JP3832909B2 - 自転車用ブレーキ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定側ケースと、前記固定側ケースを自転車のハブ軸に対して固定するための第１取付手段と、前記固定側ケースに取り付けられる転動体ケースと、前記転動体ケース内に備えられ、前記ハブ軸に対し、周方向及び、径方向に変位可能な転動体と、前記転動体の径方向内側の位置に、前記固定側ケースに対し回転可能に取り付けられ、前記転動体を前記径方向外側に変位操作するカム部材と、前記固定側ケースに対して前記転動体の径方向外側に配置され、前記転動体の径方向外側への変位に起因して、径方向外側に変位した作動位置と、前記作動位置に対し径方向内側に移動した非作動位置の間で変位可能の複数のブレーキシューで成る第１ブレーキ体と、回転側ケースと、前記ハブ軸に対して回転可能のハブ胴に前記回転側ケースを取り付けるために、前記回転側ケースに設けられた第２取付手段と、前記回転側ケースに固定され、前記第１ブレーキ体の径方向外側に位置した状態で、前記第１ブレーキ体が前記作動位置にある際に、前記第１ブレーキ体と接当する第２ブレーキ体を備える自転車用ブレーキに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のブレーキは一般的にローラブレーキと呼ばれるもので、基本的な構造を公知の構造を有するローラブレーキを示す図８を参照して説明する。自転車の前輪或いは後輪のハブ軸１がフレームＦに固定されている。このハブ軸１周りで揺動可能にカム５０が設けられている。カム部材５０の径方向外側の面には傾斜するカム面が複数設けられている。このカム面の径方向外側に、カム面の数に対応する数の転動体の一例としての円筒状のローラ６０が接当している。ローラ６０の外側にはブレーキシュー７０が設けられている。カム５０と一体的にハブ軸１周りで回転可能の操作アーム８０を揺動し、カム５０を回転させることにより、ローラ６０が前記カム面により径方向外側方向に押し上げられ、その結果ブレーキシュー７０が径方向外側に変位し、ハブ胴２に固定されハブ胴２と一体的に回転するブレーキリングと接当し、ブレーキ力がかかる構成になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のローラブレーキでは図８に示される構造を見れば理解できるとおり、ローラブレーキ機構全体が、ハブ胴２の軸方向横側に取り付けられる必要があり、ハブ胴とブレーキ装置の組み合わせ全体が幅広になってしまうという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による自転車用ブレーキでは、前記カム部材の前記径方向内側には、前記第２取付手段の少なくとも一部を収容する空間が形成され、前記第２取付手段は前記ハブ軸の軸芯方向視において、前記ハブ軸と前記カム部材の間に位置するよう配置されており、前記固定側ケースには、前記第２取付手段に対するアクセスを許す孔が設けられており、前記複数のブレーキシューの各々は、弾性体により径方向内側方向に付勢されており、前記弾性体の各々は、対応する前記ブレーキシューと係合し、前記軸芯方向に延びる一端と、前記カム部材の径方向外側に配置される前記転動体ケースに対して係止する他端を有するのである。
即ち、カム部材の径を大きくすることにより、ブレーキ機構全体をハブ胴と並設する必要がなくなり、ハブ全体の幅を小さくすることができる。
また、ブレーキシューや、これと接当するブレーキリングの径も従来のものと比較し大きくなるため、これらの間の接当面も必然的に大きく取ることが可能になり、大きな制動力を得ることができる。あるいは、従来と同等の制動力を維持しながら、ブレーキシューやブレーキリングの接当面の軸方向の幅を狭くすることも可能で、ブレーキ機構全体の幅を狭くし、ハブ全体の幅の一層のコンパクト化が可能となる。
【０００５】
更に、本発明の一つの実施形態において、カム操作部をハブ軸の径方向外側に位置する揺動軸芯周りで揺動する第１リンクアームと、前記カム部材に設けられた係止具と、前記第１リンクアームと一体的に回転し、前記係止具と係合する第２リンクアームにより構成し、カム部材を揺動操作することが好ましい。
このように第１リンクアームをハブ軸の径方向外側に位置させることにより、第１リンクアームと一体的に回転し、カム部材と係合する第２リンクアームの長さを、第１リンクアームがハブ軸周りで回転するような構造である場合と比較し、短くすることができる。これにより、第２リンクアームの長さと第１リンクアームの長さの比を小さくすることにより、比較的小さな操作力でカム部材を操作することができるのである。
【０００６】
また、本発明の一つの実施形態において、転動体ケースを前記固定側ケースに対して固定し、前記転動体の各々は各別の弾性体により径方向外側に変位する方向へ付勢することが可能である。
従来の転動体を有するブレーキでは転動体ケースは固定側ケースに対して固定されておらず、カム部材の揺動操作にともない周方向の変位があるように支持されていた。この構造では、カム部材の揺動が、転動体ケースの変位によりある程度吸収されてしまい、制動作用の迅速性にマイナスになる効果があった。
【０００７】
転動体ケースを固定側ケースに固定することにより、カム部材の揺動操作が直接転動体に伝達されることになりより迅速な制動作用を得ることが可能となる。
さらに、転動体の各々を弾性体により径方向外側に変位する方向へ付勢することにより、転動体の各々は常に第１ブレーキ体と接当する方向へ付勢されている状態となり、制動作用の迅速性を更に高める効果を持つことになる。
また、本発明の実施形態の一つにおいて、前記第１ブレーキ体を、弾性体により径方向内側方向に付勢することが望ましい。
これにより、カム部材が揺動操作され、前記転動体を介して第１ブレーキ体が径方向外側に押し操作されていない状態の時は、弾性体により、前記第２ブレーキと接当しない非作動位置の状態で保持され、作動状態から非作動状態への移行が迅速に行われることになり、操作性が高まる。
また、本発明の実施形態の一つにおいて、カム部材の径を大きくするにあたり、前記カム部材の内周の直径は７０ｍｍ以上である事が好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１では本発明による自転車用ブレーキＢが自転車の前輪支持用フレームＦの前進方向左側に取り受けられた様子が示されている。本明細書では前方向は自転車の前進方向に対する方向である。
このブレーキ装置Ｂは一般的にローラブレーキと呼ばれ、本実施形態では前輪のハブに取り付けられているのであるが、後輪のハブに取り付けてもよい。
このブレーキ装置Ｂはハンドルに装備されるブレーキレバーに一端を連結されたブレーキ操作用ワイヤＷ１により操作される。このワイヤＷ１のアウタＷ２は後に説明される支持アーム４５内まで延び、ワイヤＷ１の他端は第１リンクアームとしての操作アーム８０の自由端に係止されている。
後に詳しく説明されるとおり、操作アーム８０と一体的に揺動する第２リンクアーム８５が、カム部材５０を揺動操作するのである。
【０００９】
図２は、図１に示されるブレーキ装置Ｂの内部構造の断面図である。図２の右側が後ろ方向に対応する。 図３で明らかなとおり、ハブ軸の軸方向中間部の外周にはスリーブ６が固定されている。このスリーブ６上の軸方向両端付近にベアリング３が設けられており、ハブ胴２を回転可能に支持している。ハブ胴２の軸方向両端側において、自転車のスポークを取り付けるための鍔に、後に説明される回転側ケース１００を固定するための係止孔１０が設けられている。
前記ベアリング３の軸方向右側には第１ロック間座４がスリーブ６の右端付近に設けられている。また、第２ロック間座５が内面を前記第１ロック間座と、前記ハブ軸１の両方に接当させるように設けられている。 固定側ケースはハブ軸１を貫通させる孔を有する第１固定側ケース２０と、この径方向外側に固定される第２固定側ケース４０により構成される。
【００１０】
前記第１固定側ケース２０の径方向内側の端部は図３で明らかなように、前記第１ロック間座４上に、前記第１ロック間座４の径方向に延びる鍔部と前記第２ロック間座５の左端部との間に挟まれた状態で軸方向の位置決めがされている。図３と４で明らかなとおり、前記第１固定側ケース２０は全体的にディスク状をしており、その中心部に、ハブ軸１上の第１ロック間座４と接当する係止孔２１が設けられ、その係止孔２１から３本のアームが延びるように、空間２５が３つ形成されている。その空間２５の外径付近に係止孔２８が６つ周方向に間隔を開けて設けられている。更に、前記３つのアームの一つの部分に、前記第１リンクアームとしての操作アーム８０の揺動軸を貫通させる係止孔２３が設けられている。また、前記係止孔２３の径方向外側の領域に、前記第２リンクアーム８５と係合するためにカム部材５０に設けられた係止体５５の周方向の変位を許容しながら貫通させるための長孔２４が設けられている。この長孔は、周方向に円弧状に延び、前記ハブ軸１に対して、約３０度の角度幅を有する。
【００１１】
係止孔２３が設けられているアームの領域に第２リンクアーム８５を収納するためのケース８８を固定するために用いられる係止孔２７が４つ設けられている。
更に周方向外側には、前記第２固定側ケース４０を固定するための係止孔２２が設けられている。これらの係止孔２２は２つを一組として、周方向３カ所に設けられている。この第１固定側ケース２０の径方向外側には径方向外側に延びる舌部２９が複数設けられている。更に、周方向３カ所に均等角度位置に３つの軸方向に延びる突起２６が設けられている。これらは第１固定側ケース２０の周部を９０度折り曲げて形成されたものであり、後ほど説明されるブレーキシュー７０の位置決めに利用される。
図２や図７Ｂで示されるとおり、第２固定側ケース４０が、前記第１固定側ケース２０の６つの係止孔２２に対して固定されている。図１に示されるとおり、第２固定側ケース４０の後ろ側領域には、自転車のフレームとの係合用の支持アーム４５を保持するための保持部４１が設けられ、この保持部の保持用凹部に前記支持アーム４５が一対のネジ４５ａにより保持されている。支持アーム４５は前記保持部４１よりほぼ垂直に、自転車用フレームＦとほぼ並行に延びており、フレームＦに対して装着される取付バンド４６を固定している。この支持アーム４５のフレームＦに対する固定により、第１固定側ケース２０及び、第２固定側ケース４０がフレームに対して固定され、これらのハブ軸１周りの回転が阻止されるのである。この固定側ケースをフレームＦに対して固定させるための構造を第１取付手段と呼ぶ。
【００１２】
図２と図３で示されるとおり、カム部材５０が第１固定側ケースに対して回転可能に保持されている。このカム部材５０の抜け止めに関しては後に説明される。
カム部材５０は、周方向外側にローラ６０の非作動位置に対応する基本位置を定義する部分５１と、作動位置を定義するカム面５２をそれぞれ複数有している。基本位置を定義する部分５１には図２ではローラ６０が反時計方向に移動しないための壁部が備えられている。カム面５２のそれぞれは時計方向へ行くに従って径が大きくなっている。また、カム部材５０は前記第２リンクアーム８５と係合するための突起５５を保持するための係止部５３と、係止部５３に設けられた係止孔５４を有している。
このカム部材５０の内周の直径は約８３ｍｍであり、この様にカム部材５０を大径にすることにより、カム部材５０の径方向内側に空間を形成することができ、ハブ胴２の一部や、回転側ケース１００をハブ胴２に固定するための第２取付手段の一部を収容することも可能になる。これによりハブ胴２とブレーキ装置の組み合わせの軸方向の幅を小さくすることが可能になる。また、これだけの径を有するカム部材５０であると、破損の可能性の少ない肉厚の大きいハブ胴２を利用することも可能になる。従って、カム部材５０の内周の直径は７０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
次に前記カム部材５０を操作する操作機構について説明する。ブレーキ操作用ワイヤＷ１の一端が連結部８１において操作アーム８０に取り付けられている。この操作アーム８０は基部８２から延び、前記基部８２は正方形の断面を有する係合部を軸方向に２カ所有する揺動軸８４と接合するための対応する形状の係合溝と、図１において反時計回りの方向へ付勢する付勢バネ８７を収容する空間を有している。この揺動軸８４の一端は第１固定側ケースの２０係止孔２３を貫通し、抜け止めにより抜け防止がされている。この係止孔２３を貫通する箇所と、第２リンクアーム８５を収容するケース８８を貫通する部分では揺動軸８４の外周は円筒状となっており、相対回転がスムースに行われるよう形成されている。このように揺動軸８４はハブ軸１の軸芯Ｘとは径方向外側に間隔を開けて位置する揺動軸Ｙまわりで揺動するのである。
【００１４】
図３で示されるとおり、操作アーム８０の基部８２は前記ケース８８の外側面に接当しており、前記付勢バネ８７の一端は操作アーム８０に係止され、他端は前記ケース８８に係止されている。第２リンクアーム８５は、前記軸８４の正方形の断面を有する部分に係合しており、この軸８４を介して第１リンクアームである操作アーム８０と一体揺動可能になっている。前記第２リンクアーム８５の自由端部分は２股になっており、この間にカム部材５０の係止孔５４に取り付けられた係止突起５５を挟み込んで係止し、カム部材５０の周方向の両方向への揺動操作を可能にしている。
また、操作アーム８０のブレーキ操作ワイヤＷ１を係止する点８１から、前記軸芯Ｙまでの距離Ｌ１は、第２リンクアーム８５の前記軸芯Ｙから、前記係止突起５５と係合する点までの距離Ｌ２よりも約４倍大きく、Ｌ２／Ｌ１の比を小さくすることにより、ブレーキを操作するに必要な操作力を小さくする事が可能になっている。
前記基部８２には前記付勢バネ８７の一端を係止する溝を複数有し、前記付勢バネ８７による付勢力を調節できるようにしている。
【００１５】
カム部材５０の径方向外側には図５に示される転動体ケースとしてのローラケース６０が配置されている。このローラケース６０は全体的に環状をしており、軸方向に突出したバネケース６３が均等角度位置に、周方向に１２個設けられている。このバネケース６３同士の間隔の各々に円筒状のローラ６１が一つづつ収納されている。このローラ６０の各々は付勢バネ６２により時計回りの方向へ付勢されている。すなわち、カム面５２の傾斜により、ローラ６１の各々は付勢バネ６２により径方向外側に変位する方向へ付勢されていることになる。付勢バネ６２の一端はローラ６０と接当し、他端はバネケース６３の各々に設けられた凹部６４に収納されている。
このローラケース６０のバネケース６３を軸方向に貫通する状態で、係止孔６５、６６が複数設けられている。この係止孔のうち係止孔６５は、前記第１固定側ケース２０の係止孔２２や、前記第２固定側ケース４０の係止孔４３と対応する位置に設けられており、図７Ｂで示されるとおり、ローラケース６０、前記第１固定側ケース２０、 前記第２固定側ケース４０が取付ボルト９０とナット９３により固定されているのである。更に、この取付ボルト９０のヘッドには押さえ板９１が取り付けられており、この押さえ板９１の径方向内側の部分は、前記カム部材５０の外周面より径方向内側にまで延設されており、このカム部材５０の抜け止めの役割を果たしている。更にこの押さえ板９１の径方向外側の部分は下に説明される第１ブレーキ体であるブレーキシュー７０の内側面より径方向外側まで延設されており、このブレーキシュー７０の抜け止めの作用も有する。
【００１６】
第１ブレーキ体であるブレーキシュー７０が前記ローラケース６１の径方向外側に配置されている。図６で示されるとおり、ブレーキシュー７０は同形状の３つのブレーキシューで構成されている。これらのブレーキシュー７０の各々は、約１２０度の角度幅を有し、周方向中央部に第１凹部７１と第２凹部７２が形成されている。前記第１凹部７１は、図７Ａに示されるとおり第１固定側ケース２０の突起２６と係合するための溝であり、この突起２６と前記第１凹部７１との係合により、ブレーキシュー７０が各々の設定位置に保持されている。
第２凹部７２は図２や図７Ａで示されている弾性体としての板バネ９５を係止するための溝であり、この板バネ９５により第１ブレーキ体としてのブレーキシュー７０は径方向内側に付勢されている。この板バネ９５は、軸方向に延びる面９６とこれらの面９６と平行の面９７を有し、面９６は前記ブレーキシュー７０の第２凹部７２と係止し、面９７はローラケース１の下面に対し係止しており、これによりブレーキシュー７０が径方向内側に付勢されるのである。
【００１７】
板バネ９５は更に、係合孔を有する保持部９８を有し、この係合孔にネジ９４が貫通し、ネジ９４がローラケース６１に設けられたネジ穴６６に対して螺合することにより板バネは前記ローラケース６１対して固定されているのである。板バネは軸方向に対し垂直に延びる延設面９９を備えている。ブレーキシュー７０に使われる材料はアルミ合金でも、ゴム材でもよい。
ブレーキシュー７０の外周面はハブ軸２の軸芯より約６０ｍｍの距離にある。この様にブレーキシュー７０の径を大きくすることにより、制動作用する接当面の面積を大きくすることができる。また、接当面の面積を従来のものと同じ程度に維持した状態で、接当面の軸方向の厚さを小さくすることによりブレーキ装置Ｂを薄くすることが可能である。本実施形態ではブレーキシュー７０の軸方向の厚さは７．５ｍｍであり、従来のローラブレーキのブレーキシューより実質的に薄い構造になっている。
【００１８】
図３で示されるとおり、回転側ケース１００は中央部にハブ軸１を貫通させるための孔のあいたディスク形状をしている。径方向内側領域に４つの係止孔１０２が設けられている。これらの係止孔１０２の位置はハブ胴２に設けられた係止孔１０の位置と対応しており、ヘッド１１４を有するボルト１１３により回転側ケース１００はハブ胴２に対して一体回動するように固定されている。この回転側ケース１００の係止孔１０２とボルト１１３は第２取付手段を構成している。図３で明らかなとおり、ボルト１１３のヘッド１１４は、カム部材５０の径方向内側に形成された空間に収容されている。また、係止孔１０２とボルト１１３はハブ軸２の軸芯方向視において、前記ハブ軸２と前記カム部材５０の間に位置している。
【００１９】
回転側ケース１００の径方向外側領域には第２ブレーキ体であるブレーキリング１１０が、回転側ケース１００に設けられた８つの係止孔１０１とこれを貫通する取付ネジ１０３により固定されている。このブレーキリング１１０は軸方向に延び、前記ブレーキシュー７０の接当面と接当する接当面１１１を有する。回転側ケース１００の周部には径方向に延びる放熱板１０５が軸方向に４枚一体的に設けられている。
図３で明らかなとおり、カム部材５０に形成された空間にはハブ胴２の右端部も入り込んでいる。この様に、従来のローラブレーキの構成のように、カム部材をハブ軸２と並列させて配置するのではなく、カム部材５０をハブ軸２の端部より径方向外側に配置することによりハブ胴２とブレーキ装置Ｂの組み合わせ全体の幅を小さくすることができるのである。
上記の構造により、図示されていないハンドルに取り付けられたブレーキレバーを操作すると、操作アーム８０が図２の矢印の方向へ揺動し、カム部材５０を揺動操作することができるのである。ブレーキレバーをゆるめ操作すると、操作アーム８０の基部８２に設けられた付勢バネ８７によりカム部材５０が、第２リンクアーム８５を介して反対側に戻し操作され、制動力が解除されるのである。
【００２０】
［別実施形態］
上記実施形態では、固定側ケースをハブ軸２に対して固定する第１取付手段を第２固定側ケースに取り付けられた保持アーム４５と、取付バンド４６で構成したが、第１取付手段を、第１ロック間座４にスプラインを設け、このスプラインに係止する第１固定側ケースに設けた溝として構成しても良い。
更に上記実施形態では、転動体として円筒状のローラ６０が利用されているが、転動体としては例えば球状のボールを利用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自転車用ブレーキの側面図
【図２】図１のブレーキの内部構造を示す側面図
【図３】図１のブレーキの内部構造を示す断面図
【図４】第１固定側ケースの形状を示す平面図
【図５】ローラケースの形状を示す平面図
【図６】ブレーキシューの形状を示す
【図７】（Ａ） 本発明のブレーキ装置の重要部分の取付状態を示す断面図
（Ｂ） 本発明のブレーキ装置の重要部分の取付状態を示す断面図
【図８】公知技術のローラブレーキを示す断面図
【符号の説明】
Ｆ フレーム
Ｗ１ ブレーキ操作ワイヤ
１ ハブ軸
２ ハブ胴
２０ 第１固定側ケース
４０ 第２固定側ケース
５０ カム部材
６０ ローラケース
６１ ローラ
６２ 付勢バネ
７０ ブレーキシュー
８０ 第１リンクアーム
８５ 第２リンクアーム
９５ 板バネ
１００ 回転側ケース
１１０ ブレーキリング
１１３ 取付ボルト

Claims (5)

1. 固定側ケースと、
   前記固定側ケースを自転車のハブ軸に対して固定するための第１取付手段と、
   前記固定側ケースに取り付けられる転動体ケースと、
   前記転動体ケース内に備えられ、前記ハブ軸に対し、周方向及び、径方向に変位可能な転動体と、
   前記転動体の径方向内側の位置に、前記固定側ケースに対し回転可能に取り付けられ、前記転動体を前記径方向外側に変位操作するカム部材と、
   前記固定側ケースに対して前記転動体の径方向外側に配置され、前記転動体の径方向外側への変位に起因して、径方向外側に変位した作動位置と、前記作動位置に対し径方向内側に移動した非作動位置の間で変位可能の、複数のブレーキシューで成る第１ブレーキ体と、
   回転側ケースと、
   前記ハブ軸に対して回転可能のハブ胴に前記回転側ケースを取り付けるために、前記回転側ケースに設けられた第２取付手段と、前記回転側ケースに固定され、前記第１ブレーキ体の径方向外側に位置した状態で、前記第１ブレーキ体が前記作動位置にある際に、前記第１ブレーキ体と接当する第２ブレーキ体を備える自転車用ブレーキであって、
   前記カム部材の前記径方向内側には、前記第２取付手段の少なくとも一部を収容する空間が形成され、前記第２取付手段は前記ハブ軸の軸芯方向視において、前記ハブ軸と前記カム部材の間に位置するよう配置されており、
   前記固定側ケースには、前記第２取付手段に対するアクセスを許す孔が設けられており、
   前記複数のブレーキシューの各々は、弾性体により径方向内側方向に付勢されており、前記弾性体の各々は、対応する前記ブレーキシューと係合し、前記軸芯方向に延びる一端と、前記カム部材の径方向外側に配置される前記転動体ケースに対して係止する他端を有する自転車用ブレーキ。
2. 前記自転車用ブレーキには前記カム部材を操作するカム操作部が備えられており、このカム操作部は前記ハブ軸に対し径方向外側に位置する揺動軸芯周りで揺動する第１リンクアームと、前記カム部材に設けられた係止具と、前記第１リンクアームと一体的に回転し前記係止具と係合する第２リンクアームを備える請求項１による自転車用ブレーキ。
3. 前記転動体ケースは前記固定側ケースに対して固定されており、前記転動体の各々は各別の弾性体により径方向外側に変位する方向へ付勢されている請求項１による自転車用ブレーキ。
4. 前記第１ブレーキ体は、弾性体により径方向内側方向に付勢されている請求項１による自転車用ブレーキ。
5. 前記カム部材の内周の直径は７０ｍｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項による自転車用ブレーキ。

Images