JP5048744B2 - 自転車用ブレーキ - Google Patents
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Description
このキャリパーブレーキによれば、ブレーキワイヤの牽引によって、パンタグラフリンク機構が左右に張り出す形で変形するようになっている。これにより、ブレーキシューが取り付けられた左右のアームが揺動し、左右のブレーキシューでリムを挟み込んで制動力を発生させることが可能とされている。
例えば、ブレーキが効きすぎる場合には、ブレーキワイヤのラインにモジュレーターを組み込んだり、ブレーキが効き足りない場合には、ブレーキシューを摩擦係数の高いものに変更したりする等の改善策を施す必要がある。更に、このような改善策で対応できない場合には、キャリパーブレーキそのもの別のものに変更する等といった対策も必要となってしまっていた。
そのため、挟み力の初期値を調整する目的でパンタグラフリンクの調整を行うと、ブレーキレバーの操作位置(引き代)に対するブレーキシューとリムとの初期位置が連動して変化する関係になっているので、ブレーキレバーを握るとすぐにブレーキシューがリムに接触するほどブレーキシューとリムとの隙間が小さくなってしまったり、逆にブレーキシューとリムとが接触できないほど隙間が大きくなってしまったりということがあり、ブレーキを安全に効かせることが難しくなる恐れがあった。つまり、ブレーキの効き以前の信頼性の問題に繋がるものであった。
(1)本発明に係る自転車用ブレーキは、ブレーキレバーの作動に伴ってワイヤが牽引されたときに、車輪のリムを左右から挟み込むことで制動力を発生させるキャリパー式の自転車用ブレーキであって、前記リムを間に挟んで該リムの左右に向かい合うように配設された一対のアーム部と、該アーム部の下端部に取り付けられたブレーキシューと、前記アーム部の中間部をそれぞれ揺動自在に支持する台座部と、前記ブレーキシューが前記リムから離間し、且つ、上端部が互いに接近するように前記一対のアーム部をそれぞれ付勢する付勢部材と、前記一対のアーム部の上端部間に取り付けられ、前記ワイヤの牽引時に上端部が互いに拡開するように一対のアーム部を揺動させ、前記ブレーキシューを前記リムに押し当てる拡開機構と、を備え、前記拡開機構が、前記ワイヤを前記ブレーキレバーから導く管体が接続される管体接続部と、前記管体から突出した前記ワイヤが接続されるワイヤ接続部と、前記管体接続部、前記ワイヤ接続部及び前記一対のアーム部の上端部を、複数の連結体を介してリンク接続すると共に、前記ワイヤの牽引によって変形して一対のアーム部の上端部を互いに拡開させる多節リンクと、を備え、少なくともいずれか一方の前記アーム部と前記多節リンクとの間には、前記リムと前記ブレーキシューとの間の隙間を一定に維持した状態で、前記ワイヤに対する前記連結体の角度を調整する調整機構が設けられていることを特徴とする。
ワイヤが牽引されると、ワイヤ接続部が管体接続部に接近するように、複数の連結体からなる多節リンクが変形する。多節リンクは、この変形によって一対のアーム部の上端部を互いに拡開させるような力を作用させる。これにより、上述したように、ブレーキシューをリムに押し当てて、制動力を発生させることができる。
ところで、少なくとも一方のアーム部と多節リンクとの間には調整機構が設けられているので、ブレーキシューによりリムを挟み込む力(挟み力)の初期値を任意に調整することができ、ブレーキの効きを変更することができる。
このように、調整機構によりワイヤに対する連結体の角度を調整することで、一対のアーム部の上端部を拡開する際の力を調整することができ、結果的に挟み力の初期値を任意に調整することができる。
しかも、調整機構によりワイヤに対する連結体の角度を調整する際、リムとブレーキシューとの間の隙間を変化させることなく、一定に維持したままの状態で行うことができる。つまり、一対のアーム部を揺動させることなく、ワイヤに対する連結体の角度を調整して多節リンクの形状を変更することができる。
そのため、僅かにブレーキレバーを握るとブレーキシューとリムとが接触するといった引き代が全くない状態であったり、逆にブレーキレバーの引き代の最後の部分でようやくブレーキシューとリムとが接触し、挟み力を十分得られない状態となったりするといった不都合が生じ難く、ブレーキレバーの操作位置(握り代)に対するブレーキの効きを適切な設定とすることができ、ブレーキのレスポンス性を安定に維持して信頼性を確実なものとすることができる。
従って、管体の取付作業を効率良く行うことができる。また、管体を不自然に捻じ曲げることなく取付作業を行えるので、ワイヤの作動抵抗が増えたり、管体の曲がり部に応力が集中して耐久性に悪影響を及ぼしたりすることを抑制することができる。
本実施形態の自転車用ブレーキ1は、図1から4に示すように、ブレーキレバー2からブレーキ作動力が伝達されたときに、車輪3のリム4を左右から挟み込むことで制動力を発生させるキャリパー式のブレーキである。
なお、本実施形態では、ブレーキ作動力を、インナーワイヤ40aを利用して機械的に伝達することで、制動力を発生させる自転車用ブレーキを例に挙げて説明する。つまり、ブレーキ作動力を伝達する伝達体としてインナーワイヤ40aを利用し、このインナーワイヤ40aが牽引されたときに、リム4を左右から挟み込んで制動力を発生させる場合を例に挙げて説明する。
本実施形態の自転車用ブレーキ1は、図1に示すように、車輪3(前輪)を軸支する前ホーク5に取り付けられており、車輪3を跨いだ状態で該車輪3の上方に強固に固定されている。
そして、この自転車用ブレーキ1は、図1及び図2に示すように、一対のアーム部10R、10Lと、各アーム部10R、10Lに取り付けられた左右のブレーキシュー11R、11Lと、一対のアーム部10R、10Lの中間部をそれぞれ揺動自在に支持する台座部31と、この台座部31がそれぞれ固定され、該台座部31を介して一対のアーム部10R、10Lを連結するアーチ板12と、一対のアーム部10R、10Lをそれぞれ付勢する捩りバネ(付勢部材)13と、一対のアーム部10R、10Lの上端部を互いに拡開させる(押し広げる)拡開機構14と、で主に構成されている。
また、アーム部10R、10Lには、円筒部20と長穴10bとの間において、捩りバネ13の一端部を引っ掛けて固定する固定ピン22が後方側に突出するように形成されている。
そして、本実施形態の自転車用ブレーキ1は、図1に示すように、この取付用ねじ30を主に利用して前ホーク5に取り付けられている。
なお、図7は、台座部31が固定されたアーチ板12の正面図である。図8は、図7に示すB−B線に沿った断面図である。
これにより、上述したように筒部材35は、台座部31に対して回転不能な状態で組み合わされるようになっている。
詳細には、図1及び図2に示すように、左右のアーム部10R、10Lは、台座部31に組み合わされた筒部材35が円筒部20内に挿入されるように組み合わされている。そして、筒部材35の先端部には、アーム部10R、10Lの抜けを防止する座金39が軽圧入されている。そして、この座金39を押さえ込むように、台座部31のねじ孔31aに取付ネジ37が螺着されている。この際、取付ネジ37は、筒部材35の先端面に接触している。これにより、取付ネジ37の締め込みによってアーム部10R、10Lの揺動具合が影響を受けないようになっている。
特に、アーム部10R、10Lの円筒部20内にはブッシュ21が設けられているので、筒部材35に対して抵抗少なく摺動するようになっている。従って、アーム部10R、10Lは、滑らかに揺動可能とされている。
なお、このプレート部36は、上述したように位置決めピンが位置決めプレート32側の位置決め孔32aに入り込むことで、回転不能な状態で周方向に位置決めされており、突起片36aが所望の位置にセットされるように調整されている。
また、この調整ネジ38とは別に、位置決め孔32aに入り込んでいる筒部材35の位置決めピンを、他の2つの位置決め孔32aに適宜入れ替えることで、台座部31に対する筒部材35の姿勢を周方向に微調整することが可能とされている。これにより、捩りバネ13の付勢力を微調整して、左右のブレーキシュー11R、11Lのバランスを微調整することができるようになっている。
なお、図10は、第1接続部41の正面図である。図11は、図10に示す矢印C方向から見た第1接続部41の側面図である。図12は、図10に示す矢印D方向から見た第1接続部41の上面図である。
達磨ねじ60は、図13及び図14に示すようにヘッド部60aが縦長に形成されている。そして、ヘッド部60aに近い軸部60bの根元側にインナーワイヤ40aを通すワイヤ貫通孔60cが形成されている。
なお、図13は、達磨ねじ60の側面図である。図14は、図13に示す矢印E方向から見た達磨ねじ60の図である。
なお、図15は、ねじ受け部61の正面図である。図16は、図15に示す矢印F方向から見たねじ受け部61の側面図である。図17は、図15に示す矢印G方向から見たねじ受け部61の上面図である。
なお、図18は、中継部材44R、44Lの側面図である。図19は、図18に示す矢印J方向から見た中継部材44R、44Lの側面図である。
このように構成された中継部材44R、44Lは、図2、図3及び図9に示すように、取付孔10aに挿通され、複数のワッシャ70が取り付けられたねじ部44aにナット71が締め込まれることで一対のアーム部10R、10Lの上端部にそれぞれ固定されている。この際、中継部材44R、44Lは、フォーク部44bが一対のアーム部10R、10Lの間に位置する向きで固定されている。
更に、中継部材44R、44Lは、ナット71を緩めた際に、一対のアーム部10R、10Lの上端部同士を結ぶ(取付孔10aの中心を結ぶ)軸線S回りに回転可能とされており、フォーク部44bの向きを軸線S回りに360度自在に変更することができるようになっている。
なお、図20は、第3接続部45R、45Lの正面図である。図21は、図20に示す矢印K方向から見た第3接続部45R、45Lの側面図である。図22は、図20に示す矢印M方向から見た第3接続部45R、45Lの上面図である。
このように構成された第3接続部45R、45Lは、図3及び図9に示すように、固定ねじ82によって中継部材44R、44Lのフォーク部44bに固定されている。そのため、第3接続部45R、45Lは、中継部材44R、44Lが軸線S回りを回転したときに同時に共回りするようになっている。
具体的には、1つ目の連結体90が第1接続部41と第3接続部45Rとをリンク接続し、2つ目の連結体90が第1接続部41と第3接続部45Lとをリンク接続し、3つ目の連結体90が第3接続部45Rと第2接続部42とをリンク接続し、4つ目の連結体90が第3接続部45Lと第2接続部42とをリンク接続している。
また、連結体90が取り付けられた後、各突起体51、63、81の先端部には環状溝51a、63a、81aを利用してリテーニングリング92が取り付けられており、連結体90が突起体51、63、81から外れてしまうことを防止している。
なお、図23は、図3に示す状態からパンタグラフリンク43を上下に潰れ、左右に張り出すように変形させた状態の自転車用ブレーキ1の正面図である。
なお、図25は、図1に示す状態から軸線回りに拡開機構14を90度回転させ、インナーワイヤ40a及びアウターワイヤ40bの取出方向を前方に向けた状態の自転車用ブレーキ1の側面図である。図26は、図25に示す自転車用ブレーキ1の正面図である。
次に、このように構成された自転車用ブレーキ1を利用して、制動力を発生させる場合について説明する。
はじめに、通常時の段階では、図2及び図3に示すように、ブレーキシュー11R、11Lがリム4から離間するように一対のアーム部10R、10Lが捩りバネ13によって付勢されている。ここで、走行中、ブレーキレバー2を作動させると、該ブレーキレバー2の作動に伴ってインナーワイヤ40aが牽引されてブレーキ作動力が自転車用ブレーキ1に伝達される。
まず、インナーワイヤ40aが牽引されると、第2接続部42と第1接続部41とが互いに引き寄せあうように接近してパンタグラフリンク43が変形する。つまり、上下に潰れ、左右に張り出すように変形する。この変形によって、パンタグラフリンク43は、第3接続部45R、45L及び中継部材44R、44Lを介して一対のアーム部10R、10Lの上端部を互いに拡開させるような力Tを作用させる。これにより、上述したように、ブレーキシュー11R、11Lをリム4に押し当てて、制動力を発生させることができる。
また、ワッシャ70の数を減らしてインナーワイヤ40aに対する連結体90の角度を大きくした場合には、インナーワイヤ40aの牽引量が同じであってもパンタグラフリンク43の拡開する方向への変形量が徐々に小さくなる。従って、パンタグラフリンク43の変形量を同じにする場合には、インナーワイヤ40aをより牽引する必要がある。しかしながら、挟み力の初期値が既に大きくなっているので、インナーワイヤ40aの牽引量が小さくても効果的にブレーキを効かせることができる。
即ち、拡開機構14を構成するパンタグラフリンク43は、4つの連結体90がリンク接続された単純な平面視菱形状に形成されている。従って、パンタグラフリンク43の構造を簡略化することができるうえ、連結体90の部品点数を抑えることができるので、低コスト化を図り易い。また、パンタグラフリンク43は、2層に形成されているので、拡開機構14全体の剛性を高めることができる。従って、耐久性を向上することができ、長期的に亘って作動の信頼性の高い高品質な自転車用ブレーキ1とすることができる。
例えば、図25及び図26に示すように、拡開機構14を軸線S回りに90度回転させて、一対のアーム部10R、10Lが揺動する動作平面と、パンタグラフリンク43が拡開する動作平面と、が交差するように設定することも可能であり、組み付ける自転車の車体構造等に応じてインナーワイヤ40a及びアウターワイヤ40bの取出方向を適宜調整することができる。
但し、その場合にはインナーワイヤ40aが左右に偏るので、本実施形態のように一対のアーム部10R、10Lとパンタグラフリンク43との間に調整機構である複数枚のワッシャ70をそれぞれ取り付けることが好ましい。
詳細に説明すると、この調整摘み部95は、中継部材44R、44Lのねじ部44aが逃げ込む逃げ孔96aが形成された有底筒状の摘み部96と、逃げ孔96aに一部が圧入されることで摘み部96に一体的に組み合わされたスリーブ97と、で構成されている。
また、中継部材44R、44Lのねじ部44aには、ロックナット98が螺着されており、該ロックナット98を大径部97aに押し当てることで、摘み部96の一方向への回転を規制することができる。従って、摘み部96が不意に回転してしまうことを未然に防止し易い。
最後に、上記実施形態の自転車用ブレーキ1において、ワッシャ70の枚数を調整してインナーワイヤ40aに対する連結体90の角度を変化させ、実際に静的制動力がどのように変化したのかを実験した結果について説明する。
即ち、図2に示すように、インナーワイヤ40aに対する連結体90の角度が20度程度となるようにパンタグラフリンク43を変形させ、挟み力の初期値が「小」となるように設定したパターン。
図23に示すように、インナーワイヤ40aに対する連結体90の角度が30度程度となるようにパンタグラフリンク43を変形させ、挟み力の初期値が「中」となるように設定したパターン。
図24に示すように、インナーワイヤ40aに対する連結体90の角度が40度ていどとなるようにパンタグラフリンク43を変形させ、挟み力の初期値が「大」となるように設定したパターン。
これにより、挟み力の初期値の変化に伴って、ブレーキの効き自体を確実に変化させることが可能である点を実際に確認できた。従って、自転車に応じて適宜挟み力の初期値を調整することで、適切なブレーキの効きを発揮させることができる点が確認できた。これらのことから、同一の自転車用ブレーキ1でありながら、多種多様な自転車に好適に組み付けることができることを確認することができた。
S…軸線S
1、100…自転車用ブレーキ
2…ブレーキレバー
3…車輪
4…リム
10R、10L…アーム部
11R、11L…ブレーキシュー
13…捩りバネ(付勢部材)
14、101…拡開機構
31…台座部
40a…インナーワイヤ(ワイヤ、伝達体)
40b…アウターワイヤ(管体)
41…第1接続部(管体接続部)
42…第2接続部(ワイヤ接続部)
43…パンタグラフリンク(多節リンク)
70…ワッシャ(調整機構)
90…連結体
95…調整摘み部(調整機構)
102…チューブ(管体)
103…シリンダ部(管体接続部)
Claims (4)
- ブレーキレバーの作動に伴ってワイヤが牽引されたときに、車輪のリムを左右から挟み込むことで制動力を発生させるキャリパー式の自転車用ブレーキであって、
前記リムを間に挟んで該リムの左右に向かい合うように配設された一対のアーム部と、
該アーム部の下端部に取り付けられたブレーキシューと、
前記アーム部の中間部をそれぞれ揺動自在に支持する台座部と、
前記ブレーキシューが前記リムから離間し、且つ、上端部が互いに接近するように前記一対のアーム部をそれぞれ付勢する付勢部材と、
前記一対のアーム部の上端部間に取り付けられ、前記ワイヤの牽引時に上端部が互いに拡開するように一対のアーム部を揺動させ、前記ブレーキシューを前記リムに押し当てる拡開機構と、を備え、
前記拡開機構は、
前記ワイヤを前記ブレーキレバーから導く管体が接続される管体接続部と、
前記管体から突出した前記ワイヤが接続されるワイヤ接続部と、
前記管体接続部、前記ワイヤ接続部及び前記一対のアーム部の上端部を、複数の連結体を介してリンク接続すると共に、前記ワイヤの牽引によって変形して一対のアーム部の上端部を互いに拡開させる多節リンクと、を備え、
少なくともいずれか一方の前記アーム部と前記多節リンクとの間には、前記リムと前記ブレーキシューとの間の隙間を一定に維持した状態で、前記ワイヤに対する前記連結体の角度を調整する調整機構が設けられていることを特徴とする自転車用ブレーキ。 - 請求項1に記載の自転車用ブレーキにおいて、
前記多節リンクは、前記連結体を4つ有し、これら4つの連結体がリンク接続された平面視菱形状に形成されていることを特徴とする自転車用ブレーキ。 - 請求項1又は2に記載の自転車用ブレーキにおいて、
前記多節リンクは、前記管体接続部及び前記ワイヤ接続部を間に挟んで2層に形成されていることを特徴とする自転車用ブレーキ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の自転車用ブレーキにおいて、
前記拡開機構は、前記一対のアーム部の上端部同士を結ぶ軸線回りに回転可能に取り付けられていることを特徴とする自転車用ブレーキ。
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