WO2023098940A1 - Hydraulische hinterradbremse für ein lenkergeführtes fahrzeug sowie fahrzeug mit der hinterradbremse - Google Patents

Hydraulische hinterradbremse für ein lenkergeführtes fahrzeug sowie fahrzeug mit der hinterradbremse Download PDF

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WO2023098940A1
WO2023098940A1 PCT/DE2022/100875 DE2022100875W WO2023098940A1 WO 2023098940 A1 WO2023098940 A1 WO 2023098940A1 DE 2022100875 W DE2022100875 W DE 2022100875W WO 2023098940 A1 WO2023098940 A1 WO 2023098940A1
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brake
rear wheel
wheel brake
control piston
piston
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PCT/DE2022/100875
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Inventor
Alan BARRERA BOHORQUEZ
Frank Frietsch
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T11/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant
    • B60T11/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic
    • B60T11/102—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator without power assistance or drive or where such assistance or drive is irrelevant transmitting by fluid means, e.g. hydraulic in combination with mechanical elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L3/00—Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof
    • B62L3/02—Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof for control by a hand lever
    • B62L3/023—Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof for control by a hand lever acting on fluid pressure systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62L—BRAKES SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES
    • B62L3/00—Brake-actuating mechanisms; Arrangements thereof
    • B62L3/08—Mechanisms specially adapted for braking more than one wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D55/00—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/02—Fluid pressure
    • F16D2121/04—Fluid pressure acting on a piston-type actuator, e.g. for liquid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2125/00—Components of actuators
    • F16D2125/18—Mechanical mechanisms
    • F16D2125/58—Mechanical mechanisms transmitting linear movement
    • F16D2125/64—Levers

Definitions

  • Hydraulic rear wheel brake for a handlebar-controlled vehicle and vehicle with the rear wheel brake
  • the invention relates to a hydraulic rear wheel brake for a link-controlled vehicle with the features of the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with the rear wheel brake.
  • Sensor-based braking systems for two-wheelers are known, which are intended to prevent the driver from rolling over the front wheel in the event of sudden braking and in the event of the front wheel locking up.
  • braking systems due to the high costs and complicated technology, such braking systems are unsuitable for comparatively simple vehicles such as bicycles or scooters.
  • the document DE 10 2008 019 469 A1 discloses a rollover protection system for two-wheelers, consisting of a brake for the front wheel, an electrically actuable actuator for the brake and a signal processing unit which links input signals from sensors and controls the actuator for the brake in such a way that the Rollover over the handlebar is prevented.
  • the angular movement (pitching movement) of the two-wheeler around the axis of rotation lying transversely to the direction of travel, in particular the angle of rotation, the angle of inclination in relation to gravity, the angular velocity (yaw rate) and/or the angular acceleration is used as an input signal to detect a rollover beginning due to the rear axle lifting off supplied to the signal processing unit.
  • the invention is based on the object of proposing a hydraulic rear wheel brake which is characterized by a simple mechanical and cost-effective design. This object is achieved by a rear wheel brake having the features of claim 1 and by a vehicle having the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention result from the dependent claims, the following description and the attached figures.
  • the subject matter of the invention is a hydraulic rear wheel brake, which is designed and/or suitable for a steering-controlled vehicle.
  • the rear wheel brake is designed in particular to generate a braking torque and to brake the rear wheel of the vehicle.
  • the rear brake has a rear brake slave.
  • the rear wheel brake slave serves to transmit a rear wheel braking force to a rear wheel, preferably a brake disk of the rear wheel.
  • the rear wheel braking force or the braking torque at the rear wheel results from the hydraulic actuation force and a center of gravity of the driver. To put it simply, the further back the center of gravity is, the greater the rear wheel braking force or braking torque, since the rear wheel can transmit more power to the ground. Accordingly, the rear wheel braking force or braking torque decreases the further forward the center of mass is located.
  • the rear wheel brake slave is in particular operatively connected to a rear wheel brake transmitter, in particular a rear wheel brake lever attached to the handlebars of the vehicle, via a hydraulic path.
  • the rear wheel brake slave has a brake caliper housing with one or more, preferably two, brake piston spaces.
  • the at least one brake piston chamber is to be understood in particular as a pressure chamber which is and/or can be filled with a fluid, in particular a hydraulic liquid, and which is hydraulically connected to the rear wheel brake transmitter.
  • the rear wheel brake slave has one or more, preferably two, brake pistons.
  • the at least one brake piston is in the at least one brake piston chamber of the brake caliper housing axially along a brake piston axis relocatably included.
  • Two brake pistons are preferably accommodated coaxially in relation to a common brake piston axis opposite one another and/or on both sides of the brake disk in a respective brake piston chamber.
  • a column of fluid is displaced via the hydraulic path in the direction of the brake piston chamber, as a result of which the brake piston is displaced in the axial direction in relation to the brake piston axis.
  • the brake piston axis is preferably arranged parallel and/or in the same direction as a wheel axis of rotation of the rear wheel.
  • the rear wheel brake has one or more, preferably two, brake pads.
  • the brake lining can be brought into frictional contact with the brake disc of the rear wheel in order to generate a rear wheel braking force or a braking moment.
  • the rear wheel braking force is to be understood as a tangential frictional force that acts between the brake lining and the brake disc on the rear wheel.
  • the brake pad is operatively connected to the brake piston and/or is supported on the brake pad in the axial direction in relation to the brake piston axis, wherein when the rear wheel brake, in particular the rear wheel brake transmitter, is actuated, a hydraulic actuating force is transmitted via the brake piston to the associated brake pad.
  • the brake lining when acted upon by the brake piston, the brake lining is moved axially in relation to the brake piston axis in the direction of the brake disc or is brought into frictional contact with it.
  • the brake pad can be provided with a friction agent, which forms a wear partner to the brake disc and is applied to a carrier plate.
  • the rear brake has a front brake sensor.
  • the front wheel brake transmitter is used to generate a front wheel braking force for a front wheel of the vehicle.
  • the front wheel brake transmitter is in operative connection with a front wheel brake slave via a hydraulic path.
  • the front wheel brake transmitter has a control piston housing and a control piston, the control piston being accommodated in a control piston chamber of the control piston housing so that it can be displaced axially along a control piston axis.
  • the caliper housing and that Control piston housings are preferably to be understood as two separate housings arranged adjacent to one another on the rear wheel or a rear structure of the vehicle.
  • the control piston chamber is to be understood in particular as a further pressure chamber which is and/or can be filled with a fluid, in particular a hydraulic liquid, and which is hydraulically connected to the front wheel brake slave.
  • the brake piston chamber and the control piston chamber are hydraulically separate from one another and/or are designed separately from one another.
  • the control piston axis is oriented tangentially to the brake disc and/or transversely to the brake piston axis and/or the wheel axis of rotation.
  • the front wheel brake transmitter thus forms part of the rear wheel brake and cannot be actuated by hand.
  • the vehicle can have a front wheel brake lever as a further front wheel brake sensor for manual actuation of the front wheel brake.
  • the rear wheel brake has one or more lever arms, with the rear wheel brake slave being movement-coupled to the control piston via the lever arm.
  • the rear wheel brake slave can be moved relative to the front wheel brake master under the influence of the rear wheel braking force, the front wheel brake, in particular the front wheel brake master, being actuated based on a relative movement between the rear wheel brake slave and the front wheel brake master and/or a front wheel braking force being generated at the front wheel.
  • the rear wheel brake transmitter is actuated
  • the rear wheel brake slave is carried along to a limited extent due to the frictional connection with the brake disc in one direction of rotation of the rear wheel, with this relative movement being transmitted to the control piston via the lever arm.
  • motion-coupled is to be understood to the effect that the movement of the rear wheel brake actuator transmitted to the lever arm is passed on to the control piston in order to displace the control piston in the control piston chamber.
  • the lever arm serves to form a kinematic chain, which translates a movement of the rear wheel brake slave into an axial movement of the control piston.
  • the control piston housing is preferably fixed and the brake caliper housing is movably mounted on the frame, in particular the rear end of the vehicle.
  • the brake caliper housing is mounted on the control piston housing and/or the frame with little play and/or in a floating manner.
  • the invention is based on the consideration that the front wheel braking force for the hydraulic front wheel brake is reduced when the center of mass shifts in the direction of the front wheel and is increased when the center of mass shifts in the direction of the rear wheel.
  • the rear wheel braking force on the rear wheel abruptly decreases.
  • the wheel contact force acting on the rear wheel is equal to zero when there is a loss of ground contact, so that the rear wheel braking force acting on the rear wheel undergoes a sudden change.
  • the rear wheel brake slave and the control piston are also relieved, which means that the front wheel brake is suddenly opened or the front wheel braking force is suddenly reduced, so that the front wheel is prevented from locking.
  • the front wheel braking force which is dependent on the rear wheel braking force, is suddenly reduced, preventing the bicycle from rolling over.
  • the advantage of the invention is in particular that the operative connection of the rear wheel brake to the front wheel brake proposes a braking system which generates a regulated braking torque on the front wheel when the rear wheel brake is actuated and at the same time forms rollover protection for the vehicle in a simple manner.
  • the braking force can be optimally distributed on the vehicle wheels, so that driving safety is significantly increased.
  • an optimal front wheel braking force depending on the rear wheel braking force can be set by appropriately designing the rear wheel brake in order to implement an optimal braking force distribution depending on the center of mass.
  • the rear brake can be connected to a standard interface for a Brake disc can be mounted and thus easily integrated or retrofitted.
  • a simple mechanical braking system is proposed, which can be implemented in a significantly more cost-effective and robust manner with respect to known sensor-based braking systems.
  • the lever arm pivots around the pivot axis depending on the rear wheel braking force in order to axially displace the control piston in the control piston chamber against a restoring force.
  • the pivot axis is oriented in the same direction and/or parallel to the brake piston axis and/or the wheel axis of rotation of the rear wheel.
  • the lever arm is taken along by the rear wheel brake slave due to the frictional connection with the brake disc in a direction of rotation of the rear wheel and is thereby pivoted about the pivot axis. To put it simply, the lever arm is pivoted all the more, the higher the rear wheel braking force or the braking torque at the rear wheel.
  • the axial movement of the control piston is therefore dependent on the rear wheel braking force or the braking torque.
  • the lever arm is preferably movement-coupled to the control piston in such a way that the pivoting movement about the pivot axis is converted into a linear movement of the control piston along the control piston axis.
  • a kinematic chain is thus proposed which, when the rear wheel brake is actuated, displaces the control piston in a simple manner as a function of the braking torque on the rear wheel.
  • the lever arm is mounted on the control piston housing such that it can be pivoted about the pivot axis.
  • the lever arm is pivotally mounted or supported on the control piston housing via a pivot bearing.
  • the lever arm is connected to the control piston with a first lever end.
  • the lever arm is supported with the first lever end in the axial direction in relation to the control piston axis on the control piston and/or is articulated, in particular pivotably, connected to the control piston.
  • the first end of the lever is preferably connected to the control piston via a piston rod.
  • the piston rod can have a ball joint with the Control piston and be connected to the lever arm via a swivel joint.
  • the lever arm is connected to the rear wheel brake taker with a second lever end.
  • the lever arm is articulated with the second end of the lever, in particular pivotably, connected to the rear wheel brake slave.
  • the second end of the lever can be connected to the rear wheel brake slave via a rotary joint or a rotary sliding joint.
  • the lever arm has a first bearing eye on the first end of the lever for connecting the piston rod and a second bearing eye on the second end of the lever for connecting the rear wheel brake slave.
  • the lever arm can have a further bearing eye arranged between the first and second lever end for connection to the control piston housing.
  • the lever arm is mounted with the second lever end on the at least one brake piston and/or the at least one brake pad.
  • the brake piston and/or the brake pad can be accommodated in the second bearing eye such that they can be moved in the axial direction in relation to the brake piston axis and can be supported and/or are supported on the lever arm in the radial direction.
  • the lever arm is mounted with the second lever end on the brake caliper housing.
  • the brake caliper housing has a bearing section for this purpose, which is arranged radially in the second bearing eye of the second lever end. A particularly simple and robust braking system is thus proposed.
  • the rear wheel brake slave can be moved to a limited extent within a radial plane of the pivot axis.
  • a movement of the rear wheel brake slave is limited on the one hand by the control piston housing and on the other hand by the lever arm.
  • the rear wheel brake slave is coupled in a first connection point to the control piston housing and in a second connection point to the lever arm so that it can move to a limited extent.
  • “coupled with limited mobility” is to be understood as meaning that the rear wheel brake slave is within the Is radially flat or in the radial direction in relation to the pivot axis between fixed limits, in particular one or more end stops, displaceable.
  • first and the second connection point lie within the kinematic chain and/or are connected to the front wheel brake transmitter via the kinematic chain.
  • a first end stop can be defined by a stop surface formed on the control piston housing in order to block the rear wheel brake slave in a direction of rotation about the brake piston axis.
  • a second end stop can be defined by a cylinder jacket surface of the second bearing eye of the lever arm in order to block the rear wheel brake slave in the radial direction relative to the brake piston axis.
  • the brake caliper housing is resiliently supported on the control piston housing via a spring device connected to the first connection point.
  • the spring device has the function of returning and/or holding the brake caliper housing to a basic position in an unloaded state.
  • the spring device is elastically deformable within the radial plane under the action of the rear wheel braking force or when the brake caliper housing moves.
  • the brake caliper housing can be moved against a spring force of the spring device.
  • the spring device can be pivoted on the brake caliper housing, in particular around the first connection point, and/or on the control piston housing.
  • a maximum mobility of the brake caliper housing can thus be established in a simple manner by the spring device, while at the same time it is ensured that the brake caliper housing is always returned to a defined basic position.
  • the spring device can also be used to define the response behavior of the front wheel brake transmitter.
  • the lever arm is mounted on the brake piston and/or the brake pad via a bearing eye, in particular the second bearing eye, such that it can pivot about the second attachment point.
  • the second bearing eye is designed as an opening, preferably a cylindrical bore, in which the brake piston and/or the brake lining is accommodated at least in a rotatable manner.
  • the brake piston and/or the brake lining is/are preferably accommodated in the bearing eye so as to be displaceable in the axial direction in relation to the brake piston axis.
  • the bearing section of the brake caliper housing can be accommodated at least rotatably in the bearing eye.
  • the brake piston and/or the brake lining is accommodated within the bearing eye with radial play.
  • the inner diameter of the bearing eye is larger than the outer diameter of the brake piston or the brake lining.
  • the lever arm can preferably be moved within the scope of the radial play within the radial plane relative to the brake piston and/or brake lining.
  • the bearing section is accommodated within the bearing eye with the radial play when the lever arm is mounted on the brake caliper housing. The radial play can be prevented from jamming by the movable mount and the functional reliability of the rear wheel brake can be ensured.
  • the rear wheel brake has a pretensioning spring which is mounted on the lever arm and is resiliently supported on the brake piston and/or the brake lining in the axial direction with respect to the pivot axis.
  • the pretensioning spring has the function of centering the brake piston and/or the brake lining within the bearing eye and/or holding it in a fixed position.
  • the pretensioning spring is used to set a fixed clearance in the axial direction in relation to the brake piston axis between the brake lining and the brake disc.
  • the pretensioning of the brake piston or the brake pad can reduce acoustic abnormalities, which can occur, for example, while driving due to a relative movement between the lever arm, brake disc and brake pad.
  • the brake caliper housing has a brake transmitter connection for the hydraulic connection of the brake piston chamber to the rear wheel brake transmitter and that the control piston housing has a brake receiver connection for the hydraulic connection of the control piston chamber to the front wheel brake receiver.
  • the brake transmitter connection and the brake receiver connection are each designed as a hose connection.
  • the rear wheel brake transmitter is preferably connected to the brake transmitter connection via a hydraulic line
  • the front wheel brake slave is connected to the brake slave connection via a further hydraulic line.
  • a rear wheel brake is therefore proposed which is characterized by a simple hydraulic connection.
  • the vehicle has the rear wheel brake transmitter for actuating the rear wheel brake, with the front wheel brake also being actuated when the rear wheel brake transmitter is actuated.
  • the vehicle can also have a front wheel brake sensor, which is hydraulically connected to the front wheel brake for separate actuation of the latter.
  • the front wheel brake can be designed as a fixed caliper disc brake.
  • the front wheel brake can also be designed as a concentric wheel brake (CBC brake).
  • the vehicle can be operated with muscle power, with an electric drive or a combination of both.
  • the vehicle is preferably designed as a single-track vehicle or alternatively as a multi-track vehicle.
  • the vehicle is preferably designed as a bicycle, in particular an electric bicycle, in particular a pedelec or e-bike.
  • the vehicle can also be designed as a small electric vehicle.
  • the vehicle can be designed as an electric motorcycle, electric scooter, eg e-scooter, or the like.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle with a front wheel brake which can be actuated by a rear wheel brake as an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a three-dimensional detailed view of the rear wheel brake in an installation situation
  • FIG. 3 shows a first sectional illustration of the rear wheel brake according to FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a second sectional illustration of the rear wheel brake according to FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a further detailed illustration of the rear wheel brake according to FIG. 2 during a braking process
  • FIG. 6 shows an axial view of the rear wheel brake according to FIG. 2;
  • FIG. 7 shows an axial detailed view of a rear wheel brake slave of the rear wheel brake according to FIG. 2;
  • FIG. 8 shows a sectional illustration of the rear wheel brake slave according to FIG. 6;
  • FIG. 9 shows a three-dimensional representation of a preload spring for the rear wheel brake.
  • FIG. 1 shows a human-powered vehicle 1 in a greatly simplified representation.
  • the vehicle 1 is designed as a bicycle, which is essentially formed from a frame 2 and a front wheel 3 and a rear wheel 4 .
  • the front wheel 2 is pivotably connected to the frame 4 via a link 5 so that the front wheel 2 can be pivoted via the link 5 to steer the vehicle 1 .
  • the vehicle 1 has a front wheel brake 6 which serves to transmit a front wheel braking force 100 to the front wheel 3 .
  • the front wheel brake 6 is designed, for example, as a friction brake, which brakes the front wheel 3 when it is actuated by friction.
  • the front wheel brake 6 can be designed as a hydraulic disc brake.
  • the vehicle 1 has a rear wheel brake 7 which serves to transmit a rear wheel braking force 101 to the rear wheel 4 .
  • the rear wheel brake 7 is designed, for example, as a further friction brake, which brakes the rear wheel 4 when it is actuated by friction.
  • the rear wheel brake 7 can be designed as a further hydraulic disk brake.
  • the vehicle 1 has a rear wheel brake transmitter 8 in the form of a rear wheel brake lever, which is used for the manual actuation of the rear wheel brake 7 by a driver of the vehicle 1 .
  • the rear wheel brake transmitter 8 is arranged on the handlebar 5, it being possible for the rear wheel brake lever to be acted upon by manual force applied by the driver in order to brake the vehicle 1.
  • the rear wheel brake transmitter 8 is hydraulically connected to the rear wheel brake 7 via a hydraulic line 9 .
  • the bicycle 1 has a center of mass 102 which, depending on the position of the rider (not shown), can be shifted forwards in the direction of the front wheel 3 or backwards in the direction of the rear wheel 4 in the plane.
  • a weight force 103 acting in the center of mass 102 is divided between the front wheel 3 and the rear wheel 4, where accordingly a front and a rear wheel Wheel contact force 104, 105 is applied as a counterforce through the road to the front wheel 3 and the rear wheel 4.
  • the rear wheel brake transmitter 8 When the rear wheel brake transmitter 8 is actuated, the rear wheel braking force 101 is generated at the rear wheel 4, the braking torque thus generated being dependent on the driver's center of mass 102 and the acting rear wheel braking force 101. The further back the center of gravity 102 is, the higher the rear wheel contact force 105 and thus the braking torque on the rear wheel 4, since the rear wheel 4 can transmit more power to the ground.
  • the center of mass 102 shifts forward, the braking torque on the rear wheel 4 or the rear wheel braking force 101 is reduced and at the same time the braking torque on the front wheel 3 or the front wheel braking force 100 is increased. In the worst case, the front wheel 3 can lock, which can cause the bicycle 1 to roll over over the front wheel 3 .
  • a rear wheel brake 7 is therefore proposed, which is operatively connected to the front wheel brake 6 via a further hydraulic line 10 .
  • the front wheel brake 6 is also actuated when the rear wheel brake 7 is actuated, with a regulated braking torque being generated on the front wheel 3 or the front wheel braking force 100 depending on the braking torque on the rear wheel 4 or depending on the rear wheel braking force 101 .
  • the front wheel braking force 100 must drop in order to prevent the driver from rolling over the wheel.
  • FIG. 2 shows the rear wheel brake 7 for the vehicle 1 in a perspective detailed view.
  • the vehicle 1 has a brake disk 11, the brake disk 11 being connected in a rotationally fixed manner to the rear wheel 4, as shown in FIG.
  • the brake disk 11 and the rear wheel 4 rotate together around a wheel axis of rotation 106.
  • the rear wheel brake 7 has a rear wheel brake slave 12 that is operatively connected to the brake disc 11 for generating the rear wheel braking force 101. which is hydraulically connected to the rear wheel brake transmitter 8 via the hydraulic line 9 . Furthermore, the rear wheel brake 7 has a front wheel brake transmitter 13 which is operatively connected to the front wheel brake 6 , in particular a front wheel brake slave, and which is hydraulically connected to the front wheel brake 6 via the further hydraulic line 10 .
  • the rear wheel brake slave 12 has a brake caliper housing 14 and the front wheel brake transmitter 13 has a control piston housing 15, the brake caliper housing 14 being movable relative to the control piston housing 15 and enclosing the brake disc 11 on both sides.
  • the control piston housing 15 is detachably attached to the frame 2, in particular the rear structure, of the vehicle 1 via two attachment means 16, e.g. screws.
  • the brake caliper housing 14 has a brake transmitter connection 17 for the hydraulic connection of the rear wheel brake transmitter 8 and the control piston housing 15 has a brake receiver connection 18 for the hydraulic connection of the front wheel brake 6, in particular the front wheel brake receiver.
  • the two connections 17, 18 are each designed as a hose connection and are used to connect the hydraulic lines 9, 10.
  • the rear wheel brake 7 has two lever arms 19 which are arranged on both sides of the brake disc 11 and via which the rear wheel brake slave 12 is movement-coupled to the front wheel brake transmitter 13 .
  • the two lever arms 19 are pivotably mounted on the control piston housing 15 , the lever arms 19 being coupled at the ends on the one hand to the rear wheel brake slave 12 and on the other hand to the front wheel brake transmitter 13 .
  • Figure 3 shows a sectional view of the rear wheel brake 7 along a brake piston axis 107.
  • the brake caliper housing 14 has two coaxially arranged in relation to the brake piston axis 107 brake piston chambers 20, which are arranged coaxially to the brake piston axis 107 opposite one another in the brake caliper housing 14.
  • the two brake piston chambers 20 are each as a formed cylindrical cavity, which can be filled with a brake fluid.
  • the brake transmitter connection 17 is hydraulically connected to the two brake piston chambers 20 , the hydraulic line 9 being connected to the brake transmitter connection 17 and fluidically connecting the two brake piston chambers 20 to the rear wheel brake transmitter 8 .
  • the rear wheel brake 7 has a brake piston 21 for each brake piston chamber 20 , which is arranged in the respectively associated brake piston chamber 20 and delimits it in the axial direction in relation to the brake piston axis 107 .
  • the two brake pistons 21 are each designed as a cylinder piston which is accommodated in the associated brake piston chamber 20 in a sealing manner, e.g. via a square seal.
  • the two brake pistons 21 are slidably accommodated in the respective brake piston chamber 20, with the brake pistons 21 each being subjected to a hydraulic actuating force 108 when the fluid pressure in the brake piston chamber 20 increases in the axial direction with respect to the brake piston axis 107.
  • the rear wheel brake 7 has two brake pads 22 which can each be acted upon by a brake piston 21 in the direction of the brake disc 11 with the hydraulic actuating force 108 .
  • the brake piston axis 107 is aligned parallel to the axis of rotation of the wheel 106, with the two brake pistons 21 bringing the respective associated brake pad 22 into frictional contact with the brake disc 11 in the axial direction with respect to the brake piston axis 107 in order to generate the actuating force 108 to generate the rear wheel braking force 101 apply to both sides of the brake disc 11.
  • the two lever arms 19 are each arranged on the control piston housing 15 so as to be pivotable about a pivot axis 109 arranged axially parallel to the brake piston axis 107 .
  • the rear wheel brake 7 has a pivot bearing 23, for example a cylinder bolt, via which the two lever arms 19 are jointly supported on the control piston housing 15 in a pivotable manner.
  • the two lever arms 19 each have a first lever end in the circumferential direction about the pivot axis 109 24 is supported on the front wheel brake transmitter 13 and with a second lever end 25 on a brake piston 21 in each case.
  • Figure 4 shows another sectional view of the rear wheel brake 7 along a control piston axis 110.
  • the control piston housing 15 has a coaxial with respect to the control piston axis 110 arranged control piston chamber 26, which is designed as a cylindrical cavity and can be filled with a brake fluid.
  • the control piston axis 110 is aligned transversely to the brake piston axis 107 and/or the pivot axis 109 .
  • the brake transmitter connection 18 is hydraulically connected to the control piston chamber 26 , the further hydraulic line 10 being connected to the brake transmitter connection 18 and fluidically connecting the control piston chamber 26 to the front wheel brake 6 .
  • the front wheel brake transmitter 13 has a control piston 27 which is arranged in the control piston chamber 26 and delimits it in the axial direction in relation to the control piston axis 110 .
  • the control piston 27 is accommodated in the control piston chamber 26 so as to be displaceable in the axial direction in relation to the control piston axis 110 .
  • the lever arms 19 are coupled to the first lever end 24 via a piston rod 28 to the control piston 27 .
  • the two lever arms 19 each have a first bearing eye 29 via which the two lever arms 19 are pivotably connected to the piston rod 28 .
  • the lever arms 19 are supported with the second lever end 24 radially in relation to the brake piston axis 107 on the brake piston 21 or the brake pads 22 .
  • the two lever arms 19 each have a second bearing eye 30, via which the two lever arms 19 are pivotably mounted on the brake pistons 21 and the brake pads 22, respectively.
  • the lever arms 19 each have a third bearing eye 31 , via which the lever arms 19 are pivotably mounted on the control housing 15 .
  • the front wheel brake transmitter 13 has a return spring 32 which the control piston 27 in the axial direction with respect to the control piston axis 110 with a Restoring force 111 applied.
  • the restoring spring 32 is, for example, a compression spring, for example a helical compression spring, which is supported axially within the control piston chamber 26 on the one hand on the control piston housing 15 and on the other hand on the control piston 27 .
  • the rear wheel brake slave 12 can be moved in a radial plane 112 of the pivot axis 109, as shown in Figure 3, wherein when the rear wheel brake slave 12 moves, the lever arms 19 are pivoted about the pivot axis 109 in order to carry out a pivoting movement 113, as a result of which the control piston 27 moves along the Control piston axis 110 is moved.
  • FIG. 5 shows the rear wheel brake 7 in the installation situation, with the brake caliper housing 14 being shown partially open.
  • the two brake pistons 21 are acted upon by the actuating force 108, with the brake linings 22 being pressed against the brake disc 11 to form a frictional connection in order to generate the rear wheel braking force 101 or the braking torque about the wheel axis of rotation 106.
  • the brake pads 22 and thus the entire rear wheel brake slave 12 are carried along in a direction of rotation, as indicated in Figure 5, of the brake disc 11, as a result of which the lever arms 19 carry out the pivoting movement 113 in the direction of the control piston 27 about the pivot axis 19 and the control piston 27 counter to the restoring force 111 into the control piston chamber 26.
  • a column of fluid is shifted in the direction of the front wheel brake slave 6 to generate the front wheel braking force 100 , which is dependent on the rear wheel braking force 101 generated on the rear wheel 4 or the braking torque on the rear wheel 4 .
  • FIG. 6 shows an axial view of the rear wheel brake 7 in relation to the wheel axis of rotation 106 in the installation situation, with the control piston housing 15 being shown as an edge model.
  • the rear wheel brake slave 12 is connected to the control piston housing 15 at a first connection point 33 and to the lever arms 19 so that it can move to a limited extent via a second connection point 34 .
  • the rear wheel brake 7 has a spring device 35 which is supported on the one hand in the first connection point 33 on the brake caliper housing 14 and on the other hand on the control piston housing 15 .
  • the spring device 35 has the function of returning the rear wheel brake slave 12 to a basic position relative to the control piston housing 15 when the rear wheel brake 7 is in a non-actuated state.
  • the spring device 35 can be compressed and/or stretched against a spring force in order to limit the movement of the brake caliper housing 14 .
  • the control piston housing 15 forms an end stop for the brake caliper housing 14 and thus limits its movement.
  • the rear wheel brake slave 12 is supported via the brake pistons 21 or the brake linings 22 in the second connection point 34 in the second bearing eye 30 of the lever arms 19 .
  • connection points 33, 34 lie within a kinematic chain 36, which converts a movement of the rear wheel brake slave 12 into a movement of the control piston 27.
  • a first link is formed by the spring device 35 , a second link by the brake caliper housing 14 and a third link by the lever arms 19 .
  • the lever arms 19 are supported on the control piston housing 15 via the pivot bearing 23 and on the control piston axis 28 via the piston rod 28 .
  • the rear wheel brake transmitter 12 When the rear wheel brake 7 is actuated, the rear wheel brake transmitter 12 is carried along in the direction of rotation, so that a resulting force 114, as in Figure 5 indicated, is transmitted to the control piston 27, which is dependent on the center of mass 102. The further back the center of mass 102 is, the higher this force 114 becomes. If the center of mass 102 is shifted forward during the braking process, the force 114 must drop in order to prevent the driver from rolling over the front wheel 3 . During the braking process, the brake disk 11 is held in place by the rear wheel brake slave 12 with a high actuating force 8, so that an angle 115 between the lever arm 19 and the brake caliper housing 14 can only change with a great deal of force. In order not to burden the force 114 with this additional friction, the length of the spring device 35 is defined in the direction of compression by the end stop of the control piston housing 15 and in the direction of tension by the spring device 35 itself.
  • the brake pistons 21 and the brake pads 22 are accommodated in the second bearing eye 30 so as to be movable in the radial direction in relation to the brake piston axis 107 with radial play 37 .
  • the second bearing eye 30 is designed as a cylindrical, in particular circular, bore, which has a larger diameter than the brake piston 21 and the brake lining 22 .
  • the brake pads 22 can be moved and rotated in the radial direction within the bearing eye 30 even under load, and the brake caliper housing 14 can be moved within the radial plane by the amount of the radial play 37 .
  • the lever arms 19 can thus be moved or pivoted without having to change the angle 115 .
  • the rear wheel brake 7 also has two pretensioning springs 38, as shown in FIG.
  • the rear wheel brake slave 12 is centered in a fixed position relative to the lifting arms 19 and the brake disc 11 via the pretensioning springs 38 .
  • the biasing spring 38 is as a sheet metal part with a radial formed inwardly directed spring tongue 39, which is supported axially with respect to the brake piston axis 107 on the respective brake pad 22.
  • the prestressing spring 38 is mounted or can be mounted on the lever arms 19 by means of two holding lugs 40 lying opposite one another, with the holding lugs 40 enclosing the respective lever arm 19 on both sides in a positive and/or non-positive manner.
  • Spacer 38 forms part of the pivot bearing 23, the spacer 38 being pivotably supported in the assembled state on the one hand on the control piston housing 15 and on the other hand on the pivot bearing 23, in particular a pivot pin.
  • the spacer 38 forms a further link in the kinematic chain 36 around which the pivot bearing 23 acts
  • Hydraulic line further hydraulic line
  • Piston rod first bearing eye second bearing eye third bearing eye restoring spring first connection point second connection point spring device kinematic chain radial play preload spring spring tongue retaining tabs spacer front wheel braking force rear wheel braking force center of mass weight force front wheel contact force rear wheel contact force wheel rotation axis brake piston axis actuation force swivel axis control piston axis return force radial plane swivel movement resulting force angle

Abstract

Es wird eine hydraulische Hinterradbremse (7) für ein lenkergeführtes Fahrzeug (1), mit einem Hinterradbremsnehmer (12), wobei der Hinterradbremsnehmer (12) ein Bremssattelgehäuse (14) sowie mindestens einen Bremskolben (21) aufweist, wobei der Bremskolben (21) in einem Bremskolbenraum (20) des Bremssattelgehäuses axial entlang einer Bremskolbenachse (107) verlagerbar aufgenommen ist, mit mindestens einem Bremsbelag (22), wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine Betätigungskraft (108) über den Bremskolben (21) auf den Bremsbelag (22) übertragen wird, um eine Hinterradbremskraft (101) an einem Hinterrad 4 des Fahrzeugs (1) zu erzeugen, mit einem Vorderradbremsgeber (13), wobei der Vorderradbremsgeber (13) ein Steuerkolbengehäuse (15) und einen Steuerkolben (27) aufweist, wobei der Steuerkolben 27 in einem Steuerkolbenraum (26) des Steuerkolbengehäuses (15) axial entlang einer Steuerkolbenachse (110) verlagerbar aufgenommen ist, vorgeschlagen, welche mindestens einen Hebelarm (19) aufweist, wobei der Hinterradbremsnehmer (12) über den Hebelarm (19) mit dem Steuerkolben (27) bewegungsgekoppelt ist und der Hinterradbremsnehmer (12) unter Einwirkung der Hinterradbremskraft (101) relativ zu dem Vorderradbremsgeber (13) bewegbar ist, sodass der Steuerkolben (27) bei einer Bewegung des Hinterradbremsnehmers (12) eine hydraulische Vorderradbremse (6) betätigt und/oder eine Vorderradbremskraft (100) an einem Vorderrad (3) des Fahrzeugs (1) 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.
Die Hinterradbremse weist einen Hinterradbremsnehmer auf. Insbesondere dient der Hinterradbremsnehmer zur Übertragung einer Hinterradbremskraft auf ein Hinterrad, vorzugsweise eine Bremsscheibe des Hinterrades. Die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment an dem Hinterrad resultiert aus der hydraulischen Betätigungskraft sowie einem Massenschwerpunkt des Fahrers. Vereinfacht ausgedrückt, wird die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment umso größer je weiter hinten sich der Massenschwerpunkt befindet, da das Hinterrad mehr Kraft auf den Boden übertragen kann. Entsprechend nimmt die Hinterradbremskraft bzw. das Bremsmoment ab, je weiter vorne sich der Massenschwerpunkt befindet. Der Hinterradbremsnehmer steht insbesondere mit einem Hinterradbremsgeber, insbesondere einem am Lenker des Fahrzeugs befestigten Hinterradbremshebel, über eine hydraulische Strecke in Wirkverbindung.
Der Hinterradbremsnehmer weist ein Bremssattelgehäuse mit ein oder mehreren, vorzugsweise zwei, Bremskolbenräumen auf. Der mindestens eine Bremskolbenraum ist insbesondere als ein mit einem Fluid, insbesondere einer hydraulischen Flüssigkeit, befüllter und/oder befüllbarer Druckraum zu verstehen, welcher hydraulisch mit dem Hinterradbremsgeber verbunden ist.
Der Hinterradbremsnehmer weist ein oder mehrere, vorzugsweise zwei Bremskolben auf. Der mindestens eine Bremskolben ist in dem mindestens einen Bremskolbenraum des Bremssattelgehäuses axial entlang einer Bremskolbenachse verlagerbar aufgenommen. Vorzugsweise sind jeweils zwei Bremskolben koaxial in Bezug auf eine gemeinsame Bremskolbenachse einander gegenüberliegend und/oder beidseitig der Bremsscheibe in jeweils einem Bremskolbenraum aufgenommen. Bei einer Betätigung des Hinterradbremsgebers wird eine Fluidsäule über die hydraulische Strecke in Richtung des Bremskolbenraums verschoben, wodurch der Bremskolben in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse verschoben wird. Vorzugsweise ist die Bremskolbenachse parallel und/oder gleichgerichtet zu einer Raddrehachse des Hinterrades angeordnet.
Die Hinterradbremse weist ein oder mehrere, vorzugsweise zwei Bremsbeläge auf. Insbesondere ist der Bremsbelag zur Erzeugung einer Hinterradbremskraft bzw. eines Bremsmoments in einen Reibkontakt mit der Bremsscheibe des Hinterrades bringbar. Insbesondere ist die Hinterradbremskraft als eine tangentiale Reibkraft zu verstehen, welche zwischen Bremsbelag und der Bremsscheibe am Hinterrad wirkt. Hierzu ist der Bremsbelag mit dem Bremskolben wirkverbunden und/oder in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse an dem Bremsbelag abgestützt, wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse, insbesondere des Hinterradbremsgebers eine hydraulische Betätigungskraft über den Bremskolben auf den zugehörigen Bremsbelag übertragen wird. Insbesondere wird der Bremsbelag bei einer Beaufschlagung durch den Bremskolben axial in Bezug auf die Bremskolbenachse in Richtung der Bremsscheibe bewegt bzw. mit dieser in Reibkontakt gebracht. Der Bremsbelag kann dabei mit einem Reibmittel versehen sein, welches einen Verschleißpartner zu der Bremsscheibe bildet und auf einer Trägerplatte aufgebracht ist.
Die Hinterradbremse weist einen Vorderradbremsgeber auf. Insbesondere dient der Vorderradbremsgeber zur Erzeugung einer Vorderradbremskraft für ein Vorderrad des Fahrzeugs. Der Vorderradbremsgeber steht hierzu mit einem Vorderradbremsnehmer über eine hydraulische Strecke in Wirkverbindung. Der Vorderradbremsgeber weist ein Steuerkolbengehäuse und einen Steuerkolben auf, wobei der Steuerkolben in einem Steuerkolbenraum des Steuerkolbengehäuses axial entlang einer Steuerkolbenachse verlagerbar aufgenommen ist. Das Bremssattelgehäuse und das Steuerkolbengehäuse sind bevorzugt als zwei separate benachbart zueinander an dem Hinterrad bzw. einem Hinterbau des Fahrzeugs angeordnete Gehäuse zu verstehen.
Der Steuerkolbenraum ist insbesondere als ein weiterer mit einem Fluid, insbesondere einer hydraulischen Flüssigkeit, befüllter und/oder befüllbarer Druckraum zu verstehen, welcher hydraulisch mit dem Vorderradbremsnehmer verbunden ist. Der Bremskolbenraum und der Steuerkolbenraum sind hydraulisch voneinander getrennt und/oder separat zueinander ausgebildet. Insbesondere ist die Steuerkolbenachse tangential zu der Bremsscheibe und/oder quer zu der Bremskolbenachse und/oder der Raddrehachse orientiert. Der Vorderradbremsgeber bildet somit einen Bestandteil der Hinterradbremse und ist nicht per Hand betätigbar. Optional kann das Fahrzeug einen Vorderradbremshebel als weiteren Vorderradbremsgeber zur manuellen Betätigung der Vorderradbremse aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hinterradbremse ein oder mehrere Hebelarme aufweist, wobei der Hinterradbremsnehmer über den Hebelarm mit dem Steuerkolben bewegungsgekoppelt ist. Der Hinterradbremsnehmer ist unter Einwirkung der Hinterradbremskraft relativ zu dem Vorderradbremsgeber bewegbar, wobei basierend auf einer Relativbewegung zwischen Hinterradbremsnehmer und Vorderradbremsgeber die Vorderradbremse, insbesondere der Vorderradbremsnehmer betätigt wird und/oder eine Vorderradbremskraft am Vorderrad erzeugt wird. Insbesondere wird der Hinterradbremsnehmer im betätigten Zustand des Hinterradbremsgebers aufgrund des Reibschlusses mit der Bremsscheibe in einer Drehrichtung des Hinterrades begrenzt mitgenommen, wobei diese Relativbewegung über den Hebelarm auf den Steuerkolben übertragen wird. Dabei ist bewegungsgekoppelt dahingehend zu verstehen, dass die auf den Hebelarm übertragene Bewegung des Hinterradbremsnehmers an den Steuerkolben weitergegeben wird, um den Steuerkolben in dem Steuerkolbenraum zu verschieben. Im Speziellen dient der Hebelarm zur Bildung einer kinematischen Kette, welche eine Bewegung des Hinterradbremsnehmers in eine axiale Bewegung des Steuerkolbens übersetzt. Vereinfacht ausgedrückt, wird bei einer Betätigung der Hinterradbremse zugleich die Vorderradbremse betätigt. Das Steuerkolbengehäuse ist vorzugsweise fest und das Bremssattelgehäuse bewegbar am Rahmen, insbesondere dem Hinterbau des Fahrzeugs montiert. Insbesondere ist das Bremssattelgehäuse mit einem geringen Spiel und/oder schwimmend an dem Steuerkolbengehäuse und/oder dem Rahmen gelagert.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, 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. Bei einem Abheben des Hinterrades von der Fahrbahn nimmt die Hinterradbremskraft an dem Hinterrad schlagartig ab. Dabei 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. Hebt das Hinterrad beispielsweise bei einem drohenden Überschlag vom Boden ab, werden somit der Hinterradbremsnehmer und der Steuerkolben ebenfalls entlastet, wodurch die Vorderradbremse schlagartig geöffnet wird bzw. die Vorderradbremskraft schlagartig reduziert wird, sodass ein Blockieren des Vorderrads verhindert wird. Vereinfacht ausgedrückt, wird die von der Hinterradbremskraft abhängige Vorderradbremskraft schlagartig reduziert, sodass ein Überschlag des Fahrrads verhindert wird.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Wirkverbindung der Hinterradbremse mit der Vorderradbremse ein Bremssystem vorgeschlagen wird, welches bei einer Betätigung der Hinterradbremse ein reguliertes Bremsmoment an dem Vorderrad erzeugt und zugleich in einfacher Weise einen Überschlagschutz für das Fahrzeug bildet. Dadurch kann eine optimale Bremskraftverteilung an den Fahrzeugrädern erfolgen, sodass die Fahrsicherheit deutlich 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. 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 Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hebelarm bei einer Bewegung des Hinterradbremsnehmers eine Schwenkbewegung in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft um die Schwenkachse ausführt, um den Steuerkolben in den Steuerkolbenraum entgegen einer Rückstellkraft axial zu verschieben. Insbesondere ist die Schwenkachse gleichgerichtet und/oder parallel zu der Bremskolbenachse und/oder der Raddrehachse des Hinterrades ausgerichtet. Insbesondere wird der Hebelarm durch den Hinterradbremsnehmer aufgrund des Reibschlusses mit der Bremsscheibe in einer Drehrichtung des Hinterrades mitgenommen und dabei um die Schwenkachse verschwenkt. Vereinfacht ausgedrückt, wird der Hebelarm 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 der Hebelarm derart mit dem Steuerkolben bewegungsgekoppelt, dass die Schwenkbewegung um die Schwenkachse in eine Linearbewegung des Steuerkolbens entlang der Steuerkolbenachse gewandelt wird. Somit wird eine kinematische Kette vorgeschlagen, welche bei einer Betätigung der Hinterradbremse den Steuerkolben in einfacher Weise in Abhängigkeit des Bremsmoments am Hinterrad verschiebt.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Hebelarm um die Schwenkachse schwenkbar an dem Steuerkolbengehäuse gelagert ist. Insbesondere ist der Hebelarm über ein Schwenklager an dem Steuerkolbengehäuse schwenkbar gelagert bzw. abgestützt. Der Hebelarm ist mit einem ersten Hebelende an den Steuerkolben angebunden. Insbesondere ist der Hebelarm mit dem ersten Hebelende in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse an dem Steuerkolben abgestützt und/oder mit dem Steuerkolben gelenkig, insbesondere schwenkbar, verbunden. Vorzugsweise ist das erste Hebelende über eine Kolbenstange mit dem Steuerkolben verbunden. Die Kolbenstange kann dabei über ein Kugelgelenk mit dem Steuerkolben und über ein Drehgelenk mit dem Hebelarm verbunden sein. Der Hebelarm ist mit einem zweiten Hebelende an den Hinterradbremsnehmer angebunden. Insbesondere ist der Hebelarm mit dem zweiten Hebelende gelenkig, insbesondere schwenkbar, mit dem Hinterradbremsnehmer verbunden. Das zweite Hebelende kann über ein Drehgelenk oder ein Drehschubgelenk mit dem Hinterradbremsnehmer verbunden sein. Im Speziellen weist der Hebelarm an dem ersten Hebelende ein erstes Lagerauge zur Anbindung der Kolbenstange und an dem zweiten Hebelende ein zweites Lagerauge zur Anbindung des Hinterradbremsnehmers auf. Der Hebelarm kann ein weiteres zwischen ersten und zweiten Hebelende angeordnetes Lagerauge zur Anbindung an das Steuerkolbengehäuse aufweisen. Es wird somit eine Hinterradbremse vorgeschlagen, welche sich durch eine robuste Anbindung des Hebelarms auszeichnet.
In einer optionalen Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Hebelarm mit dem zweiten Hebelende an dem mindestens einem Bremskolben und/oder dem mindestens einen Bremsbelag gelagert. Insbesondere kann der Bremskolben und/oder der Bremsbelag hierzu in dem zweiten Lagerauge derart aufgenommen sein, dass diese in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse bewegbar sind und in radialer Richtung an dem Hebelarm abstützbar und/oder abgestützt sind. Alternativ ist der Hebelarm mit dem zweiten Hebelende an dem Bremssattelgehäuse gelagert. Insbesondere weist das Bremssattelgehäuse hierzu einen Lagerabschnitt auf, welcher radial in dem zweiten Lagerauge des zweiten Hebelendes angeordnet ist. Es wird somit ein besonders einfaches und robustes Bremssystem vorgeschlagen.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Hinterradbremsnehmer innerhalb einer Radialebene der Schwenkachse begrenzt bewegbar ist. Insbesondere ist eine Bewegung des Hinterradbremsnehmers zum einen durch das Steuerkolbengehäuse und zum anderen durch den Hebelarm begrenzt. Hierzu ist der Hinterradbremsnehmer in einem ersten Anbindungspunkt mit dem Steuerkolbengehäuse und in einem zweiten Anbindungspunkt mit dem Hebelarm begrenzt bewegbar gekoppelt ist. Dabei ist „begrenzt bewegbar gekoppelt“ dahingehend zu verstehen, als das der Hinterradbremsnehmer innerhalb der Radialeben bzw. in radialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse zwischen festen Grenzen, insbesondere ein oder mehreren Endanschlägen, verschiebbar ist. Im Speziellen liegen der erste und der zweite Anbindungspunkt innerhalb der kinematische Kette und/oder sind über die kinematische Kette mit dem Vorderradbremsgeber verbunden. Insbesondere kann ein erster Endanschlag durch eine an dem Steuerkolbengehäuse ausgebildete Anschlagfläche definiert sein, um den Hinterradbremsnehmer in einer Drehrichtung um die Bremskolbenachse zu blockieren. Insbesondere kann ein zweiter Endanschlag durch eine Zylindermantelfläche des zweiten Lagerauges des Hebelarms definiert sein, um den Hinterradbremsnehmer in radialer Richtung zur Bremskolbenachse zu blockieren.
In einer ersten Konkretisierung ist vorgesehen, dass das Bremssattelgehäuse über eine an dem ersten Anbindungspunkt angebundene Federeinrichtung an dem Steuerkolbengehäuse federnd abgestützt ist. Die Federeinrichtung hat dabei die Funktion das Bremssattelgehäuse in einem unbelasteten Zustand in eine Grundstellung zurückzustellen und/oder zu halten. Insbesondere ist die Federeinrichtung innerhalb der Radialebene unter Einwirkung der Hinterradbremskraft bzw. bei einer Bewegung des Bremssattelgehäuses federelastisch verformbar. Anders formuliert ist das Bremssattelgehäuse entgegen einer Federkraft der Federeinrichtung bewegbar. Die Federeinrichtung kann an dem Bremssattelgehäuse, insbesondere um den ersten Anbindungspunkt, und/oder an dem Steuerkolbengehäuse schwenkbar gelagert sein. Durch die Federeinrichtung kann somit in einfacher Weise eine maximale Bewegbarkeit des Bremssattelgehäuses festgelegt werden, wobei zugleich sichergestellt wird, dass das Bremssattelgehäuse stets in eine definierte Grundstellung zurückgestellt wird. Die Federeinrichtung kann zudem dazu genutzt werden, um das Ansprechverhalten des Vorderradbremsgebers zu definieren.
In einer alternativen oder optional ergänzenden Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Hebelarm über ein Lagerauge, insbesondere das zweite Lagerauge, um den zweiten Anbindungspunkt schwenkbar an dem Bremskolben und/oder dem Bremsbelag gelagert ist. Insbesondere ist das zweite Lagerauge als ein Durchbruch, vorzugsweise eine zylindrische Bohrung, ausgebildet, in welcher der Bremskolben und/oder der Bremsbelag zumindest drehbar aufgenommen ist. Vorzugsweise ist der Bremskolben und/oder der Bremsbelag in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse verschiebbar in dem Lagerauge aufgenommen. Alternativ kann jedoch auch bei einer Anbindung des Hebelarms an das Bremssattelgehäuse, der Lagerabschnitt des Bremssattelgehäuses zumindest drehbar in dem Lagerauge aufgenommen sein.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass der Bremskolben und/oder der Bremsbelag innerhalb des Lagerauges mit einem radialen Spiel aufgenommen ist. Hierzu ist das der Innendurchmesser des Lagerauges größer als der Außendurchmesser des Bremskolbens bzw. des Bremsbelags. Vorzugsweise ist der Hebelarm im Rahmen des radialen Spiels innerhalb der Radialebene relativ zu dem Bremskolben und/oder Bremsbelag bewegbar. Optional kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Lagerabschnitt bei einer Lagerung des Hebelarms an dem Bremssattelgehäuse innerhalb des Lagerauges mit dem radialen Spiel aufgenommen ist. Durch die bewegbare Aufnahme das radiale Spiel kann ein Verklemmen des Hebelarms verhindert werden und die Funktionssicherheit der Hinterradbremse gewährleistet werden.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass die Hinterradbremse eine Vorspannfeder aufweist, welche an dem Hebelarm montiert ist und in axialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse federnd an dem Bremskolben und/oder dem Bremsbelag abgestützt ist. Insbesondere hat die Vorspannfeder die Funktion, den Bremskolben und/oder den Bremsbelag innerhalb des Lagerauges zu zentrieren und/oder in einer festgelegten Position zu halten. Alternativ oder optional ergänzend dient die Vorspannfeder zur Einstellung eines festgelegten Lüftspiels in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe. Durch die Vorspannung des Bremskolbens bzw. des Bremsbelages können akustische Auffälligkeiten reduziert, welche z.B. während der Fahrt aufgrund einer Relativbewegung zwischen Hebelarm, Bremsscheibe und Bremsbelag entstehen können. In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Bremssattelgehäuse einen Bremsgeberanschluss zum hydraulischen Anschluss des Bremskolbenraums an den Hinterradbremsgeber aufweist und dass das Steuerkolbengehäuse einen Bremsnehmeranschluss zum hydraulischen Anschluss des Steuerkolbenraums an den Vorderradbremsnehmer aufweist. Insbesondere sind der Bremsgeberanschluss und der Bremsnehmeranschluss jeweils als ein Schlauchanschluss ausgebildet. Vorzugsweise ist der Hinterradbremsgeber über eine Hydraulikleitung mit dem Bremsgeberanschluss verbunden und der Vorderradbremsnehmer über eine weitere Hydraulikleitung mit dem Bremsnehmeranschluss verbunden. Es wird somit eine Hinterradbremse vorgeschlagen, welche sich durch eine einfache hydraulische Anbindung auszeichnet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit der hydraulischen Hinterradbremse, wie diese bereits zuvor beschrieben wurde. Insbesondere weist das Fahrzeug den Hinterradbremsgeber zur Betätigung der Hinterradbremse auf, wobei die Vorderradbremse bei einer Betätigung des Hinterradbremsgebers mitbetätigt wird. Optional kann das Fahrzeug jedoch auch einen Vorderradbremsgeber 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.
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 Fahrzeug als ein Fahrrad, insbesondere ein Elektrofahrrad, im Speziellen ein Pedelec oder E-Bike, ausgebildet. Alternativ kann das Fahrzeug jedoch auch als ein Elektrokleinstfahrzeug ausgebildet sein. Insbesondere sind darunter elektrisch betriebene Fahrzeuge mit oder ohne Sitz zu verstehen. Beispielsweise kann das Fahrzeug als ein Elektromotorrad, Elektrotretroller, z.B. E-Scooter, oder dergleichen 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 6 eine axiale Ansicht der Hinterradbremse gemäß Figur 2;
Figur 7 eine axiale Detailansicht eines Hinterradbremsnehmers der Hinterradbremse gemäß Figur 2;
Figur 8 eine Schnittdarstellung des Hinterradbremsnehmers gemäß Figur 6;
Figur 9 eine dreidimensionale Darstellung einer Vorspannfeder für die Hinterradbremse.
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 Hinterradbremsgeber 8 in Form eines Hinterradbremshebels auf, welcher zur manuellen Betätigung der Hinterradbremse 7 durch einen Fahrer des Fahrzeugs 1 dient. Der Hinterradbremsgeber 8 ist hierzu an dem Lenker 5 angeordnet, wobei der Hinterradbremshebel zum Abbremsen des Fahrzeugs 1 mit einer durch den Fahrer aufgebrachten Handkraft beaufschlagt werden kann. Über eine Hydraulikleitung 9 ist der Hinterradbremsgeber 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 Hinterradbremsgebers 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 drehfest mit dem Hinterrad 4, wie in Figur 1 gezeigt, verbunden ist. Die Bremsscheibe 11 und das Hinterrad 4 rotieren gemeinsam um eine Raddrehachse 106.
Die Hinterradbremse 7 weist einen mit der Bremsscheibe 11 in Wirkverbindung stehenden Hinterradbremsnehmer 12 zur Erzeugung der Hinterradbremskraft 101 auf, welcher über die Hydraulikleitung 9 mit dem Hinterradbremsgeber 8 hydraulisch verbunden ist. Weiterhin weist die Hinterradbremse 7 einen mit der Vorderradbremse 6, insbesondere einem Vorderradbremsnehmer, in Wirkverbindung stehenden Vorderradbremsgeber 13 auf, welcher über die weitere Hydraulikleitung 10 mit der Vorderradbremse 6 hydraulisch verbunden ist.
Der Hinterradbremsnehmer 12 weist ein Bremssattelgehäuse 14 und der Vorderradbremsgeber 13 weist ein Steuerkolbengehäuse 15 auf, wobei das Bremssattelgehäuse 14 relativ zu dem Steuerkolbengehäuse 15 bewegbar ist und die Bremsscheibe 11 beidseitig umgreift. Das Steuerkolbengehäuse 15 ist über zwei Befestigungsmittel 16, z.B. Schrauben, lösbar an dem Rahmen 2, insbesondere dem Hinterbau, des Fahrzeugs 1 befestigt.
Das Bremssattelgehäuse 14 weist einen Bremsgeberanschluss 17 zum hydraulischen Anschluss des Hinterradbremsgebers 8 und das Steuerkolbengehäuse 15 weist einen Bremsnehmeranschluss 18 zum hydraulischen Anschluss der Vorderradbremse 6, insbesondere des Vorderradbremsnehmers auf. Die beiden Anschlüsse 17, 18 sind dabei jeweils als ein Schlauchanschluss ausgebildet und dienen zum Anschluss der Hydraulikleitungen 9, 10.
Ferner weist die Hinterradbremse 7 zwei beidseitig der Bremsscheibe 11 angeordnete Hebelarme 19 auf, über welche der Hinterradbremsnehmer 12 mit dem Vorderradbremsgeber 13 bewegungsgekoppelt ist. Die beiden Hebelarme 19 sind hierzu schwenkbar an dem Steuerkolbengehäuse 15 gelagert, wobei die Hebelarme 19 endseitig einerseits mit dem Hinterradbremsnehmer 12 und anderseits mit dem Vorderradbremsgeber 13 gekoppelt sind.
Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Hinterradbremse 7 entlang einer Bremskolbenachse 107. Das Bremssattelgehäuse 14 weist zwei koaxial in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 angeordnete Bremskolbenräume 20 auf, welche koaxial zur Bremskolbenachse 107 einander gegenüberliegend in dem Bremssattelgehäuse 14 angeordnet sind. Die beiden Bremskolbenräume 20 sind jeweils als ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet, welcher mit einer Bremsflüssigkeit befüllbar ist. Der Bremsgeberanschluss 17 ist hydraulisch mit den beiden Bremskolbenräumen 20 verbunden, wobei die Hydraulikleitung 9 an den Bremsgeberanschluss 17 angeschlossen ist und die beiden Bremskolbenräume 20 fluidtechnisch mit dem Hinterradbremsgeber 8 verbindet.
Die Hinterradbremse 7 weist je Bremskolbenraum 20 jeweils einen Bremskolben 21 auf, welche in dem jeweils zugehörigen Bremskolbenraum 20 angeordnet sind und diesen in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 begrenzen. Die beiden Bremskolben 21 sind jeweils als ein Zylinderkolben ausgebildet, welche dichtend, z.B. über eine Vierkantdichtung, in dem jeweils zugehörigen Bremskolbenraum 20 aufgenommen sind. Die beiden Bremskolben 21 sind dabei in dem jeweiligen Bremskolbenraum 20 verschiebbar aufgenommen, wobei die Bremskolben 21 bei einer Erhöhung eines Fluiddrucks in dem Bremskolbenraum 20 in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 jeweils mit einer hydraulischen Betätigungskraft 108 beaufschlagt werden.
Die Hinterradbremse 7 weist zwei Bremsbeläge 22, welche jeweils durch einen Bremskolben 21 in Richtung der Bremsscheibe 11 mit der hydraulischen Betätigungskraft 108 beaufschlagbar sind. In der Einbausituation ist die Bremskolbenachse 107 achsparallel zu der Raddrehachse 106 ausgerichtet, wobei die beiden Bremskolben 21 den jeweils zugehörigen Bremsbelag 22 in axialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 in Reibkontakt mit der Bremsscheibe 11 bringen, um die Betätigungskraft 108 zur Erzeugung der Hinterradbremskraft 101 beidseitig auf die Bremsscheibe 11 aufzubringen.
Die beiden Hebelarme 19 sind jeweils um eine achsparallel zu der Bremskolbenachse 107 angeordnete Schwenkachse 109 schwenkbar an dem Steuerkolbengehäuse 15 angeordnet. Hierzu weist die Hinterradbremse 7 ein Schwenklager 23, z.B. ein Zylinderbolzen, auf, über welches die beiden Hebelarme 19 gemeinsam an dem Steuerkolbengehäuse 15 schwenkbar abgestützt sind. Die beiden Hebelarme 19 sind jeweils in Umfangsrichtung um die Schwenkachse 109 mit einem ersten Hebelende 24 an dem Vorderradbremsgeber 13 und mit einem zweiten Hebelende 25 jeweils an einem Bremskolben 21 abgestützt.
Figur 4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung der Hinterradbremse 7 entlang einer Steuerkolbenachse 110. Das Steuerkolbengehäuse 15 weist einen koaxial in Bezug auf die Steuerkolbenachse 110 angeordneten Steuerkolbenraum 26 auf, welcher als ein zylindrischer Hohlraum ausgebildet ist und mit einer Bremsflüssigkeit befüllbar ist. Die Steuerkolbenachse 110 ist dabei quer zu der Bremskolbenachse 107 und/oder der Schwenkachse 109 ausgerichtet. Der Bremsgeberanschluss 18 ist hydraulisch mit dem Steuerkolbenraum 26 verbunden, wobei die weitere Hydraulikleitung 10 an den Bremsgeberanschluss 18 angeschlossen ist und den Steuerkolbenraum 26 fluidtechnisch mit der Vorderradbremse 6 verbindet.
Der Vorderradbremsgeber 13 weist einen Steuerkolben 27 auf, welcher in dem Steuerkolbenraum 26 angeordnet ist und diesen in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 110 begrenzt. Der Steuerkolben 27 ist dabei in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 110 verschiebbar in dem Steuerkolbenraum 26 aufgenommen.
Die Hebelarme 19 sind mit dem ersten Hebelende 24 über eine Kolbenstange 28 mit dem Steuerkolben 27 gekoppelt. Hierzu weisen die beiden Hebelarme 19 jeweils ein erstes Lagerauge 29 auf, über welches die beiden Hebelarme 19 schwenkbar mit der Kolbenstange 28 verbunden sind. Die Hebelarme 19 sind mit dem zweiten Hebelende 24 radial in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 an den Bremskolben 21 bzw. den Bremsbelägen 22 abgestützt. Hierzu weisen die beiden Hebelarme 19 jeweils ein zweites Lagerauge 30 auf, über welche die beiden Hebelarme 19 schwenkbar an den Bremskolben 21 bzw. den Bremsbelägen 22 gelagert sind. Weiterhin weisen die Hebelarme 19 zur Bildung des Schwenklagers 23 jeweils ein drittes Lagerauge 31 auf, über welche die Hebelarme 19 schwenkbar an dem Steuergehäuse 15 gelagert sind.
Der Vorderradbremsgeber 13 weist eine Rückstellfeder 32 auf, welche den Steuerkolben 27 in axialer Richtung in Bezug auf die Steuerkolbenachse 110 mit einer Rückstellkraft 111 beaufschlagt. Die Rückstellfeder 32 ist beispielsweise eine Druckfeder, z.B. eine Schraubendruckfeder, ausgebildet, welche sich innerhalb des Steuerkolbenraums 26 einerseits an dem Steuerkolbengehäuse 15 und andererseits an dem Steuerkolben 27 axial abstützt.
Der Hinterradbremsnehmer 12 ist in einer Radialebene 112 der Schwenkachse 109, wie in Figur 3 dargestellt, bewegbar, wobei bei einer Bewegung des Hinterradbremsnehmers 12 die Hebelarme 19 um die Schwenkachse 109 verschwenkt werden, um eine Schwenkbewegung 113 auszuführen, durch welche der Steuerkolben 27 entlang der Steuerkolbenachse 110 verschoben wird.
Figur 5 zeigt die Hinterradbremse 7 in der Einbausituation, wobei das Bremssattelgehäuse 14 teilweise offen dargestellt ist. Bei einem Bremsvorgang werden die beiden Bremskolben 21 mit der Betätigungskraft 108 beaufschlagt, wobei die Bremsbeläge 22 unter Bildung eines Reibschlusses an die Bremsscheibe 11 angepresst werden, um die Hinterradbremskraft 101 bzw. das Bremsmoment um die Raddrehachse 106 zu erzeugen. Dabei werden die Bremsbeläge 22 und somit der gesamte Hinterradbremsnehmer 12 in einer Drehrichtung, wie in Figur 5 angedeutet, der Bremsscheibe 11 mitgenommen, wodurch die Hebelarme 19 die Schwenkbewegung 113 in Richtung des Steuerkolbens 27 um die Schwenkachse 19 ausführen und den Steuerkolben 27 entgegen der Rückstellkraft 111 in den Steuerkolbenraum 26 drücken. Dabei wird eine Fluidsäule in Richtung des Vorderradbremsnehmers 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 27 entlastet und durch die Rückstellkraft 111 zurückgedrückt werden kann. Dadurch wird die Vorderradbremse 6 schlagartig entlastet und ein Blockieren des Vorderrads 3 verhindert. Figur 6 zeigt eine axiale Ansicht der Hinterradbremse 7 in Bezug auf die Raddrehachse 106 in der Einbausituation, wobei das Steuerkolbengehäuse 15 als Kantenmodell dargestellt ist. Der Hinterradbremsnehmer 12 ist in einem ersten Anbindungspunkt 33 an das Steuerkolbengehäuse 15 und über einen zweite Anbindungspunkt 34 an die Hebelarme 19 begrenzt bewegbar angebunden.
Hierzu weist die Hinterradbremse 7 eine Federeinrichtung 35 auf, welche einerseits in dem ersten Anbindungspunkt 33 an dem Bremssattelgehäuse 14 und andererseits an dem Steuerkolbengehäuse 15 abgestützt ist. Die Federeinrichtung 35 hat die Funktion, den Hinterradbremsnehmer 12 in einem unbetätigten Zustand der Hinterradbremse 7 in eine Grundstellung relativ zu dem Steuerkolbengehäuse 15 zurückzustellen. Bei einer Bewegung des Hinterradbremsnehmers 15 kann die Federeinrichtung 35 entgegen einer Federkraft gestaucht und/oder gestreckt werden, um die Bewegung des Bremssattelgehäuses 14 zu begrenzen. Zudem bildet das Steuerkolbengehäuse 15 bei einer Bewegung des Bremssattelgehäuses 14 in Richtung des Steuerkolbengehäuses 15 einen Endanschlag für das Bremssattelgehäuse 14 und begrenzt somit dessen Bewegung. Der Hinterradbremsnehmer 12 ist über die Bremskolben 21 bzw. die Bremsbeläge 22 in dem zweiten Anbindungspunkt 34 in dem zweiten Lagerauge 30 der Hebelarme 19 abgestützt.
Die beiden Anbindungspunkte 33, 34 liegen innerhalb einer kinematischen Kette 36, welche eine Bewegung des Hinterradbremsnehmers 12 in eine Bewegung des Steuerkolbens 27 umsetzt. Dabei ist ein erstes Glied durch die Federeinrichtung 35, ein zweites Glied durch das Bremssattelgehäuse 14 und ein drittes Glied durch die Hebelarme 19 gebildet. Die Hebelarme 19 stützen sich dabei über das Schwenklager 23 an dem Steuerkolbengehäuse 15 und über die Kolbenstange 28 an dem Steuerkolbenachse 28 ab.
Bei Betätigung der Hinterradbremse 7 wird der Hinterradbremsgeber 12 in Drehrichtung mitgenommen, sodass eine resultierende Kraft 114, wie in Figur 5 angedeutet, auf den Steuerkolben 27 übertragen wird, welche von dem Massenschwerpunkt 102 abhängig ist. Je weiter hinten sich der Massenschwerpunkt 102 befindet, desto höher wird diese Kraft 114. Bei einer Verschiebung des Massenschwerpunktes 102 während des Bremsvorgangs nach vorne, muss die Kraft 114 abfallen, um einen Überschlag des Fahrers über das Vorderrad 3 zu verhindern. Während des Bremsvorgangs wird die Bremsscheibe 11 durch den Hinterradbremsnehmer 12 mit einer hohen Betätigungskraft 8 festgehalten, sodass sich ein Winkel 115 zwischen Hebelarm 19 und Bremssattelgehäuse 14 nur mit einem hohen Kraftaufwand ändern kann. Um die Kraft 114 nicht mit dieser zusätzlichen Reibung zu belasten, wird die Länge der Federeinrichtung 35 in Kompressionsrichtung durch den Endanschlag des Steuerkolbengehäuses 15 und in Zugrichtung durch die Federeinrichtung 35 selbst definiert.
Wie in den Figuren 7 und 8 dargestellt sind die Bremskolben 21 bzw. die Bremsbeläge 22 in radialer Richtung in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 mit einem radialen Spiel 37 bewegbar in dem zweiten Lagerauge 30 aufgenommen. Das zweite Lagerauge 30 ist hierzu als eine zylindrische, insbesondere kreisrunde, Bohrung ausgebildet, welche einen größeren Durchmesser als der Bremskolben 21 und der Bremsbelag 22 aufweist. Dadurch können die Bremsbeläge 22 auch unter Last innerhalb des Lagerauges 30 in radialer Richtung bewegt und verdreht werden und das Bremssattelgehäuse 14 innerhalb der Radialebene um den Betrag des Radialspiels 37 bewegt werden. Zudem können somit die Hebelarme 19 bewegt bzw. verschwenkt werden ohne den Winkel 115 ändern zu müssen.
Die Hinterradbremse 7 weist zudem zwei Vorspannfedern 38, wie in Figur 9 dargestellt, auf, welche jeweils an den Hebelarmen 19 montiert sind, um die Bremsbeläge 22 an dem jeweils zugehörigen Bremskolben 22 zu sichern. Zudem wird der Hinterradbremsnehmer 12 über die Vorspannfedern 38 relativ zu den Hebearmen 19 und der Bremsscheibe 11 in einer festgelegten Position zentriert. Dadurch befindet sich der Hinterradbremsnehmer 12 vor dem Bremsvorgang in einer optimalen Position. Zudem können Geräusche aufgrund aneinanderstoßender Teil während der Fahrt minimiert werden. Die Vorspannfeder 38 ist als ein Blechformteil mit einer radial nach innen gerichteten Federzunge 39 ausgebildet, welche axial in Bezug auf die Bremskolbenachse 107 an dem jeweiligen Bremsbelag 22 abgestützt ist. Über zwei einander gegenüberliegende Haltelaschen 40 ist die Vorspannfeder 38 an den Hebelarmen 19 montiert bzw. montierbar, wobei die Haltelaschen 40 den jeweiligen Hebelarm 19 beidseitig form- und/oder kraftschlüssig umgreifen.
Zum Austausch der Bremsbeläge 22 muss ein zwischen den beiden Hebelarmen 19 angeordneter Abstandshalter 38, wie in Figur 4 gezeigt, entfernt werden, wodurch die Hebelarme 19 zusammengedrückt werden können und die Bremsbeläge 22 bzw. der gesamte Hinterradbremsnehmer 12 in einfacher Weise demontiert werden kann. Der
Abstandshalter 38 bildet dabei einen Teil des Schwenklagers 23, wobei der Abstandshalter 38 im montierten Zustand einerseits an dem Steuerkolbengehäuse 15 und andererseits an dem Schwenklager 23, insbesondere einem Schwenkbolzen, schwenkbar abgestützt ist. Beispielsweise bildet der Abstandshalter 38 ein weiteres Glied der kinematischen Kette 36, um die in dem Schwenklager 23 angreifenden
Kräfte in dem Steuerkolbengehäuse 15 abzustützen.
Bezuqszeichenliste
Fahrrad
Rahmen
Vorderrad
Hinterrad
Lenker
Vorderradbremse
Hinterradbremse
Hinterradbremsgeber
Hydraulikleitung weitere Hydraulikleitung
Bremsscheibe
Hinterradbremsnehmer
Vorderradbremsgeber
Bremssattelgehäuse
Steuerkolbengehäuse
Befestigungsmittel
Bremsgeberanschluss
Bremsnehmeranschluss
Hebelarme
Bremskolbenräume
Bremskolben
Bremsbeläge
Schwenklager erstes Hebelende zweites Hebelende
Steuerkolbenraum
Steuerkolben
Kolbenstange erstes Lagerauge zweites Lagerauge drittes Lagerauge Rückstellfeder erster Anbindungspunkt zweiter Anbindungspunkt Federeinrichtung kinematische Kette Radialspiel Vorspannfeder Federzunge Haltelaschen Abstandshalter Vorderradbremskraft Hinterradbremskraft Massenschwerpunkt Gewichtskraft vordere Radaufstandskraft hintere Radaufstandskraft Raddrehachse Bremskolbenachse Betätigungskraft Schwenkachse Steuerkolbenachse Rückstellkraft Radialebene Schwenkbewegung resultierende Kraft Winkel

Claims

- 23 -
Patentansprüche
1 . Hydraulische Hinterradbremse (7) für ein lenkergeführtes Fahrzeug (1 ), mit einem Hinterradbremsnehmer (12), wobei der Hinterradbremsnehmer (12) ein Bremssattelgehäuse (14) sowie mindestens einen Bremskolben (21 ) aufweist, wobei der Bremskolben (21 ) in einem Bremskolbenraum (20) des Bremssattelgehäuses axial entlang einer Bremskolbenachse (107) verlagerbar aufgenommen ist, mit mindestens einem Bremsbelag (22), wobei bei einer Betätigung der Hinterradbremse (7) eine Betätigungskraft (108) über den Bremskolben (21 ) auf den Bremsbelag (22) übertragen wird, um eine Hinterradbremskraft (101 ) an einem Hinterrad (4) des Fahrzeugs (1 ) zu erzeugen, mit einem Vorderradbremsgeber (13), wobei der Vorderradbremsgeber (13) ein Steuerkolbengehäuse (15) und einen Steuerkolben (27) aufweist, wobei der Steuerkolben (27) in einem Steuerkolbenraum (26) des Steuerkolbengehäuses (15) axial entlang einer Steuerkolbenachse (110) verlagerbar aufgenommen ist, gekennzeichnet durch mindestens einen Hebelarm (19), wobei der Hinterradbremsnehmer (12) über den Hebelarm (19) mit dem Steuerkolben (27) bewegungsgekoppelt ist und der Hinterradbremsnehmer (12) unter Einwirkung der Hinterradbremskraft (101 ) relativ zu dem Vorderradbremsgeber (13) bewegbar ist, sodass der Steuerkolben (27) bei einer Bewegung des Hinterradbremsnehmers (12) eine hydraulische Vorderradbremse (6) betätigt und/oder eine Vorderradbremskraft (100) an einem Vorderrad (3) des Fahrzeugs (1 ) erzeugt.
2. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (19) bei einer Betätigung des Hinterradbremsnehmers (12) eine Schwenkbewegung (113) um eine Schwenkachse (109) in Abhängigkeit der Hinterradbremskraft (101 ) ausführt, um den Steuerkolben (27) in den Steuerkolbenraum (26) entgegen einer Rückstellkraft (111 ) axial zu verschieben.
3. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (19) schwenkbar an dem Steuerkolbengehäuse (15) gelagert ist, wobei der Hebelarm (19) mit einem ersten Hebelende (24) an den Steuerkolben (27) angebunden ist und mit einem zweiten Hebelende (25) an den Hinterradbremsnehmer (12) angebunden ist.
4. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterradbremsnehmer (12) innerhalb einer Radialebene (112) der Schwenkachse (109) begrenzt bewegbar ist, wobei der Hinterradbremsnehmer (12) in einem ersten Anbindungspunkt (33) mit dem Steuerkolbengehäuse (15) und in einem zweiten Anbindungspunkt (34) mit dem Hebelarm (19) begrenzt bewegbar gekoppelt ist.
5 Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (15) über eine an den ersten Anbindungspunkt (33) angebundene Federeinrichtung (35) federnd an dem Steuerkolbengehäuse (15) abgestützt ist.
6. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelarm (19) mindestens ein Lagerauge (30) aufweist, wobei der Hebelarm (19) über das Lagerauge (30) um den zweiten Anbindungspunkt (34) schwenkbar an dem Bremskolben (21 ) und/oder dem Bremsbelag (22) gelagert ist.
7. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (21 ) und/oder der Bremsbelag (22) in dem Lagerauge (30) mit einem radialen Spiel (37) aufgenommen ist.
8. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorspannfeder (38), welche an dem Hebelarm (19) montiert ist und in axialer Richtung in Bezug auf die Schwenkachse (106) federnd an dem Bremskolben (20) und/oder dem Bremsbelag (21 ) abgestützt ist.
9. Hydraulische Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssattelgehäuse (12) einen Bremsgeberanschluss (17) zum hydraulischen Anschluss des Bremskolbenraums (20) an einen Hinterradgeber (8) aufweist und dass das Steuerkolbengehäuse (15) einen Bremsnehmeranschluss (18) zum hydraulischen Anschluss des Steuerkolbenraums
(26) an einen Vorderradbremsgeber aufweist.
10. Fahrzeug (1 ) mit der hydraulischen Hinterradbremse (7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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