DE102015113555A1

DE102015113555A1 - Bremsscheibe

Info

Publication number: DE102015113555A1
Application number: DE102015113555.8A
Authority: DE
Inventors: Etsuyoshi Watarai; Masashi Goto; Takuya EDAMURA
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2016-04-14
Also published as: CN105508469B; US20160102719A1; US9429203B2; CN105508469A

Abstract

Bereitgestellt wird eine Bremsscheibe, umfassend einen Reibungsabschnitt und eine Kühlfinne, die von dem Reibungsabschnitt radial versetzt angeordnet ist. Die Kühlfinne ist dazu ausgebildet, sich infolge einer Temperaturänderung in dem Reibungsabschnitt zu biegen.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Bremssysteme für Fahrräder und insbesondere eine Bremsscheibe für eine Fahrradscheibenbremse mit verbesserten Kühleigenschaften.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Scheibenbremssysteme können im Vergleich zu der Kraft, die beim Betätigen der Bedien(Betätigungs)-Vorrichtung aufgebracht wird, relativ große Bremskräfte bereitstellen. Darüber hinaus können Scheibenbremssysteme auch bei unterschiedlichen Wetterbedingungen eine relativ gleichmäßige Bremsleistung bereitstellen. Aus diesen und anderen Gründen haben Scheibenbremssysteme für Fahrräder in den letzten Jahren an Beliebtheit gewonnen.
Scheibenbremssysteme umfassen eine Bremsscheibe, einen Scheibenbremsensattel, der einen oder mehrere Bremsbeläge umfasst, und eine Bedienvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den einen oder die mehreren Bremsbeläge in Richtung der Bremsscheibe zu bewegen. Die Bedienvorrichtung kann hydraulisch, mechanisch, elektrisch und/oder auf jede andere geeignete Art und Weise arbeiten und auch Kombinationen der genannten Arbeitsweisen umfassen.
Wenn das Scheibenbremssystem betätigt wird und der eine oder die mehreren Beläge derart bewegt werden, dass sie mit der Bremsscheibe in Kontakt kommen, führen Reibungskräfte zwischen der Bremsscheibe und dem einen oder den mehreren Bremsbelägen zum Verlangsamen und/oder Anhalten der Drehung der Bremsscheibe. Da die Bremsscheibe an einer Nabe eines Rads angebracht ist, wird damit die Drehung des Rads ebenfalls verlangsamt und/oder angehalten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Während Scheibenbremssysteme eine ausgezeichnete Leistung ermöglichen, erzeugen Reibungskräfte während des Bremsens Wärme, die abgeleitet werden sollte. Während bei manchen Bremsscheibenkonstruktionen angestrebt wird, eine zusätzliche Kühlung vorzusehen, können derartige Bauformen zusätzlichen Luftwiderstand und Lärm verursachen, was von manchen Radfahrern nicht gewünscht wird.
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, eine Bremsscheibe für ein Fahrrad bereitzustellen, die dazu ausgebildet ist, ein angestrebtes Maß an Kühlung für Elemente des Scheibenbremssystems vorzusehen und dabei Luftwiderstand und Lärm zu minimieren.
Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Bremsscheibe bereitgestellt, die einen Reibungsabschnitt und eine Kühlfinne, die von dem Reibungsabschnitt radial versetzt angeordnet ist, vorsieht. Die Kühlfinne ist dazu ausgebildet, sich aufgrund einer Temperaturänderung in dem Reibungsabschnitt zu biegen.
Durch Bereitstellen einer derartigen Bremsscheibe bleibt, während die Finne in Ruhe verharrt (d.h. wenn die Bremsscheibe relativ kühl bleibt), die Aerodynamik des Fahrrads unverändert, der Lärmpegel bleibt auf einem Minimum und es wird kein zusätzlicher Luftstrom zu der Bremsscheibe vorgesehen. Während des Bremsens bewirkt allerdings, da die Reibung zwischen der Reibungsoberfläche und den Bremselementen Hitze erzeugt, der Temperaturanstieg in dem Reibungsabschnitt der Bremsscheibe einen damit in Verbindung stehenden Anstieg in der Bremsscheibe selbst, und die Finne biegt sich abhängig vom Temperaturanstieg. Aufgrund dieser Biegung wird zusätzlicher Luftstrom zu der Bremsscheibe vorgesehen, so dass eine stärkere Kühlung bewirkt werden kann.
Die Bremsscheibe umfasst einen temperaturempfindlichen Abschnitt. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Kühlfinne den temperaturempfindlichen Abschnitt und/oder ist der temperaturempfindliche Abschnitt mit der Kühlfinne wirkverbunden, um die Biegung der Kühlfinne zu ermöglichen.
Der temperaturempfindliche Abschnitt kann zusätzlich ein Bimetallmaterial umfassen. Die Kühlfinne kann ein Bimetallmaterial umfassen.
Bei manchen Ausführungsformen weist die Kühlfinne eine Ruheposition auf, in welcher sich mindestens ein Abschnitt der Kühlfinne im rechten Winkel in Bezug auf eine Drehachse der Bremsscheibe erstreckt.
Ein Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, kann vorgesehen sein, und in einer gebogenen Position kann sich die Kühlfinne in Richtung der Nabe erstrecken.
In einem Zustand, in dem die Bremsscheibe an einem Fahrrad angebracht ist, kann sich die Kühlfinne in einer gebogenen Position der Kühlfinne in Richtung einer Mittelebenenrichtung des Fahrrads erstrecken.
Die Bremsscheibe kann einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, und einen Verbindungsabschnitt, der den Montageabschnitt mit dem Reibungsabschnitt verbindet, umfassen. Die Kühlfinne kann an dem Verbindungsabschnitt vorgesehen sein.
Bei manchen Ausführungsformen ist die Kühlfinne in Bezug auf den Reibungsabschnitt radial einwärts angeordnet.
Mehrere Kühlfinnen können vorgesehen sein, wobei die mehreren Kühlfinnen mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der Bremsscheibe ausgerichtet sind.
Ebenso können mehrere Kühlfinnen mindestens teilweise in einer radialen Richtung der Bremsscheibe ausgerichtet sein.
Die Kühlfinne kann sich in einer Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstrecken.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine Bremsscheibe vorgesehen, die einen Reibungsabschnitt, eine Kühlfinne, die von dem Reibungsabschnitt radial versetzt angeordnet ist, und einen temperaturempfindlichen Abschnitt, der mit der Kühlfinne wirkverbunden ist, um das Biegen der Kühlfinne zu ermöglichen, umfasst.
Der temperaturempfindliche Abschnitt kann ein Bimetallmaterial umfassen.
Die Kühlfinne kann eine Ruheposition aufweisen, in welcher sich mindestens ein Abschnitt der Kühlfinne in einem rechten Winkel in Bezug auf eine Drehachse der Bremsscheibe erstreckt.
Ein Montageabschnitt kann vorgesehen sein, wobei der Montageabschnitt dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, und in einer gebogenen Position erstreckt sich die Kühlfinne in Richtung der Nabe.
Wenn die Bremsscheibe an einem Fahrrad angebracht ist, kann sich die Kühlfinne in einer gebogenen Position der Kühlfinne in Richtung einer Mittelebenenrichtung des Fahrrads erstrecken.
Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Bremsscheibe bereitgestellt, die einen Reibungsabschnitt, einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, einen Verbindungsabschnitt, der den Montageabschnitt mit dem Reibungsabschnitt verbindet, und eine Kühlfinne, die an dem Verbindungsabschnitt vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, sich aufgrund einer Temperaturänderung in dem Reibungsabschnitt zu biegen, umfasst.
Es ist vorgesehen, dass Kombinationen aus den oben beschriebenen Elementen und jenen, die in den Umfang dieser Patentschrift fallen, realisiert werden können, sofern nicht anderweitig etwas dem Entgegenstehendes angegeben ist.
Es versteht sich, dass sowohl die vorangehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die beanspruchte Erfindung nicht einschränken.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt ein beispielhaftes Scheibenbremssystem.
2 zeigt eine Bremsscheibe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3A–B zeigen verschiedene perspektivische Ansichten der Bremsscheibe gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3C zeigt eine beispielhafte perspektivische Querschnittansicht der Bremsscheibe aus 3B.
4A–D zeigen Querschnitte entlang der Linie BB in 2 zur Verdeutlichung beispielhafter Ausgestaltungen der Finne und des temperaturempfindlichen Abschnitts in Ruhepositionen und gebogenen Positionen.
5A und B zeigen beispielhafte Profilansichten der Bremsscheibe gemäß 2.
6 zeigt eine Bremsscheibe gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nunmehr werden ausgewählte Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert. Fachkundige werden aus dieser Offenbarung erkennen, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht mit der Absicht, die durch die beiliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente definierte Erfindung einzuschränken, bereitgestellt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen im Allgemeinen eine variable Kühlung für eine Bremsscheibe bereitstellen, da sich eine Temperatur der Bremsscheibe während Bremsvorgängen ändert.
1 zeigt ein beispielhaftes Scheibenbremssystem 10 für Fahrräder. Das Scheibenbremssystem 10 umfasst eine Bremsscheibe 12, einen Scheibenbremsensattel 14 und eine Bedien(Betätigungs)-Vorrichtung 16. Darüber hinaus werden zu Zwecken des Erleichterns des Verstehens der vorliegenden Erfindung andere Fahrradkomponenten, z.B. ein Rad 18, eine Vordergabel 19 und eine Lenkstange 20 zumindest schematisch angedeutet gezeigt.
Die Bremsscheibe 12 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst unter anderem einen Reibungsabschnitt 22, einen Montageabschnitt 24, einen Verbindungsabschnitt und mehrere Kühlfinnen 28. Der Scheibenbremsensattel 14 ist an der Vordergabel 19 angebracht und dazu ausgebildet, die Bremsscheibe 12 gezielt einzuklemmen oder einzuzwängen. Im Detail ist der Scheibenbremsensattel 14 dazu ausgebildet, den Reibungsabschnitt 22 gezielt einzuklemmen, um Reibung zu erzeugen, um dadurch die Drehung der Bremsscheibe 12 und somit des Rads 18 zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Gezieltes Einklemmen wird durch die Bedienung der Bedienvorrichtung 16 erzielt, die beispielsweise an der Lenkstange 20 angebracht ist. Während Bremsvorgängen wird infolge der Reibung zwischen Bremsbelägen des Scheibenbremsensattels 14 und dem Reibungsabschnitt 22 Wärme erzeugt, wobei die Wärme dann beispielsweise durch Wärmeleitung durch die gesamte Bremsscheibe 12 und den Scheibenbremsensattel 14 tritt.
Da die Bedienung des Scheibenbremssystems 10 zum Ausführen eines Bremsvorgangs an sich bekannt ist (insbesondere das Zusammenwirken zwischen Bremsbelägen und Reibungsoberfläche 22 usw.), findet an dieser Stelle keine weitere Darstellung von Bremsvorgängen des Scheibenbremssystems 10 statt. Darüber hinaus können, wenngleich das in diesem Dokument dargestellte beispielhafte Scheibenbremssystem 10 als hydraulisches Bremssystem dargestellt ist, die Bremsscheiben 12 gemäß der vorliegenden Erfindung je nach Bedarf mit anderen Arten von Bremssystemen (z.B. mechanische, elektromechanische usw.) verwendet werden.
Die Bremsscheibe 12 ist dazu ausgebildet, das Kühlen der Bremsscheibe 12 in Abhängigkeit von ansteigender Temperatur der Bremsscheibe 12 (z.B. während eines Bremsvorgangs) zu fördern und die Lärmerzeugung während Zeiträumen, wo die Temperatur der Bremsscheibe 12 nicht über einer vorgegebenen Temperatur liegt, einzuschränken.
Die Bremsscheibe 12 kann aus jedwedem geeigneten Material, beispielsweise Aluminium, Stahl, Edelstahl oder Kohlefaser oder Kombinationen davon, hergestellt sein. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Bremsscheibe 12 ferner einen temperaturempfindlichen Abschnitt 30. Bevorzugte Materialien der Bremsscheibe 12 sind korrosionsbeständig (z.B. Aluminiumlegierungen und/oder Edelstahl) und besitzen einen gewünschten Reibungsbeiwert mit bestimmten anderen Materialien (z.B. Materialien, die dazu ausgebildet sind, mit der Bremsscheibe 12 zusammenzuwirken). Fachkundige werden erkennen, dass bei der Implementierung der Bremsscheibe 12 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Materialmasse ebenfalls eine Überlegung sein kann und leichte Materialien eventuell bevorzugt werden.
Wie in 2 gezeigt ist die Bremsscheibe 12 dazu ausgebildet, sich in Verbindung mit dem Rad 18 um die Drehachse A zu drehen. Darüber hinaus wird, wenn, beispielsweise durch den Scheibenbremsensattel 14, eine Kraft auf die Bremsscheibe 12 aufgebracht wird, die Drehung der Bremsscheibe 12 um eine Drehachse A gehemmt und die Kraft auf das Rad 18 übertragen.
3A–B zeigen verschiedene perspektivische Ansichten der Bremsscheibe 12, während 3C eine beispielhafte perspektivische Querschnittansicht der Bremsscheibe 12 aus 3B zeigt. Der Reibungsabschnitt 22 weist eine ringförmige Gestalt auf. Der Reibungsabschnitt 22 kann eine oder mehrere Oberflächen der Bremsscheibe 12 umfassen. Bei der ersten Ausführungsform umfasst der Reibungsabschnitt eine erste Oberfläche 22a und eine zweite Oberfläche 22b (siehe 3C). Die erste und die zweite Oberfläche 22a und 22b weisen in entgegengesetzte axiale Richtungen D1 der Bremsscheibe 12. Die erste und die zweite Oberfläche 22a und 22b sind dazu ausgebildet, durch Bremsbeläge (Reibungsglieder), die mit dem Scheibenbremsensattel 14 verbunden sind, eingeklemmt zu werden, um eine Reibungskraft zu erzeugen. Daher wird der Reibungsabschnitt 22 hergestellt, um angestrebte Reibungseigenschaften (z.B. Reibungsbeiwert) in Bezug auf beispielsweise die Reibungsglieder vorzusehen, die dazu ausgebildet sind, um mit dem Scheibenbremsensattel 14 implementiert zu werden.
Darüber hinaus kann der Reibungsabschnitt 22 bearbeitet und/oder auf andere Weise hergestellt werden, um verschiedene Merkmale (z.B. Texturen) zu umfassen, die dazu ausgebildet sind, Reibungskräfte zu verstärken, welche während des Zusammenwirkens des Scheibenbremsensattels 14 und des Reibungsabschnitts 22 erzeugt werden.
Bei der ersten Ausführungsform weist der Reibungsabschnitt 22 eine maximale Dicke auf, die im Bereich von etwa 2,0 bis 3,0 Millimeter liegt, beispielsweise bei etwa 2,4 Millimeter. Fachkundige werden erkennen, dass eine geeignete Dicke basierend auf verschiedenen Faktoren, beispielsweise auf Gewichtsüberlegungen, der Größe des Scheibenbremsensattels 14, der Werkstofffestigkeit usw., implementiert werden kann.
Während 3C den Reibungsabschnitt 22 derart darstellt, dass die erste und die zweite Oberfläche 22a und 22b im Wesentlichen gleiche Radialmaße aufweisen, kann es auch möglich sein, den Reibungsabschnitt 22 derart zu implementieren, dass die erste und die zweite Oberfläche 22a und 22b ungleiche Radialmaße aufweisen, derart, dass Radialversatzmaße von mindestens einer der ersten und der zweiten Oberfläche 22a und 22b für innerhalb des Verbindungsabschnitts 26 vorhandene Elemente unterschiedlich sind.
Die Bremsscheibe 12 ist dazu ausgebildet, fest an dem Rad 18 befestigt zu sein, beispielsweise über eine Nabe des Rads 18, derart, dass das Aufbringen einer Kraft, um die Drehung der Bremsscheibe 12 zu verlangsamen, auch eine Verlangsamung der Drehung des Rads 18 bewirkt. Wie in 3A dargestellt ist, ist der Montageabschnitt 24 einstückig mit dem Verbindungsabschnitt 26 der Bremsscheibe 12 ausgebildet. Alternativ dazu kann der Verbindungsabschnitt 26 in Form von Verbindungsarmen (nicht dargestellt) vorgesehen sein, und der Montageabschnitt 24 kann als getrenntes Glied, das an inneren Enden der Verbindungsarme befestigt ist, ausgebildet sein.
Der Montageabschnitt 24 umfasst eine Montageöffnung 24a, welche optional, wie in 3A dargestellt, Keilverzahnungen zum Aufnehmen und Ermöglichen von Eingriff mit der Nabe des Rads 18 umfassen kann. Aufgrund des Eingriffs zwischen den Keilverzahnungen der Montageöffnung 24a und an der Nabe vorgesehenen Vorsprüngen wird die Bremsscheibe 12 daran gehindert, sich um die Drehachse A relativ zu der Nabe zu drehen. Der Montageabschnitt 24 ist durch jedwedes geeignete Mittel an der Nabe angebracht, beispielsweise durch einen oder mehrere Verriegelungsringe, um eine axiale Bewegung der Bremsscheibe 12 entlang der Drehachse A zu verhindern. Alternativ dazu kann der Montageabschnitt 24 mehrere Durchgangsöffnungen zum Anbringen der Bremsscheibe 12 an der Nabe mittels Befestigungselementen, beispielsweise Schrauben, umfassen.
Der Verbindungsabschnitt 26 ist zwischen dem Reibungsabschnitt 22 und dem Montageabschnitt 24 angeordnet und umfasst die Kühlfinnen 28. Der Verbindungsabschnitt 26 kann einstückig (d.h. als ein Stück) mit dem Montageabschnitt 24 und dem Reibungsabschnitt 22 ausgebildet werden, beispielsweise durch Schmieden, Bearbeiten, Stanzen usw. und/oder durch jedwede Kombinationen aus geeigneten Verfahren. Alternativ dazu können der Montageabschnitt 24, der Verbindungsabschnitt 26 und der Reibungsabschnitt 22 jeweils aus verschiedenen Materialien und/oder während verschiedener Verfahren geformt werden. Diese Elemente können dann in weiterer Folge beispielsweise durch Schweißen oder andere geeignete Montageverfahren zusammengesetzt werden.
Die Kühlfinnen 28 sind von dem Reibungsabschnitt 22 radial versetzt angeordnet. Im Detail sind die Kühlfinnen 28 zwischen dem Reibungsabschnitt 22 und dem Montageabschnitt 24 derart angeordnet, dass die Kühlfinnen 28 in Bezug auf den Reibungsabschnitt 22 radial einwärts angeordnet sind. Die Kühlfinnen 28 sind einstückig mit dem Verbindungsabschnitt 26 ausgebildet. Alternativ dazu können die Kühlfinnen 28 getrennt von dem Verbindungsabschnitt 26 ausgebildet sein und in weiterer Folge mit dem Verbindungsabschnitt 26 zusammengefügt werden. Bei der ersten Ausführungsform, bei der die Bremsscheibe 12 einstückig ausgebildet ist (d.h. der Reibungsabschnitt 22, der Montageabschnitt 24, der Verbindungsabschnitt 26 und die Kühlfinnen 28 in einem Verfahren als ein einziges Stück ausgebildet werden), werden Kanten der Kühlfinne 28, welche nicht ein Kopplungsabschnitt zwischen der Kühlfinne 28 und dem Verbindungsabschnitt 26 sind, von dem Verbindungsabschnitt 26 mittels eines Schneidevorgangs (z.B. Laserschneiden, Stanzen usw.) getrennt, um zu ermöglichen, dass sich die Kühlfinne 28 in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 26 frei bewegen kann, beispielsweise geschwenkt werden kann, um sich zu biegen.
Alternativ dazu können in dem Verbindungsabschnitt 26 Löcher und/oder Hohlräume ausgebildet sein, um das Hinzufügen der Kühlfinnen 28 nach der Ausformung der Löcher und/oder Hohlräume zu ermöglichen. Bei derartigen Implementierungen können die Kühlfinnen 28 mittels eines Verbindungsvorgangs, beispielsweise Schweißen, Hartlöten, Nieten, Anlenken usw., an dem Verbindungsabschnitt 26 befestigt werden, um eine funktionsfähige Verbindung zu bilden.
Die Kühlfinnen 28 erstrecken sich in jedwede gewünschte Richtung entlang des Verbindungsabschnitts 26. Beispielsweise erstrecken sich die Kühlfinnen 28 in eine Umfangsrichtung D2 der Bremsscheibe 12 derart, dass sie eine Breite aufweisen, die sich in Umfangsrichtung entlang der Bremsscheibe 12 erstreckt.
Alternativ dazu, oder in Kombination damit, können sich Kühlfinnen 28 in einer radialen Richtung D3 der Bremsscheibe 12 erstrecken, derart, dass sie eine Breite aufweisen, die sich radial entlang der Bremsscheibe 12 erstreckt.
Die 4B bis 4D zeigen Querschnitte entlang Linie BB der Bremsscheibe 12 aus 2 und stellen insbesondere die Kühlfinne 28 und den temperaturempfindlichen Abschnitt 30 der ersten Ausführungsform in einer Ruheposition und einer gebogenen Position (d.h. Position bei erhöhter Temperatur) dar.
Die Kühlfinne 28 ist über den Verbindungsabschnitt 26 thermisch mit dem Reibungsabschnitt 22 verbunden, um Wärmeübertragung (z.B. mittels Wärmeleitung) von dem Reibungsabschnitt 22 zu der Kühlfinne 28 zu ermöglichen. Falls dies erwünscht ist, können die Kühlfinnen 28, der Verbindungsabschnitt 26 und der Reibungsabschnitt 22 unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten aufweisen. Beispielsweise können der Verbindungsabschnitt 26 und die Kühlfinnen 28 jeweils eine höhere Wärmeleitfähigkeit als der Reibungsabschnitt 22 aufweisen. Jedwede Wärmeleitfähigkeitskombination für jede Komponente sowie Implementierungen, bei denen eine einheitliche Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, sollen in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen.
Wie für Fachkundige nachvollziehbar ist, wird, wenn eine Temperatur des Reibungsabschnitts 22 ansteigt, Wärme, die mit dem Temperaturanstieg einhergeht, beispielsweise durch Wärmeleitung über die gesamte Bremsscheibe 12 und andere Komponenten des Scheibenbremssystems 10 einschließlich des temperaturempfindlichen Abschnitts 30 verteilt.
Der temperaturempfindliche Abschnitt 30 ist dazu ausgebildet, zu bewirken, dass sich die Kühlfinne 28 infolge einer Temperaturänderung in der Bremsscheibe 12, beispielsweise an dem Reibungsabschnitt 22, während eines Bremsvorgangs des Fahrrads biegt. Wie in 4A dargestellt ist, ist in der ersten Ausführungsform die Kühlfinne 28 an dem Verbindungsabschnitt 26 als einstückiges Glied mit dem Verbindungsabschnitt 26 vorgesehen. Die Kühlfinne 28 erstreckt sich direkt von dem Verbindungsabschnitt 22 weg. Die Kühlfinne 28 ist in der axialen Richtung D1 dünner als der Verbindungsabschnitt 22, und in der radialen Richtung D3 ist zwischen dem Verbindungsabschnitt 22 und der Kühlfinne 28 ein Stufenabschnitt 32 vorgesehen.
Der temperaturempfindliche Abschnitt/das temperaturempfindliche Glied 30 ist mit der Kühlfinne 28 wirkverbunden, um das Biegen der Kühlfinne 28 zu ermöglichen. Bei der ersten Ausführungsform ist der temperaturempfindliche Abschnitt 30 an der Kühlfinne 28 derart angeordnet, dass er den Verbindungsabschnitt 26 und die Kühlfinne 28 berührt. Im Detail berührt der temperaturempfindliche Abschnitt 30 den Stufenabschnitt 32 und die Kühlfinne 28. Der temperaturempfindliche Abschnitt 30 ist der Nabe zugewandt, wenn die Bremsscheibe 12 an der Nabe befestigt ist. Es muss festgehalten werden, dass die Kühlfinne 28 eine Ruheposition aufweist, wie sie beispielsweise in 4A dargestellt ist. Wenn sie sich in der Ruheposition befindet, kann mindestens ein Abschnitt der Kühlfinne 28 im rechten Winkel zu der Drehachse A der Bremsscheibe 12 bleiben, wie dies beispielsweise in 4A dargestellt ist. Die Kühlfinne 28 ist dazu ausgebildet, bis zu einer vorgegebenen Temperatur T_p, beispielsweise ungefähr 40 Grad Celsius, in der Ruheposition zu bleiben.
Wenn die Temperatur der Bremsscheibe 12 beginnt, die vorgegebene Temperatur T_p zu überschreiten, biegt sich die Kühlfinne 28 infolge der Kraft, die durch den temperaturempfindlichen Abschnitt 30 ausgeübt wird, aus der Ruheposition in einem Biegewinkel θ weg, wie in 4B gezeigt. Der Begriff "biegen” und Varianten davon bezeichnen in diesem Dokument Bewegung, z.B. Schwenken, der Kühlfinne 28 in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 26 in Abhängigkeit von Temperaturänderungen der Bremsscheibe 12 und insbesondere des temperaturempfindlichen Abschnitts/Glieds 30.
Der temperaturempfindliche Abschnitt/das temperaturempfindliche Glied 30 umfasst ein temperaturempfindliches Material, beispielsweise ein Bimetallmaterial. Im Detail umfasst der temperaturempfindliche Abschnitt beispielsweise unter anderem einen Bimetallstreifen, der dazu ausgebildet ist, basierend auf einer Temperaturänderung eine Kraft auf die Kühlfinne 28 auszuüben. Wenn der temperaturempfindliche Abschnitt 30 einen Bimetallstreifen umfasst, sind zwei oder mehrere Metallwerkstoffe (z.B. Stahl und Kupfer, Stahl und Messing usw.) miteinander verbunden (z.B. durch Schweißen, Hartlöten, Nieten usw.), um den Bimetallstreifen herzustellen.
Der temperaturempfindliche Abschnitt 30 ist mit der Kühlfinne 28 wirkverbunden, um das Ausüben von Kraft auf die Kühlfinne 28 zu ermöglichen, um Biegung zur Folge zu haben, wenn eine Temperaturänderung die Temperatur des temperaturempfindlichen Abschnitts 30 beeinflusst. Der temperaturempfindliche Abschnitt 30 ist, beispielsweise durch einen Verbindungsvorgang (z.B. Schweißen, Hartlöten, Nieten, Verkleben usw.), mit der Kühlfinne 28 verbunden. Wie in 4A dargestellt ist, ist der temperaturempfindliche Abschnitt 30 derart mit der Kühlfinne 28 verbunden, dass bei einer Temperaturänderung des temperaturempfindlichen Abschnitts 30 eine Kraft, die durch den temperaturempfindlichen Abschnitt 30 ausgeübt wird, eine Biegung der Kühlfinne 28 um einen Biegewinkel θ in Bezug auf den Verbindungsabschnitt 26 bewirkt.
Der Biegewinkel θ hängt von der Differenz zwischen der vorgegebenen Temperatur T_p und der Isttemperatur T_a der Bremsscheibe 12 ab und ist eine Funktion des temperaturempfindlichen Abschnitts 30. Daher werden Fachkundige erkennen, dass der Biegewinkel θ für verschiedene Bauformen je nach Bedarf ausgebildet werden und im Bereich von etwa 5 Grad bis 90 Grad, vorzugsweise von etwa 15 Grad bis 60 Grad, liegen kann.
Falls dies erwünscht ist, kann der temperaturempfindliche Abschnitt z.B. durch Schweißen mit dem Verbindungsabschnitt 26 zusammengefügt werden. Fachkundige werden erkennen, dass ein derartiges Fügen optional ist.
Alternativ zu oder in Verbindung mit dem Obengesagten kann ein Abschnitt oder die Gesamtheit der Kühlfinne 28 einen temperaturempfindlichen Abschnitt 30 umfassen, wie dies in 4C und 4D dargestellt ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung kann die Kühlfinne 28 mittels des temperaturempfindlichen Abschnitts 30 mit dem Verbindungsabschnitt 26 zusammengefügt sein, beispielsweise durch Verbinden des temperaturempfindlichen Abschnitts 30. Derartiges Verbinden kann durch jedwedes geeignete Verfahren, beispielsweise durch Schweißen, Hartlöten usw., bewerkstelligt werden.
5A und B zeigen beispielhafte Profilansichten der Bremsscheibe 12 aus 1, wobei 5A ein Profil mit der Kühlfinne 28 in einer Ruheposition zeigt und 5B das Profil mit der Kühlfinne 28 in einer gebogenen Position zeigt. Gemäß der ersten Ausführungsform kann die Kühlfinne 28 dazu ausgebildet sein, sich vorzugsweise in Richtung einer Mittelebenenrichtung D1a des Fahrrads, d.h. in Richtung der Nabe des Rads 18, zu biegen, wie in 5B dargestellt ist. Die Mittelebenenrichtung D1a ist eine der axialen Richtungen D1. Allerdings kann es, falls dies gewünscht wird, möglich sein, die Kühlfinne 28 derart auszubilden, dass die Biegung in eine von dem Rad 18 weggerichtete Richtung erfolgt.
Die Bremsscheibe 12 umfasst mehrere Kühlfinnen 28, die mindestens teilweise in der Umfangsrichtung des Bremsscheibes 12 ausgerichtet sind. Beispielsweise können zwei, drei, vier, fünf, sechs, zehn usw. Kühlfinnen 28 vorgesehen sein. Eine derartige Vielzahl von Kühlfinnen 28 ist ringförmig um die Drehachse A der Bremsscheibe 12 verteilt und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, beispielsweise um unter anderem eine gewünschte Radwuchtung zu fördern.
Alternativ dazu zeigt 6 eine Bremsscheibe 12a einer zweiten Ausführungsform. Die Bremsscheibe 12a weist abgesehen von der Anordnung der Kühlfinnen dieselbe Ausgestaltung wie die Bremsscheibe 12 auf. Somit sind Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion wie jene in der ersten Ausführungsform aufweisen, hier mit denselben Bezugszahlen bezeichnet und werden der Kürze halber hier nicht erneut im Detail beschrieben und/oder dargestellt. Bei dieser Bremsscheibe 12 sind mehrere Kühlfinnen 28a mindestens teilweise in einer radialen Richtung der Bremsscheibe 12a ausgerichtet. Auch hier ist eine derartige Vielzahl von Kühlfinnen 28a ringförmig um die Drehachse A der Bremsscheibe 12a verteilt und in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, beispielsweise um unter anderem eine gewünschte Radwuchtung zu fördern.
Durch Bereitstellen der Bremsscheiben 12 und 12a gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können erhebliche Verbesserungen bei der Kühlung erzielt werden, wenn eine derartige Kühlung erstrebenswert ist, d.h. wenn die Temperatur der Bremsscheibe 12 und 12a erhöht ist. Darüber hinaus wird, da die Kühlfinnen 28 und 28a dazu ausgebildet sind, in eine Ruheposition zurückzukehren, wenn eine Zusatzkühlung keinen weiteren Nutzen bringen würde, Lärm, der durch gebogene Kühlfinnen 28 und 28a erzeugt wird, beseitigt.
Wenngleich nur ausgewählte Ausführungsformen gewählt wurden, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, werden Fachkundige aus dieser Offenbarung klar erkennen können, dass hier verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzugehen. Beispielsweise wurde das Scheibenbremsensystem 10 in den Figuren als vordere (d.h. an dem Vorderrad eines Fahrrads angebrachte) Scheibenbremse besprochen und dargestellt. Selbstverständlich kann ein derartiges Scheibenbremssystem 10 ebenso gut als hintere (d.h. an dem Hinterrad eines Fahrrads angebrachte) Scheibenbremse implementiert werden.
Für das Verständnis des Umfangs der vorliegenden Erfindung sollen der Begriff "umfassend” und seine Ableitungen in diesem Dokument unbegrenzte Begriffe sein, die das Vorhandensein der genannten Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzahlen und/oder Schritte angeben, das Vorhandensein anderer nicht genannter Merkmale, Elemente, Komponenten, Gruppen, Ganzzahlen und/oder Schritte jedoch nicht ausschließen. Das Obengesagte gilt auch für Wörter mit ähnlichen Bedeutungen, beispielsweise die Begriffe "einschließend", "aufweisend" und deren Ableitungen. Zudem können die Begriffe "Teil”, "Bereich”, "Abschnitt”, "Glied” oder "Element” bei Verwendung im Singular die doppelte Bedeutung eines einzelnen Teils oder mehrerer Teile aufweisen, sofern nichts Gegenteiliges angeführt wird.
In diesem Dokument bezeichnen die folgenden Richtungsbegriffe "dem Rahmen zugewandte Seite", "nicht dem Rahmen zugewandte Seite", "vorwärts", "rückwärts", "vorne", "hinten”, "auf”, "ab”, "über”, "unter”, "aufwärts”, "abwärts”, "oben", "unten", "seitlich", "senkrecht", "waagrecht", "in einem rechten Winkel" und "quer" sowie jedwede anderen ähnlichen Richtungsbegriffe diese Richtungen eines Fahrrads in einer aufrechten Fahrposition, das mit der Bremsscheibe ausgestattet ist. Demzufolge sollten diese Richtungsbegriffe, die verwendet werden, um die Bremsscheibe zu beschreiben, in Bezug auf ein Fahrrad ausgelegt werden, das sich in einer aufrechten Fahrposition auf einer waagrechten Oberfläche befindet und mit der Bremsscheibe ausgestattet ist. Die Begriffe "links” und "rechts” werden verwendet, um "rechts” anzugeben, wenn auf die von der Fahrradrückseite aus gesehen rechte Seite Bezug genommen wird, und um "links” anzugeben, wenn auf die von der Fahrradrückseite aus gesehen linke Seite Bezug genommen wird.
Ebenfalls wird zu erkennen sein, dass, wenngleich in diesem Dokument die Begriffe "erster” und "zweiter” verwendet werden können, um verschiedene Komponenten zu beschreiben, diese Komponenten nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten. Diese Begriffe werden nur dazu verwendet, eine Komponente von einer anderen zu unterscheiden. Somit könnte beispielsweise eine oben besprochene erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden und umgekehrt, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzugehen. Der Begriff "befestigt" oder "Befestigen” umfasst in diesem Dokument Ausgestaltungen, bei denen ein Element direkt an einem anderen Element durch direktes Befestigen des Elements an dem anderen Element befestigt ist; Ausgestaltungen, bei denen das Element durch Befestigen des Elements an dem(den) Zwischenglied(ern), welche(s) wiederum an dem anderen Element befestigt ist(sind), indirekt an dem anderen Element befestigt ist; und Ausgestaltungen, bei denen ein Element mit einem anderen Element einstückig ausgeführt ist, d.h. ein Element im Wesentlichen Teil des anderen Elements ist. Diese Definition gilt auch für Wörter mit ähnlicher Bedeutung, beispielsweise ”zusammengefügt”, "verbunden”, "gekoppelt", "angebracht", "verbunden", "befestigt" und deren Ableitungen.
Es sollte sich verstehen, dass konkrete Werte für beschriebene Elemente innerhalb anerkannter Fertigungs- oder Branchentoleranzen liegen, die Fachkundigen bekannt sind, und jedwede Verwendung der Begriffe "im Wesentlichen" und/oder "etwa" und/oder "im Allgemeinen" als in derartige anerkannte Toleranzen fallend verstanden werden sollte.
Die Patentschrift und die Beispiele sollen lediglich als beispielhaft angesehen werden, wobei ein tatsächlicher Umfang der Offenbarung durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.

Claims

Bremsscheibe, umfassend: – einen Reibungsabschnitt, und – eine Kühlfinne, die von dem Reibungsabschnitt radial versetzt angeordnet ist, – wobei die Kühlfinne dazu ausgebildet ist, sich aufgrund einer Änderung der Temperatur in dem Reibungsabschnitt zu biegen.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, umfassend einen temperaturempfindlichen Abschnitt.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, wobei die Kühlfinne den temperaturempfindlichen Abschnitt umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, wobei der temperaturempfindliche Abschnitt mit der Kühlfinne wirkverbunden ist, um Biegen der Kühlfinne zu ermöglichen.
Bremsscheibe nach Anspruch 2, wobei der temperaturempfindliche Abschnitt ein Bimetallmaterial umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die Kühlfinne ein Bimetallmaterial umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die Kühlfinne eine Ruheposition aufweist, in welcher sich mindestens ein Abschnitt der Kühlfinne im rechten Winkel in Bezug auf eine Drehachse des Bremsscheibes erstreckt.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, umfassend einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, und wobei sich die Kühlfinne in einer gebogenen Position in Richtung der Nabe erstreckt.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei sich in einem Zustand, in welchem die Bremsscheibe an einem Fahrrad angebracht ist, die Kühlfinne in einer gebogenen Position der Kühlfinne in Richtung einer Mittelebenenrichtung des Fahrrads erstreckt.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, umfassend – einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, und – einen Verbindungsabschnitt, der den Montageabschnitt mit dem Reibungsabschnitt verbindet, – wobei die Kühlfinne an dem Verbindungsabschnitt vorgesehen ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei die Kühlfinne in Bezug auf den Reibungsabschnitt radial einwärts angeordnet ist.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, umfassend mehrere Kühlfinnen, die mindestens teilweise in einer Umfangsrichtung der Bremsscheibe ausgerichtet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, umfassend mehrere Kühlfinnen, die mindestens teilweise in einer radialen Richtung der Bremsscheibe ausgerichtet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, wobei sich die Kühlfinne in einer Umfangsrichtung der Bremsscheibe erstreckt.
Bremsscheibe, umfassend: – einen Reibungsabschnitt, – eine Kühlfinne, die von dem Reibungsabschnitt radial versetzt angeordnet ist, und – einen temperaturempfindlichen Abschnitt, der mit der Kühlfinne wirkverbunden ist, um Biegen der Kühlfinne zu ermöglichen.
Bremsscheibe nach Anspruch 15, wobei der temperaturempfindliche Abschnitt ein Bimetallmaterial umfasst.
Bremsscheibe nach Anspruch 15, wobei die Kühlfinne eine Ruheposition aufweist, in welcher sich mindestens ein Abschnitt der Kühlfinne in einem rechten Winkel in Bezug auf eine Drehachse der Bremsscheibe erstreckt.
Bremsscheibe nach Anspruch 15, umfassend einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu sein, wobei sich die Kühlfinne in einer gebogenen Position in Richtung der Nabe erstreckt.
Bremsscheibe nach Anspruch 15, wobei sich in einem Zustand, in welchem die Bremsscheibe an einem Fahrrad angebracht ist, die Kühlfinne in einer gebogenen Position der Kühlfinne in Richtung einer Mittelebenenrichtung des Fahrrads erstreckt.
Bremsscheibe, umfassend: – einen Reibungsabschnitt, – einen Montageabschnitt, der dazu ausgebildet ist, an einer Nabe eines Rads angebracht zu werden, – einen Verbindungsabschnitt, der den Montageabschnitt mit dem Reibungsabschnitt verbindet, und – eine Kühlfinne, die an dem Verbindungsabschnitt vorgesehen ist und dazu ausgebildet ist, sich infolge einer Temperaturänderung in dem Reibungsabschnitt zu biegen.