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Hintergrund der Erfindung
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Ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrrad umfasst typischerweise eine hydraulische Bremsbetätigungsvorrichtung, einen an einem Rad des Fahrrads angebrachten Rotor und einen betätigbar mit der Bremsbetätigungsvorrichtung verbundenen Bremssattel. Der Bremssattel reagiert auf Veränderungen des hydraulischen Drucks, die durch die Bremsbetätigungsvorrichtung erzeugt werden, um die Bremsbeläge mit dem Rotor in Kontakt zu bringen und eine Bremsung zu bewirken.
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Wird die Bremsbetätigungsvorrichtung betätigt, werden zunächst keine Bremskräfte erzeugt, da ein Freiraum zwischen den Bremsbelägen und dem Rotor geschlossen werden muss. Herkömmliche Hydraulikbremssysteme, die einen linearen Zusammenhang zwischen der Bewegung des Kolbens relativ zu der Bewegung des Hebels aufweisen, benötigen eine unerwünscht große Hebelbewegung, d. h. eine signifikant große ”Totzone” bzw. ein Leerweg, bevor die Bremsung eintritt. Während die meisten Bremssysteme die Totzone bis auf die Verkleinerung des Freiraums zwischen dem Belag und dem Rotor während der Einstellung nicht berücksichtigen, wurden zur Entwicklung von Mechanismen bislang wenige Anstrengungen unternommen, die den Freiraum während der Hebelbetätigung schnell schließen, um die Totzone bzw. dem Leerweg zu minimieren.
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Es existiert daher ein Bedarf zum Verkleinern der Totzone ohne Erhöhung der Anzahl der Teile, des Gewichts oder der Komplexität des Mechanismus sowie ohne die Bremsleistung zu verringern. Die Erfindung erfüllt diese Anforderungen mit dem zusätzlichen Vorteil eines reduzierten Gewichts und verringerten Herstellungskosten.
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Abriss der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Kopplungsmittel für ein Bremssystem, wie z. B. ein hydraulisches Bremssystem für ein lenkergesteuertes Fahrzeug bereit. Die Erfindung betrifft Kopplungsmittel für Bremsbetätigungssysteme eines lenkergesteuerten Fahrzeugs und umfasst eins Bremsanordnung mit einem Kopplungsmittel mit variabler Rate und einen Hebel, die bevorzugt zur Lösung einer oder mehrerer der folgenden Aufgaben beitragen:
- 1) Vergrößerung des Belag/Bremsflächenfreiraums,
- 2) Erhöhung der Bremskraft zum Ende des Hubs, und
- 3) Verbesserung der Regulierung und Steuerung.
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Die Bewegung des Kopplungsmittels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt eine Veränderung, d. h. eine variable Größe des Hebelhubs pro Kolbenbetätigung. Diese Größe kann derart abgestimmt werden, dass anfangs eine größere Fluidbewegung und demzufolge einen vergrößerten Belag/Rotor-Freiraum für den gleichen Hebelhub erreicht wird. Die Größe kann ebenso derart eingestellt werden, dass eine vergrößerte Bremskraft am Ende des Hebelhubs erreicht wird. Die Regulierung und Bremssteuerung kann auf eine erwünschte Bremskraft im Anfangsbereich, im mittleren Bereich und im Endbereich des Hebelhubs mit dem Vorteil der erhöhten Bremsleistung eingestellt werden. Die Einstellung des Kopplungsmittels reduziert vorzugsweise auch die exzentrischen Belastungen des Kolbens.
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Neben anderen Merkmalen stellt die Erfindung ein variables Hebelzug/Hauptkolbenbetätigungs-Verhältnis zur Erhöhung der Kraft am Ende des Hubs, ein variables Hebelzug/Hauptkolbenbetätigungs-Verhältnis zur Reduzierung einer anfänglichen Bremskraft, ein variables Hebelzug/Hauptkolbenbetätigung-Verhältnis für eine größere Flüssigkeitskapazität zum Erhöhen des Belag/Rotor-Freiraums für denselben Hebelhub, ein variables Hebelzug/Hauptkolbenbetätigungs-Verhältnis zur Einstellung einer bevorzugten Bremskraft im Anfangsbereich, mittleren Bereich und Endbereich des Hebelhubs mit dem Vorteil der erhöhten Bremsleistung bereit. Die Erfindung sieht eine verringerte Komplexität und Teileanzahl verglichen mit dem Stand der Technik vor, um das Gewicht des Bremssystems, die Komplexität sowie die Teileanzahl gegenüber dem Stand der Technik zu reduzieren, so dass eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden kann.
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Im Allgemeinen ist die Erfindung auf eine Bremsbetätigungsanordnung für ein hydraulisches Bremssystem eines lenkergesteuerten Fahrzeugs gerichtet, wobei die Bremsbetätigungsanordnung ein an einem Lenker des Fahrzeugs anbringbares Gehäuse mit einer darin ausgebildeten Kammer aufweist. Die Kammer kann eine Fluidkammer sein. Eine Kolbenanordnung wird innerhalb der Kammer aufgenommen und axial geführt. Ein Kopplungsmittel ist schwenkbar an dem Gehäuse angebracht und die Kolbenanordnung und ein Hebel sind mit dem Kopplungsmittel verbunden, um eine Bewegung des Kopplungsmittels zu bewirken, wobei die Bewegung des Kopplungsmittels eine variable Größe der Bewegung der Kolbenanordnung relativ zu der Bewegung des Hebels erzeugt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Bremsbetätigungsanordnung ein Kopplungsmittel mit einem stationären Verbindungselement, das schwenkbar an dem Gehäuse angebracht ist, und einem schwimmenden Verbindungselement umfassen, das schwenkbar an dem stationären Verbindungselement an einem ersten Ende des schwimmenden Verbindungselements angebracht ist, wobei die Kolbenanordnung schwenkbar an dem schwimmenden Verbindungselement an dem zweitem Ende des schwimmenden Verbindungselements angebracht ist.
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Diese und andere Merkmale sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von einer oder mehreren Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren ersichtlich.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es stellen dar:
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1 eine seitliche Querschnittsansicht einer Bremsbetätigungsanordnung gemäß einer Ausführungsform in einer Ruhe- oder Startposition;
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2 die Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1 in einer Ausgangsposition oder teilweise betätigten Position;
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3 die Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1 in einer Endposition oder vollbetätigten Position;
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4 ein Diagramm mit einem Vergleich zwischen einer linearen Bremsbetätigungskurve gemäß einer herkömmlichen Bremsbetätigungsvorrichtung und einer nicht-linearen Kurve, die durch eine Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird;
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5 eine seitliche Querschnittsansicht einer Bremsbetätigungsanordnung mit einem einstückigen Hebel;
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6 eine perspektivische Ansicht der Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1;
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7 eine weitere perspektivische Ansicht der Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1;
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8 eine Seitenansicht der Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1;
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9 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Bremsbetätigungsanordnung gemäß 1; und
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10 eine Querschnittsseitenansicht einer Hauptzylinderanordnung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es ist selbstverständlich, dass die Figuren und die folgende Beschreibung nur zur Veranschaulichung dienen und nicht die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung und alle ihre Äquivalente beschränken.
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Im Folgenden wird die Konstruktion einer Bremsbetätigungsanordnung beschrieben, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung konstruiert oder angeordnet ist, um ein ansonsten herkömmliches Hydraulikbremssystem (nicht gezeigt) zu betätigen. In der beschriebenen Ausführungsform umfasst die Bremsbetätigungsanordnung 18 für ein lenkergesteuertes Fahrzeug, wie z. B. ein Fahrrad, eine Hauptzylinderanordnung 19 und ein Kopplungsmittel 21, das zum Betätigen der Hauptzylinderanordnung 19 ausgebildet ist, um ein bevorzugt variables, d. h. nicht-lineares, Hebelverhältnis, zu erzeugen, was nachstehend beschrieben wird. Es ist ersichtlich, dass das beschriebene Kopplungsmittel und die Vorteile davon ebenso in einem nicht-hydraulischen Bremssystem oder anderen Typen von Fahrzeugen, wie z. B. Motorrädern und ähnlichem, verwendet werden können. Das erfindungsgemäße System kann in jeder Art von handbetätigten Bremsen für Fahrräder, Motorräder oder drei- und vierrädrigen Fahrzeugen und Automobilen verwendet werden. Bei Fahrrädern sind Variationen für Bremshebel für Straßenräder, verschiedene Arten von Mountainbike-Bremshebel und BMX-Bremshebel möglich, die alle hydraulisch oder mechanisch betätigt werden. Andere Anwendungen können hydraulische oder mechanische Kupplungssysteme umfassen.
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Wendet man sich den 1 bis 3 und 5 bis 9 zu, umfasst die Hauptzylinderanordnung 19 ein Gehäuse 20. Ein Klemmelement oder mehrere Klemmelemente 25 oder ähnliche, geeignete Befestigungsmittel stellen einen Teil des Gehäuses 20 dar oder sind an diesem angebracht, um das Gehäuse beispielsweise an einem Lenker 22 anzubringen.
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Das Gehäuse 20 kann jede geeignete Form aufweisen, die einen hohlen Innenraum, wie eine Kammer 24, festlegen sowie die Befestigungs- und die Betätigungmittel des Kopplungsmittels 21 aufnehmen kann. Die Kammer 24 umfasst vorzugsweise eine Fluidkavität oder eine Fluidkammer 26. Die Fluidkammer 26 umfasst ein an sich bekanntes Bremsfluid und dem Gehäuse ist betriebsmäßig ein Mittel zum Aufrechterhalten eines Fluiddrucks innerhalb der Kammer und insbesondere in der Fluidkavität zugeordnet, wie z. B. eine Blase (siehe 10) oder ein ähnlicher Mechanismus. Das Gehäuse 20 kann aus einem geeigneten Material, wie z. B. Metall, Plastik, Verbundmaterialien oder Kombinationen davon, hergestellt sein.
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Eine Kolbenanordnung 28 ist zumindest abschnittsweise in der Kammer 24 und der Fluidkavität 26 aufgenommen. Die Kolbenanordnung 28 kann einen an einem ihrer Enden positionierten Kolben 30 umfassen, der beispielsweise an oder nahe einem distalen Ende 27 der Anordnung vorgesehen ist, wobei der Kolben mit einer oder mehreren Dichtungen 31 versehen ist. Die Dichtung 31 greift dichtend an vorbestimmten Positionen an der Kammer 24 innerhalb der Fluidkavität 26 an und bewegt sich darin hin und her. Die Dichtung 31 kann z. B. ein O-Ring sein.
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Die Kolbenanordnung 28 ist innerhalb der Kammer ausgebildet und angeordnet, um sich entlang einer Kolbenanordnungsachse 32 hin und her zu bewegen. Die Kolbenanordnung 28 ist vorzugsweise durch ein Kolbenanordnungsvorspannungselement 64 in eine geöffnete Position vorgespannt, wobei das Kolbenanordnungsvorspannungselement eine Feder, wie z. B. die in 9 gezeigte Schraubenfeder, sein kann.
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Ein Führungselement 33 ist vorzugsweise in der Kammer 24 angeordnet, um die Kolbenanordnung 28 seitlich abzustützen und die Bewegung der Anordnung entlang der Achse 32 innerhalb der Kammer zu führen. Die Kolbenanordnung 28 und der Kolben 30 können, wie gezeigt, einstückig ausgebildet oder als mehrere separate Elemente ausgebildet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Kolben getrennt von der Anordnung 28 ausgebildet sein.
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In einem Hydrauliksystem ist die Hauptzylinderanordnung 19 mit einem separaten Nehmerzylinder (nicht gezeigt) verbunden, der das Hydraulikbremssystem durch eine Hydraulikleitung betätigt, um die Ausübung des Fluiddrucks auf eine Bremskomponente, wie z. B. einer Bremsscheibe oder ähnlichem, in bekannter Weise zu bewirken.
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Zur vollständigen Offenbarung der Arbeitsweise einer Hauptzylinderanordnung zeigt 10 eine Hauptzylinderanordnung 19 für ein hydraulisches Betätigungssystem eines lenkergesteuerten Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Hauptzylinderanordnung 19 umfasst ein Gehäuse 20, das an einem Rahmenelement, gemäß dieser Ausführungsform an einem Lenker 22, mittels einer Klemme 25 befestigbar ist. Die Hauptzylinderanordnung 19 ist betriebsmäßig mit einer Nehmerzylinderanordnung (nicht gezeigt) durch eine Hydraulikleitung 116 verbunden, um das Hydraulikbetätigungssystem zu betätigen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Hauptzylinderanordnung 19 zur Verwendung in einem hydraulischen Fahrradbremssystem ausgebildet, kann aber auch zur Verwendung mit einem Kupplungssystem angepasst werden. Die Hauptzylinderanordnung 19 umfasst im Allgemeinen das Gehäuse 20, eine Fluidkavität 120, eine Kolbenanordnung 122 sowie erste und zweite Dichtungen 124, 126. Das Gehäuse 20 umfasst eine Kammer 111, die die Fluidkavität 120 und eine Luftkavität 121 aufweist. Die Fluidkavität 120 umfasst erste und zweite Regionen 128, 130 und eine konische Übergangsregion 132. In der gezeigten Ausführungsform weist die erste Fluidkavitätsregion 128 einen kleineren Querschnitt auf als den Querschnitt der zweiten Fluidkavitätsregion 130. Ein Ende 134 der ersten Region 128 steht in Fluidkommunikation mit der Hydraulikleitung 116 und das andere Ende 136 ist benachbart zu der konischen Übergangsregion 132 der Fluidkavität 120 vorgesehen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Übergangsregion 132 konisch, kann aber verschiedene Formen aufweisen oder vollständig durch einen gestuften Übergang zwischen den ersten und zweiten Regionen 128, 130 entfallen. Die ersten und zweiten Regionen 128, 130 sind gemäß dieser Ausführungsform zylindrisch. Die Regionen 128, 130 können jedoch eine Vielzahl von Formen annehmen. Das Gehäuse 20 umfasst eine Einfüllöffnung 138 zum Füllen der Fluidkavität 120 mit Fluid. Eine Schraube 140 ist in die Einfüllöffnung 138 eingeschraubt.
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Die Kolbenanordnung 122 umfasst einen Kolben 123, der gleitend innerhalb der Fluidkavität 120 angeordnet ist, und der einen ersten und einen zweiten Abschnitt 150, 152 aufweist. Der Kolben 123 ist zwischen einer geöffneten Fluidkreisposition (1), die einen Fluidstrom zwischen den ersten und zweiten Fluidkavitätregionen 128, 130 zulässt, und einer geschlossenen Fluidkreisposition (nicht gezeigt) verlagerbar, die den Fluidstrom zwischen den ersten und zweiten Fluidkavitätregionen absperrt.
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Die erste Dichtung 124, gemäß dieser Ausführungsform ein O-Ring, ist an dem ersten Abschnitt 150 des Kolbens 123 und die zweite Dichtung 126 ist an dem zweiten Abschnitt 152 des Kolbens 123 angeordnet.
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Eine Stößelstange 154 ist mit dem zweiten Abschnitt 152 des Kolbens 123 verbunden. Dementsprechend stellt dies ein Beispiel einer Kolbenanordnung mit mehr als einem Teil dar. Die Stößelstange 154 umfasst einen Kopf 158. Der Kopf 158 umfasst eine kugelförmige Fläche 160, die in einer korrespondierenden tassenförmigen Fläche 162 in dem zweiten Abschnitt 152 des Kolbens 123 aufgenommen ist.
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Eine Schraubenfeder 166 ist in der ersten Fluidkavität 128 angeordnet und legt sich an den ersten Abschnitt 150 des Kolbens 123 an, um den Kolben in Richtung der geöffneten Fluidkreisposition gegen ein Anschlag- bzw. Stoppelement 167 vorzuspannen. Eine flexible Blase 168 umgibt den Kolben 123. Ein Ende der Blase 168 ist an dem ersten Abschnitt 150 des Kolbens 123 angebracht. Das andere Ende der Blase 168 ist an dem zweiten Abschnitt 152 des Kolbens 123 angebracht. Die flexible Blase 168 trennt die Luftkavität 121 dichtend von der Fluidkavität 120. Der Kolben 123 umfasst einen Kanal 170, um eine Ventilation der Luftkavität 121 mit der Umgebung zuzulassen. Gemäß dieser Ausführungsform sind die zweite Dichtung 126 und die Blase 168 einstückig ausgebildet.
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In 10 ist die erste Dichtung 124 in nicht-dichtendem Zustand zwischen der Fluidkavitätwand und dem Kolben 123 in der geöffneten Fluidkreisposition gezeigt, um einen Fluidstrom zwischen den ersten und zweiten Fluidkavitätregionen 128, 130 zuzulassen. Das Vorwärtsbewegen des Kolbens 123 veranlasst das System zum Abdichten und das Fluid wird in und durch die Leitung 116 gedrängt. Die dargestellte Ausführungsform gemäß 10 wird als ”offenes” System bezeichnet, da der Fluidstrom zwischen den beiden Regionen 128, 130 zugelassen wird. Die Erfindung kann ebenso bei einem ”geschlossenen” System angewendet werden, in dem der Kolben 123 in Kontakt mit der Kavitätswand gehalten und eine Undichtigkeit dementsprechend nicht zugelassen wird.
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Es wird ersichtlich, dass die Erfindung auf jeden geeigneten Hauptzylinder anwendbar ist, wie z. B. den in
US 6,804,961 verwendeten und dargestellten Hauptzylinder, der ein Zylindergehäuse mit einem Klemmbalken an einem Ende und einen Hebel aufweist, der schwenkbar an dem gegenüberliegenden Ende angebracht ist. Das Hauptzylindergehäuse, das vereinzelt als ”Rucksack-Reservoir” bezeichnet wird, ist hydraulisch mit einem Nehmerzylinder verbunden, der einen hydraulischen Bremssattel über eine Hydraulikleitung betätigt. Das Rucksack-Reservoir hat eine Reservoirkammer, die in einem rückwärtigen Abschnitt des Hauptzylindergehäuses festgelegt wird. Eine Zylinderwand, die teilweise den Zylinder des Hauptzylindergehäuses festlegt, erstreckt sich in die Reservoirkammer und definiert abschnittsweise eine erste Wand. Durch die Zylinderwand zwischen der Reservoirkammer und dem Hauptzylinder erstrecken sich ein Justieranschluss und ein Kompensationsanschluss. Eine Seitenwand erstreckt sich ausgehend von der ersten Wand. Eine Blende, die aus einem Elastomermaterial, wie z. B. Silikongummi, hergestellt ist, überlappt die Seitenwand und deckt die Reservoirkammer ab. Dementsprechend legen die erste Wand, die zweite Wand und die Blende die Reservoirkammer fest.
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Wendet man sich nun wieder den 1 bis 3 und 6 bis 9 zu, umfasst das Kopplungsmittel 21 ein stationäres oder erstes Verbindungselement 34, das schwenkbar an einem schwimmenden oder zweiten Verbindungselement 42 angebracht ist. Das zweite Verbindungselement 42 ist schwenkbar an der Kolbenanordnung 28 befestigt.
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Das stationäre Verbindungselement 34 ist mit seinem ersten Ende 36 schwenkbar an einem ersten Punkt 37 an dem Gehäuse 20 angebracht. Das stationäre Verbindungselement 34 ist schwenkbar an dem schwimmenden Verbindungselement 42 befestigt.
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Das stationäre Verbindungselement 34 ist bei einer alternativen Ausführungsform der Erfindung über sein zweites Ende 38 schwenkbar an einem zweiten Punkt 40 an einem zentralen Abschnitt 50 des schwimmenden Verbindungselements befestigt. Ein zweites Ende 52 des schwimmenden Verbindungselements ist schwenkbar an der Kolbenanordnung 28 an einem dritten Punkt 54 an oder nahe einem proximalen Ende 29 der Kolbenanordnung angebracht.
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Jeder der ersten, zweiten oder dritten Punkte 37, 40 und 54 kann in Form eines zylindrischen Elements verschwenken und kann beispielsweise die Form eines Bolzens aufweisen. Es sollte berücksichtigt werden, dass nur der erste Punkt 37 relativ zu dem Gehäuse 20 unbewegt ist. Den übrigen Punkten wird eine Bewegung aufgezwungen, wenn sich das Kopplungsmittel 21 bewegt. Buchsen 62 sind an den Drehachsen 37, 40 und 54 angeordnet oder wirken zwischen den Drehachsen und dem Teil, dem die Drehachsen zugeordnet sind, wie z. B. dem Gehäuse 20 oder den Verbindungselementen 28, 34, 42.
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Ein Hebel 44 kann an dem zweiten Punkt 40 angeordnet und mittels einer Feder 60 in eine in 1 gezeigten Ruheposition vorgespannt sein. Der Hebel 44 kann derart ausgebildet sein, dass er ein erstes Ende 48 des schwimmenden Verbindungselements in Form einer Verlängerung aufnimmt. Die Position des Hebels 44 in der Ruheposition kann an die Reichweite eines Nutzers mittels einer Einstellvorrichtung 46 angepasst werden, die eine mit einem Gewinde versehene Komponente darstellt und die einstellbar durch das erste Ende 48 des schwimmenden Verbindungselements geschraubt ist und sich gegen einen Teil des Hebels 44 stützt, der zum Aufnehmen der Einstellvorrichtung ausgebildet und angeordnet ist. Andere Formen der Einstellvorrichtung sowie andere Befestigungsformen des Hebels sind von der Erfindung mit umfasst.
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Alternativ können der Hebel 44 und das schwimmende Verbindungselement 42, wie in 5 gezeigt, einstückig ausgebildet sein. In der Ausführungsform gemäß 5 kann der Hebel selbst als schwimmendes Verbindungselement betrachtet werden.
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Kehrt man nun zu 1 zurück, die die Bremsbetätigungsanordnung 18 in einer Ruhe- oder Startposition zeigt, erkennt man, dass die Kolbenanordnungsachse 32 und die stationäre Verbindungselementachse 56 bevorzugt im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Zum Zwecke der Erfindung bezieht sich der Ausdruck ”im Wesentlichen parallel” im Kontext der Kolbenanordnungsachse 32 und der stationären Verbindungselementachse 56 auf einen Winkel, der innerhalb von in etwa 15° der parallelen Positionen der beiden Achsen liegt, wobei vorzugsweise die Referenzachse die Kolbenanordnungsachse 32 ist. Bevorzugt sind die Kolbenanordnungsachse 32 und die stationäre Verbindungselementachse 56 derart angeordnet, dass während der Bewegung des Hebels 44 die Achsen 32, 56 innerhalb von in etwa 10° Abweichung von der Parallelität bleiben.
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Diese Orientierung trägt zur Reduzierung der seitlichen Belastung der Kolbenanordnung 28 insbesondere bezüglich des Führungselements 33 bei und erzeugt die bevorzugte Größe der Bewegung des Kolbens 30 relativ zu der Bewegung des Hebels 44. Zudem ist bei der dargestellten Startposition der Bremsbetätigungsanordnung 18 der Winkel A zwischen der schwimmenden Verbindungselementachse 58 und der Kolbenanordnungsachse 32 größer als in etwa 90°.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 ist die Bremsbetätigungsanordnung 18 in einer Ruhe- oder Startposition (1), einer Zwischenposition oder teilweisen Bremsposition (2) und einer Endposition oder Vollbremsungsposition (3) gezeigt. Natürlich ist der Kolben 30 in der dargestellten Ruheposition in einer im Wesentlichen vollständig zurückgestellten Position innerhalb der Kammer 24 und ein maximales Fluidvolumen befindet sich innerhalb der Fluidkavität 26. Daher ist die Bremse nicht betätigt oder befindet sich nicht im Eingriff. In der in 2 gezeigten Zwischenposition ist der Kolben 30 im geschlossenen Zustand innerhalb der Kammer dargestellt. In 3 erzeugt der Kolben einen Fluiddruck innerhalb der Fluidkavität 26. In dem Zustand gemäß 2 oder 3 wird ein Teil des Fluidvolumens aus der Fluidkavität ausströmen und eine Bremsung würde in Abhängigkeit der Distanz eingeleitet oder ausgeübt werden, die der Kolben zurückgelegt hat. In der am besten in 3 dargestellten Position ist der Kolben 30 an oder nahe einer maximalen Strecke oder dem Ende seines Hubs gezeigt und ein Maximalfluidvolumen innerhalb der Fluidkammer 26 strömt aus der Fluidkavität aus. Dementsprechend würde eine maximale Bremskraft erzeugt werden.
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Gemäß der gezeigten Anordnung der Verbindungselemente nimmt der Winkel A zwischen der schwimmenden Verbindungselementachse 58 und der Kolbenanordnungsachse 32 zu, da sich der Hebel 44 (und daher das schwimmende Verbindungselement 42) aus der Ruheposition in der Endposition bewegt. Insbesondere nimmt der Winkel A vorzugsweise von einem anfänglichen Winkel, der größer als 90° ist, auf einen Winkel A' (3) zu, der größer als der anfängliche Winkel ist. Als Ergebnis der Anordnung der Verbindungselemente erzeugen die Elemente des Kopplungsmittels 21 einen variablen oder sich verändernden Hebelhub relativ zu der Größe der Kolbenbetätigung. Vorteilhafterweise kann durch Veränderung der Geometrie der Verbindungselemente diese Größe angepasst werden, um zu Beginn höher als bei einem herkömmlichen Linearbremssystem zu sein und anschließend nahe dem Ende des Hebelhubs gleich oder niedriger als die Größe eines herkömmlichen Bremssystems eingestellt zu werden. Das Kopplungsmittel gemäß der Erfindung mit einer variablen Größe trägt zu einer Erhöhung der Bremsleistung nach Maßgabe einer Anzahl von Bremseinflussfaktoren bei.
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Gleichzeitig wird dann, wenn der Winkel A sich vergrößert oder öffnet, das zweite Ende 38 des stationären Verbindungselements und damit der zweite Punkt 40 näher an die Kolbenanordnungsachse 32 gezogen. Als Ergebnis der Geometrie der Kopplungsmittel verändert sich die Größe gemäß der Kurve D in 4, wenn die Distanz zwischen dem dritten Punkt 54 und dem ersten Punkt 37 abnimmt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird dann, wenn der Hebel 44 betätigt wird, der zweite Punkt in Richtung der Kolbenanordnungsachse 32 gezogen, die stationäre Verbindungselementachse 66 nähert sich der Parallelität zu der Kolbenanordnungsachse und läuft über die Parallelität hinaus. Diese Anordnung der Achsen reduziert die seitlichen Belastungen des Kolbens 30 insbesondere bezüglich des Führungselements 33 auf ein Minimum, und erzeugt die bevorzugte Größe D in 4.
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4 zeigt ein Diagramm mit zwei Kurven. Die Kurve L repräsentiert ein herkömmliches Bremssystem, das eine standardgemäße lineare Hebelzuggröße oder ein lineares Hebelzugverhältnis zeigt. Gemäß der Kurve L bewegt sich der Kolben mit einer Rate, die im Wesentlichen eine Linearfunktion der Bewegung des Bremshebels ist. Die Bewegungsrate oder das Bewegungsverhältnis ist vorzugsweise als Bewegung oder Hub in einer linearen Richtung des Kolbens relativ zu der Bewegung eines festen Punkts an dem Hebel festgelegt, der sich radial in Richtung der Lenkermittelachse bewegt.
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Im Gegensatz zu der linearen Kurve L repräsentiert die Kurve D das Kopplungsmittel gemäß den 1 bis 3 und 5 bis 9. Gemäß der Kurve D, die eine Kurve mit einer positiven Krümmung ist, bewegt sich der Kolben mit einer Rate, die zunächst größer ist als die des Kolbens der Kurve L. Mit anderen Worten, erzeugt die Erfindung an oder nahe der Ruheposition eine relativ niedrige Anstiegsrate der Hebeverlagerung pro Kolbenhub. Nach einer anfänglichen Bremshebelbetätigung veranlasst der Kolben das Schließen des Fluidsystems in einem ersten Abschnitt mit einer maximalen Bewegungsrate und erzeugt eine Abdichtung innerhalb des Hauptzylinders. Dadurch wird die ”Totzone” bzw. der Leerweg reduziert, d. h. der Betrag der Hebelbewegung bevor die Bremsbeläge in Kontakt mit der Bremsfläche kommen. Nachdem das System ”geschlossen” ist, bewegt der Kolben noch immer große Mengen von Fluid, wenn die Bremsbeläge mit der Bremsfläche in Kontakt kommen. Nachdem die Bremsbeläge die Bremsflächen kontaktieren, ist die Hebelbewegungsrate noch größer und nähert sich einem typischen linearen Bremssystem an. Das Ergebnis dieser sich verändernden Rate bestimmt dann, dass der Hebel das System mit einem relativ kleinen Hebelhub ”schließt” und die Bremsbeläge in Richtung der Bremsflächen mit einem relativ kleinen Hebelhub bewegt, aber anschließend eine ausreichende Hebelbewegungsgröße bei einem Bremsbelagkontakt aufweist, um die Bremskraft bereitzustellen und eine Rückmeldung zu liefern, an die der Nutzer gewöhnt ist.
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Ein weiterer Vorteil des sich verändernden oder variablen Bewegungsratensystems gemäß der Ausführungsformen der Erfindung ist eine verringerte Initialbrems/Flächen-Kraft, die bei einer weiteren Betätigung des Hebels zunimmt. Ein Bremssystem kann daher derart eingestellt werden, dass es beim ersten Kontakt der Bremsbeläge mit der Bremsfläche einen geringeren anfänglichen ”Biss” hat, eine moderate Bremskraft während des mittleren Hubs bereitstellt und anschließend die maximale Bremskraft bei höheren Nutzerhandkräften erzeugt. Dies erlaubt eine bessere Steuerung und Vorhersehbarkeit durch die Nutzer.
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5 zeigt eine Bremsbetätigungsanordnung 18 für ein lenkergesteuertes Fahrzeug, wie z. B. ein Fahrrad, das eine Hauptzylinderanordnung 19 und ein Kopplungsmittel 21 umfasst, welches zum Betätigen der Hauptzylinderanordnung ausgebildet ist, um eine bevorzugte Hebelgröße zu erzeugen. Die Hauptzylinderanordnung 19 umfasst eine Kolbenanordnung 28. Ein Klemmelement oder Klemmelemente 25 oder ähnliche Befestigungselemente können Teil der Hauptzylinderanordnung 19 oder an der Hauptzylinderanordnung 19 zum Befestigen beispielsweise an einem Lenker 22 angebracht sein. Die Kolbenanordnung 28 umfasst eine Kolbenanordnungsachse 32.
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Das Kopplungsmittel 21 umfasst ein stationäres oder erstes Verbindungselement 34, das ähnlich oder identisch zu dem des voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels ist. Ein schwimmendes oder zweites Verbindungselement 142 umfasst einen Hebelabschnitt 144. Das schwimmende Verbindungselement 142 ist funktional gesehen das Gleiche wie das voranstehend beschriebene, jedoch ist der Hebel 144 als ein Abschnitt des oder einstückig mit dem schwimmenden Verbindungselement ausgebildet. Natürlich hat der Hebel 144 gemäß dieser Ausführungsform keine wie in 1 gezeigte Einstellmöglichkeit. Das schwimmende Verbindungselement 142 verbindet das stationäre Verbindungselement und die Kolbenanordnung 28, wobei die Kolbenanordnung das dritte Verbindungselement des Kopplungselements 21 bildet. Es ist erkennbar, dass die Längserstreckung oder die Längsachse des stationären Verbindungselements 34 im Wesentlichen parallel zu der Kolbenanordnungsachse 32 verläuft. Dementsprechend existieren nur geringe oder keine seitlichen Belastungen der Kolbenanordnung 28 und, wie voranstehend beschrieben, die bevorzugte Größe wird durch das Kopplungsmittel 21 erzeugt.
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Während die Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform beschrieben wurde, ist es ersichtlich, dass verschiedene Veränderungen innerhalb des Bereichs des erfinderischen Konzepts vorgenommen werden können. Es ist daher nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die offenbarten Ausführungsformen zu beschränken, sodass die Erfindung den vollen Schutzbereich der folgenden Ansprüche genießt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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