Fluidverbindung steht mit einer Hydraulikleitung, die sich von der Fluidkopplungseinheit erstreckt. Der Bolzen bzw. die Schraube verfügt über einen Kopf und einen Schaft, sich nach außen von dem Kopf erstreckend. Der Schaft enthält einen Gewindeabschnitt und zumindest einen Kanal, definiert in der Außenfläche des Gewindeabschnittes, sowie einen Abschnitt mit verringertem oder reduziertem Durchmesser, umfänglich definiert herum um die Welle und befindlich zwischen dem Kopf und dem Gewindeabschnitt. Der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser hat einen Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser der Innenfläche der Fluidkopplungseinheit. Die Welle bzw. der Schaft erstreckt sich durch die Öffnung in der Fluidkopplungseinheit. Der Fluidpfad erstreckt sich durch zumindest einen in der Außenfläche des Bolzens definierten Kanals, durch den Abschnitt mit reduziertem Durchmesser, durch das Loch in der Innenfläche der Fluidkopplungseinheit und hin zu der Hydraulikleitung.
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Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf sämtliche Typen von Vorrichtungen und ist nicht auf Fahrradanwendungen beschränkt.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es wird eine bevorzugte Ausführungsform eines Fahrradscheibenbremssattels, enthaltend einen erfindungsgemäßen Bolzen, der einen Fluidpfad bereitstellt, beschrieben. Der Fahrradscheibenbremssattel ist vorteilhafterweise ein Hydraulikscheibenbremssattel, der operativ verbunden oder geschaltet ist bezüglich einer Hydraulikbremshebelanordnung.
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Es ist zu erwähnen, dass Begriffe wie z. B. „Front”, „Heck”, „oben”, „unten”, „Seite”, und dergleichen hierin verwendet werden lediglich zum Zwecke der einfacheren Darstellung in der Beschreibung und sich auf Ausrichtungen der Komponenten beziehen. Es sollte verstanden werden, dass beliebige Ausrichtungen des Sattels und/oder des Bolzens bzw. der Schraube und der Komponenten davon, die hierin beschrieben sind, als vom Umfang der vorliegenden Erfindung erfasst anzusehen ist.
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Ein Fahrrad ist mit einer Frontscheibenbremsanordnung und einer Heckscheibenbremsanordnung beschrieben, entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Neben dem unten beschriebenen und in dem Sattel verwendeten Bolzen oder Schraube sind die Front- und Heckscheibenbremsanordnungen von relativ konventioneller Art, wie üblich bei Fluid-betätigten Scheibenbremsen, fest gekoppelt bezüglich dem Rahmen. Daher werden mehrere der Komponenten der Scheibenbremsanordnungen nicht im Detail diskutiert oder dargestellt, es sei denn sie sind modifiziert oder verändert durch die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie nachfolgend diskutiert.
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Genauer gesagt, ist die Frontscheibenbremsanordnung fest gekoppelt bezüglich der Frontgabel des Rahmens, wobei eine Heckscheibenbremsanordnung fest gekoppelt ist bezüglich der Heckgabel des Rahmens. Der Rahmen enthält eine Lenkstange, die an der Frontgabel montiert ist zum Lenken des Fahrrades. Das Fahrrad enthält ein Paar von Rädern, drehbar gekoppelt bezüglich des Fahrradrahmens. Ein Rad ist mit der Frontgabel gekoppelt und ein Rad ist bezüglich der Heckgabel gekoppelt. Jedes Rad verfügt über einen Scheibenbremsrotor, fest daran gekoppelt in einer herkömmlichen Art und Weise.
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Das Fahrrad und verschiedene Komponenten davon sind relativ konventionell. Daher wird das Fahrrad und die verschiedenen Komponenten davon nicht im Detail hierin diskutiert oder dargestellt. Des Weiteren sind die Front- und Heckscheibenbremsanordnungen im Wesentlichen identisch. Daher ist es zu verstehen, dass der Bolzen verwendet werden kann mit sowohl der Frontscheibenbremsanordnung als auch der Heckscheibenbremsanordnung. Es wird ferner zur verstehen sein, dass die Front- und Heckscheibenbremsanordnungen Sättel enthalten können, die eine beliebige Anzahl an Kolben darin aufweisen. Beispielhaft sind die Sättel Vier-Kolben-Typ Sättel. Es können jedoch auch andere Sattelkonstruktionen angedacht werden, z. B. lediglich zwei Kolben aufweisend. Dementsprechend soll ein Sattel mit einer beliebigen Anzahl an Kolben angesehen werden als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, vorausgesetzt die Sättel enthalten den erfindungsgemäßen Bolzen, wie nachfolgend beschrieben.
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Eine Frontscheibenbremsanordnung enthält grundsätzlich Sättel, und einen Bremsbetätigungsmechanismus oder eine Hebelanordnung. Der Sattel enthält ein Sattelgehäuse, ein Paar von Reibungselementen oder Backen bzw. Pads und eine Vielzahl von Kolben, die in dem Gehäuse angeordnet sind. Das Sattelgehäuse ist fest gekoppelt bezüglich Frontgabeln in herkömmlicher Art und Weise unter Verwendung gewindeter Festmacher. Erste und zweite Reibungselemente sind bezüglich des Caliper- oder Sattelgehäuses gekoppelt, um einen Rotoraufnahmeschlitz dazwischen zu bilden. Zumindest eines der Reibungselemente ist beweglich relativ zu dem Sattelgehäuse bzw. Calipergehäuse, wobei vorteilhafterweise beide Reibungselemente beweglich sind relativ zum Sattelgehäuse. Zumindest ein Kolben ist beweglich gekoppelt bezüglich dem Sattelgehäuse. Vorteilhafterweise ist jeder Kolben beweglich gekoppelt bezüglich dem Caliper- bzw. Sattelgehäuse.
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Die Bremsbetätigungsmechanismen sind herkömmliche Scheibenbremsbetätigungsmechanismen. Daher werden die Bremsbetätigungsmechanismen nicht in größerem Detail hierin diskutiert oder dargestellt werden. Bremsbetätigungsmechanismen sind bereitgestellt zum Steuern der Scheibenbremsanordnungen. Die Bremsbetätigungsmechanismen sind vorteilhafterweise fest montiert an der Lenkstange benachbart den Handabschnitten der Lenkstange. Demzufolge werden die Bremsbetätigungsmechanismen in herkömmlicher Art und Weise betätigt, derart, dass in den Scheibenbremsanordnungen die Reibungselemente von einer Auslöse- bzw. Freigabeposition, in welcher die Fahrradräder und die Scheibenbremsrotoren frei drehbar sind, zu einer Bremsposition bewegt werden. In der Bremsposition wirken die Bremsanordnungen eine Bremskraft bezüglich des Scheibenbremsenrotors zum Anhalten der Rotation des Fahrradrades und des Scheibenbremsrotors.
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Die Bremsbetätigungsmechanismen werden nun im größeren Detail beschrieben. Grundsätzlich sind die Bremsbetätigungsmechanismen ausgelegt zum Betätigen der Scheibenbremsanordnungen in herkömmlicher Art und Weise zum Bewirken einer erzwungenen Eingriffswirkung bezüglich dem Scheibenbremsrotor, um die Rotation eines der Räder zu verzögern oder anzuhalten. Der Bremsbetätigungsmechanismus betätigt die hintere oder Heckscheibenbremsanordnung und der Bremsbetätigungsmechanismus betätigt die Frontscheibenbremsanordnung. Der Bremsbetätigungsmechanismus ist identisch bezüglich dem Bremsbetätigungsmechanismus, mit der Ausnahme, dass der Bremsbetätigungsmechanismus spiegelbildlich vorliegt bezüglich dem Bremsbetätigungsmechanismus. Jeder der Bremsbetätigungsmechanismen enthält grundsätzlich einen Bremshebel, einen Hydraulik- oder Hauptzylinder, einen Hydraulik- oder Hauptkolben, und ein Betätigungsfluidreservoir. Vorteilhafterweise ist jeder der Bremsbetätigungsmechanismen eine einzelne Einheit, die bezüglich einer Lenkstange montiert ist.
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Insbesondere unter Bezugnahme auf einen der Bremsbetätigungsmechanismen enthält der Bremshebel einen Montageabschnitt und einen Hebelabschnitt. Der Montageabschnitt ist ausgelegt, um geklemmt zu werden an der Lenkstange in einer herkömmlichen Art und Weise. Der Montageabschnitt ist integral oder einstückig ausgebildet mit dem Hauptzylinder, derart, dass der Hauptzylinder, der Hauptkolben und der Betätigungsfluidreservoir allesamt gestützt vorliegen an dem Montageabschnitt des Bremshebels. Der Hebelabschnitt ist schwenkbar gekoppelt bezüglich dem Montageabschnitt zur Bewegung zwischen einer Auslöse- oder Freigabeposition und einer Bremsposition. Normalerweise ist der Hebelabschnitt in einer Auslöse- bzw. Freigabe oder nicht betätigten Position in einer herkömmlichen Art und Weise gehalten.
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Der Hauptkolben ist beweglich montiert in dem Hauptzylinder in herkömmlicher Art und Weise. Genauer gesagt, ist der Betätigungsfluidreservoir an dem Hauptzylinder montiert und steht in Fluidverbindung mit der Innenbohrung des Hauptzylinders zum Zuführen von Betätigungsfluid diesbezüglich. Der Hauptkolben ist an einem Ende mit dem Hebelabschnitt verbunden zur axialen Bewegung des Hauptkolbens in dem Hauptzylinder. Dementsprechend veranlasst eine Betätigung des Hebelabschnittes den Hauptkolben sich axialwärts in dem Hauptzylinder zu bewegen. Diese Bewegung des Hauptkolbens innerhalb des Hauptzylinders richtet Fluiddruck durch eine Hydraulikleitung, die mit einer der Scheibenbremsanordnungen gekoppelt ist, über Fluidkopplungseinheiten. Somit veranlasst das druckbeaufschlagte Betätigungsfluid die Kolben und Reibungselemente, sich so zu bewegen, dass ein Eingriff stattfindet bezüglich den Scheibenbremsrotoren, um eine Rotation der Räder anzuhalten bzw. zu stoppen oder zu unterbinden.
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Es wird ein Bolzen oder eine Schraube zur Verwendung mit dem Sattelgehäuse. eines Hydraulikscheibenbremssystems beschrieben. Der Bolzen enthält einen Kopf, einen Wellenabschnitt oder einen Schaft, einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser und eine Vielzahl von Kanälen. Der Bolzen ist in einer Fluidleitung des Sattelgehäuses aufgenommen (es ist zu verstehen, das das Gehäuse eine Vielzahl von Fluidleitungen enthält). Der Bolzen bzw. die Schraube ersetzt den Banjo-Bolzen (wie oben diskutiert beim Stand der Technik bezüglich der vorliegenden Erfindung) wie vorangehend verwendet bei dieser Art von hydraulischem Bremssystem. Der Schaft des Bolzens ist aufgenommen in einer Öffnung in der Fluidkopplungseinheit und steht gewindemäßig (über die Gewinde) eingeschraubt in die Fluidleitung hervor.
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Mit den herkömmlichen Banjo-Bolzen trat der Fluidpfad durch die Fluidleitung des Sattelgehäuses, durch die axiale Öffnung des Banjo-Bolzens und heraus aus der Queröffnung, die in Fluidverbindung stand mit der Fluidkopplungseinheit (oder vice versa, abhängig von der Fluidflussrichtung). Gemäß der vorliegenden Erfindung, verläuft der Fluidpfad durch die Kanäle zu dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser und heraus durch die Fluidkopplungseinheit zu dem Hauptzylinder (über die Hydraulikleitung). Die Anordnung kann O-Ringe enthalten zum Dichten des Fluidpfads. Es stehen die Kanäle und der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser in Fluidverbindung.
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Die innere Fläche oder Innenraumfläche der Öffnung in der Fluidkopplungseinheit verfügt über einen Durchmesser und hat ein Loch darin definiert, welches in Fluidverbindung steht mit der Hydraulikleitung, sich erstreckend von der Fluidkopplungseinheit. Der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser hat einen Durchmesser, der geringer ist als der Durchmesser der Innenfläche der Fluidkopplungseinheit. Dies erzeugt einen Raum, der Teil des Fluidpfads ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser weggelassen sein, und der Durchmesser der Öffnung in der Fluidkopplungseinheit kann groß genug sein, so dass ein Raum definiert ist, zwischen der äußeren Fläche oder Durchmesser der Welle und der Schulter des Bolzenkopfes, sowie der Innenfläche der Fluidkopplungseinheit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Schaft des Bolzens drei sich axial erstreckende Kanäle, umfänglich angeordnet diesbezüglich und voneinander beabstandet um 120°. Eine beliebige Anzahl an Kanälen (z. b. einer oder mehrere) sind jedoch ebenfalls vom Umfang der Erfindung umfasst. Obwohl die Kanäle nicht äquidistant voneinander beabstandet sein müssen, ist dies dennoch bevorzugt. Die Kanäle erstrecken sich vorteilhafterweise parallel zur Achse der Welle. Dies ist jedoch nicht einschränkend bezüglich der vorliegenden Erfindung. Beispielhaft könnten die Kanäle sich auch in einer Spirale erstrecken bezüglich der Welle. Das Ziel der Kanäle ist es, einen Fluidfluss zu erlauben von dem Ende der Welle, am weitesten entfernt von dem Kopf, hin zu dem ausgesparten Abschnitt oder dem Abschnitt mit reduziertem Durchmesser, so dass das Fluid heraustreten kann aus der Fluidkopplungseinheit. Wenn die Kanäle sich in einer Spiralform zu erstrecken hätten, so wäre zu verstehen, dass das Fluid dennoch generell axial fließen würde entlang der Außenseite des Schaftes, jedoch nicht mehr notwendigerweise parallel zur Achse. Daher bedeutet, wie hierin verwendet, axial generell die Entfernung, durchschritten durch die Kanäle, wobei dies parallel zur Achse erfolgen kann oder nicht parallel zur Achse, solange der gesamte Abstand größer in einer axialen Richtung ist als in einer Querrichtung diesbezüglich.
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Der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser umfänglich erstreckend ist vorgesehen bezüglich des Schaftes bzw. der Welle. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser über den gesamten Umfang oder um 360° herum um den Schaft. Dies ist jedoch nicht als eine Einschränkung der vorliegenden Erfindung anzusehen. Bei einer anderen Ausführungsform kann sich der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser nur teilweise um den Schaft herum erstrecken. Es ist zu verstehen, dass ein erfindungsgemäßer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung darin besteht, dass zumindest ein Abschnitt des Fluidpfades sich axial erstreckt entlang des Schaftes und offen oder mündend ist bezüglich dem äußeren des Bolzens bzw. der Schraube.
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Es ist zu verstehen, dass der oben beschriebene Fluidpfad ebenso reversibel ist. Das Fluid kann sich bewegen in einer unterschiedlichen Richtung unabhängig davon, ob das System nun gefüllt wird, geleert wird oder in Verwendung vorliegt.
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Die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird verschiedene Verwendungen und Abwandlungen erkennen und ausgehend von den oben beschriebnen Ausführungsformen vieles offenbart ansehen, ohne von dem erfindungsgemäßen Konzept wie hierin abzuweichen. Demzufolge soll die vorliegende Erfindung lediglich als definiert angesehen werden bezüglich des Umfangs der beiliegenden Ansprüche.