JP3638309B2

JP3638309B2 - 自転車用ハブブレーキ

Info

Publication number: JP3638309B2
Application number: JP14131494A
Authority: JP
Inventors: 貢花田
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 2005-04-13
Anticipated expiration: 2020-04-13
Also published as: CN1122299A; CN1255299C; JPH082471A; EP0688713A2; CN1290628A; US5535855A; EP0688713B1; DE69509588T2; CN1061613C; TW277039B; DE69509588D1; EP0688713A3

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自転車のハブに一体回転可能に連結するブレーキドラムと、このブレーキドラムに制動作用するブレーキシューと、このブレーキシューを前記ブレーキドラム側に圧接操作するブレーキ操作部材とを備える自転車用ハブブレーキに関し、詳しくは、ブレーキの効き過ぎ防止が可能なブレーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば実開平２−３５８９７号公報に示されるように、ブレーキシューとブレーキ操作部材を支持している固定部材が車体フレームに対してブレーキドラムの回動軸芯まわりで揺動するように、かつ、車体フレームに取り付けた支持体がばねを介して前記固定部材を受け止め支持するようにした自転車用ブレーキを構成した。すなわち、ブレーキ操作部材に連結したブレーキワイヤのインナーワイヤを引っ張り操作すると、ブレーキ操作部材がブレーキシューをブレーキドラムに圧接操作してブレーキシューとブレーキドラムの間に摩擦が発生することにより、ブレーキドラムとともに回動する車輪にブレーキが掛かる。そして、ブレーキシューとブレーキドラムの間に発生する摩擦力が前記ばねの強さによって決まる設定力以上になると、固定部材がブレーキドラムおよびブレーシューを介して伝達する車輪回動力のために前記ばねを弾性変形させながら車輪回動方向に揺動する。すると、この固定部材揺動のためにブレーキ操作部材がブレーキワイヤのアウターワイヤ端部の方に移動してインナーワイヤに緩みが発生することにより、自動的にブレーキシューとブレーキドラムの摩擦力が低下し、制動力がワイヤ緩みのない場合よりも低い制動力になる。
つまり、図１３に示すように、インナーワイヤの操作ストロークＳを横軸とし、制動力Ｂを縦軸とすると、制動力線Ｂ１で示す強さの制動力を発揮する。すなわち、インナーワイヤの操作ストロークが設定ストロークＳＡに達するまでは、操作ストロークＳが増大するに伴って制動力は第１傾斜角ａで増大して行き、操作ストロークが設定ストロークＳＡに達して制動力がばねによって決まる設定制動力ＢＡになった後は、操作ストロークが増大するに伴って制動力は第２傾斜角ｂで増大して行く。そして、制動力が設定制動力ＢＡになってからはインナーワイヤの緩み操作が行われることから、第２傾斜角ｂは第１傾斜角ａより小角度になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ブレーキシューにグリースを供給して使用するようになったハブブレーキではグリースが切れた場合に、グリースを使用しないハブブレーキでも、錆が発生するとか塵埃が侵入した場合に、ブレーキシューによる摩擦制動力がアップしてブレーキの効き過ぎが発生することがある。しかし、従来の上記ブレーキ技術を採用すると、グリース切れや錆発生などの異常状態になっても、ブレーキが効き過ぎないようにできる。
すなわち、図１３に示すように、グレース切れや錆発生などがない正常状態の場合には、制動力線Ｂ２で示す制動力が得られ、異常状態になった場合には、制動力線Ｂ１で示す制動力が発揮されるように構成する。すると、異常状態の場合に発揮される最大の制動力は、制動力線Ｂ１の線上にある制動力ＢＹになり、この最大制動力ＢＹは、制動力線Ｂ１の設定制動力ＢＡまでの部分を延長した制動力線Ｂ３の線上に位置する最大制動力ＢＸよりも低い制動力になる。
つまり、従来の上記ブレーキ技術を採用しないで異常状態になると、制動力ＢＸが使用可能な最大の制動力になり、この最大制動力ＢＸやこれに近い値の高制動力でブレーキが掛かるところのブレーキの効き過ぎが発生する場合がある。これに対し、従来の上記ブレーキ技術を採用すると、異常状態になっても、前記最大制動力ＢＸよりも低い値の制動力ＢＹが使用可能な最大制動力になり、限界までブレーキ操作したとしても制動力ＢＹでブレーキが掛かることになってブレーキの効き過ぎにならないのである。
【０００４】
ところが、従来のブレーキ技術を採用すると、固定部材を可動式に構成するともに、固定部材の遊端側にばねを作用せる必要があるなどにより、ブレーキ全体が比較的大型になっていた。
本発明の目的は、効き過ぎ防止が可能であるとともに比較的コンパクトに得られる自転車用ハブブレーキを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１による自転車用ハブブレーキにあっては、目的達成のために、冒頭に記したものにおいて、
ブレーキドラムとブレーキシューとの間に両者に摺接可能な摺動部材を介装し、前記ブレーキ操作部材の操作でブレーキシューをブレーキドラム側に圧接操作したとき、前記摺動部材とブレーキシューとの間に生じる摩擦力と、前記摺動部材とブレーキドラムとの間に生じる摩擦力とが、互いに異なるように設定してあることを特徴とする。
【０００６】
請求項１によるハブブレーキを実施するに当たり、摺動部材とブレーキシューの間の摩擦係数と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦係数を同じにし、ブレーキシューの摺動部材への圧接力と、摺動部材のブレーキドラムへの圧接力とを異ならせることにより、摺動部材とブレーキシューの間の摩擦力と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力とが異なるように構成する手段を採用してもよいが、請求項２による構成を採用すると、つぎのように有利である。
【０００７】
ハブブレーキを実施するに当たり、摺動部材をブレーキドラムの外周側に取り付け、ブレーキシューを摺動部材の外周側に巻き付け操作するようにバンドブレーキに構成してもよいが、請求項３による構成を採用すると、つぎのように有利である。
【０００８】
ハブブレーキを実施するに当たり、正常状態にあると摺動部材とブレーキシューの間の摩擦力が摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力より大であるように構成してもよいが、請求項４による構成を採用すると、つぎのように有利である。
【０００９】
摺動部材としては、ブレーキドラムの周方向に分散配置する複数個の摺動部材を採用してもよいが、請求項５による構成を採用すると、つぎのように有利である。
【００１０】
請求項６による自転車用ハブブレーキにあっては、目的達成のために、冒頭に記したものにおいて、
ブレーキドラムとハブとの間にトルクリミッターを介装し、ブレーキドラムとハブとの間に設定値以上のトルクが作用すると、このトルクリミッターの作用で、前記ブレーキドラムとハブとが相対回転することを特徴とする。
【００１１】
請求項６によるハブブレーキを実施するに当たり、トルクリミッターとして、噛み合いクラッチと、この噛み合いクラッチが切り作用する際のトルクを設定するスプリングとでなる噛み合い式のトルクリミッターを採用してもよい。さらには、ハブの外周側に配置する外装式を採用してもよいが請求項７や請求項８による構成を採用すると、つぎにように有利である。
【００１２】
【作用】
請求項１によるハブブレーキの場合、ブレーキシューと摺動部材の間の摩擦力と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力が異なることにより、それぞれの摩擦力の設定によっては、グリース切れや錆発生などがない正常状態にあると、ブレーキシューと摺動部材の間の摩擦力が正常状態のために摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力よりも小になっており、グリース切れや錆発生が生じた異常状態になると、ブレーキシューと摺動部材の間の摩擦力が異常状態のために摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力よりも大に変化するようにできる。あるいは、逆に、正常状態にあると、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力が正常状態のためにブレーキシューと摺動部材の間の摩擦力よりも小になっており、異常状態になると、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力が異常状態のためにブレーキシューと摺動部材の間の摩擦力よりも大に変化するようにできる。
すると、前者の場合、正常状態にあるときにブレーキ操作をすると、前記摩擦力差のために摺動部材がブレーキドラムと共回りし、ブレーキシューが摺動部材に摩擦して制動作用することにより、車輪にブレーキが掛かるとともに、たとえ高速走行時であっても、ブレーキシューが摺動部材に対してスリップして車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かるようにできる。そして、異常状態になったときにブレーキ操作をすると、摩擦力差の逆転のためにブレーキシューが摺動部材をブレーキドラムと共回りしないように摩擦支持し、摺動部材がブレーキドラムに摩擦して制動作用することにより、車輪にブレーキが掛かるとともに、たとえ高速走行時であっても、摺動部材がブレーキドラムに対してスリップして車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かるようにできる。
後者の場合、正常状態にあるときにブレーキ操作をすると、前記摩擦力差のためにブレーキシューが摺動部材をブレーキドラムと共回りしないように摩擦支持し、摺動部材がブレーキドラムに摩擦して制動作用することにより、車輪にブレーキが掛かかるとともに、たとえ高速走行時であっても、摺動部材がブレーキドラムに対してスリップして車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かるようにできる。そして、異常状態になったときにブレーキ操作をすると、摩擦力差の逆転のために摺動部材がブレーキドラムと共回りし、ブレーキシューが摺動部材に摩擦して制動作用することにより、車輪にブレーキが掛かるとともに、たとえ高速走行時であっても、ブレーキシューが摺動部材に対してスリップして車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かるようにできる。
【００１３】
請求項１によるハブブレーキを実施するに当たり、請求項２による構成を採用すると、摩擦力差が精度よくかつ比較的容易に得られる。すなわち、ブレーキシューの摺動部材への圧接力と、摺動部材のブレーキドラムへの圧接力とを異ならせることにより、ブレーキシューと摺動部材の間と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力差を得る場合、殊に摺動部材とブレーキドラムの圧接力が製作誤差や組み付け誤差などによって所望どおりになりにくいことから、精度よい摩擦力差が出にくい。これに対し、請求項２による構成を採用すると、摺動部材やブレーキドラムの表面処理を施すなどにより、ブレーキシューと摺動部材の間と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦係数差を所望どおりにかつ安定的に得られる。この結果、摩擦力差が精度よくかつ比較的容易に得られる。
【００１４】
請求項３による構成を採用すると、摺動部材やブレーキシューをブレーキドラムの内側に収納できる
【００１５】
請求項４による構成を採用すると、所定の摩擦力差を設定どおり長期にわたって保持できる。すなわち、正常状態にあると摺動部材とブレーキシューの間に生じる摩擦力の方が摺動部材とブレーキドラムの間に生じる摩擦力よりも大になるように設定すると、正常時にブレーキ操作をした際、摺動部材とブレーキドラムの間でスリップが発生するようになり、殊に摺動部材の磨滅が発生しやすくなる。摺動部材に磨滅が発生すると、摺動部材とブレーキシューの間と、摺動部材とブレーキドラムの間の摩擦力差が設定のものとは変化することから、比較的早期に設定摩擦力の狂いが発生しやすくなる。これに対し、請求項４による構成を採用すると、正常時にブレーキ操作をした際には、ブレーキシューと摺動部材の間でスリップが発生するようになり、ブレーキ操作に伴う磨滅はブレーキシューと摩擦部材の間で発生することになる。この場合、磨滅発生による設定摩擦力差の変化が発生しても、この変化をブレーキ調整によって所望どおりのものに容易に修正できる。このため、正常時のブレーキ操作による磨滅発生にかかわらず、所定の摩擦力差が長期にわたって確保しやすくなる。
【００１６】
請求項５による構成を採用すると、摺動部材がブレーキドラムに所定の摩擦力を発生する状態で構造簡単に組み付く。すなわち、摺動部材として、ブレーキドラムの周方向に分散配置する複数個の摺動部材を採用すると、摺動部材を特別な取り付け部材を用い、これによってブレーキドラムに圧接するように組み付ける必要がある。これに対し、請求項５による構成を採用すると、摺動部材をブレーキドラムに圧入するだけで、摺動部材がブレーキドラムに所定の圧接力で組み付くようになる。
【００１７】
請求項６によるハブブレーキの場合、異常状態でブレーキ操作をし、ブレーキの効き過ぎ現象が発生する時にブレーキドラムとハブとの間に発生するトルクを前記設定値として設定する。すると、正常状態にあると、ブレーキ操作をしてブレーキシューがブレーキドラムに摩擦しても、両者間には異常状態になった時の摩擦力よりも小さい摩擦力しか発生しない。これにより、ブレーキドラムとハブの間には前記設定値よりも低い値のトルクしか発生しなくてトルクリミッターが作用しないことにより、車輪にブレーキが掛かる。しかも、たとえ高速走行時であっても、ブレーキシューがブレーキドラムに対してスリップして車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かる。そして、異常状態になったときにブレーキ操作をすると、ブレーキ操作力が弱くてブレーキシューとブレーキドラムの間に発生する摩擦力が小で、ブレーキドラムとハブの間に発生するトルクが前記設定値より小である間は、トルクリミッターが作用しなくてブレーキシューによる制動作用がハブに伝わるが、この時は、ブレーキシューとブレーキドラムの摩擦力が小であるために、ブレーキは効き過ぎない。ブレーキ操作力が大になり、ブレーキーシューとブレーキドラムの間に発生する摩擦力が大きくなってブレーキドラムとハブの間に発生するトルクが前記設定値以上になると、ブレーキシューがブレーキドラムに対して強く制動作用していながらも、トルクリミッターが作用してブレーキシューの強い制動作用がハブに伝わらず、車輪が急停止しない程度にブレーキが掛かる。
【００１８】
請求項７による構成を採用すると、トルクリミッターが作用するトルクを比較的微細に調節して設定できる。すなわち、噛み合い式のトルクリミッターを採用すると、噛み合いが外れることによってトルクリミッターが作用することにより、作用するべきトルクとして設定できる設定トルク値が大間隔で分散して存在することになる。これに対し、請求項７による構成を採用すると、トルクリミッターは摩擦式になり、スリップによってトルクリミッターが作用することになる。これにより、作用するべきトルクとして設定できる設定トルク値が小間隔で存在することになる
【００１９】
請求項８による構成を採用すると、トルクリミッターがハブの内側に収納することになる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１によるハブブレーキの場合にはブレーキシューとブレーキドラムの間に介装する摺動部材の作用のために、請求項６によるハブブレーキの場合にはブレーキドラムとハブの間に介装するトルクリミッターの作用のために、それぞれ冒頭に記した異常状態においてもブレーキが効き過ぎないように掛かることにより、請求項１および請求項６のいずれのハブブレーキにおいても、正常時のみならず異常時でもブレーキを効き過ぎないように掛けられる。しかも、請求項１によるハブブレーキの場合の場合にはブレーキシューとブレーキドラムの間に摺動部材を介装するだけで済むことにより、請求項６によるハブブレーキの場合にはブレーキドラムとハブの間にトルクリミッターを介装するだけで済むことにより、請求項１および請求項６のいずれによるハブブレーキによっても、従来の技術に比してコンパクトに得られて車体に組み付けやすいようにできた。
【００２１】
請求項２による構成を採用すると、摩擦力差が精度よくかつ安定的に、しかも、比較的容易に得られることにより、ブレーキの効き過ぎ防止が精度よくできる信頼性の高いものになり、かつ、比較的安価に得られる。
【００２２】
請求項３による構成を採用すると、摺動部材およびブレーキシューをブレーキドラム内に収納できることから、効き過ぎ防止ができるブレーキを比較的小型で組み付けが一層しやすい状態に得られる。
【００２３】
請求項４による構成を採用すると、所定の設定摩擦力差を長期にわたって得られることから、ブレーキの効き過ぎ防止機能を長期にわたって保持する信頼性の高いもになる。
【００２４】
請求項５による構成を採用すると、摺動部材を圧接するだけで所定の摩擦力差が得られることにより、ブレーキの効き過ぎ防止が可能なものを構造簡単かつ安価に得られる。
【００２５】
請求項７による構成を採用すると、トルクリミッターが作用するように設定するトルクを比較的小間隔で設定できることから、異常状態になってトルクリミッターが作用する時の制動力が極力設計どおりになるように精度よく作成でき、トルクリミッターの作動面からもブレーキの効き過ぎ防止が精度よくできるようになる。
【００２６】
請求項８による構成を採用すると、トルクリミッターをハブに内装できることにより、トルクリミッターの装着面からもコンパクト化ができる。
【００２７】
【実施例】
図１および図２に示すように、自転車の前輪用フォーク１に固定部材２を制動反力が作用しても動かないように固定し、ブレーキワイヤ３のアウターワイヤを固定部材２が備えているアウターホルダー４に装着するとともに、インナーワイヤ３ａをブレーキ操作部材５が備えているワイヤ連結具６に連結し、インナーワイヤ３ａを引っ張りおよび緩め操作してブレーキ操作部材５を揺動操作することにより、前輪用ハブ７にブレーキが掛かって前車輪にブレーキが掛かるとか、前輪用ハブ７に対するブレーキが解除して前車輪に対するブレーキが解除するように自転車前輪用のハブブレーキを構成してある。詳しくはつぎの如く構成してある。
【００２８】
固定部材２は一端側に備えてある図１および図２に示す如き締め付けバンド８と、他端側に備えてある図４に示す如き取り付けボス部２ａとにより、前輪用フォーク１に固定するように構成してある。すなわち、取り付けボス部２ａはハブ軸９に外嵌して、固定部材２の他端側をハブ軸９を介して前輪用フォーク１によって支持させるように構成し、締め付けバンド８は前輪用フォーク１に締め付け連結して、固定部材２を前輪用フォーク１に対してハブ軸９の軸芯まわりで回動しないように連結するように構成してあることにより、取り付けボス部２ａをハブ軸９に装着し、締め付けバンド８を前輪用フォーク１に連結することによって、固定部材２を前輪用フォーク１に制動反力が作用しても動かないように固定できる。
【００２９】
図４に明示するように、前輪用ハブ７の一端側にブレーキドラム１０を一体形成することにより、ブレーキドラム１０と前輪用ハブ７とを一体に回転するように連結してある。
【００３０】
図４および図５に示すように、ブレーキドラム１０の内周面１０ａと、前記ブレーキ操作部材５の操作カム部５ａとの間に、ブレーキドラム１０の周方向に分散した複数個のブレーキシュー１１、ブレーキシュー１１それぞれの内周面側に２個ずつ位置するようにしてブレーキドラム１０の周方向に分散配置した複数個のローラ１２、これらローラ１２の配置間隔が設定間隔になるように、かつ、ローラ１２のブレーキドラム周方向での位置ずれ抑制をするようにローラ１２を保持するローラケース１３、ブレーキシュー１１の外周面側に配置したリング状の摺動部材１４を設けてある。
【００３１】
ブレーキ操作部材５は、図４および図５に示すように玉押し１５および玉押し固定ナット１６に回動可能に外嵌している前記操作カム部５ａと、この操作カム部５ａから一体回動可能に延出し、延出端側が図３の如く固定部材２と防水キャップ１７の貫通孔を通って固定部材２よりも車体横外側に位置しているとともに前記ワイヤ連結具６が連結している操作アーム部５ｂとからなり、前記インナーワイヤ３ａの引っ張り操作力によってハブ軸９の軸芯まわりで切り位置ＯＦＦから入り方向ＯＮに揺動し、前記防水キャップ１７と装飾キャプ１８との間で前記取り付けボス部２ａに取り付けて、一端側を前記ワイヤ連結具６に連結してあるリターンばね１９の作用によってブレーキ切り位置ＯＦＦに復帰する。図６に示すように、ブレーキ操作部材５を切り位置ＯＦＦから入り方向ＯＮに揺動操作すると、操作カム部５ａに備えてある複数の入り操作カム面５ｃが複数個のローラ１２に各別に対接してローラ１２をローラケース１３からケース外周面側に押し操作してブレーキシュー１１をブレーキドラム１０の方に押し操作することにより、ブレーキ操作部材５がいずれものブレーキシュー１１をブレーキドラム１０の側に圧接操作して摺動部材１４の内周面１４ａに押し付け操作する。この時、ブレーキドラム１０の回動力がブレーキシュー１１やローラ１２に作用するが、図３および図４に示す如くローラケース１３から延出して固定部材２および防水キャップ１７を貫通しているローラケース固定ピン２０が固定部材２の図３の如きピン孔２ｂの端部で固定部材２に当接し、固定部材２がローラケース固定ピン２０、ローラケース１３を介してローラ１２を支持することにより、かつ、全てのブレーキシュー１１にわたって巻きかけてあるシュー押さえばね２１がブレーキシュー１１をローラ１２に押し付け付勢しているためにローラ１２の一部がブレーキシュー１１の内周面側の凹入部１１ａに入り込んでいてブレーキシュー１１を係止していることにより、ローラ１２もブレーキシュー１１もローラケース固定ピン２０がピン孔２ｂの内部でリターンばね２２に抗して移動するストロークだけブレーキドラム１０の回動に付いて移動することがあるが、それ以上は移動しなくてブレーキシュー１１による制動作用が可能になる。この状態から、図５に示すように、ブレーキ操作部材５を切り位置ＯＦＦに戻し操作すると、操作カム部５ａに備えてある複数の切り凹入部５ｄが複数のローラ１２に対接し、シュー押さえばね２１の付勢力のためにローラ１２がローラケース１３の方に戻り移動し、ブレーキシュー１１が摺動部材１４から離れることを可能にすることにより、ブレーキ操作部材５がブレーキシュー１１を摺動部材１４に対する圧接解除位置に戻し操作する。
【００３２】
前記摺動部材１４はブレーキシュー１１およびブレーキドラム１０とは別の部品に形成してブレーキドラム１０に摺動可能に嵌入してある。摺動部材１４のブレーキシュー１１に向かう内周面側に図７に示すようなグリース溝２３を形成し、ブレーキシュー１１が摺動部材１４に対してブレーキグリースが介在する状態で摩擦して制動作用するように、摺動部材１４とブレーキシュー１１の間にブレーキグリースを前記グリース溝２３によって貯留するようにしてある。
ブレーキシュー１１をクロムモリブデン鋼材で作成し、摺動部材１４を炭素鋼で作成し、ブレーキドラム１０をアルミ合金材で作成してある。摺動部材１４はブレーキドラム１０の内周面１０ａとの間に比較的高い摩擦力が容易に得られるようにブレーキドラム１０に圧入するとともに、摺動部材１４のブレーキドラム１０に接触する外周面に、摩擦係数の安定化を図る固体潤滑剤２４の一例としての硬質クロームメッキまたは二硫化モリブデンをコーティングすることにより、ブレーキグリースが存在する場合のブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦係数ｆ１、ブレーキグリースが切れた場合のブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦係数ｆ３、摺動部材１４とブレーキドラム１０の間の摩擦係数ｆ２の関係を、
摩擦係数ｆ１＜摩擦係数ｆ２＜摩擦係数ｆ３
に設定してある。これにより、ブレーキグリースが存在していてブレーキシュー１１と摺動部材１４とがブレーキグリースを介して接触する場合にブレーキシュー１１と摺動部材１４の間に発生する摩擦力Ｆ１と、摺動部材１４とブレーキドラム１０の間に発生する摩擦力Ｆ２との関係を、
摩擦力Ｆ１＜摩擦力Ｆ２
になるように設定してある。さらに、ブレーキグリースが切れてブレーキシュー１１と摺動部材１４とがブレーキグリースを介さないで直接に接触する場合には、ブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦力がグリース切れのために前記摩擦力Ｆ１より強い摩擦力Ｆ３に変化し、この摩擦力Ｆ３と、摺動部材１４とブレーキドラム４の間に発生する前記摩擦力Ｆ２との関係を、
摩擦力Ｆ２＜摩擦力Ｆ３
になるように設定してある。
つまり、前記摩擦力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の大きさ関係を、
摩擦力Ｆ１＜摩擦力Ｆ２＜摩擦力Ｆ３
に設定してある。
【００３３】
要するに、ブレーキワイヤ３のインナーワイヤ３ａを緩め操作してブレーキ操作部材５をリターンばね１９によって切り位置ＯＦＦに操作してあると、ブレーキ操作部材５がローラ１２およびブレーキシュー１１をシュー押さえばね２１による操作力によってローラケース１３側に戻し操作することによってブレーキシュー１１が摺動部材１４から離れ、ブレーキ切りになっている。
ブレーキワイヤ３のインナーワイヤ３ａを引っ張り操作してブレーキ操作部材５を切り位置ＯＦＦから入り方向ＯＮに揺動操作すると、ブレーキ操作部材５が操作カム部５ａによりローラ１２を介してブレーキシュー１１を摺動部材１４に圧接操作する。この時、ブレーキグリースが存在していると、ブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦力Ｆ１が摺動部材１４とブレーキドラム１０の間の摩擦力Ｆ２より小であることにより、摺動部材１４がブレーキドラム１０と共回りし、ブレーキシュー１１が摺動部材１４に摩擦制動力を付与することにより、ブレーキシュー１１が摺動部材１４を介してブレーキドラム１０に制動作用して前車輪にブレーキが掛かる。ブレーキグリースが切れていると、ブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦力Ｆ３が摺動部材１４とブレーキドラム１０の間の摩擦力Ｆ２より大になることにより、ブレーキシュー１１が摺動部材１４をブレーキドラム１０と共回りしないように摩擦支持し、摺動部材１４がブレーキドラム１０に摩擦制動力を付与することにより、前車輪にブレーキが掛かる。これにより、グリース切れになっていても、ブレーキの効き過ぎが発生しないようにしながらブレーキ操作できる。
【００３４】
すなわち、図８に示すように、ブレーキグリースが存在している時、切れている時のいずれにおいても、インナーワイヤ３ａの引き操作ストロークＳを多くするに伴い、ブレーキ操作部材５がブレーキシュー１１を摺動部材１４に圧接する操作力が入りカム面５ｃの傾斜面のために増大して前車輪に作用する制動力Ｂが増大するが、ブレーキグリースが存在している時は、ブレーキシュー１１と摺動部材１４の間の摩擦力Ｆ１によって制動力Ｂが発生することから、制動力Ｂは制動力線Ｂ２に沿って増大し、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作することによって得られる最大制動力ＢＸ２まで増大する。そして、ブレーキグリースが切れている時は、摺動部材１４とブレーキドラム１０の間の摩擦力Ｆ２によって制動力Ｂが発生するとともに、この摩擦力Ｆ２は前記摩擦力Ｆ１より大であることから、この時の制動力Ｂは制動力線Ｂ１に沿って増大し、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作することによって得られる最大制動力ＢＸ１まで増大する。前記摩擦力Ｆ２がＦ１より大であることから、前記最大制動力ＢＸ１は前記最大制動力ＢＸ２より大になる。摺動部材１４が存在しなくてブレーキシュー１１がブレーキドラム１０に直接制動作用する場合、ブレーキグリースが切れると、ブレーキシュー１１は前記摩擦力Ｆ３でブレーキドラム１０に直接制動作用することになるために、インナーワイヤ３ａの引き操作ストロークＳを多くするに伴って制動力Ｂは制動力線Ｂ３に沿って増大し、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作すると、制動力Ｂは最大制動力ＢＸ３になる。この時の最大制動力ＢＸ３は、前記摩擦力Ｆ３とＦ２との大きさ関係により、前記最大制動力ＢＸ１よりも大きい制動力になる。したがって、グレース切れが発生した際、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作するブレーキ操作を行っても、前記最大制動力ＢＸ３よりも低い最大制動力ＢＸ１しか得られないのであり、この最大制動力ＢＸ１は前記摩擦力Ｆ２の設定により、ブレーキの効き過ぎが発生しない値の制動力に設定してある。
実際には、前記最大制動力ＢＸ１としてのタイヤ接線力が約４５Ｋｇで、前記最大制動力ＢＸ２としてのタイヤ接線力が約３５Ｋｇになるように構成して実施する。
【００３５】
図４および図５に示すように、ブレーキドラム１０の取り付け孔に組み込んだ球体６１、この球体６１を摺動部材１４の外周面に押し付け付勢するように構成してブレーキドラム１０の外周側に取り付けねじ６２によって取り付けた球体押しばね６３、摺動部材１４の外周面側に摺動部材１４の周方向に分散配置して形成してある複数個の図７の如き切り込み溝６４により、報知装置６０を構成してある。
【００３６】
すなわち、摺動部材１４とブレーキドラム１０が一体回動する場合、球体６１が摺動部材１４に対して回動移動しなくて発音作用しないことにより、報知装置６０は非作動状態にある。ブレーキグリースが切れて摺動部材１４とブレーキドラム１０との間にスリップが発生し、ブレーキドラム１０と摺動部材１４とが相対回動すると、ブレーキドラム１０が球体６１を保持しながら摺動部材１４に対して回動することにより、球体６１が摺動部材１４の外周側をその周方向に移動し、摺動部材１４の切り込み溝６４を通過して行く。すると、球体６１は切り込み溝６４を通過する際、球体押しばね６３による押し操作のために切り込み溝６４に落ち込んで摺動部材１４に衝突する際、球体６１と摺動部材１４との衝突音が発生する。これにより、報知装置６０が作動状態になり、球体６１と摺動部材１４との衝突音によってグリース切れの発生を報知する。
【００３７】
上記ハブブレーキの場合、摺動部材１４やブレーキシュー１１がブレーキドラム１０の内側に位置することから、ブレーキ全体がコンパクトになる。これにより、組み付けに必要なスペースの面や、取扱の面などから自転車用車体への組み付けがしやすくなって有利である。このドラム内装式に替え、ブレーキシューをバンド式に形成し、ブレーキシューや摺動部材をブレーキドラムの外側に配置する外装式に構成して実施してもよい。
【００３８】
上記ハブブレーキの場合、摺動部材が上記実施例の如くリング形状であることから、ブレーキドラムに圧入するだけで、特別な取り付け部材や圧接操作部材を備えなくとも、ブレーキドラムに対して所定の摩擦力が得られるように圧接できるととともに組み付けられる。これにより、摺動部材取り付け構造の面からブレーキが構造簡単に得られて有利である。このリング状摺動部材に替え、ブレーキドラムの周方向に分散配置する複数の摺動部材を採用して実施してもよい。
【００３９】
つぎに、請求項６による自転車用ハブブレーキの実施例を説明する。
図９に示すように、自転車前輪用ハブ７の一端側に配置するように構成したブレーキドラム３１、図２〜図５に示すハブブレーキのものと同様に構成したブレーキシュー１１、ローラ１２、ローラケース１３、ブレーキ操作部材５、固定部材２などを備えるブレーキ本体３０と、このブレーキ本体３０の前記ブレーキドラム３１と前記前輪用ハブ７の間に介装してブレーキドラム３１を前輪用ハブ７に一体回転可能に連結するように構成したトルクリミッター４０とにより、自転車前輪用のハブブレーキを構成してある。
【００４０】
前記ブレーキ本体３０は図９および図１０に示すように構成してある。
すなわち、ブレーキワイヤ３のインナーワイヤ３ａを緩め操作してブレーキ操作部材５をリターンばね１９によって切り位置ＯＦＦに操作してあると、ブレーキ操作部材５の複数個の切り凹入部５ｄが複数個のローラ１２に各別に対応して、シュー押さえばね２１がローラ１２およびブレーキシュー１１をローラケース１３の方に押し戻している。これにより、ブレーキシュー１１がブレーキドラム３１の内周面３１ａから離れてブレーキドラム３１に対する制動作用を解除している。
ブレーキワイヤ３のインナーワイヤ３ａを引っ張り操作してブレーキ操作部材５を切り位置ＯＦＦから入りＯＮ方向にハブ軸９の軸芯まわりで揺動操作すると、ブレーキ操作部材５の操作カム部５ａが備えている複数の入り操作カム面５ｃが複数個のローラ１２に各別に対接してローラ１２をローラケース１３からその外周面側に出る方向に押圧操作することにより、ブレーキ操作部材５がローラ１２を介してブレーキシュー１１をブレーキドラム３１の内周面３１ａに圧接操作する。これにより、ブレーキシュー１１がブレーキドラム３１に摩擦して制動作用する。
【００４１】
ブレーキドラム３１のブレーキシュー１１に向かう内周面側に図９に示すようなグリース溝２３を形成し、ブレーキシュー１１がブレーキドラム３１に対してブレーキグリースが介在する状態で摩擦して制動作用するように、ブレーキドラム３１とブレーキシュー１１の間にブレーキグリースを前記グリース溝２３によって貯留するようにしてある。
【００４２】
図９に示すように、前輪用ハブ７の一端部の内側に玉受け部５０ａを形成するための筒状体５０を、これの連結部５０ｂでのねじ連結によって一体に回動するように構成して前輪用ハブ７に連結し、前輪用ハブ７の一端部に一端側が内嵌するように構成して前記筒状体５０の端部に外嵌するとともに筒状体５０のストッパー面５０ｃによって抜け止めされるように構成したリング部材４１、前輪用ハブ７の一端部の前記リング部材４１よりも内側に内嵌するとともに前記筒状体５０に外嵌した摩擦板４２、この摩擦板４２よりもハブ７の内側で摩擦板４２と、前輪用ハブ７の端面７ａとの間に配置して筒状体５０に外嵌したスプリング４３により、前記トルクリミッター４０を構成してある。すなわち、リング部材４１は、ハブ７および筒状体５０に対して相対回転可能に嵌合し、ブレーキドラム３１に対してスプライン部３１ｂによって係合していることにより、ハブ７とは相対回転可能で、ブレーキドラム３１とは一体に回転する。摩擦板４２は、ハブ７に対してスプライン部４２ａによって一体回転および摺動可能に係合し、筒状体５０対して相対回転および摺動可能に嵌合していることにより、ハブ７に対してハブ軸芯方向に摺動することのみが可能で、ハブ７とは一体に回転する。スプリング４３がハブ７を反力部材として摩擦板４２をリング部材４１の側面４１ｂに押圧し、ハブ７の回動トルクが摩擦板４２とリング部材４１との摩擦によってブレーキドラム３１に伝達することを可能にし、かつ、ハブ７の回動トルクが摩擦板４２とリング部材４１の間の摩擦係数と、スプリング４３の押圧力とによって決まる設定トルクＴ以上になると、摩擦板４２とリング部材４１がスリップして相対回転することを可能にしている。
つまり、前輪用ハブ７の回動トルクが設定トルクＴより低い場合には、トルクリミッター４０が入りになってブレーキドラム３１とハブ７とを一体回転するように摩擦連結する。そして、前輪用ハブ７の回動トルクが設定トルクＴ以上になると、トルクリミッター４０が切り作動してブレーキドラム３１とハブ７とを相対回転させる。
【００４３】
さらに、トルクリミッター４０をハブ７の一端側の内部に位置するハブ内装式に構成してある。これにより、ハブブレーキがトルクリミッター付きでありながらコンパクトになり、組み付けに必要なスペースの面や、取扱の面などから自転車用車体への組み付けがしやすい。この種トルクリミッターとしては、摩擦板をブレーキドラムの方に取り付け、リング部材をハブの方に取り付けて実施してもよい。
【００４４】
ブレーキグリースが存在していてブレーキシュー１１がブレーキグリースを介してブレーキドラム３１に接触する時にはブレーキ本体３０によって図１１に示す制動力Ｂ２が得られるように、かつ、ブレーキグリースが切れてブレーキシュー１１がブレーキグリースを介さないでブレーキドラム３１に接触する時にブレーキ本体３０によって得られる制動力Ｂと、トルクリミッター４０の前記設定トルクＴとが図１１に示す関係になるように、ブレーキ本体３０およびトルクリミッター４０を構成してある。
【００４５】
すなわち、ブレーキグリースが存在している時、切れている時のいずれにおいても、インナーワイヤ３ａの引き操作ストロークＳを多くするに伴い、ブレーキ操作部材５がブレーキシュー１１をブレーキドラム３１に圧接する操作力が入りカム面５ｃの傾斜面のために増大して前車輪に作用する制動力Ｂが増大するが、ブレーキグリースが存在している時は、ブレーキシュー１１とブレーキドラム３１の間の摩擦力によって制動力Ｂが発生することから、制動力Ｂは制動力線Ｂ２に沿って増大し、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作することによって得られる最大制動力ＢＸ２まで増大する。そして、ブレーキグリースが切れている時は、ブレーキシュー１１とブレーキドラム３１の間にブレーキグリースが存在している時よりも強い摩擦力が発生し、この強摩擦力によって制動力Ｂが発生することから、この時の制動力Ｂは制動力線Ｂ３に沿って増大する。そして、前記設定トルクＴによって決まる制動力ＢＸ１まで増大すると、この後は、インナーワイヤ３ａをさらに引き操作してブレーキシュー１１をブレーキドラム３１に圧接する操作力がさらに増大しても、トルクリミッター４０が切り作動して前輪用ハブ７がブレーキドラム３１に対してスリップ回動し、前車輪に実際に作用する制動力は前記制動力ＢＸ１で止まり、これ以上には増大しない。
つまり、トルクリミッター４０が存在しなくてブレーキグリースが切れた場合、インナーワイヤ３ａの引き操作ストロークを多くするに伴って前車輪に実際に作用する制動力が前記制動力ＢＸ１よりさらに増大し、インナーワイヤ３ａを限界まで引き操作すると、前車輪に実際に作用する制動力Ｂは最大制動力ＢＸ３になる。ところがトルクリミター４０が存在していることにより、グレース切れが発生した際にインナーワイヤ３ａを限界まで引き操作するブレーキ操作を行っても、前車輪には前記最大制動力ＢＸ３よりも低い制動力ＢＸ１しか作用しなくて、ブレーキの効き過ぎが発生しないようにしながらブレーキ操作できる。
実際には、前記最大制動力ＢＸ１としてのタイヤ接線力が約４５Ｋｇで、前記最大制動力ＢＸ２としてのタイヤ接線力が約３５Ｋｇになるように構成して実施する。
【００４６】
図９に示すように、ブレーキドラム３１にこれの周方向に分散配置して取り付けた発音体７１と、ハブ７にこれの周方向に分散配置して形成した複数の突条７２とにより、報知装置７０を構成してある。
【００４７】
すなわち、トルクリミッター４０が作用しない場合には、摩擦板４２とリング部材４１の摩擦のためにブレーキドラム３１とハブ７とが一体回動することにより、ハブ７が発音体７１に対して回動移動しない。これにより、報知装置７０は非作動状態にある。トルクリミッター４０が作用すると、摩擦板４２とリング部材４１とがスリップしてブレーキドラム３１とハブ７とが相対回動することにより、ハブ７が発音体７１に対して回動移動する。すると、突条７２が発音体７１を通過する都度、発音体７１が突条７１により弾かれて振動するために発音する。これにより、報知装置７０が作動状態になり、発音体７１から発生する音によってグリース切れの発生を報知する。
【００４８】
トルクリミッターとしては、図１２に示す構造のトルクリミッター８０を採用して実施してもよい。
このトルクリミッター８０は、ハブ７の一端側に内装したリング部材８１、２枚のハブ側摩擦板８２，８２、２枚のブレーキ側摩擦板８３，８３、および、両摩擦板８２，８３よりもハブ７の内側に位置する皿バネ製スプリング８４によって構成してある。
すなわち、リング部材８１はボール８５、玉押し８６を介してハブ軸９によって回動可能に支持されるように構成してハブ１の端部に相対回動可能に内嵌するとともにスプライン部８１ａによってブレーキドラム３１に一体に回動するように連結してある。ハブ側摩擦板８２はスプライン部８２ａにより、ハブ７に対して一体に回動するように、かつ、ハブ軸芯方向に摺動可能なように連結し、ブレーキ側摩擦板８３はスプライン部８３ａにより、リング部材８１に対して一体に回動するように、かつ、ハブ軸芯方向に摺動可能なように連結してある。スプリング８４は、リング部材８１の端部に螺着してあるバネ受け８７を反力部材として、ハブ側摩擦板８２およびブレーキ側摩擦板８３をリング部材８１の側面８１ａに直接にあるいは間接的に押し付け付勢することにより、ハブ側摩擦板８２とブレーキ側摩擦板８３とを圧接させて両摩擦板８２と８３の間に摩擦力を発生するようにしている。
つまり、摩擦板８２と８３の摩擦力の強さによって前記設定トルクＴを設定してあり、前輪用ハブ７の回動トルクが設定トルクＴより低い場合には、ハブ７とリング部材８１とが摩擦板８２，８３による摩擦力によって一体に回動する。これにより、トルクリミッター８０が非作用状態になって、ブレーキドラム３１とハブを一体に回動させる。前輪用ハブ７の回動トルクが設定トルクＴ以上になると、摩擦板８２と８３がスリップしてハブ７とリング部材８１とが相対回動する。これにより、トルクリミッター８０が作用状態になってブレーキドラム３１とハブ７とを相対回動させる。
【００４９】
トルクリミッターとしては、上記各実施例の如き摩擦式を採用する他、噛み合い式のクラッチと、このクラッチを入り付勢するとともにクラッチが切り作動するときのトルクを設定するスプリングとでなる噛み合い式を採用して実施してもよい。さらには、ハブの内部に配置するハブ内装式の他、ハブの外側に配置する外装式を採用して実施してもよい。
【００５０】
〔別実施例〕
上記実施構造の如く、報知装置６０または７０を備えていると、この報知装置の作動により、グリース切れが発生したことを容易かつ確実に認識し、直ちにブレーキグリースを供給して正常な状態でのブレーキ操作ができるようになって便利であるが、報知装置を省略して実施してもよい。
【００５１】
本発明は、ブレーキグリースを供給して使用するハブブレーキの他、ブレーキグリースを供給しないで使用するように構成されたハブブレーキの場合にも適応できる。すなわち、グリース非使用ブレーキの場合でも、錆が発生したり、塵埃が入り込むと、ブレーキシューとブレーキドラムの間の摩擦力が錆発生や塵埃進入のない時の摩擦力よりも大になり、ブレーキの効き過ぎになることがある。
【００５２】
また、本発明は、上記実施例の如くブレーキシューをローラによってブレーキドラム側に圧接するブレーキの他、一対のブレーキシューを回転カムによってブレーキドラムの内面側に圧接したり、圧接解除するように構成した内拡式ブレーキにも適用できる。さらには、バンド式ブレーキにも適用できる。
【００５３】
尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】自転車前輪用ハブブレーキ全体の側面図
【図２】自転車前輪用ハブブレーキ全体の正面図
【図３】ブレーキ操作部材取り付け部の側面図
【図４】自転車前輪用ハブブレーキの断面図
【図５】ブレーキ切り状態の説明図
【図６】ブレーキ入り状態の説明図
【図７】摺動部材の一部切欠き状態での斜視図
【図８】制動力の説明図
【図９】自転車前輪用ハブブレーキの断面図
【図１０】ブレーキ切り状態の説明図
【図１１】制動力の説明図
【図１２】別実施トルクリミッターの断面図
【図１３】従来のブレーキによる制動力の説明図
【符号の説明】
５操作部材
７ハブ
１０，３１ブレーキドラム
１０ａ内周面
１１ブレーキシュー
１４摺動部材
４０，８０トルクリミッター
４１，８１リング部材
４２，８２摩擦板
４３，８４スプリング
Ｆ１，Ｆ２摩擦力

Claims

自転車のハブ（７）に一体回転可能に連結するブレーキドラム（１０）と、このブレーキドラム（１０）に制動作用するブレーキシュー（１１）と、このブレーキシュー（１１）を前記ブレーキドラム（１０）側に圧接操作するブレーキ操作部材（５）とを備える自転車用ハブブレーキであって、
前記ブレーキドラム（１０）とブレーキシュー（１１）との間に両者（１０），（１１）に摺接可能な摺動部材（１４）を介装し、前記ブレーキ操作部材（５）の操作でブレーキシュー（１１）をブレーキドラム（１０）側に圧接操作したとき、前記摺動部材（１４）とブレーキシュー（１１）との間に生じる摩擦力（Ｆ１）と、前記摺動部材（１４）とブレーキドラム（１０）との間に生じる摩擦力（Ｆ２）とが、互いに異なるように設定してある自転車用ハブブレーキ。
前記摺動部材（１４）とブレーキシュー（１１）との間の摩擦係数と、摺動部材（１４）とブレーキドラム（１０）との間の摩擦係数とを異ならせることにより、前記両摩擦力（Ｆ１），（Ｆ２）が異なるようにしてある請求項１記載の自転車用ハブブレーキ。
前記摺動部材（１４）が前記ブレーキドラム（１０）の内周面（１０ａ）とブレーキシュー（１１）の外周面との間に介装してある請求項２記載の自転車用ハブブレーキ。
前記摺動部材（１４）とブレーキシュー（１１）との間に生じる摩擦力（Ｆ１）の方が、この摺動部材（１４）とブレーキドラム（１０）との間に生じる摩擦力（Ｆ２）よりも小になるように設定してある請求項３記載の自転車用ハブブレーキ。
前記摺動部材（１４）がリング状でブレーキドラム（１０）の内周面（１０ａ）に対して圧入してある請求項４記載の自転車用ハブブレーキ。
自転車のハブ（７）に一体回転可能に連結するブレーキドラム（３１）と、このブレーキドラム（３１）に制動作用するブレーキシュー（１１）と、このブレーキシュー（１１）を前記ブレーキドラム（３１）側に圧接操作するブレーキ操作部材（５）とを備える自転車用ハブブレーキであって、
前記ブレーキドラム（３１）とハブ（７）との間にトルクリミッター（４０）、（８０）を介装し、ブレーキドラム（３１）とハブ（７）との間に設定値以上のトルクが作用すると、このトルクリミッター（４０），（８０）の作用で、前記ブレーキドラム（３１）とハブ（７）とが相対回転する自転車用ハブブレーキ。
前記トルクリミッター（４０），（８０）が摩擦板（４２，８２）とこの摩擦板（４２，８２）に作用するスプリング（４３，８４）とからなり、前記ブレーキドラム（３１）とハブ（７）とのうち、少なくとも一方（７）の側に前記摩擦板（４２，８２）をハブ軸芯方向にのみ摺動自在に取り付け、他方（３１）の側にこの摩擦板（４２，８２）を前記スプリング（４３，８４）によって押圧してある請求項６記載の自転車用ハブブレーキ。
前記ブレーキドラム（３１）に連動連結のリング部材（４１，８１）と前記摩擦板（４２，８２）とが、この摩擦板（４２，８２）が前記リング部材よりもハブ軸芯方向において内側に位置するようにしてそれぞれハブ（７）の一端部に、前記リング部材（４１）は前記ハブに対して相対回転自在に、前記摩擦板（４２，８２）は前記ハブに対してハブ軸芯方向にのみ摺動自在に内嵌されるとともに、この摩擦板（４２，８２）よりもハブ軸芯方向において内側に位置するスプリング（４３，８４）によって前記摩擦板（４２，８２）がリング部材（４１，８１）に押圧されている請求項７記載の自転車用ハブブレーキ。