JP3266315B2 - カセット式ヘッドセット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車等における前輪
を車体フレームに操向自在に支持するステアリングヘッ
ド構造を構成するために用いる軸受け手段に関するもの
である。スクータ等の原動機付き自転車や、３輪車の前
輪支持構造にも適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】ステアリングヘッド構造を構成するに、
従来、図９に示すように、フォークステム１に外嵌した
下インナレース２とヘッドパイプ３の下端部に内嵌した
下アウタレース４、及びボール５とで構成される下軸受
け部６と、ヘッドパイプ３の上端部に内嵌した上インナ
レース７とフォークステム１に外嵌装着された上アウタ
レース８、及びボール９とで構成される上軸受け部１０
とを備えられていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のステアリングヘ
ッド構造では、上アウタレースから上方に突出するフォ
ークステムの上端部に締付けナットとロックナットとを
螺装して組み付けるとともに、締付けナットの締め付け
力によって上下の軸受け部におけるボールと上下のレー
スとの接触圧が決定されるものである。締付けナットの
締め付け力が弱いと、軸受け部がガタ付いてステアリン
グ操作が不安定になるとともにボールとレースとの衝突
によって摺動面が傷付くおそれがあり、また、締め付け
力が強いとステアリング操作が重くなり、場合によって
はボールによってレースの摺動面に圧痕が付いて円滑な
ステアリング操作が阻害されるおそれがあるため、締付
けナットを適切な締付けトルクで締付け固定することが
重要である。そのため実際の組付作業では、ガタ付きな
く、かつ、軽くステアリング操作できるかを確認しなが
ら、すなわち玉当たり調整を伴いながらナットの締付け
操作を行う必要があり、ステアリングヘッド構造の組付
作業が比較的難しく、かつ、面倒なものとなっていた。
本発明の目的は、ステアリングヘッド構造を良好な回動
調整状態に簡単・容易に組付作業できるようにする点に
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によるカセット式
ヘッドセットにあっては、目的達成のために、ヘッドパ
イプに内嵌されるアウタ筒、フォークステムに外嵌され
るインナ筒、および、アウタ筒とインナ筒の間に配置さ
れて、アウタ筒とインナ筒とを相対回動自在に連結する
と共にアウタ筒とインナ筒の軸芯方向での相対移動を規
制する軸受けを備え、アウタ筒のヘッドパイプに対する
組付け操作により、インナ筒および軸受けがアウタ筒と
共にヘッドパイプに組付く状態に、かつ、インナ筒のフ
ォークステムに対する組付け操作により、アウタ筒およ
び軸受けがインナ筒と共に前フォークステムに組付く状
態に、アウタ筒、インナ筒および軸受けを組立ててあ
る。

【０００５】

【作用】アウタ筒とインナ筒がこじれやガタ付きがなく
てスムーズに相対回動するところの良好な回動調整状態
に調整して、アウタ筒、インナ筒および軸受けを組立て
ておき、この組立て状態でアウタ筒がヘッドパイプに内
嵌し、かつ、インナ筒がフォークステムに外嵌するよう
に、ヘッドパイプおよびフォークステムに対する組付け
操作をする。すると、アウタ筒、インナ筒および軸受け
がセットになって一挙に、かつ、前記良回動調整状態で
ヘッドパイプおよびフォークステムに組付き、フォーク
ステムとヘッドパイプがアウタ筒、インナ筒および軸受
けによる作用でこじれやガタ付きがなくてスムーズに回
動する状態で組付くように、ステアリングヘッド構造の
組立てをすることができる。

【０００６】

【発明の効果】アウタ筒、インナ筒および軸受けをセッ
トにして組付けられることにより、かつ、この組付時に
は回動調整を要しないようにできることにより、ステア
リングヘッド構造を回動具合が良好な状態に能率よく組
立てることが可能にできた。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１に自転車用のステアリングヘッド部の構造
が示されている。１は肩ブラケット１１に嵌装して固定
支持されたフォークステムであり、肩ブラケット１１の
左右には図示しない前輪を支持する左右一対のフォーク
ブレース１２，１２が固定してある。３は車体フレーム
を形成する１部品であるヘッドパイプ、１３はハンドル
ステム、１４はハンドルステム１３をフォークステムに
内嵌係止するための傾斜カム体である。つまり、この傾
斜カム体１４とハンドルステム１３とがねじ駆動によっ
て径方向に変位することでハンドルステム１３が筒状の
フォークステム１の内部に圧着固定される。

【０００８】１５はヘッドパイプ３に内嵌されるアウタ
筒であり、このアウタ筒１５をフォークステム１に外嵌
されるインナ筒１６に、これら両筒１５，１６の筒軸方
向への相対位置ずれが規制された状態で相対回動自在に
外嵌一体化してカセット式のヘッドセットＨを構成して
いる。すなわち、インナ筒１６の下端にはインナレース
部１７が、アウタ筒１５の下端にはアウタレース部１８
が夫々形成され、かつ、これらレース部１７，１８間に
多数のステアリングボール１９を介在してボール式の軸
受け部Ａを構成してある。アウタレース部１８とインナ
レース部１７の夫々に、ステアリングボール１９の車体
上下両方向への位置ずれを規制する湾曲面状のボール受
け部２０，２０を形成してあり、これによってアウタ筒
１５とインナ筒１６とが一体化されている。２１はアウ
タ筒１５とインナ筒１６どうしの上端部の軸受け部を構
成するためのブッシュである。２２はゴム製のＯ−リン
グであり、防塵、防水のシールを行い、かつ、フォーク
ステム１のヘッドパイプ３に対する横振れを防止するも
のである。アウタ筒１５はその下端のフランジ部１５ａ
と、上端に螺着される下ロックナット２３とでヘッドパ
イプ３を挟み込んで装着され、インナ筒１６はその下端
１６ａを肩ブラケット１１に当て付け、フォークステム
１の上端部に螺着する上ロックナット２４の締め上げに
よってフォークステム１に装着される。従って、図２に
示すように、上及び下ロックナット２４，２３を外せば
アウタ筒１５がヘッドパイプ３から下方に抜き出せ、か
つ、フォークステム１がインナ筒１６から下方に抜き出
せることになり、フォークステム１とヘッドセットＨと
ヘッドパイプ３とを迅速に分離できるのであり、反対に
操作すればこれら三者を迅速に組付けることができるの
である。

【０００９】従来のボール式ステアリング構造では、軸
受け部はレース面上の多数のボールを上下のレース間で
挟持して支持するものであるから、フォークステムとヘ
ッドパイプとの分解に伴って不測のボール落下が起きて
紛失し易いという不便さがあるとともに、組付時にはグ
リースを付けて多数のボールをインナレース上に容易に
移動しないようにして周状に並べる作業があり、かつ、
その状態を保ちながらフォークステムとヘッドパイプと
を相対嵌合させる作業が必要といった具合に、フォーク
の付け替え作業が大変面倒で煩わしいものであったが、
本発明ではヘッドセットに既にそれらの内容が満足され
た状態で設定されているので単に組み付けるだけで良
い。従って、車体フレームに対してフォークを交換する
場合には、インナ筒とフォークステムとの着脱操作をす
れば良く、フォークに対して車体フレームを交換するう
ような場合には、アウタ筒とヘッドパイプとの着脱操作
すれば良い。また、ヘッドセット自体を大きさや径の異
なるものに付け替えれば、ヘッドパイプやフォークステ
ムの径を変更するといった改造も可能になる。

【００１０】〔別実施例〕 ステアリングボール１９とブッシュ２１との組合わ
せに替え、図３に示すように、ヘッドセットＨに小型の
ボール１９，２１を用いた形式の軸受け部Ａを上下２箇
所に備え、アウタ筒１５とインナ筒１６とを共にストレ
ートなパイプ材から構成できるようにしたものでも良
い。また、ボールを採用しないで、ブッシュのみを採用
して実施してもよい。したがって、これら小型のボール
やブッシュを軸受け１９，２１と称する。また、アウタ
筒１５のフランジ１５ａとヘッドパイプ３下端に形成し
たフランジとをボルトで連結固定するといったことも考
えられる。アウタ筒１５やインナ筒１６をヘッドパイプ
３またはフォークステム１に軸芯方向にずれ動かないよ
うに固定する手段としては、ナット２３，２４の他にカ
シメやロックピン等の各種手段を採用してもよい。

【００１１】 図４に示す構造のステアリングヘッド
部でも良い。すなわち、図１に示す構造において、アウ
タレース部１８の内周面に中間リング１８ａを嵌入して
あり、この中間リング１８ａとインナレース部１７との
間に全周にわたって均等に多数のステアリングボール１
９が配置されている。中間リング１８ａとインナレース
部１７の夫々に、ステアリングボール１９のフォークス
テム軸芯方向の位置ずれを規制する断面半円状のボール
受け部２０，２０が形成されており、ここにボール１９
が入り込んだ状態に組み付けられることによってアウタ
レース部１８とインナレース部１７とが、つまりはアウ
タ筒１５とインナ筒１６とが一体化され、これらはユニ
ット化された軸受け部Ａとなる。

【００１２】 図５に示すように、軸受け部Ａに、通
常に市販されているベアリングユニットを用いた構造の
ステアリングヘッド部でも良い。すなわち、上側端部に
スラスト荷重も受けることができるベアリングユニット
２１が取付けられており、下側端部には径方向の荷重の
みをささえるベアリングユニット１９が取付けられてい
る。インナ筒１６の上端部は段加工されており、その段
部の径方向面でベアリングユニット２１の一端が受けと
められ、さらにスペーサリング２８を介してもう一つの
ベアリングユニット２１が配置され、インナ筒１６に螺
合する内側ベアリング押えリング２６とアウタ筒１５に
螺合する外側ベアリング押えリング２７とによって両ベ
アリングユニット２１はインナ筒１６とアウタ筒１５と
の間に固定される。下側のベアリングユニット１９を受
け止めるためインナ筒１６の下端部も同様に段加工され
ており、さらにアウタ筒に螺合するベアリング押え２９
によってしっかりと固定される。ここでも、アウタ筒１
５はその下端のフランジ部１５ａと、その上端に螺着さ
れる第１ロックナット２３とでヘッドパイプ３を挟み込
むことでヘッドパイプ３に装着され、インナ筒１６はそ
の下端１６ａを肩ブラケット１１に当て付け、フォーク
ステム１の上端部に螺着する第２ロックナット２４の締
め付けによってフォークステム１に装着される。 図６には図５に示したヘッドセットＨの変形例を示
しており、ここでは、下側のベアリングユニット１９の
代わりにすべり軸受として樹脂製のブッシュ１９が用い
られている。その他の点では基本的に図５に示したもの
と同じである。

【００１３】 図７に示すように、大・小２つのタイ
プのボール１９，２１を上下に近接配置して構成される
ユニット化されたカセット式ヘッドセットＨを、下側の
軸受け部Ａとして採用した構造のステアリングヘッド部
でも良い。すなわち、インナ筒１６はフォークステム１
の下側領域だけを外囲するように短い長さで形成され、
アウタ筒１５もインナ筒１６に合わせた短い長さでもっ
て形成されている。インナ筒１６の外周面には大きいほ
うのボール１９を受けるためのボール受け面１６ｂと、
さらにこれから軸方向に間隔をあけて小さい方のボール
２１を受けるためのボール受け面１６ｃが形成されてい
る。同様に、アウタ筒１５の内周面には大きいほうのボ
ール１９を受けるためのボール受け面１５ｂと、さらに
これから軸方向に間隔をあけて小さい方のボール２１を
受けるためのボール受け面１５ｃが、インナ筒１６のボ
ール受け面１６ｂと１６ｃとに対応させて形成されてい
る。図面から明らかなように、このボールとボール受け
面との形状により、この軸受け部Ａはスラスト荷重とラ
ジアル荷重の両方を受け止めることが可能である。アウ
タ筒１５は、ボール受け面１５ｂを形成するために径方
向に延びたフランジ部を設けており、このフランジ部は
このヘッドセットＨとしてののヘッドパイプ３への装着
に利用される。インナ筒１６の上側の端面に突合せ配置
され、フォークステム１を外囲するスペーサパイプ３０
が備えられており、これをフォークステム１の上端に螺
合するロックナット２３によって下方に押し付けること
によりインナ筒１６がフォークステム１に装着される。
ロックナット２３とヘッドパイプ３の上端部との間にす
べり軸受として機能するフランジ付ブッシュ２５が挿入
されており、フォークステム１とヘッドパイプ３との径
方向の隙間を規制すると共にそれらの相対回転を可能に
している。スペーサパイプ３０とインナ筒はネジ等で接
続することも可能である。 図８は図７に示したヘッドセットＨの変形例を示し
ており、ここで示されるヘッドセットＨは、大きい方の
ボール１９と小さい方のボール２１の位置が軸方向に関
して反対となっていることで、図７に示したものと異な
っている。この変更に伴って、アウタ筒１５に形成され
たボール受け面１５ｂと１５ｃの位置及びインナ筒１６
に形成されたボール受け面１６ｂと１６ｃの位置も変更
されている。

【００１４】以上、様々な実施例を説明したが、カセッ
ト式ヘッドセットＨは図１〜図６に示される上下一体型
のものと、図７及び図８に示されるユニット型のものと
に分けられる。すなわち、上下一体型のものはこれ単品
でステアリング構造を形成でき、ユニット型のものに比
べて組付が更に簡単容易になるとともに、ユニット型の
ものは、これを上又は下側の軸受け部として、或いはこ
れを上下に備えることによってステアリング構造が形成
され、部品としてのコンパクト性や汎用性に優れるとい
う利点を夫々有している。

【００１５】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ステアリングヘッド部の構造を示す断面図

【図２】ステアリングヘッド部の構造を示す分解斜視図

【図３】ステアリングヘッド部の第１別構造を示す断面
図

【図４】ステアリングヘッド部の第２別構造を示す断面
図

【図５】ステアリングヘッド部の第３別構造を示す断面
図

【図６】ステアリングヘッド部の第４別構造を示す断面
図

【図７】ステアリングヘッド部の第５別構造を示す断面
図

【図８】ステアリングヘッド部の第６別構造を示す断面
図

【図９】従来のステアリングヘッド部の構造を示す断面
図

【符号の説明】

１ フォークステム ３ ヘッドパイプ １５ アウタ筒 １６ インナ筒 １９，２１ 軸受け

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッドパイプ（３）に内嵌されるアウタ
   筒（１５）、フォークステム（１）に外嵌されるインナ
   筒（１６）、および、前記アウタ筒（１５）と前記イン
   ナ筒（１６）の間に配置されて、前記アウタ筒（１５）
   と前記インナ筒（１６）とを相対回動自在に連結すると
   共に前記アウタ筒（１５）と前記インナ筒（１６）の軸
   芯方向での相対移動を規制する軸受け（１９),（２１）
   を備え、前記アウタ筒（１５）の前記ヘッドパイプ
   （３）に対する組付け操作により、前記インナ筒（１
   ６）および前記軸受け（１９),（２１）が前記アウタ筒
   （１５）と共に前記ヘッドパイプ（３）に組付く状態
   に、かつ、前記インナ筒（１６）の前記フォークステム
   （１）に対する組付け操作により、前記アウタ筒（１
   ５）および前記軸受け（１９),（２１）が前記インナ筒
   （１６）と共に前フォークステム（１）に組付く状態
   に、前記アウタ筒（１５）、前記インナ筒（１６）およ
   び前記軸受け（１９),（２１）を組立ててあるカセット
   式ヘッドセット。