JP2002145161A - 自転車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のカンチレバー方式にのみ対応していたフ
レームはディスクブレーキを取り付けるためのディスク
マウントを新たにフレームに溶接、あるいはネジで締結
していた。強い制動力が得られるディスクブレーキは、
ディスクマウントに強い制動力を受けることになり、安
全に停止するためには制動力を考慮したディスクマウン
トの設計を行う必要があるが、十分な強度が得られてい
ない可能性があるほか、後付けされたディスクマウント
は車体に対して精度良く締結、溶接されない場合あり、
ディスクブレーキを取り付ける際に車輪のディスクロー
ターに対して取り付け精度を得られず、設計された制動
力を発揮出来ない。 【解決手段】ディスクブレーキを用いて制動を行う自転
車で、少なくとも２つ以上の締結部品でディスクブレー
キキャリパーを取り付けるマウント部分と、車輪の軸を
支える車輪軸支持部材を同一構造体で構成する

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクブレーキを用
いて制動を行う自転車の後輪を軸支する部材に関する。

【従来の技術】近年、自転車を制動する装置として、車
輪の軸を構成するハブにディスクを取り付け、そのディ
スクをパッドを押し当てて制動する、いわゆるディスク
ブレーキを用いる方式が使われ始めてきた。従来の自転
車用ブレーキは自転車のリム側面をゴム等の部材を押し
つけて制動する、カンチレバー方式ものがある。この方
式は比較的廉価でブレーキを構成することが可能である
が、制動という点ではリムに水滴等、濡れると制動力が
落ちるという欠点があった。例えば雨天の時および水た
まりを通過したあとでの制動が効かなくなるというもの
である。しかし、ディスクブレーキの場合ではディスク
が車軸の中心付近に配置されるため、水たまりを走行し
た場合でも水に触れることはなく、また水に触れてしま
った場合でも制動時に発生する熱で瞬時にディスクを乾
燥させ、すぐに制動力が回復するという特徴がある。更
に近年になってディスクブレーキにおけるキャリパーの
取付位置に関する国際的な標準統一規格が制定され、フ
レーム側が統一規格に準拠したディスクブレーキ取り付
け部材（以後ディスクマウントとする）を持っていれ
ば、ある特定のブレーキメーカーに依存しないブレーキ
を利用することが可能となり、利用者の目的に合ったブ
レーキを選択できるような環境が整ってきた。。しか
し、従来のカンチレバー方式にのみ対応していた自転車
フレーム（以後フレームとする）はディスクブレーキを
取り付けるためのディスクマウントを新たにフレームの
チェーンステー、およびシートステーに溶接、あるいは
ネジで締結してディスクブレーキが取り付けられるよう
にしていた。前述したように強い制動力が得られる一方
でディスクマウントには強い制動力がかかり、その力の
方向はディスクブレーキロータ有効径接線方向、つまり
フレームに対して曲げの力が働くことになり、場合によ
ってはフレームが曲がったり最悪の場合は折れてしまう
恐れがある。また、そのディスクマウントとフレームの
接合部の力の他に、車軸付近では地面から入力された衝
撃力、制動時に地面との摩擦でかかる力など、様々な力
が働いて、ブレーキ単体の制動力以上の力を受けること
になり考慮しなければならない力が多く、また無視でき
る大きさの力ではない。ディスクブレーキを用いた自転
車を的確にかつ安全に停止するためには、複雑に作用す
る力関係を理解し、それらの力を考慮したディスクマウ
ントの設計を行う必要があるが、後付けで取り付けられ
たディスクマウントでは十分な強度が得られていない可
能性があるほか、車体に対して精度良く締結、溶接され
ない場合が多々見られ、ディスクブレーキを取り付ける
際に車輪のディスクに対して精度を得られず、十分な制
動力を発揮出来ない場合があった。

【問題を解決するための手段および作用】本発明は、以
上の問題点に鑑みてなされたもので、ディスクブレーキ
を用いて制動を行う自転車で、車輪軸支持部材とディス
クマウントを同一部材で構成することでフレームに対し
て高精度で低コストで取付を可能にし、さらに、制動時
に発生するディスクブレーキの制動力ベクトルをシート
ステーの角度とほぼ一致するような位置にディスクブレ
ーキキャリパーを配置することでフレームに対して過大
な力が集中すること軽減させ、信頼性のある自転車を提
供する事を目的とする。

【実施例】以下図面に従い、本発明の実施例について説
明する。

【実施例１】図１は本発明を実施した自転車の後軸部の
実施例を示す図である。１は車輪軸支持部であり、この
構造体はディスクマウント１ａ、を備えている。１ｂは
ディスクキャリパー取付穴であり、ディスクキャリパー
２はこのディスクキャリパー取付穴１ｂを通してディス
クマウント１ａとボルトで締結される。切り欠き部１ｃ
には図４に示されるのハブ軸部３が嵌まるようになって
いて車輪はこの切り欠き部１ｃに沿って脱着可能の構造
になっている。４は車輪固定レバーであり、レバー４を
閉じ側に倒すことで軸のスラスト方向に付勢され、車輪
軸支持部１がレバー４の端部４ａとハブ軸端部３ａに挟
まれ密着して、車輪が容易に外れない構造になってい
る。５はディスクブレーキ用のディスクローターで、６
本のビス７でハブの端面に堅牢に締結されている。車輪
を組み付けた状態ではディスクローター５はブレーキキ
ャリパー内に納まった位置に決められており、制動時は
油圧回路を経てキャリパー２内にあるシリンダ２ｂを駆
動する。ブレーキパッド２ａはシリンダ２ｂと同期して
駆動されるようになっており、不図示のブレーキレバー
を操作するとブレーキパッド２ａはディスクローター５
と接触し、摩擦力を発生させ、ブレーキがかかる仕組み
になっている。（図２）制動力を設計通りに発生させる
ためにはディスクローター５とディスクキャリパー２を
平行に配置する必要がある。ディスクキャリパー２の位
置決めにはディスクマウントの位置精度に、ディスクロ
ーター５の位置決めにはハブの端面の面精度に依存する
が、ハブは機械加工が容易であるため、端面の面精度が
出しやすいが、その一方、ディスクマウントの位置精度
については従来の方式だとディスクブレーキマウント部
材６ａはフレームにディスクブレーキマウント部材６ｂ
は車輪軸支持部１に別々に溶接していた（図３）。この
ため２つのディスクマウントが溶接されたあとにお互い
の平面度を保証する為の工具を用意しなければならない
他、２つのディスクマウント部６ａ、６ｂの位置関係
も、ディスクキャリパー２が取り付くことができるよう
厳密に揃えなければならず、溶接の作業性という観点か
らも問題があった。しかし、本発明の方式によると、デ
ィスクマウント部は車輪軸支持部材１と一体の構造にな
っているため、溶接作業が無くなり、ディスクローター
５とディスクキャリパー２との位置精度が向上しブレー
キの性能が向上する。いま、使用者が自転車を走行中に
制動動作を行う場合を見てみると、ディスクブレーキキ
ャリパー２が受ける力と方向はディスクブレーキキャリ
パー２中心部におけるディスクローター５の有効径の接
線方向、つまりベクトル８である（図４ａ、ｂ）。従来
の場合を例に取ってみると、このベクトル８の向きはシ
ートステー９に対してほぼ直角に入力されていることが
わかる。このことは材料にたいして曲げの力として働
き、シートステー９が大きくたわんで変形し、ブレーキ
を強くかけた場合にはブレーキの根本の位置が大きく変
わり、制動性能を劣化させる恐れがあるほか、最悪の場
合だとシートステー９が折損する可能性もある。しかし
本発明の実施形式によると制動によりディスクブレーキ
キャリパー２に発生した力ベクトル８はシートステー９
とほぼ同一の方向を向いており、制動により発生した力
はシートステー９に対して圧縮の力として作用し、シー
トステー９が折損する可能性が極めて少なくなる。ま
た、曲げの力がほとんど働かなくなるため、シートステ
ー９の材料を今までよりも薄肉の材料を使うことが可能
となり、自転車の軽量化にも貢献する。

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る発明
によればディスクブレーキを用いて制動を行う自転車
で、車輪軸支部材とディスクマウントを同一部材で構成
することでディスクブレーキを自転車フレームに対して
高精度かつ低コストで取付を可能にし、更に信頼性のあ
る自転車を提供する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のディスク取り付け部を示した説明図で
ある。

【図２】同ディスク取り付け部の断面を説明した図であ
る。

【図３】従来のディスク取り付け部を示した説明図であ
る。

【図４ａ】本発明のディスク取り付け部の制動力を模式
的に説明した図である。

【図４ｂ】従来のディスク取り付け部の制動力を模式的
に説明した図である。

【符号の説明】

１ 車輪軸支持部材 ２ ディスクブレーキキャリパー ３ ハブ ４ 車輪固定レバー ５ ディスクローター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスクブレーキを用いて制動を行う自転
   車で、締結部品でディスクブレーキキャリパーを取り付
   けるマウント部分と、車輪の軸を支える車輪軸支持部材
   を同一構造体で構成することを特徴とする自転車
2. 【請求項２】前記ディスクブレーキキャリパの位置が、
   前記ディスクブレーキキャリパ中心位置とディスクブレ
   ーキロータの有効円に接する直線の角度が、前記ディス
   クブレーキマウントと接合するシートステーの角度にほ
   ぼ一致して構成されることを特徴とする請求項１記載の
   自転車