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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Scheibenbremsen und insbesondere auf Bowdenzugscheibenbremsen für Fahrräder mit Mechanismus zur Abstandsregulierung der Bremsbeläge.
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Scheibenbremsenvorrichtungen für Fahrräder und andere Fahrzeuge sind wohlbekannt. Eine typische Scheibenbremsenvorrichtung umfasst eine Bremsscheibe, welche an eine Nabe montiert ist, die zusammen mit dem Rad des Fahrrades rotiert. Ein Bremssattel ist über dem Rand der Bremsscheibe angebracht, wobei der Bremssattel ersten und zweiten Bremsbelag trägt, welche die Bremsscheibe reitend überspannen. Während eines Bremsvorganges berühren der erste und der zweite Bremsbelag entgegengesetzte Seiten der Bremsscheibe reibend, um die Rotation der Bremsscheibe und des Rades des Fahrrades abzubremsen.
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Der erste und der zweite Bremsbelag müssen einen genügend großen Abstand zwischen sich aufweisen, damit die Bremsscheibe zwischen ihnen Platz findet, aber die Bremsbeläge sollen auch nur einen geringen Abstand von der Bremsscheibe aufweisen, solange das Bremssystem nicht betätigt wird, so dass die Bremsbeläge mit der Bremsscheibe während eines Bremsvorganges rasch in Berührung kommen. Da jedoch die Bremsbeläge und/oder die Bremsscheibe sich abnutzen, kann der Abstand zwischen Bremsbelägen und Bremsscheibe ein unerwünschtes Ausmaß annehmen. Daher ist es wünschenswert, über einen Mechanismus zur Anpassung bzw. zum Einstellen des Abstandes bzw. des Freiraumes bzw. des Spaltes zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe zu verfügen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verschiedene Merkmale einer Bowdenzugscheibenbremsenvorrichtung. In einer Ausführungsform umfasst eine Scheibenbremsenvorrichtung ein Bremssattelgehäuse, derart gestaltet, um an einem Fahrrad befestigt zu werden, einen ersten Bremsbelag, der mit dem Bremssattelgehäuse gekoppelt ist zur Bewegung zwischen einer Freigabeposition und einer Bremsposition, und einen zweiten Bremsbelag, welcher mit dem Bremssattelgehäuse gekoppelt ist und derart angebracht ist, dass er dem ersten Bremsbelag gegenüberliegt. Eine Getriebewelle ist mit dem Bremssattelgehäuse gekoppelt, wobei die Getriebewelle um eine Getriebewellenachse rotiert, um den ersten Bremsbelag in axialer Richtung aus der Freigabeposition hin zu der Bremsposition zu bewegen. Ein Betätigungsglied rotiert, um eine Rotationskraft auf die Getriebewelle zu übertragen, damit die Getriebewelle den ersten Bremsbelag aus der Freigabeposition hin zu der Bremsposition bewegt, und ein Getriebekupplungsglied ist mit der Getriebewelle gekoppelt, um die Rotationskraft vom Betätigungsglied auf die Getriebewelle zu übertragen. Ein Anpassungsglied bzw. Einstellglied passt die Position des Getriebekupplungsgliedes in Bezug auf das Betätigungsglied an. Zusätzliche erfindungsgemäße Merkmale werden offenbar werden aus der folgenden Beschreibung, und diese Merkmale allein oder in Verbindung mit oben genannten Merkmalen und damit äquivalenten Merkmalen können für weitere Erfindungen als Grundlage dienen, wie in den Ansprüchen dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht des vorderen Endes eines Fahrrades, welches eine Ausführungsform einer Bremsscheibenvorrichtung verwendet;
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2 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Scheibenbremsensattels;
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3 ist eine Querschnittsansicht des Scheibenbremsensattels entlang der Linie III-III 2;
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4 ist eine Innenansicht des Betätigungsgliedes, welche das Getriebekupplungsglied in einer ersten Winkelposition relativ zum Betätigungsglied zeigt; und
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5 ist eine Innenansicht des Betätigungsgliedes, welche das Getriebekupplungsglied in einer zweiten Winkelposition relativ zum Betätigungsglied zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 ist eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Fahrrades 10. Das Fahrrad 10 schließt eine Scheibenbremsenvorrichtung 12, gekoppelt an eine Vordergabel 14 ein, um gezielt die Rotation eines Rades 16 abzubremsen. Die Scheibenbremsenvorrichtung 12 schließt einen Bremshebel 18, einen Scheibenbremsensattel 20, welcher mittels eines Bowdenzuges 21 operativ mit dem Bremshebel 18 gekoppelt ist, und eine Bremsscheibe 22 ein. Der Scheibenbremsensattel 20 ist an der Vordergabel 14 des Fahrrades 10 fixiert gekoppelt, während die Bremsscheibe 22 an einer Nabe (nicht gezeigt) des Rades 16 auf wohlbekannte Weise fixiert gekoppelt ist. Der Scheibenbremsensattel 20 übt eine Klemmkraft auf die Bremsscheibe 22, ansprechend auf die Betätigung des Bremshebels 18, aus, um die Rotation des Rades 16 des Fahrrades abzubremsen bzw. anzuhalten.
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Wie in 2 und 3 gezeigt, enthält der Scheibenbremsensattel 20 ein Sattelgehäuse 26 mit Montagelaschen 28 und 30, um das Sattelgehäuse 26 auf wohlbekannte Weise an der Vordergabel 14 zu montieren. Ein Gehäuseabschlußhöcker 31 mit einer Durchführung für eine Bowdenzugseele 21b ist angrenzend an die Montagelasche 28 ausgebildet, um eine äußere Hülle 21a des Bowdenzuges 21 zu beenden, während die Seele 21b des Bowdenzuges 21 weitergeführt werden kann. Ein erster Bremsbelag 34 ist mit dem Sattelgehäuse 26 gekoppelt zur Bewegung zwischen einer Freigabeposition und einer Bremsposition, und ein zweiter Bremsbelag 38 ist mit dem Sattelgehäuse 26 gekoppelt, und im Wesentlichen parallel zum ersten Bremsbelag 34 angeordnet, um einen Bremsscheibenaufnahmeschlitz auszubilden. In dieser Ausführungsform sind der erste Bremsbelag 34 und der zweite Bremsbelag 38 im oberen Bereich gleitend auf einer Stützachse 42 in der Form eines Federsteckers aufgehängt. Eine Bremsbelagrückstellfeder 46 ist zwischen dem ersten Bremsbelag 34 und dem zweiten Bremsbelag 38 angeordnet, um den ersten Bremsbelag 34 und den zweiten Bremsbelag 38 unter Abstand vorgespannt zu halten. Eine Trägerschale 50 für den zweiten Bremsbelag 38 ist auf die Innenseite des Sattelgehäuses 26 montiert, um den zweiten Bremsbelag 38 in axialer Richtung stabil zu stützen.
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Eine Betätigungsvorrichtung 54 ist rotierbar mit dem Sattelgehäuse 26 gekoppelt, um den ersten Bremsbelag 34 in axialer Richtung hin zu dem zweiten Bremsbelag 38 zu bewegen. Die Betätigungsvorrichtung 54 umfasst eine Getriebewelle 58, welche mit dem Sattelgehäuse 26 gekoppelt ist, um um Getriebewellenachse X zu rotieren, ein Betätigungsglied, welches in dieser Ausführungsform die Form eines Betätigungsarmes 62 aufweist, der koaxial um die Getriebewellenachse X rotiert, um eine Rotationskraft auf die Getriebewelle 58 zu übertragen, ein Getriebekupplungsglied 66, welches mit der Getriebewelle 58 gekoppelt ist, um die Rotationskraft vom Betätigungsarm 62 auf die Getriebewelle 58 zu übertragen, eine Betätigungsarmrückstellfeder 70, um den Betätigungsarm 62 in einer Freigabeposition vorgespannt zu halten, eine Kurvenanordnung bzw. Kurvenscheibenanordnung 74, welche die Rotationsbewegung der Getriebewelle 58 in eine axiale Bewegung umwandelt, und eine Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34, um den ersten Bremsbelag 34 in axialer Richtung stabil zu stützen.
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Die Kurvenscheibenanordnung
74 umfasst ein erstes ringförmiges Nockenglied
82 und ein zweites ringförmiges Nockenglied
86. Das erste Nockenglied
82 und das zweite Nockenglied
86 haben eine herkömmliche Gestalt, wie offenbart im
US-Patent Nr. 6,684,982 . Insbesondere schließt das erste Nockenglied
82 eine Vielzahl von über den Umfang verteilten und über den Umfang ausgedehnten ersten Nockenrampen
82a ein, und das zweite Nockenglied
86 schließt eine Vielzahl von über den Umfang verteilten und über den Umfang ausgedehnten zweiten Nockenrampen
86a ein, wobei jede erste Nockenrampe
82a einer entsprechenden zweiten Nockenrampe
86a gegenüber steht. Ein Kugellager (nicht gezeigt) ist zwischen jedem Paar von gegenüberliegenden ersten und zweiten Nockenrampen
82a und
86a angeordnet. Jede erste Nockenrampe
82a und jede zweite Nockenrampe
86a neigt sich in axialer Richtung und entlang des Umfangs, so dass das erste Nockenglied
82 sich axial weg vom zweiten Nockenglied
86 bewegt, wenn das erste Nockenglied
82 in eine Richtung bezüglich des zweiten Nockenglieds
86 rotiert (zum Beispiel gegen den Uhrzeigersinn in
2), und das erste Nockenglied
82 sich axial zurück hin zum zweiten Nockenglied
86 bewegt, wenn das erste Nockenglied
82 in die entgegengesetzte Richtung in Bezug das zweite Nockenglied
86 (mit dem Uhrzeigersinn) rotiert. In dieser Ausführungsform ist das erste Nockenglied
82 an der Getriebewelle
58 fixiert, und das zweite Nockenglied
86 ist am Sattelgehäuse
26 fixiert. Daher rotiert das erste Nockenglied
82 in Bezug auf das stationäre zweite Nockenglied
86, wenn die Getriebewelle
58 rotiert.
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Die Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 ist an der Getriebewelle 58 durch einen Montagebolzen 90 angebracht. Eine Vielzahl von Kugellagern 93 ist entlang des Umfangs verteilt und in entsprechenden Rastungen 97 in die Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 eingepasst, so dass die Vielzahl von Kugellagern 93 zwischen der Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 und dem erstem Nockenglied 82 angeordnet ist. Im Ergebnis ist die Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 in axialer Richtung stabil unterstützt.
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Wie in 2–5 gezeigt, umfasst der Betätigungsarm 62 einen Basisabschnitt 94 und einen Bowdenzugstützabschnitt 98. Der Basisabschnitt 94 ist axial an der Getriebewelle 58 durch einen Lagerbolzen 102 fixiert. Wie in 3 gezeigt, schließt der Lagerbolzen 102 einen Gewindeabschnitt 102a, welcher in ein axiales Ende der Getriebewelle 58 geschraubt wird, einen Lagerabschnitt 102b, welcher rotierend den Basisabschnitt 94 des Betätigungsarmes 62 unterstützt, und einen Kopfabschnitt 102c, welcher axial den Basisabschnitt 94 des Betätigungsarmes 62 an der Getriebewelle 58 fixiert, ein. Dies führt dazu, dass der Betätigungsarm 62 in axialer Richtung bezüglich der Getriebewelle 58 fixiert ist, aber der koaxialen Rotation um die Getriebewellenachse X bezüglich der Getriebewelle 58 fähig ist. Der Basisabschnitt 94 des Betätigungsarmes 62 schließt eine Öffnung 106 (2) ein, um ein Ende der Betätigungsarmrückstellfeder 70 darin aufzunehmen. Das andere Ende der Betätigungsarmrückstellfeder 70 ist in eine Öffnung (nicht gezeigt) im Sattelgehäuse 26 eingeführt und vorgespannt, so dass der Betätigungsarm 62 eine Freigabeposition einnimmt.
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Wie in 3–5 gezeigt, umfasst der Bowdenzugstützabschnitt 98 eine radial auswärts sich erstreckende, lateral angeordnete Seitenwand 110, eine radial auswärts sich erstreckende, umlaufend angeordnete Seitenwand 114, und eine bogenförmige Bowdenzugstützplattform 118. Die umlaufend angeordnete Seitenwand 114 schließt eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 122 (5) ein, um ein Einstellglied in der Form einer Einstellschraube 126 darin aufzunehmen. Die Einstellschraube 126 schließt einen Gewindeabschnitt 128 und einen manuell zu betätigenden Knopfabschnitt 129 ein, wobei der Gewindeabschnitt 128 in die mit einem Gewinde versehene Öffnung 122 geschraubt wird. Die Einstellschraube 126 wird vom Betätigungsarm 62 getragen und rotiert um eine Anpassungsachse bzw. Einstellachse Y, welche nicht parallel und vorzugsweise senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Getriebewellenachse X verläuft.
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Die Bowdenzugstützplattform 118 schließt eine mit einem Gewinde versehene Öffnung 130 an einem ersten umlaufenden Ende und eine kurvenförmige, die Bowdenzugaufnahmenut 134 ein, welche von der mit einem Gewinde versehenen Öffnung 130 bis zum anderen umlaufenden Ende reicht. Die mit einem Gewinde versehene Öffnung 130 nimmt einen den Bowdenzug befestigenden Bolzen 138 (2) darin auf so dass die Seele 21b des Bowdenzuges 21 an der Bowdenzugstützplattform 118 mit Hilfe einer den Bowdenzug fixierenden Unterlegscheibe 142 fixiert werden kann. Die Bowdenzugaufnahmenut 134 stützt die Seele 21b des Bowdenzuges 21. Die Bowdenzugstützplattform 118 und/oder die Bowdenzugaufnahmenut 134 variieren umlaufend im radialen Abstand, um welche auch immer gewünschte Winkelgeschwindigkeit des Betätigungsarmes 62 pro Einheit des gezogenen Seilzuges für die bevorzugte Anwendung zur Verfügung zu stellen.
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Wie in 4–5 gezeigt, schließt das Getriebekupplungsglied 66 einen Basisabschnitt 146 und einen radial sich erstreckenden Abschnitt 150 ein. In dieser Ausführungsform ist der Basisabschnitt 146 mit der Getriebewelle 58 splineverbunden bzw. keilverbunden, so dass die Getriebewelle 58 und das Getriebekupplungsglied 66 gemeinsam als eine Einheit rotieren. Der radial sich erstreckende Abschnitt 150 weist eine Seitenfläche 154 auf, welche eine Spitze 158 der Einstellschraube 126 berührt. Dies hat im Ergebnis, dass die Winkelposition des Getriebekupplungsgliedes 66, und damit der Getriebewelle 58, in Bezug auf den Betätigungsarm 62 durch Drehen der Einstellschraube 126 kontinuierlich bzw. stufenlos eingestellt werden kann.
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Im Betrieb ist die Seele 21b des Bowdenzuges 21 an dem ersten umlaufenden Ende der Bowdenzugstützplattform 118 durch Verwendung des den Bowdenzug befestigenden Bolzens 138 und der den Bowdenzug fixierenden Unterlegscheibe 142 befestigt, und die Seele 21b befindet sich in der Bowdenzugaufnahmenut 134. Wenn die Seele 21b des Bowdenzuges 21 durch Betätigung des Bremshebels 18 gezogen wird, dann rotiert der Betätigungsarm 62 gegen den Uhrzeigersinn in 2 (mit dem Uhrzeigersinn in 4 und 5). Dies hat im Ergebnis, dass die Spitze 158 der Einstellschraube 126 gegen die umlaufende Seitenfläche 154 des Getriebekupplungsgliedes 66 drückt, so dass der Betätigungsarm 62 in die umlaufende Seitenfläche 154 des Getriebekupplungsgliedes 66 eingreift und dadurch die Getriebewelle 58 und das erste Nockenglied 82 in Rotation versetzt. Wenn das erste Nockenglied 82 in Bezug auf das stationäre zweite Nockenglied 86 rotiert, führen die ersten Nockenrampen 82a, die zweiten Nockenrampen 86a und die Kugellager zwischen ihnen dazu, dass das erste Nockenglied 82, die erste Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 und der erste Bremsbelag 34 in 3 sich axial nach links bewegen, wodurch der erste Bremsbelag 34 und der zweite Bremsbelag 38 veranlasst werden, in Reibungskontakt mit der Bremsscheibe 22 zu treten.
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Sofern es erwünscht ist, den Abstand zwischen dem ersten Bremsbelag 34 und der Bremsscheibe 38 zu verringern, wird die Einstellschraube 126 in die umlaufende Seitenwand 114 des Betätigungsarmes 62 geschraubt, indem der Knopf 129 manuell gedreht wird, so dass die Winkelposition des Getriebekupplungsgliedes 66 in Bezug auf den Betätigungsarm 62 von der Position, wie in 4 gezeigt, zu der Position, wie in 5 gezeigt, eingestellt wird. Im Ergebnis rotieren das Getriebekupplungsglied 66, die Getriebewelle 58 und das erste Nockenglied 82 (gegen den Uhrzeigersinn in 2, mit dem Uhrzeigersinn in 4 und 5) in Bezug auf das stationäre zweite Nockenglied 86. Die ersten Nockenrampen 82a, die zweiten Nockenrampen 86a und die Kugellager zwischen ihnen führen dazu, dass das erste Nockenglied 82, die Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 und der erste Bremsbelag 34 in 3 sich axial nach links bewegen, wobei der Abstand zwischen dem ersten Bremsbelag 34 und der Bremsscheibe 22 verringert wird, ohne dass der Gebrauch von Werkzeug notwendig wäre.
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Falls es erwünscht ist, den Abstand zwischen dem ersten Bremsbelag 34 und dem zweiten Bremsbelag 38 zu vergrößern, wird die Einstellschraube 126 aus der umlaufenden Seitenwand 114 des Betätigungsarmes 62 herausgeschraubt, so dass die Winkelposition des Getriebekupplungsgliedes 66 in Bezug auf den Betätigungsarm 62 von der Position, wie in 5 gezeigt, zu der Position, wie in 4 gezeigt, eingestellt wird. Im Ergebnis rotieren das Getriebekupplungsglied 66, die Getriebewelle 58 und das erste Nockenglied 82 in Bezug auf das stationäre zweite Nockenglied 86 in die entgegengesetzte Richtung. Die ersten Nockenrampen 82a, die zweiten Nockenrampen 86a und die Kugellager zwischen ihnen führen dazu, dass das erste Nockenglied 82, die Trägerschale 78 für den ersten Bremsbelag 34 und der erste Bremsbelag 34 in 3 sich axial nach rechts bewegen, wobei der Abstand zwischen dem ersten Bremsbelag 34 und der Bremsscheibe 22 vergrößert wird.
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Während obige Beschreibung verschiedene Ausführungsformen erfindungsgemäße Merkmale darstellt, können weitere Veränderungen durchgeführt werden, ohne den Geist und den Umfang vorliegender Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können Größe, Form, Ort oder Ausrichtung der verschiedenen Komponenten nach Belieben verändert werden. Die Einstellschraube 126 und damit die Anpassungsachse bzw. Einstellachse Y können nach Belieben für die bestimmte Anwendung ausgerichtet sein. Komponenten, die in der Darstellung direkt miteinander verbunden sind oder sich berühren, können dazwischen liegende Strukturen aufweisen. Getrennte Komponenten können miteinander verbunden werden, und umgekehrt. Die Funktionen eines Elementes können von zweien erfüllt werden, und umgekehrt. Die Funktion eines Elementes kann durch ein anderes erfüllt werden, und Funktionen können unter den Elementen ausgetauscht werden. Die Strukturen und Funktionen einer Ausführungsform können in einer anderen Ausführungsform übernommen werden. Es ist nicht notwendig, dass alle Vorteile in einer bevorzugten Ausführungsform gleichzeitig auftreten. Jede Eigenschaft, welche sich als einzigartig vor dem Stand der Technik ausweist, sei es allein oder in Kombination mit anderen Merkmalen, sollte auch als eine getrennte Beschreibung weiterer Erfindungen des Anmelders angesehen werden, unter Einschluss der strukturellen und/oder funktionalen Konzepte, welche durch (ein) solche(s) Merkmal€ verkörpert werden. Maßangaben, wie „im Wesentlichen”, „ungefähr” und „näherungsweise”, wie hier verwendet, schließen einen sinnvollen Betrag der Abweichung vom veränderten Begriff ein, so dass das Endergebnis nicht maßgelblich verändert ist. Der Umfang der Erfindung soll also nicht durch die spezifischen Strukturen, wie offenbart, oder durch die anscheinende anfängliche Fokussierung oder Betonung einer bestimmten Struktur oder eines bestimmten Merkmals begrenzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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