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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf einen Hauptzylinderhebel
für eine
hydraulische Scheibenbremse und insbesondere auf einen Totgang-Einstellmechanismus.
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Praktisch
alle Hauptzylinder von bekannten hydraulischen Fahrradscheibenbremsen
arbeiten nach dem gleichen Grundprinzip. Ein Kolben ist innerhalb
eines Zylinders aus einer Startstellung nahe einem ersten Ende des
Zylinders in eine Druckstellung nahe einem zweiten Ende des Zylinders
beweglich. Zwischen den ersten und zweiten Enden des Zylinders befindet
sich eine Steueröffnung,
die in Fluidverbindung mit dem Zylinderinnenraum und einer Hydraulikfluid-Vorratskammer
ist. Wenn sich der Kolben aus der Startstellung in Richtung auf
die Steueröffnung
bewegt, strömt
Hydraulikfluid von der Steueröffnung
in die Vorratskammer. Sobald eine dem Kolben zugeordnete Dichtung
sich zwischen der Steueröffnung
und dem zweiten Ende des Zylinders bewegt, wird Fluid innerhalb
des zweiten Endes des Zylinders und in Hydraulikleitungen, die mit
einer Bremszange in Fluidverbindung sind, unter Druck gesetzt, und
die Bremszange wird betätigt.
Der Weg zwischen der Startstellung des Kolbens und der Steueröffnung wird mit "Totgang" bezeichnet.
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Es
sind verschiedene Konstruktionen zum Verändern der Größe des Totgangs
entsprechend den Wünschen
des Benutzers bekannt. Es ist beispielsweise bekannt, die Startstellung
des Kolbens innerhalb des Zylinders physikalisch zu verändern, um
den Totgang zu variieren. Eine solche Konstruktion führt aber
auch zu einer Bewegung der Startstellung des dem Kolben wirkungsmäßig zugeordneten Griffhebels.
Dieses führt
zu einer Veränderung
der Griffweite zwischen dem Griff und der Lenkstange. Dieses kann
für Radfahrer
störend
sein und von den Radfahrern verlangen, die Griffweite nach Änderung des
Totgangs neu einzustellen. Die Druckschrift
DE 200 18 705 U1 beschreibt
einen Hauptzylinderhebel, der gesonderte Mechanismen für die Totgangeinstellung
und für
die Griffweiteneinstellung vorsieht.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf die Überwindung eines oder mehrerer
der oben erläuterten Probleme
gerichtet.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hauptzylinder für eine hydraulische
Scheibenbremse mit einem Gehäuse,
das einen Zylinder umgrenzt, der ein erstes und ein zweites Ende
hat. Ein Durchlass schafft eine Fluidverbindung zwischen dem Zylinder
und einer Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer.
Der Durchlass hat eine Durchlassöffnung, die
zwischen den ersten und zweiten Enden des Zylinders liegt. Im Zylinder
ist ein Kolben untergebracht, der eine Radialdichtung hat. Der Kolben
ist zwischen einer gewählten
Startstellung, in der sich die Dichtung zwischen dem ersten Ende
und der Durchlassöffnung
in einem gewählten
Abstand von der Durchlassöffnung
befindet, und einer Druckstellung, in der die Dichtung sich zwischen
der Durchlassöffnung und
dem zweiten Ende befindet, beweglich. Die Radialdichtung verhindert
eine Fluidströmung
zwischen dem Zylinder und der Vorratskammer, wenn sie sich zwischen
der Durchlassöffnung
und dem zweiten Ende befindet, um das zweite Ende unter Druck zu setzen.
Dem Kol ben ist eine Totgang-Einstelleinrichtung wirkungsmäßig zugeordnet,
um die gewählte Startstellung
zwischen der Durchlassöffnung
und der Dichtung einzustellen. Ein Griffhebel ist an dem Gehäuse schwenkbar
angebracht und ist dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet, um den Kolben
zwischen der gewählten
Startstellung und der Druckstellung zu bewegen, wenn der Hebel zwischen
einer Ruhestellung und einer voll betätigten Stellung verschwenkt
wird. Eine Kompensationsvorrichtung ist der Totgang-Einstelleinrichtung
und dem Griffhebel wirkungsmäßig zugeordnet,
um den Hebel in einer gewählten
Ruhestellung zu halten, wenn die Totgang-Einstelleinrichtung zur
Bewegung der gewählten
Starstellung betätigt
wird.
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Der
Hauptzylinder kann einen Stößel enthalten,
der ein zweites Ende hat, das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet
ist, und ein erstes Ende hat, das dem Griffhebel wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um die Schwenkbewegung des Griffhebels in eine axiale Bewegung
des Kolbens innerhalb des Zylinders umzusetzen. Bei dieser Ausführungsform
enthält
die Totgang-Einstelleinrichtung vorzugsweise ein Gewindeelement,
das in das Gehäuse
axial vom ersten Ende des Zylinders eingeschraubt ist. Das Gewindeelement
hat eine Axialbohrung, die den Stößel aufnimmt, und der Stößel und
das Gewindeelement sind so gestaltet, dass eine axiale Drehung des
Gewindeelements in einer ersten Richtung den Stößel in Richtung auf das zweite
Ende des Zylinders bewegt und eine axiale Drehung in einer zweiten
Richtung den Stößel vom
zweiten Ende des Zylinders weg bewegt.
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Der
Hauptzylinder kann weiterhin eine Griffweiten-Einstelleinrichtung
haben, die mit dem Griffhebel wirkungsverbunden ist, um die Ruhestellung des
Griffhebels zur Einstellung der Griffweite unabhängig von der Bewegung der gewählten Startstellung
des Kolbens einzustellen. Die Griffweiten-Einstelleinrichtung enthält vorzugsweise
einen Stößel und
einen Querzapfen. Der Stößel hat
ein zweites Ende, das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, und ein
mit Axialgewinde versehenes erstes Ende. Der Querzapfen ist vom
Griffhebel so aufgenommen, dass er um eine Querzapfenachse quer
zur Achse des Zylinders schwenken kann. Der Querzapfen hat eine
Gewindebohrung quer zur Querzapfenachse, und in die Gewindebohrung
ist das mit dem Axialgewinde versehne erste Ende des Stößels eingeschraubt.
Eine axiale Drehung des Stößels bewegt den
Querzapfen axial zum Stößel, um
den Griffhebel um sein Schwenklager zu schwenken und dadurch zur
Einstellung der Griffweite die Ruhestellung des Griffhebels zu bewegen.
Vorzugsweise schneidet die Achse der Gewindebohrung des Querzapfens
die Achse des Querzapfens nicht.
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Der
Hauptzylinder kann auch eine Konstruktion enthalten, um das zweite
Ende des Stößels vom Kolben
wirkungsmäßig zu entkoppeln,
wenn der Griffhebel aus der gewählten
Ruhestellung in einer Richtung von der voll betätigten Stellung weg geschwenkt
wird.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hauptzylinder
für eine
hydraulische Fahrradscheibenbremse, der ein Gehäuse hat, das einen Zylinder
umgibt, der ein erstes Ende und ein zweites Ende längs einer
Zylinderachse hat. Ein Durchlass schafft eine Fluidverbindung zwischen
einer Hydraulikfluid-Vorratskammer
und dem Zylinder. Der Durchlass hat eine Durchlassöffnung,
die zwischen den ersten und zweiten Enden des Zylinders liegt. Von dem
Zylinder ist ein Kolben aufgenommen, der eine Radial dichtung hat
und zwischen einer gewählten Startstellung,
in der sich die Dichtung zwischen der Durchlassöffnung und dem ersten Ende
des Zylinders befindet, und einer Druckstellung, in der sich die Dichtung
zwischen der Durchlassöffnung
und dem zweiten Ende des Zylinders befindet, beweglich ist. Die
Dichtung verhindert eine Fluidströmung zwischen der Vorratskammer
und dem zweiten Ende des Zylinders, wenn sie sich zwischen der Durchlassöffnung und
dem zweiten Ende des Zylinders befindet, um das zweite Ende des
Zylinders unter Druck zu setzen. Ein Griffhebel ist mit dem Gehäuse schwenkbar
verbunden, der um eine Achse quer zur Zylinderachse zwischen einer
Ruhestellung und einer voll betätigten
Stellung verschwenkbar ist. Ein Stößel hat einen Gewindeabschnitt
nahe einem ersten Ende, der mit dem Griffhebel verschraubt ist,
und ein zweites Ende, das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, so dass
beim Verschwenken des Griffhebels zwischen der Ruhestellung und
der voll betätigten
Stellung der Kolben zwischen der Startstellung und der Druckstellung
bewegt wird. Ein mit Außengewinde
versehener Einsatz ist in das Gehäuse längs der Zylinderachse eingeschraubt.
Der mit Außengewinde
versehen Einsatz ist dem Stößel wirkungsmäßig zugeordnet,
um das zweite Ende des Stößels längs der
Zylinderachse in Richtung auf das zweite Ende des Zylinders zu bewegen,
wenn der mit Außengewinde
versehene Einsatz im Gehäuse
in einer ersten Richtung gedreht wird, und das zweite Ende des Stößels vom
zweiten Ende des Zylinders weg zu bewegen, wenn der mit Außengewinde
versehene Einsatz in einer zweiten Richtung im Gehäuse gedreht
wird, wodurch die gewählte
Startstellung des Kolbens von einem Benutzer ausgewählt werden kann.
Die Gewindeverbindung zu dem Gewindeabschnitt des Stößels und
dem Griffhebel ist so gestaltet, dass der Griffhebel in einer gewählten Ruhestellung
in Bezug auf das Gehäuse
gehalten wird, wenn der mit Außengewinde
versehen Einsatz und dadurch der Stößel in einer der ersten und
zweiten Richtungen gedreht wird, um die gewählte Startstellung des Kolbens
zu verstellen.
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Der
mit dem Außengewinde
versehen Einsatz kann fernerhin einen ersten mit Außengewinde versehenen
axialen Abschnitt aufweisen, der mit dem Gehäuse verschraubt ist, und einen
zweiten axialen Abschnitt aufweisen, der sich radial erstreckende
Zähne hat,
die axial geneigt und so gestaltet sind, dass sie in eine Schnecke
eingreifen. Die Schnecke hat vorzugsweise einen Knopf, und die Schnecke
ist am Gehäuse
zur Drehung durch den Knopf um eine Achse quer zur Zylinderachse
angebracht. Auf diese Weise wird durch Drehen der Schnecke mittels
des Knopfes der mit dem Außengewinde
versehene Einsatz gegenüber
dem Gehäuse
gedreht, um dadurch die Startstellung des Kolbens zu bewegen. Der
mit Außengewinde
versehene Einsatz hat vorzugsweise eine Axialbohrung, die den Stößel aufnimmt.
Die Axialbohrung hat vorzugsweise eine konische Seitenwand, die
so gestaltet ist, dass eine Verschwenkung des Stößels gegenüber dem Gewindeeinsatz möglich ist,
wenn der Griffhebel betätigt
wird.
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Die
Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt des Stößels und
dem Griffhebel besteht vorzugsweise aus einem Querzapfen, der im Griffhebel
schwenkbar so aufgenommen ist, dass er um eine Zapfenachse parallel
zur Griffhebelschwenkachse schwenken kann. Der Querzapfen hat eine Gewindebohrung
quer zur Zapfenachse, in die der Gewindeabschnitt des Stößels eingeschraubt
ist. Die Gewindebohrung hat eine Achse, die die Zapfenachse vorzugsweise
nicht schneidet.
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Der
Hauptzylinder-Griffhebel der vorliegenden Erfindung bietet dem Benutzer
eine Totgangeinstellung bei Kompensation der sich ansonsten ergebenden
Bewegung des Griffhebels, um eine Einstellung des Totgangs ohne
Bewegung der Startstellung des Griffhebels zu ermöglichen.
Auf diese Weise wird eine vom Benutzer gewählte Griffweite durch die Veränderung
der Kolbenstartstellung nicht beeinflusst. Der Hauptzylinder der
vorliegenden Erfindung bietet auch eine Einstellung der Griffweite
ohne Bewegung der Startstellung des Kolbens, um es einem Benutzer zu
ermöglichen,
die Hebelgriffweite zu variieren, ohne einen vorgewählten Totgang
zu beeinflussen. Der Hauptzylindergriffhebel hat auch eine außerachsige
Querzapfenkonstruktion, die eine unerwünschte Veränderung der vom Benutzer gewählten Griffweite aufgrund
von Schwingungen oder anderen wirksamen Kräften am Griffhebel während des
Gebrauchs zu verhindern. Diese und andere Vorteile werden geboten,
ohne die Kosten oder die Komplexität der Hauptzylinderkonstruktion
wesentlich zu erhöhen.
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Weiterhin
richtet sich die vorliegende Erfindung auf einen verbesserten Hauptzylinder-Griffhebel
für eine
hydraulische Scheibenbremse und insbesondere auf eine Schwenklagergeometrie
mit einem Griff, die dem Benutzer einen vorteilhaften mechanischen
Vorteil bietet.
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Ein
bekanntes Problem bei Hauptzylindern von hydraulischen Fahrradscheibenbremsen
resultiert aus deren Entwicklung aus Hauptzylindergriffhebeln von
hydraulischen Motorradscheibenbremsen. Die Griffhebel bekannter
hydraulischer Fahrradscheibenbremsen sind im Allgemeinen verkleinerte
Motorradgriffhebel. Motorradgriffhebel sind zur Benutzung durch
alle vier Finger eines Benutzers vorgesehen. Dementsprechend sind
Verluste an mechanischem Vorteil bei der Betätigung eines Motorradgriffhebels wegen
der Größe der Kraft,
die die gesamte Hand eines Benutzers aufbringen kann, von geringer
Bedeutung.
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Bislang
haben die Hersteller der Griffhebel hydraulischer Fahrradscheibenbremsen
nicht erkannt, dass die Geometrie von Motorradgriffhebeln nicht
vorteilhaft ist. Der Grund dafür,
dass Motorradgriffhebel zu einem Verlust an mechanischem Vorteil neigen,
wenn der Griffhebel betätigt
wird, liegt hauptsächlich
darin, dass der Schwenkpunkt des Griffhebels relativ fern von der
Achse einer Klemme liegt, die den Griffhebel an der Motorradlenkstange
festhält.
Die Griffhebel bekannter hydraulischer Fahrradbremsen haben diese
unvorteilhafte Geometrie. Beispielsweise ist ein Griffhebel einer
Marke A bekannt, bei der der Griffhebel der hydraulischen Bremse
eine Griffhebelschwenkachse hat, die der Klemmenachse am nächsten liegt.
Beim Griffhebel der Marke A liegt die Schwenkachse 50 mm von der
Klemmenachse entfernt. Eine Beobachtung der Benutzerergonomie hat
jedoch ergeben, dass der Eingriffspunkt des Griffhebels (der Punkt,
an dem die Bremsbacken einer zugehörigen Bremszange die Scheibe
berühren)
weniger als 50 mm sein sollte, um mittleren und kleineren Handgrößen Rechnung
zu tragen. Die Geometrie hat weiterhin nicht erkannt, dass die Finger
des Benutzers fast immer einen Bewegungsweg von 90° oder mehr
von der Klemmenachse ausführen.
Als Folge führt
ein Schwenkabstand von 50 mm zu einer Verminderung des mechanischen
Vorteils, wenn die Fingerbewegung unter einem Winkel von 90° oder mehr
stattfindet. Es besteht somit eine Notwendigkeit, einen Griffhebel
anzugeben, der einen Eingriffspunkt von 50 mm oder weniger von der
Klemmenachse hat und einen Schwenklagerabstand von weniger als der
Eingriffspunktabstand, um einen gesteigerten mechanischen Vorteil
gegenüber
wenigstens einem Teil des Griffhebelbetätigungshubes zu liefern.
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Es
sei ferner angemerkt, dass die Griffhebelgeometrie mit einem Schwenkpunkt
von 50 mm oder mehr von der Klemmenachse entfernt nicht leicht dazu
angepasst werden kann, einen gesteigerten mechanischen Vorteil gegenüber dem
Griffhebelhub zu bieten, weil eine Griffhebelbewegung notwendig ist,
bevor der Griffhebel den Eingriffspunkt erreicht, und somit muss
die Startstellung des Griffhebels typischerweise wenigstens 5 mm
jenseits des Eingriffspunktes liegen, um diesen "Totgang" aufzunehmen. Bei dem Griffhebel der
Marke A mit dem vorteilhaftesten Schwenklagerabstand von 50 mm würde dieses
eine anfängliche
Hebelgriffweite von wenigstens 55 mm erfordern, was für alle Benutzer
mit Ausnahme jener, die die größten Hände haben,
unbequem ist. Schließlich
wählen
viel Fahrer ihren Eingriffspunkt sehr viel näher an der Lenkstange als 50
mm, in der Größenordnung
von 30 oder sogar 20 mm. Bekannte Griffhebel mit Schwenkpunkten
von 50 mm oder mehr von der Klemmenachse rauben solchen Benutzern
beachtliche Bremskraft.
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Ein
dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hauptzylinder
einer hydraulischen Fahrradscheibenbremse. Der Hauptzylinder der
hydraulischen Fahrradscheibenbremse hat ein Gehäuse mit einer Lenkstangenklemme
am einen Ende, die dazu bestimmt ist, das Gehäuse an einer Fahrradlenkstange
zu befestigen, wobei die Lenkstangenklemme die Lenkstange längs einer
Klemmenachse aufnimmt. Im Gehäuse
befindet sich ein Kolbenzug, der einem Fluidzylinder wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um sich im Fluidzylinder zwischen einer nicht betätigten Stellung und
einer voll betätigten
Stellung unter der Wirkung einer auf den Kolbenzug wirkenden Antriebskraft
zu bewegen. Ein Handgriff ist mit dem Gehäuse schwenkbar verbunden, der
um eine Schwenkachse in wirkungsmäßiger Zuordnung zum Kolbenzug schwenkt,
um den Kolbenzug die Antriebskraft zu vermitteln. Der Handgriff
hat eine gewählte
Länge von
der Schwenkachse zu einem fernen Ende und hat eine Fingeraufnahme,
die wenigstens einen Finger eines Benutzers aufnimmt und einen wirksamen Kraftpunkt
in einer ersten gewählten
Distanz vom fernen Ende des Griffs bestimmt. Ein gewählter idealer Fingerbetätigungsweg
für den
wenigstens einen Finger eines Benutzers beginnt an einem Startpunkt
an dem wirksamen Fingerkraftpunkt, wobei der Griff sich am Eingriffspunkt
befindet, wo der Griff beginnt, den Kolbenzug gegen den wirksamen
Fluidwiderstand zu drücken,
und erstreckt sich längs
einer Linie von dem Startpunkt bei einem gewählten Winkel bezüglich der Klemmenachse.
Eine Schwenkverbindung zwischen dem Griff und dem Gehäuse liegt
am Gehäuse
bezüglich
der Klemmenachse derart, dass wenn der Griff durch eine Kraft betätigt wird,
die an dem wirksamen Fingerkraftpunkt längs den gewählten idealen Fingerbetätigungsweg
aufgebracht wird, ein mechanischer Vorteil dem Benutzer, der von
der Griffbetätigung
resultiert, nicht mehr als 3% abnimmt, wenn der Griff zwischen dem
Eingriffspunkt und der voll betätigten
Stellung verschwenkt wird. Der gewählte Winkel kann größer als
90° sein
und beträgt
vorzugsweise etwa 96°.
Die Fingeraufnahme ist vorzugsweise so gestaltet, dass sie einen
Zeigefinger eines Benutzers während
der Hauptzylinderbetätigung
aufnimmt und der wirksame Fingerkraftpunkt sich in einer axialen
Mitte des von der Aufnahme aufgenommenen Zeigefingers befindet.
In einer höchst
bevorzugten Ausführungsform
vermindert sich der mechanische Vorteil für einen Benutzer, der von der
Griffbetätigung herrührt, um
nicht mehr als 1 %, wenn der Griff zwischen dem Eingriffspunkt und
der voll betätigten
Stellung verschwenkt wird. Vorzugsweise liegt die Schwenkverbindung
am Gehäuse
bezüglich
der Klemmenachse derart, dass im Wesentlichen kein Verlust an mechanischem
Vorteil entsteht, wenn der Griff zwischen dem Eingriffspunkt und
der voll betätigten
Bestätigung
geschwenkt wird. Die gewählte Länge des
Griffs ist vorzugsweise 120 mm oder weniger, und die erste gewählte Distanz
ist vorzugsweise etwa 30 mm.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung ist ein Hauptzylinder einer hydraulischen
Scheibenbremse, der aus einem Gehäuse und einer Stangenklemme am
einen Ende des Gehäuses
zum Befestigen des Gehäuses
an einer Fahrradlenkstange besteht, wobei die Stangenklemme die
Lenkstange längs
einer Klemmenachse aufnimmt. Ein Kolbenzug befindet sich in dem
Gehäuse
und ist einem Fluidzylinder zur Bewegung innerhalb des Zylinders
von einer nicht betätigten
Stellung in eine voll betätigte
Stellung durch die Wirkung einer Antriebskraft auf den Kolbenzug
zugeordnet. Ein Griff ist an dem Gehäuse um eine Schwenkachse schwenkbar
angebracht und dem Kolbenzug wirkungsmäßig zugeordnet, um die Antriebskraft
auf den Kolbenzug aufzubringen. Der Griff hat eine Fingeraufnahme,
die wenigstens einen Finger eines Benutzers aufnimmt und einen wirksamen
Fingerkraftpunkt für
den wenigstens einen in der Fingeraufnahme aufgenommenen Finger
bei der Betätigung
des Hauptzylinders bestimmt. Ein idealer Fingerweg beginnt an einem
Startpunkt, wobei sich der effektive Fingerkraftpunkt an einem Eingriffspunkt
befindet, wo der Griff beginnt, den Kolbenzug gegen den wirksamen
Fluidwiderstand zu drücken, und
erstreckt sich längs
einer Linie unter einem ausgewählten
Winkel gegenüber
der Klemmenachse. Der Eingriffspunkt ist 50 mm oder weniger von
der Klemmenachse entfernt. Eine Schwenkverbindung befestigt den
Griff an dem Gehäuse
um die Schwenkachse. Die Schwenkverbindung ist so gelegen, dass wenn
der Griff um die Schwenkachse geschwenkt wird, der effektive Fingerkraftpunkt
einen Bogen zwischen dem Eingriffspunkt und einem Endpunkt beschreibt,
wo der Griff effektiv voll betätigt
ist, wodurch eine Betätigungssehne
zwischen dem Eingriffspunkt und dem Endpunkt des Bogens sich unter
einem Winkel gegenüber
der Klemmenachse erstreckt, der größer oder gleich dem ausgewählten Winkel
abzüglich
6° ist.
Der ausgewählte
Winkel ist vorzugsweise etwa 96° oder
größer und
kann 108° oder
größer sein.
Die Schwenkverbindung kann so gelegen sein, dass die Betätigungssehne
sich unter einem Winkel gegenüber
der Klemmenachse erstreckt, der größer oder gleich dem ausgewählten Winkel
ist.
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Ein
fünfter
Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen
eines Hauptzylinders für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse. Das Verfahren umfasst die
Bereitstellung eines Gehäuses
mit einer Klemme am einen Ende, die dazu bestimmt ist, eine Lenkstange
längs einer
Klemmenachse aufzunehmen. In dem Gehäuse ist ein Kolbenzug angeordnet.
Weiterhin ist ein Griff mit einer Fingeraufnahme, die einen wirksamen
Fingerkraftpunkt bestimmt, vorgesehen. Ein gewünschter, gewählter Betätigungsweg
ist für
den wirksamen Fingerkraftpunkt des Griffs bestimmt. Der Griff ist schwenkbar
am Gehäuse
in wirksamer Zuordnung zum Kolbenzug angebracht, um den Kolbenzug
anzutreiben. Die Schwenkverbindung ist gegenüber der Klemmenachse derart
gelegen, dass wenn der Griff zwischen einer Eingriffspunktstellung,
wo der Griff beginnt, den Kolbenzug gegen den wirksamen Fluidwiderstand
zu bewegen, und einer voll betätigten Stellung
durch die längs
des gewählten
Betätigungsweges
aufgebrachte Kraft geschwenkt wird, jegliche Verminderung des mechanischen
Vorteils 3° nicht überschreitet.
Vorzugsweise übersteigt
jegliche Verminderung des mechanischen Vorteils 1° nicht. In
einer höchst
bevorzugten Ausführungsform
gibt es im Wesentlichen keine Verminderung im mechanischen Vorteil,
wenn der Hebel geschwenkt wird.
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Ein
sechster Aspekt der Erfindung ist ein Hauptzylinder einer hydraulischen
Fahrradscheibenbremse mit einem Gehäuse und einer Stangenklemme
am einen Ende des Gehäuses,
die zur Befestigung des Gehäuses
an einer Fahrradlenkstange längs
einer Klemmenachse bestimmt ist. Ein Kolbenzug innerhalb des Gehäuses ist
einem Fluidzylinder für
die Bewegung innerhalb des Fluidzylinders von einer nicht betätigten Stellung
in eine voll betätigte Stellung
durch Wirkung einer Antriebskraft auf den Kolbenzug wirkungsmäßig zugeordnet.
Ein Griff ist mit dem Gehäuse
um eine Schwenkachse schwenkbar verbunden in wirkungsmäßiger Zuordnung
zu dem Kolbenzug, um dem Kolbenzug die Antriebskraft zu vermitteln.
Die wirkungsmäßige Zuordnung
zwischen dem Griff und dem Kolbenzug liegt zwischen der Stangenklemme
und der Schwenkverbindung zwischen dem Gehäuse und dem Griff. Der Griff
hat eine Fingeraufnahme, die wenigstens einen Finger eines Benutzers
aufnimmt und einen wirksamen Fingerkraftpunkt für den wenigstens einen in der
Fingeraufnahme aufgenommenen Finger bei der Hauptzylinderbetätigung bestimmt.
Die Schwenkverbindung zwischen dem Griff und dem Gehäuse liegt
an dem Gehäuse
derart, dass eine Distanz zwischen der Klemmenachse und der Schwenkachse
kleiner als 50 mm ist. Ein gewählter
idealer Fingerbetätigungsweg
für den
effektiven Fingerkraftpunkt eines Benutzers beginnt an einem Startpunkt
an dem effektiven Fingerkraftpunkt, bei dem der Griff sich in einer
Eingriffsposition befindet, in der der Griff den Kolbenzug gegen
den wirksamen Fluidwiderstand drückt,
und erstreckt sich längs
einer Linie unter einem gewählten
Winkel gegenüber
der Klemmenachse, wobei der Eingriffspunkt gleich der oder ferner
von der Klemmenachse ist, als die Schwenkachse. Der gewählte Winkel
ist vorzugsweise wenigstens etwa 90°.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Hebelschwenkgeometrie, die es
einem typischen Benutzer ermöglicht,
sich einer Vergrößerung des
mechanischen Vorteils über
wenigstens einen Teil eines hydraulischen Hebelbetätigungsweges
zu erfreuen. Dieses erleichtert nicht nur einen wirksameren Hebelbetätigungshub,
es verbessert auch die Produktsicherheit durch Minimierung der Ermüdung der
Hand eines Benutzers. Der Ort der Schwenkachse ermöglicht es
auch, einen hydraulischen Hebel für kleinere Hände, die
kürzere
Reichweite haben, sicher zu schaffen, wobei noch immer der Vorteil
einer Vergrößerung des
mechanischen Vorteils über
wenigstens einen Teil des Hebelweges gebogen wird. Diese signifikanten
Vorteile werden ohne Vergrößerung der Hebelkosten
oder der Herstellungskomplexität
gegenüber
konventionellen Hebelgestaltungen geboten, die einen abnehmenden
mechanischen Vorteil über
den gesamten Hebelweg haben.
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Noch
weiter ist die vorliegende Erfindung auf einen verbesserten Hauptzylinderhebel
für eine
hydraulische Scheibenbremse gerichtet, und insbesondere auf eine
Vorratskammergestaltung, die verhindert, dass Luft in Steuer- oder
Kompensationsöffnungen
des Hauptzylinders eintritt.
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Bekannte
Hauptzylinderhebel für
hydraulische Scheibenbremsen sind zur Montage am rechten Lenkstangengriff
oder am linken Lenkstangengriff gestaltet, jedoch nicht für beide.
Auf rechts oder links angepasste Hauptzylinderhebel verlangen von
den Herstellern zwei Werkzeugsätze,
was die Herstellungskosten und die Komplexität des Herstellungsvorgangs
erhöht.
Außerdem
müssen
Fahrradhersteller und Hebellieferanten eine ausreichende Zahl von rechten
und linken Hauptzylinderhebeln ordern, um die Bedürfnisse
zu befriedigen, und sie müssen
entsprechendes Inventar sowohl für
rechte als auch für linke
Hebel bereithalten, was die Lagerkosten gegenüber dem erhöht, was erforderlich wäre, wenn
ein einziger Hebel sowohl für
die rechte als auch die linke Seite einer Lenkstange verwendet werden
könnte.
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Ein
zusätzliches
Problem bei den meisten bekannten Hauptzylinderhebeln ist, dass
die Vorratskammer für
Hydraulikfluid zulassen kann, dass Bläschen in der Vorratskammer
in die Steuer- oder Kompensationsöffnungen eintritt, wenn der
Hauptzylinder und die zugehörige
Vorratskammer eine unerwünschte
Lage erreichen. Eine bekannte Lösung
des Problems, dass Luft in die Steuer- oder Kompensationsöffnungen
eintritt, ist im US-Patent 6 003 639 von Buckley gezeigt. Buckley
beschreibt einen inneren Zylinderkörper, in dem ein Kolben axial
ausgerichtet ist. Eine Seitenwand des Zylinderkörpers ist von einem Balg umgeben,
um eine Fluidvorratskammer zu definieren, die den Zylinderkörper umgibt.
Diese Konstruktion verhindert im Wesentlichen, dass Luft in die
Steueröffnung
oder die Kompensationsöffnung eintritt,
ohne Rücksicht
auf die Orientierung der Hauptzylinderanordnung, jedoch ist die
von Buckley beschriebene Konstruktion teuer und schwierig herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung möchte
eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme überwinden.
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Ein
siebenter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hauptzylinder
für eine
hydraulische Fahrradscheibenbremse. Der Hauptzylinder enthält eine Zylinderwand,
die ein Zylinderinneres und ein Zylinderäußeres bestimmt. Im Zylinderinneren
befindet sich ein Kolben. Eine Öffnung
liegt zwischen der Zylinderwand und einer Vorratskammer zur Schaffung einer
Fluidverbindung zwischen der Vorratskammer und dem Zylinderinneren.
In der Vorratskammer befindet sich eine Konstruktion zur Verhinderung,
dass Luftblasen im Hydraulikfluid in die Öffnung eintreten, ohne Rücksicht
auf die Orientierung des Hauptzylinders. Die Vorratskammer kann
teilweise von einem Abschnitt des Zylinderäußeren bestimmt sein. Die Konstruktion
zum Verhindern, dass Luft in die Öffnung eintritt, ist vorzugsweise
ein Vorsprung, der sich in die Vorratskammer erstreckt, wobei die Öffnung auf
dem Vorsprung angeordnet ist. Die Öffnung liegt vorzugsweise am
Scheitel des Vorsprungs. Die Vorratskammer kann teilweise von einer
elastomeren Membran begrenzt sein. Benachbart der Öffnung können Verlängerungen
vorgesehen sein, um zu verhindern, dass die elastomere Membran die Öffnung blockiert.
Der Abschnitt des Zylinderäußeren, der
einen Teil der Vorratskammer begrenzt, ist vorzugsweise eine konvexe
Oberfläche,
und die Öffnung
liegt vorzugsweise im Scheitel der konvexen Oberfläche.
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Ein
achter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hydraulikfluid-Vorratskammer
zur Verwendung bei einem Hauptzylinder. Der Hauptzylinder enthält einen
Zylinder, der mit der Vorratskammer in Fluidverbindung ist. Die
Vorratskammer besteht aus einer ersten Wand und einer sich von der
ersten Wand erstre ckenden Seitenwand. Eine elastomere Membran, die
eine flexible Wand bildet, ist an der Seitenwand gegenüber der
ersten Wand befestigt, wobei die erste Wand, die Seitenwand und
die flexible Wand zusammen einen Innenraum der Vorratskammer bestimmen.
Eine Öffnung
schafft eine Fluidverbindung zwischen dem Innern der Vorratskammer und
dem Zylinder. Die Öffnung
hat eine Vorratskammeröffnung
im Innenraum der Vorratskammer in der ersten Wand oder der Seitenwand,
wobei diese erste Wand oder Seitenwand so gestaltet ist, dass sie
sich in den Innenraum der Vorratskammer erstreckt, wodurch die Vorratskammeröffnung an
eine Stelle im Innern der Vorratskammer gebracht wird, die verhindert,
dass eine Luftblase im Hydraulikfluid in der Vorratskammer in die
Vorratskammeröffnung
eintritt, gleichgültig
wie die Orientierung der Vorratskammer ist.
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Der
Hauptzylinderhebel der vorliegenden Erfindung schafft eine einzigartige "Rucksack"-Vorratskammer, die
verhindert, dass Luft in den Zylinder des Hauptzylinders eintritt,
gleichgültig,
wie die Orientierung des Hauptzylinders ist. Somit ist das Risiko
beseitigt, dass Luft in den Zylinder eintritt und die Bremsleistung
beeinträchtigt
im Falle, dass das Fahrrad in einer unbeabsichtigten Orientierung
gelagert wird oder zufällig
umkippt oder umgeworfen wird. Außerdem erleichtert die Rucksack-Vorratskammer
die Konstruktion eines symmetrischen Hebels, der an der rechten
und der linken Seite einer Fahrradlenkstange angebracht werden kann,
ohne dass Sorge besteht, dass Luft in den Zylinder eindringen kann. Dieses
hat die weiteren Vorteile einer Vereinfachung der Herstellung und
Einschränkung
des Lagerbedarfs sowohl bei den Fahrradherstellern, als auch bei den
Groß-
und Einzelhändlern
von Hauptzylinderhebeln.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
werden in der Beschreibung dargestellt und durch die Ansprüche bestimmt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Hauptzylinderhebels für eine hydraulische
Scheibenbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
eine Explosionsdarstellung der Rucksack-Vorratskammer des Hauptzylinderhebels von 1;
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3 ist
ein Schnitt durch den Hauptzylinderhebel von 1 längs der
Linie 3-3 von 1;
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4 ist
eine Explosionsdarstellung des Kolbenzuges des Hauptzylinderhebels
von 1;
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5 ist
eine perspektivische Explosionsansicht einer Sockelaufnahme im Abstand
von einem Griffhebel des Hauptzylinderhebels von 1;
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6 ist
eine Explosionsdarstellung der Griffhebelbefestigungsanordnung des
Hauptzylinderhebels von 1;
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7 ist
eine Seitenansicht des Hauptzylinderhebels von 1;
-
8 ist
eine Schnittansicht des Hauptzylinderhebels von 1 längs der
Linie 8-8 von 7, eine einstellbare Hebelschwenklagerung
zeigend;
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9 ist
eine alternative Ausführungsform der
einstellbaren Hebelschwenklagerung von 8;
-
10 ist
eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Hauptzylinderhebels für eine hydraulische
Scheibenbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung;
-
11 ist
eine Explosionsdarstellung der Rucksack-Vorratskammer des Hauptzylinderhebels von 10;
-
12 ist
eine Schnittansicht des Hauptzylinders von 1 längs der
Linie 12-12 von 1;
-
13 ist
eine Explosionsdarstellung des Kolbenzugs des Hauptzylinderhebels
von 1;
-
14 ist
eine perspektivische Ansicht des Stößels und des Gewindeeinsatzes
des Hauptzylinderhebels von 10;
-
15 ist
eine Seitenansicht des Hauptzylinderhebels von 10;
-
16 ist
eine schematische Darstellung der Geometrie des Hebels der vorliegenden
Erfindung;
-
17A ist eine schematische Darstellung der Geometrie
eines Hebels der Marke B;
-
17B ist eine schematische Darstellung der Geometrie
eines Hebels der Marke A;
-
18 ist
eine schematische Darstellung der Geometrie eines Hebels der Marke
C;
-
19 ist
eine schematische Darstellung der Geometrie eines Hebels der Marke
D;
-
20 ist
eine graphische Darstellung der zusätzlichen Kraft, die vom Benutzerfinger
(%) aufgebracht werden muss, gegenüber dem Hebelweg von einem
Eingriffspunkt bei mehreren Marken hydraulischer Hebel im Vergleich
zum Hebel der vorliegenden Erfindung;
-
21 ist
eine graphische Darstellung eines Prozentsatzes der Kraft auf einen
Hebel gegenüber dem
Hebelweg beim Hebel der vorliegenden Erfindung gegenüber mehreren
bekannten Hebeln;
-
22 ist
eine Graphik des Hebelweges gegenüber der Gradabweichung der
Fingerkraft von der Senkrechten;
-
23 ist
eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Hebels von 12;
-
24 ist
eine Explosionsansicht des Hebels von 23; und
-
25 ist
eine Schnittansicht längs
der Linie 24-24 von 23.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
erste Ausführungsform
einer Hauptzylinderhebelanordnung 10 ist in perspektivischer
Ansicht in 1 gezeigt. Die Hauptzylinderhebelanordnung
besteht im Allgemeinen aus einem Zylindergehäuse 12 mit einer Stangenklemme 14 am
einen Ende und einem Griffhebel 16, der schwenkbar an einem
gegenüberliegenden
Ende angebracht ist. In 1 ist weiterhin ein Vorratskammerdeckel 18 zu sehen,
der eine "Rucksack"-Vorratskammer abdeckt, die
später
in größerem Detail
beschrieben wird. In 1 ist weiterhin ein Kontaktpunkteinstellknopf 20 zu
sehen, der ebenfalls in größerem Detail
später
beschrieben wird. Das Hauptzylindergehäuse 12 ist hydraulisch über eine
Hydraulikleitung 22 mit einem Bremszylinder verbunden,
der eine hydraulische Bremszange (nicht gezeigt) betätigt.
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2 ist
eine Explosionsdarstellung der "Rucksack"-Vorratskammer des
Hauptzylinderhebels von 1. Die Rucksack-Vorratskammer
besteht aus einer Kammer 28, die in einem nach hinten weisenden
Abschnitt des Hauptzylindergehäuses 12 ausgebildet
ist. Eine Zylinderwand 30, die den Zylinder des Hauptzylindergehäuses 12 zum
Teil begrenzt, erstreckt sich in die Kammer 28 und bestimmt zum
Teil eine erste Wand 31. Durch die Zylinderwand zwischen
der Kammer 28 und dem Hauptzylinder erstrecken sich eine
Steueröffnung 32 und
eine Kompensationsöffnung 34.
Zwei Anschläge 36 erstrecken sich
axial von der Zylinderwand 30 auf gegenüberliegenden Seiten von Steuer-
und Kompensationsöffnung 32, 34.
Eine Seitenwand 37 erstreckt sich von der ersten Wand.
Eine Membran 38 aus einem elastomeren Material, wie beispielsweise
Silikongummi liegt über
der Seitenwand 37 und deckt die Kammer 28 ab.
Somit bestimmen die erste Wand 31, die Seitenwand 37 und
die Membran 38 die Kammer 28 der Vorratskammer.
Die Membran 38 hat einen Expansionsvorsprung 40,
der sich davon gegenüber
der Kammer erstreckt. Ein Vorratskammerrahmen 42 ist so
gestaltet, dass er den Umfang der Membran aufnimmt, um eine Dichtung
zwischen der Membran 38 und der Kammer 28 aufrechtzuerhalten.
Diese Dichtung wird von vier Schrauben 44 unterstützt und
im zusammengesetzten Zustand gehalten, die in Ecklöchern des
Vorratskammerrahmens 42 und der Membran 38 sitzen
und in entsprechende Gewindebohrungen im Hauptzylindergehäuse 12 eingeschraubt sind.
Ein Schmuckdeckel ist über
der Membran und dem Rahmen eingeschnappt, um beiden ein ästhetisches
Aussehen zu verleihen und die Membran 38 zu schützen. Die örtliche
Anordnung der Steuer- und Kompensationsöffnungen 32, 34 an
der Zylinderwand 30, wie in 2 dargestellt,
beseitigt im Wesentlichen die Möglichkeit,
dass Luft entweder in die Steueröffnung
oder die Kompensationsöffnung
eintritt, ohne Rücksicht
auf die Lage des Hauptzylinders. Der Fachmann weiß, dass
Luft stets nach oben steigt und die gebogene Oberfläche der
Zylinderwand stets zur Folge hat, dass Luftblasen von den Steuer-
und Kompensationsöffnungen
weggeleitet wird, ohne Rücksicht
auf die Lage des Hauptzylinders. Während bei der bevorzugten Ausführungsform,
die hier dargestellt ist, die Zylinderwand 30 echt zylindrisch
ist, könnte
sie doch auch andere Gestalten haben, wie beispielsweise eine Dreiecksgestalt,
wobei die Öffnungen
im Scheitel des Dreiecks liegen, was dieselbe Wirkung hat, dass
die Ansammlung von Luftblasen in der Nachbarschaft der Steuer- oder
Kompensationsöffnungen
vermieden wird. Jedes andere Profil der Zylinderwand oder jeder
andere Ort der Öffnungen
in der Zylinderwand, der das Ansammeln von Luftblasen in der Nähe der Steuer-
und Kompensationsöffnungen
vermeidet, wird als innerhalb des Umfangs der Erfindung liegend
angesehen. Die Anschläge 36 sollen
verhindern, dass die Membran 36 die Kompensations- oder
Steueröffnungen
abdeckt und versehentlich verschließt, wenn Hydraulikfluid in die
Kompensations- und Steueröffnungen
eingesaugt wird. Wie der Fachmann erkennt, können die Anschläge 36 durch
vergleichbar angeordnete Pfosten oder dgl. oder andere Vorsprünge ersetzt
werden, die die gleiche Funktion erfüllen, die Membran von den Öffnungen
auf Abstand zu halten, und diese anderen Ausgestaltungen können einen
zusätzlichen Vorteil
haben, dass sie die Möglichkeit
minimieren, dass sich Luftblasen in der Nachbarschaft der Öffnungen
ansammeln. Diese Konstruktion erleichtert es, einen einzigen Hebel
auf der rechten und der linken Seite einer Lenkstange zu verwenden,
ohne dass das Risiko besteht, dass Blasen in die Hydraulikfluidleitung
eintreten.
-
3,
eine Schnittansicht des Hauptzylinders, zeigt den Kolbenzug 49,
der dem Zylinder 50 des Hauptzylindergehäuses 12 wirkungsmäßig zugeordnet
ist. Der Zylinder 50 hat ein erstes Ende 51 und ein
zweites Ende 52. 4 zeigt
den Kolbenzug 49 in Explosionsdarstellung, und die gleichen
Bezugszeichen dienen der Bezeichnung gleicher Elemente in den 3 und 4.
-
Der
Kolbenzug besteht aus einem Kolben 54, der im Zylinder 50 aufgenommen
ist, der eine ringförmige
Schalen- oder Schirmdichtung 56 hat, die an einem Innenabschnitt
des Kolbens 54 anstößt. Eine
Druckfeder 60 spannt den Kolben 54 in Richtung
auf das erste oder offene Ende des Zylinders 51 vor. Ein
O-Ring 62 bildet
eine untere Dichtung am Kolben und ist in einer Ringnut im Kolben
aufgenommen. Ein Sechskant-Abstandshalter 64 hat einen vorderen
Vorsprung 66 mit einer ringförmigen Rastvorrichtung, die
in eine entsprechende Aufnahme 68 in einem hinteren Ende
des Kolbens 54 eingerastet ist. Diese Schnappverbindung
ermöglicht
eine gegenseitige Drehbewegung zwischen dem Kolben und dem Sechskantabstandshalter 64.
Der Sechskantabstandshalter 64 ist seinerseits von einem
Sechskantloch 70 des Kontaktpunkteinstellknopfes 20 aufgenommen.
Der Knopf 20 hat auch einen vorderen, mit Außengewinde
versehenen Vorsprung 72, der in eine Gewindebohrung 74 eingeschraubt
ist, die konzentrisch mit und außerhalb des Zylinders 50 angeordnet ist.
Ein Stößel 76,
der eine Außengewindewelle 78 an seinem
ersten Ende und einen Kugelkopf 80 an seinem zweiten Ende
mit Zapfen 82 hat, die sich davon in entgegengesetzten
Richtungen erstrecken, ist in einer Schlitzfassung 84 mit
einer Schnappverbindung an einem dem Vorsprung 66 des Sechskantabstandshalters 64 gegenüberliegenden
Ende aufgenommen, wobei die Zapfen 82 in den Schlitzen 86 sitzen,
wie am besten in 3 zu sehen ist. Der Stößel 76 ist
seinerseits in einen aufnehmenden Stößel 86 eingeschraubt,
der einen Innengewindezylinder 88 hat, wie wieder am besten
in 3 zu sehen ist. Der aufnehmende Stößel hat
auch einen Kugelkopf 90 mit sich gegenüberliegend erstreckenden Zapfen 92. Ein
Fassungseinsatz 94 hat eine vordere Kugelfassung 96 mit
sich gegenüberliegend
erstreckenden Schlitzen 98 zur rastenden Aufnahme des Kugelkopfes 90,
wobei die Zapfen 92 von den entsprechenden Schlitzen 98 aufgenommen
werden. Der Fassungseinsatz 94 hat auch Verriegelungszapfen 100.
Nach 5 werden diese Verriegelungszapfen von einer profilierten Öffnung 102 im
Griffhebel 16 aufgenommen und dann um 90° gedreht,
um die Zapfen 100 in dem ringförmigen Schlitz 104 zu
verriegeln. Wieder auf 3 Bezug nehmend, sitzt ein Staubdeckel 106,
der vorzugsweise elastomer ist, in einem Ringschlitz 108 des
Knopfes 20, wobei ein Nippelende den aufnehmenden Stößel 86 aufnimmt,
wie dargestellt.
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Die
Grundfunktion des Hauptzylinders ist für den Fachmann gut verständlich.
Gemäß 3 bewirkt
das Schwenken des Griffhebels 16 aus einer Ruhestellung
nach oben in Richtung auf das Zylindergehäuse, das der Kolbenzug 50 den
Kolben im Zylinder nach oben drückt.
Wenn sich der Kolben im Zylinder nach oben bewegt, bedeckt die Kappen- oder
Schirmdichtung 56 die Steueröffnung 32, wodurch
das Fluid in der Hydraulikleitung 22 am zweiten Ende des
Zylinders unter Druck gesetzt wird, was wiederum einen Folgezylinder
in einer hydraulisch angeschlossenen Bremszange (nicht dargestellt)
betätigt.
Wenn der Griffhebel 16 losgelassen wird, drückt die
Druckfeder 60 den Kolben gegen das erste Ende des Zylinders,
um die in 3 gezeigte Stellung wieder einzunehmen.
Die Distanz zwischen der Kappendichtung 56 und der Steueröffnung 32 wird als "Totgang" bezeichnet. Während des
Teils der Hebelbetätigung,
in dem die Kappendichtung sich zwischen der Steueröffnung 32 und
dem ersten Ende des Zylinders befindet, kehrt das Fluid in der Vorratskammer
zwischen der Dichtung und der Steueröffnung in die Kammer 30 zurück, wobei
ggf. eine Expansion des Expansionsvorsprungs 40 der Membran 38 hervorgerufen
wird. Während
dieses Teils der Hebelbetätigung
kann das zweite Ende des Zylinders nicht unter Druck gesetzt werden.
Es ist höchst
erwünscht,
dass man die Länge
des Totgangs entsprechend den Vorzügen des Benutzers einstellen
kann. Eine Drehung des Kontaktpunkteinstellknopfes 20 in einer
ersten Richtung ermöglicht
es, den Totgang zu eliminieren und zu verkleinern, während eine
Drehung in einer zweiten Richtung den Totgang vergrößert. In 3 ist
ein maximaler Totgang gezeigt, weil der Knopf fast vollständig aus
der Bohrung 74 herausgeschraubt ist. Ein Einschrauben des
Knopfes in die Bohrung bewirkt, dass sich der Kolben nach oben bewegt,
wodurch der Totgang verringert wird. Es ist klar, dass der Sechskanteingriff
zwischen dem Sechskantabstandshalter 64 und dem Knopf 20 zur Folge
hat, dass der Sechskantabstandshalter sich mit dem Knopf bewegt.
Die Schnappverbindung zwischen dem Vorsprung 66 und der
Aufnahme 68 des Kolbens verhindert jedoch, dass sich der
Kolben gegenüber
dem Knopf dreht, was eine Beeinträchtigung der Dichtungen minimiert.
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Ein
sehr vorteilhafter Aspekt dieser Konstruktion ist, dass wenn der
Knopf in der ersten Richtung eingeschraubt wird, der Einsteckstößel axial
rotiert wegen des Eingriffs zwischen den Zapfen 82 und dem
Sechskantabstandshalter. Die Gewindegänge zwischen dem Einsteckstößel 76 und
dem aufnehmenden Stößel 86 sind
dazu vorgesehen, dass der erstgenannte Stöße! sich weiter vom aufnehmenden Stößel erstreckt
als Folge dieser axialen Drehung in der ersten Richtung. Die entsprechenden
Gewindegänge
des Knopfes und der Stößel sind
so dimensioniert, dass als Nettoergebnis sich der Griffhebel nicht gegenüber dem
Gehäuse
bewegt, wenn der Knopf gedreht wird. Dieses Merkmal hat den bedeutenden Vorteil,
dass eine vorgewählte
Startstellung der Griffweite zwischen dem Hebel und dem Lenkstangengriff aufrechterhalten
wird, wenn der Totgang des Hauptzylinders eingestellt wird.
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Im
Falle, dass ein Benutzer wünscht,
die Griffweite des Hebels einzustellen (das ist die Distanz zwischen
einer Lenkstange und dem Griff in Ruhestellung), kann dieses unabhängig von
der Totgangeinstellung vorgenommen werden, indem der Griff vom Zylindergehäuse weggeschwenkt
wird, um die Schnappverbindung zwischen dem Kugelkopf 90 und
der Kugelfassung 96 des Fassungseinsatzes 94 zu
lösen.
Im gelösten
Zustand kann der aufnehmende Stößel 86 um
seine Achse gedreht werden, um sie gegenüber dem anderen Stößel heraus-
oder hineinzudrehen, um die Griffweite nach Wunsch einzustellen.
Während
die gegenwärtige
Ausführungsform eine
Einstellung in Schritten von 180° ermöglicht,
liegen andere Konfigurationen, die kleinere Variationsschritte oder
sogar eine stufenlose Veränderung
der Griffweite zulassen, innerhalb des fachmännischen Wissens und des Umfangs
der Erfindung.
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6 ist
eine Explosionsansicht einer Hebelschwenkanordnung 110 der
ersten Ausführungsform
des Hauptzylinderhebels von 1. Die Hebelschwenkanordnung 110 besteht
aus einer Axialbohrung 112, um die der Griffhebel 16 schwenkt.
Eine Gewindebohrung 114 schneidet die Bohrung 112 senkrecht.
Eine geschlitzte Büchse 116 (vorzugsweise
aus Kunststoff), die Teil einer Büchsenplatte 118 ist,
erstreckt sich in jedes Ende der Bohrung 112. Eine Innengewindeschraube 120 wird
von einer geschlitzten Büchse
aufgenommen, während
eine Außengewindeschraube 122 von
der anderen geschlitzten Büchse
aufgenommen wird, so dass sie innerhalb der Bohrung 112 miteinander
verschraubt sind. Wie vielleicht in 8 zu sehen
ist, haben die geschlitzten Büchsen 116 jeweils
ringförmige
Nockenflächen 124 zwischen
Abschnitten kleineren und größeren Durchmessers
der Büchse.
Ein Kopf der Innengewindeschraube 120 hat eine vergleichbare
Nockenfläche,
die zu der Nockenfläche 124 der
Büchse
passt. In gleicher Weise hat die Außengewindeschraube eine Nockenfläche, die
zu einer entsprechenden Nockenfläche
ihrer umgebenden Büchse
passt. Aus 8 sollte für den Fachmann hervorgehen,
dass wenn die Außengewindeschraube
in die Innengewindeschraube im zusammengesetzten Zustand eingeschraubt
wird, die Nockenbeziehung zur Folge hat, dass die Büchsen sich
nach außen
erweitern, wenn die Schrauben axial zusammengeschraubt werden. Dieses
bewirkt, dass jegliches "Schlackern" in der Schwenkverbindung
zwischen dem Griffhebel und dem Zylindergehäuse aufgenommen wird. Eine
Verriegelungsschraube 130 ist in die Gewindebohrung 114 eingeschraubt
und kann, wie in 8 gezeigt, in das Loch eingeschraubt
werden, um die Innen- und Außengewindeschrauben
in ihrer gewählten
Position festzulegen. Wenn sich das Schwenklager abnutzt, kann die
Verriegelungsschraube 130 gelöst werden, und die Innen- und
Außengewindeschrauben
können fester
zusammengedreht werden, um jegliches Schlackern aufzunehmen.
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9 ist
eine alternative Ausführungsform der
einstellbaren Schwenkhebelanordnung 110'. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
dadurch, dass die Außengewindeschraube
einen Abschnitt hat, der einen Außendurchmesser aufweist, der äquivalent
dem Außendurchmesser
der Innengewindeschraube bei 132 ist, und die Innengewindeschraube sich
nicht soweit axial erstreckt, wie in der Ausführungsform in 8.
Zwischen diesem vergrößerten Durchmesser 132 der
Außengewindeschraube 122' und der Innengewindeschraube 120' ist ein Spalt 134 gebildet.
Bei dieser Ausführungsform
legt die sich die Ver riegelungsschraube 130 direkt an die
Außengewindeschraube 122 und
die Innengewindeschraube 120 an, was eine verbesserte Verriegelung
schafft, obgleich sie nicht so viel axiale Einstellung von jedem Ende
des Hebels bietet.
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10 ist
eine zweite Ausführungsform
eines Hauptzylinderhebels für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse 200 der vorliegenden
Erfindung. Die zweite Ausführungsform
der Hauptzylinderhebelanordnung 200 besteht aus einem Zylindergehäuse 202 mit
einer Stangenklemme 204 am einen Ende und einem am entgegengesetzten
Ende des Gehäuses
schwenkbar angebrachten Griffhebel 206. Ein Vorratskammergehäuse 208 nimmt
eine Hydraulikfluid-Vorratskammer 210 auf, die weiter unten
in größerem Detail
erläutert
wird. Wie auch aus 10 hervorgeht, wird ein Schneckenknopf 212 dazu
verwendet, den Hebeltotgang in einer Weise einzustellen, die unten
im größeren Detail
erläutert
wird. Das Hauptzylindergehäuse 202 ist über eine
Hydraulikleitung 214 mit einem Bremszylinder hydraulisch
verbunden, der eine hydraulische Bremszange (nicht gezeigt) betätigt.
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11 ist
eine Explosionsansicht einer "Rucksack"-Vorratskammer des
Hauptzylinderhebels von 10. Die
Rucksack-Vorratskammer von 11 ist
in ihrer Konfiguration mit der Rucksack-Vorratskammer von 2 identisch
mit der Ausnahme, dass sie innerhalb des Nebelgehäuses im
Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist, während die Rucksack-Vorratskammer
der ersten Ausführungsform
des Hauptzylinderhebels von 1 vertikal
ausgerichtet ist. Gleiche Bezugszeichen dienen der Beschreibung
gleicher Elemente, und die detaillierte Erläuterung dieser Elemente ist
oben unter Bezugnahme auf 2 gegeben.
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12 ist
eine Schnittansicht der Hauptzylinderhebelanordnung von 10,
geschnitten längs der
Linie 12-12 von 10. 12 zeigt
einen Kolbenzug 220, der in einem Zylinder 222 aufgenommen ist,
der in dem Hydraulikzylindergehäuse 202 ausgebildet
ist. Der Zylinder 222 hat ein erstes Ende 224 und
ein zweites Ende 226. Eine Gewindebohrung 225 im
Gehäuse 202 grenzt
an das zweite Ende 226 des Zylinders 222 koaxial
mit einer Längsachse
des Zylinders an. 13 zeigt den Kolbenzug 220 in
einer Explosionsansicht, und gleiche Bezugszeichen werden zur Identifizierung
gleicher Elemente in den 12 und 13 verwendet.
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Der
Kolbenzug 220 besteht aus einem Kolben 228 im
Zylinder 222. Der Kolben 228 hat eine erste Ringkappen-
oder Schirmdichtung 230 nahe einem vorderen Ende und eine
zweiten Ringkappen- oder Schirmdichtung 232 nahe einem
hinteren Ende. Ein Stößel 234 hat
einen Gewindeabschnitt 236 an einem ersten Ende und einen
Kopf 238 an einem vorderen zweiten Ende. Ein vorderer Abschnitt
des Kopfes 238 bildet eine Kugelfläche, die in einer entsprechenden
Schalenfläche 240 in
einem hinteren Ende des Kolbens 220 aufgenommen ist. Der
Gewindeabschnitt 236 der Schubstange 234 ist in
den Griffhebel 206 in einer Weise eingeschraubt, die unten
in größerem Detail
erläutert
wird. Eine Sechskantöffnung 241 ist
im zweiten Ende des Stößels ausgebildet
und so dimensioniert, dass sie zu einem geeigneten Werkzeug passt.
Mehrere radiale Rippen 242 erstrecken sich axial von einer
rückwärtigen Oberfläche des Kopfes 238 entgegengesetzt
zur Kugelfläche
(siehe 14). Ein Außengewindeeinsatz 244 hat
ei nen mit Außengewinde
versehenen vorderen axialen Abschnitt 246 und einen hinteren
axialen Abschnitt 248 mit radial geneigten Gewindezähnen, wie
am besten in den 13 und 14 zu
sehen ist. Der Gewindeeinsatz 244 hat weiterhin eine Axialbohrung 250 mit
konischen Seitenwänden.
Die Bohrung 250 öffnet sich
am ersten Ende in eine ringförmige
Tasche 252 mit sich axial erstreckenden Zähnen 254,
die so gestaltet sind, dass sie zu den radialen Rippen 242 passen,
die sich axial von der rückseitigen
Oberfläche des
Kopfes 238 erstrecken (siehe 14). Der
Außengewindeeinssatz 244 hat
weiterhin eine nach rückwärts weisende
Tasche 256, die eine elastomere Ringabstreifdichtung 257 mit
einem Nippel aufnimmt, die eine Dichtung mit der Schubstange 234 bildet.
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Im
Gehäuse
wird längs
einer zur Achse des Zylinders quer verlaufenden Achse ein Schneckenrad 258 aufgenommen.
Das Schneckenrad 258 hat eine Gewindewelle 259 und
einen Knopf 212. Die Gewindegänge 259 der Gewindewelle
greifen in die radial geneigten Zähne 258 des Außengewindeeinsatzes 244 ein.
Eine C-Klemme (nicht dargestellt) oder dgl. sichert das Schneckenrad 258 in
der Querbohrung im Gehäuse,
indem sie in eine Ringnut 261 im hinteren Ende der Gewindewelle 259 eingreift.
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Eine
Schraubenfeder 262 befindet sich zwischen einem zweiten
Ende 226 des Zylinders und einem vorderen Ende des Kolbens 228,
um den Kolben in Richtung auf das erste Ende 224 zu drücken. Die Schraubenfeder
drückt
auch die radialen Rippen 242 des Schubstangenkopfes 238 in
Eingriff mit den sich axial erstreckenden Zähnen 254 des Gewindeeinsatzes 244,
so dass der Stößel 234 axial
dreht, wenn der Gewindeeinsatz gedreht wird.
-
Der
Griffhebel 206 kann schwenkbar am Gehäuse mittels einer Schwenklageranordnung
angebracht sein, wie oben unter Bezugnahme auf die 6 und 8 beschrieben
wurde. Alternativ kann eine konventionelle Schwenkkupplung verwendet werden.
Im Abstand von dem Hebelschwenklager 110 befindet sich
eine Bohrung 264 im Hebel längs einer Achse, die parallel
zur Hebelschwenklagerung ist und quer zur Achse des Zylinders 222 verläuft. In der
Bohrung 264 befindet sich ein Querzapfen 266. Der
Querzapfen 266 hat eine Gewindebohrung 268 quer
zur Zapfenachse. Gemäß 12 nimmt
diese Gewindebohrung 268 den Gewindeabschnitt 236 am ersten
Ende der Schubstange 234 auf.
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Die
Grundfunktion des Hauptzylinderhebels 200 von 12 ist ähnlich der
ersten Ausführungsform
des Hauptzylinderhebels 10, der oben unter Bezugnahme auf 3 erläutert wurde.
Der Griffhebel 206 ist in 12 in
einer Ruhestellung gezeigt. Wenn der Hebel nach oben gegen die Stangenklemme 204 und
in Richtung auf eine voll betätigte
Stellung geschwenkt wird, dann wird der Stößel 234 nach vorn bewegt,
was wiederum zur Folge hat, dass sich der Kolben 228 in
Richtung auf das zweite Ende 226 des Zylinders 222 bewegt.
Wenn sich der Kolben 228 in Richtung auf das zweite Ende 226 des
Zylinders 222 bewegt, deckt die vordere Kappen- oder Schirmdichtung 230 die
Steueröffnung 34 ab,
was eine Strömung
von Fluid aus dem Zylinder in die Vorratskammer verhindert und einen
Druckaufbau im zweiten des Hydraulikfluidzylinders verursacht, was
wiederum das Fluid innerhalb der Hydraulikfluidleitung 22 unter
Druck setzt, was wiederum einen Folgezylinder in einer hydraulisch
angeschlossenen Bremszange (nicht gezeigt) betätigt. Wenn der Griffhebel 16 losgelassen
wird, drückt
die Druckfeder 262 den Kolben 228 gegen das erste
Ende 224 des Zylinders, um ihn wieder in die in 12 gezeigte
Stellung zu bringen. Das Schwenken des Stößels 234 um den Kopf 238 durch
Verschwenken des Griffhebels 206 wird durch die konischen
Seitenwände
der axialen Basis 250 ermöglicht.
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Der
Abstand zwischen der Kappendichtung 230 und der Steueröffnung 32 wird
als Totgang bezeichnet. Wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben,
kehrt während
des Teils der Hebelbetätigung,
in der sich die Kappendichtung zwischen der Steueröffnung 32 und
dem ersten Ende des Zylinders befindet, Fluid in der Vorratskammer
zwischen der Dichtung und der Steueröffnung in die Vorratskammer 30 zurück. Während dieses
Teils der Hebelbetätigung
kann das zweite Ende des Zylinders nicht unter Druck gesetzt werden.
Um die Größe des Totgangs
einzustellen, kann der Kolben im Zylinder vorgeschoben werden, indem
der Knopf 264 in einer ersten Richtung gedreht wird, was
wiederum eine Drehung des Gewindeeinsatzes zur Folge hat, um den
Gewindeeinsatz innerhalb der Gewindebohrung 225 längs der
Zylinderachse nach vorn zu schrauben, wodurch der Kolben in Richtung
auf das zweite Ende des Zylinders vorgeschoben wird. Ein Drehen des
Knopfes 212 in einer zweiten Richtung kehrt die Richtung
des Gewindeeinsatzes zur Vergrößerung des
Totgangs um. Die Kugel/Fassung-Verbindung zwischen der Kappe 240 am
hinteren Ende des Kolbens und der Kugel am vorderen Ende des Kopfes 238 des
Stößels 234 verhindert,
dass sich der Kolben gegenüber
dem Gewindeeinsatz dreht, was dabei hilft, die Unversehrtheit der
Dichtung aufrechtzuerhalten.
-
Die
zweite Ausführungsform
des hydraulischen Zylinderhebels von 12 enthält auch
eine Struktur zum Kompensieren der Bewegung des Stößels während der
Totgangeinstellung, um den Hebel 206 in einer gewählten Ruhestellung
zu halten. Die Gewindegänge
zwischen dem Gewindeabschnitt 236 des Stößels und
der Gewindebohrung 268 des Querzapfens 266 sind
dazu vorgesehen, einer Schwenkung des Griffs vorzubeugen, die ansonsten um
das Hebelschwenklager 110 auftreten würde, wenn der Stößel 234 durch
Bewegung des Gewindeeinsatzes 244 bewegt wird. Mit anderen
Worten, wenn der Gewindeeinsatz 244 in Richtung auf das zweite
Ende des Zylinders vorbewegt wird, was notwendigerweise eine Bewegung
des Stößels 234 in Richtung
auf das zweite Ende des Zylinders zur Folge hat und normalerweise
bewirken würde,
dass sich der Griffhebel 206 nach oben verschwenkt, neigt
der Gewindeeingriff zwischen dem zweiten Ende des Stößels und
dem Querzapfen zur Bewegung des Griffhebels 206 nach unten
in einem Umfang, der der Aufwärtsbewegung
entspricht, um den Griffhebel 206 in einer gewählten Startstellung
zu halten.
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Im
Falle, dass ein Benutzer die Griffweite des Hebels einzustellen
wünscht,
kann dies unabhängig von
der Totgangeinstellung vorgenommen werden. Die Einführung eines
Sechskantschlüssels
in die Sechskantöffnung 242 ermöglicht eine
axiale Drehung des Stößels 234.
Die Schneckenradverbindung zwischen dem Gewindeeinsatz 244 und
dem Schneckenrad 258 verhindert jedoch eine Drehung des
Gewindeeinsatzes 244 durch den Stößel 234. Weil der Gewindeeinsatz 244 gegen
Rotation gesichert ist, bewirkt ein Drehen des Stößels 234 ein
Lösen der sich
radial erstreckenden Rippen 242 des Kopfes 238 von
den sich komplementär
axial erstreckenden Zähnen 254 im
Außengewindeeinsatz
gegen die Vorspannung der Feder 262, wodurch eine Schwenkbewegung
des Griffhebels 206 nach oben oder unten gemäß den Wünschen des
Benutzers ermöglicht wird,
um eine gewählte
Griffweite zu erhalten. Die Zähne 254 und
die Rippen 242 haben vorzugsweise geneigte, zueinander
passende Oberflächen,
die Rampen bilden, die dieses Lösen
gegen die Kraft der Vorspannung der Feder 262 erleichtern.
Das Lösen kann
unterstützt
werden, indem axial auf den Sechskantschlüssel gegen die Vorspannkraft
gedrückt wird,
wenn der Stößel 234 gedreht
wird.
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In
einer hoch bevorzugten Ausführungsform ist
die Achse der Gewindebohrung im Querzapfen so angeordnet, dass sie
die Querzapfenachse nicht schneidet. Dieses hat die Wirkung, dass
der Stößel am Platz
gegenüber
dem Querzapfen blockiert wird, wenn eine Last auf den Griffhebel 206 einwirkt,
um eine relative Verdrehung zwischen dem Stößel 234 und dem Querzapfen 236 zu
verhindern. Dieses Merkmal verhindert somit eine unbeabsichtigte
Verstellung der Hebelgriffweite während der Hebelbetätigung.
Ein Versatz von 0,01 bis 0,4 Zoll zwischen den Achsen hat sich als
ausreichend erwiesen.
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15 ist
eine Seitenansicht eines Hauptzylinderhebels von 10.
Diese Figur dient der Erläuterung
einer Ausführungsform
einer Hebelgeometrie, die gezeigt hat, dass sie bemerkenswerte Vorteile
bei der Hebelbetätigung
bietet. Die Stangenklemme 204 ist so gestaltet, dass sie
eine Lenkstange 280 längs einer
Klemmenachse 282 aufnimmt. Der Griffhebel 206 ist
schwenkbar durch eine Schwenkhebelanordnung 110 um eine
Schwenkachse 284 angeschlossen. In einer höchst bevorzugten
Ausführungsform hat
die Schwenkachse einen Abstand von 29 mm von der Klemmenachse. Der
Griffhebel 206 bestimmt eine Fingeraufnahme 286,
die zur Aufnahme wenigstens eines Fingers eines Benutzers ausgestaltet
ist. In der in 15 dargestellten Ausführungsform
ist die Fingeraufnahme 286 so gestaltet, dass sie zwei Finger
eines Benutzers aufnimmt, und ein wirksamer Fingerkraftpunkt 258 ist
etwa durch die Mitte zweier Finger eines typischen Benutzers bestimmt.
Für Zwecke
dieser Anmeldung und die Diagramme und Berechnungen dieser Anmeldung
wird angenommen, dass der Ort des Fingerkraftpunktes 30 mm vom Ende
des Hebels liegt, wenn man von der Fingergröße eines durchschnittlichen
Benutzers ausgeht. Ein gewählter
Fingerbetätigungsweg
ist durch den Pfeil 290 bestimmt und erstreckt sich vom
wirksamen Fingerkraftpunkt 288 an einem "Eingriffspunkt" des Hebels. Wie
hier verwendet, bedeutet der "Eingriffspunkt" einen Punkt längs des
Bogens der Hebelbetätigung,
wo die dem Hauptzylinder zugeordneten Bremsbacken beginnen, auf
eine zwischen ihnen liegende Scheibe zu drücken. Mit anderen Worten, ein
Punkt, bei dem der Griffhebel den Kolbenzug gegen den wirksamen
Fluidwiderstand bewegt. Der gewählte
ideale Fingerbetätigungsweg 290 ist
ein Designkriterium, das dazu dient, einen typischen Fingerweg eines
Benutzers der Bremse in typischen Betriebsbedingungen abzuschätzen. Auf
der Grundlage der Beobachtung von Benutzern liegt der gewählte ideale
Fingerbetätigungsweg
bei einem Winkel θ von 90° oder mehr.
In 15 ist der Winkel θ gleich 96°, ein bester Schätzwert eines
typischen mittleren Fingerweges. Die wirklichen Fingerwege können zwischen
90° und
108° oder
sogar noch über
108° liegen.
Ein Bogen 292 wird durch die Bewegung des effektiven Kraftpunktes 288 bestimmt,
wenn ein Hebel zwischen der Eingriffspunktstellung von 15 und einer
voll betätigten
Stellung bewegt wird mit dem effektiven Kraftpunkt 288 beim
Punkt 288' in 15.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung, die in 15 dargestellt ist, hat die
Schwenkachse 284 von der Klemmenachse 282 vorzugsweise
einen solchen Abstand, dass eine Sehne zwischen den Punkten 288 und 288' des Bogens 292 im
Wesentlichen dem gewählten
idealen Fingerbetätigungsweg 290 entspricht.
Auf diese Weise erfährt
ein Benutzer einen mechanischen Vorteil, der von der Hebelbetätigung herrührt, der
nicht wesentlich abnimmt, wenn der Griff zwischen einer Ruhestellung
und der voll betätigten
Stellung verschwenkt wird. Der Winkel der Sehne zwischen den Punkten 288 und 288' könnte wirklich
leicht geringer als der Winkel θ sein,
sollte aber nicht weniger als 6° kleiner
sein, als der Winkel θ,
um einen inakzeptablen Verlust an mechanischem Vorteil zu verhindern.
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Die
gewünschte
Sehne, die von dem Bogen zwischen der Ruhestellung und der voll
betätigten Stellung
des effektiven Fingerkraftpunktes bestimmt wird, ist in der Lage,
die Kriterien zu erfüllen,
im Wesentlichen einem idealen Fingerbetätigungsweg im Bereich von mehr
als 96° zu
entsprechen, wenn die Schwenkachse 284 nahe genug an die
Klemmenachse 282 herangebracht werden kann. In der in 15 dargestellten
Ausführungsform
wird diese Geometrie erleichtert, indem die Vorratskammer 208 und
der Zylinder 222 des Hauptzylinderhebelgehäuses allgemein
in der Klemmenachse 282 angebracht und das Schwenklager
39 mm von der Klemmenachse entfernt wird. Wenn der Hauptzylinder
vertikal angeordnet wäre,
wie bei der ersten Ausführungsform, die
in den 1 bis 5 gezeigt ist, dann wäre es sehr
schwierig diese Designkriterien zu erfüllen, weil der Zylinder und
die Vorratskammer zwischen der Schwenkachse 284 und der
Klemmenachse 282 liegen. Dieses ist in 7 dargestellt.
Hier bestimmt der Bogen 292',
der von der Schwenkbewegung des effektiven Fingerkraftpunktes 288 zwischen
dem Eingriffspunkt und der voll betätigten Stellung 288 bestimmt
wird, eine Sehne 294',
die einen Winkel von weniger als 90° von der Klemmenachse 282 bildet. Der
Winkel θ des
gewählten
idealen Fingerbetätigungsweges
ist jedoch größer als
90°, wieder
vorzugsweise größer als
96°. Als
Folge würde
ein Benutzer einen signifikanten Verlust an mechanischem Vorteil
erleiden, wenn er versucht, den Griffhebel 206 längs des
idealen Fingerbetätigungsweges 290' zu betätigen.
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Die 16 bis 19 zeigen
die Geometrie einer hoch bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im Vergleich zu repräsentativen hydraulischen
Hauptzylinderhebeln, die 2002 auf dem Markt waren. 17A ist eine Hebelgeometrie der Marke B. 17B ist eine Hebelgeometrie der Marke A. 18 ist
eine Hebelgeometrie der Marke C. 19 ist
eine Hebelgeometrie eines hydraulischen Bremshebels der Marke D.
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Beginnend
mit 16 liegt in einer hoch bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Schwenkachse 234 im Abstand
von 39 mm von der Klemmenachse 282. Für die Zwecke dieser Analyse
wird angenommen, dass der Eingriffspunkt 50 mm von der Klemmenachse 282 liegt
und durch eine Linie 300 dargestellt ist. Das Anlegen von Bremskraft
vom Eingriffspunkt bis zum Abschluss der Hebelbewegung wird mit
10 mm angenommen und ist durch die volle Betätigungslinie 302 dargestellt. Schließlich wird
zum Zwecke dieser Analyse angenommen, dass der ideale Fingerbetätigungsweg 290 ein
Winkel θ von
96° von
der Klemmenachse ist. Der effektive Fingerkraftpunkt 288 ist
30 mm vom Stangenende. Der Bogen 304 stellt den effektiven
Fingerkraftpunktweg dar, wenn der Hebel betätigt wird. Eine Sehne, die zwischen
der Eingriffslinie, wo der effektive Fingerkraftpunkt am Beginn
der Bremsbetätigung liegt,
und dem Punkt gezogen wird, bei dem die volle Betätigungslinie 302 den
Bogen 304 schneidet, liegt bei 96°, gleich dem idealen Fingerwegwinkel θ. Dieses
ergibt einen minimalen Verlust an mechanischem Vorteil, wenn der
Hebel betätigt
wird.
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In 17A hat der Hebel der Marke B eine Schwenkachse 284 im
Abstand von 53 mm von der Klemmenachse 282. Wieder kann
unter der Annahme eines Eingriffspunktes 300, der 50 mm
von der Klemmenachse beginnt, und einer vollen Betätigungslinie 302 im
Abstand von 10 mm vom Eingriffspunkt beobachtet werden, dass der
Bogen 304 des Weges des effektiven Fingerkraftpunkts 208 nach
innen vom idealen Fingerweg 219 abweicht. Gleiches gilt
in 17B, wo die Schwenkachse des Hebels der Marke
A 50 mm von der Klemmenachse 282 entfernt ist. Wie in den
unten erläuterten
Figuren gezeigt wird, führt
dieses zu einer Zunahme des Verlustes an mechanischem Vorteil über den
Hebelweg.
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Die 18 und 19 zeigen
die Geometrie der hydraulischen Bremshebel der Marke C bzw. der
Marke D. Gleiche Bezugszeichen dienen der Identifizierung gleicher
Elemente dieser Figuren. Die Marke C, bei der die Schwenkachse 63
mm von der Klemmenachse entfernt liegt, hat eine stärker ausgeprägte Abweichung
des Bogens 304 vom idealen Fingerweg 209 und hat
daher, wie unten gezeigt wird, einen noch größeren Verlust an mechanischem
Vorteil als der Hebel der Marke B. Schließlich erzeugt der Hebel der
Marke D mit einem Schwenkpunkt im Abstand von 65 mm von der Klemmenachse
einen noch größeren Verlust
an mechanischem Vorteil.
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Die 20 und 21 zeigen
den jeweiligen mechanischen Vorteil der Hebelgeometrie der vorliegenden
Erfindung, bezeichnet mit Avid und der Marken A bis D, die oben
schematisch dargestellt sind. Bezug nehmen zunächst auf 20 führt die Geometrie
der Hebel A bis D jeweils zur Aufbringung einer zusätzlichen
Kraft auf den Hebel längs
des idealen Fingerweges über
den Verlauf der Hebelbetätigung.
Bezüglich
des Hebels Avid der vorliegenden Erfindung kann man sehen, dass
die Geometrie wirklich einen erhöhten
mechanischen Vorteil über
die ersten 5 mm Hebelweg und dann eine leichte Abnahme an mechanischem
Vorteil (weniger als 1 %) über die
letzten 5 mm Hebelweg erzeugt. Über
den vollen Bereich des Hebelweges ist der Nettoverlust an mechanischem
Vorteil gleich null.
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21 ist
im Wesentlichen umgekehrt zu 20. Die
zeigt, dass die Geometrien der Hebel der Marken A bis D zu einem
Verlust an Kraft über
den Betätigungshub
führen.
Wieder erzeugt der Hebel Avid der vorliegenden Erfindung wirklich
eine verbesserte Kraft über
die ersten 5 mm mit leicht abfallender Kraft über die letzten 5 mm Hebelweg
und keine Veränderung
in der Nettogröße der auf
den Hebel wirkenden Kraft zwischen dem Eingriffspunkt und der vollen
Betätigung
des Hebels.
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22 zeigt,
wo der Kraftverlust herkommt, indem verglichen wird, wie weit von
der Senkrechten zur Klemmenachse die Fingerkraft weg liegt, über den
Hebelbetätigungshub.
Für die
Geometrie der vorliegenden Erfindung (der Hebel Avid) beginnt die Kraft
bei 5 mm Weg, geht zur Senkrechten etwa in der Mitte des Hubes und
kehrt dann zu 5 mm Versatz am Ende des Hubes zurück. Für die Marken A bis D ergibt
sich eine erhebliche Abweichung von der Senkrechten zu Beginn des
Hubes mit einem weiteren Anstieg von dort.
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Es
ist augenscheinlich, dass die Geometrie des Hebels Avid einen vergrößerten Bereich
an mechanischem Vorteil über
wenigstens einen Teil der Hebelbetätigung ergibt. In breitestem
Sinne kann die vorliegende Erfindung als die Wahl einer Hebelgeometrie
charakterisiert werden, die eine Schwenkachse von 50 mm oder weniger
hat, die stets gleich oder näher
der Klemmenachse liegt, als der Eingriffspunkt. Diese Geometrie
ergibt einen Hebel, der einen gesteigerten mechanischen Vorteil über wenigstens einen
Teil des Betätigungshubes
hat, jedoch nicht die Geometrie des Hebels der Marke A einschließt, von dem
angenommen wird, dass er der Hebel ist, bei dem die Schwenkachse
am nächsten
zur Klemmenachse unter den bekannten Hebeln liegt.
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23 ist
eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform des Betätigungszuges
eines Hauptzylinders. Kolben und Zylinder der Ausführungsform
von 23 sind im Wesentlichen identisch denen der Ausführungsform
von 12, und gleiche Bezugszeichen, denen ein Apostroph
beigefügt
ist, werden für
gleiche Elemente verwendet und sind oben im Detail unter Bezugnahme
auf 12 erläutert.
Der Hauptunterschied in den Konstruktionen beginnt rechts von der
Oberfläche 240' am hinteren
Ende des Kolbens 220, der in 23 flach
ist, im Gegensatz zu der Kappenfläche.
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Die
Ausführungsform
von 23 hat einen Stößel 400 mit einem
Gewindeabschnitt 402 an einem ersten Ende und einem Kopf 404 an
einem zweiten Ende. Der Kopf 404 hat eine Bohrung, die
einen Stift 406 quer zur Achse des Stößels 400 aufnimmt. Der
Kopf 404 sitzt in einem Sockel 408 innerhalb einer
Kolbenkupplung 410 mit einer vorderen flachen Oberfläche 412,
die an die Kappe 240' anstößt. Gemäß 24 hat
die Kolbenkupplung 410 axiale Schlitze 414, die
die Stifte 406 aufnehmen, um eine axiale Bewegung des Kopfes 404 innerhalb
der Kolbenkupplung 410 zu ermöglichen, eine axiale Drehung
des Stößels 400 gegenüber der
Kolbenkupplung 410 aber zu verhindern. Der Gewindeabschnitt 402 des
Stößels ist
in den Griffhebel 206' in
der gleichen Weise eingeschraubt, wie oben unter Bezugnahme der
Ausführungsform
von 12 erläutert, einschließlich der
außermittigen
Kopplung mit dem Querzapfen. Die Kolbenkupplung 410 hat
einen Ringflansch 416 mit sinusförmigen Leisten 418,
die sich radial davon erstrecken. Ein Außengewindeeinsatz 430 hat
einen vorderen, mit einem Außengewinde
versehenen axialen Abschnitt 432 und einen hinteren axialen
Abschnitt 434 mit radial nach innen geneigten Zähnen, wie
man am besten in 24 sieht. Der Gewindeeinsatz 430 hat
weiterhin eine Axialbohrung 436 mit sinusförmigen Leisten 438,
die so gestaltet sind, dass sie zu den sinusförmigen Leisten 418 der
Kolbenkupplung 410 passen. Eine elastomere, ringförmige Abstreifdichtung 440 mit
einem Nippel 442 ist in einer Ringnut 444 der
Schubstange 400 aufgenommen und stößt an den Gewindeeinsatz 430 an.
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Der
Hebel von 23 hat auch eine Schnecke 258', die im Wesentlichen
identisch zu der der oben unter Bezugnahme auf 12 diskutierten Ausführungsform
ist und daher hier nicht nochmals beschrieben wird. In gleicher
Weise ist die Schwenkanordnung 446 vergleichbar, die unter
Bezugnahme auf 12 beschrieben wurde.
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Die
Grundfunktion des Hauptzylinders von 23 ist
identisch der des Hauptzylinderhebels 200 von 12,
und diese Beschreibung wird hier nicht wiederholt. Die Ausführungsform
von 23 teilt die Merkmale der unabhängigen Griffweiteneinstellung und
einer Totgangeinstellung, die eine Griffweitenverstellung bei der
Totgangeinstellung kompensiert und verhindert, und wird daher nicht
nochmals beschrieben. Die Griffweiteneinstellung unterscheidet sich leicht
von der oben unter Bezugnahme auf 12 beschriebenen
Ausführungsform.
In der Ausführungsform
von 23 ermöglicht
die Einführung
eines Sechskantschlüssels
in eine Sechskantfassung 448 eine Griffweiteneinstellung.
Eine axiale Drehung des Stößels mittels
eines Sechskantschlüssels
ruft eine schrittweise axiale Drehung der Kolbenkupplung 410 gegenüber dem
Gewindeeinsatz 430 hervor. Der Gewindeeinsatz 430 ist
an einer axialen Drehung durch die Schnecke 258' gehindert.
Die axialen Schlitze 414 erlauben ein Lösen und eine Relativbewegung
der Leisten, und eine axiale Drehung der Kolbenkupplung 410 gegenüber dem
Stößel 400 ist durch
die Stifte 406 verhindert, die in den Schlitzen 414 sitzen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ruft
jede schrittweise Drehung des Stößels eine
entsprechende Bewegung des Hebelendes gegenüber der Klemmenachse (z.B.
1 mm) hervor. Die zueinander passenden Leisten sind in 25 in
einem Querschnitt längs
der Linie 25-25 von 23 dargestellt.
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Die
Ausführungsform
von 23 enthält auch
ein Merkmal, den Kolbenzug im Falle einer unbeabsichtigten Bewegung
des Griffhebels 206 von der Klemmenachse weg zu schützen. In
einem solchen Falle kann sich der Kopf 404 des Stößels axial aus
dem Sockel 408 der Kolbenkupplung in einer Richtung nach
rechts lösen.
Sobald ein Benutzer ein solches Missgeschick entdeckt, kann der
Hebel einfach in seine normale Ruhestellung zurückgeführt werden, was zur Folge hat,
dass der Kopf 404 in den Sockel 408 zurück gleitet.
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Der
hier beschriebene Hauptzylinder kann wie folgt beschrieben werden:
Ein
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse, wobei der Hauptzylinder:
ein
Gehäuse,
das einen Zylinder bestimmt, der ein erstes und ein zweites Ende
hat;
eine Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer;
eine Öffnung zwischen
der Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer
und dem Zylinder, die eine Fluidverbindung zwischen der Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer
und dem Zylinder schafft und eine Mündung hat, die sich zwischen
den ersten und zweiten Enden des Zylinders befinden;
ein in
dem Zylinder befindlicher Kolben mit einer Radialdichtung, der zwischen
einer gewählten
Startstellung, in der sich die Dichtung zwischen dem ersten Ende
und der Öffnungsmündung in
einem gewählten Abstand
von der Öffnungsmündung befindet,
und einer unter Druck stehenden Position beweglich ist, in der die
Dichtung sich zwischen der Öffnungsmündung und
dem zweiten Ende befindet, wobei die Radial dichtung eine Fluidströmung zwischen
dem Zylinder und der Vorratskammer verhindert, wenn sie sich zwischen
der Öffnungsmündung und
dem zweiten Ende befindet, um das zweite Ende unter Druck zu setzen;
eine
Totgang-Einstelleinrichtung, die dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um die gewählte
Startstellung zu bewegen, um die gewählte Distanz zwischen der Öffnungsmündung und
der Dichtung einzustellen;
einen Hebel, der schwenkbar an dem
Gehäuse
angebracht ist und dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, um den
Kolben zwischen der gewählten
Startstellung und der Druckstellung zu bewegen, wenn der Hebel zwischen
einer Ruhestellung und einer voll betätigten Stellung geschwenkt
wird, und
eine Kompensationseinrichtung, die der Totgang-Einstelleinrichtung
und dem Hebel wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um den Hebel in einer gewählten
Ruhestellung zu halten, wenn die Totgang-Einstelleinrichtung betätigt wird,
um die gewählte
Startstellung zu bewegen.
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Vorzugsweise
enthält
der Hauptzylinder einen Stößel mit
einem zweiten Ende, das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, und einem
ersten Ende, das dem Hebel wirkungsmäßig zugeordnet ist, um die
Schwenkbewegung des Hebels in eine axiale Bewegung des Kolbens innerhalb
des Zylinders umzusetzen, wobei die Totgang-Einstelleinrichtung
ein Gewindeelement enthält,
das mit dem Gehäuse
axial zum ersten Ende des Zylinders verschraubt ist und das eine
Axialbohrung hat, die den Stößel aufnimmt, wobei
der Stößel und
das Gewindeelement so gestaltet sind, dass eine axiale Drehung des
Gewindeelements in einer ersten Richtung den Stößel in Richtung auf das zweite
Ende des Zylinders bewegt, und eine axiale Drehung des Gewindeelements
in einer zweiten Richtung den Stößel vom
zweiten Ende des Zylinders weg bewegt.
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Vorzugsweise
enthält
der Hauptzylinder weiterhin auch eine Griffweiten-Einstelleinrichtung,
die dem Hebel wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um die Ruhestellung zu verändern,
um die Griffweite des Hebels unabhängig von der Bewegung der gewählten Startstellung
des Kolbens zu verstellen.
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Vorteilhafterweise
enthält
im Hauptzylinder die Griffweiten-Einstelleinrichtung einen Stößel und einen
Querzapfen, wobei der Stößel eines
zweites Ende hat, das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, und ein
axial mit Gewinde versehenes erstes Ende hat, wobei der Querzapfen
in dem Hebel aufgenommen ist, um um eine Querzapfenachsen quer zur Achse
des Zylinders zu schwenken, wobei der Querzapfen eine Innengewindebohrung
quer zur Querzapfenachse hat und die Innengewindebohrung das mit
Gewinde versehne axiale erste Ende des Stößels aufnimmt, wodurch eine
axiale Drehung des Stößels den
Querzapfen axial zum Stößel bewegt, um
den Hebel um sein Schwenklager zu schwenken, um seine Ruhestellung
zur Einstellung der Griffweite zu bewegen.
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Im
Hauptzylinder schneidet die Achse der Innengewindebohrung des Querzapfens
die Querzapfenachse ggf. nicht.
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Weiterhin
kann der Hauptzylinder eine Einrichtung aufweisen, um das zweite
Ende des Stößels vom
Kolben wirkungsmäßig zu lösen, wenn
der Hebel aus der gewählten
Ruhestellung in einer Richtung von der voll betätigten Stellung wegbewegt wird.
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Der
Hauptzylinder kann auch als ein Hauptzylinderhebel für eine hydraulische
Fahrradscheibenbremse beschrieben werden, wobei der Hauptzylinderhebel
aufweist: ein Gehäuse,
das einen Zylinder bestimmt, der ein erstes Ende und ein zweites
Ende längs
einer
Zylinderachse hat;
eine Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer;
eine Öffnung zwischen
der Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer
und dem Zylinder, die eine Fluidströmung zwischen ihnen erlaubt,
wobei die Öffnung
eine Öffnungsmündung hat,
die zwischen den ersten und zweiten Enden des Zylinder liegt;
einen
in dem Zylinder aufgenommenen Kolben, der eine Dichtung hat und
zwischen einer gewählten Startstellung,
in der sich die Dichtung zwischen der Öffnungsmündung und dem ersten Ende des
Zylinders befindet, und einer Druckstellung, in der sich die Dichtung
zwischen der Öffnungsmündung und
dem zweiten Ende befindet, beweglich ist, wobei die Dichtung eine
Fluidströmung
zwischen der Vorratskammer und dem zweiten Ende des Zylinders verhindert, wenn
sie sich zwischen der Öffnungsmündung und dem
zweiten Ende befindet, um das zweite Ende unter Druck zu setzen;
einen
Hebel, der schwenkbar mit dem Gehäuse zur Verschwenkung um eine
Achse quer zur Zylinderachse zwischen einer Ruhestellung und einer
voll betätigten
Stellung verbunden ist;
einen Stößel mit einem ersten Ende und
einem zweiten Ende, der einen Gewindeabschnitt nahe dem ersten Ende
mit einer Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt und dem
Hebel hat, wobei das zweite Ende wirkungsmäßig dem Kolben zugeordnet ist,
so dass beim Verschwenken des Hebels zwischen der Ruhestellung und
der voll betätigten Stellung
der Kolben zwischen der Startstellung und der Druckstellung bewegt
wird;
eine Außengewindeeinsatz,
der längs
der Zylinderachse in das Gehäuse
eingeschraubt ist und dem Stößel wirkungsmäßig zugeordnet
ist, um das zweite Ende des Stößels längs der
Zylinderachse in Richtung auf das zweite Ende des Zylinders zu bewegen, wenn
der Außengewindeeinsatz
in einer ersten Richtung innerhalb des Gehäuses gedreht wird, und das zweite
Ende des Stößels vom
zweiten Ende des Zylinders wegzubewegen, wenn der Außengewindeeinsatz
in einer zweiten Richtung innerhalb des Gehäuses ge dreht wird, wodurch
die gewählte
Startstellung des Kolbens von einem Benutzer gewählt werden kann; und
wobei
die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt des Stößels und
dem Hebel so gestaltet ist, dass der Hebel in einer gewählten Ruhestellung gegenüber dem
Gehäuse
gehalten wird, wenn der Außengewindeeinsatz
und dadurch der Stößel in der einen
oder anderen der ersten und zweiten Richtungen gedreht wird, um
die gewählte
Startstellung des Kolbens zu verändern.
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Der
Hauptzylinder kann weiterhin eine Feder enthalten, die axial im
Zylinder zwischen dem zweiten Ende des Zylinders und dem Kolben
aufgenommen ist und die den Kolben in Richtung auf das erste Ende
des Zylinders und in Wirkungsverbindung mit dem zweiten Ende der
Schubstange vorspannt.
-
Der
Hauptzylinder kann auch eine erste Einrichtung aufweisen, um den
Stößel gegen
Drehung gegenüber
dem Gewindeeinsatz festzuhalten, wenn der Gewindeeinsatz gedreht
wird.
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Im
Hauptzylinder kann das zweite Ende des Stößels einen vergrößerten Kopf
mit einem vorderen Ende, der an den Kolben anstößt, haben, wobei die erste
Einrichtung, die den vergrößerten Kopf
umfasst, mehrere radiale Rippen hat, die sich axial entgegen dem
vorderen Ende vom vergrößerten Kopf erstrecken
und so gestaltet sind, dass sie in komplementäre, sich axial erstreckende
Zähne im
Außengewindeeinsatz
eingreifen, wobei die Federvorspannung auf den Kolben die sich radial
erstreckenden Rippen in Eingriff mit den sich axial erstreckenden Zähnen vorspannen.
-
Im
Hauptzylinder kann der Stößel so gestaltet
sein, dass er unabhängig
vom Gewindeeinsatz gedreht wird, und die radialen Rippen und die
sich radial erstreckenden Zähne
sind so gestaltet, dass sie sich gegen die Vorspannung der Feder
voneinander lösen,
wenn der Stößel gegenüber dem
Gewindeeinsatz gedreht wird, wodurch die Ruhestellung des Hebels
durch axiale Drehung des Stößels unabhängig von
der Bewegung der Startstellung des Kolbens verändert werden kann.
-
Im
Hauptzylinder kann der Außengewindeeinsatz
einen ersten, mit einem Außengewinde
versehenen axialen Abschnitt haben, der in das Gehäuse eingeschraubt
ist, und einen zweiten axialen Abschnitt mit sich radial erstreckenden
Zähnen,
die axial geneigt sind und in ein Schneckenrad eingreifen, an dem
ein Knopf befestigt ist und das an dem Gehäuse zur Drehung durch den Knopf
um eine Achse quer zur Zylinderachse angebracht ist, wodurch bei Drehung
des Schneckenrades durch den Knopf der Außengewindeeinsatz gegenüber dem
Gehäuse
gedreht wird, um dadurch die Startstellung des Kolbens zu bewegen.
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Im
Hauptzylinder kann der Außengewindeeinsatz
eine Axialbohrung haben, die den Stößel aufnimmt und konische Seitenflächen hat,
die so gestaltet sind, dass sie eine Verschwenkung des Stößels gegenüber dem
Gewindeeinsatz ermöglichen,
wenn der Hebel betätigt
wird.
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Im
Hauptzylinder kann die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt
des Stößels und
dem Hebel einen Querzapfen umfassen, der von dem Hebel schwenkbar
aufgenommen ist, um um eine Querzapfenachse parallel zur Hebelschwenkachse
zu schwenken, wobei der Querzapfen eine Gewindebohrung quer zur
Querzapfenachse hat, in die der Gewindeabschnitt des Stößels eingeschraubt ist.
-
Der
Hauptzylinder kann eine Gewindebohrung haben, deren Achse die Querzapfenachse
nicht schneidet.
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Der
hier beschriebene Hauptzylinder kann weiter wie folgt beschrieben
werden:
Ein Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse, umfassend:
ein Gehäuse;
eine
Stangenklemme an einem Ende des Gehäuses, die zur Befestigung des
Gehäuses
an einer Fahrradlenkstange gestaltet ist und die die Lenkstange
längs einer
Klemmenachse aufnimmt;
einen Kolbenzug innerhalb des Gehäuses, dem
ein Fluidzylinder wirkungsmäßig zugeordnet
ist, zur Bewegung innerhalb des Fluidzylinders aus einer nicht betätigten Stellung
in eine voll betätigte
Stellung durch Einwirkung einer Antriebskraft auf den Kolbenzug;
einen
Griff, der schwenkbar mit dem Gehäuse in einer Schwenkachse verbunden
ist, in Wirkungsverbindung mit dem Kolbenzug, um die Antriebskraft
auf den Kolbenzug aufzubringen, wobei der Griff eine gewählte Länge von
der Schwenkachse zu einem freien Ende aufweist und eine Fingeraufnahme
hat, die wenigstens einen Finger eines Benutzers aufnimmt und einen
effektiven Fingerkraftpunkt in einer ersten gewählten Distanz vom freien Ende
des Griffs für
den wenigstens einen Finger bestimmt, der in der Fingeraufnahme
während
der Betätigung
des Hauptzylinders aufgenommen ist;
einen gewählten idealen
Fingerbetätigungsweg
für einen
Finger eines Benutzers, wobei der gewählte ideale Fingerbetätigungsweg
an einem Startpunkt an dem effektiven Fingerkraftpunkt beginnt,
bei dem der Griff sich in einem Eingriffspunkt befindet, wo der Griff
beginnt, den Kolbenzug gegen den wirksamen Fluidwiderstand zu drücken, und
sich längs
einer Linie unter einem gewählten
Winkel zur Klemmenachse erstreckt; und
eine Schwenkverbindung
zwischen dem Griff und dem Gehäuse,
die an dem Gehäuse
relativ zur Klemmenachse so gelegen ist, dass wenn der Griff durch eine
Kraft betätigt
wird, die auf den effektiven Fingerkraftpunkt einwirkt, längs des
gewählten
idealen Fingerbetätigungsweges
ein mechanischer Vorteil für
einen Benutzer, der aus der Hebelbetätigung resultiert, sich um
nicht mehr als 3% vermindert, wenn der Griff zwischen dem Eingriffspunkt
und einer voll betätigten Stellung
geschwenkt wird.
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Vorzugsweise
ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
nach Anspruch 1 der gewählte
Winkel größer als
90°.
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Weiterhin
bevorzugt ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
der gewählte
Winkel etwa 96°.
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Vorteilhafterweise
ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
die Fingeraufnahme so gestaltet, dass sie einen Zeigefinger eines
Benutzers bei der Hauptzylinderbetätigung aufnimmt, und es ist
der effektive Fingerkraftpunkt in einer axialen Mitte des Zeigefingers,
wenn er sich in der Aufnahme befindet.
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Bei
dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse vermindert
sich auch der mechanische Vorteil für einen Benutzer, der aus der Griffbetätigung resultiert,
um nicht mehr als 1 %, wenn der Griff zwischen dem Eingriffspunkt
und der voll betätigten
Stellung geschwenkt wird.
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Bei
dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse kann weiterhin
bei Verschwenkung des Griffs zwischen dem Eingriffspunkt und der
voll betätigten
Stellung im Wesentlichen kein Nettoverlust an mechanischem Vorteil
vorliegen.
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Auch
kann bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
die gewählte Länge 120
mm oder weniger sein.
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Weiterhin
kann bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
die erste gewählte
Distanz etwa 30 mm sein.
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Der
Hauptzylinder kann alternativ auch beschrieben werden als:
Ein
Hauptzylinder einer hydraulischen Fahrradscheibenbremse, umfassend:
ein
Gehäuse;
eine
Stangenklemme an einem Ende des Gehäuses zur Befestigung desselben
an einer Fahrradlenkstange, wobei die Stangenklemme die Lenkstange
längs einer
Klemmenachse aufnimmt;
einen Kolbenzug innerhalb des Gehäuses, der
einem Fluidzylinder wirkungsmäßig zugeordnet
ist, zur Bewegung innerhalb des Zylinders aus einer nicht betätigten Stellung
in eine voll betätigte
Stellung durch Einwirkung einer Antriebskraft auf den Kolbenzug;
einen
Griff, der schwenkbar an dem Gehäuse
um eine Schwenkachse angebracht und wirkungsmäßig dem Kolbenzug zugeordnet
ist, um die Antriebskraft auf den Kolbenzug aufzubringen, wobei
der Griff eine Fingeraufnahme hat, der wenigstens einen Finger eines
Benutzers aufnimmt und einen effektiven Fingerkraftpunkt für den wenigstens
einen in der Fingeraufnahme befindlichen Finger bei der Hauptzylinderbetätigung bestimmt;
einen
idealen Fingerweg, der an einem Startpunkt beginnt, wo der effektive
Fingerkraftpunkt an einem Eingriffspunkt ist, wo der Griff beginnt,
den Kolbenzug gegen den wirksamen Fluidwiderstand zu bewegen, wobei
der Eingriffspunkt 50 mm oder weniger von der Klemmenachse entfernt
liegt, und längs
einer Linie unter einem gewählten
Winkel zur Klemmenachse; und
eine Schwenkverbindung zwischen
dem Gehäuse und
dem Griff um eine Schwenkachse, wobei die Schwenkverbindung so gelegen
ist, dass wenn der Griff um die Schwenkachse geschwenkt wird, der
effektive Fingerkraftpunkt einen Bogen zwischen dem Eingriffspunkt
und einem Endpunkt beschreibt, wo der Griff effektiv voll betätigt ist,
wodurch eine Betätigungssehne
zwischen dem Eingriffspunkt und dem Endpunkt des Bogens sich unter
einem Winkel zur Klemmenachse erstreckt, der größer oder gleich dem gewählten Winkel
abzüglich
6° ist.
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Bei
dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse kann der
gewählte
Winkel etwa 96° oder
mehr sein.
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Vorzugsweise
bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse der
gewählte Winkel
etwa 108° oder
mehr.
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Bei
dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse kann die
Fingeraufnahme so gestaltet sein, dass sie einen Zeigefinger eines Benutzers
während
der Hauptzylinderbetätigung
aufnimmt, wobei der effektive Fingerkraftpunkt sich in einer axialen
Mitte des in Aufnahme befindlichen Zeigefingers ist.
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Bei
dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse kann die
Schwenkverbindung so gelegen sein, dass die Betätigungssehne sich unter einem
Winkel zur Klemmenachse erstreckt, der größer oder gleich dem gewählten Winkel ist.
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Vorzugsweise
liegen bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
der Kolbenzug und der Hauptzylinder in einer zur Klemmenachse im
Wesentlichen parallelen Achse.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines hier beschriebenen Hauptzylinders
kann wie folgt beschrieben werden:
Ein Verfahren zum Herstellen
eines Hauptzylinders für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse, umfassend:
Bereitstellen
eines Gehäuses,
das eine Klemme an einem Ende hat, die zur Aufnahme einer Griffstange längs einer
Klemmenachse gestaltet ist;
Bereitstellen eines Kolbenzugs
innerhalb des Gehäuses;
Bereitstellen
eines Griffs mit einer Fingeraufnahme, die einen effektiven Fingerkraftpunkt
bestimmt;
Definieren eines gewünschten gewählten Betätigungsweges für den effektiven
Fingerkraftpunkt des Griffs; und
schwenkbares Anbringen des
Griffs an dem Gehäuse
in wirkungsmäßiger Zuordnung
zu dem Kolbenzug zum Antreiben des Kolbenzugs, wobei die schwenkbare
Anbringung relativ zur Klemmenachse so gelegen ist, dass wenn der
Griff zwischen einer Eingriffspunktstellung, in der der Griff beginnt,
den Kolbenzug gegen den wirksamen Fluidwiderstand anzutreiben, und
einer voll betätigten
Stellung durch eine längs
des gewählten
Betätigungsweges
aufgebrachte Kraft verschwenkt wird, jegliche Verminderung an mechanischem
Vorteil 3% nicht übersteigt.
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Vorzugsweise überschreitet
bei dem Verfahren jegliche Verminderung an mechanischem Vorteil 1%
nicht.
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Noch
besser ergibt sich bei dem Verfahren im Wesentlichen keine Nettoverminderung
an mechanischem Vorteil.
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Der
hier offenbarte Hauptzylinder kann auch wie folgt beschrieben werden:
Ein
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse, umfassend: ein Gehäuse;
eine
Stangenklemme an einem Ende des Gehäuses zur Befestigung des Gehäuses an
einer Fahrradlenkstange, wobei die Stangenklemme die Griffstange längs einer
Klemmenachse aufnimmt;
einen Kolbenzug innerhalb des Gehäuses, der
einem Fluidzylinder wirkungsmäßig zugeordnet
ist, zur Bewegung innerhalb des Fluidzylinders aus einer nicht betätigten Stellung
in eine voll betätigte
Stellung durch Einwirkung einer Antriebskraft auf den Kolbenzug;
ein
Griff, der schwenkbar mit dem Gehäuse in einer Schwenkachse verbunden
ist, in Wirkungsverbindung mit dem Kolbenzug, um auf diesen die
Antriebskraft aufzubringen, wobei die wirkungsmäßige Zuordnung des Griffs zu
dem Kolbenzug zwischen der Stangenklemme und der Schwenkverbindung
zwischen dem Gehäuse
und dem Griff ist, der Griff eine Fingeraufnahme hat, die wenigstens
einen Finger eines Benutzers aufnimmt und einen effektiven Fingerkraftpunkt
für den
wenigstens einen in der Fingeraufnahme aufgenommenen Finger während der
Hauptzylinderbetätigung
bestimmt, wobei die Schwenkverbindung zwischen dem Griff und dem
Gehäuse
an dem Gehäuse
derart gelegen ist, dass eine Distanz zwischen der Klemmenachse
und der Schwenkachse kleiner als 50 mm ist; und
ein gewählter idealer
Fingerbetätigungsweg
für einen effektiven
Fingerkraftpunkt eines Benutzers, wobei der gewählte ideale Fingerbetätigungsweg
an einem Startpunkt am effektiven Fingerkraftpunkt beginnt, bei
dem der Griff sich in einer Eingriffsstellung befindet, wo der Griff
den Kolbenzug gegen den wirksamen Fluidwiderstand antreibt, und
sich längs
einer gewählten
Linie unter einem gewählten
Winkel zur Klemmenachse erstreckt, wobei der Eingriffspunkt gleich
oder weiter von der Klemmenachse entfernt liegt, als die Schwenkachse.
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Vorzugsweise
ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse
der gewählte Winkel
wenigstens 90°.
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Die
hier beschriebene Hydraulikfluid-Vorratskammer kann wie folgt beschrieben
werden:
Eine Hydraulikfluid-Vorratskammer zur Verwendung mit
einem Hauptzylinder, der einen Zylinder in Fluidverbindung mit der
Vorratskammer aufweist; wobei die Vorratskammer enthält: eine
erste Wand;
eine Seitenwand, die sich von der ersten Wand erstreckt;
eine
elastomere Membran, die eine flexible Wand bildet, die an der Seitenwand
gegenüber
der ersten Wand angebracht ist, wobei die erste Wand die Seitenwand
und die flexible Wand zur Bestimmung eines Vorratskammerinnenraums
zusammenwirken;
eine Öffnung,
die eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum der Vorratskammer
und dem Zylinder schafft, wobei die Öffnung eine Vorratskammermündung im
Innenraum der Vorratskammer hat, die in der ersten Wand oder der
Seitenwand liegt, wobei die erste Wand oder die Seitenwand so gestaltet
ist, dass sie sich in den Innenraum der Vorratskammer erstreckt,
wodurch die Vorratskammermündung
an eine Stelle im Innenraum der Vorratskammer gelegt ist, die verhindert,
dass eine Luftblase im Hydraulikfluid in der Vorratskammer in die
Vorratskammeröffnung
eintritt, gleichgültig,
wie der Hauptzylinder ausgerichtet ist.
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Der
beschriebene Hauptzylinder kann auch wie folgt beschrieben werden:
Ein
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse, umfassend:
eine Zylinderwand,
die einen Zylinderinnenraum und ein Zylinderäußeres bestimmt;
einen
im Zylinderinnenraum befindlichen Kolben;
eine Vorratskammer
für Hydraulikfluid;
eine Öffnung zwischen
der Vorratskammer und der Zylinderwand, die eine Fluidverbindung
zwischen der Vorratskammer und dem Zylinderinnenraum schafft; und
eine
Einrichtung innerhalb der Vorratskammer zur Verhinderung, dass Luftblasen
im Hydraulikfluid in die Öffnung
eintreten, gleichgültig,
wie die Ausrichtung des Hauptzylinders ist.
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Vorzugsweise
ist im Hauptzylinder die Vorratskammer teilweise durch einen Teil
des Zylinderäußeren bestimmt.
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Im
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse hat die Einrichtung zum
Verhindern, dass Luft in die Öffnung
eintritt, vorzugsweise einen Vorsprung, der sich in die Vorratskammer
erstreckt, wobei die Öffnung
auf dem Vorsprung angeordnet ist.
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Vorteilhafterweise
befindet sich in dem Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrradscheibenbremse
die Öffnung
an einem Scheitel des Vorsprungs.
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Bei
dem Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse kann die Vorratskammer auch
eine elastomere Membran enthalten, wobei der Hauptzylinder weiterhin
eine Einrichtung innerhalb der Vorratskammer enthält, die
verhindert, dass die elastomere Membran die Öffnung blockiert.
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Weiterhin
kann in dem Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse die Vorratskammer eine elastomere
Membran enthalten, wobei der Hauptzylinder weiterhin eine Verlängerung
längs der Öffnung aufweist,
die so gestaltet ist, dass die elastomere Membran die Öffnung nicht
blockieren kann.
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Noch
weiter kann in dem Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrradscheibenbremse
die Einrichtung, die verhindert, dass Luft in die Öffnung eintritt,
den Teil des Zylinderäußeren enthalten,
der einen Teil der Vorratskammer bestimmt, der sich in die Vorratskammer
erstreckt, und die Öffnung
kann an dem Abschnitt des Zylinderäußeren gelegen sein, der den
Teil der Vorratskammer bildet.
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Vorzugsweise
kann in dem Hauptzylinder für eine
hydraulische Fahrradscheibenbremse der Abschnitt des Zylinderäußeren, der
Teil der Vorratskammer bildet, eine konvexe Oberfläche sein,
wobei die Öffnung
an einem Scheitel der konvexen Oberfläche liegt.
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Alternativ
kann der hier dargestellte Hauptzylinder auch wie folgt beschrieben
werden:
Ein Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse enthaltend:
eine Zylinderwand,
die ein Zylinderinneres und ein Zylinderäußeres bestimmt;
einen
im Zylinderinnern befindlichen Kolben;
eine Vorratskammer für Hydraulikfluid,
die zum Teil durch einen Abschnitt des Zylinderäußeren bestimmt wird, der in
die Vorratskammer vorsteht; und
eine Öffnung durch den Abschnitt
des Zylinderäußeren, der
in die Vorratskammer vorsteht, und die eine Fluidverbindung zwischen
der Vorratskammer und dem Zylinderinnern schafft, wobei die Öffnung an
einem Abschnitt des Zylinderäußeren liegt,
der in die Vorratskammer an einer Stelle vorsteht, um zu verhindern,
dass Luftblasen in der Vorratskammer in die Öffnung eintreten.
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Der
Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse kann weiterhin eine elastomere
Membran enthalten, die zum Teil die Vorratskammer begrenzt, und
eine Verlängerung
benachbart der Öffnung,
die so gestaltet ist, dass die Membran nicht blockieren kann.
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In
dem Hauptzylinder für
eine hydraulische Fahrradscheibenbremse kann der Abschnitt des Zylinderäußeren, der
in die Vorratskammer vorsteht, eine komplexe Oberfläche sein,
wobei die Öffnung
an einem Scheitel der konvexen Oberfläche liegt. Es sollte klar sein,
dass die hier beschriebene Erfindung nicht auf die speziellen Ausführungsformen
beschränkt
ist, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschreiben wurden,
und dass viele Variationen innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche möglich sind.
Es sollte weiterhin klar sein, dass die hier beschriebenen zahlreichen
Aspekte der Erfindung, insbesondere die Aspekte 1 bis 8, sämtlich Vorteile
von sich aus bieten und Gegenstand von Ausscheidungsanmeldungen
sein können.