自転車のコースターブレーキの仕組み (2018年)

自転車のコースターブレーキの仕組み - ダグ・バーンズ ホーム 私について 自転車に乗る 学術書 教授レポートと論文 土曜日、2018年6月16日 自転車のコースターブレーキの仕組み C&O運河自転車貸出プログラムでクルーザー自転車を選んだ若い女性の顔に、突然困惑の表情が浮かぶのが見える。彼女は恥ずかしそうに尋ねる。「ブレーキはどこにあるの？」「後ろにペダルを漕いで。自転車にはコースターブレーキが付いているんだ。」この情報はあまり理解できない。「後ろにペダルを漕ぐ？本当に？」「試してみて。人々は100年以上問題なくコースターブレーキ付きの自転車に乗ってきた。この自転車のは1960年代に人気があったBendix製コースターブレーキだ。」彼女が乗ろうとしている40〜50年前の自転車は、プログラムで非常に人気のあるコロンビア製自転車だ。ブレーキはBendix Model 70である。Bendixは、自動車部品事業からの多角化と自転車部品の製造開始を決めた後、1924年にコースターブレーキの製造を開始した。同社は1980年代に自転車部門が消滅するまで自転車部品を製造していた。1950年代から1960年代にかけて、BendixのコースターブレーキはSchwinn、Columbia、その他多くの主要自転車ブランドに非常に一般的だった。コースターブレーキは1890年代に発明され、それ以来自転車の好ましい選択肢となっている。New Departureは20世紀初頭の自転車で非常に人気のあるモデルだった。同時期にライト兄弟は独自のコースターブレーキを設計・製造した（McCullough 2016）。コースターブレーキの発明と開発に興味があるなら、私の記事「コースターブレーキの短い歴史」を参照してください。 コースターブレーキの利点と欠点 発明から100年経ってもコースターブレーキが人気があるのは、そのシンプルさと使いやすさによるものだ（Brown 2018）。コースターブレーキは、他のどのタイプのブレーキよりもメンテナンスが少なく、新しいグリスを必要とせずに50年も持つことがある。ハンドルレバーや外部に露出するケーブルが不要だ。手の力が弱い高齢者や障害者にとって、自転車を止めるために後ろにペダルを漕ぐことは問題にならない。突き出たワイヤーがないため、コースターブレーキ付きの自転車はすっきりとした外観をしている。リムブレーキやディスクブレーキの性能は濡れると低下するが、コースターブレーキは天候に関係なく同じように機能する。雨はコースターブレーキには問題にならない。なぜなら、雨は後部ハブからただ跳ね返るだけだからだ。すべての機械部品はハブ内部に便利に密閉されており、十分なグリスが入っているため、外部の要素を防ぐことができる。コースターブレーキは常にギアに対応できる。初期のモデルでさえ2速のオプションがあった。現在、Shimanoは8速で広いギア比を持つコースターブレーキハブを提供している。 コースターブレーキの欠点は、自転車フレームの上に立ったままペダルを調整できないことだ。自転車をスムーズにスタートさせるために、ペダルを水平にするのが常に良い考えだ。ペダルを後ろに回転させるとブレーキが作動するため、水平な位置に置くことができない。また、コースターブレーキはスムーズな停止のためにフェザーリングするのが難しい。可能ではあるが、簡単ではない。コースターブレーキは、ホイールをロックアップしてタイヤをスキッドさせる傾向がある。子供にとってはこれは利点であり、自転車を横方向にスキッドさせるのを楽しむことができる。これは、特に男の子に限らないが、若いライダーにとって必須のスキルの一つであるようだ。コースターブレーキはリアディレイラーやチェーンテンショナーと互換性がないため、パンクを修理した後に後輪を取り付けるのが初心者メカニックには難しい。後輪を取り付けた後、チェーンがきつすぎたり緩すぎたりすることがある。コースターブレーキは、山岳地帯での長い下り坂で熱くなりフェードする可能性があるが、すぐに冷えるため、地元の坂道では問題ない。コースターブレーキには、非常にまれな故障の場合に備えて、バックアップのフロントブレーキが必要である。安価な自転車に搭載されているフロントブレーキの多くは役に立たず、ライダーに誤った安心感を与える。多くのサイクリストにとって、コースターブレーキの利点は問題点を上回る。コースターブレーキはエリート自転車には見られないだろうが、それはコースターブレーキ付きの自転車に乗り、前進を止めるために後ろにペダルをそっと漕ぐ多くの気楽な人々にとっては問題ではない。 コースターブレーキの仕組み 私は数年前に、メリーランド州グレートフォールズにあるC&O国立歴史公園運河自転車貸出プログラムにコロンビア製自転車が寄贈されたときに、コースターブレーキに興味を持つようになった。その自転車はプログラムで人気が出たが、約1年後、あるライダーが戻ってきて、ブレーキが正常に機能しないと言った。調査するために、私はその自転車に乗ってテストライドをし、後ろにペダルを漕いでみた。ブレーキは作動せず、自転車はフリーホイールになった。やれやれ！私は代替のフレッド・フリントストーン式ブレーキ法、つまり地面に足を擦って自転車を止める方法を使った。内部の部品が損傷しているのではないかと思った。ブレーキを分解して修理できるかどうか見てみることにした。ハブからこぼれ出た内容物を調べた後、40〜50年間のメンテナンスフリーのライディングの後でも、コースターブレーキの部品には摩耗の兆候がほとんど見られないことに驚いた。しかし、グリスは固まったタール状の物質に変わっていた。このBendix 70コースターブレーキの部品（図1）は、洗浄、グリスアップ、再組み立てが必要だ。 図1. 1950年代または1960年代のBendix 70コースターブレーキアーム（写真：ダグ・バーンズ） では、Bendixハブからこぼれ出たすべての部品が、自転車を停止、コースト、前進させることをどのように可能にしているのだろうか？コースターブレーキハブは多くの内部部品を含んでいるため、独特の外観をしている。ボールベアリング付きのハブと比較すると、コースターブレーキは幅広く見える（図2の右側）。この記事では、この空のハブから始め、内部部品について説明し、最後にそれらがどのように機能するかを示す。 図2. 空のコースターブレーキハブと組み立て済みの空のハブ（写真：ダグ・バーンズ） 空のハブには、コグ側またはドライブ側（図2の左側）に向いた内側の縁が見える。これはチェーンが付いている側の自転車だ。このBendix 70コースターブレーキモデルでは、この微妙な縁が自転車を前進させる上で非常に重要だ。ライダーがペダルを漕ぐと、チェーンが後部コグに力を伝達する。後部コグが回転すると、ハブ内部の円錐形の部品（ドライブスクリューと呼ばれる）がシェル側の内側の縁にジャムし、そこにロックされる。自転車がペダルを漕ぐと、ハブ、ひいては後輪に前向きの回転トルクがかかる。これが自転車を前進させる。 次に、ハブから分解したときにこぼれ出た部品の概要を見てみよう（図3）。大きなネジが付いたドライブ側がある。ネジはコグに取り付けられており、ペダルの回転方向に応じて時計回りまたは反時計回りに回転する。ネジの上にはクラッチが取り付けられている。このクラッチはネジに合うネジ山を持っており、ライダーが前方にペダルを漕ぐか後方にペダルを漕ぐかに応じて、右または左に移動する。 図3. Bendix 70コースターブレーキハブの内部部品（写真：ダグ・バーンズ） 前述したように、前方にペダルを漕ぐとクラッチがホイールの縁にロックされ、自転車が前進する。ペダルを漕いでいないときは、クラッチはホイールの縁から外れ、自転車が自由にコーストできるようになる。後ろにペダルを漕ぐと、クラッチはアセンブリのブレーキアーム側に移動する。クラッチはドライブ側エクステンダーを固定側エクステンダーに向かって押し出す。ドライブ側と固定側の両方のエクステンダーが一体となって、ブレーキシューをハブシェルの内側に向かって外側に均等に押し広げる。シューは、ライダーがペダルをどれだけ強く後ろに押すかに応じて、さまざまな圧力でハブシェルにこすれる。これによりハブに逆方向の力がかかり、自転車は減速し、最終的に停止する。 ハブ内の部品がどのように機能するかを詳しく見てみよう。コースターブレーキハブがどのように機能するかを理解する鍵は、ブレーキを作動または非作動させるドライブ側ネジである。ドライブネジはペダルと一緒に回転する。前述のクラッチは、ネジに合うネジ山を持っており、