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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse mit einer Konfiguration, welche die Kühlung der Bremsflächen unterstützt.
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In den letzten Jahren wurden einige Fahrräder mit Scheibenbremsen ausgestattet. Scheibenbremssysteme liefern eine erhebliche Bremsleistung in Bezug auf das Ausmaß der auf den Bremshebel ausgeübten Bremskraft. Des Weiteren liefern Scheibenbremssysteme üblicherweise ein hohes Maß an Konstanz unter allen Arten von Wetter- und Fahrbedingungen. Scheibenbremssysteme umfassen üblicherweise ein Bremssattelgehäuse, einen ersten beweglichen Bremskörper und einen zweiten, fixierten oder beweglichen Bremskörper. Scheibenbremsen können zur Bewegung des/der beweglichen Bremskörper(s) hydraulisch oder mechanisch betätigt werden. Die Bremskörper befinden sich auf beiden Seiten einer Scheibe, welche am vorderen oder hinteren Rad eines Fahrrads befestigt ist. Die Bremskörper werden gegen einen Bremsteller oder eine Bremsscheibe, der/die am Rad fixiert ist, um die Drehung der Scheibe zu verlangsamen oder zu stoppen und so die Drehung des Rades zu verlangsamen oder zu stoppen, gepresst. Während Scheibenbremssysteme eine hervorragende Bremsleistung ermöglichen, wird während des Bremsvorgangs eine erhebliche Wärmemenge in der Bremsscheibe der Scheibenbremse erzeugt. Daher ist ein Aspekt in dieser Offenbarung die Bereitstellung einer Bremsscheibe der Scheibenbremse mit einer Konfiguration, die Wärme effizienter vom Außenabschnitt der Bremsscheibe der Scheibenbremse ausstrahlt.
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Im Allgemeinen wird niemals Eisen als eine Matrix oder das Grundmaterial für die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse verwendet. Im Speziellen wird Eisen aufgrund der Exposition gegenüber der Umwelt mit der Zeit üblicherweise korrodieren und rosten. Ferner verfügt Eisen selbst nicht über eine ausreichende Festigkeit, dass es als eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse verwendet werden könnte.
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Die
EP 1 619 405 B1 offenbart ein Fahrrad-Scheibenbremse mit einem Rotor, welcher eine Zusatzschicht aufweist, die beidseitig seitlich am Rotor angebracht ist.
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Die
DE 103 54 655 A1 beschreibt ein Verbundbauteil das als Bremsscheibe ausgeführt sein kann, mit einem Kern, welcher von einer weiteren Lage aus einem anderen Material umgeben ist.
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In der
US 4 808 275 A wird ein Rotor für eine Scheibenbremse offenbart, der zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit mit einer Beschichtung aus Nickel und Keramikpartikeln versehen werden kann.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrrad-Scheibenbremse mit einem gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Betriebs- und Korrosionsverhalten zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Bezogen auf die beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser Originaloffenbarung bilden, zeigen:
- 1 eine Teilseitenansicht eines vorderen Scheibenbremssystems, umfassend eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 eine Seitenansicht der in 1 veranschaulichten Bremsscheibe der Scheibenbremse;
- 3 eine Teilquerschnittsansicht der in den 1 bis 2 veranschaulichten Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse entlang der Schnittflächenlinie 3 - 3 von 2;
- 4 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Abschnitts der in 3 veranschaulichten Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse;
- 5 eine Seitenansicht einer Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 6 eine Teilquerschnittsansicht der in 5 veranschaulichten Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse entlang der Schnittflächenlinie 6 - 6 von 5; und
- 7 eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht eines Abschnitts der in 6 veranschaulichten Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse.
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Nun werden ausgewählte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
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Zunächst unter Bezug auf 1 wird ein vorderes Scheibenbremssystem 10 veranschaulicht, das eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst. Wie nachstehend erläutert, weist die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 eine Konfiguration auf, welche die Kühlung der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 fördert. Das vordere Scheibenbremssystem 10 umfasst ferner einen Fahrrad-Scheibenbremssattel 14 und einen Bremsbetriebs- (-betätigungs-) -mechanismus 16. Grundsätzlich ist die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 fest an der Nabe des Rades eines Fahrrades angebracht (nicht gezeigt). Der Fahrrad-Scheibenbremssattel 14 ist an der Fahrradgabel 18 montiert, während der Bremsbetriebsmechanismus 16 an der Fahrrad-Lenkstange 20 angebracht ist. Da der Betrieb und die Konstruktion des vorderen Scheibenbremssystems 10 herkömmlich sind, außer hinsichtlich der Konstruktion der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12, wird das vordere Scheibenbremssystem 10 hierin nicht ausführlicher erörtert oder gezeigt. Während des Weiteren das vordere Scheibenbremssystem 10 als ein hydraulisches Bremssystem dargestellt ist, kann die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 je nach Bedarf und/oder Wunsch auch mit anderen Arten von Bremssystemen verwendet werden.
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Der Scheibenbremssattel 14 ist so konstruiert, dass er wahlweise in die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 greift (deren Drehung stoppt), wodurch die Drehung des Fahrradrades (nicht gezeigt) gestoppt oder verlangsamt wird. Während dieses Bremsvorgangs wird Wärme erzeugt, die auf die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 und den Fahrrad-Scheibenbremssattel 14 übertragen wird. Wie nachstehend erläutert, ist die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 so konstruiert, dass sie die während des Bremsens erzeugte Wärme abführt.
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Wie aus 2 ersichtlich, weist die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 eine Scheibengrundplatte 21 auf, die grundsätzlich einen Außenabschnitt 22, mehrere Verbindungsarme 24, die sich radial innen vom Außenabschnitt 22 erstrecken, und einen Nabenmontageabschnitt 26, der mit den inneren Enden der Verbindungsarme 24 verbunden ist, umfasst. In der hier veranschaulichten ersten Ausführungsform sind der Außenabschnitt 22, die Verbindungsarme 24 und der Nabenmontageabschnitt 26 integral als ein einteiliges Element aus Eisen gebildet. Beispielsweise kann die Scheibengrundplatte 21 durch Pressen eines kaltgewalzten Stahlblechs (z. B. JIS G 3141 SPCC) in die gewünschte Form geformt werden. Auch wenn Eisen selbst nicht über eine ausreichende Festigkeit verfügt, dass es als eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse verwendet werden könnte, besitzt Eisen eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit (d. h. 80 W/mK), die etwa drei- oder viermal höher ist als die von Edelstahl (d. h. 20 W/mK).
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Der Außenabschnitt 22 der Scheibengrundplatte 21 weist einen Außenumfangsrand 22a und einen Innenumfangsrand 22b auf. Die Verbindungsarme 24 erstrecken sich radial innen vom Innenumfangsrand 22b des Außenabschnitts 22. Der Nabenmontageabschnitt 26 ist mit den inneren Enden der Verbindungsarme 24 verbunden. Wie in 1 veranschaulicht, ist der Nabenmontageabschnitt 26 über Halter 28 (z. B. Bolzen) mit der Fahrradnabe verbunden. Auch wenn die Scheibengrundplatte 21 als ein einteiliges Element veranschaulicht ist, kann die Scheibengrundplatte 21 nach Bedarf und/oder wenn gewünscht aus mehr als einem Teil gefertigt sein. Im Falle der ersten veranschaulichten Ausführungsform weist die Scheibengrundplatte 21 eine erste und zweite Grundfläche 21a und 21b auf, die in entgegengesetzten axialen Richtungen der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 liegen. Die erste und zweite Grundfläche 21a und 21b sind flache Flächen, die sich über den Außenabschnitt 22, die Verbindungsarme 24 und den Nabenmontageabschnitt 26 erstrecken. Die erste und zweite Grundfläche 21a und 21b müssen jedoch nicht vollständig flach sein. Beispielsweise können die erste und zweite Grundfläche 21a und 21b in den Bereichen der Verbindungsarme 24 und des Nabenmontageabschnitts 26 konturiert sein. Überdies kann der Außenabschnitt 22, wie gezeigt, Aussparungen an Stelle von Durchgangslöchern aufweisen. In jedem Fall umfasst der Außenabschnitt 22 der Scheibengrundplatte 21 mindestens einen Abschnitt der ersten und zweiten Grundfläche 21a und 21b, die in entgegengesetzten axialen Richtungen der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 liegen.
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In Bezug auf die 3 und 4 umfasst die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 ferner eine erste Schicht 30, eine zweite Schicht 32 und eine dritte Schicht 34. Zum Zwecke der Veranschaulichung sind die Dicken der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 und der dritten Schicht 34 übertrieben dargestellt. Für gewöhnlich liegt die gesamte Außenscheibendicke des Außenabschnitts 22 der Scheibengrundplatte 21 in einem Bereich von etwa 1,8 Millimetern bis etwa 2,4 Millimeter. So beträgt in der gezeigten Ausführungsform die Dicke der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 jeweils etwa 0,02 Millimeter und die Dicke der dritten Schicht 34 etwa 0,02 Millimeter. Die Dicken der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 können, wie dargestellt, gleich sein oder nach Bedarf und/oder wenn gewünscht unterschiedlich. In jedem Fall ist die Dicke der Scheibengrundplatte 21 zwischen der ersten und zweiten Grundfläche 21a und 21b bevorzugt größer als die Dicken der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 und/oder die Dicke der dritten Schicht 34. Natürlich können diese Maße nach Bedarf und/oder wenn gewünscht von den oben genannten Maßen abweichen.
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Sowohl die erste als auch die zweite Schicht 30 und 32 weisen eine Korrosionsbeständigkeit auf, die besser ist als die des Materials (Eisen) der Scheibengrundplatte 21. Die erste und zweite Schicht 30 und 32 sind bevorzugt korrosionsbeständige metallische Schichten. Stärker bevorzugt sind die erste und zweite Schicht 30 und 32 aus Edelstahlschichten gebildet. Die Verwendung von Edelstahl zur Abdeckung der ersten und zweiten Grundfläche 21a und 21b wird das Eisen der Scheibengrundplatte 21 schützen und verstärken. So kann Eisen als die Matrix oder das Grundmaterial, das die Scheibengrundplatte 21 der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 bildet, verwendet werden. Die erste und zweite Schicht 30 und 32 sind mechanisch an der ersten und zweiten Grundfläche 21a und 21b befestigt oder damit verbunden. Mit anderen Worten, die erste und zweite Schicht 30 und 32 sind nicht chemisch an die erste und zweite Grundfläche 21a und 21b gebunden (d. h., es findet keine chemische Bindung zwischen der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 und dem Eisen der Scheibengrundplatte 21 statt). In der veranschaulichten Ausführungsform sind die erste und zweite Schicht 30 und 32 auch auf den Verbindungsarmen 24 und dem Nabenmontageabschnitt 26 angeordnet.
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Die erste und zweite Schicht 30 und 32 können auf verschiedene Weise an der Scheibengrundplatte 21 befestigt oder damit verbunden werden. In der veranschaulichten Ausführungsform können die erste und zweite Schicht 30 und 32 beispielsweise vorgeformte Platten sein, die mittels der dritten Schicht 34 an der ersten und zweiten Grundfläche 21a und 21b der Scheibengrundplatte 21 angebracht und/oder unter Verwendung eines Haft-, Schweiß- oder Lötmaterials (z. B. Kupfer-Hartlot, Kupfer- und Legierungs-Hartlot, Nickel-Hartlot, Aluminium-Hartlot oder Silber-Hartlot) direkt daran befestigt oder damit verbunden werden. Alternativ können die erste und zweite Schicht 30 und 32 an die erste und zweite Grundfläche 21a und 21b der Scheibengrundplatte 21 beispielsweise unter Verwendung eines Metallplattierungsverfahrens (metallurgisches Verbinden) gebunden sein, wodurch zwei Plattierungsschichten auf der Scheibengrundplatte 21 gebildet werden. Beispielsweise können die erste und zweite Schicht 30 und 32 auch unter Verwendung von einem oder mehreren Haltern wie Nieten an der Scheibengrundplatte 21 befestigt werden. Halter wie Nieten werden bevorzugt jedoch nicht verwendet, um die erste und zweite Schicht 30 und 32 an der Scheibengrundplatte 21 zu befestigen. In jedem Fall überlagert die erste Schicht 30 zumindest die erste Grundfläche 21a entlang des Außenabschnitts 22 der Scheibengrundplatte 21 und bildet so eine erste Außenfläche. Die zweite Schicht 32 überlagert zumindest die zweite Grundfläche 21b entlang des Außenabschnitts 22 der Scheibengrundplatte 21 und bildet so eine zweite Außenfläche. Somit bilden die Abschnitte der ersten und zweiten Außenfläche 30a und 32a, die den Außenabschnitt 22 überlagern, eine erste und zweite Bremsfläche der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12. Somit werden die Abschnitte der ersten und zweiten Außenfläche 30a und 32a, die den Außenabschnitt 22 überlagern, direkt von den Bremskörpern des Fahrrad-Scheibenbremssattels 14 kontaktiert, wenn gebremst wird. Im Ergebnis sind in der ersten Ausführungsform die erste und zweite Schicht 30 und 32 aus Edelstahl an einem Eisenkern der Scheibengrundplatte 21 befestigt und liefern so sowohl die Haltbarkeit und kraftvollen Bremseigenschaften von Edelstahl als auch die Wärmeableitung von Eisen.
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Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, ist die dritte Schicht 34 bevorzugt ein Hartlot (z. B. Kupfer-Hartlot, Kupfer- und Legierungs-Hartlot, Nickel-Hartlot, Aluminium-Hartlot oder Silber-Hartlot) mit einer Korrosionsbeständigkeit, die besser ist als die der Scheibengrundplatte 21. Die dritte Schicht 34 bildet ein Verbindungsteil oder eine Verbindungsschicht, der/die mechanisch die erste und zweite Schicht 30 und 32 miteinander verbindet. Die dritte Schicht 34 ist ein anderes Material als die erste und zweite Schicht 30 und 32. Die dritte Schicht 34 kann jedoch nach Bedarf und/oder wenn gewünscht auch aus demselben Material wie die erste und zweite Schicht 30 und 32 sein. In der veranschaulichten Ausführungsform ist die dritte Schicht 34 auf allen exponierten Umfangsrändern der Scheibengrundplatte 21 angeordnet. Mit anderen Worten, die Ränder des Außenabschnitts 22, die Verbindungsarme 24 und der Nabenmontageabschnitt 26 sind mit der dritten Schicht 34 bedeckt. So verhindert die dritte Schicht 34 das Korrodieren und Rosten der Ränder der Scheibengrundplatte 21. Ebenso sorgt die dritte Schicht 34 für eine Verstärkung der Scheibengrundplatte 21, indem sie die erste und zweite Schicht 30 und 32 mechanisch miteinander verbindet. Die dritte Schicht 34 wird durch ein geeignetes Verfahren wie ein Metallplattierungsverfahren (metallurgisches Verbinden), Hartlöten usw. auf alle exponierten Umfangsränder der Scheibengrundplatte 21 aufgebracht, was dazu führt, dass das Zusatzgut der dritten Schicht 34 die exponierten Umfangsränder der Scheibengrundplatte 21 bedeckt und/oder beschichtet. Bevorzugt bedeckt und/oder beschichtet das Zusatzgut der dritten Schicht 34 in einer überlappenden Weise auch einen Teil der ersten und zweiten Schicht 30 und 32, wie in den 3 und 4 gezeigt.
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In Abhängigkeit der Konfiguration der Scheibengrundplatte 21 und der Konfiguration der ersten und zweiten Schicht 30 und 32 können einer oder beide der Außen- und Innenumfangsränder 22a und 22b des Außenabschnitts 22 mit der dritten Schicht 34 bedeckt sein. Bevorzugt bedeckt die dritte Schicht 34 mindestens einen der Außen- und Innenumfangsränder 22a und 22b des Außenabschnitts 22. Wie aus 3 ersichtlich, bedeckt in der veranschaulichten Ausführungsform die dritte Schicht 34 sowohl den Außen- als auch den Innenumfangsrand 22a und 22b des Außenabschnitts 22. Wie aus 3 ersichtlich, bedeckt die dritte Schicht 34 auch die Ränder 22c, welche Öffnungen im Außenabschnitt 22 definieren. Die dritte Schicht 34 überlagert bevorzugt teilweise die erste und zweite Schicht 30 und 32, wie in den 3 und 4 zu sehen ist. Auf diese Weise verbindet die dritte Schicht 34 mechanisch auch die erste und zweite Schicht 30 und 32 miteinander.
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Ferner bedeckt in der veranschaulichten Ausführungsform die dritte Schicht 34 die Ränder des Außenabschnitts 22, die Verbindungsarme 24 und den Nabenmontageabschnitt 26 auf dieselbe Weise wie den Außenabschnitt 22. Somit bedeckt die dritte Schicht 34 die Seitenumfangsränder 24a und 24b der Verbindungsarme 24 und die Umfangsränder 26a und 26b des Nabenmontageabschnitts 26. Der Umfangsrand 26a des Nabenmontageabschnitts 26 definiert die Mittelöffnung des Nabenmontageabschnitts 26, während die Umfangsränder 26b des Nabenmontageabschnitts 26 mehrere Halteöffnungen definieren. Der Bereich des Nabenmontageabschnitts 26 zwischen den von den Umfangsrändern 26b definierten Halteöffnungen weist mehrere von den Umfangsrändern 26c definierte Öffnungen auf, die ebenfalls mit der dritten Schicht 34 bedeckt sind.
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Wie auf den 5 bis 7 ersichtlich, wird eine Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 112 gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Hier umfasst die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 112 eine Scheibengrundplatte 121 aus Eisen. Die Scheibengrundplatte 121 umfasst einen Außenabschnitt 122 und mehrere Verbindungsarme 124. Die Verbindungsarme 124 erstrecken sich radial innen von dem Außenabschnitt 122 hin zu freien Enden, die ein Halterungsaufnahmeloch aufweisen. Ein Nabenmontageabschnitt 126 ist mit den inneren Enden der Verbindungsarme 124 durch mehrere Halter 128 verbunden. Somit ist in der zweiten Ausführungsform der Nabenmontageabschnitt 126 ein von dem Außenabschnitt 122 und den Verbindungsarmen 124 getrenntes Bauteil. Der Außenabschnitt 122 und die Verbindungsarme 124 sind in identischer Weise wie in der ersten Ausführungsform konstruiert. Mit anderen Worten, die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 112 umfasst ferner eine erste Schicht 130, eine zweite Schicht 132 und eine dritte Schicht 134. Die erste und zweite Schicht 130 und 132 sind bevorzugt Edelstahlschichten. Durch die Verwendung von Edelstahl zum Abdecken der ersten und zweiten Grundfläche 121a und 121b wird das Eisen der Scheibengrundplatte 121 geschützt und verstärkt. Auf diese Weise kann das Eisen als die Matrix oder das Grundmaterial verwendet werden, das die Scheibengrundplatte 121 der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 112 bildet. Die erste und zweite Schicht 130 und 132 werden mechanisch so an der ersten und zweiten Grundfläche 121a und 121b befestigt, dass sie den Außenabschnitt 122 und die Verbindungsarme 124 auf dieselbe Weise wie in der ersten Ausführungsform überlagern. Der Nabenmontageabschnitt 126 kann unter Verwendung herkömmlicher Herstellungsverfahren als ein einteiliges unitäres Element konstruiert oder nach Bedarf und/oder wenn gewünscht aus mehreren Teilen gefertigt werden. Hinsichtlich der Ähnlichkeiten zwischen der Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 12 und 112 wird die Bremsscheibe für eine Fahrrad-Scheibenbremse 112 nicht ausführlicher erläutert.
