DE20024009U1

DE20024009U1 - Fahrradbremsscheibe

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Publication number: DE20024009U1
Application number: DE20024009U
Authority: DE
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2010-12-15

Abstract

Einstückige Bremsscheibe (10) für ein Fahrzeug, umfassend:
einen in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt (20) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung befindlicher Befestigungslöcher (24), wobei ein Befestigungskreis (MC) durch einen die Mittelpunkte der Befestigungslöcher (24) schneidenden Kreis definiert ist;
einen in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitt (28), der mit dem in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt (20) konzentrisch ist und gegenüberliegende Bremsflächen (32, 34) aufweist;
eine Mehrzahl von Verbindungsarmen (38), die sich von einer inneren Randfläche (42) des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts (28) zu einer äußeren Randfläche (43) des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts (20) erstreckt,
wobei die innere Randfläche (42) des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts (28) einen äußeren Armverbindungskreis (OAC) definiert, und
wobei die äußere Randfläche (43) des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts (20) einen inneren Armverbindungskreis (IAC) definiert,
wobei für jeden der Mehrzahl von Verbindungsarmen...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf Fahrradbremseinrichtungen und insbesondere auf eine Fahrradbremsscheibe gerichtet, die den Wärmeanstieg während des Bremsens aufnimmt.
Scheibenbremssysteme werden bei Mountainbikes wegen ihrer überlegenen Bremseigenschaften unter extremen Betriebsbedingungen immer populärer. Ein typisches Scheibenbremssystem umfasst eine Bremsscheibe, die mit dem Rad des Fahrrads dreht, und einen Bremssattel, der die Bremsscheibe sandwichartig umgibt und die Bremsklötze gegen die gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe drückt. Die Reibung zwischen den Bremsklötzen und der Bremsscheibe bewirkt die Bremsfunktion. Nicht überraschend wird eine nicht zu vernachlässigende Wärme dort erzeugt, wo die Bremsklötze während der Bremsbetätigung die Bremsscheibe berühren. Da die Bremsklötze in gewöhnlicher Weise gegen die äußeren radialen Flächen der Bremsscheibe drücken, ist die erzeugte Wärme an den in radialer Richtung äußeren Abschnitten der Bremsscheibe lokalisiert. Als Ergebnis ungleichmäßiger Erwärmung dehnen sich die in radialer Richtung äußeren Abschnitte der Bremsscheibe aus, während sich die in radialer Richtung inneren Abschnitte der Bremsscheibe, wenn überhaupt, sehr wenig ausdehnen. Wenn während der Bremsbetätigung sehr hohe Temperaturen entstehen, kann diese ungleichmäßige Ausdehnung eine Verbiegung der Scheibe verursachen. Wenn sich die Bremsscheibe zu einer Seite verbiegt, kann dies bewirken, dass einer der Bremsklötze stärker gegen eine Seite der Bremsscheibe drückt als der andere Bremsklotz, so dass eine noch ungleichmäßigere Erwärmung und der Verlust an Bremseffizienz die Folge sind. Wenn sich die Bremsscheibe in einer Wellenform verbiegt, tritt während des Bremsens eine extreme Vibration auf.
Eine Bremsscheibe, mit der dem Problem der ungleichmäßiger Ausdehnung begegnet wird, ist in US-Patent Nr. 5,848,674 offenbart. Dieses Patent offenbart eine Bremsscheibe mit einem inneren Ring und einem äußeren Ring, die durch eine Mehrzahl beabstandeter Arme miteinander verbunden sind. Jeder Arm weist eine gekrümmte L-Form auf, so dass die Verspannung der Scheibe, die durch die im äußeren Ring erzeugte Wärme verursacht wird, durch radiale Ausdehnung und radiales Zusammenziehen der Arme gelöst werden kann. Der Nachteil einer solchen Ausgestaltung ist allerdings, dass die gekrümmten Arme nur geringfügig in der Lage sind, Drehkräften der Bremsscheibe während des Bremsvorgangs aufgrund eines Cantilever-Effekts an den Krümmungen zu widerstehen. Außerdem weisen die gekrümmten Arme einen geringeren Widerstand gegenüber Stoßkräften auf, weil die Krümmungen während der Ausübung solcher Kräfte als Drehpunkt für den äußeren Ring relativ zum inneren Ring fungieren.
Die Patentanmeldung WO 99/47409 offenbart eine Bremsscheibe mit einer Mehrzahl Verbindungsarme. Jeder einzelne der Mehrzahl von Verbindungsarmen dieser Bremsscheibe ist tangential zu einem effektiven Kreis EC, der konzentrisch zu einem Befestigungskreis MC ausgebildet ist, angeordnet. Der effektive Kreis EC dieser Bremsscheibe hat einen Radius der ein klein wenig kleiner als der Radius des Befestigungskreises MC ist (Der effektive Kreis EC ist nach der Definition des Anspruchs 1 konstruiert). Dieses führt zu einer Belastungskonzentration. Dies daher, da der innere ringförmige Abschnitt der Bremsscheibe als Folge des Drucks der Befestigungsschrauben, die die Bremsscheibe mit der Nabe verbinden, belastet wird. Zusätzlich wird der innere ringförmige Abschnitt im selben Bereich mit durch die Verbindungsarme während der Bremsbetätigung hervorgerufenen Belastung beaufschlagt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf einen Bremsscheibentyp gerichtet, der einen inneren ringförmigen Abschnitt und einen äußeren ringförmigen Abschnitt aufweist, die durch eine Mehrzahl beabstandeter Arme miteinander verbunden sind, wobei die Spannung in der Scheibe, die durch die Ausdehnung des äußeren ringförmigen Abschnitts verursacht wird, gelöst wird, ohne Abstriche bei der rotatorischen und seitlichen Steifheit in Kauf zu nehmen. Der Erfindung nach enthält eine einstückige Bremsscheibe für ein Fahrzeug einen in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt mit einer Mehrzahl in Umfangsrichtung befindlicher Befestigungslöcher, die einen Befestigungskreis definieren; einen in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitt, der mit dem in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt konzentrisch ist und entgegengesetzte Bremsflächen aufweist; und eine Mehrzahl Verbindungsarme, die sich von einer inneren Randfläche des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts zu einer äußeren Randfläche des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts erstrecken. Jeder der Mehrzahl von Verbindungsarme ist zu einem effektiven Kreis, welcher mit dem Befestigungskreis konzentrisch ist, tangential, wobei der effektive Kreis einen Radius aufweist, der größer als der Radius des Befestigungskreises ist.
Darüber hinaus definiert eine innere Randfläche des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts einen äußeren Armverbindungskreis, und eine äußere Randfläche des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts definiert einen inneren Armverbindungskreis. Für jeden der Mehrzahl von Verbindungsarmen schneidet eine gerade gedachte Linie, die einen äußeren Mittelpunkt des Verbindungsarms auf dem äußeren Armverbindungskreis und einen inneren Mittelpunkt des Verbindungsarms auf dem inneren Armverbindungskreis verbindet, den Verbindungsarm über die gesamte Länge des Verbindungsarms. Um die Belüftung der Scheibe zu verbessern, enthält der in radialer Richtung innere Abschnitt eine Mehrzahl von Öffnungen, die von der Mehrzahl von Befestigungslöchern in radialer Richtung nach außen hin angeordnet sind. Außerdem enthält der in radialer Richtung äußere ringförmige Abschnitt eine Mehrzahl in Umfangsrichtung angeordneter Luftlöcher. In einer weiteren speziellen Ausführungsform ist die Mehrzahl von Luftlöchern so angeordnet, dass sie eine Mehrzahl von L-Formen bilden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe, die an einer Radnabe befestigt ist, und mit einem darüber liegenden Bremssattel.
2 eine vordere Teilschnittansicht der erfindungsgemäßen Bremsscheibe, die an der Radnabe befestigt ist; und
3 ist eine Seitenansicht der Bremsscheibe allein.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine Seitenansicht einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsscheibe 10, die an einer Radnabe 14 befestigt ist, und mit einem darüber liegenden Bremssattel 16, 2 ist eine vordere Teilschnittansicht der erfindungsgemäßen Bremsscheibe 10, die an der Radnabe 14 befestigt ist, und 3 ist eine Seitenansicht der Bremsscheibe 10 allein. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, insbesondere in 3, enthält die Bremsscheibe 10 einen radial inneren ringförmigen Abschnitt 20, der eine Mehrzahl in Umfangsrichtung befindlicher Befestigungslöcher 24 aufweist, die einen Befestigungskreis MC definieren, einen radial äußeren ringförmigen Abschnitt 28, der mit dem radial inneren ringförmigen Abschnitt 20 konzentrisch ist und gegenüberliegende Bremsflächen 32 und 34 (2) aufweist; und eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Verbindungsarmen 38, die sich von einer inneren Randfläche 42 des radial äußeren ringförmigen Abschnitts 28 zu einer äußeren Randfläche 43 des radial inneren ringförmigen Abschnitts 20 erstrecken. Wie unten geschildert, ist jeder der Mehrzahl von Verbindungsarmen 38 tangential zu einem effektiven Kreis EC, der mit dem Befestigungskreis MC konzentrisch ist, wobei der effektive Kreis EC einen Radius ECR aufweist, der größer als der Radius des Befestigungskreises MC ist. Die Bremsscheibe 10 ist an einem Befestigungsflansch 44 der Radnabe 14 mit Bolzen 46 befestigt, die sich durch Befestigungslöcher 24 erstrecken und sich in Gewindeöffnungen 48 im Flansch 44 einschrauben lassen. Der Bremssattel 16 ist vom Vierkolbentyp, bei dem zwei Kolben (nicht gezeigt) gegen jeden Bremsklotz (nicht gezeigt) drücken, um eine Stoppkraft auf die Bremsflächen 32 und 34 in wohlbekannter Weise auszuüben.
Der Befestigungskreis MC ist durch einen Kreis festgelegt, der den Mittelpunkt jedes Befestigungslochs 24 schneidet. Um den effektiven Kreis EC festzulegen, soll zuerst darauf hingewiesen werden, dass die innere Randfläche 42 des radial äußeren ringförmigen Abschnitts 28 einen äußern Armverbindungskreis OAC und die äußere Randfläche 43 des radial inneren ringförmigen Abschnitts 20 einen inneren Armverbindungskreis IAC bildet. Für jeden Verbindungsarm 38 wird eine gerade gedachte Linie P von einem äußeren Mittelpunkt OM des Verbindungsarms 38 auf dem äußeren Armverbindungskreis OAC durch den inneren Mittelpunkt IM des Verbindungsarms 38 auf dem inneren Armverbindungskreis gezogen. Der effektive Kreis EC ist der Kreis, der zu den sich daraus ergebenden mehreren gedachten Linien P tangential ist, wie es in 3 gezeigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann der Radius des effektiven Kreises EC bis zu zweimal der Radius des Befestigungskreises MC sein. Bei dieser Ausführungsform schneidet jede gedachte Linie P ihren entsprechenden Verbindungsarm 38 über die gesamte Länge des Verbindungsarms. Dies wird durch Ausbilden des Mittelabschnitts jedes Verbindungsarms 38 als gerader Abschnitt 48 mit gegenüberliegenden Seiten 52 und 54 erleichtert.
Um das Gewicht der Bremsscheibe 10 zu verringern und den Belüftungseffekt zu steigern, sind eine Mehrzahl Öffnungen 60 in einem radial inneren ringförmigen Abschnitt 20 in radialer Richtung von den mehreren Befestigungslöchern 24 nach außen hin angeordnet. Bei dieser Ausführungsform weist jede Öffnung 60 eine allgemein dreieckige Form mit abgerundeten Ecken auf, und der effektive Kreis EC schneidet den breitesten Abschnitt jedes Dreiecks.
Zusätzlich definieren die Seitenflächen 52 und 54 jedes der Mehrzahl von Verbindungsarmen, die innere Randfläche 42 des äußeren ringförmigen Abschnitts 28 und die äußere Randfläche 43 des inneren ringförmigen Abschnitts 20 eine Mehrzahl relativ großer in Umfangsrichtung angeordneter Öffnungen 64. Wie bei den Öffnungen 60 weist jede Öffnung 64 eine allgemein dreieckige Form mit abgerundeten Ecken auf. Somit bildet die Seite 52 jedes Verbindungsarms 38 einen gekrümmten Abschnitt 70 mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 7 mm dort, wo er mit dem äußeren ringförmigen Abschnitt 28 zusammenläuft, und einen gekrümmten Abschnitt 74 mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 4,5 mm dort, wo er mit dem inneren ringförmigen Abschnitt 20 zusammenläuft. Die Seite 54 jedes Verbindungsarms 38 bildet einen gekrümmten Abschnitt 78 mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 3,5 mm dort, wo er mit dem äußeren ringförmigen Abschnitt 28 zusammenläuft. Aufgrund der Orientierung des Verbindungsarms 38 bildet sich ein solcher gekrümmter Abschnitt nicht dort, wo die Seite 54 mit dem inneren ringförmigen Abschnitt 20 zusammenläuft. Statt dessen wird eine leichte Krümmung 82 mit einem Krümmungsradius von beispielsweise 10 mm auf der Seite 54 in der Nähe der Zusammenführung mit dem inneren ringförmigen Abschnitt 20 gebildet, um die Steifheit der Bremsscheibe 10 in der durch den Pfeil A angedeuteten Drehrichtung weiter zu erhöhen.
Schließlich ist eine Mehrzahl von Luftlöchern 84 entlang des gesamten Umfangs des äußeren ringförmigen Abschnitts 28 ausgebildet, wobei die Mehrzahl von Luftlöchern 84 eine Mehrzahl von L-Formen bildet. Genauer bilden drei Luftlöcher den vertikalen Abschnitt der L-Form und zwei Luftlöcher den horizontalen Abschnitt der L-Form.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5848674 [0003]
- WO 99/47409 [0004]

Claims

Einstückige Bremsscheibe (10) für ein Fahrzeug, umfassend: einen in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt (20) mit einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung befindlicher Befestigungslöcher (24), wobei ein Befestigungskreis (MC) durch einen die Mittelpunkte der Befestigungslöcher (24) schneidenden Kreis definiert ist; einen in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitt (28), der mit dem in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitt (20) konzentrisch ist und gegenüberliegende Bremsflächen (32, 34) aufweist; eine Mehrzahl von Verbindungsarmen (38), die sich von einer inneren Randfläche (42) des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts (28) zu einer äußeren Randfläche (43) des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts (20) erstreckt, wobei die innere Randfläche (42) des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts (28) einen äußeren Armverbindungskreis (OAC) definiert, und wobei die äußere Randfläche (43) des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts (20) einen inneren Armverbindungskreis (IAC) definiert, wobei für jeden der Mehrzahl von Verbindungsarmen (38) eine gerade gedachte Linie (P), die einen äußeren Mittelpunkt (OM) des Verbindungsarms (38) auf dem äußeren Armverbindungskreis (OAC) und einen inneren Mittelpunkt (IM) des Verbindungsarms (38) auf dem inneren Armverbindungskreis (IAC) verbindet, den Verbindungsarm (38) über die gesamte Länge des Verbindungsarms (38) schneidet, und wobei die gerade gedachte Linie (P) eines jeden der Mehrzahl von Verbindungsarmen (38) tangential zu einem zu dem Befestigungskreis (MC) konzentrisch ausgebildeten effektiven Kreis (EC) verläuft, und wobei der effektive Kreis (EC) einen Radius aufweist, der größer als der Radius des Befestigungskreises (MC) ist, wobei der in radialer Richtung innere Abschnitt (20) eine Mehrzahl von ersten Öffnungen (60) enthält, die zu der Mehrzahl von Befestigungslöchern (24) in radialer Richtung nach außen hin angeordnet sind, wobei der effektive Kreis (EC) die Mehrzahl erster Öffnungen (60) schneidet, und wobei die Seitenflächen (52, 54) von jedem der Mehrzahl von Verbindungsarmen (38), die innere Randfläche (42) des in radialer Richtung äußeren ringförmigen Abschnitts (28) und die äußere Randfläche (43) des in radialer Richtung inneren ringförmigen Abschnitts (20) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneten zweiten Öffnungen (64) definieren, wobei jeder der Mehrzahl von Verbindungsarmen (38) einen geraden Mittelabschnitt (48) aufweist, und wobei der in radialer Richtung äußere ringförmige Abschnitt (28) eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung angeordneter Luftlöcher (84) enthält.
Bremsscheibe (10) nach Anspruch 1, bei der die Mehrzahl von Verbindungsarmen (38) in gleichem Abstand angeordnet sind.
Bremsscheibe nach Anspruch 1, bei der die Mehrzahl von Luftlöchern (84) derart angeordnet sind, dass Sie eine Mehrzahl von L-Formen bilden.
Bremsscheibe nach Anspruch 3, bei der für jede L-Form wenigstens drei Luftlöcher den vertikalen Abschnitt der L-Form und wenigstens zwei Luftlöcher den horizontalen Abschnitt der L-Form bilden.