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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Bremszylinder für eine hydraulische
Bremse gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 bzw. eine hydraulische Bremse mit derartigen Bremszylindern.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Bremszylinder für eine hydraulische
Felgenbremse oder Scheibenbremse für Fahrräder.
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Ein
Bremszylinder gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1 ist aus der
EP
0 143 934 B1 bekannt.
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Um
die Lage des freien Endes des Kolbens innerhalb des Zylinders relativ
zu dem Bremszylinder und somit relativ zu der Felge einzustellen,
ist es bei derartigen Felgenbremsen bekannt, mittels einer Schraube
an dem Geberzylinder hydraulische Flüssigkeit in den Druckraum des
Bremszylinders einzuführen.
Dabei verschiebt sich der Kolben entgegen der Wirkung einer Federanordnung
in Richtung der Felge. Durch Lösen
der Schraube am Geberzylinder wird hydraulische Flüssigkeit
aus dem Druckraum abgezogen. Infolgedessen bewegt sich der Kolben durch
die Kraft der Federeinrichtung wieder von der Felge weg zurück.
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Unter
freiem Ende des Kolbens ist das Ende des Kolbens zu verstehen, das
bei einem an einem Fahrrad montierten Bremszylinder der Felge des Fahrrads
gegenüberliegt
und bei Betätigung
des Bremszylinders die Verlagerung eines Bremsbelags in Richtung
der Felge bewirkt.
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Bei
einer hydraulischen Felgenbremse werden üblicherweise zwei Bremszylinder
mit einer Hydraulikleitung derart miteinander verbunden, daß durch
die Betätigung
des Bremshebels beide Bremszylinder gleichermaßen betätigt werden und die jeweiligen
Kolben aus den Zylindern gleichermaßen ausrücken. Dementsprechend bewirkt
die Verstellung der Einstellschraube am Geberzylinder die gleichzeitige
Verstellung der Ruhelage der Kolben von beiden Bremszylindern. Es
besteht aber der Bedarf, die Einstellung der Ruhestellung für eine optimale
Anpassung der Bremse an die Felge für jeden Bremszylinder einzeln
einzustellen.
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Es
ist beispielsweise bei Scheibenbremsen bekannt, statt eines geschlossenen
Systems ein offenes System zu verwenden. Ein offenes System bedeutet
ein System mit einem Ausgleichsbehälter, der in Ruhestellung des
Bremshebels mit dem Druckraum des Bremssattels in Verbindung steht.
Wird durch Verstellung des Kolbens in dem Bremssattel das Volumen
des Druckraums verändert,
kann ein entsprechender Ausgleich mit Hydraulikflüssigkeit durch
den Ausgleichsbehälter
erfolgen. Bei Betätigung
der Bremse wird die Verbindung des Druckraums mit dem Ausgleichsbehälter unterbunden.
Ein offenes System hat jedoch den Nachteil, daß es durch die Notwendigkeit
eines Ausgleichsbehälters relativ
aufwendig und damit bei der Herstellung teuer ist. Daher werden
bei hydraulischen Felgenbremsen üblicherweise
geschlossene Systeme ohne Ausgleichsbehälter eingesetzt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bremszylinder anzugeben,
der für
eine hydraulische Bremse mit einem geschlossenen System geeignet
ist, und bei dem die relative Lage des freien Endes des Kolbens
bezüglich
des Zylinders unabhängig
von dem anderen Bremszylinder einstellbar ist.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß den Merkmalen
von Anspruch 1 weist der Bremszylinder eine Verstellvorrichtung
auf, mit der die relative Lage des freien Endes des Kolbens in axialer
Richtung in dem Zylinder derart verstellbar ist, daß das Volumen
des Druckraums im wesentlichen unverändert bleibt. Das hat den Vorteil, daß bei der
Verstellung des freien Endes des Kolbens in axialer Richtung bezüglich des
Zylinders kein Austausch von hydraulischer Flüssigkeit mit dem System erfolgt.
Daher kann die Verstellung des freien Endes des Kolbens bei einem
einzelnen Bremszylinder unabhängig
von einem Ausgleichsbehälter
erfolgen.
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Gemäß den Ansprüchen 2 bis
9 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Bremszylinders von Anspruch
1 angegeben. Die Verstellung des freien Endes des Kolbens erfolgt
gemäß den Ansprüchen 2 bis 9
mittels eines Verstellkolbens, der den Kolben (und somit auch das
freie Ende des Kolbens) mitsamt Druckraum in dem Zylinder in axialer
Richtung verschiebt. Dadurch wird die relative Lage des freien Endes
des Kolbens bezüglich
des Zylinders geändert, wobei
gleichzeitig das Volumen des Druckraums unverändert bleibt.
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Vorteilhafterweise
ist der Verstellkolben in einen Bereich des Zylinders eingeschraubt.
Das hat den Vorteil, daß die
Verstellung des freien Endes des Kolbens genau und zuverlässig erfolgen
kann.
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Vorteilhafterweise
ist der Abstand zwischen dem Zufluß in den Druckraum und dem
Verstellkolben in einer von dem Zufluß am weitesten entfernt liegenden
Stellung größer als
der maximal mögliche Verstellweg
des Verstellkolbens. Dadurch wird jederzeit der mögliche Austausch
hydraulischer Flüssigkeit
zwischen dem Zufluß und
dem Druckraum gewährleistet.
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Vorteilhafterweise
weist der Verstellkolben einen Sicherungsring auf, der den maximal
möglichen
Verstellweg des Verstellkolbens begrenzt.
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In
den Ansprüchen
10 bis 17 ist ein Bremszylinder gemäß einem zweiten vorteilhaften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung angegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Kolben
in der Länge
verstellbar ausgebildet. Das hat den Vorteil, daß Lage und Größe des Druckraums
beim Verstellen des Abstands zwischen freiem Ende des Kolbens und
Felge nicht geändert
werden müssen,
weil der relative Abstand zwischen freiem Ende des Kolbens und Felge bzw.
Bremsbelag und Felge allein durch Verstellung der Länge des
Kolbens eingestellt werden kann.
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Das
Prinzip der Erfindung kann vorteilhafterweise auch bei Scheibenbremsen
eingesetzt werden, die üblicherweise
ein offenes System aufweisen. Erfindungsgemäß kann dann auch bei Scheibenbremsen
ein geschlossenes System ohne Ausgleichsbehälter verwendet werden, weil
bei der erfindungsgemäßen Verstellung
der relativen Lage des Kolbens in einem Zylinder das Volumen des
Druckraums nicht geändert
wird. Das kann einerseits durch gemeinsame Verlagerung des Druckraums
mit dem Kolben und andererseits durch Änderung der Länge des
Kolbens erfolgen.
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Die
Erfindung kann besonders vorteilhaft in Kombination mit der in der
deutschen Patentanmeldung 198 56 804.5 beschriebenen Erfindung der
Anmelderin eingesetzt werden. Gemäß der in der deutschen Patentanmeldung
198 56 804.5 beschriebenen Erfindung wird insbesondere ein Bremszylinder für eine hydraulische
Fahrradfelgenbremse bzw. eine Felgenbremse angegeben, der bzw. die
ein Merkmal oder eine beliebige Kombination der folgenden Merkmale
aufweist:
- 1) Der Bremszylinder ist schwenkbar
an der Fahrradvordergabel oder dem Fahrradhinterbau angebracht.
- 2) Die Schwenkachse steht weitgehend parallel zum Gabelrohr
bzw. der Sitzstrebe.
- 3) Das Schwenken erfolgt um die Längsachse des Gabelrohrs bzw.
der Sitzstrebe.
- 4) Die Schwenkachse ist im wesentlichen senkrecht zu dem Bremsbelag.
- 5) Die Schwenkachse liegt innerhalb des Bremszylinders.
- 6) Die Schwenkachse liegt außerhalb des Bremszylinders.
- 7) Der Bremszylinder ist in Fahrtrichtung gesehen vor dem tragenden
Teil angebracht.
- 8) Der Bremszylinder stützt
die Anpresskräfte
und Hauptbremskräfte
im Kraftfluß formschlüssig ab.
- 9) Das Auschwenken eines oder beider Bremszylinder gewährleistet
einen schnellen Laufradausbau.
- 10) Die Bremskräfte
in Rückwärtsrichtung
werden über
eine lösbare
Arretierung abgestützt.
- 11) Die Freiheitsgrade im Anbau sind auf einen sinnvollen Bereich
begrenzt.
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Die
in der deutschen Patentanmeldung 198 56 804.5 beschriebene Erfindung
hat folgende Vorteile:
- – Sowohl der Bremszylinder
als auch die Felgenbremse insgesamt sind einfach aufgebaut und weisen
wenige Teile auf.
- – Weiterhin
ist die Herstellung kostengünstig
und es wird ein kleiner Bauraum benötigt.
- – Die
erfindungsgemäße Konstruktion
führt zu
einem niedrigen Gewicht.
- – Der
Bremszylinder und seine Befestigung läßt sich optisch gut integrieren.
- – Die
Laufradmontage und -demontage ist schnell und einfach.
- – Die
Bremsbelagjustage muß bei
dem Wiedereinbau des Laufrads nicht neu erfolgen, sondern bleibt
erhalten.
- – Der
Anbau der Felgenbremse bzw. der Bremszylinder erfolgt einfach, schnell,
und eindeutig. Eine aufwendige Einjustierung entfällt.
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Durch
die Kombination der vorliegenden Erfindung mit der in der deutschen
Patentanmeldung 198 56 804.5 beschriebenen Erfindung ergibt sich
zusätzlich
der weitere Vorteil, daß die
Bremsbelagjustage besonders einfach und unabhängig von der Justage des Bremszylinders
erfolgen kann. Insbesondere kann der Abstand des freien Endes des
Kolbens bzw. des Bremsbelags von der Felge des Fahrrads durch die
Ausbildung der schwenkbaren Befestigung gemäß der deutschen Patentanmeldung
198 56 804.5 grob vorgegeben und durch die individuelle Verstellung
der relativen Lage des freien Endes des Kolbens bezüglich des
Zylinders des Bremszylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung fein eingestellt werden. Durch die Kombination ergibt
sich insgesamt ein einfacher Aufbau des Bremszylinders mit wenigen
Teilen. Insbesondere läßt sich
die Montage des Bremszylinders am Fahrrad genau, einfach und schnell
bewerkstelligen.
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Im
folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der in den Figuren
gezeigten Ausführungsbeispiele
näher beschrieben:
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Felgenbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung mit erfindungsgemäßen Bremszylindern,
die teilweise im Querschnitt dargestellt sind.
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2 zeigt einen Bremszylinder
von 1 in einem größeren Maßstab.
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3 zeigt eine perspektivische
Ansicht des Bremszylinders von 1.
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4 zeigt einen Querschnitt
eines Bremszylinders gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Felgenbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung mit erfindungsgemäßen Bremszylindern 100, 100', die beidseitig
einer Felge 10 angeordnet sind. Die zueinander symmetrischen
Bremszylinder 100, 100' werden anhand des links dargestellten
Bremszylinders 100 in Zusammenhang mit 2 näher
beschrieben. Zur Betätigung
der Bremse wird über
einen Schlauch 20 Hydraulikflüssigkeit in den linken Bremszylinder 100 zugeführt. Gleichzeitig
wird über einen
nicht dargestellten zweiten Anschluß zum Druckraum 106 und
einen Verbindungsschlauch 21 dem rechten Bremszylinder 100' Hydraulikflüssigkeit zugeführt. Die
Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit
geschieht auf bekannte Weise über
einen Bremshebel, der einen Geberzylinder betätigt, der Hydraulikflüssigkeit
in den Schlauch 20 drückt.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen Bremszylinder 100.
Der Bremszylinder 100 weist einen Zylinder 101 mit
einer durchgehenden Bohrung auf, deren Durchmesser in einem ersten
Abschnitt 1011 kleiner als in einem zweiten Abschnitt 1012 ist. Der
erste Abschnitt 1011 weist ein Innengewinde auf. In der
Innenbohrung des Zylinders 101 sind von links nach rechts
ein Verstellkolben 109, ein Druckraum 106 und
ein Kolben 108 angeordnet.
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Der
Verstellkolben 109'' weist auf der
linken Seite einen Abschnitt kleineren Durchmessers auf, der mit
einem Außengewinde 111 versehen
ist, und einen zweiten in 2 rechts
von dem ersten Abschnitt angeordneten Abschnitt größeren Durchmessers
auf, in dem eine Nut für
eine Dichtung 105 vorgesehen ist, die den Druckraum 106 abdichtet.
Der Verstellkolben 109 ist mit dem Außengewinde 111 in das
Innengewinde des Zylinders 101 eingeschraubt. Zur Verdrehung
des Verstellkolbens 109 ist ein Innensechskant 110 in
der Stirnfläche
des Verstellkolbens 109 vorgesehen. Der Sicherungsring 112 begrenzt
den möglichen
Verstellweg des Verstellkolbens 109 in der Innenbohrung
dadurch, daß er
bei der maximal möglichen
Verstellung an dem Innengewinde in dem Abschnitt 1011 des
Zylinders 101 anstößt. Rechts
neben dem Verstellkolben ist der Druckraum 106 angeordnet,
der im Betrieb mit Hydraulikflüssigkeit
gefüllt
ist. Der Druckraum 106 ist über einen Zufluß 107 mit
dem Schlauch 20 verbunden. Rechts neben dem Druckraum 106 ist
der Kolben 108 angeordnet. Der Kolben 108 weist
eine umlaufende Nut für
eine Dichtung 104 zur Abdichtung des Druckraums 106 auf.
Der Kolben 108 weist des weiteren eine Innenbohrung auf,
in der der Bolzen 115 und die Feder 113 aufgenommen
sind. Die Feder 113 stützt
sich auf der linken Seite an einer Scheibe 114 ab, die
in einem ersten Abschnitt der Bohrung, die einen größeren Durchmesser
aufweist, in den Kolben 108 eingesetzt und verstemmt ist.
Auf der rechten Seite stützt
sich die Feder 113 an einem Kopf 119 des Bolzens 115 ab.
Der Bolzen 115 ist in dem Verstellkolben 109 mit
einer Preßpassung 116 befestigt.
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Der
Kolben weist einen Befestigungskopf 117 auf, an dem der
Bremsbelag 103 befestigt ist. Um den Eintritt von Schmutz
in den Zylinder 101 zu verhindern, ist ein Abstreifer 102 im
Bereich der Öffnung
des Zylinders 101 vorgesehen.
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Bei
Betätigung
des nicht dargestellten Bremshebels wird ein Kolben in einem nicht
dargestellten Geberzylinder betätigt,
der Hydraulikflüssigkeit
in den Schlauch 20 preßt.
Dadurch wird über
den Zufluß 107 Hydraulikflüssigkeit
in den Druckraum 106 eingebracht. In Folge dieser Druckerhöhung verschiebt
sich der Kolben 108 in dem Zylinder 101 entgegen
der Wirkung der Feder 113 nach rechts, so daß der Belag 103 an
der Felge 10 anliegt und eine Bremswirkung erfolgen kann. Über den
Verbindungsschlauch 21 wird entsprechend Hydraulikflüssigkeit dem
Bremszylinder 100' zugeführt und
der Kolben dieses Bremszylinders entsprechend betätigt. Läßt der Druck
der Hydraulikflüssigkeit
durch Loslassen des Bremshebels nach, wird der Kolben 108 durch die
Feder 113 zurück
in die Ausgangsstellung geschoben und die Hydraulikflüssigkeit
zurück
in den Schlauch 20 gedrückt.
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Für eine optimale
Bremswirkung ist es erforderlich, den Abstand zwischen dem Bremsbelag 103 und
der Felge 10 einzustellen. Beispielsweise bei Abnutzung
des Bremsbelags 103 ist es erforderlich, die Grundstellung
des Kolbens 108 nach rechts zu verschieben. Das kann bei
dem erfindungsgemäßen Bremszylinder
einfach dadurch geschehen, daß der Verstellkolben 109 über das
Gewinde 111 in der Innenbohrung des Zylinders 101 verdreht
und damit in axialer Richtung bewegt wird. Der Verstellkolben 109 verschiebt
den Kolben 108 insbesondere mittels des Bolzens 115 nach
rechts. Die Spannung der Feder 113 verändert sich dabei nicht. Im
Grunde werden alle Teile in der Innenbohrung in dem Zylinder 101 relativ
zu dem Zylinder 101 in axialer Richtung verschoben.
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Um
eine sichere Funktion der Bremse jederzeit zu gewährleisten,
ist es wichtig, daß die
Verstellung nicht so weit erfolgt, daß der Verstellkolben 109 den
Zufluß 107 in
den Druckraum 106 verschließt. Daher ist der Sicherungsring 112 derart
angeordnet, daß er
die Verstellmöglichkeit
des Verstellkolbens 109 derart begrenzt, daß er immer
links von dem Zufluß 107 angeordnet
ist.
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3 zeigt eine perspektivische
Ansicht des erfindungsgemäßen Bremszylinders
gemäß 1. Die perspektivische Ansicht
zeigt eine besonders vorteilhafte Befestigungsvorrichtung 300 für den Bremszylinder
gemäß der deutschen
Patentanmeldung 198 56 804.5 der Anmelderin. Der Bremszylinder ist
gemäß der in
der deutschen Patentanmeldung 198 56 804.5 offenbarten Erfindung
an einem Rahmenteil mit den Ansätzen 302 durch
einen Bolzen schwenkbar befestigbar. Um die Schwenkbewegung schnell
durchführen
zu können,
ist ein Schnellspannhebel 301 vorgesehen.
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Zur
Erläuterung
der Vorteile der schwenkbaren Befestigung soll die gesamte Offenbarung
der deutschen Patentanmeldung 198 56 804.5 durch Bezugnahme hier
aufgenommen sein.
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4 zeigt einen Schnitt durch
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Bremszylinders.
Der Bremszylinder weist einen Zylinder 201 mit einer Bohrung
auf, in der ein Kolben 208 verschiebbar angeordnet ist.
Links neben dem Kolben 208 ist ein Druckraum 206 vorgesehen,
der über
einen Zufluß 207 mit
einem nicht dargestellten Schlauch 20 verbunden ist, der
mit dem nicht dargestellten Geberzylinder verbunden ist. Der Kolben 208 weist
ein Kolbeninnenteil 2081 und ein Kolbenaußenteil 2082 auf.
Das Kolbenaußenteil 2082 weist
eine Bohrung mit einem Innengewinde auf. Das Kolbeninnenteil 2081 weist
ein Außengewinde
auf, das in das Innengewinde des Kolbenaußenteils 2082 eingreift.
Durch Verdrehung des Kolbeninnenteils 2081 gegenüber dem
Kolbenaußenteil 2082 ist
es somit möglich,
die Länge
des Kolbens 208 zu verändern. Das
Kolbeninnenteil 2081 weist eine nicht kreisförmige Innenbohrung
auf, in der ein Bolzen 215 mit einem Kopf drehfest angeordnet
ist. Der Kopf weist eine dem Querschnitt der Bohrung entsprechenden
Querschnitt auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt
des Kolbeninnenteils sechseckig und der Kopf des Bolzens ein herkömmlicher Sechskant.
An dem Kopf des Bolzens 215 ist die Feder 213 abgestützt. Auf
der dem Druckraum 206 benachbarten Seite des Kolbeninnenteils 2081 weist das Kolbeninnenteil 2081 eine
kurze größere Bohrung
auf, in die eine Scheibe 214 eingesetzt und verstemmt ist.
An der Scheibe 214 stützt
sich die Feder 213 ab. Der Bolzen geht durch eine Öffnung in
der den Druckraum 206 abschließenden rechten Wand des Bremszylinders 200 hindurch.
Die Dichtung 205 dichtet den Druckraum 206 gegenüber der
Umgebung ab. Das Kolbeninnenteil 2081 weist eine Nut auf,
in der die Dichtung 204 zur Abdichtung des Druckraums 206 angeordnet
ist. Um eine Verschmutzung des Inneren des Zylinders 201 zu
vermeiden, ist ein Abstreifer 202 an der Öffnung des
Zylinders 201 vorgesehen.
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Ein
Verstellrad 209 ist an dem Bolzen 215 mit einer
Preßpassung 216 drehfest
befestigt und somit drehfest mit dem Kolbeninnenteil 2081 verbunden. Das
Kolbenaußenteil 2082 weist
einen Befestigungskopf 217 zur Befestigung des nicht dargestellten Bremsbelags
auf. Der Bremsbelag greift mit seinen äußeren Enden in Fortsätze 2013 des
Bremszylinders ein. Dadurch ist der Bremsbelag drehfest gegenüber dem
Bremszylinder 200 angeordnet. Der Befestigungskopf 217 weist
eine Fläche 218 auf,
die das Kolbenaußenteil 2082 gegen
Verdrehung gegenüber
dem Bremsbelag und damit gegenüber
dem Zylinder 201 sichert. Durch Verdrehen des Verstellrads 209 kann
somit das drehfest mit dem Verstellrad verbundene Kolbeninnenteil 2081 gegenüber dem
mit dem Bremszylinder 200 im wesentlichen drehfest angeordneten
Kolbenaußenteil 2082 verdreht
werden. Dadurch verändert
sich die Länge
des Kolbens 208 und der Abstand des Bremsbelags von der
Felge. Da sich die Lage des Kolbens 208 relativ zu dem
Druckraum 206 nicht ändert,
bleibt das Volumen des Druckraums 206 unverändert.
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Die
Ausführungsbeispiele
dieser Erfindung wurden an Hand einer hydraulischen Felgenbremse beschrieben.
Die dargelegten Prinzipien können
gleichermaßen
auch bei hydraulischen Scheibenbremsen eingesetzt werden.
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Die
Erfindung betrifft somit auch einen Bremszylinder für eine hydraulische
Felgenbremse oder Scheibenbremse mit einem Druckraum und einem Zylinder,
in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der
Druckraum gemeinsam mit dem Kolben verschiebbar ist.
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Die
Erfindung betrifft somit ebensfalls auch einen Bremszylinder für eine hydraulische
Felgenbremse oder Scheibenbremse mit einem Zylinder, in dem ein
Kolben verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des
Kolbens verstellbar ist.