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Diese
Erfindung betrifft allgemein eine Scheibenbremsenanordnung mit einer
Rollback-Dichtung, die einen Kolben mit einer verbesserten Dichtcharakteristik über eine
längere
Betriebsdauer von einer Bremsposition in eine gelöste Position
zurückführt.
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Fahrradfahren
wird zu einer zusehends beliebteren Form sowohl der Erholung wie
auch des Transports. Außerdem
ist Fahrradfahren ein sehr beliebter Wettkampfsport geworden. Ob
nun das Fahrrad für
Erholung, Transport oder Wettkampf benutzt wird, verbessert die
Fahrradindustrie ständig
seine Bauelemente. Ein besonderes Bauelement des Fahrrads, das in
den vergangenen Jahren umfassend neu gestaltet wurde, sind die Bremssysteme
von Fahrrädern.
Insbesondere wird die Bremskraft der Bremssysteme ständig erhöht.
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Es
gibt eine Reihe von Arten von Fahrradbremsvorrichtungen, die gegenwärtig auf
dem Markt verfügbar
sind. Beispiele einiger Arten von herkömmlichen Fahrradbremsvorrichtungen
umfassen Felgenbremsen, Bremssattelbremsen und Scheibenbremsen.
Falls ein Fahrer ein Höchstleistungsbremsensystem
wünscht,
dann wünscht
der Fahrer typischerweise ein Scheibenbremsensystem. Scheibenbremsensysteme
liefern im Verhältnis
zu der Höhe der
auf den Bremshebel aufgebrachten Bremskraft eine beträchtliche
Bremskraft. Darüberhinaus
liefern Scheibenbremsensysteme typischerweise bei allen möglichen
Wetter- und Fahrverhältnissen
ein hohes Maß an
Gleichmäßigkeit.
Natürlich
verlangen Fahrer von Scheibenbremsensystemen ständig eine bessere Leistung,
d.h. Scheibenbremsensysteme mit höherer Bremskraft.
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Herkömmlicherweise
besteht eine Scheibenbremse aus einem Paar Bremsbeläge, die
beweglich an einem Bremssattelgehäuse angebracht sind. Die Bremsbeläge werden
gegen eine Scheibe oder einen Rotor gedrückt, die bzw. der an einem
Laufrad befestigt ist, um die Drehung der Scheibe und somit des Laufrads
anzuhalten.
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Die
Bremsbeläge
werden hydraulisch oder mechanisch, wie durch einen Nockenmechanismus, zur
Scheibe hin bewegt. Die hydraulischen Scheibenbremsensysteme liefern
typischerweise bei allen möglichen
Wetter- und Fahrverhältnissen
ein hohes Maß an
Gleichmäßigkeit.
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In
einigen hydraulischen Scheibenbremsen werden die Dichtungsringe
verwendet, um die Kolben von der Bremsposition in die gelöste Position
zurückzuführen. Diese
Dichtungsringe führen
die Kolben nicht immer zuverlässig
in die gelöste
Position zurück,
was ein Schleifen zwischen den Reibungsbelägen und dem Rotor verursachen
kann. Außerdem können diese
Dichtungsringe nach ausgedehntem Gebrauch abgenutzt werden oder
versagen, was Hydraulikflüssigkeit
ermöglichen
kann, aus der Scheibenbremsenanordnung auszutreten.
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Eine
bekannte Dichtung ist in der WO 96/23151 beschrieben, die den Stand
der Technik der vorliegenden Erfindung bildet.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Scheibenbremsenanordnung mit einer
Rollback-Dichtung gemäß Anspruch
1 bereit. Ausführungsformen
der Anordnung umfassen ein Bremssattelgehäuse mit einer Kolbenaufnahmeöffnung,
ein erstes und ein zweites mit dem Bremssattelgehäuse verbundenes
Reibungsglied, einen beweglich in der Kolbenaufnahmeöffnung angebrachten
Kolben und die ringförmige Rollback-Dichtung.
Die Kolbenaufnahmeöffnung
besitzt eine ringförmige
Seitenwand mit einer darin ausgebildeten ringförmigen Nut. Das erste und das
zweite Reibungsglied bilden einen Rotoraufnahmeschlitz zwischen
dem ersten und dem zweiten Reibungsglied. Mindestens eines der Reibungsglieder
ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse verbunden. Der beweglich
in der Kolbenaufnahmeöffnung
des Bremssattelgehäuses
angebrachte Kolben bewegt mindestens eines der Reibungsglieder zwischen
einer gelösten
und einer Bremsposition. Die ringförmige Rollback-Dichtung befindet
sich in der ringförmigen
Nut zwischen dem Bremssattelgehäuse
und dem Kolben. Die Rollback-Dichtung umfasst eine erste ringförmige Endfläche, eine
zweite ringförmige Endfläche, eine
innere ringförmige
Dichtfläche
und eine äußere ringförmige Dichtfläche. Die
zweite ringförmige
Endfläche
ist von der ersten Endfläche
beabstandet. Die innere ringförmige
Dichtfläche
erstreckt sich zwischen der ersten Endfläche und der zweiten Endfläche. Die äußere ringförmige Dichtfläche erstreckt
sich zwischen der ersten Endfläche
und der zweiten Endfläche.
Die zweite Endfläche
besitzt eine in ihr ausgebildete ringförmige Ausnehmung.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden dem Fachmann aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung ersichtlich, die in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen
eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung offenbart.
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Im
folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung lediglich beispielhaft und unter Bezug auf
die angehängten
Zeichnungen beschrieben, die einen Teil dieser ursprünglichen
Offenbarung darstellen, wobei
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1 einen
Seitenaufrissansicht eines Fahrrads mit einer Vorderradscheibenbremsenanordnung und
einer Hinterradscheibenbremsenanordnung ist;
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2 eine
schematische Aufrissansicht der mit einer Vorderradgabel und einem Vorderradscheibenbremsenbetätigungsmechanismus
des in 1 dargestellten Fahrrads verbundenen Vorderradscheibenbremsenanordnung
ist;
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3 eine
schematische Aufrissansicht der mit einer Hinterradgabel und einem Hinterradscheibenbremsenbetätigungsmechanismus
des in 1 dargestellten Fahrrads verbundenen Hinterradscheibenbremsenanordnung
ist;
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4 eine
vergrößerte Seitenaufrissansicht eines
Abschnitts der in 2 dargestellten Vorderradscheibenbremsenanordnung
ist, wobei der Fahrradrahmen aus Darstellungsgründen entfernt ist;
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5 ein
Ausschnitt einer Querschnittsansichts einer Fahrradnabe und eines
Scheibenbremsenrotors einer der Laufräder des in 1 dargestellten
Fahrrads ist;
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6 ein
Ausschnitt einer Explosionsansicht eines Abschnitts der in den 2 und 4 dargestellten
Vorderradscheibenbremsenanordnung ist;
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7 ein
vergrößerter Ausschnitt
einer Querschnittsansicht der in den 2, 4 und 6 dargestellten
Vorderradscheibenbremsenanordnung entlang der Schnittlinie 7-7 in 4 ist,
der eine Rollback-Dichtung und einen Kolben in einer gelösten Position
zeigt;
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8 ein
vergrößerter Ausschnitt
einer Querschnittsansicht der in den 2, 4 und 6 dargestellten
Vorderradscheibenbremsenanordnung entlang der Schnittlinie 7-7 in 4 ist,
der die Rollback-Dichtung und den Kolben in einer Bremsposition
zeigt;
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9 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Abschnitts der in 7 dargestellten Vorderradscheibenbremsenanordnung
ist, die einen der Kolben und eine der Rollback-Dichtungen in der
gelösten
Position zeigt;
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10 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Abschnitts der in 8 dargestellten Vorderradscheibenbremsenanordnung
ist, die einen der Kolben und eine der Rollback-Dichtungen in der Bremsposition
zeigt;
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11 ein
vergrößerter Ausschnitt
aus einer Explosionsquerschnittsansicht des in den 9 und 10 dargestellten
Bremssattelgehäuses,
des Kolbens und der Rollback-Dichtung ist;
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12 eine
Seitenaufrissansicht einer der Rollback-Dichtungen der in den 2, 4 und 6–11 dargestellten
Vorderradscheibenbremsenanordnung ist;
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13 eine
Rückaufrissansicht
der in 12 dargestellten Rollback-Dichtung
ist;
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14 eine
Querschnittsansicht der in den 12 und 13 dargestellten
Rollback-Dichtung entlang der Schnittlinie 14-14 in 12 ist;
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15 eine
Seitenaufrissansicht eines der Kolben der in den 2, 4 und 6–11 dargestellten
Vorderradscheibenanordnung ist;
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16 eine
Querschnittsansicht des in 15 dargestellten
Kolbens entlang der Schnittlinie 16-16 in 15 ist;
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17 ein
Ausschnitt einer Seitenaufrissansicht eines Abschnitts des Bremssattelgehäuses der in
den 2, 4 und 6–11 dargestellten Vorderradscheibenbremsenanordnung
ist; und
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18 eine
Querschnittsansicht des in 17 dargestellten
Abschnitts des Gehäuses
entlang der Schnittlinie 18-18 in 17 ist.
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Unter
Bezug auf die 1–10 wird
zuerst ein Fahrrad 10 mit einer Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 und
einer Hinterradscheibenbremsenanordnung 14 erläutert. Die
Vorder- und die Hinterradscheibenbremsenanordnung 12 und 14 sind
relativ herkömmliche
flüssigkeitsbetätigte Scheibenbremsen,
die fest mit einem Rahmen 13 verbunden sind. Daher werden
die Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 außer wie
unten diskutiert durch die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung modifiziert hier nicht im Detail diskutiert oder erläutert.
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Insbesondere
ist die Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 fest mit einer
Vordergabel 15 des Rahmens 13 verbunden, und ist
die Hinterradscheibenbremsenanordnung 14 fest mit der Hinterradgabel 17 des
Rahmens 13 verbunden, wie am besten in den 2 und 3 zu
sehen ist. Der Rahmen 13 umfasst eine an der Vordergabel 15 befestigte
Lenkstange 19, um das Fahrrad 10 zu lenken. Das
Fahrrad 10 umfasst eine Paar Laufräder 16, die drehbar
mit dem Fahrradrahmen 13 verbunden sind. Ein Rad 16 ist
mit der Vordergabel 15 verbunden, und ein Rad 16 ist
mit der Hintergabel 17 verbunden. Jedes Rad 16 besitzt
einen Scheibenbremsenrotor 18, der mit diesem auf herkömmliche
Weise fest verbunden ist.
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Das
Fahrrad 10 und verschiedene seiner Bauelemente sind relativ
herkömmlich.
Daher werden das Fahrrad 19 und seine verschiedenen Bauelemente
hier nicht im Detail diskutiert oder erläutert, außer diese Bauelemente stehen
mit den Vorder- und
Hinterradscheibenbremsenanordnungen 12 und 14 gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung in Bezug. Darüberhinaus sind die Vorder- und die Hinterradscheibenbremsenanordnung 12 und 14 im
wesentlichen identisch. Daher wird hier lediglich die Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 im
Detail diskutiert oder erläutert.
Jedoch ist für
den Fachmann aus dieser Offenbarung ersichtlich, dass die Beschreibungen
der Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 auch für die Hinterradscheibenbremsenanordnung 14 gelten.
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Wie
in den 6–8 zu
sehen, umfasst die Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 grundsätzlich ein
Bremssattelgehäuse 20,
ein Paar Reibungsglieder 22, eine Mehrzahl von Kolben 24 (typischerweise
vier) und eine Mehrzahl von Rollback-Dichtungen 26 (typischerweise
vier). Der Begriff „Rollback-Dichtung" wie er hier verwendet
wird, ist als jede Dichtung zu verstehen, die das Zurückziehen eines
Kolbens fördern
kann, wenn Druck einer hydraulischen oder einer anderen Flüssigkeit,
der tendenziell den Kolben bewegt, abgenommen hat.
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Die
Vorderradscheibenbremsenanordnung 12 ist funktionsmäßig mit
einem Bremsenbetätigungsmechanismus 28a (dargestellt
in 2 und unten ausführlicher diskutiert) verbunden.
Das Bremssattelgehäuse 20 ist
auf eine herkömmliche Weise
(z.B. unter Verwendung von Gewindebefestigungselementen) fest mit
der Vordergabel 15 verbunden. Ein erstes und ein zweites
Reibungsglied 22 sind mit dem Bremssattelgehäuse verbunden,
um einen Rotoraufnahmeschlitz dazwischen auszubilden. Mindestens
eines der Reibungsglieder 22 ist relativ zum Bremssattelgehäuse beweglich,
und vorzugsweise sind beide Reibungsglieder 22 relativ
zum Bremssattelgehäuse 20 beweglich,
wie in den 7 und 8 zu sehen
ist. Mindestens ein Kolben 24 ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden.
Vorzugsweise ist jeder Kolben 24 beweglich mit dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden.
Die Rollback-Dichtungen 26 sind zwischen den Kolben 24 und
dem Bremssattelgehäuse 20 angeordnet.
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Unter
Bezug auf die 4 und 6–8 ist
das Bremssattelgehäuse 20 vorzugsweise
aus steifem metallischem Material, wie Gußaluminium, ausgebildet. Das
Bremssattelgehäuse 20 ist
aus einem ersten Kolbenkörperabschnitt 30a und
einem zweiten Kolbenkörperabschnitt 30b ausgebildet.
Der erste und der zweite Kolbenkörperabschnitt 30a und 30b sind über eine
Mehrzahl von Bolzen fest miteinander verbunden. Der erste Kolbenkörperabschnitt 30a besitzt
darin ausgebildet eine Flüssigkeitseinlaßöffnung 32 oder
ein erstes Gewindeloch 32 zum Aufnehmen einer ersten Flüssigkeitskopplungseinheit 33 (in 4 dargestellt).
Der zweite Kolbenkörperabschnitt 30b umfasst
ein zweites Gewindeloch 34 zum Aufnehmen eines Entlüftungsventils 35 (in 4 dargestellt).
Das Bremssattelgehäuse 20 umfasst
vor zugsweise vier Durchlassöffnungen
oder Kolbenaufnahmeöffnungen 36 (lediglich
zwei dargestellt).
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Insbesondere
besitzt jeder des ersten und des zweiten Kolbenkörperabschnitts 30a und 30b darin
ausgebildet ein Paar von Kolbenaufnahmeöffnungen 36 zum Aufnehmen
eines Paars Kolben 24, wie in 6 zu sehen.
Jedes Paar von Kolbenaufnahmeöffnungen 36 ist
in einem der Kolbenkörperabschnitte 30a oder 30b angeordnet,
um dem Paar der im anderen der Kolbenkörperabschnitte 30a oder 30b ausgebildeten
Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 gegenüber zu liegen.
Jedes Paar Kolben 24 (d.h. in einem der Kolbenkörperabschnitte 30a oder 30b angebracht)
ist angeordnet, um eins der Reibungsglieder 22 zum Scheibenbremsenrotor 18 hin
zu bewegen.
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Die
Kolbenaufnahmeöffnungen 36 stehen mittels
Flüssigkeit
mit der Flüssigkeitskopplungseinheit 33 und
dem Entlüftungsventil 35 über ein
Netzwerk von Flüssigkeitsleitungen 37,
wie in den 7 und 8 zu sehen,
in Verbindung. Somit fließt, wenn
dem Bremssattelgehäuse 20 Betätigungsflüssigkeit
durch die Flüssigkeitskopplungseinheit 33 zugeführt wird,
die Betätigungsflüssigkeit
durch das Netzwerk von Leitungen 37 in die Kolbenaufnahmeöffnungen 36.
Ein Abschnitt einer der Leitungen 37 wirkt als die Flüssigkeitseinlassöffnung des
Kolbenkörperabschnitts 30a.
Jede Kolbenaufnahmeöffnung 36 ist
vorzugsweise eine ringförmige Öffnung,
die dimensioniert und gestaltet ist, um darin einen der Kolben 24 aufzunehmen.
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Wie
am besten in den 9–10 und 17–18 zu
sehen ist, besitzt jede Kolbenaufnahmeöffnung 36 eine ringförmige Seitenwand 38 mit
einer darin ausgebildeten ringförmigen
Nut zum Aufnehmen einer der Rollback-Dichtungen 26. Jede Kolbenaufnahmeöffnung 36 hat
eine offenes Ende, das einem der Reibungsglieder 22 gegenüber liegt. Die
Nuten 39 liegen vorzugsweise benachbart zu den offenen
Enden der Kolbenaufnahmeöffnungen 36. Jede
Kolbenaufnahmeöffnung 36 hat
vorzugsweise einen minimalen Durchmesser A, wie in 18 zu sehen
ist (d.h. den minimalen Durchmesser der Seitenwand 38),
der kleiner als ein minimaler nicht eingesetzter Durchmesser B jeder
Rollback-Dichtung 26 ist, wie in 14 zu
sehen ist. Insbesondere ist der nicht eingesetzte minimale Durchmesser
B vorzugsweise ungefähr
0,2 mm größer als
der minimale Durchmesser A. Zusätzlich
ist der minimale Durchmesser A jeder Kolbenaufnahmeöffnung 36 vorzugsweise
ungefähr
0,1 mm größer als
der äußere Durchmesser
P jedes Kolbens 24.
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Wie
in den 11 und 18 zu
sehen, umfasst jede ringförmige
Nut 39 grundsätzlich
eine ringförmige
erste innere Endfläche 40,
eine ringförmige zweite
innere Endfläche 42 und
eine ringförmige Kontaktfläche 44.
Die innere Endfläche 42 liegt
benachbart zum offenen Ende der Kolbenaufnahmeöffnung 36 und ist
von der inneren Endfläche 40 beabstandet.
Die Kontaktfläche 44 erstreckt
sich zwischen den inneren Endflächen 40 und 42.
Die Kontaktfläche 44 ist
eine konische Fläche,
die sich in radialer Richtung vom offenen Ende der Kolben aufnehmenden Öffnung 36 nach
innen verjüngt.
Jede Nut 39 hat vorzugsweise einen maximalen Durchmesser
C (d.h. einen maximalen Durchmesser der Kontaktfläche 44), der
kleiner als ein maximaler nicht eingesetzter Durchmesser D jeder
Rollback-Dichtung 26 ist, wie in 14 zu
sehen. Insbesondere ist der maximale nicht eingesetzte Durchmesser
D vorzugsweise ungefähr
0,362 mm größer als
der maximale Durchmesser C. Darüberhinaus
hat jede Nut 39 vorzugsweise eine axiale Länge E, die
größer als
eine axiale Länge
X jeder Rollback-Dichtung 26 ist, und eine maximale radiale
Breite von ungefähr
1,819 mm.
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Die
erste innere Endfläche 40 umfasst
einen ringförmigen
ersten sich verjüngenden
Bereich 40a, einen ringförmigen radialen Bereich 40b und
einen ringförmigen
zweiten sich verjüngenden
Bereich 40c, und die zweite innere Endfläche 42 umfasst
einen ringförmigen
ersten sich verjüngenden
Bereich 42a, einen ringförmigen radialen Bereich 42b und
einen ringförmigen
zweiten sich verjüngenden
Bereich 42c, wie in 11 zu
sehen. Die radialen Bereiche 40b und 42b liegen
vorzugsweise parallel zueinander und sind in axialer Richtung ungefähr 2,6 mm
voneinander beabstandet. Außerdem
liegen die radialen Bereiche 40b und 42b vorzugsweise
senkrecht zu den Seitenwänden 38.
Der radiale Bereich 40b hat eine größere radiale Breite als der
radiale Bereich 42b. Insbesondere wird die axiale Länge E der
Nut 39 vorzugsweise zwischen den radialen Bereichen 40b und 42b gemessen.
Die Kontaktfläche 44 erstreckt
sich zwischen den sich verjüngenden
Bereichen 40c und 42c.
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Die
Kontaktfläche 44 ist
vorzugsweise um ungefähr
6 Grad relativ zu der Seitenwand 38 geneigt und hat eine
axiale Länge
von ungefähr
1,992 mm. Entsprechend ist die Kontaktfläche 44 vorzugsweise um
weniger als 90 Grad relativ zum radialen Bereich 42b geneigt.
Insbesondere ist die Kontaktfläche 44 vorzugsweise
um ungefähr
84 Grad relativ zum radialen Bereich 42b geneigt. Jeder
zweite sich verjüngende
Bereich 40c und 42c hat vorzugsweise eine axiale
Länge von
ungefähr
0,304 mm und bildet mit den jeweiligen radialen Abschnitten 40b und 42b einen
135-Grad-Winkel.
Der sich verjüngende
Bereich 40a ist vorzugsweise um ungefähr 225 Grad relativ zur Seitenwand 38 und
dem radialen Bereich 40b geneigt. Der sich verjüngende Bereich 42a ist
vorzugsweise um ungefähr
243 Grad relativ zur Seitenwand 38 geneigt und um ungefähr 207 Grad
relativ zum radialen Bereich 42b geneigt. Der sich verjüngende Bereich 42a hat
vorzugsweise eine axiale Länge
von ungefähr
0,55 mm und eine radiale Breite von ungefähr 1,05 mm.
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Unter
Bezug auf die 12–14 ist
jede Rollback-Dichtung 26 ein aus einem rückstellfähigen Material
wie Gummi oder flexiblem Kunststoff ausgebildetes ringförmiges Element.
Insbesondere ist jede Rollback-Dichtung vorzugsweise aus hydrogeniertem
Nitrilgummi mit einer Härte
von ungefähr
Hs 75 ausgebildet. Außerdem
ist jede Rollback-Dichtung 26 vorzugsweise durch Spritzgießen als
einstückiges, einheitliches
Element ausgebildet. Natürlich
ist für den
Fachmann aus dieser Offenbarung offensichtlich, dass Rollback-Dichtungen
je nach Bedarf und/oder Wunsch aus anderen Materialien und/oder mit
anderen Herstellungstechniken ausgebildet werden könnten.
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Jede
Rollback-Dichtung 26 befindet sich in einer der ringförmigen Nuten 39 und
wirkt so, dass sie in Umfangsrichtung das innere Gebiet einer der Kolbenaufnahmeöffnungen 36 von
der Außenseite des
Bremssattelgehäuses 20 abdichtet,
wenn die Kolben 24 in Kolbenaufnahmeöffnungen 36 angeordnet
sind, wie am besten in den 9–10 zu
sehen. Daher werden, wenn die Betätigungsflüssigkeit den Kolbenaufnahmeöffnungen 36 zugeführt wird, die
Kolben 24 zum Rotor 18 hin bewegt. Entsprechend
werden auch die Reibungsglieder 18 zum Scheibenbremsenrotor 18 hin
bewegt, um eine Stoppwirkung auf den Rotor 18 und daher
auf das Laufrad 16 zu erzeugen. Die Rollback-Dichtungen 26 bewirken
auch, dass die Kolben 24 von der Bremsposition zur gelösten Position
hin vorgespannt werden. Anders ausgedrückt werden die Rollback-Dichtungen 26 elastisch
verformt, wenn die Kolben 24 von der gelösten Position
zur Bremsposition bewegt werden, und erzeugen eine elastische Rückstellkraft,
um die Kolben 24 zurück
zur gelösten
Position zu bewegen, wenn die Betätigungsflüssigkeit von den Kolbenaufnahmeöffnungen 36 abgeführt wird.
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Wie
am besten in den 11–14 zu
sehen, umfasst jede Rollback-Dichtung 26 grundsätzlich eine
erste ringförmige
Endfläche 50,
eine zweite ringförmige
Endfläche 52,
eine innere ringförmige Dichtfläche 54 und
eine äußere ringförmige Dichtfläche 56.
Die zweite ringförmige
Endfläche 52 ist
von der ersten ringförmigen
Endfläche 50 beabstandet. Die
innere und die äußere ringförmige Dichtfläche 54 und 56 erstrecken
sich zwischen der ersten ringförmigen
Endfläche 50 und
der zweiten ringförmigen
Endfläche 52.
Die zweite ringförmige
Endfläche 52 besitzt
eine in ihr ausgebildete ringförmige
Ausnehmung 58.
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Die
innere und die äußere Dichtfläche 54 und 56 liegen
vorzugsweise grundsätzlich
parallel zueinander und sind vor dem Einsetzen der Rollback-Dichtung 26 in
die Nut 39 ungefähr
1,9 mm voneinander beabstandet. Dieser Abstand wird als eine maximale nicht
eingesetzte Breite W der Rollback-Dichtung 26 bezeichnet.
Außerdem
sind die erste und die zweite Endfläche 50 und 52 auch
vorzugsweise im wesentlichen parallel und vor dem Einsetzen der
Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 ungefähr 1,9 mm
voneinander beabstandet. Dieser Abstand wird als eine maximale nicht
eingesetzte Länge
X der Rollback-Dichtung 26 bezeichnet. Die erste und die
zweite Endfläche 50 und 52 bilden
vor dem Einsetzen der Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 auch
vorzugsweise 90-Gradwinkel relativ zu der inneren und der äußeren Dichtfläche 54 und 56.
Entsprechend besitzt die Rollback-Dichtung vor dem Einsetzen der
Rollback-Dichtung in die Nut 39 eine teilweise quadratische
Querschnittsform.
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Wie
oben erwähnt,
hat jede der Rollback-Dichtungen 26 einen maximalen nicht
eingesetzten Durchmesser D, der größer als der maximale Durchmesser
C der Nut 39 ist, und einen minimalen nicht eingesetzten
Durchmesser B, der größer als
der minimale Durchmesser der Kolbenaufnahmeöffnung 36 ist, wie
in den 14 und 18 zu
sehen. Entsprechend werden die Rollback-Dichtungen 26 verformt,
wenn sie in die Nuten 39 eingesetzt werden, wie in den 9–10 zu
sehen. Insbesondere berührt
die ringförmige
Kontaktfläche 44 die äußere Dichtfläche 56,
wenn die Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 eingesetzt
wird. Daher liegen die innere und die äußere Dichtfläche 54 und 56 vor
dem Einsetzen im wesentlichen parallel zueinander, aber die äußere Dichtfläche 56 ist
so verformt, dass sie auf das Einsetzen der Rollback-Dichtung 26 zwischen
den Kolbenkörperabschnitt 30b und
den Kolben 24 hin nicht parallel zu der inneren Dichtfläche 54 liegt.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf 11 umfasst die Ausnehmung 58 grundsätzlich eine
erste ringförmige
innere Fläche 60,
eine zweite ringförmige innere
Fläche 62 und
eine gekrümmte
ringförmige
innere Fläche 64.
Die zweite ringförmige
innere Fläche 62 ist
von der ersten ringförmigen
inneren Fläche 60 beabstandet.
Die erste und die zweite ringförmige
innere Fläche 60 und 62 sind
vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander. Die gekrümmte Fläche 64 verbindet
die erste und die zweite innere Fläche 62 und 64.
Die gekrümmte
innere Fläche 64 ist
vorzugsweise eine konkave Fläche
mit einem halbkreisförmigen
Querschnitt und einem Radius, der gleich einer Hälfte der radialen Breite der
Ausnehmung 58 ist. Anders ausgedrückt besitzt die Ausnehmung 58 einen im
wesentlichen U-förmigen
Querschnitt mit einem zur zweiten Endfläche benachbarten offenen Ende. Darüberhinaus
liegt das offene Ende der Ausnehmung 58 der ersten Endfläche 40 der
Nut 39 gegenüber,
wenn die Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 eingesetzt
ist.
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Insbesondere
hat jede Ausnehmung 58 eine axiale Länge Y und eine radiale Breite
Z. Die radiale Breite Z der Ausnehmung 58 ist vorzugsweise
größer als
die axiale Länge
Y der Ausnehmung 58. Die axiale Länge Y der Ausnehmung 58 besteht
aus der axialen Länge
der inneren Flächen 60, 62 und
der axialen Länge
der gekrümmten
inneren Fläche 64.
Vorzugsweise hat jede der inneren Flächen 60 und 62 eine
axiale Länge,
die kleiner als die axiale Länge
der gekrümmten
inneren Fläche 64 ist.
Insbesondere hat jede der inneren Flächen 60, 62 vorzugsweise
eine axiale Länge
von ungefähr
0,3 mm, und eine gekrümmte
innere Fläche 64 hat
vorzugsweise eine axiale Länge
von ungefähr
0,4 mm. Entsprechend hat die Ausnehmung 58 vor zugsweise
eine axiale Länge Y
von ungefähr
0,7 mm und eine radiale Breite Z von ungefähr 0,8 mm.
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Jedenfalls
hat die Ausnehmung 58 vorzugsweise eine radiale Breite
Z von ungefähr
42,1% der maximalen nicht eingesetzten radialen Breite der Rollback-Dichtung 26 und
eine axiale Länge
Y von ungefähr
36,8% der maximalen nicht eingesetzten axialen Länge X der Rollback-Dichtung 26.
Ferner ist die Ausnehmung 58 vorzugsweise relativ zu der
inneren und der äußeren Dichtfläche 54 und 56 in
radialer Richtung zentriert, um die Endfläche 52 vor dem Einsetzen
der Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 in einen
radial inneren Bereich 52a und einen radial äußeren Bereich 52b zu
teilen. Entsprechend hat der radial innere Bereich 52a vor
dem Einsetzen der Rollback-Dichtung 26 in die Nut 39 vorzugsweise
eine radiale Breite, die gleich einer radialen Breite des radial äußeren Bereichs 52b ist.
Jeder des radial inneren und äußeren Bereichs 52a und 52b hat
vorzugsweise eine radiale Breite von ungefähr 28,9% der maximalen nicht
eingesetzten radialen Breite W der Rollback-Dichtung 26. Anders ausgedrückt hat
jeder des radial inneren und äußeren Bereichs 52a und 52b vorzugsweise
eine nicht eingesetzte radiale Breite von ungefähr 0,55 mm.
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Bei
ihrer Verwendung befindet sich die bzw. jede Rollback-Dichtung 26 in
einer jeweiligen Nut 39. Wenn sich der Kolben bewegt, öffnet oder
verbreitert die Reibung zwischen der Dichtung 26 und einer äußeren Fläche des
Kolbens 24 tendenziell die Ausnehmung 58, und
die Endfläche 50 an
dem radial inneren Bereich 52a der Dichtung 26 wird
in den ringförmigen sich
verjüngenden
Bereich 42a gedrückt
(siehe 10), während der radial äußere Bereich 52b gegen
den ringförmigen äußeren Bereich 42b und
den ringförmigen
zweiten sich verjüngenden
Bereich 42c stößt. Der
radial innere Bereich 52a der Dichtung 26 wird
in den ringförmigen
sich verjüngenden
Bereich 42a hinein verformt und speichert so wegen des Rückstellvermögens Energie.
Während
die auf den Kolben 24 angewandte Kraft entfernt wird, bildet
das Rückstellvermögen des
Materials, das die Dichtung 26 bildet, tendenziell die
Form der Dichtung zurück, so
dass die innere und die äußere Dichtfläche 54, 56 ihre
ursprüngliche
Gestaltung wieder annehmen (siehe 9). Dies
be wirkt, dass der Kolben 24 wegen des Reibkontaktes zwischen
der Dichtung 26 und der äußeren Fläche des Kolbens 24 zurück gezogen wird.
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Die
Kraft bzw. der Druck, der verwendet wird, um den Kolben 24 zu
bewegen, wirkt auch gegen die zweite Endfläche 52 der Dichtung 26 und
somit wirkt er auch auf die Ausnehmung 58. Insbesondere
wirkt die Kraft auf die erste und die zweite innere Fläche 60, 62 und
auch auf die gekrümmte
ringförmige
Fläche 64 der
Ausnehmung 58. Die auf die zwei inneren Flächen 60, 62 wirkende
Kraft zwingt die Dichtung 26 in Kontakt mit der Nut 39 und
der äußeren Fläche des Kolbens 24.
Diese Kraft trägt
dazu bei, den radial inneren Bereich 52a in Kontakt mit
dem Kolben 24 zu halten und den radial äußeren Bereich 52b in
Kontakt mit der Kontaktfläche 44.
Die Kraft bewirkt somit, die Dichtung 26 während der
Bewegung des Kolbens in Kontakt mit diesem zu halten.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf die 4 und 6–8 sind
vorzugsweise zwei Reibungsglieder 22 beweglich mit dem
Bremssattelgehäuse 20 verbunden,
derart dass wie oben diskutiert ein Rotoraufnahmeschlitz dazwischen
ausgebildet ist. Jedes Reibungsglied 22 umfasst grundsätzlich eine Platte 70 mit
einem Reibungsmaterial 72, das mit diesem auf eine herkömmliche
Weise fest verbunden ist. Jede Platte ist vorzugsweise aus einem
steifen metallischen Material auf herkömmliche Weise ausgebildet.
Jede Platte 70 umfasst ein Montageloch 74, um durch
dieses schiebbar einen Befestigungsbolzen 76 aufzunehmen.
Der Befestigungsbolzen 76 ist an einem Ende teilweise mit
einem Gewinde versehen und nimmt am entgegengesetzten Ende ein Befestigungselement 77 auf,
um Reibungsglieder 22 am Bremssattelgehäuse 20 auf herkömmliche
Weise zu befestigen.
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Eine
Federplatte oder Belagfeder 71 ist zwischen den Reibungsgliedern 22 angeordnet,
um die Reibungsglieder 22, wie in den 7–8 gezeigt, voneinander
fort vorzuspannen. Die Belagfeder 71 berührt jede
der Platten 70. Daher bewirkt, wenn die Betätigungsflüssigkeit
von den Kolbenaufnahmeöffnungen 36 abgeführt wird,
die Belagfeder 71, dass die Reibungsglieder 22 von
einer Bremsposition zu einer gelösten
Position zurückgeführt werden,
und die Rollback-Dichtungen 26 bewirken, dass die Kolben 24 von
einer Bremsposition in eine gelöste
Position zu rückgeführt werden.
Entsprechend kann eine zuverlässige
Bewegung der Kolben 24 und der Reibungsglieder 22 erzielt
werden.
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Unter
Bezug auf die 9–11 und 15–16 ist
jeder Kolben 24 vorzugsweise ein aus einem steifen metallischen
Material, wie Gußaluminium,
ausgebildetes ringförmiges
Element. Jeder Kolben 24 ist vorzugsweise beweglich mit
dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden,
um eins der Reibungsglieder 22 unter Druck von der Betätigungsflüssigkeit
zwischen einer gelösten
Position und einer Bremsposition zu bewegen. Die Rollback-Dichtungen 26 halten
die Kolben 24 durch Reibung in den Kolbenaufnahmeöffnungen 36.
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Insbesondere
hat jeder der Kolben 24 einen äußeren Durchmesser P, der ungefähr 0,1 mm
kleiner als der minimale Durchmesser A jeder Kolbenaufnahmeöffnung 36 ist.
Jede Rollback-Dichtung 26 wird verformt, um sich über die
Nut 39 hinaus in eine der Kolbenaufnahmeöffnungen 36 zu
erstrecken und einen der Kolben 24 zu berühren, um
den Kolben 24 in der Kolben aufnehmenden Öffnung 36 zu
halten. Eine Bewegung der Kolben 24 von der gelösten Position
zu der Bremsposition wird durch Zuführen von Betätigungsflüssigkeit
zu den Kolben aufnehmenden Öffnungen 36,
wie oben diskutiert, bewirkt. Die Kolben 24 werden von
der Bremsposition in die gelöste Position
durch Rollback-Dichtungen 26 zurückgeführt, wenn die Betätigungsflüssigkeit
von den Aufnahmeöffnungen 36 abgeführt wird.
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Vorzugsweise
hat jeder Kolben 24 einen äußeren Durchmesser P von ungefähr 15,4
mm. Entsprechend sind die Abmessungen der anderen Teile (d.h. der
Rollback-Dichtung 26,
der Kolbenaufnahmeöffnungen 36 und
der Nuten 39) der Scheibenbremsenanordnung 12 gemäß der oben
beschriebenen Abmessungsverhältnisse
dimensioniert und gestaltet. Natürlich
ist es für
den Fachmann aus dieser Offenbarung offensichtlich, dass die Kolben 24 je nach
Bedarf und/oder Wunsch größer und/oder
kleiner sein könnten.
Zum Beispiel könnte
alternativ jeder Kolben einen äußeren Durchmesser
P von ungefähr
13,5 mm haben, falls erforderlich und/oder gewünscht. Jedenfalls werden ungeachtet
der Abmessungen der Kolben 24 vorzugsweise die oben beschriebenen
Abmessungsverhältnisse
eingehalten.
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Wie
am besten in den 9–10 und 15–16 zu
sehen, umfasst jeder Kolben 24 vorzugsweise eine innere
Ausnehmung 78, die einem der jeweiligen Reibungsglieder 22 gegenüber liegt.
Jede innere Ausnehmung 78 umfasst eine Endwand und eine
Seitenwand. Vorzugsweise ist jede innere Ausnehmung 78 eine
ringförmige
Ausnehmung mit einer in der Seitenwand ausgebildeten ringförmigen Halterungsnut.
Jede innere Ausnehmung 78 ist vorzugsweise dimensioniert
und gestaltet, um darin einen Wärmeisolator
aufzunehmen. Jeder Wärmeisolator 79 wird
in einer der Ausnehmungen 78 durch einen Halterungsring 79a gehalten.
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Jeder
Wärmeisolator 79 ist
vorzugsweise ein ringförmiges
Element, das aus einem Material mit einem niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten,
wie Kunststoff, ausgebildet ist. Darüberhinaus ist jeder Wärmeisolator 79 zwischen
einem der Reibungsglieder 22 und einem der Kolben 24 angeordnet,
um die von den Reibungsgliedern 22 auf andere Teile der Scheibenbremsenanordnung 12 übertragene
Wärme zu
dissipieren. Entsprechend kann auch auf die Betätigungsflüssigkeit übertragene Wärme dissipiert werden.
Die Wärmeisolatoren 79 sind
relativ herkömmlich.
Entsprechend werden Wärmeisolatoren 79 hier
nicht im Detail diskutiert oder erläutert.
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Wiederum
unter Bezugnahme auf die 1–3 wird ein
Paar Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b erläutert und
sind herkömmliche
Scheibenbremen betätigende
Mechanismen. Daher werden die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b hier
nicht im Detail diskutiert oder erläutert. Die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b werden
zur Steuerung der Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 bereit
gestellt. Die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b sind
vorzugsweise fest an der Lenkstange 19 benachbart zu den
Handabschnitten der Lenkstange 19 angebracht. Entsprechend
werden die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b auf
eine herkömmliche
Weise betätigt,
derart dass die Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 Reibungsglieder 22 zwischen
einer gelösten
Position, in der die Fahrradlaufräder und die Scheibenbremsenrotoren 18 frei
rotieren können, und
einer Bremsposition bewegen. In der Bremsposition bringen die Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 eine
Bremskraft gegen den Bremsenrotor 18 auf, um die Drehung
des Fahrradlaufrads 16 und des Scheibenbremsenrotors 18 zu
stoppen.
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Die
Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b werden
im folgenden detaillierter beschrieben. Grundsätzlich sind die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b gestaltet,
um die Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 auf
eine herkömmliche
Weise zu betätigen,
so eine kräftige
Greifwirkung auf den Scheibenbremsenrotor 18 auszuüben, und
so die Drehung eines der Laufräder 16 anzuhalten.
Der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b betätigt die
Hinterradscheibenbremsenanordnung 14, und der Bremsenbetätigungsmechanismus 28a betätigt die
Vorderradscheibenbremsenanordnung 12. Der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b ist
mit dem Bremsenbetätigungsmechanismus 28a identisch,
außer
dass der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b ein
Spiegelbild des Bremsenbetätigungsmechanismus 28a ist.
Jeder der Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b umfasst
grundsätzlich
einen Bremshebel 80, einen hydraulischen oder Hauptzylinder 81,
einen hydraulischen oder Hauptkolben 82 und einen Betätigungsflüssigkeitsbehälter 83.
Vorzugsweise ist jeder der Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b eine
einzelne Baugruppe, die auf der Lenkstange 19 befestigt
ist.
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Insbesondere
umfasst, unter Bezugnahme auf einen der beiden Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b,
der Bremshebel 80 einen Montageabschnitt 84 und
einen Hebelabschnitt 85. Der Montageabschnitt 84 ist
gestaltet, um auf die Lenkstange 19 auf eine herkömmliche
Weise gespannt zu werden. Der Montageabschnitt 84 ist integral
mit dem Hauptzylinder 81 ausgebildet, derart dass der Hauptzylinder 81,
der Hauptkolben 82 und der Betätigungsflüssigkeitsbehälter 83 alle
auf dem Montageabschnitt 84 des Bremshebels 80 gelagert
sind. Der Hebelabschnitt 85 ist für eine Bewegung zwischen einer gelösten Position
und einer Bremsposition drehbar mit dem Montageabschnitt 84 verbunden.
Normalerweise wird der Hebelabschnitt 85 auf eine herkömmliche
Weise in einer gelösten
Position gehalten.
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Der
Hauptkolben 82 ist auf eine herkömmliche Weise innerhalb des
Hauptzylinders 81 beweglich angebracht. Insbesondere ist
der Betätigungsflüssigkeitsbehälter 83 auf
dem Hauptzylinder 81 angebracht und befindet sich mittels
Flüssigkeit
mit der inneren Bohrung des Hauptzylinders 81 in Verbindung,
um diesem Betätigungsflüssigkeit
zuzuführen. Der
Hauptkolben 82 ist an einem Ende mit dem Hebelabschnitt 85 verbunden,
um den Hauptkolben 82 in axialer Richtung innerhalb des
Hauptzy linders 81 zu bewegen. Entsprechend bewirkt die
Betätigung des
Hebelabschnitts 85, dass der Hauptkolben 82 in axialer
Richtung innerhalb des Hauptzylinders 81 bewegt wird. Diese
Bewegung des Hauptkolbens 82 im Hauptzylinder 81 lenkt
Flüssigkeitsdruck
durch eine hydraulische Leitung, die mit einem der Scheibenbremsenanordnungen 12 und 14 über Flüssigkeitskopplungseinheiten 33 verbunden
ist. Somit bewirkt die unter Druck gesetzte Betätigungsflüssigkeit, dass die Kolben 24 und
die Reibungsglieder 22 so bewegt werden, dass sie mit den
Scheibenbremsenrotoren 18 in Eingriff kommen, um die Drehung
der Laufräder 16 anzuhalten.
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Die
Ausdrücke,
die sich auf ein Maß beziehen,
wie „grundsätzlich", „etwa" und „ungefähr", bedeuten, wie sie
hier verwendet werden, ein angemessenes Maß an Abweichung des modifizierten
Begriffs, so dass das Endergebnis nicht wesentlich geändert wird.
Dies Ausdrücke
sollen so ausgelegt werden, dass sie eine Abweichung von mindestens ±25% des
modifizierten Begriffs umfassen, falls dies nicht die Bedeutung
des durch sie modifizierten Begriffs zunichte macht.
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Während nur
ausgewählte
Ausführungsformen
gewählt
wurden, um die vorliegende Erfindung zu erläutern, wird der Fachmann aus
dieser Offenbarung ersehen, dass verschiedene Veränderungen und
Abwandlungen darin durchgeführt
werden können,
ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den angehängten Ansprüchen definiert
wird, abzuweichen. Außerdem
wird die vorangegangene Beschreibungen der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung nur zur Erläuterung
geliefert, und nicht für
den Zweck, die Erfindung, wie sie durch die angehängten Ansprüche definiert
ist, einzuschränken.