JPS6230556Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、自転車ヘツドセツトの上部組付け
構造に関し、とくに、バイシクルモトクロス用自
転車のヘツドセツトの緩みを効果的に阻止しうる
ように構成したものに関する。

【従来の技術およびその問題点】

自転車のヘツドセツトは、第６図に示すよう
に、自転車前車輪を支持するホークないしホーク
ステムをヘツドパイプ内において回転可能に支承
させるとともに、ホークステムから伝達されるス
ラスト方向および曲げ方向荷重をヘツドパイプに
支承させるため、ヘツドパイプに通挿したホーク
ステムを、ヘツドパイプの上下２箇所にスラスト
ラジアル玉軸受を構成することにより支持させて
いる。 すなわち、ヘツドパイプａの下方から通挿した
ホークステムｂの下部、すなわちホーククラウン
ｆの至近上方位置に套嵌状に固着した下球押しｇ
と、前記ヘツドパイプａの下方端に打ち込んで固
着した下ワンｈとの間に複数個の鋼球ｉを介在さ
せて下部ベアリング部ｄを構成する一方、前記ヘ
ツドパイプａの上方端に打ち込んで固定した上ワ
ンｊと、ホークステムｂの前記ヘツドパイプａの
上方から突出する螺軸部ｋに螺合する上球押しｍ
との間に複数個の鋼球ｎを介在させて上部ベアリ
ング部ｃを構成している。さらに上記螺軸部ｋの
前記上球押しｍの上部には、袋ナツトｏを螺合
し、あるいはヘツド座金ｐを介して袋ナツトｏを
螺合し、上記ベアリング構成ｃ，ｄにおけるワ
ン、鋼球、球押しに適当な押圧力を付与するとと
もに球押しおよび袋ナツトが緩むのを防止してい
る。すなわち、前記螺軸部ｋに重ね状に螺合させ
る上球押しｍ、および袋ナツトｏはいわゆるダブ
ルロツクナツトとして機能し、相互に押圧するよ
うに螺合すれば上球押しｍないし袋ナツトｏが緩
むのをある程度防止することができるのである。 上記の上球押しｍないし袋ナツトｏの緩み止め
は自転車用ヘツド部の寿命を延長する上できわめ
て重要である。すなわち、ワン、鋼球、球押しの
関係にいつたんガタが生じる路面から伝達される
振動により前記鋼球がワン、または球押し面を叩
打することとなるとともに、この叩打がワン面ま
たは球押し面を損傷し、ベアリング部の円滑な回
転が損なわれるからである。 しかしながら、前記従来例について説明した袋
ナツトの緩み防止手段では不十分である場合が生
じてきている。すなわち、最近、新しいスポーツ
としていわゆるバイシクルモトクロスが流行しつ
つあるが、これに使用するモトクロス自転車は、
一般道路とは異なつた過酷な条件の送路をジヤン
プ、ターン等のテクニツクを交えて走行するた
め、車輪、フレーム等に加わる最大衝撃荷重は、
一般の自転車とは比較にならないほど大きくなつ
ている。 一方、このような特殊な用途に用いられる自転
車であつても、使用部品は自転車フレーム、タイ
ヤ以外はあまり特殊化しておらず、ヘツドセツト
においても一般自転車のものと同等のものが使用
されるのが普通である。このようなことから、前
記ホークステムｂに上向きスラスト方向の強烈な
衝撃力が加わると、このスラスト荷重は前記下方
ベアリング部ｄにおいて支承され、このとき、前
ホークステムｂの下球押しｇより上の部分は、瞬
間的にごく微小長さ弾性伸張する一方、前記ヘツ
ドパイプａは瞬間的に微小長さ弾性圧縮され、こ
のような瞬間的な弾性ひずみによる前記ヘツドパ
イプ上端部と前記ホークステム部とのスライド方
向の衝撃的な相対移動は、本来相互に押圧状態を
維持してこそロツク機能を発揮するダブルロツク
ナツト、すなわち前記上球押しｍと袋ナツトｏの
押圧状態を瞬間的に解消させてしまうことがあ
る。このような押圧状態の解消現象は、あくまで
も弾性ひずみに起因するため、瞬時に元の押圧状
態に復帰するものである。しかし、バイシクルモ
トクロスレースにおけるハンドル操作回数は、通
常の自転車が普通の道路を走行する場合に比べて
比較にならないほど多く、ホークステムｂはヘツ
ドパイプａに対して左右に方向転換しながら回転
しているということができ、この回転状態におい
て、前記押圧状態の解消現象が繰り返されると、
前記ホークステムに螺合した袋ナツトｏおよび球
押しｍが次第に緩んでしまうのである。 また、その他の袋ナツトの緩み止め構造とし
て、フランス国特許第1038019号明細書には、上
球押しの上部に上方に向かうにつれて漸次拡径す
るテーパ孔を備える延長ボスを設ける一方、袋ナ
ツトの下方にいくつかの縦割スリツトが形成され
たスカート部を設け、この袋ナツトを締め付けて
ゆくと、上記スカート部が上記テーパ孔内面に案
内されてステムの螺軸に押し付けられるようにし
た構造が開示されている。 しかしながら、このフランス特許明細書に開示
された構造では、次のような問題がある。 すなわち、球押し部材として、上記のような延
長ボスが形成された特殊な形状としなければなら
ないため、どのような既存の自転車にも適用する
ことができない。すなわち、ヘツドセツトに包含
されるベアリング部は、ワンと、鋼球と、球押し
とが不可分一体となつて設計されているから、球
押しのみを交換しても、所期の回転性能が得られ
るとは限らないからである。 また、スカート部は、球押しのボス部のテーパ
孔内に軸方向に進入することにより強制縮径され
てステムの螺軸に密着させられるのであるが、当
然のことながらそのためには球押しに対して袋ナ
ツトを相対的に回転させなければならないから、
袋ナツトを高トルクで締め付けてゆくと、そのス
カート部の外面と前記テーパ孔の内面間に生じる
強烈な周方向の摩擦力によつて、すでにベアリン
グの回転の調子が最高となるように調整された球
押しが共回りしてしまい、ベアリングの調子が狂
つてしまうことが多い。また、スカート部に強力
なねじり力が作用するから、力まかせに袋ナツト
を締め付けると、縦割スリツトをもつことからね
じり応力に対して弱くなつたスカート部が破損す
ることもある。 この考案は、以上の事情のもとで考え出された
もので、上記の従来例の問題を解消し、確実にヘ
ツドセツトの経時的ながたつきを防止することが
でき、しかも、従前のヘツドセツト構造をもつた
自転車に対して簡単に適用できるように構成され
た自転車ヘツドセツトの組付け構造を提供するこ
とをその課題とする。

【問題を解決するための手段】

上記の問題を解決するため、この考案では、次
の技術的手段を講じている。 すなわち、この考案の自転車ヘツドセツトの上
部組付け構造は、ヘツドパイプ１の上端部に上ワ
ン２３を固定するとともにホークステム４の螺軸
部８に上面に平坦なナツト当て面をもつ通常の上
球押し２４を螺合するか、或いはヘツドパイプ１
の上端部に上球押し２４を固定するとともに前記
螺軸部８に上面に平坦なナツト当て面をもつ通常
の上ワンを螺合する一方、これら上ワンと上球押
し２４との間に複数個の鋼球２５…を介在させて
ベアリングを構成し、上記螺軸部８に、上記上球
押し２４または上ワンのナツト当て面上にスラス
ト方向に重ねられる袋ナツト２７が螺合されて構
成される自転車ヘツドセツトの上部組付け構造で
あつて、上記袋ナツト２７は、回転工具が係合し
うる頭部２９と、この頭部２９の下部に延び、か
つ内周に上記螺軸部８と螺合しうる螺条３１が形
成されるとともに下端から軸方向に延びる複数の
割溝３３…が形成されたスカート部３０と、この
スカート部３０の外周に套嵌され、かつこれを実
質的に縮径しうる締め付け手段２６と、を備えて
いる。

【実施例の説明】

以下、本考案の実施例を図面を参照して具体的
に説明する。 自転車ヘツドセツト部の上部ベアリング部は、
ホークステム側に上球押しを螺合し、ヘツドパイ
プ側に上ワンを固定する形式のものと、逆に、ホ
ークステム側に上ワンを螺合し、ヘツドパイプ側
に上球押しを固定する形式のものとに大別される
が、以下においては、前者、すなわち、ホークス
テム側に上球押しを、ヘツドパイプ側に上ワンを
それぞれ取付けた形式のヘツドセツトに本考案を
適用した例について説明する。 しかし、本考案は、上記のいずれの形式のもの
にも適用しうることは言うまでもない。 １はヘツドパイプであり、上下ラグ２，３を介
してフレームの上パイプ（図示略）および下パイ
プ（図示略）と連結され、自転車のいわゆる三角
フレームの一部を構成する。４は、ヘツドパイプ
１の下方から挿着される管状のホークステムであ
り、下方はホーククラウン５により左右ホーク
６，７と連結されている。ホークステム４の上部
は、ヘツドパイプ１の上端部より上方に突出させ
られるとともに、この突出部に螺軸部８が形成さ
れる。９はホークステム４に嵌合して固定される
ハンドルポストであり、下部円柱部を斜に分断し
て互いに摺接する上下２部材とするとともに、そ
の下部部材１０をねじ手段１１により上方に牽引
してこれを斜状摺接面１２に沿つて若干斜上方に
摺動させながらホークステム４の内壁に強制圧接
させることにより固定している。このハンドルポ
スト９の上部にはハンドル支持部１３が形成され
ており、これは、円筒状内面を有する下部クラン
プ１４と上部クランプ１５を対向させるとともに
螺締手段１７によりハンドルバー１６の略中央部
を挟圧するように構成されている。このようにし
て前記ハンドルバー１６、ハンドルポスト９、ホ
ークステム４、ホーク６，７が一体的に連繋され
るのであり、ホーク６，７に軸支した前車輪（図
示略）は、ハンドルバー１６を回動することによ
り操舵可能となる。 前記ホークステム４は、ボールベアリング手段
によりヘツドパイプ１に対して回転可能に支承さ
れる。ホーク６，７ないしホークステム４は、一
定のキヤスタアングルを有するため、自転車重
量、乗員重量、および路面衝撃による垂直反力
は、ホークステム４内に配すべきベアリング手段
において、スラスト荷重およびラジアル荷重とし
て支承せねばならない。したがつて、前記ボール
ベアリング手段は、ヘツドパイプ１の上下２箇所
に配設するとともに、それぞれのボールベアリン
グ手段は、スラストおよび荷重を支承しうる構成
としている。 下部ベアリング部１８は、ホークステム４の下
部ホーククラウン５至近に套嵌状に固着した下球
押し１９、ヘツドパイプ下端に嵌合状に固着した
下ワン２０、およびこれらの間に介在さた複数個
の鋼球群２１によつて構成される。なお、ホーク
ステム４とホーククラウン５とはろう付け溶接等
により強固に固着されているので、下球押し１９
はホークステム４の上端から套嵌し、単にホーク
クラウン５の上面壁に当接させるのみでもよい。
上部ベアリング部２２は、ヘツドパイプ１の上端
部に嵌合状に固着した上ワン２３と、ホーククラ
ウン５の上部突出螺軸部８に螺着される上球押し
２４と、これら両者間に挟圧状に介在させられる
複数個の鋼球２５…とによつて構成される。 上球押し２４は、その上面に平坦なナツト当て
面をもつ通常のものが使用されるのであり、この
上球押し２４の上方における上記螺軸部８には、
所望によりヘツド座金（図示略）を介して、締め
付け手段２６が付設された本考案独特の袋ナツト
２７が螺締されてヘツド部全体が構成される。 すなわち、袋ナツト２７は、ハンドルポスト挿
通用透孔２８が開けられたナツト状の頭部２９
と、この頭部２９から下方に延出するとともに内
周に螺条３１が形成され、かつ下方から複数の軸
方向割溝３３…が形成されたスカート部３０とか
らなる袋ナツト２７′と、上記スカート部３０の
外周に套嵌状に装着され、スカート部３０を強制
縮径できる締め付け手段２６とを備えて構成され
る。スカート部３０の外周に装着される締め付け
手段２６としては、種々の態様が考えられるが、
たとえば、第１図および第２図に示すように、ス
カート部３０の下部に係合鍔３０ａを形成すると
ともにこの係合鍔３０ａと頭部２９との間の円筒
状面に締め付けハンドル２６ａを套嵌し、この締
め付けバンド２６ａの両端部に設けた衝合耳部３
４をこれに係合する螺子手段３５によつて近接さ
せてスカート部３０を締め付けるように構成すれ
ばよい。 ボルトに螺合した通常のいわゆるダブルロツク
ナツトの固定状態におけるボルトに対する当接関
係は第４図に示す通りである。すなわち、上ナツ
トＡと下ナツトＢのいずれか一方、または双方を
相互に近接させる方向に螺回して相互に圧当接さ
せ、ボルトおよび上下ナツトＡ，Ｂの螺子山斜面
の接触面圧を増大させてこれにより強力な摩擦力
を発生させ、上ナツトＡおよび下ナツトＢが緩む
のを防止するのである。しかしながらこのとき上
ナツトＡについては各螺子山の上斜面のみが、下
ナツトＢについては各螺子山の下斜面のみがボル
トの螺子山に当接しており、いずれかのナツトが
仮に僅かでも緩めば前記ボルトナツトの接触面圧
がたちまちゼロとなり、ダブルロツクナツトはロ
ツク作用しなくなる。 一方、本考案にかかるヘツドセツト部組付け構
造における上ナツトたる袋ナツト２７は、そのス
カート部３０の内面の螺子の有効径を締め付け手
段２６を緊締することにより強制的に縮径させう
るので、ボルトたるホークステム４の螺軸部８と
のロツク状態における当接関係は第３図に示すよ
うになる。上記スカート部３０内面の螺子山と、
螺軸部８の螺子山はその上下両斜面において相互
に密着させられるので、相互の螺子山の圧接面が
上記通常のダブルロツクナツトの場合に比べて倍
増し、たとえ下ナツトたる前記上球押し２４が存
在しなくとも強力に前記螺軸にロツクしうるので
あるが、袋ナツト２７と前記上球押し２４をダブ
ルロツクナツトとして機能させることにより、そ
のロツク効果は飛躍的に向上する。 さらに、前述したように袋ナツト２７の螺子部
有効性を縮径した状態でロツクしておけば、たと
え袋ナツト２７または上記上球押し２４のいずれ
か一方が緩んでダブルロツクナツトとしてのロツ
ク状態が解除されても、袋ナツト２７自体のロツ
ク作用により、ヘツドセツトのベアリング部のガ
タの進行を遅延させることができるのである。 第５図は、袋ナツト２７に装着すべき締め付け
手段２６の他の実施例を示す。 本実施例においては、前記袋ナツト２７の下部
スカート部３０の外周面を下方に僅かに拡径する
テーパ螺子４０とするとともに、このテーパ螺子
４０に締め付け手段としてのナツト４１を螺合さ
せてある。したがつて、ナツト４１を下方に螺進
させれば、スカート部３０の内面の螺子部有効径
は次第に縮径し、第１図ないし第３図に示す実施
例と同様の作用を営む。

【効果】

以上のように本考案の自転車ヘツドセツトの組
付け構造によれば、上ベアリング部を構成する上
球押しあるいは上ワンのナツト当て面上に重なる
ようにステムの螺軸部に螺合される袋ナツトを、
頭部と、この頭部の下部に延び、かつ、内周に上
記螺軸部と螺合しうる螺条が形成されるとともに
下端から軸方向に延びる複数の割溝が形成された
スカート部と、このスカート部の外周に套嵌状に
装着され、かつこれを実質的に縮径しうる締め付
け手段２６とを有するように構成したから、この
袋ナツトの下端が上記ナツト当て面に当たるまで
螺進させてから、上記締め付け手段によつてスカ
ート部を強制縮径させることにより、袋ナツトの
緩みを完全に防止することができる。また、上記
上球押しと袋ナツトとを互いにダブルロツクナツ
ト態様に作用させてから上記のように締め付け手
段でスカート部を縮径するようにすると、なお、
一層袋ナツトの緩み阻止効果が期待できる。 そうして、本考案では、締め付け手段は袋ナツ
トに付属しており、前に紹介したフランス国特許
第1038019号明細書に示されている構造のように
上球押しと袋ナツトが協働してはじめて袋ナツト
のスカート部を縮径するのではないから、たとえ
袋ナツトとの関係において上球押しのロツク状態
が解除されても、袋ナツトが緩むことはなく、そ
れ以上のヘツドセツト上部のガタ付きの進行が確
実に阻止れるのである。 また、本考案では、ヘツドセツトの緩み防止に
直接寄与する締めつけ手段が袋ナツトに付属して
いるので、球押しに何ら特別な構成を付加するこ
となく、実施できる。すなわち、袋ナツトのみを
変更するだけで、コスト安く、従来のヘツドセツ
ト構成に本考案を適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す部分断面図、
第２図は要部構成部品を分解した形で示す斜視
図、第３図は要部拡大断面図、第４図は従来例の
要部拡大断面図、第５図は他の実施例を示す一部
切り欠き断面図、第６図は従来例を示す断面図で
ある。 １……ヘツドパイプ、４……ホークスカート、
８……螺軸部、２３……上ワン、２４……上球押
し、２５……鋼球、２６……締め付け手段、２９
……頭部、３０……スカート部、３１……螺条、
３３……割溝。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ヘツドパイプ１の上端部に上ワン２３を固定す
   るとともにホークステム４の螺軸部８に上面に平
   坦なナツト当て面をもつ通常の上球押し２４を螺
   合するか、或いはヘツドパイプ１の上端部に上球
   押し２４を固定するとともに前記螺軸部８に上面
   に平坦なナツト当て面をもつ通常の上ワンを螺合
   する一方、これら上ワンと上球押し２４との間に
   複数個の鋼球２５…を介在させてベアリングを構
   成し、上記螺軸部８に、上記上球押し２４または
   上ワンのナツト当て面上にスラスト方向に重ねら
   れる袋ナツト２７が螺合されて構成される自転車
   ヘツドセツトの上部組付け構造であつて、上記袋
   ナツト２７は、回転工具が係合しうる頭部２９
   と、この頭部２９の下部に延び、かつ、内周に上
   記螺軸部８と螺合しうる螺条３１が形成されると
   ともに下端から軸方向に延びる複数の割溝３３…
   が形成されたスカート部３０と、このスカート部
   ３０の外周に套嵌され、かつこれを実質的に縮径
   しうる締め付け手段２６と、を備えることを特徴
   とする、自転車ヘツドセツトの上部組付け構造。