JP3720002B2 - 自転車用ハブブレーキ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキ装置、特に、自転車の車輪のハブを制動する自転車用ハブブレーキ装置に関する。
【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、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。
【０００３】
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。この種のハブブレーキ装置のドラムブレーキやローラブレーキは、それぞれ車輪のハブと一体回転する筒状のブレーキドラムの内周面にブレーキシューを接触させて摩擦により制動する。さらにローラブレーキでは、周方向に間隔を隔てて配置されたローラをカムにより径方向外方に移動させてブレーキシューを移動させている。このため、内部にグリースが注入されており、ローラの移動がスムーズである。
【０００４】
この種のハブブレーキ装置では、たとえばステンレス合金製のブレーキドラムに、熱伝達性能が高い、たとえばアルミニウム合金製のフィンを有する冷却ディスクを設けたものがある。ブレーキドラムは、内周面を制動面が形成されたたとえばステンレス合金製のドラム本体を有しており、冷却ディスクは、ドラム本体の外周面に固定されている。冷却ディスクを装着してドラム本体を冷却することにより、熱による制動性能の低下を抑えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ドラム本体に冷却ディスクを固定する場合、ドラム本体を金型内にインサートして冷却ディスクを形成するインサート成形により固定することが考えられる。しかし、一体形成により冷却ディスクをドラム本体に固定すると、ドラム本体が金属製のため成形時の熱でドラム本体側が変色したり、変形したりする不具合が生じるおそれがある。特にめっき処理などを施すとインサート成形時に変色が生じやすい。変色や変形が生じると、後工程での手直しが必要になり、製造が煩雑になり製造コストが上昇する。また、一体形成するには、できあがったドラム本体を鋳造設備がある別の場所まで運んだり、金型に位置決めして配置したりしなければならないなどの煩わしい作業が必要になる。このため、製造作業に手間がかかるとともに成形金型も複雑な高価なものになり、やはり製造コストが上昇する。
【０００６】
本発明の課題は、自転車用ハブブレーキ装置において、冷却ディスクをドラム本体に簡単かつ安価に固定できるようにすることにある。
【０００７】
【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は、自転車フレームに装着される車輪のハブを制動する装置であって、固定ブラケットと、ブレーキドラムと、ブレーキシューと、ブレーキ動作部と、付勢部材とを備えている。固定ブラケットは、フレームに回転不能に装着されるものである。ブレーキドラムは、ドラム本体及び冷却ディスクを有している。ドラム本体は、ハブと一体回転可能であり内周面に制動面、及び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を有する円筒状のものである。制動面は、断面が径方向外方にいくにつれて幅が狭くなる台形状に凹んで形成されているとともに、グリース充填溝は、少なくとも制動面の最も凹んだ部分に形成された第１溝を有し、接触面は、断面が制動面に接触可能に凸に突出した台形状に形成されている。冷却ディスクは、ドラム本体の外周面に圧入かつカシメ固定されたものである。ブレーキシューは、ブレーキドラムの制動面に接触可能な接触面を有し、固定ブラケットに対して実質的に回転不能であり、ブレーキドラムに制動作用するものである。ブレーキ動作部は、固定ブラケットに移動自在に設けられ、ブレーキシューをブレーキドラム側に圧接させるものである。付勢部材は、グリース充填溝内に配置される突出部を有しブレーキシューを径方向内方に付勢する部材である。
【０００８】
このブレーキ装置では、ブレーキ動作部が動作すると、ブレーキシューがブレーキドラムに圧接してハブが制動される。このとき、発生する熱は冷却ディスクにより効果的に外部に逃げブレーキシュー及びドラム本体の発熱を抑えることができ、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。この冷却ディスクは、ドラム本体に圧入された後にカシメ固定されている。ここでは、冷却ディスクをドラム本体に圧入により固定した後さらにカシメにより固定しているので、冷却ディスクをドラム本体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るとともに成形金型も単純な安価なものになり、冷却ディスクをドラム本体に簡単かつ安価に固定できるようになる。
【０００９】
また、制動面及び接触面が平坦ではなく凹及び凸に突出しているので、従来の平坦な場合に比べてこれらの摩擦面積が大きくなる。このため、摩擦面での単位面積当たりの発熱量を小さく抑えることができ、ブレーキ温度がさらに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さらに抑えることができる。また、制動面に接触面を凸に角度を持たせて接触させることにより、くさび作用によって制動面と接触面との接触圧力が高くなり、摩擦力を平坦な従来のものより増大させることができる。これによりコンパクトなサイズで大きな制動力を得ることができる。
【００１０】
発明２に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１に記載の装置において、ドラム本体は、外周面に他の部分より小径に形成されたカシメ面を有し、冷却ディスクはカシメ面にカシメ固定される。この場合には、ドラム本体の他の部分から小径のカシメ面に向けて冷却ディスクを転圧して縮径することにより、簡単かつ確実に冷却ディスクをドラム本体にカシメ固定できる。
【００１１】
発明３に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１又は２に記載の装置において、ドラム本体は、外周面に回転方向に間隔を隔てて形成された多数の凹部を有する。この場合には、冷却ディスクをドラム本体の外周面に圧入する際に多数の凹部を通過するので、凹部によって冷却ディスクが回り止めされる。
【００１２】
発明４に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明３に記載の装置において、凹部は、カシメ面を構成している。この場合には、カシメ面としての凹部に向けて冷却ディスクをたとえば転圧してカシメ固定することにより、回り止めと固定とを一度に行える。
【００１３】
発明５に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明２又は３に記載の装置において、カシメ面は、外周面に端部に向けて先細りに形成されたテーパ面を有する。この場合には、カシメ面が外周面の端部に形成されたテーパ面で構成されているので、カシメたときの冷却ディスクとドラム本体との接触面積が大きくなり、冷却ディスクを安定してカシメ固定できるとともに、接触面積の増加により冷却効率も向上する。
【００１４】
発明６に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１から５のいずれかに記載の装置において、冷却ディスクは、ドラム本体に向けてカシメ固定される円筒部と、円筒部から径方向外方に延びるディスク部とを有し、円筒部の一端がドラム本体に向けて径方向内側に折り曲げられることにより冷却ディスクは前記ドラム本体にカシメ固定される。この場合には、円筒部の一部又は全部をドラム本体に向けて折り曲げることによりカシメ固定しているので、冷却ディスクのハブ軸方向の移動を確実に防止できる。
【００１５】
発明７に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１から６のいずれかに記載の装置において、ドラム本体の外周面には、冷却ディスクを回り止め可能なローレット部が形成されている。この場合には、ローレット部により冷却ディスクを確実に回り止めできる。
【００１６】
発明８に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１から７のいずれかに記載の装置において、冷却ディスクは、周方向に間隔を隔てて配置された冷却フィンを有する。この場合には、冷却ディスクの空気との接触面積が増加するとともに回転により空気の流れを形成できるので、冷却効率がさらに高くなる。
【００１７】
発明９に係る自転車用ハブブレーキ装置は、発明１から８のいずれかに記載の装置において、ブレーキ動作部は、固定ブラケットに前記ハブの軸回りに揺動自在に装着され、自転車のハンドルに装着されたブレーキレバーと連結される動作アーム部と、動作アーム部と一体的に回動し、外周面に凹凸からなるカム部を有するカム部材と、カム部材とブレーキシューとの間に両者に接触しかつ周方向に間隔を隔てて設けられ、カム部材の回動により径方向に移動する複数のローラとを有する、この場合には、ローラブレーキにおいて、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とともに、グリースの蒸発を抑えることによりスムーズなブレーキフィーリングを実現することができる。
【００１８】
【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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
＜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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
〔他の実施形態〕
（ａ）前記実施形態では、ハブ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、ハブブレーキ装置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にも本発明を適用できる。
【００６８】
（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。
【００６９】
（ｃ）冷却ディスク４４のカシメ固定方法は前記実施形態に限定されない。たとえば、図２２に示すように、ドラム本体１４３の外周面に形成されたローレット部１５１ｂをカシメ面にしてもよい。この場合ローレット部１５１ｂに向けて円筒部１４４ｂの外周面から２点鎖線で示すローラ１８０により転圧してカシメ固定すればよい。また、グリースが外部に流出するのを防止するためにドラム本体１４３の円周部１５１と冷却ディスク１４４の円筒部１４４ｂとの隙間にシール剤を塗布して形成されたシール部１８１が形成されている。なお、この実施形態ではディスク部１４４ｃに冷却フィンは形成されていない。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却ディスクをドラム本体に圧入により固定した後さらにカシメにより固定しているので、冷却ディスクをドラム本体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、冷却ディスクをドラム本体に簡単かつ安価に固定できるようになる。
【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。
【図２２】 他の実施形態の図７に相当する図。
【符号の説明】
１ フレーム
６，７ 前後輪
６ａ 前ハブ
１３ｆ，１３ｒ 前後のブレーキ装置
３０ｆ，３０ｒ 前後の固定ブラケット
３３ｆ，３３ｒ 前後のブレーキ動作部
４０，１４０ ブレーキドラム
４１ ブレーキシュー
４１ａ 接触面
４３，１４３ ドラム本体
４４，１４４ 冷却ディスク
４４ａ 冷却フィン
４４ｂ，１４４ｂ 円筒部
４４ｃ，１４４ｃ ディスク部
５１ａ 制動面
５１ｂ ローレット部
５１ｄ カシメ面
６０ 動作アーム部
６１ カム部材
６２ ローラ

Claims (9)

1. 自転車のフレームに装着される車輪のハブを制動する自転車用ハブブレーキ装置であって、
   前記フレームに回転不能に装着される固定ブラケットと、
   前記ハブと一体回転可能であり内周面に制動面、及び前記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を有する円筒状のドラム本体、及び前記ドラム本体の外周面に圧入してカシメ固定された冷却ディスクを有するブレーキドラムと、
   前記ブレーキドラムの前記制動面に接触可能な接触面を有し、前記固定ブラケットに対して実質的に回転不能であり、周方向に間隔を隔てて配置され、前記ブレーキドラムに制動作用する複数のブレーキシューと、
   前記固定ブラケットに移動自在に設けられ、前記ブレーキシューを前記ブレーキドラム側に圧接させるブレーキ動作部と、
   前記グリース充填溝内に配置される突出部を有し前記ブレーキシューを径方向内方に付勢する付勢部材と、を備え
   前記制動面は、断面が径方向外方にいくにつれて幅が狭くなる台形状に凹んで形成されているとともに、前記グリース充填溝は、少なくとも前記制動面の最も凹んだ部分に形成された第１溝を有し、
   前記接触面は、断面が前記制動面に接触可能に凸に突出した台形状に形成されている、自転車用ハブブレーキ装置。
   を備えた自転車用ハブブレーキ装置。
2. 前記ドラム本体は、外周面に他の部分より小径に形成されたカシメ面を有し、
   前記冷却ディスクは前記カシメ面にカシメ固定される、請求項１に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
3. 前記ドラム本体は、外周面に周方向に間隔を隔てて形成された多数の凹部を有する、請求項１又は２に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
4. 前記凹部は、前記カシメ面を構成している、請求項３に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
5. 前記カシメ面は、前記外周面に端部に向けて先細りに形成されたテーパ面を有する、請求項２又は３に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
6. 前記冷却ディスクは、前記ドラム本体にカシメ固定される円筒部と、前記円筒部から径方向外方に延びるディスク部とを有し、
   前記円筒部の一端が前記ドラム本体に向けて径方向内側に折り曲げられることにより前記冷却ディスクは前記ドラム本体にカシメ固定される、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
7. 前記ドラム本体の外周面には、前記冷却ディスクを回り止め可能なローレット部が形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
8. 前記冷却ディスクは、周方向に間隔を隔てて配置された冷却フィンを有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の自転車用ハブブレーキ装置。
9. 前記ブレーキ動作部は、
   前記固定ブラケットに前記ハブの軸回りに揺動自在に装着され、前記自転車のハンドルに装着されたブレーキレバーと連結される動作アーム部と、
   前記動作アーム部と一体的に回動し、外周面に凹凸からなるカム部を有するカム部材と、
   前記カム部材と前記ブレーキシューとの間に両者に接触しかつ周方向に間隔を隔てて設けられ、前記カム部材の回動により径方向に移動する複数のローラとを有する、請求項１から８のいずれかに記載の自転車用ハブブレーキ装置。

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