自転車のコースターブレーキの仕組み (2018年)

［画像: 1960年代のコースターブレーキのサービスマニュアルの表紙。］
メリーランド州グレートフォールズにある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でいる若い女性の顔に困惑の色が浮かびました。彼女は恥ずかしそうに「ブレーキはどこですか？」と尋ねました。

「後ろにペダルを踏んでください。この自転車にはコースターブレーキが付いています。」この情報では彼女の疑問は解決しませんでした。

「後ろにペダルを踏む？本当に？」

「試してみてください。人々は100年以上もコースターブレーキ付きの自転車に問題なく乗っていますよ。この自転車のは、1960年代に人気があったBendix Coaster brakeです。」

彼女が乗ろうとしている40〜50年前の自転車は、このプログラムで非常に人気のあるColumbia製自転車です。ブレーキはBendix Model 70です。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ました。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ました。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で非常に一般的でした。

コースターブレーキは1890年代に発明され、それ以来自転車の人気のオプションとなっています。New Departureは20世紀初頭の自転車で非常に人気のあるモデルでした。ほぼ同時期に、ライト兄弟は独自のコースターブレーキを設計・製造しました（McCullough 2016）。コースターブレーキの発明と開発に興味がある場合は、私の記事「コースターブレーキの簡単な歴史」をご覧ください。

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を保っているのは、そのシンプルさと使いやすさによるものです（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、新しいグリスが必要になるまで50年もかかることがあります。ハンドレバーやケーブルが露出しておらず、外部の影響を受けません。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踏むことは問題になりません。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ます。

リムブレーキやディスクブレーキは濡れると性能が低下しますが、コースターブレーキは天候に関係なく同じように機能します。雨もコースターブレーキには問題なく、後部ハブから水しぶきが飛ぶだけです。すべての機械部品はハブ内部に便利に密封されており、十分なグリスが外部の要素を防ぎます。コースターブレーキは常にギアに対応できます。最も初期のモデルでさえ、2速のオプションがありました。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ます。

コースターブレーキの欠点は、自転車のフレームに立ったままペダルを調整できないことです。自転車をスムーズにスタートさせるためには、ペダルを水平にすることが常に良い考えです。後ろにペダルを回すとブレーキが作動するため、ペダルを水平位置に置くことができません。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（微調整）するのが難しいです。可能ですが、簡単ではありません。コースターブレーキは、ホイールをロックしてタイヤをスキッドさせる傾向もあります。子供にとってはこれは利点であり、彼らは自転車を横滑りさせるのを楽しんでいます。これは、特に男の子に限らず、若いライダーにとって必須のスキルの一つであるようです。

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、パンク修理後に後輪を取り付けるのが初心者メカニックには困難です。後輪を取り付けた後、チェーンが緩すぎたりきつすぎたりする可能性があります。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りますが、地元の丘ではすぐに冷えるため問題ありません。コースターブレーキには、非常にまれな故障に備えて、バックアップのフロントブレーキが必要です。安価な自転車に搭載されている多くのフロントブレーキは役に立たず、ライダーに誤った安心感を与えます。

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ります。コースターブレーキはエリート自転車には見られませんが、それはコースターブレーキ付きの自転車に乗り、後ろにペダルをそっと踏んで前進を止める多くの気楽な人々にとっては問題ではありません。

コースターブレーキの仕組み

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Columbia自転車が寄贈されたときに、私はコースターブレーキに興味を持つようになりました。その自転車はプログラムで人気が出ましたが、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いました。

調査するために、私は自転車に乗って後ろにペダルを踏んでみました。ブレーキは作動せず、自転車はフリーホイールになりました。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、つまり地面に足をこすりつけて自転車を止める方法を使いました。内部の部品が損傷しているのではないかと思いました。ブレーキを分解して修理できるかどうかを確認することにしました。

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走行の後でも、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きました。しかし、グリスは固まったタール状の物質に変わっていました。このBendix 70コースターブレーキの部品（図1）は、洗浄、注油、再組み立てが必要でした。

では、Bendixハブからこぼれ出たすべての部品は、どのようにして自転車を停止させ、コースター走行させ、前進させるのでしょうか？コースターブレーキハブには多くの内部部品が含まれているため、独特の外観をしています。ボールベアリング付きのハブと比較して、コースターブレーキは幅広く見えます（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します。

空のハブには、コグ側、つまりハブのドライブ側（図2の左側）の内側にリップが見えます。これはチェーンが付いている側の自転車です。このBendix 70コースターブレーキモデルでは、このわずかなリップが自転車を前進させる上で非常に重要です。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えます。後部コグが回転すると、ハブ内部の円錐形の部品であるドライブスクリューがシェル上の内側のリップにジャムし、その位置にロックします。自転車がペダルを漕ぐと、ハブ、ひいては後輪に前進方向の回転トルクがかかります。これにより自転車は前進します。

次に、ハブを開いたときにこぼれ出た部品の概要を見てみましょう（図3）。大きなネジが付いたドライブ側があります。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します。ネジの上にはクラッチが取り付けられています。このクラッチはネジに合うネジ山を持っており、ライダーが前後にペダルを漕ぐと左右に動きます。

前述のように、前方にペダルを漕ぐとクラッチがホイールのリップにロックされ、自転車が前進します。ペダルを漕いでいないときは、クラッチがホイールのリップから外れ、自転車が自由にコースター走行できるようになります。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します。クラッチはドライブ側エクステンダーを押し、固定側エクステンダーとの間で挟み込みます。両方のエクステンダー（ドライブ側と固定側）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ます。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りつけられます。これによりハブに逆方向の力がかかり、自転車は減速し、最終的に停止します。

部品がハブ内でどのように機能するかを詳しく見てみましょう。コースターブレーキハブの仕組みを理解する鍵は、ブレーキを作動または非作動させるドライブスクリューです。ドライブスクリューはペダルと一緒に回転します。前述のクラッチは、図4の右側で示されているように、ドライブスクリューに合うネジ山を持っています。クラッチは前方にペダルを漕ぐと左に動き、後ろにペダルを漕ぐと右に動きます。後ろにペダルを漕ぐとクラッチが右に動き、ドライブ側エクステンダーを押し、固定側とドライブ側のエクステンダーの間にブレーキシューをくさびのように挟み込みます。前述のように、これらのブレーキシューは拡張してハブの内側にこすりつけられ、自転車を停止させます。

操作の基本をカバーしたので、完全なアセンブリとその仕組みを見てみましょう。図5の左側の画像では、前方にペダルを漕ぐとコグに取り付けられたネジが回転し、クラッチがリムのリップに締め付けられます。これによりハブ、したがってホイールがコグにロックされ、ホイールと自転車が前進します。

後ろにペダルを漕ぐと、ドライブ側エクステンダーが左に押し出され、その名の通りブレーキシューが拡張されます。ブレーキシューはハブの内側にこすりつけられ、摩擦と熱が発生します。この摩擦により後輪が減速または停止します。ブレーキシューとハブ間の摩擦が、ブレーキシューに高温グリスを使用することが推奨される理由です。ハブの他の部分には通常のグリスを使用する必要があります。

ペダルがニュートラルな位置（前にも後ろにも漕いでいない状態）にある場合、クラッチはリムにもブレーキにもかかりません。その結果、自転車は自由にコースター走行し、その名前を正当化します。

準備完了

古いBendix 70ブレーキには潤滑が施され、50年経ってもさらに多くの走行距離に耐えられる状態です。コースターブレーキハブは、今日の多くのクルーザー自転車で依然として選択されるブレーキです。新しいグリスで、Columbia自転車は完璧に動作するようになりました。この自転車をラインに戻し、丈夫で耐久性のあるオールドスクール自転車の乗り心地を体験したい人々に楽しんでもらえるようにしました。

参考文献

Barnes, Douglas. 1915. How Coaster Brakes Work. YouTube Video.

Bendix Corporation. 1967. “Bendix Coaster Brakes: Service, Parts and Price list.” Bendix Bulletin EM 2052. Tom Findley’s Website. accessed 2018.

Brown, Sheldon. 2018 “Bicycle Coaster Brakes” Sheldon Brown’s Technical Bicycle Information Website. SheldonBrown.com. Accessed 2018.

McCullough, David. 2016. The Wright Brothers. New York: Simon and Shuster.