DE4411695A1

DE4411695A1 - Mechanische Seilzug-Felgenbremse

Info

Publication number: DE4411695A1
Application number: DE19944411695
Authority: DE
Inventors: Josef Reinauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2014-04-08
Also published as: DE4411695C2

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Seilzug-Felgen bremse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Seilzug-Felgenbremsen werden in großem Umfang im Fahrradsport, insbesondere im Rennsport und im Breitensport verwendet. In der Zeitschrift Velo 10/93, Seite 66-71 wurden eine Reihe von mechanischen Seilzugbremsen für Fahrräder getestet und es hatte sich herausgestellt, daß bei der Verwendung von Zangenbremsen der Nachteil besteht, daß diese so wenig verwindungssteif sind, daß es beim Bremsvor gang zu einer Hysterese-Erscheinung kommt. Dies be deutet, daß die Bremswirkung der Bremsbacken erst dann eintritt, wenn die entsprechenden Verformungen der Bremszangen abgeschlossen sind, wobei hierdurch in nachteiliger Weise sehr viel Betätigungsweg verloren geht, weil ein Teil des Betätigungsweges in die Verformung der Bremszangen gesteckt werden muß.

Umgekehrt muß beim Lösen der Bremse zunächst die Ver formung der Bremszange rückgängig gemacht werden, um dann erst ein vollständiges Lösen der Bremsbacken von der Felge zu gewährleisten.

Die genannte Verformung der Bremszangen beim Anlegen der Bremsbacken an die Felge und der Lösevorgang unter Inkaufnahme einer Hysterese ist nachteilig.

Es wurde ferner festgestellt, daß, weil die genannten Bremsen ausnahmslos mit sogenannten Gelenkhebeln arbeiten, auch eine gewisse Verformungsarbeit und ein Spiel in den Gelenkhebeln in Kauf genommen werden muß, was ebenfalls das Bremsverhalten verschlechtert. Insbesondere müssen durch die Verwendung von Gelenkhebeln Steifigkeitsverluste in Kauf genommen werden, die zu einer Verschlechterung der Bremswirkung führen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Seilzugbremse der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei gleicher Betätigungs kraft eine wesentlich größere Bremskraft die Folge ist, wobei ein geringerer Betätigungsweg gegeben sein soll.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technischen Merkmale des Anspruchs 1 gekenn zeichnet.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, daß erfindungsgemäß eine gelenklose Fahrradbremse vor geschlagen wird, die ohne jeglichen schwenkbaren Ge lenkhebel arbeitet und die eine sehr steife Brems zange aufweist, denn erfindungsgemäß ist die Brems zange als Gehäuse ausgebildet, welches aus zwei miteinander verbundenen Gehäuseschalen besteht, in deren Innenraum die Bremsmimik angeordnet ist.

Damit besteht der wesentliche Vorteil, daß mit der Vermeidung von Bremshebeln und entsprechenden Gelenken der Betätigungsweg für die Bremse wesentlich minimiert ist, weil ein entsprechendes Spiel in den Gelenken nicht mehr auftreten kann.

Weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremse ist, daß es wegen der Vermeidung von Gelenk- oder Schwenkhebeln und zugeordneten Gelenken zu einer sehr steifen Kraftüber tragung von der Handkraft auf die Andruckkraft der Bremsbacken kommt.

Im Übertragungsweg sind erfindungsgemäß keine Gelenk hebel und entsprechenden Schwenkgelenke vorhanden, weil nach der vorliegenden Erfindung die Übertragung über einen Keilschieber erfolgt, der verschiebbar in dem Gehäuse der Bremszange angeordnet ist.

Der Keilschieber wirkt über entsprechende Keilflächen auf eine Druckplatte, die ihrerseits fest mit dem Brems belag verbunden ist.

Die Druckplatte in Verbindung mit einem Trägerbolzen, auf welchen der Bremsbelag aufgeschraubt wird, wirkt demzufolge wie ein Kolben, der mechanisch in senkrechter Richtung zur Felge durch Verschiebung des Keilschiebers in dem Gehäuse direkt auf die Felge zustellbar und wegstellbar ist. Es kommt also erfindungsgemäß nicht zu einer Schwenkbewegung, sondern es wird eine gerad linige Bewegung von Druckplatte und Bremsbelag direkt aus dem Gehäuse der Bremszange heraus bewerkstelligt, ohne daß im Übertragungsweg irgendwelche Gelenkhebel vorhanden sind. Es wird also eine reine Verschiebebe wegung eines Keilschiebers (pro Bremsenseite) direkt auf den zugeordneten Bremsbelag übertragen.

Zusammenfassend ergeben sich also folgende Vorteile mit einer Fahrradbremse nach der Erfindung:

Es wird eine hohe Steifigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht durch Schaffung eines Gehäuses erreicht, welches aus zwei Gehäuseschalen besteht, die miteinander ver bunden werden und die einen geschützten Innenraum ergeben, in dem die Bremsmimik angeordnet ist.

Die gesamte, gehäuseförmig ausgebildete Bremszange ist schwingend am Fahrradrahmen oder entsprechenden Anbauteilen aufgehängt.

Es erfolgt eine mindestens 3-fache Übersetzung der Brems kraft durch einen kugelgelagerten Gleitschieber. Der Bewegungsverlauf der Bremsklötze ist geradlinig und senkrecht zur Bremsfläche der Felge.

Durch die Anordnung der gesamten Mechanik in einem gekapselten Gehäuse ist demzufolge diese Mechanik gegen Eindringen von Schmutz geschützt.

Wegen der Kugellagerung im Bereich zwischen dem Keil schieber und der zugeordneten Druckplatte kommt es zu einer leichtgängigen Bremsbetätigung bei hoher Bremswirkung und bester Steifigkeit der Bremszange. Außerdem kann die Bremskraft gut dosiert werden, d. h. es wird ein feinfühliger Bremsvorgang erreicht, was bedeutet, daß nach dem Anziehen der Bremse diese sich schnell wieder öffnet, um so die Felge schnellstmöglichst wieder freizugeben.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentan sprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung, offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen darge stellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesent lich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 Teilschnitt durch eine Fahrradbremse nach der Erfindung;

Fig. 2 Teilschnitt durch ein teilweise geöffnetes Gehäuse nach Fig. 1;

Fig. 3 schnittgemäß der Linie III-III in Fig. 1

Fig. 4 schematisiert gezeichnete Darstellung der Bewegungsteile der Bremse;

Fig. 5 Kraftdiagramm bezüglich der Hubkraft und der Bremskraft;

Fig. 6 Seitenansicht der Druckplatte;

Fig. 7 Vorderansicht der Druckplatte;

Fig. 8 Draufsicht auf die Druckplatte;

Fig. 9 die Stirnansicht des Keilschiebers in Richtung IX in Fig. 10;

Fig. 10 Seitenansicht des Keilschiebers in Richtung X in Fig. 11;

Fig. 11 Vorderansicht des Keilschiebers in Richtung XI in Fig. 10;

Fig. 12 Draufsicht auf eine Gehäuseschale des Gehäuses.

Die Fahrradbremse nach der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Gehäuse 1, welches aus zwei miteinander ver schraubten oder vernieteten Gehäuseschalen 2, 3 besteht.

Die Gehäuseschalen 2, 3 bestehen bevorzugt auf einem Alluminiummaterial, sie können aber auch aus anderen Materialien, wie z. B. Zinkdruckguß oder hochfestem Kunststoff bestehen.

Nachdem die Gehäuseschalen 2, 3 im wesentlichen spiegel symmetrisch ausgebildet sind, reicht es aus, in der folgenden Beschreibung lediglich eine Gehäuseschale zu beschreiben.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist im Innenraum der Gehäuseschalen 2, 3 jeweils auf jeder Bremsseite ein Keilschieber 14 ange ordnet, der in Pfeilrichtung 34 und in Gegenrichtung hierzu im Innenraum der jeweiligen Gehäuseschale 2, 3 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebung des Keil schiebers 14 erfolgt hierbei über Einwirkung von Seil zügen 10, 11, die in an sich bekannter Weise (nicht näher dargestellt) über einen Bremshebel betätigt werden.

Die Seilzüge 10, 11 sind über entsprechende Nuten 38 (siehe Fig. 12) in die Gehäuseschale 2, 3 eingeführt und weisen an ihrem vorderen Ende jeweils einen Kopf 13 auf.

Der Kopf 13 des Seilzuges 10, 11 greift hierbei in eine Bohrung 22 (Fig. 11) des Keilschiebers 14 ein und wird über eine von der Bohrung 22 nach oben ausgehende Nut 23 in den Bereich einer Ausnehmung 21 hineingeführt.

Um eine Rückstellwirkung zu erreichen, ist eine Rück stellfeder 12 vorgesehen, die sich mit ihrem einen Ende am Gehäuse gemäß Fig. 1 abstützt und mit ihrem anderen Ende am Boden der Ausnehmung 21 abstützt.

Gemäß den Fig. 9-11 besteht der Keilschieber 14 im wesentlichen aus einem Metallteil, welches als H-förmiges Teil ausgebildet ist, und zwei Schieber teile 24, 25 aufweist, die voneinander durch eine mittlere Ausnehmung 26 getrennt sind.

An den seitlichen Begrenzungen der mittleren Aus nehmung 26 sind hierbei gemäß Fig. 10 Keilschrägen 27 angeformt, wobei eine Schräge von der unteren Spitze des Schieberteils 24 schräg nach oben gemäß Fig. 10 verläuft, um dann in einem etwa bogen förmigen Radius zu der Ebene des Schieberteils 24, 25 zurückzukehren.

Diese Keilschräge 27 dient zur Zurückstellen des später zu beschreibenden Kopfes 17 des Trägerbolzens 16, der mit seinem inneren Ansatz an diesen Keil schrägen 27 entlang gleitet, mit dem Zweck, daß die Bremsbacke 31 (Fig. 1) von der Felge 32 zurückgestellt wird. Die Bremsbacke 31 ist bevorzugt mit einem Gewinde am freien Ende des Trägerbolzens 16 befestigt; es sind aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten wie z. B. Klemmen möglich.

Der Keilschieber 14 verschiebt sich mit seiner Ausnehmung 26 über einer Druckplatte 15, die in Verbindung mit einem Trägerbolzen 16 und dessen Kopf 17 ein festes Bremspaket bildet. Auf die Vorderseite des Trägerbolzens 16 wird gemäß Fig. 1 die Bremsbacke 31 aufgeschraubt.

Die Druckplatte 15 weist hierbei zwei einander gegen überliegende Ansätze 18 auf, die etwa bogenförmig gemäß Fig. 7 profiliert sind und zwischen sich eine mittlere Bohrung 19 definieren.

Durch diese Bohrung 19 hindurch greift der Trägerbolzen 16, wobei sich der einwärts gerichtete Rand des Kopfes 17 fest an der zugeordneten Anschlagsfläche 47 der Ansätze 18 anlegt.

Die Druckplatte 15 mit dem Trägerbolzen 16 bildet also einen kompletten Kolben, der in Richtung der Bremskraft 37 direkt auf die Felge 32 des Rades zustellbar ist, ohne daß es zu einer Umsetzung im Sinne von Schwenkbe wegungen kommen muß.

Die Fixierung zwischen Trägerbolzen 16 und Druckplatte 15 erfolgt bevorzugt über eine auf dem Trägerbolzen 16 angeschraubte Mutter.

Es erfolgt also eine geradlinige, direkte Zustellung der Druckplatte 15 und der Bremsbacke 31 in Richtung der Bremskraft 37 in Richtung auf die Felge 32 ohne da zwischengeschaltete Schwenkbewegung.

Die Betätigung in Richtung der Bremskraft 37 und in Gegenrichtung erfolgt hierbei dergestalt, daß bei Ver schiebung des Keilschiebers 14 in Pfeilrichtung 34 nach oben das jeweilige Schieberteil 24, 25 gemäß Fig. 4 in Richtung der Hubkraft 36 nach oben verschoben wird, wobei hierbei vorteilhaft ist, daß im Bereich der beiden Schieberteile 24, 25 jeweils zwei Kugeln 29, 30 angeordnet sind.

Diese Kugeln 29,30 vermindern eine entsprechende Reibung im Bereich dieser Keilbewegung.

Die Kugeln 29, 30 wälzen sich gemäß Fig. 4 im Bereich einer jeweiligen Kugelbohrung 28 in den Schieberteilen 24, 25 gegeneinander ab und ragen geringfügig über die Außenfläche der Schieberteile 24, 25 hinaus.

Gemäß Fig. 4 läuft dann die äußere Kugel 29 an einer als Keilschräge 35 ausgebildeten Innenfläche der Gehäuse schale 2, 3 ab (vergleiche Fig. 12), während die innere Kugel 30 sich an der zugeordneten Druckplatte 15 abstützt.

Um eine Einlaufen der Kugeln an den entsprechenden Ablaufbahnen auf Seiten der Keilschräge und auf Seiten der Druckplatte 15 zu vermeiden, kann es in einer Weiter bildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, daß gemäß Fig. 7 an der Druckplatte 15 Laufbahnen 20 definiert sind, die mit einem federharten Material ausgekleidet sind.

Ebenso kann die Keilschräge 35 in der Gehäuseschale ebenfalls mit einem federharten Material ausgekleidet sein.

Die Fig. 5 zeigt nun die günstige Umsetzung einer Hubkraft 36 in die Bremskraft 37, wo erkennbar ist, daß aufgrund der gewählten Keilschrägen eine dreifache Übersetzung der Hubkraft 36 in eine zugeordnete Bremskraft 37 erfolgt.

Eine Übersetzung der Bremskraft erfolgt also dadurch, daß parallel zur Hubkraft 36 eine gehäuseseitige Keil schräge 35 angeordnet ist und daß sich an dieser Keil schräge 35 eine Kugel 29 abwälzt, die im Bereich einer Kugelbohrung 28 verschiebbar ist und die ihre Verschiebung auf eine weitere Kugel 30 weitergibt, welche sich an der zugeordneten Druckplatte 15 abstützt und diese Druckplatte in Richtung der Bremskraft 37 (Stellung 15′) um den Hub 33 verschiebt.

Durch der Verwendung der Kugeln kommt es zu einer be sonders leichtgängigen Betätigung der Bremse und durch die Verwendung von Keilschrägen kommt es zu einer be sonders günstigen Übersetzung von Hubkraft auf die Bremskraft.

Statt der Verwendung von zwei Kugeln 29, 30, die gemein sam in einer zugeordneten Kugelbohrung 28 verschiebbar sind, können auch andere Übertragungsglieder verwendet werden. So kann z. B. ein Schieber verwendet werden, der in der Kugelbohrung 28 verschiebbar ist.

Statt der Kugeln 29, 30 können auch entsprechende Rollen verwendet werden.

Bei Inkaufnahme einer entsprechenden Reibung können die Kugeln oder Rollen auch vollständig entfallen und es können dann entsprechende schieberteilseitige Gleit flächen vorgesehen werden, die mit zugeordneten Gleit flächen an der Keilschräge 37 und der Druckplatte 15 zusammenwirken.

Die Befestigung des Gehäuses 1 an einem Fahrradrahmen erfolgt dergestalt, daß in einer Sackbohrung, welche in dem oberen Teil der Gehäuseschalen 2, 3 angeordnet ist, ein Befestigungsbolzen 4 eingreift, der auf seiner einen Seite einen Kopf 5 aufweist, welcher mit einem Konus 6 in eine zugeordnete Ausnehmung an der Außenseite der einen Gehäuseschale 3 eingreift. Der Befestigungs bolzen 4 setzt sich jenseits des Kopfes 5 in einem Ge windebolzen 8 fort, welcher in dem Innenraum zwischen den Gehäuseschalen 2, 3 eingreift. Auf den Gewindebolzen 8 wird eine Schraubhülse 7 aufgeschraubt, so daß damit die eine Gehäuseschale 3 axial spielfrei, jedoch drehbar an dem Befestigungsbolzen 4 gelagert wird.

Nachdem die andere Gehäuseschale 2 über entsprechende Schrauben mit der Gehäuseschale 3 verbunden wird, ist somit das gesamte Gehäuse schwingend an dem Fahrrad rahmen, der Gabel oder anderen Fahrradteilen aufgehängt.

Die Schwingbewegung erfolgt hierbei um die Schwenkachse 9 herum.

Der Aufbau der Gehäuseschalen 2, 3 wird anhand der Fig. 12 näher erläutert, wo die Gehäuseschale 2 dargestellt ist.

Es ist erkennbar, daß die Seilzüge 10, 11 durch ent sprechende Nuten 38 von oben her in die Ausnehmungen der Gehäuseschale 2 eingeführt werden.

Die Gewindebohrungen 39 sind mit entsprechenden An schlagflächen erhöht über den ausgehöhlten Gehäuse teilen der Gehäuseschale 2 angeordnet, so daß sich beim Zusammenfügen der beiden Gehäuseschalen 2, 3 ein gegen Eindringen von Schmutz geschützter Innenraum ergibt.

Die jeweils außenseitige Öffnung 40 in jeder Gehäuseschale 2 dient zum Durchgriff für den Kopf 17 des Trägerbolzens 16, welcher im Bereich der Auflage flächen 41 verschiebbar ist.

An der Innenseite der Gehäuseausnehmung sind die vorher erwähnten Keilschrägen 35 ausgebildet.

In Richtung zur Innenseite der Gehäuseschalen sind dann jenseits der Keilschrägen Auflageflächen 43 aus gebildet, auf denen die Druckplatte 15 in Richtung der Bremskraft 37 und in Gegenrichtung hierzu gleitet.

Der Keilschieber 14 ist im Bereich der Gehäuseaufnahme 42 in Pfeilrichtung 34 und in Gegenrichtung hierzu verschiebbar, wobei die unteren Anschlagflächen 46 einen Anschlag für die unteren Enden der Schieberteile 24, 25 des Keilschiebers 14 bilden.

Für die Druckplatte 15 sind obere und untere Anschlag flächen 44 im Bereich der innenseitigen Gehäusewandungen vorgesehen.

Die Begrenzung der Verschiebebewegung des Keilschiebers 14 nach oben erfolgt durch Anschlagen des abgekröpften Teils des Keilschiebers an einem zugeordneten Absatz 45 im Gehäuse 1.

Zusammenfassend kann also festgestellt werden, daß mit der besonderen Konstruktion der Bremse ein ausge zeichnetes Biegeverhalten erreicht wird, weil die starre, verwindungssteif ausgebildete Bremszange eine unerwünscht große Hysterese vermeidet. Damit werden Wegverluste beim Betätigen der Bremse vermieden.

Durch die Verwendung reiner Verschiebebewegungen über Keilschieber, die direkt auf eine Druckplatte wirken, welche ihrerseits fest mit der Bremsbacke verbunden wird, erfolgt eine direkte Umsetzung der Verschiebebe wegung in eine zugeordnete Bremsbewegung, ohne daß Schwenkgelenke dazwischengeschaltet sind.

Durch die Verwendung von Kugeln zur Übertragung der Keilkraft von Seiten des Gehäuses wird eine leichtgängige Bremse erreicht, die aufgrund ihres guten Rückstellver mögens auch feinfühlig anspricht.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Gehäuseschale
3 Gehäuseschale
4 Befestigungsbolzen
5 Kopf
6 Konus
7 Schraubhülse
8 Gewindebolzen
9 Schwenkachse
10 Seilzug
11 Seilzug
12 Rückstellfeder
13 Kopf
14 Keilschieber
15 Druckplatte 15′
16 Trägerbolzen
17 Kopf (von 16)
18 Ansatz
19 Bohrung
20 Laufbahn
21 Ausnehmung
22 Bohrung
23 Nut
24 Schieberteil
25 Schieberteil
26 Ausnehmung
27 Keilschräge
28 Kugelbohrung
29 Kugel
30 Kugel
31 Bremsbacke
32 Felge
33 Hub
34 Pfeilrichtung
35 Keilschräge
36 Hubkraft
37 Bremskraft
38 Nut
39 Gewindebohrung
40 Öffnung
41 Auflagefläche (f. Kopf 17)
42 Gehäuseaufnahme
43 Auflagefläche (f. Druckpl. 15)
44 obere u. untere Anschl.fläche
45 Absatz
46 Anschlagfläche
47 Anschlagfläche

Claims

1. Mechanische Seilzug-Felgenbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung von der Betätigungsrichtung (34) in Richtung der Bremskraft (37) über in einem Gehäuse angeordnete Keilschieber (14) erfolgt.

2. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Seite der Felge (32) mindestens ein Keilschieber (14) vorhanden ist.

3. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Kraftübertragung von den Keilschiebern (14) auf die Stellelemente (15, 16) mittels Kugeln (29, 30), Schieber, Rollen oder über eine Gleitführung erfolgt.

4. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich net, daß die Kraftübertragung von den Keilelementen (14) auf die Stellelemente (15, 16) beidseitig des Trägerbolzens (16) erfolgt.

5. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Anspruch 1-4, dadurch gekennzeich net, daß die Berührungsstellen zwischen den Keilelementen (14) den Übertragungselementen (29, 30), den Stellelementen (15, 6) und dem Gehäuse (1) mit einer harten Oberfläche ver sehen sind.

6. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeich net, daß die Stellelemente (15, 16) beidseitig im Gehäuse (1) an zugeordneten Anlageflächen (41, 43) ver schiebbar gelagert sind.

7. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeich net, daß ein Rückstellelement (12) zum Lösen der Bremse vorgesehen ist.

8. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement als Rückstellfeder (12) ausgebildet ist.

9. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellung der Stellelemente (15, 16) über Keilschrägen (27) erfolgt.

10. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeich net, daß ein Anschlag (45) zum Begrenzen des Verschiebe weges der Stellelemente (15, 16) vorgesehen ist.

11. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeich net, daß das Gehäuse (1) schwenkbar um eine Schwenkachse (9) am Fahrrad befestigt ist.

12. Mechanische Seilzug-Felgenbremse nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeich net, daß die Befestigung des Gehäuses (1) am Fahrrad axial spielfrei ist.