JP2005349896A - 自転車用ハンドルステム - Google Patents

Abstract

【課題】 自転車用ハンドルステムにおいて、剛性を維持して軽量化を図れるようにする。
【解決手段】 ハンドルステム２０は、ステアリングコラム１５ａの上部に装着されハンドルバー２１が取り付けられるステムあって、中空の本体部材３０と、コラム装着部３１と、筒状部材３２と、コラム固定部３３と、ハンドルバー装着部３４とを備えている。コラム装着部は、本体部材の一端に設けられ、実質的に円形の装着孔部４０を有し、ステアリングコラムが装着されるものである。筒状部材は、少なくとも１つのフランジ部３２ａ，３２ｂを有し、フランジ部が装着孔部の外側に係止された状態でコラム装着部に接合され、内部をステアリングコラムが挿通する本体部材とは別部材のものである。コラム固定部は、コラム装着部に設けられている。ハンドルバー装着部は、本体部材の他端に設けられハンドルバーをステアリングコラムと食い違う方向に装着するためのものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ハンドルステム、特に、自転車のステアリングコラムの上部に装着されハンドルバーが取り付けられる自転車用ハンドルステムに関する。

自転車のフロントフォークの上端のステアリングコラムには、ハンドルバーをステアリングコラムに固定するためのハンドルステムが装着される。従来のハンドルステムは、パイプを溶接して製造されている（たとえば、特許文献１の図２参照）。具体的には、中空の本体部材と、本体部材の基端に固定されたコラム固定部と、本体部材の先端にコラム固定部と食い違う方向に固定されたハンドルバー固定部とを有している。コラム固定部とハンドルバー固定部とは、いずれもパイプ状の部材であり、本体部材の両端に溶接接合されている。これらの各固定部にはスリットが形成されているとともに、スリットを挟んでボルトでスリットが狭まるように締め込むことによりステアリングコラム及びハンドルバーが固定できるようになっている。
特開平５−１４７５６８号公報の図２参照

前記従来の構成では、ハンドルステムが溶接接合された３つのパイプ部材で構成されているので、剛性を高く維持することはできるが、ハンドルステムを軽量化しにくい。

本発明の課題は、自転車用ハンドルステムにおいて、剛性を維持して軽量化を図れるようにすることにある。

発明１に係る自転車用ハンドルステムは、自転車のステアリングコラムの上部に装着されハンドルバーが取り付けられるステムあって、中空の本体部材と、コラム装着部と、筒状部材と、コラム固定部と、ハンドルバー装着部とを備えている。コラム装着部は、本体部材の一端に設けられ、実質的に円形の装着孔部を有し、ステアリングコラムが装着されるものである。筒状部材は、少なくとも１つのフランジ部を有し、フランジ部が装着孔部の外側に係止された状態でコラム装着部に接合され、内部をステアリングコラムが挿通する本体部材とは別部材のものである。コラム固定部は、コラム装着部に設けられている。ハンドルバー装着部は、本体部材の他端に設けられハンドルバーをステアリングコラムと食い違う方向に装着するためのものである。

このハンドルステムでは、中空の本体部材の一端にコラム装着部が設けられ、その円形の装着孔部にフランジ部を有する筒状部材が接合されている。この筒状部材は、フランジ部が装着孔部の外側に係止された状態で装着孔部に接合されており、その内部をステアリングコラムが挿通してコラム固定部により固定される。ここでは、本体部材の一端に設けられた装着孔部に接合された筒状部材がフランジ部を有しているので、筒状部材を薄肉部材で構成しても筒状部材の剛性を高く維持できる。しかも、フランジ部が装着孔部の外側に係止された状態であるため、筒状部材の長さは装着孔部の長さにフランジ部の厚みを足しただけの寸法で済み、コラム装着部及び筒状部材の軽量化を図ることができる。このため、ステム全体の剛性を維持して軽量化を図ることができる。

発明２に係る自転車用ハンドルステムは、発明１に記載のステムにおいて、筒状部材はコラム装着部に溶接法又はろう接法により接合されている。この場合には、強度を維持して筒状部材を装着孔部に接合することができる。

発明３に係る自転車用ハンドルステムは、発明１又は２に記載のステムにおいて、フランジ部は両端に二つ設けられている。この場合には、フランジ部が両端に設けられているので、筒状部材の剛性がさらに高くなる。

発明４に係る自転車用ハンドルステムは、発明１から３のいずれかに記載のステムにおいて、フランジ部は装着孔部に溶接法又はろう接法により接合されている。筒状部材がフランジ部で装着孔部に溶接法又はろう接法に接合されているので、面同士を接合することができ、コラム装着部と筒状部材とを強固に接合できる。

発明５に係る自転車用ハンドルステムは、発明１から４のいずれかに記載のステムにおいて、コラム固定部はコラム装着部に溶接法又はろう接法により接合されている。この場合には、強度を維持してコラム固定部をコラム装着部に接合することができる。

発明６に係る自転車用ハンドルステムは、発明１から５のいずれかに記載のステムにおいて、ハンドルバー装着部は、本体部材の他端に前記装着孔部と食い違う方向に略半円状に形成された装着凹部と、装着凹部に接合された略半円筒形状の第１半円筒部と、第１半円筒部と対向して配置される第２半円筒部を有する固定部材と、固定部材を装着凹部に固定するハンドルバー固定部とを有する。この場合には、ハンドルバー装着部が二つの半円筒部分で構成されるので、ハンドルバーの着脱が容易である。

本発明によれば、本体部材の一端に設けられた装着孔部に接合された筒状部材がフランジ部を有しているので、筒状部材を薄肉部材で構成しても筒状部材の剛性を高く維持できる。しかも、フランジ部が装着孔部の外側に係止された状態であるため、筒状部材の長さは装着孔部の長さにフランジ部の厚みを足しただけの寸法で済み、コラム装着部及び筒状部材の軽量化を図ることができる。このため、ステム全体の剛性を維持して軽量化を図ることができる。

本発明の一実施形態が採用された自転車１０は、図１に示すように、フレーム１１と、フレーム１１に回転自在に装着された前後の車輪１２，１３とを備えている。フレーム１１１は、前部にダブルクラウン型のサスペンションフォーク１５が、後部にスイングアーム１６がそれぞれ回動自在に装着された主フレーム１４を備えている。主フレーム１４は、前部にサスペンションフォーク１５が回動自在に装着されるヘッドパイプ１４ａを有している。サスペンションフォーク１５は、上部に延びるステアリングコラム１５ａを有しており、ステアリングコラム１５ａがヘッドパイプ１４ａに回動自在に支持されている。

サスペンションフォーク１５のステアリングコラム１５ａには、本発明の一実施形態によるハンドルステム２０が装着されている。ハンドルステム２０は、ステアリングコラム１５ａの上部に装着されており、ステアリングコラム１５ａにハンドルバー２１を取り付けるために装着されている。

ハンドルステム２０は、図２から図６に示すように、中空の本体部材３０と、本体部材３０の一端（図３及び図４の右端）に設けられ、ステアリングコラム１５ａが装着されるコラム装着部３１と、コラム装着部３１に接合された筒状部材３２と、コラム装着部３１に設けられたコラム固定部３３と、本体部材３０の他端（図３及び４の左端）に設けられたハンドルバー装着部３４とを備えている。

本体部材３０は、たとえば、アルミニウム合金製のパイプ部材を用いており、両端が食い違う方向に矩形断面となるようにプレス成形されている。

コラム装着部３１は、実質的に円形の装着孔部４０を有している。コラム装着部３１は、本体部材３０の一端をプレス成形して矩形断面成形されている。そして、プレス成形後にＵ字状に切断加工され、さらにＵ字の両端を内側に曲げ加工により湾曲させて装着孔部４０を形成している。

筒状部材３２は、例えばアルミニウム合金製の薄肉のパイプ部材を用いており、両端に装着孔部４０の外側に係止される１対のフランジ部３２ａ，３２ｂを有している。筒状部材３２は、一端にフランジ部３２ａが予め形成されたパイプ部材を装着孔部４０の一側から挿入してフランジ部３２ａを装着孔部４０の外側に係止した後、他側から突出する部分をプレス成形してフランジ部３２ｂを形成し、装着孔部４０の周囲でコラム装着部３１にろう付け接合されたものである。また、コラム装着部３１及び筒状部材３２には、筒状部材３２をコラム装着部３１に固着した後に形成されたスリット３１ａ，３２ｃを有している。このスリット３１ａ，３２ｃを挟んでコラム固定部３３がコラム装着部３１にろう付け接合されている。

コラム固定部３３は、スリット３１ａ，３２ｃを挟んで上下に並べて配置された２組のボルト装着部３３ａ及びナット部３３ｂを有している。このボルト装着部３３ａは、六角穴付きボルトであるコラム固定ボルト３５が通過可能なボルト通過孔３３ｃ及び頭部を収納可能な頭部収納部３３ｄを有している。また、ナット部３３ｂは、コラム固定ボルト３５がねじ込まれる雌ねじ部３３ｅを有している。ここでは、ボルト装着部３３ａにコラム固定ボルト３５を装着しナット部３３ｂにねじ込むことにより、ステアリングコラム１５ａにハンドルステム２０が装着される。

ハンドルバー装着部３４は、本体部材３０の他端をプレス成形して矩形断面に成形されている。また、矩形断面の中心部分には、後述するナット部材４５を装着するための１対のナット装着部３４ａがプレス成形により外方に膨出してＵ字状に形成されている。ハンドルバー装着部３４は、本体部材３０の他端に装着孔部４０と食い違う方向に略半円状に形成された装着凹部４１を有している。また、ハンドルバー装着部３４は、装着凹部４１に固着された略半円筒形状の第１半円筒部４２と、ハンドルバー２１を固定するための固定部材４３と、固定部材４３を装着凹部４１に固定するハンドルバー固定部４４とを有している。

第１半円筒部４２は、例えばアルミニウム合金製の薄肉部材であり、両端に半円フランジ部４２ａ，４２ｂを有している。第１半円筒部４２は、半円フランジ部４２ａ，４２ｂの周囲でプレス成形部分にろう付け接合されている。

固定部材４３は、たとえアルミニウム合金製の部材であり、ハンドルバー２１をハンドルバー装着部３４に締め付け固定するために用いられる。固定部材４３は、第１半円筒部４２に対向して配置され、ハンドルバー２１の外周面に接触する第２半円筒部４３ａを有している。また固定部材４３は、たとえば六角穴付きボルトであるハンドルバー固定ボルト４６を装着するための半円形の１対のボルト装着部４３ｂ，４３ｂを有している。ボルト装着部４３ｂ，４３ｂには、ハンドルバー固定ボルト４６が通過可能なボルト通過孔４３ｃを有している。

ハンドルバー固定部４４は、ハンドルバー固定ボルト４６が螺合するナット部材４５を有している。ナット部材４５は、アルミニウム合金製の部材であり、ナット装着部３４ａ，３４ｂにろう付け接合されている。

このように構成されたハンドルステム２０をステアリングコラム１５ａに装着する際には、図２に示すようなロックナット５０とキャップ５１を用意する。ロックナット５０は、ほぼ星形の２枚のばね部材５０ａを有しており、ステアリングコラム１５ａ内の適宜の位置に装着可能である。また、ヘッドパイプ１４ａの上下端にそれぞれ装着される軸受（図示せず）のがたつきを防止するために、ハンドルステム２０とヘッドパイプ１４ａとの隙間を埋めるスペーサ５３（図１）をステアリングコラム１５ａに装着する。この状態でコラム装着部３１に接合された筒状部材３２をステアリングコラム１５ａに装着する。続いてコラム固定ボルト３５をナット部３３ｂに軽くねじ込んで、ステアリングコラム１５ａにハンドルステムを２０を仮止めする。ハンドルステム２０を仮止めすると、ステアリングコラム１５ａの上端にキャップ５１を装着し、さらに固定ボルト５５をキャップ５１から挿通してステアリングコラム１５ａ内に装着されたロックナット５０にねじ込む。このロックナット５０への固定ボルト５５のねじ込みにより、ハンドルステム２０及びスペーサ５３を介してヘッドパイプ１４ａに装着された軸受を押圧し、軸受のがたつきを抑えることができる。固定ボルト５５を装着すると、続いて仮止めしたコラム固定ボルト３５をナット部３３ｂにきつくねじ込んでステアリングコラム１５ａを回り止めする。

ハンドルバー２１を取り付ける際には、ハンドルバー２１を第１半円筒部４２に装着し、さらに固定部材４３をハンドルバー２１に被せてハンドルバー固定ボルト４６によりハンドルバー固定ボルト４６をナット部材４５にねじ込んで、固定部材４３を固定し、ハンドルバー２１を固定する。

このような構成のハンドルステム２０を製造する製造工程の一例を以下に説明する。
ハンドルステム２０を製造する際には、図７（ａ）に示すように、予め切断された本体部材３０となるアルミニウム合金製のパイプ部材５８を用意する。このパイプ部材５８には、プレス成形時のひずみを少なくするために装着孔部４０及び装着凹部４１が形成される面に溝部６０を形成する。

そして、図７（ｂ）に示すように、コラム装着部３１及びハンドルバー装着部３４となる部分を矩形断面となるようにプレス成形する。また、これと同時又は別工程で、ナット部材４５を装着するためのナット装着部３４ａ，３４ｂをプレス成形により形成する。

プレス成形が終了すると、図７（ｃ）に示すように、装着孔部４０となる部分にＵ字状の切欠き６１と装着凹部４１となる半円形の切欠き６２を切断加工により形成する。

切断加工が終了すると、図７（ｄ）に示すように、切欠き６１の直線部分を円形に湾曲させる曲げ加工を行い端部を対向させ、装着孔部４０を形成する。この状態で、コラム固定部３３となる２つの棒状部材６３をろう付け接合するとともに、ナット装着部３４ａ，３４ｂにナット部材４５を装着してろう付け接合する。また、第１半円筒部４２を装着凹部４１にろう付け接合する。なお、棒状部材６３には、予めボルト通過孔３３ｃ、頭部収納部３３ｄ及び雌ねじ部３３ｅが形成されている。

最後に、片側のフランジ部３２ａが形成された筒状部材３２を装着孔部４０に一側から装着し、フランジ部３２ａをコラム装着部３１の外側面に係止する。そして、他側から突出した部分をプレス成形してコラム装着部３１の外側面に係止されるようにフランジ部３２ｂを形成する。そして図７（ｅ）に示すように、筒状部材３２を装着孔部４０の周囲でコラム装着部３１にろう付け接合するとともに、スリット３２ｃ，３１ａを形成する。これにより、固定部材４３を除くハンドルステム２０が完成する。

このように構成されたハンドルステム２０では、本体部材３０の一端に設けられた装着孔部４０に接合された筒状部材３２がフランジ部３２ａ，３２ｂを有しているので、筒状部材３２を薄肉部材で構成しても筒状部材３２の剛性を高く維持できる。しかも、フランジ部３２ａ，３２ｂが装着孔部４０の外側に係止された状態であるため、筒状部材３２の長さは装着孔部４０の長さにフランジ部３２ａ，３２ｂの厚みを足しただけの寸法で済み、コラム装着部３１及び筒状部材３２の軽量化を図ることができる。このため、ステム全体の剛性を維持して軽量化を図ることができる。

〔他の実施形態〕
（ａ） 前記実施形態では、ハンドルバー装着部３４を、固定部材４３を有する半割構造としたが、コラム装着部３１と同様にスリットを有する本体部材３０と一体構成のものにしてもよい。

（ｂ） 前記実施形態では、接合方法としてろう付け接合法（ろう接法の一例）を採用したが、通常の電気溶接やガス溶接等の溶接法を採用してもよい。

（ｃ） 前記実施形態では、装着孔部を曲げ加工により形成したが、切削加工により形成してもよい。

（ｄ） 前記実施形態では、筒状部材の両端にフランジ部を設けたが、フランジ部を片端だけに設けてもよい。

本発明の一実施形態が採用された自転車の側面図。 本面発明の一実施形態によるハンドルステムの斜視図。 その側面半截断面図。 その平面半截断面図。 その正面図。 その背面図。 その製造工程の一例を示す模式図。

符号の説明

１５ａ ステアリングコラム
２０ ハンドルステム
２１ ハンドルバー
３０ 本体部材
３１ コラム装着部
３２ 筒状部材
３２ａ，３２ｂ フランジ部
３３ コラム固定部
３４ ハンドルバー装着部
４０ 装着孔部
４１ 装着凹部
４２ 第１半円筒部
４３ 固定部材
４３ａ 第２半円筒部

Claims (6)

1. 自転車のステアリングコラムの上部に装着されハンドルバーが取り付けられる自転車用ハンドルステムであって、
   中空の本体部材と、
   前記本体部材の一端に設けられ、実質的に円形の装着孔部を有し、前記ステアリングコラムが装着されるコラム装着部と、
   少なくとも１つのフランジ部を有し、前記フランジ部が前記装着孔部の外側に係止された状態で前記コラム装着部に接合され、内部を前記ステアリングコラムが挿通する本体部材とは別部材の筒状部材と、
   前記コラム装着部に設けられたコラム固定部と、
   前記本体部材の他端に設けられ前記ハンドルバーを前記ステアリングコラムと食い違う方向に装着するためのハンドルバー装着部と、
   を備えた自転車用ハンドルステム。
2. 前記筒状部材は前記コラム装着部に溶接法又はろう接法により接合されている、請求項１に記載の自転車用ハンドルステム。
3. 前記フランジ部は両端に二つ設けられている、請求項２に記載の自転車用ハンドルステム。
4. 前記フランジ部は前記装着孔部に溶接法又はろう接法により接合されている、請求項２又は３に記載の自転車用ハンドルステム。
5. 前記コラム固定部はコラム装着部に溶接法又はろう接法により接合されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の自転車用ハンドルステム。
6. 前記ハンドルバー装着部は、
   前記本体部材の他端に前記装着孔部と食い違う方向に略半円状に形成された装着凹部と、
   前記装着凹部に接合された略半円筒形状の第１半円筒部と、
   前記第１半円筒部と対向して配置される第２半円筒部を有する固定部材と、
   前記固定部材を前記装着凹部に固定するハンドルバー固定部とを有する、請求項１から５のいずれか１項に記載の自転車用ハンドルステム。

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