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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventilsystem zum Steuern der Antiblockierfunktion eines Rades, insbesondere aber nicht ausschließlich, des Rades eines Fahrrads.
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STAND DER TECHNIK
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Antiblockier-Bremssysteme (ABS) sind an Fahrrädern installiert, die mit hydraulischen Bremsen ausgestattet sind, um Schleudern oder unkontrolliertes Rutschen durch Reduzieren der Auswirkungen von plötzlichem Anhalten zu verhindern. In diesen Systemen aktiviert ein von einem Handhebel betätigter Hauptzylinder einen Bremssattel durch Hydraulikleitungen. Der Bremssattel wandelt Flüssigkeitsdruck in normale Kraft zwischen den Bremsbelägen und der Bremsscheibe um. Eine ABS-Einheit schließt ein Hydraulikventil ein, um den Durchfluss und den Druck der Bremsflüssigkeit, die auf den Bremssattel übertragen wird, zu steuern. Der Betrieb der ABS-Einheit wird durch eine ECU (Electronic Control Unit, elektronische Steuereinheit) als Reaktion auf Signale von Drehzahlsensoren gesteuert, die an den Rädern des Fahrrads montiert sind. Wenn die ECU einen Zustand erkennt, der auf ein bevorstehendes Blockieren eines Rades hinweist, betätigt sie das Ventil, um den Hydraulikdruck auf die Bremse am betreffenden Rad zu reduzieren, wodurch die Bremskraft auf dieses Rad reduziert wird; das Rad kann dann schneller drehen. Dieser Prozess wird während des Bremsens mehrmals pro Sekunde kontinuierlich wiederholt, wodurch verhindert wird, dass das Fahrrad schleudert.
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DE 101 58 382 A1 offenbart ein Antiblockier-Bremssystem für Fahrräder, das hydraulische Haupt- und Nehmer-Zylinder umfasst, die in einen hydraulischen Stellantrieb integriert sind, der eine kompakte hydraulisch geschlossene Einheit mit Auslass- und Rückschlagventilen und einem Niederdruckhydrauliktank bildet. Das System schließt auch eine elektronische Steuerung, mindestens eine Radbremse, mindestens einen Drehzahlsensor und einen hydraulischen Stellantrieb mit einem Niederdruckhydrauliktank ein, der mit einem Ablassventil und einem Trennventil verbunden ist. Ein Rückschlagventil ist parallel zu dem Ablassventil geschaltet und ein hydraulischer Nehmerzylinder ist den Trenn- und Auslassventilen nachgeschaltet.
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EP 3 392 105 A2 (entsprechend
WO 2017/115171 A2 ) offenbart ein hydraulisches Bremssystem für ein Fahrrad, das zwei elektrisch betriebene Ventileinheiten einschließt. Jede Ventileinheit wird getrennt von den anderen durch einen jeweiligen elektrischen Stellantrieb betrieben. Eine Ventileinheit dient zum Blockieren der Bremsflüssigkeit zwischen dem Hauptzylinder und den Bremssätteln und eine zweite Ventileinheit zum Öffnen eines parallelen Kanals, der den Bremssattel hydraulisch mit einem Speicher verbindet. Die beiden elektrischen Stellantriebe werden von der ECU in einer neu bestimmten Abfolge einzeln erregt. Die beiden Ventileinheiten befinden sich auf parallelen Zweigen eines Hydraulikkreises, der einen von einem Handhebel betätigten Hauptzylinder und einen Bremssattel verbindet. Während des normalen Bremsens ist eine erste Ventileinheit offen, wodurch eine direkte Fluidverbindung zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremssattel ermöglicht wird, während die zweite Ventileinheit geschlossen ist. Unter Vollbremsbedingungen schließt bei bevorstehendem Blockieren eines Rades ein erster elektrischer Stellantrieb die erste Ventileinheit, wodurch der Einlassdruck von dem Handhebel gestoppt wird, wodurch der Druck von der ersten Ventileinheit zum Bremssattel gesperrt wird, wodurch ein weiterer auf den Bremssattel wirkender Druckaufbau verhindert wird. Ein zweiter elektrischer Stellantrieb öffnet das zweite Ventil, wodurch der Druck in den Speicher abgeleitet werden kann, der sich stromaufwärts des zweiten Ventils in dem parallelen Kanal befindet. Dadurch wird der Druck auf den Bremssattel reduziert, wodurch die Bremse gelöst wird.
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Andere bekannte ABS-Systeme umfassen eine Ventileinheit, die einen Kolben einschließt, der innerhalb der Hydraulikleitung montiert ist. Der Kolben wird durch einen Elektromotor gesteuert, der den Kolben nach hinten und nach vorne bewegt, um das Volumen in der Hydraulikleitung zu verändern und somit den Druck im Bremskreis zu modulieren.
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Vor dem vorstehenden Hintergrund besteht eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes ABS-System für ein Fahrrad mit konstruktiven und kostensparenden Vorteilen bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein leichtes und kompaktes ABS-System bereitzustellen. Eine spezifische Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einzelne Ventileinheit zu verwenden, die nur eine einzige elektrische Magnetspule benötigt, um die Bremsblockier- und -lösesequenz nach Bedarf steuern zu können.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen anderen Typ von Einzelventil bereitzustellen, der nur einen einzigen elektrischen Stellantrieb erfordert. Dies bietet potenzielle Vorteile hinsichtlich des Stromverbrauchs; ebenso Verringerung von Komplexität, Kosten und Gewicht sowohl der mechanischen als auch der elektrischen/elektronischen Komponenten.
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Gemäß einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Antiblockier-Bremseinheit für ein hydraulisches Bremssystem, insbesondere eines Fahrrads, bereit, wie in Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Zusammenfassend umfasst eine Antiblockier-Bremseinheit eine einzige Betätigungsmagnetspule, die auf einen zugeordneten Kolben einer einzelnen zugeordneten Ventileinheit wirkt. Die Magnetspule bewegt den Kolben innerhalb einer Primärkammer, die in Fluidverbindung mit dem Bremssattel steht. Die Bewegung des Kolbens schließt einen Bypasskanal, der innerhalb der Ventileinheit ausgebildet ist, die normalerweise den Hauptzylinder mit dem Bremssattel verbindet. Durch Schließen des Bypasskanals wird der Druckaufbau auf den Bremssattelschalter gestoppt. Gleichzeitig öffnet die gleiche Betätigungsbewegung des Kolbens einen Ausströmkanal innerhalb der Ventileinheit, wodurch die Bremsflüssigkeit aus der Primärkammer in eine Expansionskammer abgeleitet werden kann. Die Expansionskammer stellt ein erhöhtes Volumen für die Bremsflüssigkeit bereit, die zwischen der Ventileinheit und dem Bremssattel enthalten ist, wodurch der Druck der Bremsflüssigkeit, die auf den Bremssattel wirkt, verringert wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Ventileinheit bereit, wie in Anspruch 10 definiert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Antiblockier-Bremssystem bereit, das eine Antiblockier-Bremseinheit einschließt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
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Gemäß noch einem weiteren Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Fahrzeug, wie ein Fahrrad, das das vorstehend genannte Antiblockier-Bremssystem umfasst.
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Figurenliste
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Zum guten Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nun einige bevorzugte, beispielhaft angegebene, Ausführungsformen davon beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
- 1 eine schematische Ansicht der Hauptkomponenten innerhalb des ABS-Systems an einem Fahrrad ist;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht einer ABS-Einheit und ihrer Komponenten ist;
- 3 ein Schaltplan des Hydrauliksystems ist;
- 4 eine schematische Ansicht des hydraulischen Bremssystems in einem Zustand mit deaktivierten Bremsen ist;
- 5 eine schematische Ansicht des hydraulischen Bremssystems während der manuellen Bremsung ist;
- 6 eine schematische Ansicht des hydraulischen Bremssystems in einem Zustand mit verringertem Bremsdruck ist; und
- 7 bis 13 axiale Querschnittsansichten einer Ventileinheit sind, die unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Bevor eine Ausführungsform der Erfindung ausführlich erläutert wird, versteht es sich, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten der Konstruktion und die Anordnung der in der folgenden Beschreibung aufgeführten oder in den Zeichnungen veranschaulichten Komponenten beschränkt ist. Die Erfindung ist in der Lage, andere Ausführungsformen anzunehmen und auf unterschiedliche Weise umgesetzt oder durchgeführt zu werden. Es versteht sich auch, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend angesehen werden sollten. Die Verwendung von „einschließlich“ und „umfassend“ und Variationen davon sollen die danach aufgeführten Elemente und Äquivalente davon sowie zusätzliche Elemente und Äquivalente davon beinhalten.
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Unter anfänglicher Bezugnahme auf 1 ist die vorliegende Erfindung zum Beispiel auf ein Fahrrad 10 mit hydraulischen Bremsen und einem Antiblockier-Bremssystem anwendbar. Ein Handhebel 11 ist einem Hauptzylinder 12 zugeordnet, der Kraft von der Hand des Radfahrers in Flüssigkeitsdruck umwandelt. Eine ABS-Einheit 13 steuert den Durchfluss und den Druck von Hydraulikflüssigkeit zu einem Vorderradbremssattel 14 als Reaktion auf Signale von Drehzahlsensoren 15, 16. Ein Vorderraddrehzahlsensor 15 misst die Drehzahl des Vorderrads 7, beispielsweise durch Erfassen der Bewegung von Schlitzen in der benachbarten Bremsscheibe 19. Ein Hinterraddrehzahlsensor 16 misst die Drehzahl des Hinterrads 18, beispielsweise durch Erfassen der Bewegung von Schlitzen in der benachbarten Bremsscheibe 20. Die Sensorverdrahtung 21 leitet Drehzahlsignale von den Drehzahlsensoren an die ABS-Einheit 13 weiter. Die Hydraulikleitungen 22 übertragen Flüssigkeit unter Druck zwischen dem Hauptzylinder, der ABS-Einheit und dem Bremssattel. Der Bremssattel wandelt Flüssigkeitsdruck in normale Kraft zwischen Bremsbelägen und der Bremsscheibe um. Der Bremssattel reagiert auch gegen die Gleitkraft an den Bremsbelägen, wodurch ein Bremsmoment an der Bremsscheibe erzeugt wird.
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Obwohl diese Offenbarung speziell eine beispielhafte Ausführungsform zeigt, die eine Antischlupfregelung eines Vorderrads eines Fahrrads bereitstellt, kann das vorliegende System gleichermaßen auf ein Hinterrad eines Fahrrads anwendbar sein.
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In 2 sind schematisch die Hauptkomponenten einer ABS-Einheit 13 dargestellt. Der allgemeine Betrieb einer ABS-Einheit wird zuerst unter Bezugnahme auf 2 bis 6 beschrieben. Die Konstruktions- und Funktionsmerkmale einer Hydraulikventileinheit werden unter Bezugnahme auf die 7 bis 13 beschrieben.
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Die ABS-Einheit 13 umschließt eine Einhausung 23, die eine Hydraulikventileinheit 30 zum Steuern des Durchflusses und des Drucks der Bremsflüssigkeit umfasst, die auf den Bremssattel übertragen werden.
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Die Einhausung 23 enthält die elektronischen und mechanischen Komponenten und bietet umgebenden Schutz für die internen Komponenten. Die Einhausung kann auch Halterungen (nicht gezeigt) bereitstellen, die zur sicheren Befestigung der ABS-Einheit an dem Fahrrad oder dem E-Bike verwendet werden.
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Das Hydraulikgehäuse kann ein Kolbenventil 24, ein Rückschlagventil 69, einen Speicher 81 und einen Ventilkörper 32 umschließen, die Kammern und Durchführungen bilden, die beispielsweise in dem Körper 32 der Ventileinheit erstellt sind. Bohrungen oder Durchführungen können auch innerhalb des Körpers und des Gehäuses erstellt sein, um die Hydraulikkomponenten entsprechend zu verbinden. Die Hydraulikverbindungseinlass- 37 und Auslass- 36 -Anschlüsse sind ebenfalls innerhalb des Gehäuses erstellt, wodurch die Hydraulikleitungen mit dem Hauptzylinder und dem Bremssattel verbunden werden können.
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Das Kolbenventil umfasst einen Gleitkolben 40 (in 7 im Detail gezeigt), der verschiebbar innerhalb des Ventilkörpers 32 aufgenommen ist. Wie hierin erläutert, verbindet die Längsbewegung des Kolbens 40 innerhalb des Ventilkörpers 32 die Innendurchführungen und Kammern, um die hydraulische Funktion der ABS-Einheit bereitzustellen.
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Der Gleitkolben weist zwei Positionen auf: in einer ersten Position oder Position 0 sind die Hydraulikdurchführungen zum Hauptzylinder und dem Bremssattel direkt verbunden, und die Durchführung zum Speicher ist geschlossen. In der zweiten Position oder Position 1 ist die mit dem Hauptzylinder verbundene Durchführung geschlossen, während die Durchführungen, die den Bremssattel mit dem Speicher verbinden, in Fluidverbindung miteinander stehen. In einer Zwischenstellung zwischen Position 0 und Position 1 sind die Anschlüsse zu allen Durchführungen gleichzeitig geschlossen. Der Gleitkolben ist in Position 0 federbelastet. Ein Magnet oder eine Magnetfunktion 78 an einem Ende der Magnetspule 24 wirkt mit einem Magnetfeld zusammen, das von einer elektromagnetischen Magnetspule 31 erzeugt wird, die bei Bestromung das Ventil gegen seine Feder in Position 1 drückt.
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Eine Rückstellfeder 57 bewegt den Kolben 40 in Position 0, wenn keine elektromagnetische Kraft auf das Gleitelement wirkt. Ein Speicher 81 umfasst einen federbelasteten Kolben 61, der eine Hydraulikkammer umschließt. Der Speicher kann Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch Ablenken der Feder aufnehmen. Das Volumen hinter dem Speicherkolben 61 kann zur Atmosphäre hin offen sein, um zu ermöglichen, dass sich der Kolben bewegt, ohne Gegenluftdruck zu erzeugen.
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Ein Rückschlagventil 69 kann schließen, wenn der Druck im Hauptzylinder höher als der Druck im Speicher ist. Das Ventil öffnet sich, damit in dem Speicherzylinder gespeicherte Flüssigkeit wieder zum Hauptzylinder entweichen kann, wenn der Hauptzylinderdruck niedriger als der Druck im Speicher ist.
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Die elektromagnetische Magnetspule 31 wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) versorgt, umfassend: eine Leiterplatte 84, einen Mikrocontroller 85, der an der Leiterplatte 84 befestigt ist, Eingabe- und Ausgabevorrichtungen, die mit diesem Mikroprozessor verbunden sind, Verbindungen mit einem externen elektrischen Verbinder 83, einen Drucksensor 86, eine Verbindung 87 mit der elektromagnetischen Magnetspule 31 und Festkörperschaltvorrichtungen, die es ermöglichen, Strom innerhalb der Wicklungen dieser Magnetspule zu schalten. In einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Komponenten der ECU in der Einhausung 23 der ABS-Einheit 13 enthalten.
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Ein Echtzeitsteuersystem kann in den Flash-Speicher des Mikrocontrollers geladen werden, der den Strom innerhalb der Magnet- und die Magnetspulenventilposition steuert. Dies ermöglicht es der ABS-Einheit, die Verbindungen zwischen den Hydraulikdurchführungen gemäß den Betriebszielen des ABS-Systems zu steuern.
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Die Magnetspule 31 übt eine Magnetkraft auf den Schieber aus, wodurch er von Position 0 in Position 1 bewegt wird. Die Wicklungen der elektromagnetischen Magnetspule können direkt mit der ECU-Leiterplatte 84 verbunden sein.
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Der Drucksensor 86 kann über eine Durchführung im Hydraulikgehäuse mit dem Bremssattelanschluss (nicht gezeigt) verbunden sein, so dass er den Hydraulikdruck in dem Bremssattel messen kann. Der Drucksensor kann direkt mit der ECU-Leiterplatte verbunden sein.
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Ein elektrischer Verbinder 83 ermöglicht, dass die ECU-Leiterplatte robust mit einem Kabelbaum verbunden ist, der die Leiterplatte mit elektrischer Leistung versorgt und die ECU mit den Drehzahlsensoren verbindet.
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Die Hydraulikdurchführungen innerhalb der ABS-Einheit sind so verbunden, dass sie drei Funktionsbremszustände entsprechend der Position des Handhebels und des Zustands des Kolbens ermöglichen. Der Hydraulikkreis ist wie in 3 dargestellt verbunden. Die drei möglichen Bremszustände sind wie folgt: Bremsen deaktiviert (4), manuelles Bremsen (5) und verringerter Bremsdruck (6).
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In dem Zustand „Bremsen deaktiviert“ ist der Handhebel nicht aktiviert, der gesamte Druck innerhalb des Systems kann durch Ableiten von Flüssigkeit in einen Hauptzylinderbehälter durch das Einwegeventil (4) freigegeben werden.
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Im „manuellen Bremszustand“ ist der Handhebel aktiviert, der Druck wird direkt auf den Bremssattel geleitet. Die elektrische Magnetspule ist nicht aktiviert. Das Einwegeventil ist geschlossen, so dass Hydraulikflüssigkeit nicht vom Hauptzylinder in den Speicher gelangen kann (5).
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Der Zustand „verringerter Bremsdruck“ tritt auf, wenn die ECU erkennt, dass das Vorderrad zu schleudern beginnt oder Gefahr besteht, dass das Fahrrad sich überschlägt; die elektrische Magnetspule wird betätigt und der Schieber bewegt sich gegen seine Feder. Die Flüssigkeit innerhalb des Hauptzylinders wird blockiert, und der Druck innerhalb des Bremssattels kann in den Speicherzylinder entweichen, bis der Druck innerhalb des Bremssattels gleich dem Druck ist, der durch die gegen den Speicherkolben wirkende Speicherfederkraft erzeugt wird (6).
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Beim Bremsen auf einer rutschigen Oberfläche erkennt die ECU, dass das Vorderrad rutscht, und erregt die elektrische Magnetspule (das System wechselt vom manuellen Bremszustand in den Zustand mit abgesenktem Bremsdruck). Sobald die Griffigkeit wiederhergestellt ist, wird der Strom zum Magnetspule ausgeschaltet und das System kehrt in den manuellen Bremszustand zurück.
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Bezugnehmend nun auf das spezifische Ausführungsbeispiel von 7 bis 13 bezeichnet die Ziffer 30 eine Ventileinheit für ein Antiblockier-Bremssystem am Vorderrad eines Fahrrads. Die Ventileinheit 30 definiert eine Längsachse x und weist in der hier als längs oder axial definierten Richtung eine längliche Form auf. Wie hierin verwendet, werden Begriffe wie „längs“, „quer“ in Bezug auf die Achse x interpretiert.
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Die Ventileinheit 30 umfasst einen linearen elektrischen Stellantrieb 31, der in der mit „B“ bezeichneten Längsrichtung wirkt, und einen Körper 32 aus Kunststoffmaterial, das in den elektrischen Stellantrieb 31 integriert und in Längsrichtung zu diesem ausgerichtet ist. Wie in dem veranschaulichten Beispiel können der elektrische Stellantrieb 31 und der Körper 32 durch eine Gewindekupplung 33 verbunden sein.
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Der Körper 32 ist unterschiedlich geformt, hat in diesem Beispiel eine insgesamt zylindrische Rohrform und weist ein Ende 34 auf, das an dem elektrischen Stellantrieb befestigt ist, und ein gegenüberliegendes Ende 35.
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Das Ende 35 des Körpers 32 bildet einen Auslassanschluss (oder einen Übergabeanschluss) 36, der mit dem Bremssattel 14 der Vorderradbremse eines Fahrrads hydraulisch verbindbar ist, und einen Einlassanschluss 37, der mit dem Hauptzylinder 12 (3) hydraulisch verbindbar ist, der mit dem Betätigungshebel am Fahrradlenker funktional verbunden ist.
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Der Körper 32 bildet eine Primärhydraulikkammer 38 und eine Expansionskammer 39 oder Sekundärhydraulikkammer. Die Primärhydraulikkammer 38 kommuniziert direkt mit dem Auslassanschluss 36 und nimmt einen durch den elektrischen Stellantrieb 31 betriebenen Kolben 40 in Längsrichtung gleitend auf. Die Primärhydraulikkammer 38 bildet einen Endteilabschnitt 42 mit einem Durchmesser D1 (13), der sich näher am Auslassanschluss 36 befindet, einen Zwischenteilabschnitt 43 mit Durchmesser D2, der größer als der Durchmesser D1 ist, und einen proximalen Teilabschnitt 44 mit einem Durchmesser D3, der kleiner als der Durchmesser D 1 ist und sich näher an dem Stellantrieb 31 befindet.
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Der Kolben 40 umfasst einen Abschlussabschnitt 45, der im Endteilabschnitt 42 der Primärkammer 38 aufgenommen ist, einen Zwischenteilabschnitt 46, der in dem Zwischenteilabschnitt 43 der Primärkammer 38 aufgenommen ist, und einen proximalen Teilabschnitt 47, der in dem proximalen Teilabschnitt 44 der Primärkammer 38 aufgenommen ist.
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Der Endabschnitt 45 des Kolbens 40 ist mit einer Endabdichtung 48 ausgestattet, die den Endteilabschnitt 42 der Primärkammer 38 verschiebbar berührt. Der Zwischenteilabschnitt 46 ist mit einer Zwischenabdichtung 49 ausgestattet, die in den Zwischenteilabschnitt 43 der Primärkammer 38 eingreift. Am proximalen Abschnitt 47 ist eine proximale Abdichtung 52 angebracht, um den proximalen Teilabschnitt 44 der Primärkammer 38 in Eingriff zu nehmen.
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Der Kolben 40 bildet einen Längshohlraum 53, der sich durch den Kolben zwischen einer Abschlussfläche 54 des Anschlussabschnitts 45 des Kolbens erstreckt, der dem Auslassanschluss 36 zugewandt ist, und einem Querdurchgang 55, der sich an einer Seitenfläche des Kolbens öffnet. Vorzugsweise öffnet sich der Querdurchgang 55 am Zwischenteilabschnitt 43 der Primärhydraulikkammer 38.
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Im Längsdurchgangshohlraum 53 ist ein Primärfederelement 57 aufgenommen, in diesem Beispiel eine Druckfeder, die zwischen einer Kolbenschulter 56 und einer Querwand 58 der Primärhydraulikkammer angrenzend an den Auslassanschluss 36 elastisch komprimiert ist. Das Primärfederelement 57 drängt den Kolben 40 in Richtung des Stellantriebs 31 (in Richtung des Pfeils A).
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Aus Konstruktionsgründen kann der Kolben 40 unter Verwendung eines Verbindungselements 60, das wie in dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen Z oder L-förmig ist, mechanisch mit einem in Längsrichtung beweglichen Stift 59 des Stellantriebs verbunden sein.
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Ein erster Bypasskanal 50 ist in dem Körper 32 der Ventileinheit ausgebildet und mündet am Endteilabschnitt 42 der Primärhydraulikkammer 38, wodurch diese Kammer in Fluidverbindung mit dem Einlassanschluss 37 gebracht wird. In dem Körper 32 der Ventileinheit ist ein Ausströmkanal 51 ausgebildet, der in den Zwischenteilabschnitt 43 der Primärhydraulikkammer 38 mündet, wobei diese Kammer in Fluidverbindung mit der Expansionskammer 39 gebracht wird.
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Die Expansionskammer 39 nimmt ein schwimmendes Ventilelement 61 mit einer Abdichtung 62 auf, die in Längsrichtung gleitend in einen zylindrischen Teilabschnitt 63 der Expansionskammer 39 eingreift. Das schwimmende Ventilelement 61 ist innerhalb der Expansionskammer 39 zwischen einer Schulter 64, die in Richtung zum Ende 35 des Körpers 32 ausgebildet ist, und einer Querwand 65, die in Richtung zum Stellantrieb 31 angeordnet ist, beweglich.
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Der Ausströmkanal 51 mündet an der Expansionskammer 39 in einem Punkt, der sich in Längsrichtung näher an dem Einlassanschluss 37 befindet. In dem veranschaulichten Beispiel mündet der Ausströmkanal 51 an einem Ende des zylindrischen Teilabschnitts 63 der Expansionskammer 39 näher am Auslassanschluss 36.
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Ein Sekundärfederelement 66, z. B. eine Druckfeder, wird zwischen dem schwimmenden Ventilelement 61 und einer Querwand 67 des Ventilkörpers 32 elastisch komprimiert. Das Sekundärdederelement 66 drückt das schwimmende Ventilelement 61 in Richtung B in Richtung des Endes 35 des Körpers 32, somit in Richtung des Einlassanschlusses 37. Wie hierin beschrieben, bewegt die Injektion von druckbeaufschlagter Bremsflüssigkeit aus der Primärkammer 38 in die Expansionskammer 39 das schwimmende Ventilelement 61 in der Richtung A, in Längsrichtung weg von dem Ende 35 des Körpers 32 und somit weg von dem Auslassanschluss 36 und dem Einlassanschluss 37, im Gegensatz zu der Kraft des Sekundärfederelements 66.
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Die Expansionskammer 39 steht in Fluidverbindung mit dem Einlassanschluss 37 durch einen Kanal 68, der im Körper 32 ausgebildet ist, in dem ein Einwegeventil 69 zwischen der Expansionskammer 39 und dem Einlassanschluss 37 montiert ist. Das Einwegeventil 69 besteht aus einer Kugel 70 und einer Feder 71, die die Kugel 70 vom Einlassanschluss 37 weg treibt, um den Kanal 68 zu verschließen. Das Einwegeventil 69 ermöglicht es, dass Bremsflüssigkeit nur in eine Richtung, von der Expansionskammer 39 zum Einlassanschluss 37, strömt.
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In der veranschaulichten Ausführungsform ist eine Querbohrung 72 konstruktionsbedingt in dem Körper 32 ausgebildet, um die Konstruktion des Bypassanschlusses 50 zu erleichtern. Die Querbohrung 72 wird durch einen schematisch bei 73 dargestellten Stecker dauerhaft verschlossen.
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Aus Konstruktionsgründen kann der Körper 32 aus zwei oder mehr komplementären Teilen bestehen, in diesem Beispiel einem Hauptteil 32a und einem Verbindungsteil 32b. Der Hauptteil 32a bildet die Primärhydraulikkammer 38, die Expansionskammer 39 und den Einlassanschluss 37 sowie den Auslassanschluss 36. Das Verbindungsteil 32b ist zwischen dem Hauptteil 32a, an dem es hermetisch abgedichtet ist, und dem Stellantriebkörper 31, an dem es mittels einer Kupplung, in diesem Beispiel der Gewindekupplung 33, angefügt ist, angeordnet.
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Unter normalen Bremsbedingungen, d. h. wenn das Fahrrad bremst, aber das Vorderrad nicht blockiert ist und daher nicht schleudert, wird der elektrische Stellantrieb 31 nicht erregt. Die Primärfeder 57 in der Primärhydraulikkammer 38 drückt den Kolben 40 (nach links) in eine eingefahrene Position oder Position 0, wodurch der Bypasskanal 50 frei gehalten wird, was den direkten Durchgang der Bremsflüssigkeit von dem Einlassanschluss 37 zum Auslassanschluss 36 ermöglicht. Das Antiblockier-Bremssystem ist nicht aktiv. In der eingefahrenen Position des Kolbens verschließt die zweite Dichtung 49 den Ausströmkanal 51 zwischen der Primärkammer 38 und der Expansionskammer 39.
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Die Bremsflüssigkeit füllt aufgrund des Längsdurchgangshohlraums 53 die Primärkammer 38 sowohl im Endteilabschnitt 42 als auch im Zwischenteilabschnitt 43 aus.
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Wenn der Stellantrieb 31 erregt wird (8), wird der Kolben 40 in Richtung des Auslassanschlusses 36 (nach rechts, in Richtung B) bewegt, wodurch die Primärfeder 57 komprimiert wird. Die Dichtung 48 verschließt den Bypassanschluss 50, so dass der Bremsflüssigkeitsdurchfluss von dem Hauptzylinder zu dem Bremssattel durch die Ventileinheit unterbrochen wird. Der Kolben 40 bewegt sich vom Stellantrieb 31 weg in eine ausgefahrene Position, in der der Ausströmkanal 51 zwischen der Primärkammer 38 und der Expansionskammer 39 geöffnet ist, sodass die Bremsflüssigkeit von der Primärkammer in die Expansionskammer strömt.
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Der Bremsflüssigkeitsdruck, der in die Expansionskammer 39 eintritt, drückt das schwimmende Ventilelement 61 in Richtung des Stellantriebs (nach links, in Richtung A), wodurch die elastische Kraft der Sekundärfeder 66 überwunden wird. Das Volumen der Expansionskammer 39 nimmt dann zu und dadurch wird der Bremsflüssigkeitsdruck in der Primärkammer 38 augenblicklich reduziert. Durch den Längsdurchgangshohlraum 53 im Kolben 40 reduziert der Druckabfall in der Primärkammer auch gleichzeitig den Bremsflüssigkeitsdruck stromabwärts des Auslassanschlusses 36 in der Leitung, die zum vorderen Bremssattel führt. Der vordere Bremssattel wird somit freigegeben, wodurch das Vorderrad gelöst wird.
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Wenn das Vorderrad gelöst ist, unterbricht die elektronische Steuereinheit die Erregung des Stellantriebmagneten 31, so dass die Primärfeder 57 ausfahren und den Kolben 40 näher an den Stellantrieb 31 bringen kann, wodurch der Bypasskanal 50 wieder geöffnet und der Ausströmkanal 51 geschlossen wird. Infolgedessen steht der Hauptzylinder wieder in Fluidverbindung mit dem vorderen Bremssattel.
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Wenn das Bypassloch 50 wieder geöffnet wird, enthält die Expansionskammer 39 (10) noch eine Menge an Bremsflüssigkeit, da sich das schwimmende Ventilelement 61 in Richtung A bewegt hat und an der Querwand 65 anliegt. Das in der Expansionskammer 39 enthaltene Bremsflüssigkeitsvolumen muss in den Hydraulikkreis zurückgeführt werden, so dass der Bremshebel in seine Ausgangsruhestellung zurückkehren kann. Wenn der Druck im Hydraulikkreis abgefallen ist, kann die Sekundärfeder 66 ausfahren und das schwimmende Ventilelement 61 in Richtung des Einlassanschlusses 37 (Richtung B) bewegen, dabei die Expansionskammer 39 (11) im Wesentlichen entleeren und die Bremsflüssigkeit erneut in den Hydraulikkreis einführen. Das Entleeren der Expansionskammer 39 wird durch das Einwegeventil 69 ermöglicht, das sich durch die Wirkung der der Kugel 70 zugeordneten Feder 71 (12) automatisch schließt.
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Unter Bezugnahme auf 13 kann in der Primärkammer 38 die Fläche des Kreises mit Durchmesser D1, die durch die Dichtung 48 begrenzt ist, vorteilhafterweise der Fläche des Rings entsprechen, der durch die Durchmesser D2 und D3 definiert ist, auf die die Gleitdichtungen 49 und 52 einwirken. Folglich ist der Längsschub, der durch den hydraulischen Druck der auf den Kolben 40 wirkenden Bremsflüssigkeit in dem Endabschnitt 42 der Primärkammer (von der Seite der Übergabebohrung 36) ausgeübt wird, gleich oder im Wesentlichen gleich dem hydraulischen Schub, der auf denselben Kolben 40 im Zwischenteilabschnitt 43 der Primärkammer wirkt (von dem dem Stellantrieb 31 am nächsten liegenden Teil). Daher kompensieren sich die beiden gegenüberliegenden Längsschübe, die gleich und entgegengesetzt sind, so dass der Stellantrieb eine kleine Längskraft ausüben muss, um die Verschiebung des Kolbens 40 zu bewirken. Aufgrund der vorstehenden Anordnung kann die Magnetspule 31 klein sein, da sie erforderlich ist, um einen moderaten axialen Schub zum Kolben bereitzustellen, um ihn zu bewegen und nur die elastische Reaktion des Primärfederelements 57 zu überwinden.
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Obwohl spezifische Ausführungsformen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass eine solche Offenbarung lediglich zur Veranschaulichung dient und dass die Erfindung dadurch nicht auf irgendeine Weise eingeschränkt sein soll. Verschiedene Modifikationen werden für Fachleute angesichts der vorstehenden Beispiele offensichtlich. Der Umfang der Erfindung soll nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10158382 A1 [0003]
- EP 3392105 A2 [0004]
- WO 2017115171 A2 [0004]
