DE19500432A1 - Hydraulische Fahrradbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrradbremse mit einer Bremsscheibe, zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe vorgesehenen, Bremsbeläge tragenden Bremskolben, einem die Bremskolben aufnehmenden, schwimmend gelagerten und die Bremsscheibe umgreifenden Bremssattel, sowie einem Handhebel mit Hauptzylinder, wobei die beiden Bremskolben unterschiedlich große hydraulische Wirkflächen aufweisen.

Aus der DE-AS 14 80 335 ist eine hydraulische Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, in deren Bremssattel zwei Kolben mit unterschiedlich großen hydraulischen Wirkflächen angeordnet sind. Bei dieser Scheibenbremse werden beide Bremskolben gleichzeitig an die Scheiben angelegt. Nach dem Erhöhen des Bremsdrucks wird der Bremskolben mit kleiner hydraulischer Wirkfläche nach außen unter der Wirkung eines einseitig wirkenden Gesperres im Sattel verklemmt und der andere Bremskolben wird an die Bremsscheibe angepreßt. Dabei zieht er den Bremssattel in die entgegengesetzte Richtung und preßt somit den Bremskolben mit kleiner hydraulischen Wirkfläche ebenfalls an die Bremsscheibe an. Eine derartige Scheibenbremse bietet große Vorteile bei Kraftfahrzeugen, da sich beide Bremskolben in unmittelbarer Nachbarschaft zur Bremsscheibe befinden, bzw. an dieser permanent leicht anschleifen. Beide Bremskolben müssen daher nur sehr geringe Wege zurückführen, bevor sie vollflächig an der Bremsscheibe anliegen und die Bremskraft an der Bremsscheibe wirken kann.

Bei Fahrrädern hat sich herausgestellt, daß das permanente Schleifen der Bremsbeläge an der Scheibenbremse nicht vernachlässigt werden kann. Es werden daher Scheibenbremsen bevorzugt, bei denen die Bremsbeläge nach dem Bremsvorgang sicher von der Scheibenbremse abheben, so daß hier keine Reibungsverluste entstehen. Weisen die Beläge bei Nichtgebrauch der Scheibenbremse einen genügenden Abstand zur Bremsscheibe auf, dann werden zwar Reibungsverluste vermieden, jedoch setzt die Bremswirkung nach dem Betätigen des Hauptzylinders erst dann ein, wenn die Bremsbeläge diesen Abstand überwunden haben und an der Bremsscheibe anliegen. Hierfür bedarf es in der Regel einer großen Menge an Hydraulikmedium, so daß der Hauptzylinder entsprechend groß dimensioniert werden muß. Insbesondere bei Fahrrädern ist dies von Nachteil, da einerseits die größere Menge an Hydraulikmedium, andererseits größer dimensionierte Hauptzylinder das gesamte Gewicht des Fahrrads erhöhen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Fahrradbremse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß diese beim Betätigen schnell anspricht und außerdem hohe Kräfte ausgeübt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hauptzylinder hydraulisch mit einem druckgesteuerten Umschaltventil verbunden ist, und das Umschaltventil bei geringem Druck den Bremskolben mit kleiner hydraulischer Wirkfläche und bei großem Druck den Bremskolben mit großer hydraulischer Wirkfläche mit dem Hauptzylinder verbindet.

Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrradbremse hat den wesentlichen Vorteil, daß beim Betätigen des Handhebels zunächst der Bremskolben mit kleiner hydraulischer Wirkfläche mit dem Hydraulikmedium und somit mit dem in diesem Fall noch geringen Hydraulikdruck beaufschlagt wird. Da dieser Bremskolben eine kleine Wirkfläche aufweist, wird er bei einem vorgegebenen Volumenstrom über eine große Wegstrecke verschoben, was sehr schnell erfolgt. Liegt dieser Bremskolben an der Scheibenbremse an, dann zieht er über den schwimmend gelagerten Bremssattel den anderen Bremskolben bis zu dessen Anlage an die Bremsscheibe heran. Sobald beide Bremskolben über ihre Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen, erhöht sich der Druck im Hydrauliksystem und das Umschaltventil wird umgeschaltet, so daß der Bremskolben mit großer hydraulischer Wirkfläche mit dem Hauptzylinder verbunden ist. Ein weiteres Betätigen des Handhebels bewirkt nun, daß ein hoher Druck über diesen zweiten Bremskolben erzeugt wird. Der Verschiebeweg ist vernachlässigbar gering, da bereits beide Bremskolben ihre Endlagen einnehmen. Dieser Bremskolben liegt nun mit hohem Druck an der Bremsscheibe an und hält über den schwimmend gelagerten Bremssattel den anderen Bremskolben ebenfalls an der Bremsscheibe. Mit der erfindungsgemäßen Scheibenbremse werden also in einem ersten Bremsabschnitt beide Bremskolben schnell auf die Bremsscheibe zugestellt, indem ein weiter Weg überwunden wird, und in einem zweiten Bremsabschnitt werden die beiden Bremskolben an die Bremsscheibe angepreßt, indem ein hoher Druck im Bremssystem erzeugt wird. Somit können nach dem Bremsvorgang die beiden Bremskolben so weit von der Bremsscheibe entfernt werden, daß sie einen genügenden Abstand zu dieser aufweisen, um nicht an dieser permanent anzustreifen. Trotz des unüblich großen Abstandes wird der Bremsvorgang sehr schnell eingeleitet, da die beiden Bremskolben schnell zugestellt werden.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß zwischen dem Bremskolben mit kleiner Wirkfläche und dem Umschaltventil ein den Hydraulikfluß in Richtung des Umschaltventils sperrendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Dieses Rückschlagventil verhindert, daß der Bremskolben mit kleiner hydraulischer Wirkfläche wieder in seine Aufnahme im Bremssattel eingeschoben wird.

Ein einfaches Zurückziehen der Bremskolben nach dem Bremsvorgang wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß wenigstens ein Bremskolben mit einer Rückholeinrichtung, insbesondere einer Rückholfeder, versehen ist. Über diese Rückholfeder wird nach dem Bremsvorgang der gewünschte Abstand zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe geschaffen, so daß der Belag nicht an der Scheibe anschleift und Reibungsverluste entstehen.

Mit Vorteil ist der Bremskolben mit kleiner Wirkfläche über ein gesteuertes Rückströmventil mit dem Hauptzylinder verbunden. Ist der Bremsvorgang beendet, dann kann das Hydraulikmedium hinter den Bremskolben über eine entsprechende Hydraulikleitung und das Rückströmventil in den Hauptzylinder zurückströmen. Dabei kann das Rückströmventil druckgesteuert sein, so daß dieses unmittelbar nach dem Loslassen des Handhebels umschaltet, oder es kann weggesteuert sein, so daß es dann umschaltet, wenn der Handhebel in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist. Dies hat den Vorteil, daß ein spontanes Nachfassen mit dem Handhebel möglich ist.

Bevorzugt weist der Bremssattel eine gegenüber der Bremsscheibe wirkende Zentriereinrichtung auf. Dies hat den Vorteil, daß nach Beendigung des Bremsvorganges und nachdem die Bremskolben über die Rückholeinrichtung in ihre Ausgangslage zurückgekehrt sind, auch der Bremssattel in seine Ausgangslage zurückkehrt.

Insgesamt wird festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Fahrradbremse mit einem geringen Volumen an Hydraulikflüssigkeit die Bremskolben bis an die Bremsscheibe herangefahren werden können, und daß für den Bremskraftaufbau noch ausreichend Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung steht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.

In der Zeichnung ist schematisch die erfindungsgemäße Fahrradbremse dargestellt, wobei mit 1 der Bremssattel und mit 2 die Bremsscheibe bezeichnet sind. Im Bremssattel 1 befinden sich Aufnahmen 3 und 4, in der Regel Bohrungen, für Bremskolben 5 und 6. Die beiden Bremskolben 5 und 6 liegen koaxial zueinander, wobei der Bremskolben 5 eine große Wirkfläche 7 und der Bremskolben 6 eine kleine Wirkfläche 8 aufweist. Über eine Hydraulikleitung 9 sind die beiden Druckräume 10 und 11 hinter den beiden Bremskolben 5 und 6 miteinander verbunden. An der der Bremsscheibe 2 zugewandten Seite tragen die beiden Bremskolben 5 und 6 Bremsbeläge 12.

Der Bremssattel 1 ist schwimmend bezüglich der Bremsscheibe 2 gelagert.

Die Hydraulikleitung 9 ist über ein Umschaltventil 13 mit einer weiteren Hydraulikleitung 14 verbunden. Zwischen dem Umschaltventil 13 und dem Druckraum 11 des Bremskolbens 6 befindet sich in der Hydraulikleitung 9 ein Rückschlagventil 15, welches in Richtung des Druckraums 11 durchströmbar ist und in Gegenrichtung sperrt. Außerdem ist an den Druckraum 11 eine Rückströmleitung 16 angeschlossen, die in den nicht dargestellten Hauptzylinder führt. In der Rückströmleitung 16 ist ein Rückströmventil 17 vorgesehen, welches ansteuerbar ist. Dabei kann das Rückströmventil druckgesteuert oder von einem nicht dargestellten Handhebel weggesteuert sein. Die Hydraulikleitung 14 mündet ebenfalls an ihrem dem Umschaltventil 13 gegenüberliegenden Ende in den Hauptzylinder.

Die beiden Bremskolben 5 und 6 werden über nicht dargestellte Rückholfedern in ihren dargestellten Ruhelagen gehalten. Wird der Handhebel betätigt, so strömt Hydraulikflüssigkeit in Richtung des Pfeils 18 mit geringem Druck durch die Hydraulikleitung 14. Dieser geringe Druck bewirkt, daß das Umschaltventil 13 eine erste Stellung einnimmt, in der der Druckraum 11 mit der Hydraulikleitung 14 verbunden ist. Der Druckraum 10 ist abgesperrt. Auf diese Weise wirkt die Hydraulikflüssigkeit lediglich auf die kleine Wirkfläche 8 des Bremskolbens 6 und bewegt diesen entgegen der Kraft der Rückholfeder in Richtung auf die Bremsscheibe 2, wobei dies aufgrund der geringen Wirkfläche 8 sehr rasch erfolgt. Liegt der Bremskolben 6 bzw. des Bremsbelag 12 an der Bremsscheibe 2 an, dann wird der Bremssattel 1 in Gegenrichtung solange bewegt, bis der Bremskolben 5 mit seinem Bremsbelag 12 an der Bremsscheibe 2 anliegt. Nunmehr baut sich ein Druck im Hydrauliksystem auf, und das Umschaltventil 13 wird über diesen höheren Systemdruck betätigt und nimmt seine zweite Stellung ein, in der es den Druckraum 10 des Bremskolbens 5 mit der Hydraulikleitung 14 verbindet. Da das Hydraulikmedium nun auf die große Wirkfläche 7 einwirkt, können die Bremsbeläge 12 mit hoher Kraft auf die Bremsscheibe 2 gedrückt werden. Eine Zustellung der Bremskolben 5 und 6 ist in diesem Stadium nicht mehr erforderlich. Ein Rückströmen der Flüssigkeit aus dem Druckraum 11 wird über das Rückschlagventil 15 verhindert.

Nach abgeschlossenem Bremsvorgang und Lösen des Bremshebels öffnet das Rückströmventil 17 druck- oder weggesteuert, und die Bremsflüssigkeit kann aus dem Druckraum 11 in den Hauptzylinder zurückströmen. Die beiden Bremskolben 5 und 6 werden über die nicht dargestellten Rückholfedern in ihre Ausgangslage zurückbewegt. In dieser Position weisen sie einen genügend großen Abstand zur Bremsscheibe 2 auf, so daß sie nicht anstreifen.

Claims (8)

1. Hydraulische Fahrradbremse mit einer Bremsscheibe (2), zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe (2) vorgesehenen, Bremsbeläge (12) tragenden Bremskolben (5 und 6), einem die Bremskolben (5 und 6) aufnehmenden, schwimmend gelagerten und die Bremsscheibe (2) umgreifenden Bremssattel (1), sowie einem Handhebel mit Hauptzylinder, wobei die beiden Bremskolben (5 und 6) unterschiedlich große hydraulische Wirkflächen (7 und 8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder hydraulisch mit einem druckgesteuerten Umschaltventil (13) verbunden ist und das Umschaltventil (13) bei geringem Druck den Bremskolben (6) mit kleiner hydraulischer Wirkfläche (8) und bei großem Druck den Bremskolben (5) mit großer hydraulischer Wirkfläche (7) mit dem Hauptzylinder verbindet.

2. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremskolben (6) mit kleiner hydraulischer Wirkfläche (8) und dem Umschaltventil (13) ein den Hydraulikfluß in Richtung des Umschaltventils (13) sperrendes Rückschlagventil (15) vorgesehen ist.

3. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bremskolben (5 bzw. 6) mit einer Rückholeinrichtung, insbesondere einer Rückholfeder, versehen ist.

4. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (6) mit kleiner Wirkfläche (8) über ein gesteuertes Rückströmventil (17) mit dem Hauptzylinder verbunden ist.

5. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückströmventil (17) druckgesteuert ist.

6. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückströmventil (17) weggesteuert ist.

7. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel (1) eine gegenüber der Bremsscheibe (2) wirkende Zentriereinrichtung aufweist.

8. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Rückholeinrichtung der Druck in den Druckräumen (10 und 11) erhöht wird und über diesen Druck das Umschaltventil (13) ansteuerbar ist.