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Hintergrund der Erfindung
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(1) Umfeld der Erfindung
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Bei
der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Scheibenbremseneinlage,
insbesondere um eine aus mehreren Reibungsverbindung hergestellten
Scheibenbremseneinlage sowie dessen Herstellungsverfahren, welches
unter verschiedenen Bedingungen angewendet werden kann.
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(2) Beschreibung der herkömmlichen
Ausführungsarten
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Eine
herkömmliche
Ausführungsart
eines Bremsgliedes einer Scheibenbremseneinlage ist aus einer einzigen
Reibungsverbindung hergestellt, wobei deren Bremsleistung unter
bestimmten Bedingungen/in bestimmten Umgebungen beeinträchtigt ist.
Wenn die herkömmliche
Ausführungsart
eines Bremsgliedes beispielsweise aus einer Sintermetallverbindung
hergestellt ist, wobei bei erhöhten
Temperaturen und bei Nasse die Bremswirkung verbessert wird, dies
jedoch ebenfalls eine größere Hitze und
mehr Geräusche
verursacht, die Scheibenbremse abnutzt, die Temperatur beim Abbremsen
nur schlecht abgekühlt
wird, so dass mehr Hitze an die Bremsflüssigkeit übertragen und die Bremswirkung auf
die Dauer stark beeinträchtigt
wird. Falls die Geräusche
beim Bremsen, die Abnutzung möglichst vermieden,
die Erzeugung der Abwärme
reduziert und die Leistung bei einer niedrigeren Temperatur verbessert
werden sollen, indem eine "organische" Verbindung zum Herstellen
ausgewählt
wird, wird beispielsweise die beim Abbremsen mit dem Bremsglied
verursachte große Reibungshitze
je nach der Abnutzungsrate der Einlage und generell die Bremswirkung
bei Nässe
reduziert.
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Zum
Herstellen von Bremseinlagen wurden herkömmlicherweise große Mengen
an organischen Verbindungen verwendet. Wegen der durch die Reibung
wegen dem Bremsen auf die lange Dauer entstehenden hohen Temperaturen
wird wegen der Ansammlung der Rebiungswärme das Bremsglied schneller
abgenutzt.
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Zum
Beseitigen der oben genannten Nachteile kann ein verbessertes Bremsglied
aus Verbindungen mit einem höheren
Gehalt an metallischen Materialien hergestellt werden. Wegen der
erhöhten Reibungseigenschaft
läuft die
Einlage bei der Anwendung jedoch mit einer hohen Temperatur an,
wobei diese Hitze schneller an den Kolben übertragen wird, so dass das
Bremsöl übermäßig erhitzt
wird und somit dessen richtige unktionsfähigkeit beeinträchtigt wird,
was sich eher negativ auf die Bremsleistung auswirkt.
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Mit
der vorliegenden Erfindung sollen die oben genannten Nachteile beseitigt
und/oder umgangen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das
erste Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Scheibenbremseneinlage, die aus mehreren Verbindungen hergestellt
ist und mit der eine verbesserte Leistung in zahlreichen verschiedenen
Umgebungen und für
verschiedene Anforderungen zum Bremsen im Vergleich zu einer Einlage
aus einer einzelnen Verbindung, so dass diese erfindungsgemäße Ausführungsart
unter manchen verschiedenen Bedingungen angewendet werden kann.
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Das
zweite Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage,
wobei sich die Verbindung mit der niedrigsten Leitfähigkeit
auf der gegenüberliegenden
Seite des Teils der Trägerplatte,
die direkt mit dem Kolben über
dem Kolben in Berührung
kommt, befindet, so dass die Hitze kaum zur Bremsflüssigkeit übertragen
werden kann.
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Ein
drittes Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
einer aus mehreren Verbindungen hergestellte Scheibenbremseneinlage,
in der eine hitzebeständige
Schicht zum Reduzieren der Hitzeübertragung
zwischen dem Bremsglied und dem Kolben vorhanden ist.
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Ein
viertes Ziel besteht in der Eingrenzung der Berührungsfläche zwischen dem Kolben und
der Bremsträgerplatte,
indem die Hitzeübertragung
zum Kolben weiter reduziert wird. Weiter kann die Luft zwischen
der Trägerplatte
und dem Kolben dank den Vorsprüngen
besser zirkulieren, so dass der Kolben/der Trägerplatte leichter abgekühlt und
die Hitzeübertragung
weiter reduziert wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines Herstellungsverfahrens einer aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage,
wobei die Abnutzungsfestigkeit beständiger und die Lebensdauer
sowie der Einlage als auch die der Scheibenbremse länger sind.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung soll mit dieser eine
aus mehreren Verbindungen hergestellte Scheibenbremseneinlage sowie
ein Herstellungsverfahren einer solchen Scheibenbremseneinlage geschaffen
werden, wobei ein Bremsglied mit mindestens einer Reibungsfläche versehen
ist. Das heißt,
die Oberfläche des
Bremsgliedes ist aus mehr als zwei Arten von Reibungsmaterialien
gebildet, z. B. ist die Oberfläche des Bremsgliedes
aus einer Reibungsverbindung für die
Verwendung bei Nässe
hergestellt, während
eine andere Reibungsverbindung für
die Verwendung unter trockenen Bedingungen hergestellt ist, so dass die
Reibungsfläche
nur für
das Bremsglied oder zusammen angewendet wird, um dieses an verschiedene
Bedingungen anzupassen.
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Die
Vorteile und der Geist der vorliegenden Erfindung sollen anhand
der nachstehenden detaillierten Beschreibung und den beigelegten
Zeichnungen für
ein besseres Verständnis
näher erläutert werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
ein perspektivisches Diagramm mit einer Explosionsdarstellung der
Komponenten der aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage
nach der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
ein perspektivisches Diagramm mit einer Explosionsdarstellung der
Komponenten des Bremsgliedes der aus mehreren Verbindungen hergestellten
Scheibenbremseneinlage nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Zusammenbaus des Bremsgliedes der
aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage nach
einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung des Betriebes der aus mehreren Verbindungen
hergestellten Scheibenbremseneinlage nach der vorliegenden Erfindung.
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5 zeigt
eine weitere Schnittdarstellung des Betriebes der aus mehreren Verbindungen
hergestellten Scheibenbremseneinlage nach der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
noch eine weitere Schnittdarstellung des Betriebes der aus mehreren
Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage nach der vorliegenden
Erfindung.
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7 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Reibungsfläche des Bremsgliedes, welches
gemäss
einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsart
aus mindestens einem Block aufgebaut ist.
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8 zeigt
eine Schnittdarstellung des Betriebes des Bremsgliedes einer aus
mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage nach einer
erfindungsgemäßen zweiten
Ausführungsart.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Zusammenbaus des Bremsgliedes der
aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage nach
der erfindungsgemäßen zweiten
Ausführungsart.
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10 zeigt
eine weitere Schnittdarstellung des Betriebes der aus mehreren Verbindungen
hergestellten Scheibenbremseneinlage nach der erfindungsgemäßen zweiten
Ausführungsart.
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11 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Reibungsfläche des Bremsgliedes, welches gemäss einer
vierten erfindungsgemäßen Ausführungsart
aus mindestens einem Block aufgebaut ist.
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12 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Reibungsfläche des Bremsgliedes, welches gemäss einer
fünften
erfindungsgemäßen Ausführungsart
aus mindestens einem Block aufgebaut ist.
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13 zeigt
ein Floßdiagramm
zur Darstellung des Herstellungsverfahrens der aus mehreren Verbindungen
hergestellten Scheibenbremseneinlage nach der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSARTEN
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, besteht eine
Scheibenbremseneinlage nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsart,
die aus mehreren Verbindungen hergestellt ist, aus einer Scheibenbremse 10,
einem Bremssattel 20 mit einem darin befestigten Bremsglied 30 zum
Befestigen der Scheibenbremse 10, um damit ein laufendes
Rad eines Fahrrades abzubremsen.
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Wie
dies in der 2 gezeigt ist, ist das Bremsglied 30 aus
einem Körper 31 und
einer Reibungsfläche 32 gebildet,
wobei der Körper 31 auf
einer Seite mehrere parallele Längsschlitze 311 aufweist,
wobei sich diese parallelen Längsschlitze 311 in
einem gleichmäßigen Abstand
zueinander befinden, um fest mit der Reibungsfläche 32 verbunden zu werden.
Die Reibungsfläche 32 ist
auf einer Seite mit mehreren parallelen Rippen 321 in Übereinstimmung mit
den Längsschlitzen 311 versehen,
wobei diese parallelen Rippen 321 ebenfalls in einem gleichmäßigen Abstand
zueinander angeordnet sind, damit diese parallelen Rippen 321 passend
in die Längsschlitze 311 eingerückt werden.
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Wie
dies in der 3 und in der 9 gezeigt
ist, kann der Körper 31 aus
einem metallischen Material aus Aluminium, Stahl oder einem rostfreien Stahl
o. ä. hergestellt
sein, wobei eine der Reibungsverbindungen aus Sintermetall verkupfert
ist, um diese leichter an den Körper 31 anzuhaften,
und auf einer anderen Seite mit mehreren daraus hervorstehenden
Vorsprüngen 312 versehen
ist.
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Wie
dies in der 4 bis 6 gezeigt
ist, besteht der Körper 31 aus einer
hitzebeständigen Schicht 310,
die auf mindestens einer Seite abgedeckt ist, um die Hitzeübertragung
zu hemmen, wobei diese hitzebeständige
Schicht 310 aus keramischen Materialien oder hitzeisolierenden
Materialien besteht, um die Hitzeübertragung zum Körper 31 möglichst
zu verhindern.
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Wie
dies in der 7, 11 und
in der 12 gezeigt ist, befindet sich
die Reibungsfläche 32 auf
einer Seite des Körpers 30 und
besteht aus mindestens einem Block 320, der aus Reibungsverbindungen
hergestellt ist, wobei mehrere Blöcke 320 in Abständen voneinander
angeordnet und aus verschiedenen Reibungsmaterialien hergestellt
sind, wobei diese zudem wegen den verschiedenen Farbgebungen voneinander
unterschieden werden können.
Außerdem
können
diese Blöcke 320 aus
reibungsfesten, rutschfesten, hitzebeständigen und schnell abbremsenden
o. ä. Materialien
hergestellt sein, damit diese unter verschiedenen Bedingungen wirkungsvoll
angewendet werden können,
wie z. B. bei Regentagen oder auf schmutzigen und matschigen Straßen.
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Wie
in der 8 und in der 10 gezeigt, kann
mit einer aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage
nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsart
die Leitfähigkeit der
Hitze bei der Verwendung wirksam gehemmt werden, um die Bremsleistung
zu verbessern.
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Wie
dies in der 1 bis 6 gezeigt
ist, muss der Benutzer zum Abbremsen mit der Scheibenbremse 10 des
Fahrrades nur auf einen Griff des Fahrrades drücken, wobei mit dem hydraulischen Druck
oder Kabeln und einem Mechanismus mit Kolben 21 der Bremssättel 20 die
Körper 31 so
bewegt werden, dass sie je gegen die Seiten der Scheibenbremse 10 verschoben
werden, um so gleichzeitig mit diesen Scheibenbremsen 10 abzubremsen.
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Wie
dies in der 4 gezeigt ist und da eine Seite
des Körpers 31 mit
einer hitzebeständigen Schicht 310 aus
keramischen oder hitzeisolierenden Materialien bedeckt ist, wird
die Hitze wirksam an einem Übertragen
zum Körper 31 gehindert,
so dass mit der Reibungsfläche 32 durch
die Reibung keine hohe Temperatur durch die Reibungshitze verursacht und
so das Bremsöl
nicht denaturiert wird, damit die Bremsleistung nicht beeinträchtigt wird.
Andererseits weist eine Seite des Körpers 31 Vorsprünge 312 auf, so
dass die Fläche
des Körpers 31,
die mit dem Kolben des Bremssattels 20 in Berührung kommt,
geringer wird, so dass die Hitze einerseits weniger übertragen
werden und die Luft zwischen der Scheibenbremse 10 und
dem Kolben 21 leichter zirkulieren kann. Außerdem kann
die Reibungsverbindung, mit der die Hitze am wenigsten übertragen
wird, auf der gegenüberliegenden
Seite der Trägerplatte,
die direkt mit dem Kolben 21 in Berührung kommt, vorgesehen sein,
um so die Übertragung
der Reibungshitze zur Bremsflüssigkeit
weiter zu hindern.
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Wie
dies in der 4 und in der 5 gezeigt
ist, sind auf der anderen Seite der Reibungsfläche 32 gegenüber der
Rippen 321 mehrere durchkreuzte Durchgänge 323 für die Hitzeableitung,
zum Ableiten des Wassers und zur Verhinderung einer Verschmutzung
geformt.
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Wie
in der 13 gezeigt, besteht das Herstellungsverfahren
einer aus mehreren Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage
nach der vorliegenden Erfindung aus den folgenden Schritten:
- I. Stanzen 401: Bildung eines Körpers, wobei
eine Metallplatte zuerst mit einem Stanzverfahren geformt wird,
wobei dieser Körper 31 entweder
aus Aluminium, Stahl, einem rostfreien Stahl oder aus ähnlichen
Materialien hergestellt ist.
- II. Oberflächenbehandlung 402:
Zum Abrauhen der Oberfläche
des Körpers 31 kann
dieser mit Sandstrahlen behandelt werden, um auf dieser Oberfläche leichter
zu verkupfern und/oder um eine Oberfläche zu schaffen, die zum nachherigen
Anhaften eines Reibungsmaterials geeignet ist.
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Galvanisieren:
Die Oberfläche
der Metallplatte wird zum Bilden einer Kupferschicht durch Elektroplattieren
oder ähnlich
galvanisiert. Anstelle der Methode zum Elektroplattieren kann eine Sprühmethode
mit hoher Temperatur angewendet werden. Diese Methode kann ausgelassen
werden, wenn für
das Endprodukt keine gesinterte Reibungsverbindung benötigt wird.
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Klebstoffauftragung:
Auf der Oberfläche
des Körpers 31,
die mit einem Block 320 oder mit allen Blöcken 320,
der/die aus der Reibungsverbindung hergestellt ist/sind, ist ist
ein Klebstoff aufgetragen, um die beiden Elemente besser miteinander
anzuhaften. Dieser Vorgang kann ausgelassen werden, falls für das Endprodukt
gesintertes Material erforderlich ist.
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Reifenrohlinge 403: Hiermit wird eine beliebige Anzahl
von Reibungsverbindungen zum Formen eines halbfesten Verbundmaterials
unter Anwendung einer Preßmethode
gepreßt,
da diese Vorformlinge für
bestimmte Verbindungen eventuell ebenfalls bei erhöhten Temperaturen
hergestellt werden müssen,
wonach dieses halbfeste Verbundmaterial auf eine Seite des Körpers 31 aufgetragen
wird und danach der Körper 31 mit
Hilfe einer Preßmaschine
mit dem halbfesten Verbundmaterial zusammengedrückt wird, um diese fest miteinander
zu verbinden und um so ein Bremsglied 30 zu bilden. Dieser
Vorgang muss üblicherweise
bei einer erhöhten
Temperatur ausgeführt werden,
um die Haftung zwischen allen verschiedenen Materialien, aus denen
die Verbindung hergestellt ist, zu verstärken, und um den Klebstoff zum
Verstärken der
Haftung zwischen der Reibungsverbindung und dem Körper 31 auszuhärten.
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Heiss-/Kaltpressen:
Bilden einer Reibungsfläche 32,
wobei die einzelnen Verbindungen in Blöcke druckgeformt werden, so
dass die Reibungsflächen 32 aus
unterschiedlichen Verbindungen hergestellt sind, wobei jede dieser
Verbindungen nur alleinig oder gleichzeitig mit der Scheibe in Berührung kommen.
Die Reibungsfläche 32 wird
aus mindestens zwei Verbindungen hergestellt, die entweder aus einem
Sintermetallblock, halbmetallischen Block oder aus einem organischen
Block bestehen. Es können
jedoch auch weitere Reibungsverbindungen berücksichtigt werden, wie beispielsweise
Keramik oder Kohle, wobei zum Bilden der Reibungsfläche 32 mindestens
zwei Verbindungsmaterialarten ausgewählt werden können.
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Der
Sintermetallblock bedeutet, dass die Reibungsverbindung einen Metallgehalt
von mehr als 60% enthält
und mit einem Sinterungsverfahren hergestellt wird. Die vermischten
Reibungsverbindungen werden in eine Sinterungsbearbeitungseinheit gegeben,
wobei eine Drucklast auf die Verbindung aufgetragen wird, während deren
Temperatur während
4 bis 8 Stunden innerhalb von 800°C
bis 1200°C gehalten
wird.
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Der
halbmetallische Block bedeutet, dass die Reibungsverbindung einen
Metallgehalt von 30% bis 60% aufweist und entweder unter Heißpressen
oder Kaltpressen hergestellt wird.
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Der
organische Block bedeutet, dass der Metallgehalt der Reibungsverbindung
weniger als 30% beträgt
und entweder unter Heißpressen
oder Kaltpressen hergestellt wird. Falls notwendig, kann die halbmetallische
oder die organische Verbindung gehärtet werden, indem das Produkt
in eine Wärmebehandlungseinheit
gegeben wird, dessen Temperatur während mindestens 2 bis 8 Stunden
zwischen 100°C
und 250°C
gehalten wird.
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Wärmebehandlung:
Das Bremsglied 30 wird zum Erhitzen in die Wärmebehandlungseinheit
gegeben, um so die Härte
und Festigkeit dieses Bremsgliedes 30 zu verstärken. Falls
notwendig kann die Bremseneinlage mit einer Farbsprühmethode
weiter beschichtet werden, beispielsweise zum Verbessern der Korrosionsbeständigkeit
und/oder um die Erscheinungsform zu verschönern.
- I.
Einschleifen 404. Hiermit wird die Oberfläche des
Bremsgliedes 30 mit einer Schleifmaschine eingeschliffen,
um eventuell sich darauf befindliche Verschmutzungen zu entfernen
und um die erforderliche Dicke des Abschnittes zu erreichen.
Aus
den oben beschriebenen Verfahren ist es deutlich ersichtlich, dass
mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung einer aus mehreren
Verbindungen hergestellten Scheibenbremseneinlage die folgenden
Vorteile erzielt werden:
- 1. Verbesserung der Bremsleistung: Die vorliegende Erfindung
wird unter Anwendung einer Verbundformungsmethode hergestellt, damit
verschiedene Arten von Reibungsverbindungen miteinander kombiniert
werden können,
womit die Bremsleistung unter zahlreicheren Bedingungen verbessert
wird.
- 2. Verbesserung der Hitzeübertragung:
Die vorliegende Erfindung wird unter direktem Auftragen der hitzebeständigen Verbindung
auf die Berührungsschicht
des Kolbens hergestellt, während mit
einer hitzebeständigen
Methode die von der Reibung zwischen der Bremse/Scheibe verursachte
Hitze daran gehindert wird, zur Bremsflüssigkeit übertragen zu werden, um so
die Stabilität der
Bremse zu verbessern.
- 3. Verbesserung der Hitzeübertragung:
Die vorliegende Erfindung wird mit einer zusätzlichen hitzebeständigen Schicht
auf der Trägerplatte
hergestellt. Mit einer hitzebeständigen
Methode wird die von der Reibung zwischen der Bremse/Scheibe verursachte
Hitze daran gehindert, zur Bremsflüssigkeit übertragen zu werden, um so
die Stabilität der
Bremse zu verbessern.
- 4. Verbesserung der Hitzeübertragung:
Eine Seite des Körpers 31 der
vorliegenden Erfindung wird mit Vorsprüngen 312 versehen,
so dass die Fläche
des Körpers 31,
die mit dem Kolben 21 des Bremssattels 20 in Berührung kommt,
geringer ist, um so die Hitze weiter an einem Übertragen zu hindern.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsart, sondern es können verschiedene
Modifizierungen vorgenommen werden. Es wird den Fachleuten auf diesem
Gebiet offensichtlich, dass unterschiedliche Abänderungen der Formen und Einzelheiten
vorgenommen werden können,
ohne dabei vom Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.