自転車のブレーキの種類について説明: ディスク ブレーキ、リム ブレーキ、V ブレーキ

自転車のブレーキについて知っておくべきことすべて

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ポール・ノーマン著

公開日: 2023 年 5 月 5 日午前 11:00

現代の自転車のブレーキは、ディスク ブレーキ、キャリパー リム ブレーキ、V ブレーキの 3 つのシステムが主流です。

油圧ディスク ブレーキは急速に普及しており、マウンテン バイクのディスクへの交換がはるかに早く行われたことに続き、ロード バイクでも広く採用されています。

そのため、キャリパー リム ブレーキと V ブレーキはより安価なバイクの領域となりつつありますが、ワールドツアー以外の一部のトップレベルのロード チームは依然としてリム ブレーキでレースを行っています。

ここでは、利用可能なさまざまな種類のブレーキ、その仕組み、これまでに存在したすべてのブレーキの歴史など、自転車のブレーキについて知っておくべきことをすべて説明します。

最近の自転車には、ディスク ブレーキ、リム ブレーキ、V ブレーキの 3 つの主なタイプのブレーキがあります。 それぞれについて順番に説明します。

ロードバイク、マウンテンバイク、クロスバイクなど、ほとんどの新しいバイクは現在、キャリパーに収納されたパッドをホイールのハブに取り付けられたブレーキローターに押し付けることで作動するディスクブレーキを採用しています。 以下ではさまざまなタイプのディスクブレーキについて説明します。

過去 5 年間で、ロード用ディスク ブレーキが、ブレーキ パッドをホイールのリムに押し付けるリム ブレーキから急速に取って代わられてきました。 これには十分な理由があります。主に、天候に関係なく、より効率的かつ一貫して停止できるようにするためです。

その点で、冒頭で述べたように、マウンテン バイクのディスク ブレーキは長年にわたってあらゆるレベルで普及しており、トレイルの状況に影響されずに強力な制動力を提供します。

ほとんどの自転車ではディスク ブレーキとキャリパー リム ブレーキがブレーキの役割の大部分を占めていますが、一部の安価な都市用自転車や通勤用自転車には V ブレーキも搭載されています。

これらはリムにも作用し、ホイールの両側のフレームボスに取り付けられます。 V ブレーキ (ダイレクトプル カンチレバー ブレーキとも呼ばれる) は、ブレーキの片側から上部を横切るケーブルを介して操作され、2 つの半分を一緒に引っ張ります。

他にもブレーキのデザインはありますが、主流のバイクでは珍しいものです。 ただし、この記事の最後で完全な概要を説明します。

ほとんどすべての自転車のブレーキは、ハンドルバーに取り付けられたレバーを使用して操作されます。

マウンテン バイクなどのフラット ハンドルバーを備えた自転車には、通常、自転車のギア シフト レバーとは別にブレーキ レバーがあります。

ドロップバー ロード バイクとグラベル バイクは、通常、ブレーキ レバーとギア シフターを 1 つのユニットにまとめています (フロント ブレーキとリア ブレーキに別個のユニットを備えています)。ただし、古いバイクにはダウン チューブに別々のシフターがあり、ダウン チューブにシフターが見られることもあります。バーの端。

シングル チェーンリング グループセット (1x、または「ワンバイ」として知られています) には、ギア シフターが組み込まれたブレーキ レバーが 1 つあり、もう 1 つのレバーはブレーキとしてのみ機能します。

シングルスピードバイクにはギアを操作する機能がなく、レバーだけでブレーキを操作します。

ブレーキレバーを操作すると、ケーブルが引っ張られるか、ホースを通して作動油が押し出されます。 どちらの場合でも、レバーからブレーキキャリパーまでは物理的なラインがあります。

リムブレーキとディスクブレーキの仕組みの違いについては以下で詳しく説明しますが、どちらの場合も、ブレーキをかけるとパッドがブレーキ面に押し付けられ、摩擦と熱が発生してバイクを減速または停止させます。

ディスクブレーキでは、ブレーキパッドはフレームにボルトで固定されたキャリパー内に収容されています。

フロントブレーキキャリパーは左側のフォークブレードに取り付けられ、リアブレーキは通常左側のチェーンステーに取り付けられますが、場合によっては左側のシートステーまたは両者の間に取り付けられます。 ブレーキパッドはホイールのハブに取り付けられたローターに作用し、これを押してバイクを減速させます。

ブレーキ キャリパーは、自転車のフレームから突き出たポストに取り付けられます (通常、マウンテン バイクに見られます)。 この規格はポストマウントと呼ばれます。

フラットマウントはこれを進化させたもので、フレーム上の指定された平らな面にキャリパーがボルトで固定されています（現在、ロードバイク、グラベルバイク、一部のクロスカントリーマウンテンバイクで使用されているデフォルトのシステム）。

ディスク ブレーキ パッドは通常、有機化合物、焼結化合物、または半金属化合物から作られており、走行の種類に応じてそれぞれに独自の長所と短所があります。

ディスク ブレーキ ローターは通常、スチール製で直径 140 mm ～ 203 mm で、ダウンヒル マウンテン バイクなど、より強力なブレーキが必要な場合にはより大きなローターが使用されます。

ローターは 6 本のボルトでホイール ハブに接続するか、ロックリングをハブのネジ山にねじ込むシマノのセンターロック システムを使用して接続できます。

センターロックはロードバイクのホイールのほとんどに見られます。 ロックリングは通常、内面にねじが切られており、カセット ロックリング ツールを使用して締められます。

ボトムブラケットカップツールで締める、外側にフランジ付きのロックリングを購入することもできます。 一部のホイールには、車軸が幅広すぎてツールを内部フランジに取り付けることができないため、外部フランジ付きロックリングが必要です。

ディスク ブレーキに関する潜在的な問題の 1 つは、使用中にローターがかなり熱くなる可能性があることです。 これにより、ブレーキ効率が低下したり、ローターが歪んだりする可能性があります。

ブレーキメーカーはいくつかの方法でこれを回避しようとしています。 まず、ローターとパッドには、動作温度を下げるために冷却フィンが含まれる場合があります。 これはシマノがロードバイクやマウンテンバイクのローターに採用している方式です。

第二に、ローターは一体的に作られるのではなく、「浮いている」可能性があります。 ここは、ホイールハブにボルトで固定されるキャリアスパイダーにブレーキ面がリベット留めされている場所です。 加熱すると、フローティングローターはソリッドローターよりも均一に膨張するため、歪みが少なくなります。 フロートは、ローターの両側に作用するパッド間の圧力を均一にするのにも役立ちます。

最後に、ローターはアルミニウムのコアを備えたスチールのサンドイッチ構造で作ることができ、これも熱放散に役立ち、重量も軽減されます。

油圧ディスク ブレーキでは、ブレーキがかかると、ブレーキ レバーのピストンがブレーキ ホースを通して油圧油を押し出します。 流体はブレーキパッドを一緒に押し、ブレーキローターに押し付けます。 ブレーキが解除されると、スプリングがパッドをローターから押し出し、ハウジングに戻します。

油圧ディスクブレーキは、ブレーキレバーからブレーキまでの複雑なホース経路でも効率的に機能するため、内部ホースルーティングを備えたトライアスロンバイクやタイムトライアルバイクに適した選択肢です。

ほとんどの油圧ディスク ブレーキにはローターの両側に 1 つのピストンがありますが、ダウンヒル走行用に設計されたディスク ブレーキには、多くの場合、より多くの制動力を適用できるように合計 4 つのピストンがあります。

ディスク ブレーキでは、さまざまなパッドの設計と形状が使用されます。 パッドを交換する場合は、新しいパッドがブレーキ キャリパーに適合するかどうかに注意する必要があります。

油圧ディスクブレーキには、ホース内に摩擦がないため、ブレーキ力がすべてブレーキに伝達されるという利点があります。

油圧ラインは閉じたシステムであるため、ケーブル式ブレーキよりもメンテナンスの必要は少なくなりますが、システムが汚れた場合には時々エア抜きが必要になる場合があります。 ブレーキのエア抜きの方法を学ぶことは、熱心な家庭整備士にとって重要なスキルです。

また、パッドが摩耗したり、オイルやその他の物質で汚れたりしてブレーキ効率が低下した場合にも交換する必要があります。

ブランドが異なれば、ブレーキに異なる油圧作動油が使用されます。 ブレーキのエア抜きが必要な場合は、機器のシールの損傷や破損を防ぐために、適切なブレーキを使用することが重要です。 ブレーキフルードの沸騰は、長時間のハードブレーキでも潜在的に問題となる可能性があります。

ケーブル操作のディスク ブレーキ (機械式ディスク ブレーキとも呼ばれます) では、レバーとブレーキ キャリパーの間の物理的な接続はワイヤー ケーブルで行われます。

ケーブルはキャリパーのレバーを引っ張り、通常はキャリパーの両側のパッドを押してローターに接触させます。 SRAM の Avid ケーブル操作ディスク ブレーキは、外側のブレーキ パッドのみを動かします。 ローターは静的な内側パッドを押します。

ケーブルの摩擦損失と伸びにより、ケーブル操作のディスク ブレーキは制動力と調整の両方において油圧に劣りますが、最高のモデルは依然として大部分のリム ブレーキよりも効率的です。

ケーブルディスクブレーキは油圧ブレーキよりも安価なオプションであるため、低スペックのバイクによく搭載されており、野外での修理が簡単です。

ただし、ディスク ブレーキを備えた中級から高級バイクのほとんどには、正当な理由があって油圧システムが搭載されています。

サイドプル キャリパー ブレーキは、何十年にもわたってロードバイクの主な選択肢でした。

軽量で強力なブレーキを提供できますが、湿った状態ではディスク ブレーキよりもパフォーマンスが低下しやすくなります。

カーボンリムは濡れた状態でもブレーキ性能が低下する可能性があり、カーボンブレーキトラックで長時間ブレーキをかけると過熱する危険性があります。

これらの理由に加えて、より幅広のロードバイク タイヤを装着でき、ブレーキングに使用しない場合はカーボン リムを軽量化できるため、現代のロード マシンは大幅にディスク ブレーキに移行しました。

そうは言っても、合金リムに適切にセットアップされたリム ブレーキは、ほぼすべてのライダーにとって十分以上です。 リム ブレーキを装備したバイクは、たとえ最新リリースでは入手が困難であっても、通常は同等のディスクに比べて大幅に安価です。

キャリパー ブレーキにはさまざまなデザインがあり、より一般的なタイプのいくつかを以下で説明しました。

昔は、シングルピボットキャリパーのリムブレーキが標準でした。

これらにより、両方のアームが単一の中心を中心としたピボットを中心に回転し、理論的にはブレーキが自己中心化され、デュアル ピボット ブレーキよりも効果的に真から外れたリムを追従することが可能になりました。 これらのブレーキは、フォーク クラウンとリア ブレーキ ブリッジの 1 本のボルトを介して取り付けられていました。

1960 年代初頭に伝説的なカンパニョーロ レコード サイドプル ブレーキが導入されるまでは、センタープル ブレーキがプロトンの標準でした (これについては後ほど説明します)。このサイドプル ブレーキは軽量でセンタープル設計とほぼ同じくらい強力でした。

サイドプル ブレーキはすぐにプロの間で好まれるようになり、昔のローディも今日のライダーと同じようにプロトンの模倣に熱心だったため、サイドプル ブレーキの需要は大幅に増加し、ほとんどのメーカーがカンパニョーロの革新的なブレーキの独自の模造品を製品に持ち込みました。市場に参入し、貧弱で古い中道派を急速に疎外させた。

カンパニョーロのシングルピボット設計は、シマノがデュアルピボット キャリパー ブレーキを導入した 80 年代後半までほとんど変更されませんでした。

シングルピボット キャリパー ブレーキは、ほとんどの場合デュアル ピボット キャリパー ブレーキに取って代わられているため、最近ではめったに見られなくなりました。

シングルピボット ブレーキと同様に、デュアル ピボット ブレーキはフォーク クラウンとブレーキ ブリッジに 1 本のボルトで取り付けられますが、これに取り付けられて 2 つのアームのピボット ポイントを分離するヨークが付いています。

この設計は、シングルピボット設計よりも機械的な利点が大きく、中心合わせもはるかに簡単です。

デュアルピボット キャリパー ブレーキは、センタープル (詳細は今後説明します) ブレーキとサイドプル ブレーキの動作を組み合わせたものと考えるのが最も適切です。オフセット ピボットは、ブレーキがかけられたときに 2 つのアームが同様の経路をたどることを意味します。 。

デュアル ピボット ブレーキはシングル ピボット ブレーキよりもわずかに重いことがよくありますが、最新の超軽量設計ではその差はわずかです。

通常、デュアルピボットキャリパーブレーキでは幅広タイヤのクリアランスがかなり制限されますが、通常は 28mm タイヤを押し込むことができますが、ロードバイクにマッドガードを使用したい人のためにロングアームバージョンのブレーキも用意されています。

ダイレクトマウントキャリパーブレーキは、フレームに統合されたポストを介してマウントされます。

これらは現在、ハイエンドのリムブレーキ ロードバイクの標準となっています。これは、クリアランスの増加に加えて、より強力なブレーキを提供できるためであり、ごくわずかではありますが、エアロ効果が得られるとされています。

一部のダイレクトマウント センタープル ブレーキと外観や取り付けは似ていますが、ストラドル ケーブルで操作されないため、機械的には異なります。

2 つのキャリパー アームは互いに接続されていないため、ブレーキをかけると、特に細いシートステーでは 2 つのハーフ キャリパーが互いに離れる可能性があり、ブレーキ効率とモジュレーションが低下します。 このため、リアブレーキの両側を薄い金属製のブリッジで接続しているのがよく見られます。

バイクメーカーは、リアダイレクトマウントキャリパーをボトムブラケットの下に配置する段階を経ました。 これは良い考えではありませんでした。未舗装の道路ではブレーキが限界に達し、ペダリング負荷が大きいとホイールのリムにこすれる傾向がありました。 幸いなことに、最新のロードバイクではそれは過去のものです。

センタープル ブレーキはデュアル ピボット キャリパー ブレーキと同様に動作しますが、両アームに取り付けられたストラドル ケーブルによって作動します。 両方のパッドは上方向に移動します。

前述のカンパニョーロ レコード ブレーキとその多くの模倣品が登場するまでは、センタープル ブレーキがプロトンの標準でした。

ブレーキは優れたパワー、モジュレーション、十分なクリアランスを提供しますが、サイドプル設計に追加のハードウェア (ストラドル ケーブル、ケーブル ハンガー) が必要で、通常は重量がかなり重くなります。

それ以来、センタープル ブレーキはさまざまな目的で短期間人気を博し、1980 年代初頭まで安価なロード バイクやツーリング バイクで人気が続きました。 この時代の自転車では、センタープル ブレーキが最も一般的に見られます。

最近では、Rene Herse や Paul Components などの小規模メーカーが、十分なクリアランスと並外れたパワー (特に直付けスタッドを使用して取り付けた場合) を提供する最新のデザインを備えたセンタープル ブレーキを製造し続けており、ツーリングやツーリングに魅力的な選択肢となっています。ランドナーバイク。

余談ですが、1985 年に導入された伝説のカンパニョーロ デルタは (ある種の) センタープル デザインで、史上最も美しいブレーキの 1 つと考えられています。 機能的には非常に疑わしいにもかかわらず、レトロな自転車パーツのコレクターからは今でも切望されています。

V ブレーキ (正式名称ではダイレクトプル カンチレバー ブレーキ) は、フレームに溶接されたボスに 2 つの半分がボルトで固定され、従来のカンチレバー ブレーキ (下記参照) と同様に機能します。

これらは横方向に作動し、ケーブル ハウジングが「ヌードル」を介して一方のアームに固定され、インナー ケーブルがもう一方のアームにクランプされます。 ケーブルがハウジング内を引っ張られると、2 つのアームが互いに引き寄せられ、パッドがリムに向かって移動します。

V ブレーキは、サスペンションがより一般的になりつつあった時期に導入されました。V ブレーキ システムはフレームやフォークに固定ケーブル ストップを必要としないため、すぐにマウンテン バイクで普及し、最終的には伝統的なカンチレバー ブレーキに取って代わりました。ほとんどの場合。

V ブレーキは、パッドとリムの間のクリアランスの減少、および「ストラドル」ケーブルとタイヤの近接により、特にぬかるみの条件で問題が発生する可能性があるため、シクロクロス バイクでの使用には広く普及しませんでした。

V ブレーキは、ほとんどのマウンテン バイクでディスク ブレーキに置き換えられていますが、耐久性の高いツーリング バイク、一部のハイブリッド車やタンデム車では依然として人気があり、最大手のメーカーですら、これまでよりも強力でセットアップが簡単な最新のブレーキを提供しています。前に。

ただし、V ブレーキは適切にセットアップしてきれいに保たれていないと、両側がリムから対称的に引き戻されないため、手入れをしないと擦れやすくなります。

V ブレーキはカンチレバー ブレーキとは異なるケーブル引っ張り率を使用するため (カンチレバー ブレーキはキャリパー ブレーキと同じケーブル引っ張り率を使用します)、通常のレバーの約 2 倍の量のケーブルを引っ張る特別なロングプル レバーを使用する必要があります。 。

このため、旅行代理店スタイルのケーブルプルコンバーターを使用しない限り、通常の V ブレーキはロードレバーと互換性がありません。 (Tektro の RL520 ブレーキ レバーとその他のいくつかは、通常の V ブレーキでの使用に最適化されているため、ここでは例外となります。)

ロードレバーで動作するショートアームのミニ V ブレーキは存在しますが、クリアランスの問題はさらに悪化します。

地球上の生命の歴史と同じように、自転車のブレーキも進化の旅を経て、今日世界を支配する頂点のストッパーに到達しました。 ブレーキオタクのために、BikeRadar の副編集長、ジャック ルークによる、過去に自転車に取り付けられて地球を徘徊した希望に満ちたモンスターについてのガイドをご紹介します。

ほとんどは絶滅する運命にありますが、自転車界の忘れ去られたニッチで少数の種が生き続けています。

ドラムブレーキでは、ブレーキレバーがケーブルを引っ張ってハブ内に囲まれたパッドを操作します。 これらはハブの内側のブレーキ面に向かって外側に押され、バイクの速度を低下させます。

この設計は、ブレーキ面が完全に密閉されているため、耐候性があることを意味します。 しかし、ブレーキは重く、オーバーヒートしやすいです。 ドラムブレーキは、オランダのバイクや古いタンデムのドラッグブレーキとして今でも見られるため、生きた化石のようなものですが、他にはほとんどありません。

オランダの自転車に今も残る生きた化石、コースター ブレーキは後輪で作動します。 ペダルを止めると自転車はフリーホイールしますが、ペダルを後ろに回すとブレーキ機構が作動します。

繰り返しになりますが、ブレーキが耐候性であるという利点があります。 また、バーに取り付けられたブレーキ レバーやケーブル配線がないため、メンテナンスの必要性が軽減されます。 ただし、ドラムブレーキと同様に重く、過熱しやすいです。 またロックしやすく、横滑りの原因となります。

最近の絶滅の出来事としては、カンチレバー ブレーキがほぼ消滅したことが挙げられます。 シクロクロスバイクの頼りになるストッパーだったのは、それほど昔のことではありませんが、ディスクブレーキに負ける前でした。 今でも一部のツーリングバイクやタンデムバイクにはカンチが搭載されており、熱心なシクロクロスの伝統主義者の間で今もカンチが生き続けています。

カンティは、ブレーキ キャリパーがバイクのフォークブレードとシートステーのボスにネジ止めされたリム ブレーキです。 両側に独立したキャリパーがあり、レバーアームが外側に突き出ており、それらはストラドルワイヤーで接続されています。 ブレーキを踏むとストラドルワイヤーが引き上げられ、ブレーキがかかります。

このデザインには、非常に軽量で、非常に広いクリアランスが得られ、ホイール リムに大きな影響を与えることができるという利点があります。 欠点としては、セットアップが難しく、正しく行われないとパフォーマンスが低下し、ノイズが多くなる可能性があります。

1980 年代の短い全盛期を満喫しました。U ブレーキはカンチレバー ブレーキと同様にフレーム ボスに取り付けられています。 従来のカンチレバーと同様に調整とメンテナンスの問題があり、てこの作用、クリアランス、詰まりの問題もあります。 ただし、薄型であるため、BMX バイクには今でも U ブレーキが搭載されています。

もう 1 つの生きた化石である油圧リム ブレーキは、両側の油圧シリンダーを使用してブレーキ パッドをホイール リムに押し付けます。 Magura の H シリーズ油圧リム ブレーキはまだ入手可能であり、この技術を使用していますが、このシステムは現在フラットバー バイクでのみ利用可能です。 ディスクブレーキよりも効率は低く、独自の部品がたくさんあります。

ローラーカムブレーキは魅力的なデザインで、センタープルキャリパーに似ていますが、ブレーキアームを作動させるためにストラドルワイヤーの代わりにローラー上を移動する三角形のカム（それが名前の由来です）を使用しています。

これを視覚化するのは難しいため、ブレーキの動作を示したこのビデオをご覧になることをお勧めします。 カムの形状を変えるとブレーキの特性が変わるので、この設計は興味深いです。

ロッドブレーキは、ケーブルの代わりにスチールロッドを使用して、ブレース付きキャリパーの両側を上方に引っ張り、リムの内径に衝撃を与えました。

これらのブレーキを備えた自転車に乗っている人は、肉屋の外で自転車に傷を付けたか、固定式蒸気エンジンのいじりを楽しんだことがあるでしょう。

ソリッドタイヤを備えたペニーファーシングが自転車技術の頂点であったとき、スプーンブレーキがストッパーとして選ばれていました。 スプーンブレーキはロッドブレーキと実質的に同じですが、タイヤの外径を制動面として使用します。 これは基本的に、フレームとホイールの間に貴重な靴を挟むことのよりエレガントなバージョンです。 幸いにも去り、忘れ去られました。

そして、衒学者のために言っておきますが、固定ギアは厳密に言えばブレーキであることを私たちは認識しています。 ブレーキを固定歯車のみに依存することは決してお勧めしませんが (チェーンが歯車やチェーンリングから転がり落ちた場合はどうなりますか?)、トラック上にある場合を除き、英国では道路法定ではないため、自転車の速度が低下します。肉厚の子牛は、試してみる価値のある体験です。

ポールはほぼ 10 年にわたり、自転車テクノロジーについて執筆し、サイクリングに関するあらゆることをレビューしてきました。 彼は Cycling Weekly に 5 年間勤務し、CyclingNews、Cyclist、BikePerfect などのタイトルでも執筆しており、BikeRadar にも定期的に寄稿しています。 技術面では、リム幅から最新のサイクルコンピューターまであらゆるものをカバーしています。 彼は、Cycling Weekly で最初の電動バイクのいくつかをレビューし、それらが今日の洗練されたマシンに発展する様子を取材し、電動に関するすべての専門家になる途中です。 ポールはグラベルが発明される前から夢中で、シクロクロスバイクでサウスダウンズを越えたり、チルターンの泥だらけの道を走ったりしていた。 彼はクロスカントリーマウンテンバイクにも手を出しました。 彼が最も誇りに思っているのは、クロッサーでサウス ダウンズ ウェイを完走したことと、ロードバイクでモンテ グラッパに登るという長年の野望を達成したことです。

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