JP3784348B2 - 自転車用ハブブレーキ装置の装着構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装着構造、特に、ハブ軸が設けられた車輪のハブを制動する自転車用ハブブレーキ装置を自転車のフレームに装着する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自転車用ブレーキ装置には、車輪のリムを制動する、たとえばカンチレバーブレーキやキャリパブレーキなどのリムブレーキ装置と、ハブ軸が設けられた車輪のハブを制動する、たとえばドラムブレーキやバンドブレーキやローラブレーキなどのハブブレーキ装置とがある。ハブブレーキ装置は、車輪のハブを制動するのでリムの変形にかかわらず制動できる。
【０００３】
従来の自転車用ハブブレーキ装置は、自転車のフレームに回転不能に装着される固定ブラケットと、ハブと一体回転可能なブレーキドラムと、ブレーキドラムに制動作用するブレーキシューやブレーキ帯などの制動部材と、制動部材をブレーキドラム側に圧接させるブレーキ動作部とを有している。
【０００４】
固定ブラケットは、ハブ軸が貫通しハブ軸に固定される基部、前記基部から実質的に径方向に延びるアーム部、及び前記アーム部の先端に形成された係止部を有し、ハブブレーキ装置を自転車のフレームに装着するためのものである。先端の係止部は自転車のフロントフォークやチェーンスティなどに固定されたブラケット固定部に装着され固定される。これらの固定ブラケット及びブラケット固定部により、ハブブレーキ装置を自転車のフレームに装着する装着構造が構成される。
【０００５】
ブラケット固定部は、フレームに溶接固定され固定ブラケットを係止するものとフレームに固定ブラケットをバンド止め固定するものとがある。車輪の交換を容易にしたクイックレリーズハブが装着されている場合、固定ブラケットをフレームにバンド止めすると、車輪の着脱の際にバンド止め部分を工具を用いて取り外さなければならず不便である。このため、固定ブラケットが係止される溶接固定されるブラケット固定部が採用されることが多い。
【０００６】
フレームに溶接固定されるブラケット固定部は、通常、ブレーキメーカから自転車メーカにハブブレーキ装置とともに供給される。ブラケット固定部には、フレームに固定された状態で内部に係止部が貫通して係止される係止空間が形成されている。この係止空間は、通常、フレーム、特にフロントフォークの種々の傾きや形状に対応するために、係止部が挿入される入口部及び飛び出す出口部の幅が中間部より広い鼓型断面に形成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の装着構造では、ブラケット固定部の取付誤差などにより係止部を係止空間に挿入した状態で係止部と空間との間に隙間が生じることがある。ハブの回転軸方向やハブの回転方向に隙間が生じると、制動時にハブブレーキ装置ががたつき異音を発生するおそれがある。
【０００８】
本発明の課題は、自転車用ハブブレーキ装置の装着構造において、ブラケット固定部と係止部との隙間を可及的に少なくしてブレーキ装置をフレームに装着したときのがたつきを抑えることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明１に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、ハブ軸が設けられた車輪のハブを制動する自転車用ハブブレーキ装置を自転車のフレームに装着する構造であって、固定ブラケットと、ブラケット固定部と、挿入部材とを備えている。固定ブラケットは、ハブ軸が貫通する基部、基部から実質的に径方向に延びるアーム部、及びアーム部の先端に形成された係止部を有し、ハブブレーキ装置をフレームに装着するためのものである。ブラケット固定部は、フレームに溶接固定されフレームに固定された状態で内部に係止部が挿入され係止される係止空間が形成されるものである。挿入部材は、係止部の先端から装着され、係止部の両面に対向する１対の第１接触部、及び１対の第１接触部のいずれかから係止空間に沿うように折り曲げられて形成され係止部の側部に接触する第２接触部を有し、係止部に装着された状態で係止空間に配置される部材である。また、１対の第１接触部は、係止部の先端に折り曲げ部分が配置されるように両面に向けて折り曲げた形状である 。
【００１０】
この装着構造では、固定ブラケットをブラケット固定部に装着する際には、挿入部材を固定ブラケットの係止部に装着する。挿入部材を装着するときには、第１接触部を係止部の両面に対向させると、第１接触部から折れ曲がるように形成された第２接触部が係止部の側面に対向する。この状態で係止部を係止空間に挿入して配置する。たとえば、固定ブラケットがハブの回転軸に対して実質的に直交する面に配置されている場合は、係止部の両面に対向した第１接触部が係止空間のハブの軸方向の隙間を埋めてがたつきを抑え、係止部の側面に対向する第２接触部がハブの回転方向の隙間を埋めてがたつきを抑えることができる。ここでは、１対の第１接触部と第１接触部から折れ曲がるように形成された第２接触部とが設けられた挿入部材を係止部に装着した状態で係止部を係止空間に挿入しているので、ハブの軸方向とハブの回転方向とでブラケット固定部の係止空間と係止部との隙間を２つの接触部で埋めることができる。このため、ブラケット固定部と係止部との隙間を可及的に少なくしてブレーキ装置をフレームに装着したときのがたつきを抑えることができる。また、係止部の先端に折り曲げ部分が配置されるので、ブレーキ装置の係止部をブラケット固定部に挿入するときに挿入部材を係止部に被せた状態でブラケット固定部に挿入するだけで挿入部材をセットでき、挿入部材のセットが容易である。
【００１１】
発明２に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明１に記載の構造において、挿入部材は金属板製である。この場合には、挿入部材の強度が高いので、挿入部材の耐久性が向上する。
【００１２】
発明３に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明２に記載の構造において、挿入部材は、ステンレス鋼板を折り曲げて形成されている。この場合には、ステンレス鋼板により耐食性が向上しさらに耐久性が高くなる。また、鋼板を折り曲げて形成しているので製造が容易である。
【００１３】
発明４に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明１に記載の構造において、挿入部材は合成樹脂製である。この場合には、挿入部材を型成形により形成できるので、挿入部材の形成が容易である。
【００１４】
発明５に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明１から３のいずれかに記載の構造において、係止部は板状に形成され、その第１面には装着方向に延びかつ凹む凹部が形成されており、１対の第１接触部のいずれかには第１凹部に係合する凸部が形成されている。この場合には凹部に凸部を係合させることにより、挿入部材を係止部に装着したときに挿入部材を係止部の所望の位置に装着することができる。
【００１５】
発明６に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明５に記載の構造において、凹部は第１面と逆側の第２面側に突出している。この場合には、第２面側で凹部が突出しているので、第２面に配置される挿入部材の接触部が突出部分接触して斜めに配置されやすくなる。このため、ブラケット固定部の係止空間の隙間をさらに埋めやすくなり、ブレーキ装置をフレームに装着したときのがたつきをさらに抑えることができる。
【００１６】
発明７に係る自転車用ハブブレーキ装置の装着構造は、発明１から６のいずれかに記載の構造において、ブラケット固定部の係止空間は、係止部が挿入される入口の幅がそれより奥側より広く形成されており、第２接触部は、係止空間に沿うように傾斜して折り曲げられている。この場合には、入口の幅がその奥側の幅より広く形成されているので、自転車のフレームの形状が多少異なってもブレーキ装置の係止部を係止することができる。また、このように入口を広く形成しても挿入部材の第２接触部が係止空間に沿うように傾斜して折り曲げられているので、ハブの回転方向の隙間を埋めやすくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
＜全体構成＞
図１において、本発明の一実施形態を採用した自転車は軽快車であり、フレーム体２とフロントフォーク３とを有するフレーム１と、操舵用のハンドル部４と、ペダル５ａの回転を後輪７に伝達するための駆動部５と、前輪６と、後輪７と、前後輪６，７を制動するための制動システム８とを備えている。
【００１８】
フレーム１には、ハンドル部４、駆動部５、前輪６、後輪７、腰掛け用のサドル９、及び制動システム８等の各部が取り付けられている。
【００１９】
ハンドル部４は、フロントフォーク３の上部に固定されたハンドルステム１０と、ハンドルステム１０に固定されたハンドルバー１１とを有している。前輪６及び後輪７は、ハブ軸１５ａ（前輪用のみ図６に図示）を有する前後のハブ６ａ（前輪用のみ図４に図示）とハブ６ａの外周側に配置される前後のリム６ｂ，７ｂと、前後のリム６ｂ，７ｂに装着されるタイヤ６ｃ，７ｃと、ハブ６ａとリム６ｂ，７ｂとを連結するスポーク６ｄ，７ｄとを有している。ハブ６ａは、図６に示すように、フレーム１のフロントフォーク３に回転不能に装着されるハブ軸１５ａと、ハブ軸１５ａに回転自在に支持されるハブシェル１５ｂとを有している。前ハブ６ａは、クイックレバー６ｅを有し、着脱が容易なクイックレリーズハブとなっている。ただし、クイックレリーズ部分の構造については、財団法人自転車産業振興協会発行のＪＩＳ自転車編１９９３の２７６頁に開示されているように公知であるので、以下の説明ではクイックレリーズ部分の説明を省略し、通常の袋ナットで締め込むタイプのハブを用いた制動システムについて説明する。
【００２０】
＜制動システムの構成＞
制動システム８は、図２に示すように、前後の制動レバー１２ｆ，１２ｒと、前後の制動レバー１２ｆ，１２ｒによって動作するブレーキ装置１３ｆ，１３ｒと、前後の制動レバー１２ｆ，１２ｒと前後のブレーキ装置１３ｆ，１３ｒとにそれぞれ連結された前後の制動ケーブル１４ｆ，１４ｒとを有している。
【００２１】
制動ケーブル１４ｆ，１４ｒは両端が制動レバー１２ｆ，１２ｒ及びローラブレーキ装置１３ｆ，１３ｒに連結されたインナーケーブル１６ｆ，１６ｒと、インナーケーブル１６ｆ，１６ｒを覆うアウターケーブル１７ｆ，１７ｒとを有している。
【００２２】
前制動レバー１２ｆはハンドルバー１１の左端に装着されたグリップ１８ａの内側に、後制動レバー１２ｒはハンドルバー１１の右端に装着されたグリップ１８ｂの内側にそれぞれ装着されている。制動レバー１２ｆ，１２ｒは、鏡像関係にある同じ構造の部材である。制動レバー１２ｆ，１２ｒは、ハンドルバー１１に装着されたレバーブラケット２０と、レバーブラケット２０に揺動自在に支持されたレバー部材２１と、レバーブラケット２０にねじ込み固定されたアウター係止部２２とを有している。
【００２３】
レバーブラケット２０は、レバー部材２１を揺動自在に支持するための揺動軸２０ａと、ハンドルバー１１に着脱自在に装着可能な装着部２０ｂと、アウター係止部２２をねじ込み可能であるとともにインナーケーブル１６ｆ，１６ｒが通過可能な雌ねじ部２０ｃとを有している。
【００２４】
レバー部材２１は、揺動軸２０ａに揺動自在に装着されており、図示しない付勢部材により制動解除側に付勢されている。レバー部材２１は、制動ケーブル１４ｆ，１４ｒのインナーケーブル１６ｆ，１６ｒを係止するインナー係止部２１ａを有している。
【００２５】
＜ブレーキ装置の構成＞
前後のブレーキ装置１３ｆ，１３ｒは、自転車用ハブブレーキ装置の一例であるローラブレーキである。ブレーキ装置１３ｆ，１３ｒは、図２に示すように、フレーム１に装着される前輪６及び後輪７のハブ６ａを制動するものである。ブレーキ装置１３ｆ，１３ｒは、図２、図３及び図８（前側のみ図示）に示すように、自転車のフレーム１に回転不能に固定される固定ブラケット３０ｆ，３０ｒと、ブレーキ本体３２ｆ，３２ｒと、ブレーキ本体３２ｆ，３２ｒを動作させるブレーキ動作部３３ｆ，３３ｒとを有している。
【００２６】
固定ブラケット３０ｆ，３０ｒは、ブレーキ装置１３ｆ，１３ｒをフレーム１のフロントフォーク３又はチェーンスティ２ａ（図１）に装着するためのものである。固定ブラケット３０ｆ，３０ｒは、たとえば鋼板をプレス成形して得られた第１面及び第２面を有するブラケット本体３４と、ブラケット本体３４に嵌合固定されブラケット本体３４の第２面を覆うカバー部材３５とを有している。カバー部材３５は、金属薄板をプレス成形して形成されており、その表面に焼付塗装が施されかつ型番などの意匠が施されている。
【００２７】
ブラケット本体３４は、ハブ軸１５ａ（図６に前側のみ図示）が貫通する基部３４ａと、基部３４ａから実質的に径方向に延びる先細りのアーム部３４ｂと、アーム部３４ｂの先端に形成された実質的に等幅の板状の係止部３４ｃとを有している。
【００２８】
ブラケット本体３４の基部３４ａは、図６に示すように、ハブ軸１５ａの一端にねじ込まれた袋ナット４５により押圧されてハブ軸１５ａに固定されている。基部３４ａにはアーム部３４ｂの延出部分を除いて僅かな長さで筒部３４ｄが形成されている。この筒部３４ｄには、後述するブレーキドラム４０の脱落を防止する第１抜け止め部材３６，３７を装着するための１対の装着孔３８ａ，３８ｂからなる部材装着部３８が形成されている。
【００２９】
ブラケット本体３４の係止部３４ｃは、図１３〜１５に示すように、ブラケット固定部材２５ｆ，２５ｒに固定されている。前側のブラケット本体３４の係止部３４ｃは、前輪６の着脱を容易にするためにブラケット固定部材２５ｆにワンタッチで着脱可能に係止されている。前側の係止部３４ｃの第１面（図１４の左面）には、装着方向に延びかつ凹む凹部３４ｅが形成されている。凹部３４ｅは、たとえばプレス成形により形成されており、第２面（図１４の右面）側に突出している。
【００３０】
ブラケット固定部材２５ｆは、前ブレーキ装置１３ｆとともにブレーキメーカから供給され、自転車のフレーム１を構成するフロントフォーク３に溶接固定されている。ブラケット固定部材２５ｆは、図３，図１４及び図１５に示すように、内部に係止部３４ｃが挿入され係止される係止空間２５ａが形成されている。係止空間２５ａの両側壁２５ｂは、僅かに内方に凸に湾曲しており、係止空間２５ａは、係止部３４ｃが挿入される入口の幅（図１５下側の両側壁２５ｂ間の距離）がその奥側の中間部の幅より広く形成されている。このように入口の幅がその奥側の幅より広く形成されているので、自転車のフロントフォーク３の形状が多少異なっても係止部３４ｃを係止することができる。
【００３１】
前側の係止部３４ｃには、たとえばステンレス鋼板製の薄板を折り曲げて形成された挿入部材１９が装着されている。挿入部材１９は、係止部３４ｃに装着された状態で係止空間２５ａに配置される部材である。挿入部材１９は、図１３〜図１５に示すように、係止部３４ｃの先端から装着される１対の第１接触部１９ａ，１９ｂと、係止部３４ｃの第１面に対向する第１接触部１９ａから折れ曲がるように形成され係止部３４ｃの側部に接触する第２接触部１９ｃとを有している。１対の第１接触部１９ａは、係止部３４ｃの先端に折り曲げ部分が配置されるように両面に向けて折り曲げた形状である。第１接触部１９ａには、凹部３４ｅに係合する凸部１９ｄが形成されている。凹部３４ｅに凸部１９ｄを係合させることにより、挿入部材１９を係止部３４ｃに装着したときに挿入部材１９を係止部３４ｃの所望の位置に装着することができる。また、凹部３４ｅの第２面側が突出して形成されているので、第２面に配置される挿入部材１９の第１接触部が１９ｂが図１４に示すように、凹部３４ｅの突出部分に接触して斜めに配置される。このため、ブラケット固定部材２５の係止空間２５ａの隙間をさらに埋めやすくなり、ブレーキ装置１３ｆをフロントフォーク３に装着したときのがたつきをさらに抑えることができる。
【００３２】
第２接触部１９ｃは、係止空間２５ａに沿うように傾斜して折り曲げられている。前述したように係止空間２５ａの入口の幅を広く形成しても、挿入部材１９の第２接触部１９ｂが係止空間２５ａに沿うように傾斜して折り曲げられているので、ハブの回転方向の隙間を埋めやすくなる。
【００３３】
ブラケット固定部材２５ｆ及び固定ブラケット３０ｒには、アウターケーブル１７ｆ，１７ｒを係止可能なアウター装着部３１ｆ，３１ｒがそれぞれ装着されている。前側のブラケット固定部材２５ｆには、アウター装着部３１ｆがねじ止め固定されている。アウター装着部３１ｆは、アウターケーブル１７ｆを係止可能なアウター係止部３１ａと、アウター係止部３１ａのケーブル軸線方向の係止位置をねじにより調整可能にアウター係止部３１ａを固定するアウター固定部３１ｂとを有している。この軸線位置の調整によりブレーキの遊び（ブレーキドラムとブレーキシューとの隙間）を調整できる。
【００３４】
ブレーキ本体３２ｆ，３２ｒは、略同一構造であるので、ここでは、前ブレーキ本体３２ｆについて説明する。前ブレーキ本体３２ｆは、図３〜図８に示すように、前輪６のハブシェル１５ｂと一体回転可能なブレーキドラム４０と、ブレーキドラム４０に対して接離自在であり、ブレーキドラム４０に対して接離自在なブレーキシュー４１とを有している。
【００３５】
ブレーキドラム４０は、図６に示すように、ハブと一体回転可能であり内周面に制動面を有する円筒状のドラム本体４３と、ブレーキドラム４０の外周側に固定されブレーキドラム４０に熱的に結合された冷却ディスク４４とを有している。
【００３６】
ドラム本体４３は、開口５０ａを有する底部５０と、底部５０の外周側に形成された円周部５１とを有するステンレス合金製の皿状の部材である。開口５０ａの内周面には、ハブシェル１５ｂを構成する左玉受け１５ｃの外周面に回転不能に装着される凹凸部５０ｂが形成されている。
【００３７】
円周部５１の内周面には、円形の制動面５１ａが形成されている。制動面５１ａは、断面が径方向外方にいくにつれて幅が狭くなる等脚台形状に円周部５１の軸方向中央部に凹んで形成されている。制動面５１ａの両辺が交差する角度αは、図７に示すように、１５度から１５０度の範囲、より好ましくは８０度から１００度の範囲が好ましい。制動面５１ａは、制動面に径方向外方に向けて凹んで形成されグリースが内部に充填される環状のグリース充填溝５４を内周面に有している。グリース充填溝５４は、制動面５１ａの最も凹んだ部分に形成された第１溝５４ａと、第１溝５４ａを挟んで制動面５１ａに配置された１対の第２溝５４ｂを有している。グリース充填溝５４には組立時にグリースが充填されている。
【００３８】
円周部５１の外周面には、多数の凹凸からなるローレット部５１ｂがローレット加工により形成されている。ローレット部５１ｂは、冷却ディスク４４をカシメ固定するときに冷却ディスク４４を回り止めするために設けられている。また、ローレット部５１ｂを挟んで円周部５１の外周面には、第１テーパ面５１ｃと第２テーパ面５１ｄとが形成されている。これらのテーパ面５１ｃ，５１ｄは、それぞれ両端側に縮径する先細りのテーパ面である。第１テーパ面５１ｃは、冷却ディスク４４が係止されるテーパ面である。第２テーパ面５１ｄは、冷却ディスク４４をカシメ固定するためのカシメ面である。第１テーパ面５１ｃとローレット部５１ｂとの間には平坦な円周面で構成された圧入面５１ｅが形成されている。この圧入面５１ｅとローレット部５１ｂに冷却ディスク４４が圧入される。このような圧入面５１ｅを形成し圧入面５１ｅの全周で圧入することにより、ブレーキドラム４０内部に充填されたグリースがハブ６ａ側に流れるのを防止できる。
【００３９】
冷却ディスク４４は、図４〜図７に示すように、アルミニウム合金製の部材であり、ドラム本体４３の外周面に圧入及びカシメにより固定されたものである。前側の冷却ディスク４４には、多数の冷却フィン４４ａが内側面（図４右側面）に放射状に形成されている。冷却ディスク４４は、ドラム本体４３にカシメ固定される円筒部４４ｂと、円筒部４４ｂから径方向外方に延び冷却フィン４４ａが形成されたディスク部４４ｃとを有している。円筒部４４ｂ一端（図７右端）には、図７（ａ）に示すように、カシメ固定するために折り曲げ成形されるカシメ固定部４４ｄが製造時に筒状に形成されている。組立時に冷却ディスク４４をドラム本体４３に固定する際には、図７（ｂ）に示すように、円筒部４４ｂをドラム本体４３の外周面に圧入した後、ドラム本体のカシメ面５１ｄに向けて径方向内側にカシメ固定部４４ｄをローラなどの適宜の治具により転圧して縮径するような折り曲げ成形をすることにより、冷却ディスク４４をドラム本体４３にカシメ固定している。また、円筒部４４ｂの内周面には、圧入時にローレット部５１ｂにより削られて生じた削り滓を貯める滓貯め部５８が形成されている。
【００４０】
このように、冷却ディスク４４をドラム本体４３に圧入後カシメ固定することにより、冷却ディスク４４をドラム本体４３に確実に固定できる。この圧入及びカシメによる作業は熱を加える必要がないとともに同じ場所で行える。このため、熱による変色や変形を防止できるとともに、製造作業の手間も簡素になり、冷却ディスク４４をドラム本体４３に簡単かつ安価に固定できるようになる。
【００４１】
円筒部の他端（図７左端）には、ブレーキ装置１３ｆの着脱の際にブレーキドラム４０が固定ブラケット３０ｆから脱落するのを防止するための環状凸部４４ｅが径方向外方に突出して形成されている。環状凸部４４ｅには、固定ブラケット３０ｆのブラケット本体３４に着脱自在に装着された２種の第１抜け止め部材３６，３７及びカバー部材３５に折り曲げて形成された第２抜け止め部３９が対向して配置されている。
【００４２】
第１抜け止め部材３６は、図９及び図１０に示すように、折り曲げられたステンレス合金製の板状部材であり、環状凸部４４ｅに対向する位置に延びる抜け止め突起３６ａと、抜け止め突起３６ａから折り曲げられて筒部３４ｄの内周面に配置される装着部３６ｂと、装着部３６ｂの両端を切断して折り曲げて図９上方に延びる折り曲げ固定部３６ｃとを有している。この折り曲げ固定部３６ｃを筒部３４ｄの内周側から装着孔３８ａ，３８ｂに挿入して先端を折り曲げることにより第１抜け止め部材３６が筒部３４ｄの内周面に装着される。
【００４３】
第１抜け止め部材３７は、図１１及び図１２に示すように、折り曲げられたステンレス合金製の板状部材であり、環状凸部４４ｅに対向する位置に延びる抜け止め突起３７ａと、抜け止め突起３７ａから折り曲げられて筒部３４ｄの外周面に配置される装着部３７ｂと、装着部３７ｂの両端を切断して折り曲げて図１１下方に延びた後上方に折り曲げられた弾性固定部３７ｃとを有している。この弾性固定部３７ｃを筒部３４ｄの外周側から装着孔３８ａ，３８ｂに挿入することにより、弾性固定部３７ｃが装着孔３８ａ，３８ｂを通過後に弾性により拡がり弾性的に筒部３４ｄに係止され、筒部３４ｄの外周面に第１抜け止め部材３７が固定される。
【００４４】
第２抜け止め部３９は、図８に示すように、カバー部材３５に内方に折り曲げ形成されている。第２抜け止め部３９は、ブレーキドラム４０の脱落を防止するとともにカバー部材３５をブラケット本体３４に係止するために設けられている。なお、カバー部材３５には、第１抜け止め部３７の外周側を覆うように膨出部３５ａが形成されており、これにより、弾性係止により筒部３４ｄに固定され、折り曲げ固定された第１抜け止め部材３６に比べて外れやすい第１抜け止め部材３７を外れにくくしている。
【００４５】
このように筒部３４ｄに対して着脱可能な第１抜け止め部材３６，３７によりブレーキドラム４０の脱落を防止することにより、第１抜け止め部材３６，３７を着脱しても固定ブラケット３０ｆが破損しなくなる。このため、ブレーキ装置１３ｒの分解組立を繰り返しても固定ブラケット３０ｆを破損することなくブレーキドラム４０を抜け止めできるようになる。
【００４６】
ブレーキシュー４１は、図１６及び図１７に示すように、たとえば周方向で３つに分割されたリング状の部材であり、制動時に制動面５１ａに接触可能に接触面４１ａが外周面に形成されている。接触面４１ａは、断面が制動面５１ａに接触可能に凸に突出した等脚台形状に形成されている。接触面４１ａの両辺が交差する角度βは、制動面５１ａの交差角度αより大きいか等しい。接触面４１ａの中央部には、第１ばね部材５３が装着される環状の収納溝４１ｂが形成されている。収納溝４１ｂは、グリース充填溝５４の第１溝５４ａに対向するように形成されている。
【００４７】
ブレーキシュー４１の内周面には、回転方向に所定の長さで形成された回転止め部４１ｃが径方向外方に凹んで形成されている。この回転止め部４１ｃに固定ブラケット３０ｆのブラケット本体３４に形成された３つの係止突起３４ｆ（図６，図８）がはまり込み、分割されたブレーキシュー４１の回転を防止している。ただし、係止突起３４ｆと回転止め部４１ｃとの遊び分はブレーキシュー４１が僅かに回転する。分割されたブレーキシュー４１の両端内周面には、径方向内方に突出するローラ当接面４１ｄが形成されている。また、接触面４１ａの両端部には、傾斜面４１ｅが形成されている。具体的には、図１８に示すように、傾斜面４１ｅが制動時に制動面５１ａの任意の円弧８０と接触する位置での接線８１とのなす角度γが鋭角となるように傾斜面４１ｅは形成されている。このように傾斜面４１ｅを形成すると、ブレーキドラム４０が回転したときに傾斜面にかき寄せられたグリースが制動面５１ａにスムーズに供給される。このため、制動面５１ａにおけるグリース切れが生じにくくなる。
【００４８】
収納溝４１ｂに装着される第１ばね部材５３は弾性線材を円形に湾曲して形成された環状のばね部材であり、３つの分割されたブレーキシュー４1をブレーキドラム４０から離反した位置、つまり径方向内方に付勢している。第１ばね部材５３の一端には、径方向外方に折り曲げて突出した突出部５３ａが形成されている。突出部５３ａは、内周部から１．４ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で突出して形成されている。突出部５３ａの先端は、ブレーキシュー４１がブレーキドラム４０に接触する制動時にグリース充填溝５４の第１溝５４ａ内に位置し、ブレーキシュー４１がブレーキドラム４０から離反する制動解除時に第１溝５４ａ溝より径方向内方に位置する。これにより、制動時に突出部５３ａは、第１溝５４ａに充填されたグリースを制動面５１ａに向けてかき出すことができる。
【００４９】
ブレーキ動作部３３ｆ，３３ｒは、形状は異なるが略同一の構成であるので、ここでは、前ブレーキ動作部３３ｆについて説明する。前ブレーキ動作部３３ｆは、固定ブラケット３０ｆに揺動自在に設けられ、ブレーキシュー４１をブレーキドラム４０側に圧接させるものである。
【００５０】
前ブレーキ動作部３３ｆは、図８、図１９〜図２１に示すように、固定ブラケット３０ｆのブラケット本体３４にハブ軸１５ａ回りに図２０に示す制動解除位置と図２１に示す制動位置とに揺動自在に装着された動作アーム部６０と、動作アーム部６０と一体的に回動するカム部材６１と、カム部材６１とブレーキシュー４１との間に両者に接触しかつ回転方向に間隔を隔てて設けられた複数（たとえば６つ）のローラ６２と、回転方向に間隔を隔ててローラ６２を保持するローラケース６３とを有している。
【００５１】
動作アーム部６０は金属板材の部材であり、先端には制動ケーブル１４ｆのインナーケーブル１６ｆの先端を係止するインナー装着部６４が着脱自在に装着されている。このインナーケーブル１６ｆによりインナー装着部６４を介して動作アーム部６０は、自転車のハンドル部４に装着された制動レバー１２ｆと連結される。動作アーム部６０の基端は、折れ曲がってブラケット本体３４の基部の内側に挿入されており、そこには、カム部材６１の外周面に係合する係合孔６０ａ（図６，図８）が形成されている。動作アーム部６０は、第２ばね部材７０（図８）により制動解除方向に付勢されている。第２ばね部材７０は、捩じりコイルばねであり、一端がブラケット本体３４に係止され、他端が動作アーム部６０の先端まで延び先端に形成された係止孔６０ｂに係止されている。動作アーム部６０の外方はカバー部材３５により覆われている。
【００５２】
動作アーム部６０の先端には、図１９に示すように、インナー装着部６４を着脱自在に装着するように装着スロット６５が形成されている。装着スロット６５は、動作アーム部６０の図１９先端下部から上方に進んだ後、基端の揺動軸芯に向けて屈曲しさらに斜め下方に屈曲して形成されている。装着スロット６５には、最初の屈曲部分より前記揺動軸芯側に他の部分より幅が狭い狭幅部６５ａが形成されている。具体的には、狭幅部６５ａの幅ｄ２は、たとえば５．４ｍｍであり、その奥側及び手前側の幅ｄ１は、５．９ｍｍである。また、動作アーム部６０の先端下部には、インナー装着部６４を着脱操作するときに使用するための着脱操作部６０ｃが折り曲げて形成されている。
【００５３】
インナー装着部６４は、板状のアーム本体部６６と、アーム本体部６６の基端（図１９下端）に設けられ動作アーム部６０の装着スロット６５に着脱自在かつ揺動自在に装着される着脱部６７と、アーム本体部６６の先端に設けられインナーケーブル１６ｆを係止可能なインナー係止部６８とを有している。アーム本体部６６は、金属板材を折り曲げて形成されたものである。アーム本体部６６の先端には、インナー係止部６８がねじ止めされている。また、アーム本体部６６の先端にはインナー係止部６８と並んで着脱操作部６６ｂが形成されている。着脱操作部６６ｂは、突出部分を形成してさらに突出部分を折り曲げて形成されている。アーム本体部６６の基端はＵ字状に折り曲げられて着脱部６７を支持するブラケット部６６ａとなっている。
【００５４】
着脱部６７は、アーム本体部６６の第１端に固定された着脱軸６７ａと、着脱軸６７ａに装着されたスプリングピン６７ｂと、スプリングピン６７ｂに接触して配置されたワッシャ６７ｃとを有している。着脱軸６７ａは、ブラケット部６６ａにカシメ固定された鍔付きの軸である。スプリングピン６７ｂは、外周に軸方向に沿ってスリットが形成されたピンであり、弾性板材を巻いて形成されている。スプリングピン６７ｂは、外径が狭幅部６５ａより大きくかつ狭幅部６５ａを除く装着スロット６５の幅より小さいとともに内径が着脱軸６７ａの外径より大きくなっている。このようなスプリングピン６７ｂを装着スロット６５に挿入してインナー装着部６４を動作アーム部６０に装着すると、狭幅部６５ａ以外の場所ではスプリングピン６７ｂはスムーズに挿入され、狭幅部６５ａで径方向に縮んで狭幅部６５ａを通過すると元に戻る。この結果、通常の動作で狭幅部６５ａを越えてもとに戻ることはない。しかし、２つの着脱操作部６０ｃ，６６ｂを持ってインナー装着部６４を装着スロット６５に沿って移動させると、インナー装着部６４を簡単に動作アーム部６０から取り外すことができる。
【００５５】
カム部材６１は、動作アーム部６０に回転不能にカシメ固定されており、動作アーム部６０の揺動により回動する。カム部材６１は、図８、図２０及び図２１に示すように、厚肉円筒状のたとえば鋼鉄製の部材である。カム部材６１の外周面には、徐々に径方向の距離が変化する傾斜カム面６１ａと、傾斜カム面６１ａの間に配置され傾斜カム面６１ａより凹んで形成された凹部６１ｂとを有する６つのカム部６１ｃが形成されている。この実施形態では、傾斜カム面６１ａは、図２０時計回りに径方向の距離が大きくなるように形成されている。
【００５６】
ローラ６２は、カム部材６１の回動によりブレーキシュー４１を径方向に押圧してブレーキシュー４１に圧接させるためのものである。ローラ６２は、カム部材６１の外周面とブレーキシュー４１のローラ当接面４１ｄとの間に装着されている。ローラ６２はローラケース６３によりブレーキドラム４０の回転方向に間隔を隔てて配置され径方向に移動自在である。
【００５７】
ローラケース６３には、ローラ６２を保持するためのハブ軸方向外方に突出した、たとえば６つの保持突起６３ａが回転方向に間隔を隔てて形成されている。ローラケース６３は、一つの保持突起６３ａにさらにハブ軸方向外方に突出して形成された係止突起６３ｂによりブラケット本体３４に回転不能に係止されている。ブラケット本体３４には、図５、図６及び図８に示すように、この係止突起６３ｂが係合する回転方向に長い長孔３４ｇが形成されている。なお、ローラケース６３と係止突起６３ｂとの間には第３ばね部材７２が装着されており、ローラケース６３を図２０の時計回りに付勢している。このため、ローラ６２は、ブレーキドラム４０に対して実質的に回転不能である。ローラケース６３内において、ローラ６２の周囲にも制動面５１ａと同様にグリースが充填されている。これにより、カム部材６１の回動に対してローラ６２がスムーズに径方向に移動できる。
【００５８】
＜制動システムの動作＞
制動ケーブル１４ｆ，１４ｒをセットした状態では、インナーケーブル１６ｆ，１６ｒは緊張状態になっているため、制動レバー１２ｆ，１２ｒに装着されたアウター係止部２２又は前後のブレーキ装置１３ｆ，１３ｒに装着されたアウター装着部３１ｆ，３１ｒによって遊びを調整する。これにより、制動レバー１２ｆ，１２ｒを操作しないと、図２０に示すように、ブレーキシュー４１とブレーキドラム４０との間に隙間（遊び）が形成される。
【００５９】
この状態で前制動レバー１２ｆを引き込み操作すると、インナーケーブル１６ｆが第２ばね部材７０の付勢力に抗して引っ張られ、動作アーム部６０が図２０に示す制動解除位置から図２１に示す制動位置に揺動する。制動位置に動作アーム部６０が揺動すると、それに連動してカム部材６１も回動し、ローラ６２が傾斜カム面６１ａに乗り上げて径方向外方に移動し、ブレーキシュー４１を第１ばね部材５３の付勢力に抗してブレーキドラム４０に向けて押圧する。この結果、ブレーキシュー４１の押圧力に比例した制動力が得られる。このとき、ブレーキシュー４１は僅かに図２１反時計回りに回転し、それに伴い、ローラ６２を介してローラケース６３も僅かに同方向に回転する。この結果、ローラ６２はさらに径方向外方に移動する。この制動状態では、制動面５１ａが台形状に凹み、接触面４１ａが台形状に突出しているので、くさび作用により摩擦面同士の接触圧力が高くなり、摩擦力を増大させることができる。また、接触面積が平坦な円周面より大きくなるので摩擦面積が大きくなり、単位面積当たりの発熱量を小さく抑えることができる。このため、ブレーキ温度が高くなりにくくなる。したがって、ブレーキ温度の上昇による制動力の変動を抑えることができる。また、くさび作用により摩擦力が大きくなるので、コンパクトなサイズで大きな制動トルクを得ることができる。
【００６０】
前制動レバー１２ｆから手を離すと、第２ばね部材７０により動作アーム部６０が制動解除位置側に戻されるとともに、動作アーム部６０に連動するカム部材６１の回動に伴って第１ばね部材５３によりブレーキシュー４１が内周側に移動する。このとき、ローラケース６３も第３ばね部材７２により図７時計回りに付勢されて回動する。
【００６１】
ブレーキドラム４０を組み立てる際には、ドラム本体４３及び冷却ディスク４４の素材をそれぞれたとえばダイキャスト法や鍛造などにより形成し、それらの素材を機械加工して所望の寸法に仕上げる。このとき、冷却ディスク４４は図７（ａ）に示したような形状になり、カシメ固定部４４ｄは筒状に形成されている。この状態の冷却ディスク４４をドラム本体４３の外周面に圧入する。圧入後ローラなどを利用してカシメ固定部４４ｄを転圧してカシメ面５１ｄに向けて縮径し、冷却ディスク４４をドラム本体４３にカシメ固定する。
【００６２】
また、ブレーキ装置１３ｆを組み立てる際には、最初に２個のブレーキシュー４１と第１ばね部材５３とを組み立てる。続いて組み立てた２個のブレーキシュー４１と第１ばね部材５３とをドラム本体内部に装着し、残りのブレーキシュー４１を第１ばね部材５３が収納溝４１ｂに入るようにして組み付ける。このとき、内部にグリースを十分に充填しておく。ブレーキシュー４１の装着が終わると、ブレーキシュー４１を制動面５１ａに押し付けた状態でローラケース６３に装着されたローラ６２をブレーキシュー４１の内周側に入れる。このときにも、内部に十分にグリースを塗布する。一方、カム部材６１が固定された動作アーム部６０をブラケット本体３４にセットする。この状態でカム部材６１をローラ６２の内周側に挿入してブラケット本体３４をブレーキ動作部３３ｆとを組み付ける。そして、２種の抜け止め部材３６，３７をブラケット本体３４に装着してブレーキドラム４０の脱落を防止する。また、第３ばね部材７２を係止突起６３ｂに引っ掛けてローラケース６３の付勢及び抜け止めを行う。最後にカバー部材３５を装着して組立作業を終わる。
【００６３】
分解の手順はこの逆であり、カバー部材３５を外した後、抜け止め部材３６，３７を外すとともに第３ばね部材７２を外してブレーキドラム４０をブラケット本体３４から外す。
【００６４】
ブレーキ装置１３ｆが装着された前輪６をフロントフォーク３に組み込む際には、ブレーキ装置１３ｆのブラケット本体３４の係止部３４ｃに挿入部材１９を装着した状態でブラケット固定部材２５ｆに係止部３４ｃを差し込むとともに、ハブ６ａのハブ軸１５ａをフロントフォーク３に装着する。そして、ハブ軸１５ａの両端に袋ナット４５を装着し適宜のトルクで締め込んで前輪６の装着を終了する。前輪６を装着すると、インナー装着部６４を動作アーム部６０に装着する。この手順は前述したようにスプリングピン６７ｂを装着スロット６５に挿入してインナー装着部６４を動作アーム部６０に装着すればよい。
【００６５】
前輪６を外す際には、インナー装着部６４を取り外した後、逆の手順で分解すればよい。インナー装着部６４を取り外す際には、２つの着脱装置部６０ｃ，６６ｂを両手で別々に持って、インナー装着部６４の着脱部６７を装着スロット６５から抜き出す。このとき、狭幅部６５ａを越えるときにスプリングピン６７ｂを縮径するために僅かに力が必要であるが、それを越えると簡単に抜ける。このインナー装着部６４は従来のように小さな部材ではないので、つまみやすくなり着脱が容易である。
【００６６】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態ではブレーキ、装置として車輪のハブ部を制動するローラ式のハブブレーキを例に説明したが、装置の装着構造はこれに限定されず、ハブを制動するバンドブレーキやドラムブレーキの装着構造にも本発明を適用できる。
【００６７】
（ｂ）前記実施形態では、制動面５１ａや接触面４１ａを台形状に形成したが、平坦な円周面であってもよい。
【００６８】
（ｃ）前記実施形態では、挿入部材１９をステンレス合金製の薄板を折り曲げて形成したが、硬質の合成樹脂製のものでもよい。このように合成樹脂製にすると、挿入部材を型成形により形成できるので、挿入部材の形成が容易である。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、１対の第１接触部と第１接触部から折れ曲がるように形成された第２接触部とが設けられた挿入部材を係止部に装着した状態で係止部を係止空間に挿入しているので、ハブの軸方向のハブの回転方向でブラケット固定部の係止空間と係止部との隙間を２つの接触部で埋めることができる。このため、ブラケット固定部と係止部との隙間を可及的に少なくしてブレーキ装置をフレームに装着したときのがたつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態を採用した自転車の右側面図。
【図２】 その自転車の制動システムの構成図。
【図３】 前ブレーキ装置の側面図。
【図４】 前ブレーキ装置の正面図。
【図５】 前ブレーキ装置のカバー部材を外した状態の側面図。
【図６】 前ブレーキ装置の半截断面拡大図。
【図７】 ブレーキドラムの断面拡大部分図。
【図８】 前ブレーキ装置の分解斜視図。
【図９】 第１抜け止め部材の斜視図。
【図１０】 第１抜け止め部材の正面断面図。
【図１１】 第１抜け止め部材の斜視図。
【図１２】 第１抜け止め部材の正面断面図。
【図１３】 挿入部材及びブラケット本体の斜視図。
【図１４】 挿入部材の装着前の側面断面図。
【図１５】 挿入部材の装着後の正面断面図。
【図１６】 ブレーキシューの正面図。
【図１７】 ブレーキシューの平面図。
【図１８】 ブレーキシューの先端部分の拡大模式図。
【図１９】 インナー装着部及び動作アーム部の分解斜視図。
【図２０】 前制動装置の制動動作を示す図。
【図２１】 前制動装置の制動動作を示す図。
【符号の説明】
１ フレーム
３ フロントフォーク
６，７ 前後輪
６ａ 前ハブ
１３ｆ，１３ｒ 前後のブレーキ装置
１５ａ ハブ軸
１９ 挿入部材
１９ａ，１９ｂ 第１接触部
１９ｃ 第２接触部
１９ｄ 凸部
２５ｆ ブラケット固定部材
２５ａ 係止空間
２５ｂ 側壁
３０ｆ，３０ｒ 前後の固定ブラケット
３３ｆ，３３ｒ 前後のブレーキ動作部
３４ ブラケット本体
３４ａ 基部
３４ｂ アーム部
３４ｃ 係止部
３４ｅ 凹部

Claims (7)

1. ハブ軸が設けられた車輪のハブを制動する自転車用ハブブレーキ装置を自転車のフレームに装着する構造であって、
   前記ハブ軸が貫通する基部、前記基部から実質的に径方向に延びるアーム部、及び前記アーム部の先端に形成された板状の係止部を有し、前記ハブブレーキ装置を前記フレームに装着するための固定ブラケットと、
   前記フレームに溶接固定され前記フレームに固定された状態で内部に前記係止部が挿入され係止される係止空間が形成されるブラケット固定部と、
   前記係止部の先端から装着され、前記係止部の両面に対向する１対の第１接触部、及び前記１対の第１接触部のいずれかから前記係止空間に沿うように折り曲げられて形成され前記係止部の側面に対向する第２接触部を有し、前記係止部に装着された状態で前記係止空間に配置される挿入部材と、を備え、
   前記１対の第１接触部は、前記係止部の先端に折り曲げ部分が配置されるように両面に向けて折り曲げた形状である、自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。
2. 前記挿入部材は金属板製である、請求項１に記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。
3. 前記挿入部材は、ステンレス鋼板を折り曲げて形成されている、請求項２に記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。
4. 前記挿入部材は合成樹脂製である、請求項１に記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。
5. 前記係止部は板状に形成され、その第１面には装着方向に延びかつ凹む凹部が形成されており、
   前記１対の第１接触部のいずれかには前記凹部に係合する凸部が形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造
6. 前記凹部は前記第１面と逆側の第２面側に突出している、請求項５に記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。
7. 前記ブラケット固定部の係止空間は、前記係止部が挿入される入口の幅がそれより奥側より広く形成されており、
   前記第２接触部は、係止空間に沿うように傾斜して折り曲げられている、請求項１から６のいずれかに記載の自転車用ハブブレーキ装置の装着構造。

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