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Dokumentenidentifikation DE10219496B4 22.07.2004
Titel Hydraulisches Bremssystem
Anmelder Juan, Chih-Chen, Chiayi, TW
Vertreter Abitz & Partner, 81679 München
DE-Anmeldedatum 30.04.2002
DE-Aktenzeichen 10219496
Offenlegungstag 20.11.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 22.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.07.2004
IPC-Hauptklasse B60T 11/10
IPC-Nebenklasse B62L 3/08   B60T 8/26   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisches Bremssystem, insbesondere ein hydraulisches Bremssystem zur Verwendung in einem Fahrrad oder Motorrad, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Konventionelle in Zweirädern, wie Fahrrädern oder Motorrädern, eingesetzte Bremssysteme haben größtenteils zwei unabhängige Bremsen für beide Räder. Beim Bremsvorgang sprechen beide Bremsen in der Regel nicht gleichzeitig an.

Falls während einer Notbremsung die Vorderradbremse eher anspricht als die Hinterradbremse, dann ist, verstärkt durch eine vorwärtsgerichtete Trägheitskraft, die Haftreibung des Hinterrades auf dem Boden geringer als die Haftreibung des Vorderrades auf dem Boden, was möglicherweise zum Schleudern des Zweirades führt. Die Trägheit des sich bewegenden Zweirades drückt dessen Frontpartie herab, so daß das Zweirad instabil wird und es möglicherweise zum Sturz kommt.

Falls andererseits während einer Notbremsung die Hinterradbremse eher anspricht als die Vorderradbremse, dann ist, wiederum verstärkt durch die vorwärtsgerichtete Trägheitskraft, die Haftreibung des Hinterrades auf dem Boden gering, und es läßt sich dort nur eine geringe Bremskraft anwenden. Das Zweirad läßt sich dann auf einer kurzen Strecke nicht zum Stehen bringen. Da die auf das Hinterrad wirkende Bremskraft dessen Haftreibungskraft auf dem Boden übersteigt, kommt es zum Schleudern des Zweirades.

Aus diesen Gründen lässt sich ein Zweirad nicht stabil und wirksam mit einer Notbremsung zum Stehen bringen. Wegen des Schleuder- und Sturzrisikos ist die Notbremsung eines Zweirades gefährlich.

Um ein ausgeglichenes Abbremsen beider Räder eines Zweirades zu erreichen, sind Synchron-Bremssysteme für Zweiräder auf den Markt gekommen. Konventionelle Synchron-Bremssysteme arbeiten jedoch zumeist hydraulisch und sind daher wegen ihres komplizierten Aufbaus nur für Motorräder, nicht für Fahrräder geeignet. Weiterhin erlauben konventionelle Synchron-Bremssysteme lediglich synchrones Bremsen, jedoch nicht das Bremsen mit ausgeglichenen Bremskräften.

Des weiteren verwenden konventionelle Synchron-Bremssysteme, selbst wenn sie ausgeglichenes Bremsen erlauben, Bremskreise für Vorder- und Hinterrad, die verbunden sind. Auf diese Weise wird ein einheitlicher hydraulischer Druck von Bremsgriffen auf beide Räder übertragen. Falls jedoch einer der beiden Bremskreise beschädigt ist oder leckt, bricht der Öldruck im gesamten System zusammen, und jegliche Bremskraft geht verloren.

In konventionellen Fahrrädern und einigen Motorrädern werden Bremskräfte durch Seilzüge übertragen. Einige Fahrräder sind mit Seilzügen ausgestattet, die das Bremsen beider Räder mit ausgeglichenen Kräften erlauben. Jedoch verwenden diese in der Regel zwei Seilzüge (siehe JP 08175457 A, JP 09048383 A). Da beide Seilzüge synchron auf beide Räder wirken, sind deren Längen genau einzustellen. Bremsen mit ausgeglichenen Kräften lässt sich auf diese Weise nicht erreichen, und die Einstellung ist schwierig und zeitraubend.

Aus der gattungsbildenen US 6 193 030 B1 ist ein hydraulisches Bremssystem für Fahrräder bekannt, bei dem mit jedem Bremshebel gleichzeitig die Vorderradbremse und die Hinterradbremse betätigt werden kann. Wenn allerdings irgendwo im Bremssystem ein Leck vorhanden ist, so funktioniert keine der beiden Bremsen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein hydraulisches Bremssystem für Motorräder und Fahrräder zu schaffen, bei dem mit einem einzigen Bremsgriff beide Bremsen betätigt werden können, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei einem Leck die gesamte Bremsanlage ausfällt. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.

1 ist eine Ansicht des hydraulischen Bremssystems der vorliegenden Erfindung im ersten Ausführungsbeispiel.

2 ist eine Schnittansicht der Ausgleichsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

3A3D sind schematische Darstellungen der Bewegung der Ausgleichsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.

4 ist eine Schnittansicht einer der hydraulischen Bremsen der vorliegenden Erfindung im ersten Ausführungsbeispiel.

5 ist eine Ansicht des hydraulischen Bremssystems der vorliegenden Erfindung im zweiten Ausführungsbeispiel.

6 ist eine Schnittansicht einer der hydraulischen Bremsen der vorliegenden Erfindung im zweiten Ausführungsbeispiel.

Wie in 1 gezeigt, weist das hydraulische Bremssystem im wesentlichen auf: zwei Öldruckzylinder 10, die neben einem linken und einem rechten Bremsgriff eines Zweirades an einer Lenkstange angebracht sind, wobei durch Betätigen der Bremsgriffe Öldruck erzeugt wird; eine Ausgleichsvorrichtung 20, die mit den zwei Öldruckzylindern 10 verbunden und von diesen getrieben ist; und zwei hydraulische Bremsen 30, die mit der Ausgleichsvorrichtung 20 verbunden und von Öldruck in dieser getrieben werden.

Wie in 1 gezeigt, hat jeder der Öldruckzylinder 10 einen Mittelteil, mit einer Kammer 12 und einem Kolben, der durch ein erstes Ende in die Kammer 12 eingesetzt ist. Der Kolben 13 wird von einem Bremsgriff 11 getrieben und gleitet innerhalb der Kammer 12. Jeder der Öldruckzylinder 10 hat ferner an einem zweiten Ende einen Auslaß 15, der dem ersten Ende gegenüberliegt. Von dem Auslaß 15 jedes der Öldruckzylinder 10 führt eine Leitung 16 zum Ausgleichsbehälter 20. Wenn sich der Kolben 13 bewegt, wird in der Kammer 12 befindliches Öl unter Druck gesetzt, der über die Leitung 16 an den Ausgleichsbehälter 20 weitergegeben wird.

Der Ausgleichsbehälter 20 treibt unter dem Druck der Öldruckzylindern 10 eine Bremsbewegung der beiden hydraulischen Bremsen 30 mit ausgeglichenen Kräften. Falls nur einer der Öldruckbehälter 10 Druck auübt, werden dennoch beide hydraulische Bremsen 30 synchron getrieben.

Wie in 2 gezeigt, weist die Ausgleichsvorrichtung 20 auf: einen Hauptkörper 21, der einen linken Ölzylinder 22 und, parallel zu diesem, einen rechten Ölzylinder 23 sowie einen linken primären Kolben 24 und einen rechten primären Kolben 25 enthält, die in oberen Abschnitten des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23 gleiten; und zwei Druckeinlässe 221, 231 an oberen Enden des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23, die mit den Leitungen 16 verbunden sind, so dass Öldruck von den Öldruckzylindern 10 an den linken und rechten Ölzylinder 22, 23 weitergegeben wird und die primären Kolben 24, 25 nach unten treibt.

Wie weiterhin in 2 gezeigt, sind zwei sekundäre Kolben 26, 27 in untere Abschnitte des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23 eingesetzt und werden von den primären Kolben 24, 25 angetrieben, wobei Öl an unteren Enden des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23 komprimiert wird. Eine Verbindungsplatte 28 ist mit Schrauben an oberen Enden beider sekundärer Kolben 26, 27 befestigt. Auf diese Weise treibt jeder der primären Kolben 24, 25 gleichzeitig beide sekundäre Kolben 26, 27 an. Falls nur einer der Bremsgriffe 11 betätigt wird und daher nur einer der Öldruckzylinder 10 Druck erzeugt, werden dennoch beide sekundäre Kolben 26, 27 bewegt, so dass beide hydraulische Bremsen 30 synchron getrieben werden. Zwei Ölspeicherkammern 29 befinden sich an zwei Seiten der Ausgleichsvorrichtung 20 und sind jeweils mit dem linken bzw. rechten Ölzylinder 22, 23 verbunden.

3A3D zeigen die Bewegung der Ausgleichsvorrichtung 20 beim Bremsen. Wie in 3A gezeigt, sind, so lange keiner der Bremsgriffe 11 betätigt wird, die sekundären Kolben 26, 27 und die primären Kolben 24, 25 einem Gegendruck der hydraulischen Bremsen 30 ausgesetzt und werden sie innerhalb des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23 nach oben geschoben. Wie in 3B gezeigt, bewegen sich die primären Kolben 24, 25 nach unten, wenn beide Bremsgriffe 11 betätigt werden, und stoßen dabei die sekundären Kolben 26, 27 nach unten, die ihrerseits Druck auf die hydraulischen Bremsen 30 ausüben, so dass eine Bremsung vollzogen wird. Wie in 3C und 3D gezeigt, bewegt sich nur einer der primären Kolben 24, 25 nach unten, wenn nur einer der Bremsgriffe 11 betätigt wird. Dieser stößt die Verbindungsplatte 28 und damit beide sekundäre Kolben 26, 27 nach unten. Durch einen Kraftaustausch der Ausgleichsvorrichtung werden somit auch bei asymmetrischer Betätigung der Bremsgriffe 11 beide hydraulischen Bremsen 30 gleich getrieben.

Wie in 4 gezeigt, sind die hydraulischen Bremsen 30 in einem ersten Ausführungsbeispiel Scheibenbremsen. Jede der hydraulischen Bremsen 30 weist auf: eine Bremsscheibe 31; eine Bremszange 32, welche die Bremsscheibe 31 umgibt; einen Bremszylinder 33; einen Bremsschuh 34, der in den Bremszylinder 33 eingeführt ist und gegen eine Seite der Bremsscheibe 31 gerichtet ist; zwei Bremsbeläge 35, die an dem Bremsschuh 34 bzw. einer Innenseite der Bremszange 32 befestigt sind und durch Angepreßtwerden an die Bremsscheibe 31 einen Bremsvorgang bewirken; und eine Leitung 36, die mit der Ausgleichsvorrichtung 20 verbunden ist und Druck von dort aus überträgt.

Das wesentliche Merkmal der Ausgleichsvorrichtung 20 besteht in einem Druckausgleichsbehälter 40. Der Druckausgleichsbehälter 40 sorgt dafür, daß automatisch ein ausgeglichener Druck von den sekundären Kolben 26, 27 auf die hydraulischen Bremsen 30 übertragen wird, so daß auf die Bremsscheiben 31 ausgeglichene Kräfte ausgeübt werden. Falls eine der hydraulischen Bremsen 30 ein Leck hat und es zu einem Druckverlust kommt, so läßt sich normales Bremsen mit der anderen der hydraulischen Bremsen 30 durchführen.

Wie in 2 gezeigt, weist der Druckausgleichsbehälter 40 auf: einen horizontalen Zylinder 41, der sich über die unteren Enden des linken und des rechten Ölzylinders 22, 23 erstreckt; zwei Stopfen 42, die zwei Enden des horizontalen Zylinders 41 verschließen; eine Trennplatte 43, die beweglich in das Innere des horizontalen Zylinders 41 eingeführt ist; einen Dichtring 44, der die Trennplatte 43 gegen den horizontalen Zylinder 41 abdichtet; zwei Federn 45, die jeweils zwischen einer Seite der Trennplatte 43 und einem der Stopfen 42 eingesetzt sind und in einem Ruhezustand die Trennplatte 43 in eine mittlere horizontale Position innerhalb des horizontalen Zylinders 41 schieben; zwei Einlässe 46, 47 an den unteren Enden des linken bzw. rechten Ölzylinders 22, 23, die von den sekundären Kolben 26, 27 hervorgerufenen Öldruck in das Innere des horizontalen Zylinders 41 leiten; und zwei Auslässe 48, 49, die über die Leitungen 36 mit den hydraulischen Bremsen 30 verbunden sind.

Wie weiterhin in 2 gezeigt, hat die Trennplatte 43 einen Außendurchmesser, der gleich dem Innendurchmesser des horizontalen Zylinders 41 ist, so daß die Trennplatte 43 eng an diesem anliegt. Damit hat der horizontale Zylinder 41 einen in zwei Druckkammern 411, 412 geteilten Innenraum. Die Trennplatte 43 befindet sich zwischen den Einlässen 46, 47, so dass Öldruck vom linken bzw. rechten Ölzylinder 22, 23 in die linke bzw. rechte Druckkammer 411, 412 geleitet wird. Ferner sind die Auslässe 48, 49 zu beiden Seiten der Trennplatte 43 angeordnet. Auf diese Weise wird Öldruck vom linken bzw. rechten Ölzylinder 22, 23 durch den Auslaß 48 bzw. den Auslaß 49 zu den hydraulischen Bremsen 30 geführt.

Durch den Einsatz der beweglichen Trennplatte 43 wird erreicht, dass Druckdifferenzen in beiden hydraulischen Bremsen 30 ausgeglichen werden und beide hydraulische Bremsen 30 mit ausgeglichenen Kräften arbeiten. Falls zu Beginn eines Bremsvorgangs die Bremsscheibe 31 einer der hydraulischen Bremsen 30 zuerst berührt wird, wird der Bremsschuh 34 am weiteren Vordringen gehindert, so daß der Druck im Bremszylinder 33 steigt und über die Leitung 36 in den horizontalen Zylinder 41 rückgeführt wird. In diesem Augenblick herrschen verschiedene Drucke in den Druckkammern 411 und 412, so dass sich die Trennplatte 43 in Richtung niedrigeren Drucks bewegt, bis im horizontalen Zylinder 41 gleichmäßiger Druck herrscht.

Falls daher die Bremsbeläge 35 einer der hydraulischen Bremsen 30 deren Bremsscheibe 31 berühren, die Bremsbeläge 35 der anderen hydraulischen Bremse 30 jedoch von deren Bremsscheibe 31 getrennt sind, sorgt der Druckausgleichsbehälter 40 für einen Ausgleich der Bremskräfte, bis die Bremsscheiben 31 beider hydraulischer Bremsen 30 berührt werden. Erst dann steigt der Bremsdruck weiter an, und erfolgt ein ausgeglichenes Bremsen.

Falls ferner der Bremskreis einer der beiden hydraulischen Bremsen beschädigt ist oder leckt, so daß der Öldruck sinkt, bleibt der Öldruck in der anderen hydraulischen Bremse 30 erhalten, da die Trennplatte 43 für eine Trennung beider Bremskreise sorgt. Selbst mit einem leckenden Bremskreis ist deshalb das Bremsen mit wenigstens einer der hydraulischen Bremsen möglich.

Wie in 5 und 6 gezeigt, weist ein zweites Ausführungsbeispiel hydraulische Bremsen 30A auf, die Felgenbremsen sind. Jede der hydraulischen Bremsen 30A weist auf: Einen Rahmen 31A; zwei bewegliche Arme 32A, die um Hebelachsen drehbar am Rahmen 31A befestigt sind; einen Bremszylinder 33A, der nahe an oberen Enden der beweglichen Arme 32A am Rahmen 31A angebracht ist; zwei Bremskolben 34A, die in den Bremszylinder eingesetzt sind und an äußeren Enden mit den oberen Enden der beweglichen Arme 32A verbunden sind und diese nach außen stoßen; und zwei Bremsbeläge 35A, die an unteren Enden der beweglichen Arme 32A angebracht sind und, sobald die Bremskolben die beweglichen Arme 32A treiben, gegen die Felgen eines Laufrades gedrückt werden und so eine Bremsung bewirken.


Anspruch[de]
  1. Hydraulisches Bremssystem, mit

    zwei Öldruckzylindern (10);

    zwei hydraulischen Bremsen (30), die, von den zwei Öldruckzylindern (10) getrieben, eine Bremsbewegung vollführen;

    eine Ausgleichsvorrichtung (20), die zwischen den zwei Öldruckzylindern (10) und den zwei hydraulischen Bremsen (30) eingesetzt und mit diesen verbunden ist und einen Hauptkörper (21) aufweist, mit

    – zwei parallel zueinander orientierten Ölzylindern (22, 23) mit oberen Enden und unteren Enden, von denen je eines mit einer der hydraulischen Bremsen (30) verbunden ist, und

    – zwei Einlässen (221, 231) an den oberen Enden der Ölzylinder (22, 23), von denen je einer mit einem der Öldruckzylinder (10) verbunden ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptkörper (21) der Ausgleichsvorrichtung (20) zudem angeordnet sind

    – zwei primäre Kolben (24, 25) innerhalb der zwei Ölzylinder (22, 23), die durch Öldruck in den zwei Öldruckzylindern (10) zu einer Abwärtsbewegung getrieben werden,

    – zwei sekundäre Kolben (26, 27) unterhalb der zwei primären Kolben (24, 25) innerhalb der zwei Ölzylinder (22, 23), die durch die zwei primären Kolben (24, 25) abwärts getrieben werden und dadurch Öldruck erzeugen und die Bremsbewegung der zwei hydraulischen Bremsen (30) treiben,

    – eine Verbindungsplatte (28), die an oberen Enden der zwei sekundären Kolben (26, 27) befestigt ist, so dass bei einer Abwärtsbewegung eines der zwei primären Kolben (24, 25) beide sekundäre Kolben (26, 27) nach unten getrieben werden und Öldruck erzeugen.
  2. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckausgleichsbehälter (40) für den automatischen Ausgleich von Drücken in den zwei hydraulischen Bremsen (30) gegeneinander, wobei der Druckausgleichsbehälter (40) aufweist:

    – einen horizontalen Zylinder (41), der unterhalb der unteren Enden der zwei Ölzylinder (22, 23) angebracht ist und zwei Einlässe (46, 47) hat, von denen jeder mit einem Auslass eines der zwei Ölzylinder (22, 23) verbunden ist;

    – zwei Auslässe (48, 49), von denen jeder mit einer der zwei hydraulischen Bremsen (30) verbunden ist;

    – eine Trennplatte (43), die abdichtend und in horizontaler Richtung beweglich in den horizontalen Zylinder (41) eingesetzt ist, sodass in dessen Inneren zwei separate Druckkammern (411, 412) gebildet werden, die je mit einem der zwei Einlässe (46, 47) und einem der zwei Auslässe (48, 49) des horizontalen Zylinders (41) verbunden sind; und

    – zwei Federn (45) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Trennplatte (43), sodass die Trennplatte (43) in einem Ruhezustand in eine mittlere horizontale Position geschoben wird.
  3. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der hydraulischen Bremsen (30) aufweist:

    – eine Bremsscheibe (31), die auf einer mit einem Rad gemeinsamen Achse befestigt ist;

    – eine Bremszange (32) mit einem Bremszylinder (33) und einem in den Bremszylinder (33) eingesetzten Bremsschuh (34); und

    – zwei Bremsbeläge (35) an zwei Seiten der Bremsscheibe (31), wobei einer der zwei Bremsbeläge (35) von dem Bremsschuh (34) gegen die Bremsscheibe (31) getrieben wird.
  4. Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der hydraulischen Bremsen (30A) aufweist:

    – einen Rahmen (31A) mit zwei beweglichen Armen (32A), die drehbar darauf montiert sind;

    – zwei Bremsbeläge (35A), die an unteren Enden der zwei beweglichen Arme (32A) angebracht sind und durch Antreiben der beweglichen Arme (32A) die Bremsbewegung vollführen; und

    – einen Bremszylinder (33A) mit zwei nach außen gerichteten Bremskolben (34A), die je mit einem der beweglichen Arme (32A) verbunden sind und diese nach außen stoßen, sodass die Bremsbewegung vollführt wird.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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