DE60205573T2

DE60205573T2 - Geberzylinder für hydraulische Scheibenbremse mit während der Fahrt betätigbarer Einstellvorrichtung

Info

Publication number: DE60205573T2
Application number: DE2002605573
Authority: DE
Inventors: Wayne R. Littleton Lumpkin
Original assignee: SRAM LLC
Current assignee: SRAM LLC
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: EP1325863B1; CA2415101A1; DE60205573D1; EP1325863A1

Description

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen Hauptzylinderhebel für eine hydraulische Scheibenbremse und insbesondere auf einen Totgang-Einstellmechanismus.
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.
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.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Überwindung eines oder mehrerer der oben erläuterten Probleme gerichtet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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°.
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.
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.
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.
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.
Die vorliegende Erfindung möchte eines oder mehrere der oben beschriebenen Probleme überwinden.
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.
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.
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.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden in der Beschreibung dargestellt und durch die Ansprüche bestimmt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Hauptzylinderhebels für eine hydraulische Scheibenbremse gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Explosionsdarstellung der Rucksack-Vorratskammer des Hauptzylinderhebels von 1;
3 ist ein Schnitt durch den Hauptzylinderhebel von 1 längs der Linie 3-3 von 1;
4 ist eine Explosionsdarstellung des Kolbenzuges des Hauptzylinderhebels von 1;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Sockelaufnahme im Abstand von einem Griffhebel des Hauptzylinderhebels von 1;
6 ist eine Explosionsdarstellung der Griffhebelbefestigungsanordnung des Hauptzylinderhebels von 1;
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;
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.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Im Hauptzylinder schneidet die Achse der Innengewindebohrung des Querzapfens die Querzapfenachse ggf. nicht.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Vorzugsweise ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse nach Anspruch 1 der gewählte Winkel größer als 90°.
Weiterhin bevorzugt ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse der gewählte Winkel etwa 96°.
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.
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.
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.
Auch kann bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse die gewählte Länge 120 mm oder weniger sein.
Weiterhin kann bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse die erste gewählte Distanz etwa 30 mm sein.
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.
Bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse kann der gewählte Winkel etwa 96° oder mehr sein.
Vorzugsweise bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse der gewählte Winkel etwa 108° oder mehr.
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.
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.
Vorzugsweise liegen bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse der Kolbenzug und der Hauptzylinder in einer zur Klemmenachse im Wesentlichen parallelen Achse.
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.
Vorzugsweise überschreitet bei dem Verfahren jegliche Verminderung an mechanischem Vorteil 1% nicht.
Noch besser ergibt sich bei dem Verfahren im Wesentlichen keine Nettoverminderung an mechanischem Vorteil.
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.
Vorzugsweise ist bei dem Hauptzylinder der hydraulischen Fahrradscheibenbremse der gewählte Winkel wenigstens 90°.
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.
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.
Vorzugsweise ist im Hauptzylinder die Vorratskammer teilweise durch einen Teil des Zylinderäußeren bestimmt.
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.
Vorteilhafterweise befindet sich in dem Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrradscheibenbremse die Öffnung an einem Scheitel des Vorsprungs.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Hauptzylinder (10; 200) für eine hydraulische Fahrrad-Scheibenbremse, enthaltend: ein Gehäuse (12; 202), das einen Zylinder (50; 222) umgrenzt, der ein erstes (51; 224) und ein zweites Ende (52; 226) hat; eine Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer (28; 208); einen Durchlass (32) zwischen der Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer (28; 208) und dem Zylinder (50; 202), der eine Fluidverbindung zwischen der der Hydraulikflüssigkeits-Vorratskammer und dem Zylinder bildet und eine Durchlassöffnung hat, die zwischen den ersten und zweiten Enden des Zylinders liegt; einen Kolben (54; 228), der in dem Zylinder untergebracht ist und eine Radialdichtung (56; 230) hat und zwischen einer gewählten Startstellung, in der sich die Dichtung zwischen dem ersten Ende (51; 224) 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 (52; 226) befindet, beweglich ist, wobei die Radialdichtung eine Fluidströmung zwischen dem Zylinder und der Vorratskammer verhindert, wenn sie sich zwischen der Durchlassöffnung und dem zweiten Ende befindet, um das zweite Ende unter Druck zu setzen; einen Griffhebel (16; 206), der an dem Gehäuse (12; 202) schwenkbar angebracht ist und dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, um den Kolben zwischen der gewählten Startstellung und der Druckstellung zu bewegen, wenn der Griffhebel zwischen einer Ruhestellung und einer voll betätigten Stellung verschwenkt wird; und eine Totgang-Einstelleinrichtung (20; 74; 225, 244, 264), die dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, um die Radialdichtung zur Einstellung des gewählten Abstandes zwischen der Durchlassöffnung und der Dichtung zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptzylinder weiterhin enthält: eine Kompentationseinrichtung (20, 76, 86; 264, 234, 266), die der Totgang-Einstelleinrichtung und dem Griffhebel wirkungsmäßig zugeordnet ist, um den Griffhebel in einer gewählten Ruhestellung zu halten, wenn die Totgang-Einstelleinrichtung zum Einstellen des gewählten Abstandes zwischen der Durchlassöffnung und der Dichtung betätigt wird.
Hauptzylinder (200) nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch einen Stößel (234) mit einem zweiten Ende (238), das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, und einem ersten Ende (236), das dem Griffhebel wirkungsmäßig zugeordnet ist, um die Schwenkbewegung des Griffhebels in eine Axialbewegung des Kolbens im Zylinder umzuwandeln, wobei die Totgang-Einstelleinrichtung ein Gewindeelement (244) enthält, das mit dem Gehäuse axial vom ersten Ende des Zylinders verschraubt ist und eine Axialbohrung (250) 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.
Hauptzylinder nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch eine Griffweiteneinstelleinrichtung (86, 76; 241,234), die dem Griffhebel wirkungsmäßig zugeordnet ist, um zur Einstellung der Griffweite des Griffhebels unabhängig von der Bewegung des gewählten Abstandes zwischen der Durchlassöffnung und der Dichtung die Ruhestellung zu verändern.
Hauptzylinder nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Griffweiteneinstelleinrichtung einen Stößel (234) und einen Querzapfen (266) enthält, wobei der Stößel ein zweites Ende (238), das dem Kolben wirkungsmäßig zugeordnet ist, und ein mit Axialgewinde versehenes erstes Ende (236) hat, der Querzapfen in dem Griffhebel angeordnet ist, um um eine Querzapfenachse quer zur Achse des Zylinders zu schwenken, und der Querzapfen eine Gewindebohrung (268) quer zur Querzapfenachse hat, in die das mit Axialgewinde versehene erste Ende (236) des Stößels (234) eingeschraubt ist, wodurch eine axiale Drehung des Stößels den Querzapfen in der Stößelachse bewegt, um den Griffhebel um sein Schwenklager zu schwenken, um seine Ruhestellung zur Einstellung der Griffweite zu bewegen.
Hauptzylinder nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ende (236) des Stößels mit einem Axialgewinde versehen ist und die Kompensationseinrichtung eine Gewindeverbindung zwischen dem ersten Ende des Stößels und dem Griffhebel hat, wobei die Gewindeverbindung derart gestaltet ist, dass der Griffhebel in einer gewählten Ruhestellung bezüglich des Gehäuses gehalten wird, wenn das Gewindeelement (244) und dadurch der Stößel in einer der ersten und zweiten Richtungen gedreht werden, um die gewählte Startstellung des Kolbens zu verändern.
Hauptzylinder nach Anspruch 5, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung einen Querzapfen (266) enthält, der in dem Griffhebel angeordnet ist, um um eine Querzapfenachse quer zur Achse des Zylinders zu schwenken, wobei der Querzapfen eine Gewindebohrung (268) quer zur Querzapfenachse hat, in die das mit Gewinde versehene erste Ende (236) des Stößels (234) eingeschraubt ist, und das Gewindeelement einen ersten, mit axialem Außengewinde versehenen Abschnitt (246), der mit dem Gehäuse verschraubt ist, und eine zweiten axialen Abschnitt (248) hat, der eine sich radial erstreckende Zahnung hat, die axial geneigt ist und so gestaltet ist, dass sie in eine Gewindeschnecke (258) greift, an der ein Knopf (212) befestigt ist und die an dem Gehäuse zur Drehung durch den Knopf um eine Achse quer zur Zylinderachse angebracht ist, wodurch ein Drehen der Gewindeschnecke mit Hilfe des Knopfes das Gewindeelement (244) gegenüber dem Gehäuse dreht, um dadurch die Startstellung des Kobens zu bewegen.
Hauptzylinder nach den Ansprüchen 4 oder 6, bei dem eine Achse der Gewindebohrung (268) des Querzapfens die Querzapfenachse nicht schneidet.
Hauptzylinder nach den Ansprüchen 2, 4, 5, 6 oder 7, weiter gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum wirkungsmäßigen Lösen des zweiten Endes des Stößels (234, 242, 254) von dem Kolben, wenn der Griffhebel aus der gewählten Ruhestellung in eine Richtung von der voll betätigten Stellung weg geschwenkt wird.
Hauptzylinder nach den Ansprüchen 2, 5 oder 6, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Axialbohrung (250) des Gewindeelements (244), die den Stößel aufnimmt, konische Seitenwände hat, die so gestaltet sind, dass eine Verschwenkung des Stößels gegenüber dem Gewindeeinsatz beim Betätigen des Griffhebels möglich ist.
Hauptzylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 3, bei dem der Griffhebel (206) mit dem Gehäuse schwenkbar verbunden ist, um um eine Achse quer zur Zylinderachse zwischen einer Ruhestellung und einer voll betätigten Stellung zu schwenken; und wobei der Hauptzylinder enthält: einen Stößel (234) mit einem ersten Ende (236) und einem zweiten Ende (238) und einem Gewindeabschnitt (236) nahe dem ersten Ende mit einer Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt und dem Griffhebel, wobei das zweite Ende wirkungsmäßig dem Kolben zugeordnet ist, so dass bei einer Verschwenkung des Griffhebels zwischen der Ruhestellung und der voll betätigten Stellung der Kolben zwischen der Startstellung und der Druckstellung bewegt wird; und ein Gewindeelement (244), das in das Gehäuse (202) in der Zylinderachse eingeschraubt ist und das wirkungsmäßig dem Stößel zugeordnet ist, um das zweite Ende des Stößels in der Zylinderachse in Richtung auf das zweite Ende des Zylinders zu bewegen, wenn das Gewindeelement in dem Gehäuse in einer ersten Richtung gedreht wird, und das zweite Ende des Stößels vom zweiten Ende des Zylinders weg zu bewegen, wenn das Gewindeelement in dem Gehäuse in einer zweiten Richtung gedreht wird, wodurch die gewählte Startstellung des Kolbens von einem Benutzer gewählt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindeabschnitt des Stößels und dem Griffhebel so gestaltet ist, dass der Griffhebel in einer gewählten Ruhelage gegenüber dem Gehäuse gehalten wird, wenn das Gewindeelement und dadurch der Stößel in einer der ersten und zweiten Richtungen gedreht wird, um die Startstellung des Kolbens zu verändern.