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Diese
Erfindung betrifft allgemein einen Wärmeisolator für eine Scheibenbremsenbaugruppe. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärmeisolator, welcher zwischen
einem Kolben und einem Reibungselement angeordnet ist, der die Wärme, die
vom Reibungselement auf das Hydraulikfluid der Scheibenbremsenbaugruppe übertragen
wird, verringert.
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Radfahren
wird eine immer beliebtere Form der Erholung als auch ein Verkehrsmittel.
Darüber
hinaus hat sich Radfahren zu einem sehr beliebten Wettkampfsport
entwickelt. Ob nun das Fahrrad zur Erholung, zum Transport oder
für den
Wettkampf verwendet wird, verbessert die Fahrradindustrie ständig die
von ihr eingesetzten Komponenten. Eine besondere Komponente des
Fahrrads, welche in großem Umfang über die
letzten Jahre hinweg neu konstruiert wurde, sind die Bremssysteme
der Fahrräder.
Insbesondere wurde die Bremsleistung der Bremssysteme ständig erhöht.
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Es
gibt mehrere Typen von Fahrradbremsvorrichtungen, welche zur Zeit
am Markt verfügbar sind.
Beispiele einiger Typen von üblichen
Fahrradbremsvorrichtungen umfassen Felgenbremsen, Bremssattelbremsen
und Scheibenbremsen. Wenn ein Radfahrer ein Bremssystem mit einer
sehr großen
Bremsleistung haben will, dann verlangt der Radfahrer üblicherweise
nach einem Scheibenbremssystem. Scheibenbremssysteme stellen eine starke
Bremskraft im Verhältnis
zur aufgewendeten Bremskraft, die am Bremshebel angelegt wird, bereit. Darüber hinaus
stellen Scheibenbremssysteme typischerweise ein hohes Niveau an
Beständigkeit
bei allen Wetter- und Fahrbedingungen bereit. Natürlich verlangen
Radfahrer ständig
nach größerer Leistung bei
den Scheibenbremssystemen, d. h. sie verlangen nach Scheibenbremssystemen,
die mehr Bremskraft aufweisen.
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Herkömmlicherweise
umfasst eine Scheibenbremse ein Sattelgehäuse mit einem oder mehreren
Kolben und einem Paar von Bremsklötzen, wobei einer oder beide
Bremsklötze
im Sattelgehäuse
beweglich angebracht sind. Die Bremsklötze werden gegen eine Scheibe
oder Rotor gepresst, welcher am Rad befestigt ist, um die Drehung
der Scheibe und folglich des Rades aufzuhalten. Die Bremsklötze werden
in Richtung der Scheibe entweder hydraulisch oder mechanisch wie
durch einen Exzentermechanismus bewegt. Die hydraulische Scheibenbremse
stellt typischerweise ein höheres
Niveau an Beständigkeit
in allen Wetter- und Fahrbedingungen bereit. Jedoch besteht ein
Problem mit hydraulisch betätigten
Scheibenbremsen darin, dass das Hydraulik- oder Betätigungsfluid überhitzt
werden kann, so dass eine Dampfblockade auftritt. Mit anderen Worten
gesagt, führt
die Wärme,
welche durch Bremsen erzeugt wird, dazu, dass sich das Hydraulikfluid
an Volumen vergrößert, um
so die Bremsklötze
an der Bremsscheibe eingreifen zu lassen, auch wenn der Bremshebel
sich in der Löseposition
befindet. Wenn die Dampfblockade auftritt, können die Fahrradräder blockieren
und den Fahrer vom Fahrrad abwerfen.
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In
den Scheibenbremssystemen gemäß dem Stand
der Technik wurden mehrere Verfahren gegen die Dampfblockade eingesetzt.
Zum Beispiel kann das Bremssattelgehäuse größer gemacht werden, um mehr
Wärme zu
absorbieren. Ein anderes Verfahren bestand darin, eine größere Bremsscheibe
mit einer breiteren Oberfläche
vorzusehen. Eine Dampfblockade kann auch durch Einsetzen von Hydraulikfluid
höherer
Qualität
unterdrückt
werden. Noch ein anders Verfahren, um Dampfblockade zu vermeiden, besteht
darin, einen Wärmeisolator
zwischen dem Kolben und den Reibungsklötzen einzusetzen. Diese Verfahren
gemäß dem Stand
der Technik zum Vermeiden von Dampfblockade weisen viele Probleme auf.
Ein besonderes Problem besteht darin, dass einige dieser Lösungen oft
teuer in der Herstellung kommen. Auch sind einige dieser Lösungen gemäß dem Stand
der Technik nicht uneingeschränkt
wirkungsvoll.
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Dokument
GB 985 628 A offenbart
einen Wärmeisolator
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Wärmeisolator für eine Scheibenbremsenbaugruppe
gemäß Anspruch
1 bereit. Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Scheibenbremsenbaugruppe
gemäß Anspruch
13 und auch einen Kolben für
eine Scheibenbremsenbaugruppe gemäß Anspruch 25 bereit.
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Ausführungsformen
der Scheibenbremsenbaugruppe umfassen ein Bremssattelgehäuse, ein erstes
und ein zweites Reibungselement, welche an das Sattelgehäuse gekoppelt
sind, einen Kolben und einen Wärmeisolator.
Das erste und das zweite Reibungselement bilden einen den Rotor
aufnehmenden Schlitz zwischen dem ersten und dem zweiten Reibungselement.
Wenigstens eines der Reibungselemente ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse gekoppelt.
Der Kolben ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse gekoppelt, um wenigstens
eines der Reibungselemente zwischen einer Löseposition und einer Bremsposition
zu bewegen. Der Kolben weist eine innenliegende Vertiefung auf.
Der Wärmeisolator
ist zwischen dem Kolben und dem ersten Reibungselement angeordnet.
Der Wärmeisolator
weist ein erstes Ende mit einem ersten Durchmesser und einer ersten
Stirnfläche,
welche in der Vertiefung des Kolbens aufgenommen wird, ein zweites
Ende mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner als der erste Durchmesser
ist, und einer zweiten Stirnfläche,
welche von der ersten Stirnfläche
beabstandet ist, und eine Seitenwand auf, welche sich zwischen der
ersten und der zweiten Stirnfläche
erstreckt. Das zweite Ende wird teilweise in der Vertiefung des
Kolbens aufgenommen und die Seitenwand weist eine Mehrzahl von Vorsprüngen auf,
die sich von dieser aus erstrecken, um den Wärmeisolator vom Kolben zu beabstanden.
Die Vorsprünge
sind am zweiten Ende angeordnet und erstrecken sich von diesem nach
außen
bis zu einem dritten Durchmesser, welcher im Wesentlichen gleich
groß wie
der erste Durchmesser ist. In einer zweiten Ausführungsform des Wärmeisolators
wird das zweite Ende teilweise in der Vertiefung des Kolbens aufgenommen
und die zweite Stirnfläche
weist eine Nut auf, die darin ausgebildet ist.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung gehen offensichtlich für
die Fachleute auf diesem Gebiet der Technik aus der folgenden detaillierten
Beschreibung hervor, welche, wenn in Verbindung mit den angeschlossenen
Zeichnungen studiert, eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung offenbart.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun als bloßes Beispiel und mit Bezugnahme
auf die angeschlossenen Zeichnungen beschrieben, welche einen Teil
dieser Erstoffenbarung bilden, wobei:
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1 eine
seitliche Aufrissansicht eines Fahrrads mit einer vorderen Scheibenbremsbaugruppe
und einer hinteren Scheibenbremsbaugruppe ist;
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2 eine
seitliche Aufrissansicht der vorderen Scheibenbremsbaugruppe, gekoppelt
mit einer Vordergabel und einem vorderen Scheibenbremsbetätigungsmechanismus
des Fahrrades, dargestellt in 1, ist;
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3 eine
seitliche Aufrissansicht der hinteren Scheibenbremsbaugruppe, gekoppelt
mit einer hinteren Gabel und einem hinteren Scheibenbremsbetätigungsmechanismus
des Fahrrades, dargestellt in 1, ist;
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4 eine
vergrößerte Seitenaufrissansicht der
vorderen Scheibenbremsbaugruppe, dargestellt in 2,
ist, wobei der Fahrradrahmen für
den Zweck der Darstellung weggelassen ist;
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5 eine
teilweise Querschnittansicht einer Fahrradnabe und eines Scheibenbremsrotors
eines der Räder
des Fahrrades, dargestellt in 1, ist;
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6 eine
auseinander gezogene Teilansicht der vorderen Scheibenbremsbaugruppe,
dargestellt in 2 und 4, ist;
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7 eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
der vorderen Scheibenbremsbaugruppe ist, dargestellt in 2, 4 und 7,
wie sie aufgenommen entlang der Schnittlinie 7-7 aus 4 ist;
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8 eine
vergrößerte Seitenaufrissansicht eines
der Kolben der Scheibenbremsbaugruppe, dargestellt in 2, 4, 6 und 7,
ist;
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9 eine
Draufsicht des Kolbens, dargestellt in 8, ist;
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10 eine
Querschnittsansicht des Kolbens, dargestellt in 8–9 ist,
aufgenommen entlang der Schnittlinie 10-10 in 9;
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11 eine
vergrößerte Seitenaufrissansicht
eines der Wärmeisolatoren
der Scheibenbremsbaugruppe, dargestellt in 2, 4, 6 und 7,
ist;
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12 eine
Draufsicht des Wärmeisolators, dargestellt
in 11, ist;
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13 eine
Querschnittansicht des Wärmeisolators,
dargestellt in 11 und 12, ist,
aufgenommen entlang der Schnittlinie 13-13 in 12;
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14 eine
Querschnittansicht des Wärmeisolators,
dargestellt in 11 und 12, ist,
aufgenommen entlang der Schnittlinie 14-14 in 12;
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15 eine
Querschnittansicht des Kolbens, dargestellt in 8–10,
und des Wärmeisolators,
dargestellt in 11-14, ist,
welche den Wärmeisolator
in einer Vertiefung im Kolben mit einem Rückhaltering eingebaut zeigt;
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16 eine
vergrößerte Teilquerschnittsansicht
einer alternativen Ausführungsform
der Scheibenbremsbaugruppe ist;
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17 eine
vergrößerte Seitenaufrissansicht
eines Wärmeisolators
der Scheibenbremsbaugruppe, dargestellt in 16, ist;
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18 eine
Draufsicht des Wärmeisolators, dargestellt
in 17, ist;
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19 eine
Querschnittansicht des Wärmeisolators,
dargestellt in 17 und 18, ist,
aufgenommen entlang der Schnittlinie 19-19 in 18; und
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20 eine
Querschnittansicht des Kolbens, dargestellt in 8–10,
und des Wärmeisolators,
dargestellt in 17–19, ist,
welche den Wärmeisolator
in einer Vertiefung des Kolbens mit einem Rückhaltering eingebaut zeigt.
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Mit
anfänglicher
Bezugnahme auf 1–7 wird ein
Fahrrad 10 mit einer vorderen Scheibenbremsbaugruppe 12 und
einer hinteren Scheibenbremsbaugruppe 14 dargestellt. Die
vordere und die hintere Scheibenbremsbaugruppe 12 und 14 sind
jeweils herkömmliche,
Fluid betätigte
Scheibenbremsen, welche fest an einem Rahmen 13 angebracht
sind. Daher werden die Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 hierin
weder detailliert besprochen oder dargestellt, außer wo durch
die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung modifiziert, wie unten besprochen.
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Insbesondere
ist die vordere Scheibenbremsbaugruppe 12 fest mit einer
Vordergabel 15 des Rahmens 13 verbunden und die
hintere Scheibenbremsbaugruppe 14 ist fest mit einer hinteren
Gabel 17 des Rahmens 13 verbunden. Der Rahmen 13 umfasst
eine Lenkstange 19, welche an der vorderen Gabel 15 angebracht
ist, um das Fahrrad 10 zu lenken. Das Fahrrad 10 umfasst
ein Paar Räder 16,
welche drehbar mit dem Fahrradrahmen 13 verbunden sind.
Ein Rad 16 ist mit der vorderen Gabel 15 verbunden
und ein Rad 16 ist mit der hinteren Gabel 17 verbunden.
Jedes Rad 16 weist einen Scheibenbremsrotor 18 auf,
der fest auf eine herkömmliche Weise
eben daran gekoppelt ist.
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Das
Fahrrad 10 und verschiedene Komponenten davon sind relativ
herkömmlich.
Daher werden das Fahrrad 10 und seine verschiedenen Komponenten
hierin nicht detailliert besprochen oder dargestellt, außer wenn
diese Komponenten in Bezug mit der vorderen und hinteren Scheibenbremsbaugruppe 12 und 14 der
vorliegenden Erfindung stehen. Darüber hinaus sind die vordere
und die hintere Scheibenbremsbaugruppe 12 und 14 im
Wesentlichen identisch. Daher wird nur die vordere Scheibenbremsbaugruppe 12 hierin
detailliert besprochen oder dargestellt. Jedoch ist es für einen
Fachmann auf diesem Gebiet der Technik von dieser Offenbarung offensichtlich,
dass die Beschreibungen der vorderen Scheibenbremsbaugruppe 12 auch
auf die hintere Scheibenbremsbaugruppe 14 umlegbar sind.
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Die
vordere Scheibenbremsbaugruppe 12 umfasst grundsätzlich ein
Bremssattelgehäuse 20, ein
Paar Reibungselemente 22, eine Mehrzahl von Kolben 24,
eine Mehrzahl von Wärmeisolatoren 26 und
einen Bremsenbetätigungsmechanismus 28a. Das
Bremssattelgehäuse 20 ist
fest mit der Vordergabel 15 auf eine herkömmliche
Weise verbunden (z. B. durch Verwendung von Schraubbefestigungselementen).
Ein erstes und ein zweites Reibungselement 22 sind mit
dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden,
um einen Rotor aufnehmenden Schlitz zwischen einander auszubilden.
Wenigstens eines der Reibungselemente 22 ist relativ zum
Bremssattelgehäuse 20 beweglich
und vorzugsweise sind beide Reibungselemente 22 relativ
zum Bremssattelgehäuse 20 beweglich.
Wenigstens ein Kolben ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden.
Vorzugsweise ist jeder Kolben 24 beweglich mit dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden.
Jeder Wärmeisolator 26 ist
vorzugsweise zwischen einem Kolben 24 und einem der Reibungselemente 22 angeordnet, um
Wärme,
welche auf die Kolben 24 von den Reibungselementen 22 übertragen
wird, abzuleiten.
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Das
Bremssattelgehäuse 20 ist
vorzugsweise aus starrem Metallmaterial ausgebildet, wie Gussaluminium.
Das Bremssattelgehäuse 20 ist
aus einem ersten Bremssattelgehäuseabschnitt 30a und einem
zweiten Bremssattelgehäuseabschnitt 30b ausgebildet.
Der erste und der zweite Bremssattelgehäuseabschnitt 30a und 30b sind
fest mit einander durch eine Mehrzahl von Schraubbolzen verbunden. Der
erste Bremssattelgehäuseabschnitt 30a weist ein
erstes Gewindeloch 32 zur Aufnahme einer Fluidkuppeleinheit 33 auf.
Der zweite Bremssattelgehäuseabschnitt 30b umfasst
ein zweites Gewindeloch 34 zur Aufnahme eines Entlüftungsventils 35.
Das Bremssattelgehäuse 20 umfasst
vorzugsweise vier Anschlüsse
oder Kolben aufnehmende Öffnungen 36 (nur
zwei sind gezeigt). Insbesondere weist jeder des ersten und des
zweiten Bremssattelgehäuseabschnitts 30a und 30b vorzugsweise
ein Paar Kolben aufnehmende Öffnungen 36 auf,
die darin zum Aufnehmen eines Paars Kolben 24 ausgebildet
sind. Jedes Paar der Kolben aufnehmenden Öffnungen 36, welches
in einem des ersten oder des zweiten Bremssattelgehäuseabschnitts 30a und 30b ausgebildet
ist, ist angeordnet, um einem Paar Kolben aufnehmender Öffnungen 36 gegenüber zu liegen,
welches in dem anderen der Bremssattelgehäuseabschnitte 30a oder 30b ausgebildet
ist. Jedes Paar Kolben 24 (d. h. in einem der Bremssattelgehäuseabschnitte 30a oder 30b angebracht)
ist angeordnet, um eines der Reibungselemente 22 in Richtung
zum Scheibenbremsrotor 18 zu bewegen.
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Die
Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 stehen
in Fluidverbindung mit der Fluidkuppeleinheit 33 und dem
Entlüftungsventil 35 über ein
Netzwerk von Fluidkanälen 37.
Folglich fließt,
wenn das Betätigungsfluid
zum Bremssattelgehäuse 20 durch
die Fluidkuppeleinheit 33 zugeführt wird, das Betätigungsfluid
durch das Netzwerk von Kanälen 37 in
die Kolben aufnehmenden Öffnungen 36.
Jede Kolben aufnehmende Öffnung 36 ist
vorzugsweise eine ringförmige Öffnung,
die so bemessen und konfiguriert ist, um einen der Kolben 24 darin
aufzunehmen. Darüber
hinaus weist jede Kolben aufnehmende Öffnung 36 eine Umfangsnut 38 zur
Aufnahme eines Rückflussdichtungsringes
oder einer Rückfederdichtung 39 auf.
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Die
Rückfederdichtung 39 ist
ein ringförmiges
Element, welche aus einem elastischen Material wie Gummi oder biegsamem
Kunststoff ausgebildet ist. Jede Rückfederdichtung 39 wirkt,
um die innere Fläche
einer der Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 zur
Außenseite
des Bremssattelgehäuses 20 entlang
ihres Umfangs abzudichten, wenn die Kolben 24 in den Kolben
aufnehmenden Öffnungen 36 angeordnet
sind. Daher werden, wenn das Betätigungsfluid zu
den Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 zugeführt wird,
die Kolben 24 in Richtung Rotor 18 bewegt. Dementsprechend
werden auch die Reibungselemente 22 in Richtung des Scheibenbremsrotors 18 bewegt,
um eine Bremshandlung auf den Rotor 18 und daher auf das
Rad 16 zu erzeugen.
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Vorzugsweise
weist das Bremssattelgehäuse 20 zwei
Reibungselemente 22 auf, die beweglich daran gekoppelt
sind, wie oben besprochen. Darüber hinaus
sind die Reibungselemente 22 vorzugsweise beweglich mit
dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden,
so dass ein Rotor aufnehmender Schlitz zwischen ihnen ausgebildet
wird. Jedes Reibungselement 22 umfasst grundsätzlich eine
Platte 40 mit einem metallischen Reibungsmaterial 42,
das fest mit dieser auf herkömmliche
Weise verbunden ist. Jede Platte 40 ist vorzugsweise aus
einem steifen metallischen Material auf herkömmliche Weise ausgebildet und
umfasst ein Anbringungsloch 44, um gleitend einen Anbringungsstift 46 dahindurch
aufzunehmen. Der Anbringungsstift 46 ist teilweise an einem
Ende mit einem Gewinde versehen und nimmt ein Sicherungselement 47 auf
dem gegenüber
liegenden Ende auf, um die Reibungselemente 22 am Bremssattelgehäuse 20 auf
herkömmliche
Weise sicher zu befestigen.
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Ein
Federblatt oder eine Bremsklotzspreizfeder 41 ist zwischen
den Reibungselementen 22 angeordnet, um die Reibungselemente 22 von
einander weg vorzuspannen. Die Bremsklotzspreizfeder 41 berührt die
Platten 40. Daher wirkt, wenn das Betätigungsfluid aus den Kolben
aufnehmenden Öffnungen 36 abfließt, die
Bremsklotzspreizfeder 41 so, um die Reibungsele mente 22 auf
eine Löseposition
von der Bremsposition zurückkehren
zu lassen, und die Rückfederdichtung 39 wirkt
so, um die Kolben 24 auf eine Löseposition aus einer Bremsposition
zurück
zu führen.
Dementsprechend kann eine verlässliche
Bewegung der Kolben 24 und der Reibungselemente 22 erzielt
werden.
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Nun
mit Bezugnahme auf 8–10 ist jeder
Kolben 24 vorzugsweise ein ringförmiges Element, welches aus
steifem Metallmaterial wie Gussaluminium ausgebildet ist. Jeder
Kolben 24 ist beweglich mit dem Bremssattelgehäuse 20 verbunden,
um eines der Reibungselemente 22 unter Druck durch das
Betätigungsfluid
zwischen einer Löseposition und
einer Bremsposition zu bewegen. Rückfederdichtungen 39 halten
durch Reibung die Kolben 24 in den Kolben aufnehmenden Öffnungen 36.
Die Bewegung der Kolben 24 von der Löseposition in die Bremsposition
wird durch Zuführen
von Betätigungsfluid
zu den Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 verursacht,
wie oben besprochen. Die Kolben 24 werden in die Löseposition
aus der Bremsposition heraus durch die Rückfederdichtungen 39 bewegt, wenn
das Betätigungsfluid
auf den Kolben aufnehmenden Öffnungen 36 abgeleitet
wird. Jeder Kolben 24 umfasst vorzugsweise eine innenliegende
Vertiefung 50 welche in Richtung eines der jeweiligen Reibungselemente 22 zeigt.
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Insbesondere
umfasst jeder Kolben 24 grundsätzlich einen Endwandabschnitt 51 und
einen ringförmigen
Seitenwandabschnitt 53, welcher sich vom Endwandabschnitt 51 aus
erstreckt, um eine Vertiefung 50 auszubilden. Jeder Seitenwandabschnitt 53 weist
eine ringförmige
innere Oberfläche 54 auf,
welche sich von einer inneren Endwandoberfläche 52 des Endwandabschnitts 51 zu
einem offenen Ende der Vertiefung 50 erstreckt. Dementsprechend
ist jede innenliegende Vertiefung 50 grundsätzlich durch
eine innere Endwandoberfläche 52 und
eine ringförmige
innere Oberfläche 54 ausgebildet.
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Vorzugsweise
ist jede innenliegende Vertiefung 50 eine ringförmige Vertiefung
mit einem sich verändernden
Durchmesser. Insbesondere umfasst jede innere Oberfläche 54 vorzugsweise
einen ringförmigen
breiten Abschnitt 54a, einen ringförmigen, ersten, kegelförmigen Abschnitt 54b,
einen ringförmigen
engen Abschnitt 54c und einen ringförmigen, zweiten, kegelförmigen Abschnitt 54d.
Ein ringförmiger,
gebogener Abschnitt 54e verbindet jeden breiten Abschnitt 54a mit
jeder Endwandoberfläche 52.
Der breite Abschnitt 54a ist benachbart der inneren Endwandoberfläche 52 und
wird als ein ringförmiger
erster Abschnitt betrachtet. Der erste kegelförmige Abschnitt 54b erstreckt
sich zwischen dem breiten Abschnitt 54a und dem engen Abschnitt 54c.
Der enge Abschnitt 54c ist benachbart dem offenen Ende
der inneren Vertiefung 50 und wird als ein ringförmiger zweiter
Abschnitt betrachtet. Der zweite kegelförmige Abschnitt 54d erstreckt
sich vom engen Abschnitt 54c zur freien Kante der inneren
Oberfläche 54.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
weist der breite Abschnitt 54a einen größeren Durchmesser auf als der jeweilige
enge Abschnitt 54c. Darüber
hinaus ist jede innere Vertiefung 50 vorzugsweise so bemessen
und konfiguriert, um einen der Wärmeisolatoren 26 darin aufzunehmen.
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Nun
mit Bezugnahme auf 11–15 ist jeder
Wärmeisolator 26 vorzugsweise
ein steifes ringförmiges
Element, welches aus Kunststoffmaterial mit einem geringen Wärmeübertragungskoeffizienten
ausgebildet ist. Insbesondere ist jeder Wärmeisolator 26 aus
Phenolkunststoffmaterial ausgebildet. Die Wärmeisolatoren 26 sind
vorzugsweise durch Spritzgussformen oder eine beliebige andere geeignete
Herstellungstechnologie ausgebildet. Wie oben besprochen, ist jeder
Wärmeisolator 26 zwischen
einem der Kolben 24 und einem der Reibungselemente 22 angeordnet,
um die Wärme,
die vom Reibungselement 22 auf den Kolben 24 übertragen
wird, zu zerstreuen, und er minimiert daher die Wärme, welche auf
das Betätigungsfluid übertragen
wird.
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Jeder
Wärmeisolator 26 weist
ein erstes Ende 60 mit einer ersten Stirnfläche 61,
ein zweites Ende 62 mit einer zweiten Stirnfläche 63 und
eine Seitenwand 64 auf, welche sich zwischen der ersten Stirnfläche 61 und
der zweiten Stirnfläche 63 erstreckt.
Jeder Wärmeisolator 26 umfasst
vorzugsweise eine Mehrzahl von Vorsprüngen 66, welche sich von
der Seitenwand 64 aus erstrecken, und eine Durchgangsbohrung 68,
welche sich von der ersten Stirnfläche 61 zur zweiten
Stirnfläche 63 erstreckt.
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Jedes
erste Ende 60 jedes Wärmeisolators 26 ist
so bemessen und konfiguriert, um in einer der inneren Vertiefungen 50 eines
der Kolben 24 aufgenommen zu werden. Vorzugsweise wird
jedes der zweiten Enden 62 jedes Wärmeisolators 26 teilweise in
einer der inneren Vertiefungen 50 eines der Kolben 24 aufgenommen.
Dementsprechend erstreckt sich vorzugsweise jeder Wärmeisolator 26 über den
Kolben 24 hinaus, wie am besten in 15 ersichtlich ist.
Daher sind die Wärmeisolatoren 26 so
angeordnet, um mit den Reibungselementen 22 in Kontakt
zu stehen, und sie nehmen den Raum zwischen den Kolben 24 und
den Reibungselementen 22 ein. Jede Seitenwand 64 umfasst
einen Rückhalteschlitz 70, welcher
das erste Ende 60 vom zweiten Ende 62 trennt.
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Vorzugsweise
weist das erste Ende 60 jedes Wärmeisolators 26 einen
ersten Durchmesser auf und das zweite Ende 62 weist einen
zweiten Durchmesser auf, der kleiner als der erste Durchmesser ist. Der
erste Durchmesser des ersten Endes 60 ist im Wesentlichen
gleich dem Durchmesser des engen Abschnitts 54c der inneren
Oberfläche 54.
Ein Rückhaltering 72 ist
im Rückhalteschlitz 70 angeordnet, um
den Wärmeisolator 26 in
der inneren Vertiefung 50 des Kolbens 24 zu halten.
Insbesondere sind die Wärmeisolatoren 26 so
konfiguriert, dass der Rückhaltering 72 mit
der ersten kegelförmigen
Oberfläche 54b der
inneren Oberfläche 54 der
Vertiefung 50 in Kontakt steht. Mit anderen Worten gesagt,
erstrecken sich die Rückhalteringe 72 radial über den
Durchmesser der ersten Enden 60 der Wärmeisolatoren 26 hinaus,
wenn sie in den Rückhalteschlitzen 70 eingebaut
sind.
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Die
Seitenwand 64 weist vorzugsweise vier Vorsprünge 66 auf,
welche sich von ihr weg erstrecken. Die Vorsprünge 66 sind vorzugsweise
um den Umfang herum und gleichmäßig von
einander beabstandet. Darüber
hinaus ist die Mehrzahl der Vorsprünge 66 vorzugsweise
auf dem zweiten Ende 62 des Wärmeisolators 26 angeordnet,
um einen Luftraum zwischen dem Wärmeisolator 26 und
der inneren Vertiefung 50 des Kolbens 24 vorzusehen.
Die Mehrzahl der Vorsprünge 66 ist
auf dem zweiten Ende 62 angeordnet und erstreckt sich radial
nach außen
bis zu einem dritten Durchmesser, welcher gleich dem ersten Durchmesser
des ersten Endes 60 ist, wie am besten in 12 und 14 gesehen werden
kann. Die Mehrzahl der Vorsprünge 66 weist vorzugsweise
eine axiale Länge
auf, die kleiner ist als die axiale Länge des zweiten Endes 62 des
Wärmeisolators 26.
Darüber
hinaus berühren
die Vorsprünge 66,
wenn die Wärmeisolatoren 26 in
den Vertiefungen 50 der Kolben 24 positioniert
sind, den engen Abschnitt 54c der inneren Oberfläche 54 der
Vertiefung 50. Folglich sind die Wärmeisolatoren 26 fest
in den Vertiefungen 50 positioniert.
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Die
Durchgangsbohrung 68 erstreckt sich von der ersten Stirnfläche 61 zur
zweiten Stirnfläche 63 und
ist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsbohrung. Die Durchgangsbohrung 68 umfasst
einen ersten kegelförmigen
Abschnitt 68a, einen zentralen sechseckigen Abschnitt 68b und
einen zweiten kegelförmigen
Abschnitt 68c. Der erste kegelförmige Abschnitt 68a weist
eine relativ große
kegelförmige Fläche benachbart
der ersten Stirnfläche 61 auf
und erstreckt sich zum sechseckigen Abschnitt 68b. Der sechseckige
Abschnitt 68b erstreckt sich vom kegelförmigen Abschnitt 68a zum
zweiten kegelförmigen Abschnitt 68c.
Der zweite kegelförmige
Abschnitt 68c liegt benachbart der zweiten Stirnfläche 63.
Vorzugsweise weist die Durchgangsbohrung 68 einen Durchmesser
von wenigstens 25% des Durchmessers des zweiten Endes 62 auf,
wobei der erste kegelförmige
Abschnitt 68a einen maximalen Durchmesser von ungefähr 50% des
Durchmessers des ersten Endes 60 aufweist. Solche Durchmesser
verringern die Kontaktfläche
der Wärmeisolatoren 26 sowohl
mit dem Kolben (d. h. der ersten Stirnfläche 61) als auch den
Reibungselementen 22 (d. h. der zweiten Stirnfläche 63).
Dies bringt den Vorteil mit sich, dass weniger Wärme von den Reibungselementen 22 auf
das Betätigungsfluid
auf Grund des verringerten Oberflächenbereichs, der mit den Elementen 22 in
Kontakt steht, übertragen
wird.
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Die
zweite Stirnfläche 63 weist
vorzugsweise ein Paar von am Umfang beabstandeten Nuten 74 auf,
die in ihr ausgebildet sind. Jede Nut 74 erstreckt sich
radial nach außen
von der Durchgangsbohrung 68 zur Seitenwand 64,
um eine Fluidverbindung mit der Außenluft bereit zu stellen.
Vorzugsweise sind die Nuten 74 entlang des Umfangs und
in gleichem Abstand zu einander beabstandet und jede Nut 74 ist auf
halbem Weg zwischen einem benachbarten Paar Vorsprünge 66 angeordnet,
wie am besten in 12 ersichtlich ist. Dementsprechend
steht die Durchgangsbohrung 68 in Fluidverbindung mit der
Außenluft über die
Nuten 74. Darüber
hinaus steht die Seitenwand 64 in Fluidverbindung mit der
Außenluft
auf Grund des Vorhandenseins der Vorsprünge 66. Dementsprechend
ist der Wärmeisolator 26 sowohl
mit einem inneren Luftraum als auch mit einem äußeren Luftraum ausgestattet.
Der innere und der äußere Luftraum
verringern die Wärme,
welche auf das Betätigungsfluid
von den Reibungselementen 22 übertragen wird, da Luft einen
sehr niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten
besitzt. Folglich ist der Wärmeisolator 26 durch
das Vorsehen eines inneren und eines äußeren Luftraums durch Luft
umgeben und es wird weniger Wärme
auf ihn von den Reibungselementen 22 über den Kolben 24 übertragen.
Dies bewirkt eine Verringerung in der Wärme, welche vom Wärmeisolator 26 auf
das Betätigungsfluid übertragen
wird. Außerdem
stellen der innere und der äußere Luftraum
eine Luftzirkulation um den Wärmeisolator 26 und
den Kolben 24 bereit, wodurch sie dabei helfen, diese kühler zu
halten.
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Wie
oben besprochen, sind die Kolben 24 vorzugsweise aus Aluminium
aufgebaut, welches typischerweise einen Wärmeübertragungskoeffizienten von
ungefähr 164 aufweist.
Die Wärmeisolatoren 26 sind
vorzugsweise aus Phe nolkunststoff aufgebaut, wie oben besprochen.
Phenolkunststoff weist einen Wärmeübertragungskoeffizienten
von ungefähr
0,13–0,25
auf. Jedoch weist Luft einen noch geringeren Wärmeübertragungskoeffizienten von
ungefähr
0,02 auf. Dementsprechend ist es vorzuziehen, Lufträume zwischen
den Kolben 24 und den Wärmeisolatoren 26 und
zwischen den Wärmeisolatoren 26 und
den Reibungselementen 22 bereit zu stellen, um die Wärme, welche
von den Reibungselementen 22 auf die Kolben 24 übertragen
wird, zu verringern. Daher kann auch die Wärme, welche auf das Betätigungs-
oder Hydraulikfluid übertragen
wird, verringert werden. Dies geschieht, da der Wärmeübertragungskoeffizient
von Luft relativ niedrig ist und folglich die Luft Wärme von
den Reibungselementen 22 und/oder den Kolben 24 auf
das Betätigungs-
oder Hydraulikfluid nicht überträgt.
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Wiederum
mit Bezugnahme auf 1–3 stellen
sich die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b als
herkömmliche Scheibenbremsenbetätigungsmechanismen
dar. Daher werden die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b hierin
nicht detailliert besprochen oder dargestellt. Die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b sind
zur Regelung der Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 vorgesehen.
Die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b sind
vorzugsweise fest an der Lenkstange 19 benachbart den Handgriffabschnitten
der Lenkstange 19 angebracht. Dementsprechend werden die
Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b auf
eine herkömmliche Weise
so betätigt,
dass die Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 die
Reibungselemente 22 von einer Löseposition, in welcher die
Fahrradräder 16 und
die Scheibenbremsrotoren 18 frei rotieren, in eine Bremsposition
bewegen. In der Bremsposition üben die
Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 eine Bremskraft
auf den Scheibenbremsrotor 18 aus, um die Rotation der
Fahrradräder 16 und
die Scheibenbremsrotoren 18 anzuhalten.
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Die
Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b werden
nun detaillierter beschrieben. Grundsätzlich sind die Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b so
gestaltet, um die Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 auf
eine herkömmliche Weise
zu betätigen,
um eine zwingende Klemmhandlung auf den Scheibenbremsrotor 18 auszuüben, um die
Drehung der Räder 16 anzuhalten.
Der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b betätigt die
hintere Scheibenbremsbaugruppe 14 und der Bremsenbetätigungsmechanismus 28a betätigt die
vordere Scheibenbremsbaugruppe 12. Der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b ist
identisch mit dem Bremsenbetätigungsmechanismus 28a,
außer
dass der Bremsenbetätigungsmechanismus 28b ein
Spiegelbild des Bremsenbetätigungsmechanismus 28a ist.
Jeder der Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b umfasst
grundsätzlich
einen Bremshebel 80, einen Hydraulik- oder Hauptzylinder 81,
einen Hydraulik- oder
Hauptkolben 82 und einen Betätigungsfluidbehälter 83.
Vorzugsweise ist jeder der Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b eine
einzelne Einheit, welche auf der Lenkstange 19 angebracht
ist.
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Insbesondere
mit Bezugnahme auf einen beliebigen der Bremsenbetätigungsmechanismen 28a und 28b umfasst
der Bremshebel 80 einen Befestigungsabschnitt 84 und
einen Hebelabschnitt 85. Der Befestigungsabschnitt 84 ist
so gestaltet, um auf die Lenkstange 19 auf herkömmliche
Weise befestigt zu werden. Der Befestigungsabschnitt 84 ist
einstückig mit
dem Hauptzylinder 81 ausgebildet, so dass der Hauptzylinder 81,
der Hauptkolben 82 und der Betätigungsfluidbehälter 83 alle
vom Befestigungsabschnitt 84 des Bremshebels 80 getragen
werden. Der Hebelabschnitt 85 ist drehbar mit dem Befestigungsabschnitt 84 zur
Bewegung zwischen einer Löseposition
und einer Bremsposition verbunden. Normalerweise wird der Hebelabschnitt 84 in
einer Löseposition
auf herkömmliche
Weise gehalten.
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Der
Hauptkolben 82 ist beweglich im Hauptzylinder 81 auf
herkömmliche
Weise eingebracht. Insbesondere der Betätigungsfluidbehälter 83 ist
auf dem Hauptzylinder 81 angebracht und steht in Fluidverbindung
mit dem Innenraum des Hauptzylinders 81, um Betätigungsfluid
dorthin zuzuführen.
Der Hauptkolben 82 ist an einem Ende mit dem Hebelabschnitt 85 verbun den,
um den Hauptkolben 82 im Hauptzylinder 81 axial
bewegen zu können.
Dementsprechend veranlasst die Betätigung des Hebelabschnitts 85 den
Hauptkolben 82, sich axial im Hauptzylinder 81 zu
bewegen. Diese Bewegung des Hauptkolbens 82 im Hauptzylinder 81 leitet
einen Fluiddruck durch eine Hydraulikleitung 86, welche
mit einer der Scheibenbremsbaugruppen 12 und 14 über die
Fluidkuppeleinheiten 33 verbunden ist. Folglich lässt das
unter Druck stehende Betätigungsfluid
die Kolben 24 und die Reibungselemente 22 bewegen, um
so die Scheibenbremsrotoren 18 in Eingriff zu bringen,
um die Rotation der Räder 16 anzuhalten.
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Nun
mit Bezugnahme auf 16–20 wird
eine modifizierte Scheibenbremsgruppe 112 mit einer Mehrzahl
von Wärmeisolatoren 126 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Diese zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist identisch mit der ersten Ausführungsform,
außer
dass die Wärmeisolatoren 26 der
ersten Ausführungsform
in dieser zweiten Ausführungsform
modifiziert wurden. Insbesondere wurden die Wärmeisolatoren 26 mit
modifizierten Wärmeisolatoren 126 in
dieser zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ersetzt. Die anderen Teile der Scheibenbremsbaugruppe 112 sind
identisch mit den Teilen der ersten Ausführungsform (d. h. der Scheibenbremsbaugruppe 12).
Dementsprechend werden diese Teile nicht hierin detailliert besprochen
oder dargestellt. Darüber
hinaus sind identische Teile durch dieselben Bezugsziffern in dieser zweiten
Ausführungsform
wie in der ersten Ausführungsform
gekennzeichnet.
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Jeder
Wärmeisolator 126 ist
vorzugsweise ein steifes ringförmiges
Element, welches aus Kunststoffmaterial mit einem niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten
ausgebildet ist. Insbesondere ist jeder Wärmeisolator 126 vorzugsweise
aus Phenolkunststoffmaterial hergestellt. Die Wärmeisolatoren 126 sind
vorzugsweise durch Spritzgussformen oder eine beliebige andere geeignete
Herstellungstechnologie ausgebildet. Jeder Wärmeisolator 126 ist
zwischen einem der Kolben 24 und einem der Reibungselemente 22 ange ordnet,
um die Wärme,
die vom Reibungselement 22 auf den Kolben 24 übertragen wird,
und daher die Wärme,
welche auf das Betätigungsfluid übertragen
wird, zu zerstreuen. Jeder Wärmeisolator 126 weist
ein erstes Ende 160 mit einer ersten Stirnfläche 161,
ein zweites Ende 162 mit einer zweiten Stirnfläche 163 und
eine Seitenwand 164 auf, welche sich zwischen der ersten
Stirnfläche 161 und
der zweiten Stirnfläche 163 erstreckt.
Die Seitenwand 164 umfasst auch keine Mehrzahl an Vorsprüngen 66,
wie aus der ersten Ausführungsform
bekannt. Der Wärmeisolator 126 umfasst
eine Durchgangsbohrung 168, welche sich von der ersten Stirnfläche 161 zur
zweiten Stirnfläche 163 erstreckt.
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Jedes
erste Ende 160 der Wärmeisolatoren 126 ist
so bemessen und konfiguriert, um in einer der inneren Vertiefungen 50 des
Kolbens 24 aufgenommen zu werden. Vorzugsweise wird das
zweite Ende 162 des Wärmeisolators 126 teilweise
in der inneren Vertiefung 50 des Kolbens 24 aufgenommen.
Dementsprechend erstreckt sich der Wärmeisolator 126 vorzugsweise über den
Kolben 24 hinaus, wie am besten in 20 ersichtlich
ist. Jede Seitenwand 164 umfasst einen Rückhalteschlitz 170,
welcher das erste Ende 160 vom zweiten Ende 162 trennt.
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Vorzugsweise
weist das erste Ende 160 des Wärmeisolators 126 einen
ersten Durchmesser auf und das zweite Ende 162 weist einen
zweiten Durchmesser auf, der gleich dem ersten Durchmesser ist. Jedes
erste Ende 160 weist einen Durchmesser auf, welcher im
Wesentlichen gleich dem Durchmesser des engen Abschnitts 54c der
inneren Oberfläche 54 jedes
Kolbens ist. Ein Rückhaltering 72 ist
im Rückhalteschlitz 170 angeordnet,
um den Wärmeisolator 126 in
der inneren Vertiefung 50 des Kolbens 24 zu halten.
Insbesondere sind die Wärmeisolatoren 126 so
konfiguriert, dass der Rückhaltering 72 mit
der ersten kegelförmigen
Oberfläche 54b der
inneren Oberfläche 54 der
Vertiefung 50 in Kontakt steht. Mit anderen Worten gesagt,
erstrecken sich die Rückhalteringe 72 radial über den
Durchmesser der ers ten Enden 160 der Wärmeisolatoren 126 hinaus,
wenn sie in den Rückhalteschlitzen 170 eingebaut
sind.
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Die
Durchgangsbohrung 168 erstreckt sich von der ersten Stirnfläche 161 zur
zweiten Stirnfläche 163 und
ist vorzugsweise eine zentrale Durchgangsbohrung. Die Durchgangsbohrung 168 umfasst
einen ersten kegelförmigen
Abschnitt 168a, einen zentralen Abschnitt 168b und
einen zweiten kegelförmigen Abschnitt 168c.
Die Durchgangsbohrung 168 weist vorzugsweise einen Durchmesser
größer als
ungefähr
25 Prozent eines maximalen Durchmessers des Wärmeisolators 126 auf.
Insbesondere weist die Durchgangsbohrung 168 vorzugsweise
einen Durchmesser von ungefähr
40 Prozent des maximalen Durchmessers des Wärmeisolators 126 auf.
Solch ein Durchmesser verringert die Kontaktfläche der Wärmeisolatoren 126 sowohl
mit dem Kolben 24 (d. h. der ersten Stirnfläche 161)
als auch mit den Reibungselementen 22 (d. h. der zweiten
Stirnfläche 163).
Dies bringt die gleichen Vorteile wie die vorhergehende Ausführungsform.
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Die
zweite Stirnfläche 163 des
Wärmeisolators 126 weist
vorzugsweise eine Mehrzahl von Nuten 174 auf, die in ihr
ausgebildet sind. Jede Nut 174 erstreckt sich vorzugsweise
radial nach außen
von der Durchgangsbohrung 168 zur Seitenwand 164. Insbesondere
ist die Mehrzahl der Nuten 174 zu einander entlang des
Umfangs und gleich beabstandet, um eine Fluidverbindung mit äußerer Luft
bereit zu stellen. Vorzugsweise umfasst die zweite Stirnfläche 163 vier
Nuten 174, welche mit 90° Winkeln
zueinander angeordnet sind. Die vier Nuten 174 und die Durchgangsbohrung 168 verringern
die Oberfläche des
Wärmeisolators 126,
welche in Kontakt mit den Reibungselementen 22 steht, und
folglich verringert sich die Wärmemenge,
welche von den Elementen 22 auf das Betätigungsfluid übertragen
wird. Außerdem
ergeben die Nuten 174 und die Durchgangsbohrung 168 auch
einen inneren und einen äußeren Luftraum
um den Wärmeisolator 126 herum,
welcher hilft, die Wärmemenge,
die auf das Betätigungsfluid übertragen
wird, auf Grund des relativ niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten der Luft
und auch, weil sie einen Durchgang für die Luft bereit stellen,
die den Wärmeisolator 126,
den Kolben 24 und die Reibungselemente 22 im Einsatz
kühlen
kann, zu verringern.
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Die
Begriffe der graduellen Abstufung wie "im Wesentlichen", "etwa" und "ungefähr", wie sie hierin
verwendet werden, bedeuten ein vernünftiges Ausmaß an Abweichung
des modifizierten Begriffs, so dass das Endergebnis nicht bedeutsam
verändert ist.
Diese Begriffe sollten so ausgelegt werden, dass sie eine Abweichung
von ±25%
des modifizierten Begriffs bedeuten können, wenn dies nicht die Bedeutung
des Wortes, das es modifiziert, ins Gegenteil kehrt.
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Während nur
ausgewählte
Ausführungsformen
ausgewählt
wurden, um die vorliegende Erfindung darzustellen, geht es für Fachleute
auf diesem Gebiet der Technik deutlich hervor, dass verschiedene
Veränderungen
und Modifikationen hierin ohne Abweichen vom Umfang der Erfindung,
wie in den angeschlossenen Ansprüchen
definiert, gemacht werden können.
Des Weiteren ist die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung nur zur Veranschaulichung bereit gestellt und verfolgt
nicht den Zweck, die Erfindung, wie in den angeschlossenen Ansprüchen definiert,
einzuschränken.