DE4013497A1 - Self-servo vehicle disc brake - has each brake element support offset from plane of element to be braked - Google Patents

Abstract

The vehicle brake has brake elements mounted on each side of the disc element (1) to be braked. These brake elements can be pressed by the brake element support against the element to be braked. The support (9) for each brake element support (6) is offset from the plane of the element (1) to be braked so that a resulting force (R) arises which increases with the entrainment force (FB) and which raises the prim. contact pressure force (P) of the brake elements (7). The support (9) can be offset from the plane in the main travel direction (A) or in the two travel directions. USE/ADVANTAGE - Vehicle brake system. The danger of overbraking of a vehicle is clearly reduced while the design of the brake is very cost-effective.

Description

Fahrzeugbremsen sollen in kritischen Situationen, etwa bei Gefahr oder bei wechselndem Fahrbahnbelag, eine maximale Abbremsung ermöglichen, wobei aus Sicherheitsgründen Bremsstabilität (d. h. Blockierverhinderung und damit Erhaltung gilt insbesondere für einspurige Fahrzeuge (Motorräder, Fahrräder), bei denen der Verlust der Steuerbarkeit schnell zum Sturz führt.Vehicle brakes should be used in critical situations, such as Danger or with changing road surface, a maximum Allow braking, for safety reasons Braking stability (i.e. prevention of locking and thus maintenance applies in particular to single-track vehicles (motorcycles, bicycles), where the loss of controllability quickly toppled leads.

Mit bekannten elektronischen Antiblockiereinrichtungen (ABE) läßt sich dieser Grenzbereich recht gut kontrollieren. Sie wirken allerdings auf eine mechanische Bremskonstruktion, die im kritischen Grenzbereich des Radblockierens eine ungünstige Eigenschaft hat: kommt ein gebremstes Rad durch Überbremsung oder plötzliche Änderung des Reibwertes C_B1 zwischen Reifen und Fahrbahn bei sich noch bewegendem Fahrzeug zum Stillstand, so fällt der vor dem Blockieren noch größere Haftreibwert auf niedrigere Gleitreibung, während ungünstigerweise der Reibwert C_B2 zwischen Bremselement und Bremsscheibe (oder Felge) auf größere Haftreibung wechselt. Dieser Übergang wird noch dadurch beschleunigt, daß bei den gebräuchlichen Materialpaarungen der Reibwert C_B2 der Bremse bei Verlangsamung der Reibgeschwindigkeit ansteigt.With known electronic anti-lock devices (ABE) this limit range can be controlled quite well. However, they affect a mechanical brake construction, which has an unfavorable property in the critical limit range of wheel locking: if a braked wheel comes to a standstill due to overbraking or a sudden change in the coefficient of friction C _B1 between the tire and the road surface while the vehicle is still moving, it will fall before locking even greater static friction coefficient to lower sliding friction, while the coefficient of friction C _B2 between the brake element and brake disc (or rim) changes to greater static friction. This transition is accelerated by the fact that the coefficient of friction C _{B2 of} the brake increases when the friction speed slows down in the usual material combinations.

Abhängig vom Verlauf der Kraftschluß-Schlupfkurve (insbesondere bei steigender Seitenkraft F_s), tritt in der Regel ein starker Abfall der Mitnahmekraft F_B ein. Bei konstanter Anpreßkraft P der Bremselemente führt dies innerhalb kürzester Zeit zum Radstillstand, bzw. der Bremsschlupf λ wird nicht kontinuierlich und kontrollierbar auf 100% zunehmen, sondern kurz nach Überschreiten des Maximums der Kraftschluß-Schlupfkurve abrupt auf 100% wechseln.Depending on the course of the adhesion slip curve (especially with increasing lateral force F _s ), there is usually a sharp drop in the driving force F _B. With constant contact pressure P of the brake elements, this leads to the wheel coming to a standstill within a very short time, or the brake slip λ will not increase continuously and controllably to 100%, but will change abruptly to 100% shortly after the maximum of the adhesion slip curve is exceeded.

Die physikalischen Verhältnisse betreffend die Abhängigkeit des Seitenkraftbeiwertes C_S und Bremskraftbeiwertes C_B vom Bremsschlupf λ verdeutlicht die Diagrammdarstellung nach Fig. 6.The diagram shown in FIG. 6 illustrates the physical relationships relating to the dependency of the lateral force coefficient C _S and braking force coefficient C _B on the brake slip λ.

Der ungünstige Zustand des blockierten Rades stabilisiert sich so, daß erst eine deutliche Reduzierung der Anpreßkraft der Bremselemente die Raddrehung wieder freigibt; nicht zu verwechseln mit Hysterese (=Kraft- und Zeitverluste im Übertragungssystem diese erschweren Bremsdruckkorrekturen zusätzlich). The unfavorable condition of the locked wheel stabilizes so that only a significant reduction in the contact pressure of the Brake elements releases the wheel rotation again; not to be confused with hysteresis (= loss of power and time in the transmission system these complicate brake pressure corrections additionally).  

Der Wechsel von größerer Haftreibung zu niedrigerer Gleitreibung zwischen Reifen und Fahrbahn korrespondiert also ungünstig mit dem umgekehrten Wechsel des Reibwertes zwischen Bremselement und Bremsscheibe bzw. Felge beim Radblockieren.The change from greater static friction to lower sliding friction between the tire and the roadway therefore corresponds unfavorably with the reverse change in the coefficient of friction between Brake element and brake disc or rim when locking the wheel.

Bei Fahrzeugen ohne elektronische oder mechanische Antiblockiereinrichtung ist die Reaktionsdauer des Fahrers zu lang, um die physikalisch jeweils mögliche maximale Abbremsung auszunutzen ("Schrecksekunde", ca. 0,3 bis 1,7 sec). Um diese Situation schnell zu korrigieren bzw. zu verhindern, sind bei elektronischen Blockierverhinderungssystemen (ABS) sehr schnelle Meß-, Rechen- und Steuerungsprozesse zu realisieren, bzw. die Meß- und Steuerungselektronik und die hydraulisch-mechanischen Bremskomponenten sind so ausgelegt, daß das Rad in den meisten Fällen bereits vor dem Blockieren im abflachenden Bereich der Reibwert-Schlupfkurve gebremst wird (vgl. z. B. DE 30 07 240 A1). Wegen Totzeiten (Rechenzeiten) und Druck-Haltephaseen wird systembedingt mehr oder weniger Unterbremsung in Kauf genommen. In einigen Fällen kann mit ABE auch fahrbahnbedingte Bremswegverlängerung eintreten, z. B. auf Rollsplitt.For vehicles without electronic or mechanical anti-lock devices the driver's reaction time is too long to the maximum physical braking possible in each case exploit ("startling second", approx. 0.3 to 1.7 sec). Around Correcting or preventing the situation quickly are at electronic anti-lock systems (ABS) very much to implement fast measuring, computing and control processes, or the measuring and control electronics and the hydraulic-mechanical Brake components are designed so that the wheel in in most cases even before blocking in the flattening Range of the coefficient of friction-slip curve is braked (see e.g. DE 30 07 240 A1). Because of dead times (computing times) and pressure holding phases is more or less braking due to the system accepted. In some cases, with ABE too lane-related braking distance extension occur, e.g. B. on Roll grit.

Bei inzwischen älteren elektronischen Antiblockiersystemen an Kraftfahrzeugen ist unter Umständen festzustellen, daß die gepulsten Druckänderungen im ca. 30-Millisekundentakt, etwa wegen der Verhärtung oder wegen des zunehmenden Spiels in den gummigelagerten Radaufhängungen, zu Schwingungen führen können, die die Meßelektronik bzw. den Fahrer irritieren.With older electronic anti-lock braking systems Motor vehicles may be found that the pulsed pressure changes every 30 milliseconds, approximately because of the hardening or because of the increasing play in the rubber-mounted wheel suspensions, can lead to vibrations, that irritate the measuring electronics or the driver.

Wie die Verkehrspraxis der letzten 10 Jahre zeigt, wird die mit ABS mögliche maximale Abbremsung nur in ca. 10% der kritischen Bremssituationen tatsächlich ausgenutzt, bedingt durch falsche Bedienung durch den Fahrer, meist Loslassen des Bremspedals als Schreckreaktion auf das pulsierende ABS (vgl. Veröffentlichungen der Bundesanstalt für Straßenwesen- BAST- und Kfz-Versicherer).As the traffic practice of the past 10 years shows, it is with ABS possible maximum braking only in approx. 10% of the critical Braking situations actually used due to incorrect Operation by the driver, mostly releasing the brake pedal as Startled reaction to the pulsating ABS (see publications the Federal Highway Research Institute, BAST and car insurers).

Bei hochwertigen, sehr steifen Felgenbremssystemen an Fahrrädern (Handbremshebel, Übertragungseinrichtung, Bremsarme, Bremselemente) wurde zwar erreicht, daß der Handbremshebelweg unter Belastung kaum in elastischen Verformungen des Bremssystems verschwindet (z. B. Cantilever-Bremsen an All-Terrain-Bikes). Der Handbremshebelweg kann daher stark untersetzt werden in einen geringen Bremselementweg. So läßt sich zwar mit geringer Handkraft hohe Bremswirkung erzielen, aber der Übergang zum blockierten Rad setzt sehr plötzlich ein und ist vom Fahrer gefühlsmäßig kaum zu beherrschen. Deshalb wird man aus Sicherheitsgründen die mögliche maximale Abbremsung deutlich unterschreiten. With high-quality, very stiff rim brake systems Bicycles (handbrake lever, transmission device, brake arms, Brake elements) was achieved that the hand brake lever under load hardly in elastic deformations of the Braking system disappears (e.g. cantilever brakes on all-terrain bikes). The hand brake lever travel can therefore be strong be reduced in a small braking element path. So lets achieve a high braking effect with little hand force, but the transition to the locked wheel starts very suddenly and is emotionally difficult to control by the driver. That's why the maximum possible deceleration for safety reasons well below.  

Bei allen Fahrzeugen ohne ABE bleibt im Grenzbereich einer Abbremsung nur Stotterbremsung, also der willkürliche Wechsel zwischen Phasen der Unterbremsung und kritischen Phasen der Überbremsung, was in beiden Fällen zur Bremswegverlängerung führt.In all vehicles without ABE, one remains at the limit Braking only stutter braking, so the arbitrary change between phases of under braking and critical phases of Overbraking, which in both cases increases the braking distance leads.

Leistungsfähige und wirkungssichere Trommel- oder Scheibenbremsen an Fahrrädern sind konstruktiv aufwendig (zu schwer, teuer). Außerdem wird das Bremsmoment über die Speichen auf die Felge übertragen, wodurch diese Bremsen zum quietschen neigen und Nabe, Speichen und Felge stabiler, d. h. schwerer, ausgeführt werden müssen.Powerful and effective drum or disc brakes on bicycles are structurally complex (too heavy, expensive). In addition, the braking torque is applied to the rim via the spokes transmitted, whereby these brakes tend to squeak and Hub, spokes and rim more stable, d. H. heavier, executed Need to become.

Mit der Erfindung nach Patentanspruch 1, wird eine mechanische Ausführung einer Fahrzeugbremse realisiert, dieWith the invention according to claim 1, a mechanical Realization of a vehicle brake realized the

• a) eine gewisse Bremskraftverstärkung bewirkt,a) brings about a certain brake boost,
• b) die Gefahr einer Überbremsung deutlich verringert bzw. in Verbindung mit einer Antiblockiereinrichtung deren Wirkungsweise positiv unterstützt,b) the risk of overbraking is significantly reduced or in Connection with an anti-lock device Effectively supported,
• c) praktisch kosten- und gewichtsidentisch zu bestehenden Bremssystemen ist; auch Außenabmessungen müssen nicht vergrößert werden.c) practically identical in cost and weight to existing ones Braking systems is; external dimensions do not have to either be enlarged.

Bei einer nach der Erfindung konstruierten Fahrzeugbremse, insbesondere einer nach den Ansprüchen 2-9 ausgestalteten Scheiben- oder Felgenbremse, wird die über Reibung erzeugte, auf die Bremselemente wirkende Mitnahmekraft F_B tangential entweder schräg nach außen (von der Bremsscheibenebene weg) abgestützt oder schräg nach innen (zur Felgenebene hin) abgefangen. Dadurch erzeugt die Mitnahmekraft F_B eine zusätzliche, die primäre Anpreßkraft P der Bremselemente unterstützende, resultierende Kraft R, was die Darstellung nach Fig. 7 verdeutlicht.In a vehicle brake constructed according to the invention, in particular a disc or rim brake designed according to claims 2-9, the driving force F _B generated via friction and acting on the brake elements is supported tangentially either obliquely outwards (away from the brake disc plane) or obliquely afterwards intercepted on the inside (towards the rim level). As a result, the driving force F _B generates an additional resulting force R, which supports the primary contact pressure P of the brake elements, which is illustrated by the illustration in FIG. 7.

Die höhere Gesamtanpreßung der Bremselemente erhöht also F_B und damit auch R. Die Mitnahmekraft F_B ändert sich überproportional im Verhältnis zu P bzw. zu den Reibwerten C_B1 und C_B2. The higher total contact pressure of the brake elements thus increases F _B and thus R. The driving force F _B changes disproportionately in relation to P or to the coefficients of friction C _B1 and C _B2 .

Die Bremskraftverstärkung durch Nutzung der abzubremsenden kinetischen Energie (auch Selbstbremseffekt genannt) ist u. a. von der auflaufenden Bremsbacke bei Trommelbremsen oder den beiden auflaufenden Backen bei Duplex-Bremsen bekannt. Auch für Fahrradbremsen wurden Verfahren zur Selbstverstärkung vorgeschlagen (z B. DE-OS 28 09 002).The brake booster by using the braked kinetic energy (also called self-braking effect) is a. from the running brake shoe for drum brakes or known two cheeks with duplex brakes. Also for Bicycle brakes have suggested self-energizing methods (e.g. DE-OS 28 09 002).

Selbstverstärkende Trommelbremsen haben jedoch den Nachteil großer Streuung der Bremswirkung, da ihr Reibwert C_B2 großen Schwankungen unterliegt, z. B. reinigen sie sich nicht selbst vom Bremsabrieb und sind form-, feuchtigkeits-, temperatur- und korrosionsempfindlich.Self-energizing drum brakes, however, have the disadvantage that the braking effect is widely distributed, since their coefficient of friction C _B2 is subject to large fluctuations, e.g. B. they do not clean themselves from brake abrasion and are sensitive to shape, moisture, temperature and corrosion.

Die für Fahrradbremsen vorgeschlagenen Lösungen sind konstruktiv aufwendig (zu schwer, teuer) und in der Praxis, vor allem bei mangelnder Pflege und Wartung, wenig wirkungssicher. Durch hohe Reibungsverluste in den mechanischen Komponenten und Empfindlichkeit gegen veränderliche Bedingungen (z. B. Bremsbelagabnutzung) weisen sie in der Praxis undefiniertes Bremsverhalten auf.The solutions proposed for bicycle brakes are constructive complex (too heavy, expensive) and in practice, above all lack of care and maintenance, little effective. By high friction losses in the mechanical components and Sensitivity to changing conditions (e.g. brake pad wear) show undefined braking behavior in practice on.

Im Verlauf der Entwicklung schwerer und vor allem schnellerer PKW′s wurden Scheibenbremsen und externe Bremskraftunterstützung zum allgemeinen technischen Standard, auf Maßnahmen zur Selbstverstärkung konnte insoweit verzichtet werden.In the course of the development heavier and above all faster Cars were disc brakes and external brake power support to the general technical standard, on measures To this extent, self-reinforcement could be dispensed with.

Bei einer nach der Erfindung konstruierten Bremse ist es jedoch nicht das wesentliche Ziel, den Selbstbremseffekt zu steigern (um störende Einflüsse des veränderlichen C_B2 gering zu halten), wenngleich er sich bei leichteren, nur mit Muskelkraft gebremsten Fahrzeugen günstig auswirkt (leichte Kraftfahrzeuge, Motorräder, Fahrräder). Im übrigen sind bei modernen Scheibenbremsen Reibwertänderungen durch Nässe, Schmutz, Korrosion oder Fading weitgehend reduziert, etwa bei der Materialkombination Sinterbronze/Stahl, gelochte oder innenbelüftete Bremsscheiben, Spitzschutz, Kühlrohre usw.In the case of a brake constructed according to the invention, however, the main aim is not to increase the self-braking effect (in order to keep disturbing influences of the variable C _B2 to a minimum), although it has a favorable effect on lighter vehicles which are braked only with muscle power (light motor vehicles, motorcycles , Cycles). In addition, changes in the coefficient of friction due to moisture, dirt, corrosion or fading are largely reduced in modern disc brakes, for example in the material combination sintered bronze / steel, perforated or internally ventilated brake discs, tip protection, cooling pipes etc.

Der Selbstbremseffekt soll im Gegenteil relativ gering gehalten werden (wirksamer Winkel Alpha etwa 5 bis 10 Grad), wobei die geringe Winkel-Verkleinerung bzw. -Vergrößerung durch Belagabnutzung vernachlässigt werden kann. Es soll aber eine gewisse, die primäre Anpreßkraft P der Bremselemente übersteigende Gesamtanpressung erzielt werden, da die resultierende Komponente R direkt, d. h. zeitgleich und ohne mechanische oder elektronische Zusatzsysteme auf Änderungen der Mitnahmekraft reagiert.On the contrary, the self-braking effect is said to be kept relatively low (effective angle alpha about 5 to 10 degrees), the low angle reduction or enlargement through Base wear can be neglected. But it should be one certain, the primary contact pressure P of the braking elements total contact pressure can be achieved since the resulting component R directly, i.e. H. at the same time and without mechanical or electronic additional systems on changes of Driving force reacts.

Ein vergleichsweise recht aufwendiges Verfahren an Meß- und Regelungstechnik wird in DE 37 25 628 A1 beschrieben, um die Änderungen der Mitnahmekraft zu erfassen und in Bremsdruckkorrekturen zu verwandeln.A comparatively quite complex method of measuring and Control technology is described in DE 37 25 628 A1 in order to Capture changes in deadweight and in Transform brake pressure corrections.

Wenn ein nach der Erfindung gebremstes Rad bei einer starken Abbremsung in den abflachenden Bereich oder, nach Überschreiten des Maximums, in den abfallenden Bereich der Kraftschluß-Schlupfkurve gerät (beginnende Überbremsung bei Erhöhung von P; Änderung der Fahrbahnstruktur; mµ-Split; dynamische Lastwechsel bei welliger Fahrbahn, Kurvenfahrt und Gewichtsverlagerung durch Bremsung usw.), so reduziert sich zeitgleich mit der über das Raddrehmoment eingeleiteten Mitnahmekraft die zusätzliche Anpreßkraft R der Bremselemente, ohne daß die vom Fahrer aufgebrachte Hand- oder Fußkraft verändert wird oder eine elektronische Steuerung anspricht. Das Intervall für die günstigste Anpreßkraft P_max wird gestreckt.If a wheel braked according to the invention comes into the flattening area during strong braking or, after exceeding the maximum, into the descending area of the traction-slip curve (overbraking begins when P increases; change in road structure; mµ split; dynamic load changes at undulating road surface, cornering and shifting weight due to braking etc.), the additional contact force R of the braking elements is reduced at the same time as the driving force introduced via the wheel torque, without changing the hand or foot force exerted by the driver or responding to an electronic control. The interval for the cheapest contact pressure P _max is stretched.

Dieses mechanische Antiblockierverhalten wirkt auch umgekehrt: einer Erhöhung des Kraftschlußbeiwertes zwischen Reifen und Fahrbahn entspricht ein Ansteigen der Anpressung der Bremselemente. Das Rad rollt also bei veränderlichen Bedingungen knapp unterhalb der maximal übertragbaren Abbremsung, wenn die primäre Anpreßkraft P in etwa der Bremssituation entspricht.This mechanical anti-lock behavior also works in reverse: an increase in the coefficient of adhesion between tires and Road surface corresponds to an increase in the contact pressure of the brake elements. The wheel rolls just barely under changing conditions below the maximum transferable deceleration when the primary contact force P roughly corresponds to the braking situation.

Die beiden Reibwert- Schlupfsituationen zwischen Reifen/Fahrbahn einerseits und Bremselement/Bremsscheibe (oder Felge) andererseits korrespondieren positiv miteinander.The two friction slip situations between Tire / lane on the one hand and brake element / brake disc (or Rim) on the other hand correspond positively with each other.

Im Unterschied zur elektronischen Blockierverhinderung kann eine nach der Erfindung konstruierte Bremse durch Erhöhung der Hand- oder Fußkraft natürlich jederzeit überbremst werden. Durch die oben beschriebene Selbststeuerung ist jedoch der günstigste Bremsdruck durch Hand- bzw. Fußkraft gefühlsmäßig und intuitiv leichter auffindbar. Wenn z. B. ein Rad bei beginnender Überbremsung blockiert, dann reduziert sich die Mitnahmekraft F_B wegen geringerer Gleitreibung zwischen Reifen und Fahrbahn um einen Betrag, der geringere Gleitreibung zwischen Bremselement und Bremsscheibe (oder Felge) freigibt. Die nach wie vor gebremste Raddrehung setzt spontan wieder ein. Der Fahrer ist rechtzeitig vorgewarnt und wird die Bremskraft leicht reduzieren. Das Bremssicherheitsgefühl wird erhöht.In contrast to electronic blocking prevention, a brake constructed according to the invention can of course be braked at any time by increasing the hand or foot force. Due to the self-control described above, however, the cheapest brake pressure can be found emotionally and intuitively by hand or foot power. If e.g. B. blocked a wheel at the beginning of braking, then the driving force F _{B is} reduced due to lower sliding friction between the tire and the road by an amount that releases less sliding friction between the brake element and brake disc (or rim). The still braked wheel rotation starts again spontaneously. The driver is warned in good time and will slightly reduce the braking force. The feeling of brake safety is increased.

Das Radträgheitsmoment wirkt sich in den beiden möglichen Fällen positiv auf das Bremsverhalten aus: wird ein schnell drehendes Rad abgebremst, so verstärkt sein Trägheitsmoment die Bremsung; soll ein blockiertes Rad bei sich noch bewegendem Fahrzeug wieder beschleunigt werden, so schwächt sein Trägheitsmoment die Mitnahmekraft und somit die Selbstverstärkung ab.The wheel moment of inertia affects the two possible Cases positive on the braking behavior: a quick decelerated rotating wheel, its moment of inertia increases the Braking; a blocked wheel is said to be moving If the vehicle is accelerated again, its moment of inertia weakens the driving force and thus the self-reinforcement from.

Eine nach einem der Patentansprüche 6-8 konstruierte Fahrrad-Seitenzugbremse bewirkt, außer den bereits genannten Effekten, eine Verhinderung der Knickbelastung im zentralen Gelenk der Bremsarme (oder den beiden Gelenken bei Mittelzugbremsen) und vermeidet eine Versteifung, was schon erheblich zur Handkraftreduzierung und Verbesserung der Dosierbarkeit beiträgt. Konstruktionsbedingt wird Bremsrattern oder -quietschen vermieden. Eine derartige Fahrradbremse kann in geeigneten Variationen als Neukonstruktion an allen Fahrradtypen verwendet werden und nach Patentanspruch 7 an fast allen gängigen Fahrradbremsen leicht nachgerüstet werden (Befestigung an den Gabel- bzw. Rahmenrohren mit Schellen; die erforderliche, geringe Tangentialbewegung "d" ist in den Bremsarmgelenken meist Vorhanden oder durch minimale Vergrößerung des Axialspiels leicht herstellbar). Das auf die Bremselemente wirkende Torsionsmoment wird von den Bremsarmen aufgenommen.One constructed according to one of claims 6-8 Bicycle side pull brake causes, except for those already mentioned Effects, a prevention of the buckling load in the central Articulation of the brake arms (or the two joints in the case of center pull brakes) and avoids stiffening, which is already considerable to reduce hand power and improve the meterability contributes. Due to the design, brake chatter or - avoided squeaking. Such a bicycle brake can in suitable variations as a new construction on all types of bicycles be used and according to claim 7 on almost all common bicycle brakes can be easily retrofitted (attachment on the fork or frame tubes with clamps; the required slight tangential movement "d" is in the brake arm joints  mostly present or by minimal enlargement of the Axial play easily manufactured). That on the braking elements acting torsional moment is absorbed by the brake arms.

Bei einer Konstruktion nach Patentanspruch 8 kann die primäre Anpreßkraft P über eine herkömmliche, etwa von der Seitenzugbremse bekannte Bremszange, die aber nur von den Bremselementträgern gehalten wird, aufgebracht werden.In a construction according to claim 8, the primary Contact pressure P via a conventional one, for example from the side pull brake well-known brake caliper, but only from the brake element carriers is held to be applied.

Die Verwendung spezieller Naßbremselemente empfiehlt sich, um den Unterschied der Bremswirkung zwischen nasser und trockener Felge gering zu halten. Natürlich ist die Bremswirkung auch bei nasser Felge besser als bei einer herkömmlichen Bremse, schon wegen der geringeren Reibungsverluste im bzw. in den Gelenk(en) der Bremsarme und den damit reduzierten Reibungsverlusten in den gebräuchlichen Bowdenzügen, als auch durch den Selbstbremseffekt; aber der Unterschied zur noch wirkungsvolleren Trockenbremsung wird geringer.The use of special wet braking elements is recommended to the difference in braking between wet and dry Keep rim low. Of course, the braking effect is also wet rim better than with a conventional brake, yes due to the lower friction losses in or in the joint (s) of the brake arms and thus the reduced friction losses in the usual Bowden cables, as well as through the self-braking effect; but the difference to the more effective dry braking is becoming less.

Eine Bremskonstruktion nach Patentanspruch 10 realisiert das zu den Patentansprüchen 1-9 inverse Prinzip: beim Ansteigen der Anpreßkraft P der Bremselemente und ansteigendem F_B wirkt die resultierenden Kraft R zunehmend gegen P. Eine Abbremsung erfordert ein höheres P, reagiert weniger auf Änderungen der Anpreßkraft P bzw. C_B1 und C_B2 und kann in geeigneten Anwendungssituationen eine erwünschte, spezifische Bremscharakteristik realisieren.A brake construction according to claim 10 implements the principle inverse to claims 1-9: when the contact pressure P of the braking elements increases and F _B increases, the resulting force R acts increasingly against P. A braking requires a higher P, reacts less to changes in the contact pressure P. or C _B1 and C _B2 and can implement a desired, specific braking characteristic in suitable application situations.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele verdeutlicht, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es zeigt.The invention is described below using several exemplary embodiments clarified without being limited to these. It shows.

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung für eine Festsattel-Scheibenbremse, gezeigt in einem Scbnitt durch die Scheibenbremse mit der Bremsscheibe, Fig. 1 shows a first embodiment of the invention for a fixed-caliper disk brake shown in a Scbnitt by the disk brake with the brake disc,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung für eine Festsattel-Scheibenbremse, gezeigt in einem Scbnitt durch die Scheibenbremse mit der Bremsscheibe, Fig. 2 shows a second embodiment of the invention for a fixed-caliper disk brake shown in a Scbnitt by the disk brake with the brake disc,

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung für eine Festsattel-Scheibenbremse, gezeigt in einem Scbnitt durch die Scheibenbremse mit der Bremsscheibe, Fig. 3 shows a third embodiment of the invention for a fixed-caliper disk brake shown in a Scbnitt by the disk brake with the brake disc,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform der Erfindung für eine Fahrrad-Felgenbremse und Fig. 4 shows a first embodiment of the invention for a bicycle rim brake and

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung für eine Fahrrad-Felgenbremse. Fig. 5 shows a second embodiment of the invention for a bicycle rim brake.

Fig. 1 zeigt eine teilweise dargestellte Bremsscheibe 1, die von einer Festsattel-Scheibenbremse 2 umschlossen wird. Diese besteht aus einem die Bremsscheibe beidseitig und am Umfang umschließenden rahmenfesten Bremssattelkörper 3, der auf jeder Seite der Bremsscheibe 1 mit einer Ausnehmung 4 zur Aufnahme eines Druckkolbens 5 versehen ist. Der jeweilige Druckkolben 5 wirkt auf die Rückseite eines Bremselementträgers 6 ein, dessen Vorderseite mit dem eigentlichen Bremselement 7, d. h. im vorliegenden Fall mit dem Bremsbelag versehen ist. Der nicht näher gezeigte Arbeitsraum des jeweiligen Kolbens 5 ist an ein gleichfalls nicht näher gezeigtes Hydrauliksystem angeschlossen, womit beim Beaufschlagen der entgegengesetzt wirkenden Druckkolben 5 die Bremselemente 7 gegen die Bremsscheibe 1 gedrückt werden und eine Drehbewegung A der Bremsscheibe 1 abgebremst wird. - Die insoweit beschriebene Festsattel-Scheibenbremse und deren Wirkungsweise ist aus dem Stand der Technik bekannt. Fig. 1 shows a partially shown brake disc 1 , which is enclosed by a fixed caliper disc brake 2 . This consists of a frame-fixed caliper body 3 which surrounds the brake disk on both sides and on the circumference and which is provided on each side of the brake disk 1 with a recess 4 for receiving a pressure piston 5 . The respective pressure piston 5 acts on the rear of a brake element carrier 6 , the front of which is provided with the actual brake element 7 , ie in the present case with the brake lining. The working space of the respective piston 5 , not shown in more detail, is connected to a hydraulic system, also not shown in more detail, so that when the oppositely acting pressure pistons 5 are acted upon, the brake elements 7 are pressed against the brake disc 1 and a rotary movement A of the brake disc 1 is braked. - The fixed caliper disc brake described so far and its mode of operation is known from the prior art.

Für die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform ist erfindungswesentlich, daß sich der jeweilige Bremselementträger 6 nicht nur tangential zur Bremsscheibe 1 in dem, auf die Drehrichtung der Bremsscheibe 1 bezogenen vorderen Bereich 8 des Bremssattelkörpers 3 abstützt, sondern daß die Abstützung des jeweiligen Bremselementträgers 6 von der Ebene der Bremsscheibe 1 weiter weg verlagert ist, derart, daß eine mit der Mitnahmekraft F_B anwachsende, die primäre Anpreßkraft P des jeweiligen Bremselementes 7 erhöhende resultierende Kraft durch das überlagerte Drehmoment entsteht. Bei der Ausgestaltung nach der Fig. 1 ist der jeweilige Bremselementträger 6 im Abstützbereich verbreitert gestaltet und es ist die Abstützung 9 als Abstützkante ausgebildet; der jeweilige Bremselementträger 6 stützt sich direkt am Bremssattelkörper 3 ab. Grundsätzlich verdeutlicht die Fig. 1, daß die Mitnahmekraft F_B in Hauptdrehrichtung der Bremsscheibe 1 und damit des Rades zeigt, wegen der stärkeren Abnutzung der hinteren Zone der jeweiligen Bremselemente 7 ist die Abmessung b kleiner als die Abmessung a gewählt.For the embodiment shown in FIG. 1, it is essential to the invention that the respective brake element carrier 6 is supported not only tangentially to the brake disc 1 in the front area 8 of the brake caliper body 3 related to the direction of rotation of the brake disc 1 , but that the respective brake element carrier 6 is supported by the plane of the brake disc 1 is displaced further away in such a way that a resultant force which increases with the driving force F _{B and} increases the primary contact force P of the respective brake element 7 results from the superimposed torque. In the embodiment according to FIG. 1, the respective brake element carrier 6 is widened in the support area and the support 9 is designed as a support edge; the respective brake element carrier 6 is supported directly on the caliper body 3 . Basically illustrates the Fig. 1, that the driving force F _B in the main direction of rotation of the brake disc 1 and thus of the wheel is due to the greater wear of the rear zone of the respective braking members 7, the dimension b is less than the dimension of a chosen.

Fig. 2 zeigt eine modifizierte Abstützung der Bremselementträger 6 bei einer Festsattel-Scheibenbremse 2. Mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 übereinstimmende Teile sind der Einfachheit halber mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Figur verdeutlicht einen Schritt durch die Festsattel-Scheibenbremse 1 im Bereich des Bremsatteljoches 10. Bei dieser Ausführungsform wird die Mitnahmekraft F_B über druckbelastete, in den Abstützpunkten an den Bremselementträgern 6 und am Bremssattelkörper 3 bewegliche, stabförmige Verbindungselemente beiderseits der Druckkolben 5 tangential schräg nach außen, von der Bremsscheibenebene weg, abgestützt. Das jeweilige Verbindungselement 11 stützt sich bremssattelseitig in einer Ausnehmung 12 des Bremssattelkörpers 3 ab, das Ende ist mit einem Innengewinde versehen, eine Innensechskantschrauben 13 durchsetzt eine Bohrung 14 im Bremssattelkörper 3 und ist mit ihrem Gewindeabschnitt in die Gewindebohrung des Verbindungselementes 11 eingeschraubt. Das schraubenferne Ende des Verbindungselementes 11 greift in eine Hinterschneidung 15 des zugeordneten Bremselementträgers 6 ein. Mittels der jeweiligen Schraube 13 ist das zugeordnete Verbindungselement 11 bezüglich des Bremssattelkörpers 3 fixiert, wobei die Befestigung so gewählt ist, daß das Verbindungselement 11 bezüglich der Bremsscheibe 1 leicht vorgespannt ist. Fig. 2 shows a modified support of the brake element support 6 at a fixed-caliper disc brake 2. Parts which correspond to the embodiment according to FIG. 1 are designated with the same reference numbers for the sake of simplicity. The figure illustrates a step through the fixed caliper disc brake 1 in the area of the brake caliper yoke 10 . In this embodiment, the driving force F _{B is supported} by means of rod-shaped connecting elements on both sides of the pressure pistons 5 tangentially obliquely outwards, away from the brake disc plane, via pressure-loaded, rod-shaped connecting elements in the support points on the brake element carriers 6 and on the brake caliper body 3 . The respective connecting element 11 is supported on the brake caliper side in a recess 12 of the brake caliper body 3 , the end is provided with an internal thread, a hexagon socket screw 13 passes through a bore 14 in the brake caliper body 3 and is screwed with its threaded section into the threaded bore of the connecting element 11 . The end of the connecting element 11 remote from the screw engages in an undercut 15 of the associated brake element carrier 6 . The associated connecting element 11 is fixed with respect to the caliper body 3 by means of the respective screw 13 , the fastening being selected such that the connecting element 11 is slightly prestressed with respect to the brake disc 1 .

Fig. 3 zeigt das zu der Ausführungsform nach der Fig. 1 inverse Prinzip. Auch bei dieser Ausführungsform sind mit der Variante nach der Fig. 1 übereinstimmende Teile der Einfachheithalber mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Wie der Darstellung der Fig. 3 zu entnehmen ist, wird die Mitnahmekraft F_B über die dort zugbelasteten Bremselementträger 6 an einer der Hauptfahrtrichtung A entgegengesetzten Verbreiterung 16 dieser Träger 6 so abgefangen, daß eine mit der Mitnahmekraft F_B anwachsende, der primären Anpreßkraft entgegenwirkende resultierende Kraft R entsteht. FIG. 3 shows the principle inverse to the embodiment according to FIG. 1. In this embodiment, too, parts that correspond to the variant according to FIG. 1 are designated with the same reference numerals for the sake of simplicity. As can be seen 3 the illustration of FIG., The driving force F _B through the tensile-strained there braking member carrier 6 on an opposite of the main direction of travel A widening 16 of the support 6 is intercepted so that an increasing with the driving force F _B, the primary pressing force counteracting resulting Force R arises.

Fig. 4 zeigt eine Fahrrad-Felgenbremse 17, die über beidseitig des Rades in dessen Umfangsrichtung feststehende Bremsarme 18 auf die Bremselementträger 6 mit dem Bremselementen 7 wirkt. Die Anpreßkraft P wirkt senkrecht zur Radebene direkt auf die Radfelge 19, wobei die tangential wirkende Mitnahmekraft F_B über zugbelastete Halteelemente 21 schräg nach innen zur Felgenebene hin an den Gabelrohren 20 des Fahrrades bzw. an Rahmenstreben bei Verwendung einer hinteren Bremse so abgefangen wird, daß die resultierende, die primäre Anpreßkraft P unterstützende Kraft R entsteht. Die Halteelemente 21 sind dabei beispielsweise als im Fahrradbau üblicherweise Verwendung findende Drahtseile ausgebildet, die im Bereich des jeweiligen Bremsarmes 18 durch eine übliche Schraub-Klemmverbindung 22 gehalten sind und im bremsarmfernen Bereich eine Verpressung aufweisen, die durch eine an der Innenseite des jeweiligen Gabelrohres 20 befestigte Lochhalterung 23 geführt ist. Die Bezugsgröße "d" in Fig. 4 gibt an, daß die für die erfindungsgemäße Wirkungsweise der Fahrradbremse erforderliche geringe Tangentialbewegung meist in den Bremsarmgelenken vorhanden oder durch minimale Vergrößerung des Axialspiels leicht herstellbar ist. Das auf die Bremselemente 7 wirkende Torsionsmoment wird von den Bremsarmen 18 aufgenommen. Fig. 4 shows a bicycle rim brake 17 fixed in the circumferential direction on both sides of the wheel brake arms 18 the brake element support 6 interacts with the brake elements 7. The contact pressure P acts perpendicularly to the wheel plane directly on the wheel rim 19 , the tangential driving force F _{B being} trapped obliquely inward towards the rim plane on the fork tubes 20 of the bicycle or on frame struts when using a rear brake via tension-holding elements 21 so that the resulting force R supporting the primary contact pressure P is produced. The holding elements 21 are formed, for example, as wire ropes which are usually used in bicycle construction, which are held in the area of the respective brake arm 18 by a conventional screw-clamp connection 22 and have a compression in the area remote from the brake arm, which is fastened by a to the inside of the respective fork tube 20 Hole holder 23 is guided. The reference variable "d" in FIG. 4 indicates that the small tangential movement required for the mode of operation of the bicycle brake according to the invention is usually present in the brake arm joints or can be easily produced by minimally increasing the axial play. The torsional moment acting on the brake elements 7 is absorbed by the brake arms 18 .

In der Fig. 5 sind mit der Ausführungsform nach der Fig. 4 übereinstimmende Teile der Einfachheithalber mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Fig. 5 zeigt eine Fahrradfelgenbremse 17, bei der die Mitnahmekraft F_B über in Hauptfahrrichtung druckbelastete Halteelemente 21 schräg nach außen, von der Felgenebene weg, gelenkig an den Gabelrohren 20 bzw. den Rahmenstreben bei Verwendung einer hinteren Bremse abgestützt wird. Bei dieser Ausführungsform sind die Halteelemente 21 starr ausgebildet und auf der den Bremselementen 7 abgewandten Seite der Gabelrohre 20 in Aufnahme 24 um im wesentlichen senkrecht orientierte Achsen 25 schwenkbar. In diesem Bereich sind die Halteelemente 21 nach außen abgewinkelt und stützen sich mit ihrem jeweiligen bremselementfernen Ende an in den Aufnahmen 24 gelagerten Federelementen 26 ab, die ein dem Anpreßdruck entgegengesetztes Moment aufbringen und damit dem Zweck dienen, das jeweilige Bremselement 7 nach dem Lösen der Bremse außer Eingriff mit der Felge 19 zu bringen. Der Angriffspunkt der Halteelemente 21 an den Achsen 25 liegt weiter außen als die Angriffspunkte der Bremselemente 7 und bewirkt damit eine Erhöhung der primären Anpreßkraft um eine resultierende Kraft R.In FIG. 5, parts that correspond to the embodiment according to FIG. 4 are designated with the same reference numerals for the sake of simplicity. Fig. 5 shows a bicycle rim brake 17, wherein the driving force F _B on pressure-loaded in the main direction of travel retaining elements 21 obliquely outwardly from the rim plane away, articulated to the fork tubes 20 and the frame struts when using a rear brake is supported. In this embodiment, the holding elements 21 are rigid and can be pivoted on the side of the fork tubes 20 facing away from the brake elements 7 in the receptacle 24 about axes 25 oriented essentially perpendicularly. In this area, the holding elements 21 are angled outwards and are supported with their respective end remote from the brake element on spring elements 26 mounted in the receptacles 24 , which apply a moment opposite the contact pressure and thus serve the purpose of releasing the respective brake element 7 after the brake is released to disengage from the rim 19 . The point of application of the holding elements 21 on the axes 25 lies further out than the points of application of the brake elements 7 and thus causes the primary contact force to be increased by a resulting force R.

Claims (10)

1. Fahrzeugbremse, mit beidseitig eines zu bremsenden Elementes angeordneten Bremselementen, sowie in Umfangsrichtung des zu bremsenden Elementes feststehenden Bremselementträgern, wobei die Bremselemente mittels der Bremselementträger an das zu bremsende Element anpreßbar sind und eine über Reibung erzeugte Mitnahmekraft der Bremselement über die Bremselementträger tangential zum zu bremsenden Element abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) des jeweiligen Bremselementträgers (6) von der Ebene des zu bremsenden Elementes (1) weg verlagert ist, derart, daß eine mit der Mitnahmekraft (F_B) anwachsende, die primäre Anpreßkraft (P) der Bremselemente (7) erhöhende resultierende Kraft (R) entsteht.1. Vehicle brake, with brake elements arranged on both sides of an element to be braked, and brake element carriers fixed in the circumferential direction of the element to be braked, the brake elements being able to be pressed against the element to be braked by means of the brake element carriers and a driving force generated by friction of the brake element via the brake element carriers tangential to Braking element is supported, characterized in that the support ( 9 ) of the respective brake element carrier ( 6 ) is displaced away from the plane of the element ( 1 ) to be braked, in such a way that a primary contact force increases with the driving force (F _B ) (P) of the brake elements ( 7 ) increasing resulting force (R) arises. 2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) in Hauptfahrrichtung (A) oder in beiden Fahrtrichtungen von der Ebene des zu bremsenden Elementes (1) weg verlagert ist.2. Vehicle brake according to claim 1, characterized in that the support ( 9 ) in the main direction of travel (A) or in both directions of travel from the plane of the element to be braked ( 1 ) is shifted away. 3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse als Teilbelag-Scheibenbremse (2) ausgebildet ist, mit einem in Umfangsrichtung feststehenden Bremssattel (3), mit in diesem gelagerten Anpreßkolben (5) beiderseits des als Bremsscheibe (1) ausgebildeten zu bremsenden Elements (Festsattelscheibenbremse) oder nur auf einer Seite (Schwimmsattelscheibenbremse), zum Einwirken auf die die Bremselemente (7) aufnehmenden Bremselementträger (6).3. Vehicle brake according to claim 1 or 2, characterized in that the brake is designed as a partial-pad disc brake ( 2 ), with a circumferentially fixed brake caliper ( 3 ), with this in the pressure piston ( 5 ) on both sides of the brake disc ( 1 ) trained elements to be braked (fixed caliper disc brake) or only on one side (floating caliper disc brake), to act on the brake element carrier ( 6 ) receiving the brake elements ( 7 ). 4. Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Bremselementträger (6) im Bereich seiner als Abstützkante (9) ausgebildeten Abstützung von der Bremsscheibenebene weg verbreitert ist und sich direkt am Bremssattel (3) abstützt.4. Vehicle brake according to claim 3, characterized in that the respective brake element carrier ( 6 ) in the region of its support edge ( 9 ) formed from the brake disc plane is widened and is supported directly on the brake caliper ( 3 ). 5. Fahrzeugbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekraft (F_B) über druckbelastete, in den Abstützpunkten (9) an den Bremselementträgern (6) und am Bremssattel (3) beweglich gelagerte Verbindungselemente (11) tangential schräg nach außen von der Bremsscheibenebene weg abgestützt wird.5. Vehicle brake according to claim 3, characterized in that the driving force (F _B ) via pressure-loaded, in the support points ( 9 ) on the brake element carriers ( 6 ) and on the brake caliper ( 3 ) movably mounted connecting elements ( 11 ) tangentially obliquely outwards from the Brake disc level is supported away. 6. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse als Fahrradfelgenbremse (17) ausgebildet ist, bei der über in Umfangsrichtung des Rades feststehende Bremsarme (18), die die Bremselementträger (6) mit den Bremselementen (7) aufnehmen, die Anpreßkraft (P) senkrecht zur Radebene direkt auf das als Felge (19) ausgebildete, zu bremsende Element wirkt.6. Vehicle brake according to claim 1 or 2, characterized in that the brake is designed as a bicycle rim brake ( 17 ) in which in the circumferential direction of the wheel fixed brake arms ( 18 ) which receive the brake element carrier ( 6 ) with the brake elements ( 7 ), the contact pressure (P) acts perpendicular to the wheel plane directly on the element to be braked as a rim ( 19 ). 7. Fahrzeugbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekraft (F_B) über zugbelastete Verbindungselemente (21) schräg nach innen zur Felgenebene hin an den Gabelrohren (20) bzw. an den Rahmenstreben des Fahrrades abgefangen wird.7. A vehicle brake according to claim 6, characterized in that the driving force (F _B ) is intercepted obliquely inward towards the rim plane on the fork tubes ( 20 ) or on the frame struts of the bicycle via tension-loaded connecting elements ( 21 ). 8. Fahrzeugbremse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmekraft (F_B) über in Hauptfahrrichtung (A) druckbelastete Verbindungselemente (21), schräg nach außen von der Felgenebene weg, gelenkig an den Gabelrohren (20) bzw. den Rahmenstreben des Fahrrades abgestützt wird.8. Vehicle brake according to claim 6, characterized in that the driving force (F _B ) via in the main driving direction (A) pressure-loaded connecting elements ( 21 ), obliquely outwards from the rim plane, articulated on the fork tubes ( 20 ) or the frame struts of the bicycle is supported. 9. Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) der Kraftableitung der Mitnahmekraft (F_B) relativ zur Bremsscheibe (1) oder Felge (19) 5 bis 10° beträgt.9. Vehicle brake according to one of claims 1 to 8, characterized in that the angle (α) of the force transmission of the driving force (F _B ) relative to the brake disc ( 1 ) or rim ( 19 ) is 5 to 10 °. 10. Fahrzeugbremse, mit beidseitig eines zu bremsenden Elementes angeordneten Bremselementen, sowie in Umfangsrichtung des zu bremsenden Elementes feststehenden Bremselementträgern, wobei die Bremselemente mittels der Bremselementträger an das zu bremsende Element anpreßbar sind und eine über Reibung erzeugte Mitnahmekraft der Bremselemente über die Bremselementträger tangential zum zu bremsenden Element abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (9) von der Ebene des zu bremsenden Elementes (1) weg verlagert wird, derart, daß eine mit der Mitnahmekraft (F_B) anwachsende, der primären Anpreßkraft (P) der Bremselemente (7) entgegenwirkende resultierende Kraft (R) entsteht.10. Vehicle brake, with brake elements arranged on both sides of an element to be braked, and brake element carriers fixed in the circumferential direction of the element to be braked, the brake elements being able to be pressed against the element to be braked by means of the brake element carriers and a drag force generated by the friction of the brake elements via the brake element carriers tangentially Braking element is supported, characterized in that the support ( 9 ) is displaced away from the plane of the element ( 1 ) to be braked, such that a primary contact force (P) of the braking elements (P) that increases with the driving force (F _B ) 7 ) counteracting resulting force (R) arises.