DE19500432A1 - Hydraulische Fahrradbremse - Google Patents
Hydraulische FahrradbremseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Fahrradbremse mit
einer Bremsscheibe, zwei auf gegenüberliegenden Seiten der
Bremsscheibe vorgesehenen, Bremsbeläge tragenden Bremskolben,
einem die Bremskolben aufnehmenden, schwimmend gelagerten und
die Bremsscheibe umgreifenden Bremssattel, sowie einem
Handhebel mit Hauptzylinder, wobei die beiden Bremskolben
unterschiedlich große hydraulische Wirkflächen aufweisen.
Aus der DE-AS 14 80 335 ist eine hydraulische Scheibenbremse
für Kraftfahrzeuge bekannt geworden, in deren Bremssattel zwei
Kolben mit unterschiedlich großen hydraulischen Wirkflächen
angeordnet sind. Bei dieser Scheibenbremse werden beide
Bremskolben gleichzeitig an die Scheiben angelegt. Nach dem
Erhöhen des Bremsdrucks wird der Bremskolben mit kleiner
hydraulischer Wirkfläche nach außen unter der Wirkung eines
einseitig wirkenden Gesperres im Sattel verklemmt und der
andere Bremskolben wird an die Bremsscheibe angepreßt. Dabei
zieht er den Bremssattel in die entgegengesetzte Richtung und
preßt somit den Bremskolben mit kleiner hydraulischen
Wirkfläche ebenfalls an die Bremsscheibe an. Eine derartige
Scheibenbremse bietet große Vorteile bei Kraftfahrzeugen, da
sich beide Bremskolben in unmittelbarer Nachbarschaft zur
Bremsscheibe befinden, bzw. an dieser permanent leicht
anschleifen. Beide Bremskolben müssen daher nur sehr geringe
Wege zurückführen, bevor sie vollflächig an der Bremsscheibe
anliegen und die Bremskraft an der Bremsscheibe wirken kann.
Bei Fahrrädern hat sich herausgestellt, daß das permanente
Schleifen der Bremsbeläge an der Scheibenbremse nicht
vernachlässigt werden kann. Es werden daher Scheibenbremsen
bevorzugt, bei denen die Bremsbeläge nach dem Bremsvorgang
sicher von der Scheibenbremse abheben, so daß hier keine
Reibungsverluste entstehen. Weisen die Beläge bei
Nichtgebrauch der Scheibenbremse einen genügenden Abstand zur
Bremsscheibe auf, dann werden zwar Reibungsverluste vermieden,
jedoch setzt die Bremswirkung nach dem Betätigen des
Hauptzylinders erst dann ein, wenn die Bremsbeläge diesen
Abstand überwunden haben und an der Bremsscheibe anliegen.
Hierfür bedarf es in der Regel einer großen Menge an
Hydraulikmedium, so daß der Hauptzylinder entsprechend groß
dimensioniert werden muß. Insbesondere bei Fahrrädern ist dies
von Nachteil, da einerseits die größere Menge an
Hydraulikmedium, andererseits größer dimensionierte
Hauptzylinder das gesamte Gewicht des Fahrrads erhöhen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine
hydraulische Fahrradbremse der eingangs genannten Art derart
weiterzubilden, daß diese beim Betätigen schnell anspricht und
außerdem hohe Kräfte ausgeübt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Hauptzylinder hydraulisch mit einem druckgesteuerten
Umschaltventil verbunden ist, und das Umschaltventil bei
geringem Druck den Bremskolben mit kleiner hydraulischer
Wirkfläche und bei großem Druck den Bremskolben mit großer
hydraulischer Wirkfläche mit dem Hauptzylinder verbindet.
Die erfindungsgemäße hydraulische Fahrradbremse hat den
wesentlichen Vorteil, daß beim Betätigen des Handhebels
zunächst der Bremskolben mit kleiner hydraulischer Wirkfläche
mit dem Hydraulikmedium und somit mit dem in diesem Fall noch
geringen Hydraulikdruck beaufschlagt wird. Da dieser
Bremskolben eine kleine Wirkfläche aufweist, wird er bei einem
vorgegebenen Volumenstrom über eine große Wegstrecke
verschoben, was sehr schnell erfolgt. Liegt dieser Bremskolben
an der Scheibenbremse an, dann zieht er über den schwimmend
gelagerten Bremssattel den anderen Bremskolben bis zu dessen
Anlage an die Bremsscheibe heran. Sobald beide Bremskolben
über ihre Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen, erhöht
sich der Druck im Hydrauliksystem und das Umschaltventil wird
umgeschaltet, so daß der Bremskolben mit großer hydraulischer
Wirkfläche mit dem Hauptzylinder verbunden ist. Ein weiteres
Betätigen des Handhebels bewirkt nun, daß ein hoher Druck über
diesen zweiten Bremskolben erzeugt wird. Der Verschiebeweg ist
vernachlässigbar gering, da bereits beide Bremskolben ihre
Endlagen einnehmen. Dieser Bremskolben liegt nun mit hohem
Druck an der Bremsscheibe an und hält über den schwimmend
gelagerten Bremssattel den anderen Bremskolben ebenfalls an
der Bremsscheibe. Mit der erfindungsgemäßen Scheibenbremse
werden also in einem ersten Bremsabschnitt beide Bremskolben
schnell auf die Bremsscheibe zugestellt, indem ein weiter Weg
überwunden wird, und in einem zweiten Bremsabschnitt werden
die beiden Bremskolben an die Bremsscheibe angepreßt, indem
ein hoher Druck im Bremssystem erzeugt wird. Somit können nach
dem Bremsvorgang die beiden Bremskolben so weit von der
Bremsscheibe entfernt werden, daß sie einen genügenden Abstand
zu dieser aufweisen, um nicht an dieser permanent
anzustreifen. Trotz des unüblich großen Abstandes wird der
Bremsvorgang sehr schnell eingeleitet, da die beiden
Bremskolben schnell zugestellt werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß zwischen dem
Bremskolben mit kleiner Wirkfläche und dem Umschaltventil ein
den Hydraulikfluß in Richtung des Umschaltventils sperrendes
Rückschlagventil vorgesehen ist. Dieses Rückschlagventil
verhindert, daß der Bremskolben mit kleiner hydraulischer
Wirkfläche wieder in seine Aufnahme im Bremssattel
eingeschoben wird.
Ein einfaches Zurückziehen der Bremskolben nach dem
Bremsvorgang wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß
wenigstens ein Bremskolben mit einer Rückholeinrichtung,
insbesondere einer Rückholfeder, versehen ist. Über diese
Rückholfeder wird nach dem Bremsvorgang der gewünschte Abstand
zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe geschaffen, so daß der
Belag nicht an der Scheibe anschleift und Reibungsverluste
entstehen.
Mit Vorteil ist der Bremskolben mit kleiner Wirkfläche über
ein gesteuertes Rückströmventil mit dem Hauptzylinder
verbunden. Ist der Bremsvorgang beendet, dann kann das
Hydraulikmedium hinter den Bremskolben über eine entsprechende
Hydraulikleitung und das Rückströmventil in den Hauptzylinder
zurückströmen. Dabei kann das Rückströmventil druckgesteuert
sein, so daß dieses unmittelbar nach dem Loslassen des
Handhebels umschaltet, oder es kann weggesteuert sein, so daß
es dann umschaltet, wenn der Handhebel in seine Ausgangslage
zurückgekehrt ist. Dies hat den Vorteil, daß ein spontanes
Nachfassen mit dem Handhebel möglich ist.
Bevorzugt weist der Bremssattel eine gegenüber der
Bremsscheibe wirkende Zentriereinrichtung auf. Dies hat den
Vorteil, daß nach Beendigung des Bremsvorganges und nachdem
die Bremskolben über die Rückholeinrichtung in ihre
Ausgangslage zurückgekehrt sind, auch der Bremssattel in seine
Ausgangslage zurückkehrt.
Insgesamt wird festgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen
Fahrradbremse mit einem geringen Volumen an
Hydraulikflüssigkeit die Bremskolben bis an die Bremsscheibe
herangefahren werden können, und daß für den Bremskraftaufbau
noch ausreichend Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung steht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf
die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im
Einzelnen beschrieben ist.
In der Zeichnung ist schematisch die erfindungsgemäße
Fahrradbremse dargestellt, wobei mit 1 der Bremssattel und mit
2 die Bremsscheibe bezeichnet sind. Im Bremssattel 1 befinden
sich Aufnahmen 3 und 4, in der Regel Bohrungen, für
Bremskolben 5 und 6. Die beiden Bremskolben 5 und 6 liegen
koaxial zueinander, wobei der Bremskolben 5 eine große
Wirkfläche 7 und der Bremskolben 6 eine kleine Wirkfläche 8
aufweist. Über eine Hydraulikleitung 9 sind die beiden
Druckräume 10 und 11 hinter den beiden Bremskolben 5 und 6
miteinander verbunden. An der der Bremsscheibe 2 zugewandten
Seite tragen die beiden Bremskolben 5 und 6 Bremsbeläge 12.
Der Bremssattel 1 ist schwimmend bezüglich der Bremsscheibe 2
gelagert.
Die Hydraulikleitung 9 ist über ein Umschaltventil 13 mit
einer weiteren Hydraulikleitung 14 verbunden. Zwischen dem
Umschaltventil 13 und dem Druckraum 11 des Bremskolbens 6
befindet sich in der Hydraulikleitung 9 ein Rückschlagventil
15, welches in Richtung des Druckraums 11 durchströmbar ist
und in Gegenrichtung sperrt. Außerdem ist an den Druckraum 11
eine Rückströmleitung 16 angeschlossen, die in den nicht
dargestellten Hauptzylinder führt. In der Rückströmleitung 16
ist ein Rückströmventil 17 vorgesehen, welches ansteuerbar
ist. Dabei kann das Rückströmventil druckgesteuert oder von
einem nicht dargestellten Handhebel weggesteuert sein. Die
Hydraulikleitung 14 mündet ebenfalls an ihrem dem
Umschaltventil 13 gegenüberliegenden Ende in den
Hauptzylinder.
Die beiden Bremskolben 5 und 6 werden über nicht dargestellte
Rückholfedern in ihren dargestellten Ruhelagen gehalten. Wird
der Handhebel betätigt, so strömt Hydraulikflüssigkeit in
Richtung des Pfeils 18 mit geringem Druck durch die
Hydraulikleitung 14. Dieser geringe Druck bewirkt, daß das
Umschaltventil 13 eine erste Stellung einnimmt, in der der
Druckraum 11 mit der Hydraulikleitung 14 verbunden ist. Der
Druckraum 10 ist abgesperrt. Auf diese Weise wirkt die
Hydraulikflüssigkeit lediglich auf die kleine Wirkfläche 8 des
Bremskolbens 6 und bewegt diesen entgegen der Kraft der
Rückholfeder in Richtung auf die Bremsscheibe 2, wobei dies
aufgrund der geringen Wirkfläche 8 sehr rasch erfolgt. Liegt
der Bremskolben 6 bzw. des Bremsbelag 12 an der Bremsscheibe 2
an, dann wird der Bremssattel 1 in Gegenrichtung solange
bewegt, bis der Bremskolben 5 mit seinem Bremsbelag 12 an der
Bremsscheibe 2 anliegt. Nunmehr baut sich ein Druck im
Hydrauliksystem auf, und das Umschaltventil 13 wird über
diesen höheren Systemdruck betätigt und nimmt seine zweite
Stellung ein, in der es den Druckraum 10 des Bremskolbens 5
mit der Hydraulikleitung 14 verbindet. Da das Hydraulikmedium
nun auf die große Wirkfläche 7 einwirkt, können die
Bremsbeläge 12 mit hoher Kraft auf die Bremsscheibe 2 gedrückt
werden. Eine Zustellung der Bremskolben 5 und 6 ist in diesem
Stadium nicht mehr erforderlich. Ein Rückströmen der
Flüssigkeit aus dem Druckraum 11 wird über das
Rückschlagventil 15 verhindert.
Nach abgeschlossenem Bremsvorgang und Lösen des Bremshebels
öffnet das Rückströmventil 17 druck- oder weggesteuert, und
die Bremsflüssigkeit kann aus dem Druckraum 11 in den
Hauptzylinder zurückströmen. Die beiden Bremskolben 5 und 6
werden über die nicht dargestellten Rückholfedern in ihre
Ausgangslage zurückbewegt. In dieser Position weisen sie einen
genügend großen Abstand zur Bremsscheibe 2 auf, so daß sie
nicht anstreifen.
Claims (8)
1. Hydraulische Fahrradbremse mit einer Bremsscheibe (2),
zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe (2)
vorgesehenen, Bremsbeläge (12) tragenden Bremskolben (5
und 6), einem die Bremskolben (5 und 6) aufnehmenden,
schwimmend gelagerten und die Bremsscheibe (2)
umgreifenden Bremssattel (1), sowie einem Handhebel mit
Hauptzylinder, wobei die beiden Bremskolben (5 und 6)
unterschiedlich große hydraulische Wirkflächen (7 und 8)
aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder
hydraulisch mit einem druckgesteuerten Umschaltventil
(13) verbunden ist und das Umschaltventil (13) bei
geringem Druck den Bremskolben (6) mit kleiner
hydraulischer Wirkfläche (8) und bei großem Druck den
Bremskolben (5) mit großer hydraulischer Wirkfläche (7)
mit dem Hauptzylinder verbindet.
2. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Bremskolben (6) mit
kleiner hydraulischer Wirkfläche (8) und dem
Umschaltventil (13) ein den Hydraulikfluß in Richtung des
Umschaltventils (13) sperrendes Rückschlagventil (15)
vorgesehen ist.
3. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Bremskolben (5
bzw. 6) mit einer Rückholeinrichtung, insbesondere einer
Rückholfeder, versehen ist.
4. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben
(6) mit kleiner Wirkfläche (8) über ein gesteuertes
Rückströmventil (17) mit dem Hauptzylinder verbunden ist.
5. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rückströmventil (17)
druckgesteuert ist.
6. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückströmventil (17)
weggesteuert ist.
7. Hydraulische Fahrradbremse nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremssattel
(1) eine gegenüber der Bremsscheibe (2) wirkende
Zentriereinrichtung aufweist.
8. Hydraulische Fahrradbremse nach Anspruch 3 und 4, dadurch
gekennzeichnet, daß über die Rückholeinrichtung der Druck
in den Druckräumen (10 und 11) erhöht wird und über
diesen Druck das Umschaltventil (13) ansteuerbar ist.
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