WO2023025339A1

WO2023025339A1 - Hydraulische hinterradbremse für ein lenkergeführtes fahrzeug sowie fahrzeug mit der hinterradbremse

Info

Publication number: WO2023025339A1
Application number: PCT/DE2022/100512
Authority: WO
Inventors: Alan BARRERA BOHORQUEZ; Philippe Wagner
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-03-02
Also published as: DE102021121905A1

Abstract

Es wird eine hydraulische Hinterradbremse (7) für ein lenkergeführtes Fahrzeug (1), mit einem Bremssattelgehäuse (12), wobei das Bremssattelgehäuse (12) mindestens einen Bremskolbenraum (14) aufweist, mit mindestens einer Bremskolbeneinheit (15), wobei die Bremskolbeneinheit (15) in dem Bremskolbenraum (14) axial entlang einer Bremskolbenachse (107) verschiebbar aufgenommen ist, mit mindestens einer Bremskörpereinrichtung (16), wobei die Bremskörpereinrichtung 16 mit der Bremskolbeneinheit (15) wirkverbunden ist, wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine Betätigungskraft (108) über die Bremskolbeneinheit (15) auf die Bremskörpereinrichtung (16) übertragen wird, um eine Hinterradbremskraft (101) an einem Hinterrad (4) des Fahrzeugs zu erzeugen, vorgeschlagen, mit einem Steuerkolben (18), wobei der Steuerkolben (18) in einem Steuerkolbenraum (17) des Bremssattelgehäuses (12) axial entlang einer Steuerkolbenachse (109) verschiebbar aufgenommen ist, wobei die Bremskörpereinrichtung (16) mit dem Steuerkolben (18) bewegungsgekoppelt ist, sodass der Steuerkolben (18) bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine hydraulische Vorderradbremse 6 des Fahrzeugs (1) zur Erzeugung einer Vorderradbremskraft (100) in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft (101) an dem Hinterrad (4) erzeugt.

Description

Hydraulische Hinterradbremse für ein lenkerqeführtes Fahrzeug sowie Fahrzeug mit der Hinterradbremse

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Hinterradbremse für ein lenkergeführtes Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit der Hinterradbremse.

Es sind sensorbasierte Bremssysteme für Zweiräder bekannt, welche bei einem plötzlichen Abbremsen und dem Fall einer Blockierung des Vorderrads ein Überschlagen des Fahrers über das Vorderrad verhindern sollen. Derartige Bremssysteme sind jedoch aufgrund von hohen kosten und komplizierter Technik für vergleichsweise einfache Fahrzeuge, wie z.B. Fahrräder oder Tretroller, ungeeignet.

Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 2008 019 469 A1 ein Überschlagschutzsystem für Zweiräder, bestehend aus einer Bremse für das Vorderrad, einem elektrisch betätigbaren Stellglied für die Bremse sowie einer Signalverarbeitungseinheit, welche Eingangssignale von Sensoren verknüpft und das Stellglied für die Bremse derart ansteuert, dass der Überschlag über den Lenker verhindert wird. Hierzu wird zur Erkennung eines auf Grund abhebender Hinterachse beginnenden Überschlags die Winkelbewegung (Nickbewegung) des Zweirads um die quer zur Fahrrichtung liegende Drehachse, insbesondere der Drehwinkel, der Neigungswinkel in Bezug auf die Schwerkraft, die Drehwinkelgeschwindigkeit (Drehrate) und/oder die Drehwinkelbeschleunigung als Eingangssignal der Signalverarbeitungseinheit zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Hinterradbremse vorzuschlagen, welche sich durch einen einfachen mechanischen und kostengünstigen Aufbau auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch eine Hinterradbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.

Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Hinterradbremse, welche für ein lenkergeführtes Fahrzeug ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Hinterradbremse ist insbesondere zur Erzeugung eines Bremsmoments und zum Abbremsen des Hinterrads des Fahrzeugs ausgebildet.

Das Fahrzeug kann insbesondere mit Muskelkraft, mit elektrischem Antrieb oder einer Kombination von beiden betrieben werden. Bevorzugt ist das Fahrzeug als ein einspuriges oder alternativ als ein mehrspuriges Fahrzeug ausgebildet. Bevorzugt ist das einspurige Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, z.B. als ein Pedelec oder als ein E-Bike, ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch als ein Elektrokleinfahrzeug oder als ein Elektrokleinstfahrzeug oder als ein Elektromobil ausgebildet sein. Insbesondere sind darunter Fahrzeuge ohne Sitz oder selbstbalancierende Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen. Beispielsweise kann das Fahrzeug somit als ein Roller, insbesondere als ein Elektromotorrad, als ein Elektromotorroller, als ein Elektroroller, Elektrotretroller, Elektroscooter, z.B. E- Scooter, oder dergleichen ausgebildet sein.

Die Hinterradbremse weist ein Bremssattelgehäuse mit mindestens oder genau einem Bremskolbenraum auf. Das Bremssattelgehäuse ist vorzugsweise fest an einem Rahmen, vorzugsweise einem Hinterbau, des Fahrzeugs montiert. Der Bremskolbenraum ist insbesondere als ein mit einem Fluid, insbesondere einer hydraulischen Flüssigkeit, befüllter und/oder befüllbarer Druckraum zu verstehen, welcher hydraulisch mit einem Bremsgeber, insbesondere einem Bremshebel, verbunden ist.

Die Hinterradbremse weist mindestens oder genau eine Bremskolbeneinheit auf. Die Bremskolbeneinheit ist in dem Bremskolbenraum des Bremssattelgehäuses axial entlang einer Bremskolbenachse verschiebbar aufgenommen. Bevorzugt wird bei einer Betätigung der Bremskolbeneinheit eine Fluidsäule in Richtung des Bremskolbenraums verschoben, wodurch die Bremskolbeneinheit in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse verschoben wird. Insbesondere ist die Bremskolbeneinheit in der einfachsten Ausgestaltung als ein zylindrischer, vorzugsweise einteiliger, Bremskolben ausgebildet. Alternativ kann die Bremskolbeneinheit jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Bremskolbenachse parallel und/oder gleichgerichtet zu einer Raddrehachse des Hinterrades angeordnet.

Die Hinterradbremse weist mindestens oder genau eine Bremskörpereinrichtung auf. Insbesondere ist die Bremskörpereinrichtung zur Erzeugung eines Bremsmoments in einen Reibkontakt mit einer Bremsscheibe bringbar. Hierzu ist die Bremskörpereinrichtung mit der Bremskolbeneinheit wirkverbunden, wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse eine hydraulische Betätigungskraft über die Bremskolbeneinheit auf die Bremskörpereinrichtung übertragen wird, um eine Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment an einem Hinterrad des Fahrzeugs zu erzeugen. Insbesondere ist die Hinterradbremskraft als eine tangentiale Reibkraft zu verstehen, welche zwischen der Bremskörpereinrichtung und einer Bremsscheibe wirkt. Hierzu wird die Bremskörpereinrichtung bei einer Beaufschlagung durch die Bremskolbeneinheit axial in Bezug auf die Bremskolbenachse in Richtung der Bremsscheibe bewegt bzw. mit dieser in Reibkontakt gebracht. Insbesondere ist die Bremsscheibe drehfest mit dem Rad verbindbar und/oder verbunden. Die Bremsscheibe kann beispielsweise als eine Metallbremsscheibe ausgebildet sein und rotiert gemeinsam mit dem Hinterrad.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hinterradbremse einen Steuerkolben aufweist. Das Bremssattelgehäuse weist einen Steuerkolbenraum auf, welcher zur Aufnahme des Steuerkolbens ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere sind der Bremskolbenraum und der Steuerkolbenraum hydraulisch voneinander getrennt und/oder separat zueinander ausgebildet. Der Steuerkolbenraum ist insbesondere als ein weiterer mit einem Fluid, insbesondere einer hydraulischen Flüssigkeit, befüllter und/oder befüllbarer Druckraum zu verstehen, welcher hydraulisch mit einem Bremsnehmer, insbesondere einer Vorderradbremse, verbunden ist. Der Steuerkolben ist in dem Steuerkolbenraum axial entlang einer Steuerkolbenachse verschiebbar aufgenommen. Insbesondere ist die Steuerkolbenachse tangential zu der Bremsscheibe und/oder quer zu der Bremskolbenachse und/oder der Raddrehachse angeordnet. Die Bremskörpereinrichtung ist mit dem Steuerkolben bewegungsgekoppelt, sodass der Steuerkolben bei einer Betätigung der Hinterradbremse die Vorderradbremse zur Erzeugung einer Vorderradbremskraft an einem Vorderrad des Fahrzeugs in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft und/oder des Bremsmoments an dem Hinterrad betätigt. Insbesondere ist bewegungsgekoppelt dahingehend zu verstehen, dass eine auf die Bremskörpereinrichtung übertragene Bewegung an den Steuerkolben weitergegeben wird, um den Steuerkolben in dem Steuerkolbenraum zu verschieben. Vereinfacht ausgedrückt, wird bei einer Betätigung der Hinterradbremse zugleich die Vorderradbremse betätigt. Die Hinterradbremse, insbesondere der Steuerkolben, bildet somit vorzugsweise einen Bremsgeber für die Vorderradbremse.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die hydraulische Verbindung der Hinterradbremse mit der Vorderradbremse ein Bremssystem vorgeschlagen wird, welches bei einer Betätigung der Hinterradbremse ein reguliertes Bremsmoment an dem Vorderrad erzeugt. Dadurch kann eine optimale Bremskraftverteilung an den Fahrzeugrädern erfolgen, sodass die Fahrsicherheit deutlich erhöht wird. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass die Hinterradbremse an eine Standardschnittstelle für eine Bremsscheibe montierbar ist und somit in einfacher Weise integriert bzw. nachgerüstet werden kann. Zudem wird ein einfaches mechanisches Bremssystem vorgeschlagen, welches hinsichtlich bekannter sensorbasierter Bremssysteme deutlich kostengünstiger und robuster umgesetzt werden kann.

In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment an dem Hinterrad aus der hydraulischen Betätigungskraft sowie einem Massenschwerpunkt des Fahrers resultiert. Vereinfacht ausgedrückt, wird die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment umso größer je weiter hinten sich der Massenschwerpunkt befindet, da das Hinterrad mehr Kraft auf dem Boden übertragen kann. Entsprechend nimmt die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment ab, je weiter vorne sich der Massenschwerpunkt befindet. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorderradbremskraft für die hydraulische Vorderradbremse bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes in Richtung des Vorderrads reduziert wird und bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes in Richtung des Hinterrads erhöht wird. Insbesondere kann je nach Fahrzeuggeometrie eine optimale Vorderradbremskraft in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft durch eine entsprechende Auslegung der Hinterradbremse eingestellt werden, um eine optimale Bremskraftverteilung in Abhängigkeit des Massenschwerpunktes umzusetzen.

In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Hinterradbremskraft an dem Hinterrad bei einem Abheben des Hinterrades von der Fahrbahn schlagartig abnimmt. Insbesondere ist die auf das Hinterrad einwirkende Radaufstandskraft bei einem Verlust des Bodenkontakts gleich Null, sodass die an dem Hinterrad wirkende Hinterradbremskraft eine sprunghafte Veränderung erfährt. Dabei wird die von der Hinterradbremskraft abhängige Vorderradbremskraft ebenfalls schlagartig reduziert, sodass ein Überschlag des Fahrrads verhindert wird. Hebt das Hinterrad beispielsweise bei einem drohenden Überschlag vom Boden ab, wird die Hinterradbremse, insbesondere der Steuerkolben, entlastet und somit die Vorderradbremse schlagartig geöffnet, sodass ein Blockieren des Vorderrads verhindert wird. Es wird somit in einfacher Weise ein Überschlagschutz für das Fahrzeug realisiert.

In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Bremskörpereinrichtung um eine Schwenkachse schwenkbar an dem Bremssattelgehäuse angeordnet ist. Insbesondere ist die Schwenkachse gleichgerichtet und/oder parallel zu der Bremskolbenachse und/oder der Raddrehachse des Hinterrades ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Bremskörpereinrichtung in axialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse beweglich an dem Bremssattelgehäuse angeordnet. Bei einer Betätigung der Hinterradbremse führt die Bremskörpereinrichtung eine Schwenkbewegung in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft und/oder des Bremsmoments um die Schwenkachse aus, um den Steuerkolben in dem weiteren Bremskolbenraum entgegen einer Rückstellkraft axial zu verschieben. Insbesondere wird die Bremskörpereinrichtung aufgrund des Reibschlusses mit der Bremsscheibe in einer Drehrichtung des Hinterrades mitgenommen und dabei um die Schwenkachse verschenkt. Vereinfacht ausdrückt, wird die Bremskörpereinrichtung umso stärker verschwenkt je höher die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment an dem Hinterrad ist. Somit ist die axiale Bewegung des Steuerkolbens abhängig von der Hinterradbremskraft bzw. des Bremsmoments. Vorzugsweise ist die Bremskörpereinrichtung derart mit dem Steuerkolben bewegungsgekoppelt, dass die Schwenkbewegung um die Schwenkachse in eine Linearbewegung des Steuerkolbens entlang der Steuerkolbenachse gewandelt wird. Somit wird eine Bremskörpereinrichtung vorgeschlagen, welche bei einer Betätigung der Hinterradbremse den Steuerkolben in einfacher Weise in Abhängigkeit des Bremsmoments am Hinterrad durch eine Schwenkbewegung verschiebt. Es wird somit ein besonders einfaches und robustes Bremssystem vorgeschlagen.

In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Bremskörpereinrichtung einen Bremsbelagabschnitt aufweist. Insbesondere dient der Bremsbelagabschnitt zur Bildung eines Reibschlusses mit der Bremsscheibe bzw. ist der Bremsbelagabschnitt in Reibkontakt mit der Bremsscheibe bringbar. Die Bremskolbeneinheit ist in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse an dem Bremsbelagabschnitt abgestützt. Insbesondere wird der Bremskolbenabschnitt bei einer Betätigung der Hinterradbremse in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse mit einer hydraulischen Betätigungskraft beaufschlagt und an die Bremsscheibe gedrückt, um die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment zur erzeugen. Der Bremsbelagabschnitt kann dabei mit einem Reibmittel versehen sein, welches einen Verschleißpartner zu der Bremsscheibe bildet und auf einer Trägerplatte aufgebracht ist.

In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Bremskörpereinrichtung einen Hebelabschnitt aufweist. Insbesondere dient der Hebelabschnitt zur Übertragung der Schwenkbewegung auf den Steuerkolben. Der Hebelabschnitt schließt sich in Bezug auf die Schwenkachse in radialer Richtung an den Bremsbelagabschnitt an und ist in einer Umlaufrichtung an dem Steuerkolben abgestützt. Insbesondere ist der Hebelabschnitt vereinfacht dargestellt als ein Hebelarm zu verstehen, welcher sich in Bezug auf die Raddrehachse radial nach außen hin erstreckt. Vorzugsweise weist der Hebelabschnitt auf der an dem Steuerkolben abgestützten Seite einen Radius und/oder eine kalottenförmige und/oder abgerundete Kontur auf. Der Hebelabschnitt und der Bremsbelagabschnitt, insbesondere die Trägerplatte, können vorzugsweise aus einem gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt sein. Es wird somit ein Bremskörpereinrichtung vorgeschlagen, welche besonders einfach ausgestaltet und somit kostengünstig gefertigt werden kann.

In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Bremsbelagabschnitt eine Bremsbelagaufnahme und einen Bremsbelag aufweist. Der Bremsbelag ist in der Bremsbelagaufnahme bewegbar ausgenommen. Insbesondere ist der Bremsbelag in Bezug auf die Bremskolbenachse in axialer und/oder radialer Richtung mit einem Spiel und/oder drehbar aufgenommen. Insbesondere ist die Bremsbelagaufnahme als ein Durchbruch, vorzugsweise eine zylindrische Bohrung, ausgebildet, in welcher der Bremsbelag frei bewegbar aufgenommen ist. Der Bremsbelag ist vorzugsweise separat zu der restlichen Bremskörpereinrichtung ausgebildet. Durch die bewegbare Aufnahme des Bremsbelags in der Bremsbelagaufnahme kann ein Verklemmen der Bremskörpereinrichtung verhindert werden und die Funktionssicherheit der Hinterradbremse gewährleistet werden.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Bremskolbeneinheit ein Kolbenteil zur Abstützung an dem Bremsbelag sowie einen axial in dem Bremskolbenraum verschiebbaren Grundkörperteil mit einem Führungsabschnitt aufweist, wobei der Kolbenteil in dem Führungsabschnitt zumindest in radialer Richtung bewegbar und/oder drehbar aufgenommen ist. Insbesondere ist der Grundkörperteil als ein zylindrischer Kolben ausgebildet, in welchen der Führungsabschnitt koaxial in Bezug auf die Bremskolbenachse eingebracht ist. Der Führungsabschnitt ist vorzugsweise als eine zylindrische Vertiefung, Aussparung, Bohrung oder dergleichen ausgebildet. Insbesondere ist der Führungsabschnitt in Richtung der Bremskörpereinrichtung hin geöffnet, wobei der Kolbenteil abschnittsweise aus dem Führungsabschnitt geführt bzw. herausragt und in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse an dem Bremsbelag abgestützt ist. Insbesondere ist der Kolbenabschnitt in axialer Richtung durch ein Sicherungsmittel, z.B. ein Sicherungsring, verliersicher in dem Führungsabschnitt gehalten. Hierzu kann der Kolbenteil vorzugsweise einen Bund, Flansch, Kragen oder dergleichen aufweisen, über welchen das Kolbenteil an dem Sicherungsring in axialer Richtung abgestützt ist. Optional kann die Bremskolbeneinheit ein Führungselement aufweisen, welches einerseits gelenkig, insbesondere über ein erstes Kugelgelenk, mit dem Grundkörperteil und andererseits gelenkig, insbesondere über ein zweites Kugelgelenk, mit dem Kolbenteil verbunden ist. Es wird somit ein Bremskolbeneinheit vorgeschlagen, welche bei einer Beaufschlagung des Bremsbelags mit der hydraulischen Betätigungskraft eine Relativbewegung des Bremsbelags in der Bremsbelagaufnahme sicherstellt.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Bremssattelgehäuse einen Bremshebelanschluss zum hydraulischen Anschluss des Bremskolbenraums an einen Hinterradbremshebel aufweist und einen Bremsenanschluss zum hydraulischen Anschluss des Steuerkolbenraums an die Vorderradbremse aufweist. Insbesondere sind der Bremshebelanschluss und der Bremsenanschluss jeweils als ein Schlauchanschluss ausgebildet. Vorzugsweise ist der Hinterradbremshebel über eine Hydraulikleitung mit dem Bremshebelanschluss verbunden und die Vorderradbremse über eine weitere Hydraulikleitung mit dem Bremsenanschluss verbunden. Es wird somit eine Hinterradbremse vorgeschlagen, welche sich durch eine einfache hydraulische Anbindung auszeichnet.

In einer weiteren Umsetzung ist vorgesehen, dass die hydraulische Hinterradbremse als eine Festsattelscheibenbremse ausgebildet ist. Insbesondere weist die Hinterradbremse genau zwei Bremskörpereinrichtungen auf, welche beidseitig zu der Bremsscheibe angeordnet sind. Bevorzugt weist die Hinterradbremse je Bremskörpereinrichtung jeweils eine Bremskolbeneinheit auf, so dass die Bremskörpereinrichtungen symmetrisch gegen die Bremsscheibe gedrückt werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass für die Hinterradbremse mehr Bremskörpereinrichtungen und/oder mehr Bremskolben verwendet werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der hydraulischen Hinterradbremse, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Insbesondere weist das Fahrzeug den Hinterradbremshebel zur Betätigung der Hinterradbremse auf, wobei die Vorderradbremse bei einer Betätigung des Hinterradbremshebels mitbetätigt wird. Optional kann das Fahrzeug jedoch auch einen Vorderradbremshebel aufweisen, welcher zur separaten Betätigung der Vorderradbremse mit dieser hydraulisch verbunden ist. Die Vorderradbremse kann als eine Festsattelscheibenbremse ausgebildet sein. Alternativ kann die Vorderradbremse jedoch auch als eine konzentrische Radbremse (CBC-Bremse) ausgebildet sein.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren diese zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer durch eine Hinterradbremse betätigbaren Vorderradbremse als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine dreidimensionale Detailansicht der Hinterradbremse in einer Einbausituation;

Figur 3 eine erste Schnittdarstellung der Hinterradbremse gemäß Figur 2;

Figur 4 eine zweite Schnittdarstellung der Hinterradbremse gemäß Figur 2;

Figur 5 eine weitere Detaildarstellung der Hinterradbremse gemäß Figur 2 bei einem Bremsvorgang; Figur ß eine alternative Ausführung der Hinterradbremse in einer ersten Schnittdarstellung;

Figur 7 eine zweite Schnittdarstellung der Hinterradbremse gemäß Figur 6.

Einander entsprechende oder gleiche Teile, Komponenten sind mit einander entsprechenden oder gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung ein muskelkraftbetriebenes Fahrzeug 1 . Das Fahrzeug 1 ist als ein Fahrrad ausgebildet, welches im Wesentlichen aus einem Rahmen 2 sowie einem Vorderrad 3 und einem Hinterrad 4 gebildet ist. Dabei ist das Vorderrad 2 über einen Lenker 5 schwenkbeweglich mit dem Rahmen 4 verbunden, sodass das Vorderrad 2 zur Lenkung des Fahrzeugs 1 über den Lenker 5 verschwenkt werden kann.

Das Fahrzeug 1 weist eine Vorderradbremse 6 auf, welche zur Übertragung einer Vorderradbremskraft 100 auf das Vorderrad 3 dient. Die Vorderradbremse 6 ist beispielsweise als eine Reibbremse ausgebildet, welche das Vorderrad 3 bei einer Betätigung durch Reibung abbremst. Beispielsweise kann die Vorderradbremse 6 als eine hydraulische Scheibenbremse ausgebildet sein.

Weiterhin weist das Fahrzeug 1 eine Hinterradbremse 7 auf, welche zur Übertragung einer Hinterradbremskraft 101 auf das Hinterrad 4 dient. Die Hinterradbremse 7 ist beispielsweise als eine weitere Reibbremse ausgebildet, welche das Hinterrad 4 bei einer Betätigung durch Reibung abbremst. Beispielsweise kann die Hinterradbremse 7 als eine weitere hydraulische Scheibenbremse ausgebildet sein.

Zur Betätigung der Hinterradbremse 7 weist das Fahrzeug 1 einen Hinterradbremshebel 8 auf, welcher zur manuellen Betätigung der Hinterradbremse 7 durch einen Fahrer des Fahrzeugs 1 dient. Der Hinterradbremshebel 8 ist hierzu an dem Lenker 5 angeordnet, wobei der Bremshebel 8 zum Abbremsen des Fahrzeugs 1 mit einer durch den Fahrer aufgebrachten Handkraft beaufschlagt werden kann. Über eine Hydraulikleitung 9 ist der Hinterradbremshebel 8 mit der Hinterradbremse 7 hydraulisch verbunden.

Das Fahrrad 1 weist einen Massenschwerpunkt 102 auf, welcher abhängig von der Position des Fahrers, nicht dargestellt, in der Ebene nach vorne in Richtung des Vorderrads 3 oder nach hinten in Richtung des Hinterrades 4 verlagert werden kann. Eine im Massenschwerpunkt 102 angreifende Gewichtskraft 103 teilt sich auf das Vorderrad 3 und Hinterrad 4 auf, wo entsprechend eine vordere und eine hintere Radaufstandskraft 104, 105 als Gegenkraft durch die Fahrbahn auf das Vorderrad 3 bzw. das Hinterrad 4 aufgebracht wird.

Bei einer Betätigung des Hinterradbremshebels 8 wird die Hinterradbremskraft 101 an dem Hinterrad 4 erzeugt, wobei das dadurch erzeugte Bremsmoment von dem Massenschwerpunkt 102 des Fahrers sowie der einwirkenden Hinterradbremskraft 101 abhängig ist. Je weiter hinten sich der Massenschwerpunkt 102 befindet, desto höher wird die hintere Radaufstandskraft 105 und somit das Bremsmoment an dem Hinterrad 4, da das Hinterrad 4 mehr Kraft auf den Boden übertragen kann. Bei einer Verschiebung des Massenschwerpunktes 102 nach vorne, wird das Bremsmoment an dem Hinterrad 4 bzw. die Hinterradbremskraft 101 verringert und zugleich das Bremsmoment an dem Vorderrad 3 bzw. die Vorderradbremskraft 100 erhöht. Dabei kann im schlimmsten Fall das Vorderrad 3 blockieren, wodurch ein Überschlag des Fahrrads 1 um das Vorderrad 3 entstehen kann.

Es wird daher eine Hinterradbremse 7 vorgeschlagen, welche über eine weitere Hydraulikleitung 10 mit der Vorderradbremse 6 in Wirkverbindung steht. Dabei wird die Vorderradbremse 6 bei einer Betätigung der Hinterradbremse 7 mitbetätigt, wobei in Abhängigkeit des Bremsmoments an dem Hinterrad 4 bzw. in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft 101 ein reguliertes Bremsmoment an dem Vorderrad 3 bzw. die Vorderradbremskraft 100 erzeugt wird. Insbesondere muss bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes 102 in Richtung des Vorderrads 3 die Vorderradbremskraft 100 abfallen, um ein Überschlagen des Fahrers über das Rad zu verhindern. Figur 2 zeigt in einer perspektivischen Detailansicht die Hinterradbremse 7 für das Fahrzeug 1. Das Fahrzeug 1 weist eine Bremsscheibe 11 auf, wobei die Bremsscheibe 11 drehtest mit dem Hinterrad 4 verbunden ist. Die Bremsscheibe 11 und das Hinterrad 4 rotieren gemeinsam um eine Raddrehachse 106.

Die Hinterradbremse 7 ist als eine Festsattelscheibenbremse ausgebildet, welche an dem Rahmen 2, insbesondere dem Hinterbau, des Fahrzeugs 1 befestigt ist und die Bremsscheibe 11 beidseitig umgreift. Die Hinterradbremse 7 weist hierzu ein Bremssattelgehäuse 12 auf, welches über zwei Befestigungsmittel 13, z.B. Schrauben, lösbar an dem Rahmen 2 montiert ist.

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Hinterradbremse 7 entlang einer Bremskolbenachse 107. Das Bremssattelgehäuse 12 weist zwei koaxial in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 angeordnete Bremskolbenräume 14 auf, welche einander gegenüberliegend in dem Bremssattelgehäuse 12 angeordnet sind. Die beiden Bremskolbenräume 14 sind jeweils als ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet, welcher mit einer Bremsflüssigkeit befüllbar ist.

Die Hinterradbremse 7 weist je Bremskolbenraum 14 jeweils eine Bremskolbeneinheit 15 auf, welche in dem jeweils zugehörigen Bremskolbenraum 14 angeordnet sind und diesen in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 begrenzen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Bremskolbeneinheiten 15 jeweils als ein zylindrischer Bremskolben ausgebildet, welcher dichtend, z.B. über eine Vierkantdichtung, in dem Bremskolbenraum 14 aufgenommen ist. Die beiden Bremskolbeneinheiten 15 sind dabei in dem jeweiligen Bremskolbenraum 14 verschiebbar aufgenommen, wobei die Bremskolbeneinheiten 15 bei einer Erhöhung eines Fluiddrucks in dem Bremskolbenraum 14 in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 jeweils mit einer hydraulischen Betätigungskraft 108 beaufschlagt werden.

Ferner weist die Hinterradbremse 7 zwei Bremskörpereinrichtungen 16 auf, welche in einer Einbausituation der Hinterradbremse 7, wie in Figur 2 gezeigt, beidseitig der Bremsscheibe 11 angeordnet sind und durch jeweils die eine Bremskolbeneinheit 15 in Richtung der Bremsscheibe 11 mit der hydraulischen Betätigungskraft 108 beaufschagbar sind. In der Einbausituation ist die Bremskolbenachse 107 achsparallel zu der Hauptdrehachse 106 ausgerichtet, wobei die beiden Bremskolbeneinheiten 15 dazu ausgebildet sind, die jeweils zugehörige Bremskörpereinrichtung 16 an die Bremsscheibe 11 in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 zu drücken, um die Hinterradbremskraft 101 beidseitig auf die Bremsscheibe 11 aufzubringen.

Figur 4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der Hinterradbremse 7 entlang einer Steuerkolbenachse 109. Das Bremssattelgehäuse 12 weist einen koaxial in Bezug auf die Steuerkolbenachse 109 angeordneten Steuerkolbenraum 17 auf, welcher als ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet ist und mit einer Bremsflüssigkeit befüllbar ist. Die Steuerkolbenachse 109 ist dabei quer zu der Bremskolbenachse 107 ausgerichtet und/oder schneidet die Steuerkolbenachse 109 in einer radialen Draufsicht rechtwinklig bzw. senkrecht.

Die Hinterradbremse 7 weist einen Steuerkolben 18 auf, welcher in dem Steuerkolbenraum 17 angeordnet ist und diesen in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 109 begrenzt. Der Steuerkolben 18 ist dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 107 verschiebbar in dem Steuerkolbenraum 17 aufgenommen.

Die beiden Bremskörpereinrichtungen 16 sind jeweils um eine Schwenkachse 110 schwenkbar in dem Bremssattelgehäuse 12 angeordnet. Die Schwenkachse 110 ist dabei quer zu der Steuerkolbenachse 109 und/oder achsparallel zu der Bremskolbenachse 107 angeordnet.

Die Bremskörpereinrichtung 16 weist einen Hebelabschnitt 19 und einen Bremsbelagabschnitt 20 auf, wobei sich der Hebelabschnitt 19 an den Bremsbelagabschnitt 20 radial nach außen anschließt. Der Hebelabschnitt 19 ist dabei an dem Steuerkolben 18 abgestützt, sodass bei einer Schwenkbewegung 111 der Bremskörpereinrichtung 16 in Richtung des Steuerkolbens 18, dieser in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 109 entgegen einer Rückstellkraft 112 in den Steuerkolbenraum 18 verschoben wird. Die Rückstellkraft 112 kann beispielsweise durch eine Federeinrichtung, nicht dargestellt, und/oder eine Dichtungseinrichtung 21 , z.B. eine oder mehrere Vierkantdichtungen, aufgebracht werden.

Der Bremsbelagabschnitt 20 steht jeweils mit der zugehörigen Bremskolbeneinheit 15 in Wirkverbindung, wobei der Bremsbelagabschnitt 20 bei einer Beaufschlagung der Bremskolbeneinheit 15 mit der Betätigungskraft 108 in Reibkontakt mit der Bremsscheibe 11 gebracht wird, um das Bremsmoment bzw. die Hinterradbremskraft 101 zu erzeugen. Hierzu sind die beiden Bremskörpereinrichtungen 16 in axialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse 110 relativ zueinander verschiebbar. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Bremskörpereinrichtungen 16 jeweils einteilig ausgebildet.

Wie der Figur 2 zu entnehmen, weist das Bremssattelgehäuse 12 einen Bremshebelanschluss 22 und einen Bremsenanschluss 23 auf. Die beiden Anschlüsse 22, 23 sind dabei jeweils als ein Schlauchanschluss ausgebildet und dienen zum Anschluss der Hydraulikleitungen 9, 10. Der Bremshebelanschluss 22 ist hydraulisch mit den beiden Bremskolbenräumen 14 verbunden, wobei die Hydraulikleitung 9 an den Bremshebelanschluss 22 angeschlossen ist und die beiden Bremskolbenräume 14 fluidtechnisch mit dem Hinterradbremshebel 8 verbindet. Der Bremsenanschluss 23 ist hydraulisch mit dem Steuerkolbenraum 17 verbunden, wobei die weitere Hydraulikleitung 10 an den Bremsenanschluss 23 angeschlossen ist und den Steuerkolbenraum 17 fluidtechnisch mit der Vorderradbremse 6 verbindet. Vereinfacht dargestellt, bildet der Hinterradbremshebel 8 einen Bremsgeber für die Hinterradbremse 7 und die Hinterradbremse 7 bildet wiederum einen Bremsgeber für die Vorderradbremse 6.

Figur 5 zeigt die Hinterradbremse 7 in der Einbausituation, wobei das Bremssattelgehäuse 12 teilweise offen dargestellt ist. Bei einem Bremsvorgang werden die beiden Bremskolbeneinheiten 15 mit der Betätigungskraft 108, wie in Figur 3 beschrieben beaufschlagt, wobei die Bremskörpereinrichtungen 16 mit ihren Bremsbelagabschnitten 20 an die Bremsscheibe 11 unter Bildung eines Reibschlusses angepresst werden, um die Hinterradbremskraft 101 bzw. das Bremsmoment um die Raddrehachse 106 zu erzeugen. Dabei werden die beiden Bremskörpereinrichtungen 101 in einer Drehrichtung, wie in Figur 5 angedeutet, des Hinterrades 4 mitgenommen, sodass diese die Schwenkbewegung 111 in Richtung des Steuerkolbens 18 um die Schwenkachse 110 ausführen und den Steuerkolben 18 über den Hebelabschnitt 19 in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 109 in den Steuerkolbenraum 17 drücken. Dabei wird eine Fluidsäule in Richtung der Vorderradbremse 6 zur Erzeugung der Vorderradbremskraft 100 verschoben, welche von der am Hinterrad 4 erzeugten Hinterradbremskraft 101 bzw. dem Bremsmoment am Hinterrad 4 abhängig ist.

Bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes 102 in Richtung des Vorderrads 3, wird die an dem Hinterrad 4 wirkende Hinterradbremskraft 101 aufgrund der geringeren Radaufstandskraft 105, z.B. bei einem Abheben des Hinterrades 4, reduziert, wobei der Steuerkolben 18 entlastet und durch die Rückstellkraft 112 zurückgedrückt werden kann. Dadurch wird die Vorderradbremse 6 schlagartig entlastet und ein Blockieren des Vorderrads 3 verhindert.

Figur 6 zeigt eine alternative Ausführung der Hinterradbremse 7 in einer Schnittdarstellung entlang der Steuerkolbenachse 109 als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Unterschied der gezeigten Hinterradbremse 7 im Vergleich zu der zuvor beschrieben Ausführungsvariante besteht im Wesentlichen darin, dass die Bremskörpereinrichtungen 16 einen Bremsbelag 24 aufweisen, welcher bewegbar in einer Bremsbelagaufnahme 25 aufgenommen ist. Der Bremsbelag 24 ist dabei zylindrisch, insbesondere kreisrund, ausgebildet, wobei die Bremsbelagaufnahme 25 als eine zylindrische, insbesondere kreisrunde, Bohrung ausgebildet ist. Die Bremskörpereinrichtungen 16 sind in dieser Ausführung somit mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet. Figur 7 zeigt die Hinterradbremse 7 gemäß Figur 6 in einer weiteren Schnittdarstellung entlang der Bremskolbenachse 107. Die Bremskolbeneinheiten 14 weisen jeweils ein Grundkörperteil 26 sowie ein Kolbenteil 27, wobei der Grundkörperteil 26 einen Führungsabschnitt 28 aufweist, in welchem der Kolbenteil 27 in radialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 mit einem radialen Spiel 113 geführt ist. Dadurch können die Bremsbeläge 24 auch unter Last innerhalb der Bremsbelagaufnahme 25 in radialer Richtung bewegt und verdreht werden.

Der Grundkörperteil 26 ist dabei als ein zylindrischer Kolben ausgebildet, welcher in dem Kolbenraum 14 aufgenommen und über eine Kolbendichtung 29 dichtend an dem Bremssattelgehäuse 12 abgestützt ist. Der Führungsabschnitt 28 ist dabei als eine koaxial in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 eingebrachte Vertiefung ausgebildet, welche in Richtung der Bremskörpereinrichtung 16 geöffnet ist.

Der Kolbenteil 27 ist in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 einerseits an dem Bremsbelag 24 abgestützt und andererseits über ein Führungselement 30 gelenkig mit dem Grundkörperteil 26 verbunden. Die Bremskolbeneinheit 15 weist zudem ein Sicherungsmittel 31 , z.B. ein Sicherungsring, auf, welches zur axialen Sicherung des Kolbenteils 27 in dem Führungsabschnitt 28 dient. Der Kolbenteil 27 weist hierzu einen radial nach außen gerichteten Bund 32 auf, über welchen der Kolbenteil 27 in axialer Richtung an dem Sicherungsmittel 31 abgestützt ist.

Durch die rahmenfeste Anbindung des Bremssattelgehäuses 12 wird die Bremsscheibe 11 durch die Betätigungskraft 108, die mit einem hinten liegenden Massenschwerpunkt 102 gesetzt worden ist, im Fall einer Verschiebung des Massenschwerpunkt 102 nach vorne, festgehalten. Durch die bewegbare Aufnahme der Bremsbeläge 24 in der Bremsbelagaufnahme 25 sowie die radiale Führung des Bremskolbenteils 27 innerhalb des Führungsabschnitts 28, kann somit ein Verklemmen der Bremskörpereinrichtungen 16 bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes 102 während des Bremsvorgangs verhindert werden. Bezuqszeichenliste

Fahrrad

Rahmen

Vorderrad

Hinterrad

Lenker

Vorderradbremse

Hinterradbremse

Hinterradbremshebel

Hydraulikleitung weitere Hydraulikleitung

Bremsscheibe

Bremssattelgehäuse

Befestigungsmittel

Bremskolbenraum

Bremskolbeneinheit

Bremskörpereinrichtung

Steuerkolbenraum

Steuerkolben

Hebelabschnitt

Bremsbelagabschnitt

Dichtungseinrichtung

Bremshebelanschluss

Bremsenanschluss

Bremsbelag

Bremsbelagaufnahme

Grundkörperteil

Kolbenteil

Führungsabschnitt

Kolbendichtung Führungselement

Sicherungsmittel

Bund

Vorderradbremskraft

Hinterradbremskraft

Massenschwerpunkt

Gewichtskraft vordere Radaufstandskraft hintere Radaufstandskraft

Raddrehachse

Bremskolbenachse

Betätigungskraft

Steuerkolbenachse

Schwenkachse

Schwenkbewegung

Rückstellkraft radiales Spiel

Claims

Patentansprüche

1 . Hydraulische Hinterradbremse (7) für ein lenkergeführtes Fahrzeug (1 ), mit einem Bremssattelgehäuse (12), wobei das Bremssattelgehäuse (12) mindestens einen Bremskolbenraum (14) aufweist, mit mindestens einer Bremskolbeneinheit (15), wobei die Bremskolbeneinheit (15) in dem Bremskolbenraum (14) axial entlang einer Bremskolbenachse (107) verschiebbar aufgenommen ist, mit mindestens einer Bremskörpereinrichtung (16), wobei die Bremskörpereinrichtung (16) mit der Bremskolbeneinheit (15) wirkverbunden ist, wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine Betätigungskraft (108) über die Bremskolbeneinheit (15) auf die Bremskörpereinrichtung (16) übertragen wird, um eine Hinterradbremskraft (101 ) an einem Hinterrad (4) des Fahrzeugs zu erzeugen, gekennzeichnet durch einen Steuerkolben (18), wobei der Steuerkolben (18) in einem Steuerkolbenraum (17) des Bremssattelgehäuses (12) axial entlang einer Steuerkolbenachse (109) verschiebbar aufgenommen ist, wobei die Bremskörpereinrichtung (16) mit dem Steuerkolben (18) bewegungsgekoppelt ist, sodass der Steuerkolben (18) bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine hydraulische Vorderradbremse (6) des Fahrzeugs (1 ) zur Erzeugung einer Vorderradbremskraft (100) in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft (101) an dem Hinterrad (4) erzeugt.

2. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterradbremskraft (101 ) an dem Hinterrad (4) aus der Betätigungskraft (108) sowie einem Massenschwerpunkt (102) eines Fahrers des Fahrzeugs (1 ) resultiert, wobei die von der Hinterradbremskraft (101 ) abhängige Vorderradbremskraft (100) bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes (102) in Richtung des Vorderrads (3) reduziert wird und bei einer Verlagerung des Massenschwerpunktes (102) in Richtung des Hinterrads (4) erhöht wird.

3. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterradbremskraft (101 ) an dem Hinterrad (4) bei einem Abheben des Hinterrades (4) schlagartig abnimmt, wobei die von der Hinterradbremskraft (101 ) abhängige Vorderradbremskraft (100) ebenfalls schlagartig reduziert wird, sodass ein Überschlag des Fahrrads (1) verhindert wird.

4. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskörpereinrichtung (16) um eine Schwenkachse (110) schwenkbar an dem Bremssattelgehäuse (12) angeordnet ist, wobei die Bremskörpereinrichtung (16) bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine Schwenkbewegung (111 ) in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft (101 ) um die Schwenkachse (110) ausführt, um den Steuerkolben (18) in den Steuerkolbenraum (17) entgegen einer Rückstellkraft (112) axial zu verschieben.

5. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskörpereinrichtung (16) einen Bremsbelagabschnitt (20) zur Bildung eines Reibkontakts mit einer Bremsscheibe (11 ) aufweist, wobei die Bremskolbeneinheit (15) in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse (107) an dem Bremsbelagabschnitt (20) abgestützt ist.

6. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskörpereinrichtung (16) einen Hebelabschnitt (19) aufweist, wobei sich der Hebelabschnitt (19) in radialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse (110) an den Bremsbelagabschnitt (20) erstreckt und in einer Umlaufrichtung an dem Steuerkolben (18) abgestützt ist.

7. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsbelagabschnitt (20) eine Bremsbelagaufnahme (25) und einen Bremsbelag (24) aufweist, wobei der Bremsbelag (24) in der Bremsbelagaufnahme (25) bewegbar aufgenommen ist.

8. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskolbeneinheit (15) ein Kolbenteil (27) zur Abstützung an dem Bremsbelag (24) sowie einen axial in dem Bremskolbenraum (14) verschiebbaren Grundkörperteil (26) mit einem Führungsabschnitt (28) aufweist, wobei der Kolbenteil (27) in dem Führungsabschnitt (28) in radialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse (107) bewegbar aufgenommen ist.

9. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (12) einen Bremshebelanschluss (22) zum hydraulischen Anschluss des Bremskolbenraums (14) an einen Hinterradbremshebel (8) aufweist und einen Bremsenanschluss (23) zum hydraulischen Anschluss des Steuerkolbenraums (17) an die Vorderradbremse (6) aufweist.

10. Fahrzeug (1 ) mit der hydraulischen Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.