自転車のヘッド部分をグリスアップ　　2005/8/22製作

【もくじ】 ・ノーマルステムのマウンテンバイク(古いMTB) ・買い物自転車　(ノーマルステム) ・ノーマルステムのイラスト解説 ・アヘッドステム解説　(現在のMTB) ・アヘッドステムの高さ調整	<参考にさせて頂いたページ> ・サイクルベースあさひ　ステムのサイズについて ・サイクルベースあさひ　ステム交換の時の落とし穴 ・自転車修理屋M.B.M > 自転車ハンドル高さ調整方法 ・寿サイクル > 業務用ステム抜き工具 <参考文献> 『初心者のためのMTBメンテナンスブック』丹羽隆志　成美堂出版　2004 『バイク・リペア・マニュアル』クリス・シドウェルズ 山と渓谷社 2007
古典的な仕組みの「ノーマルステム」には様々な呼び方があるようです。ステアリングコラムにネジ溝(スレッド)が切ってあるので「スレッドヘッド」とも呼ばれるようです。また、英語版Wikipedia("stem")では、Quill Stem(クイルステム)と表記されています。"quill"とは「中空軸(シャフト)」という意味の英単語のようです。(Yahoo辞書"quill")
ノーマルステムのマウンテンバイク (古いMTB)
1991年式のマウンテンバイクのヘッド部分をグリスアップしてみる事にしました。使う道具は「六角レンチ」です。オートバイや自転車の分野では「アーレンキー」と呼ぶ方も多いです。自転車のハンドル調整では6mmを使う場合が多いようです。 長さのあるものを選ぶのがポイントです。短いものでは力が入らずに緩まない場合があります。 100円から外国製の高級品までありますが、この1.5mm〜6mm　7本セット　500円(台湾製)などが入手しやすいかもしれません。
六角ねじを回すときは、レンチがボルト穴の奥までしっかりと入っているかを十分に確認します。ボルト穴にゴミが入っていたら取り除きましょう。 六角レンチがボルト穴の奥までしっかりと入っていない状態で力を加えてしまうと、六角穴を変形させてしまう恐れがあるからです。 まず、ハンドル根元にある「引き上げボルト」を緩めます。このボルトには2面幅6ｍｍの六角レンチを使用します。回す方向は通常のネジと同様に左回り(反時計回り)です。
引き上げボルトを緩めても動かない場合が少なくありません。このような時は、引き上げボルトを緩めてボルトの頭を10mmほど出し、ここに衝撃を与えることで「ウス」の噛み合いを外します。「ウス」の噛み合いを「落とす」という表現のほうが適切かもしれません。 六角ボルトが奥まっていて叩きにくい場合には、左の画像のように六角レンチを当てて叩く方法もあります。ただし、叩いた弾みで六角レンチが飛ぶ恐れもあるので、「叩き系」の作業をするときは保護メガネ(ゴーグル)をかけましょう。 テーパーウス式の構造や外し方につきましては、自転車修理屋M.B.Mの「自転車ハンドル高さ調整方法」にて、大変分かりやすく解説されています。
ノーマルステムの構造を見ていきましょう。ノーマルステムには「引き上げボルト」という長いシャフトが貫通しています。ボルトは意外と長さがあります。
引き上げボルトの先には、竹を斜めに切ったような形をしている部品が装着されています。これを「ウス」というそうです。
引き上げボルトが締めこまれている状態です。 引き上げボルトを締めこむと「ウス」は引き付けられ、斜めの形状に沿って「ウス」が動きます。すると、「ウス」と「ステム」はフォーク側パイプの内壁に押し付けられて固定されるという仕組みです。
ボルトを適度に緩(ゆる)め、ボルトの頭に衝撃を与えます。するとボルトと接続されている「ウス」に衝撃が加わり、噛み合いが外れるという構造です。 「ウス」とステムシャフトは一直線になっています。この状態ならばフォーク側のパイプからスポッと外れます。
抜けない場合はCRC556などの浸透性潤滑剤をパイプ内に吹き、しばらく時間をおきます。その後プラスチックハンマーなどで衝撃を与えては車輪を固定した上でハンドルを左右に動かして様子を見るという方法があります。ただし、プラハンで叩く時の力加減を誤ると、直すつもりが壊してしまいかねません。ある程度のところまでやって上手くいかないならば、プロにお願いするのもひとつの手段だと思います。 寿サイクルサイト内の業務用ステム抜き工具がたいへん参考になります。
この自転車はビニールシート製テント内に駐輪しているため、この程度で済んだのかもしれません。屋根が無く、風雨に晒される所へ駐輪している自転車の場合は強力に固着している事が予想されます。 ケーブル類は装着したままです。なお、ベアリングへのグリスアップのみならば、ハンドル周りを外さなくても可能といえば可能です。それはステムのロックナットと「上ワン(椀)」を外すだけでグリスアップするのに十分な隙間は作り出せるからです。しかしながら、定期的にステムを外さないと固着してしまう恐れがありますので、グリスを薄く塗って固着を予防する為にも一旦外しました。
「ノーマルステム」と呼ばれる古典的なタイプです。基本的な構造は買い物自転車と同様です。 ・ロックナット ・カンチブレーキアウター受け ・ワッシャー ・上ワン(上玉押し))
一番上のロックナットを外します。

フロントブレーキワイヤーを固定している台座(アウター受け)を外します。これは上方へ抜くだけです。 この車両は「カンチブレーキ」というブレーキ機構なので、こうした台座が必要となります。

ワッシャーを外します。このワッシャの凸は、パイプ側の凹と噛み合うようになっています。

「上ワン(椀)」を外します。「ワン(椀　カップ)」とは、ベアリングの玉を上下に挟むお皿のようなものです。 ボールがリテーナー(保持器)で支えられていないタイプの場合、玉押しを外したとたんに玉がポロポロと落ちますので気をつけましょう。 自転車で「リテーナー無しタイプ」のボールベアリングが使用されている場合があるかどうかは分かりませんが、初めての場合は用心しておくのに越した事はないでしょう。 この車両はオーバーサイズフレームのため、上ワンの二面幅は36mmでした。ちなみにノーマルサイズだと32mmだそうです。

ボールベアリングは「リテーナー」と呼ばれる保持金具で一つ一つの玉を保持しているタイプでした。 グリスは僅かに残ってはいるものの、黒く汚れて劣化しています。 ブレーキクリーナー(スプレー式脱脂洗浄剤)で汚れた油分を除去しました。 グリスが残っていればポテポテと落ちるだけなのですが、グリスが切れてカサカサの状態だと転がっていってしまいます。カサカサの場合は、ワンと玉押しの僅かな隙間から粘度の高いスプレーグリスを吹き込んでから、そうっと玉押しを外すと万が一玉が落ちても勢い良く転がって行かずに済みます。

再びグリスアップし組み付けます。使用したグリスは株式会社エーゼット製の「万能グリス」です。安いところでは80g入りが100円、400ｇ入りが160円で購入できます。 ベアリングのリテーナー周りは隙間が大きい為、指でグリスを塗り込みます。 グリスにつきましては、当サイト内の「各種グリスと使用上のヒント」にてご紹介しています。

本来ならばフレームからフォークを分離し、それから洗浄、グリスアップするのですが、今回はフレームとフォークを完全に分離せず、隙間からグリスアップしてしまう方法を採りました。

80gグリスガンに先細ノズルを装着した物を使用すると効率的に作業できます。 80g蛇腹カートリッジ用グリスガンにつきましては、上記の「各種グリスと使用上のヒント」に掲載しています。また、70ccのミニグリースガンにつきましては、「手の平サイズミニグリースガン」の項目でご紹介しています。合わせてご覧下さい。

では組み付けましょう。手順は基本的に分解の手順の逆となります。 ハンドル周りを仮装着し、上ワンを締めていきます。緩過ぎる場合、前ブレーキを掛けてロックさせ、ハンドルを前後に動かしたときにヘッド付近がガタガタしてしまいます。 締めこみ過ぎた場合、前輪を持ち上げてハンドルを左右に切ると、スムーズさに欠けたゴリゴリとした感触になってしまいます。 ヘッドにガタが無く、且つゴリゴリしないというのが目標となります。調整できたら上ワンをヘッドスパナなどで押さえながら、ロックナットを締めます。

マウンテンバイクの世界では古い規格となってしまったノーマルステムですが、ハンドルの高さを容易に変更できるという長所もあります。 アヘッドステムは高さを調整する為にスペーサー(輪っか)を入替えることで調整しますが、その調整幅は限られるようです。 ノーマルステムは「引き上げボルト」を6mm六角レンチで緩め・締めるだけで高さ調整できますし、調整幅も広めです。

自転車で転んだ時に、タイヤとハンドルが異なった方向を向いてしまう事があります。 こういうときは「引き上げボルト」を六角レンチで緩めることで真っ直ぐに直すことができます。 ボルトを緩めず、車輪をコンクリート壁にガシガシ押し付けてハンドルをこじって直すという荒業を遠い昔にやったことがあるような気がしますが、これをやると車輪が歪んだりする可能性があるようです。

今回使用した道具です。工具の点数は少なめです。 ロックリングと上ワンが「オーバーサイズ」の36mmだったため、ベアリング調整には36mmのスパナが2本必要となりました。 大きめのモンキーでも実は開口幅が30ｍｍ弱だったりする場合があります。自転車整備に使用する場合、中途半端なサイズを買ってしまうと、「もうちょっとだけど入らない」という状況になるかもしれません。 これはトップ工業株式会社製"HM-300TBハイパーレンチ"というタイプです。開口幅37mmまで開くのでとても重宝しています。目盛りは39ｍｍまで刻んでありますが、実際に開くのは37ｍｍまでです。

大きく口の開くモンキーレンチは大型で高価になりがちですが、株式会社ストレート扱いの「BAHCO 広口エルゴモンキー」は最大開口38mmで2,115円 (2009/3/11現在)で販売されているので比較的入手しやすいかもしれません。 【参考リンク】 ParkTool HCW-15ヘッドスパナ 32mm x 36mm ヘッドスパナの自作　(Takaよろず研究所)

錆でボルトが固着している場合もあるので、六角レンチはロングタイプが力が入って使用しやすいでしょう。左の画像はノーマルタイプとロングタイプの比較です。長さにして2倍程度の差があります。

買い物自転車(ママチャリ)編

ここは安全の上で非常に重要な部分です。「ステム」と「ウス」の関係を念頭に置いた上で、通常の六角レンチで適正トルクで締め付け、作業後には十分な確認作業をお願いします。 買い物自転車(ママチャリ)も「ノーマルステム」が用いられており、分解手順も上記のマウンテンバイクと同様です。

「引き上げボルト」を反時計回り(左回り)に回して緩(ゆる)めます。

ボルトの頭が10mmほど飛び出すぐらいの位置まで緩めます。ボルトを抜く必要はありません。

プラスチックハンマを用意します。銅(どう)ハンマーでもOKです。 鉄のハンマーではボルトや六角レンチを変形させてしまいます。

緩めたボルトに衝撃を与えます。直接叩いても結構ですが、奥まっていて叩きにくい場合は六角レンチを介して叩く方法もあります。 緩めたボルトに衝撃を与え、噛み込んでいる「ウス」を落とすのがポイントです。ステム自体を叩いてしまうと、かえって「ウス」が食い込んでしまいます。

六角レンチでは叩きにくいという場合は、6mmの六角ソケットを介して叩く方法も考えられます。 ただし、長年の風雨によって内部がひどく錆び付いている場合は自転車店に依頼するのもひとつの方法かもしれません。寿サイクルサイト内の業務用ステム抜き工具がたいへん参考になります。 新車時に丁寧に組み立てられた自転車は、ステム内部やウス、引き上げボルトに薄くグリスが塗られており、錆を予防する処置が施されています。これが後年になって修理をする際に、すんなり外れるか、固着して四苦八苦するかの違いにもなります。 また、雨ざらしで保管していた自転車の場合も苦戦が予想されます。

ノーマルステムのイラスト解説

ウスとステムが固定されている状態です。

引き上げボルトを適度に緩めます。

ボルトに衝撃を与え、ウスとステムの「はめ合い」を外します。

ステムが外れます。

一連の画像をアニメにまとめてみました。

2009/3/4補足　【ウスの落下に注意】 引き上げボルトを必要以上に緩めていくと、「ウス」がボルトから外れてしまいます。こうなるとボルトを締める方向へ回しても空回りするだけになります。 落としてしまった場合は、一旦ステムを引き抜きます。そして、上から針金などで引っかける、自転車のフレーム自体をひっくり返すなどしてウスを回収します。 【困る場合　ウスを落としてしまい、かつステムが外れない】 引き上げボルトを緩めすぎてウスを落としてしまっても、ステムさえ外せば上から回収できます。ところが、長年の風雨にさらされた影響で錆(さび)が内部に発生し、ステムが外れない場合、上からウスを回収できません。 こうした場合は、自転車店にて専用工具を使ってステムを外してもらう方法が考えられます。また、前輪と前泥よけ、前ブレーキを外すことで、下からウスを回収できるかもしれません。いずれにせよ、こうした状況に陥らないように注意しましょう。

通常の状態であれば、緩めたボルトに軽くコンコンと衝撃を与えると、スポッとステムが外れます。

ハンドルとステムです。

買い物自転車の場合、「ウス」は円錐台形の形をしています。 ボルトが締められていくと、「ウス」がステムパイプの中へ引き込まれていき、割り込み部分が広がって固定されるというしくみです。 緩めたボルトを叩くことで噛み込みを外すという作業の意味がここにあります。逆に、ステム自体を叩くと、かえってステムパイプが「ウス」に食い込もうとします。

「引き上げボルト」と「ウス」の関係です。

【組み立てるとき】 ×の状態で引き上げボルトを締めようとしても、「ウス」が空転してしまいます。 組み立てるときは「ウス」が空転しないように、ステムパイプの切り欠きと「ウス」の凸が噛み合う位置までセットしてから行ないます。

この買い物自転車はこのような部品が使用されています。 黒いゴム部品は水や塵の進入を防ぐ為のカバーです。カバーは上に引っ張り上げておきます。

ロックナットには2面幅30ｍｍのナットが使われており、玉押し調整には「切り欠き入りリング」が用いられています。 JISノーマルサイズのロックナットは32mmとされていますが、今回のような30mmなどもあります。工具を購入する際はナットの寸法をノギスなどで測る必要がありそうです。

「切り欠きリング」を外すには「フックスパナ」(引っ掛けスパナ)という工具を使用します。価格は700円前後です。 フックの突起を切り欠きに合わせて回します。画像はロックナットを装着したままですが、実際はロックナットを緩めるなり、外すなりしてから「切り欠きリング」を回します。 大きめのウォーターポンププライヤでも回せる事は回せますが、リングに目立つ傷が入ってしまいます。

フックスパナで切り欠きナットを回し、ベアリングの当たり具合を調整します。そして、モンキーレンチなどでロックナットを締め付けます。

フックスパナには"34-38"というようにサイズ表記がされています。この数字は「切り欠きリング」の直径なのだそうです。従って、事前にノギスでリングの直径を測っておけば、後はその数字に適合するサイズを迷わず選択する事が出来ます。

この自転車の場合、リングの直径は35ｍｍでした。このフックスパナの範囲"34-38"に入っています。

どうしてもフックスパナ(引っ掛けスパナ、フックレンチ)が入手できない場合は、ホームセンターの自転車売り場や百円ショップで販売されている「板スパナ」を利用する方法もあります。 このスパナの場合はサイズの異なるフックが2カ所ありますので、しっかりと引っかかる方を使用します。

「ノーマルステム」と「アヘッドステム」の構造について　2007/6/4

今回取り上げたマウンテンバイクと買い物自転車は古典的な「ノーマルステム」(スレッドヘッド)です。 フォークから伸びている「ステアリングコラム」パイプにはネジが切ってあり、ここでロックナットを締めることで上下のベアリングを固定しています。ネジのことを英語で"Thread"(スレッド)というので、別名「スレッドヘッド」とも呼ばれます。 買い物自転車などの一般車はこの方式です。また、1990年代中頃以前のマウンテンバイク・ロードバイクにも採用されていました。 長所は「ヘッド」と「ステム」が独立しているので、ハンドルの高さを幅広く調整することが可能な点です。 短所は「ステアリングコラム」パイプの中にステムのパイプを入れるという2重の構造になっているので、過酷なレースレベルでは剛性や重量の問題があったようです。

それでは「アヘッドステム」(スレッドレスステム)を見ていきましょう。ステアリングコラムにネジが切られていないので、「スレッドレスステム」とも呼ばれます。 フレームのヘッドから飛び出している「ステアリングコラム」パイプがずいぶんと長くなっています。

ここにアヘッドステムを入れます。 「ステアリングコラム」パイプの内側には、「スターファングルナット」というアンカーナットが打ち込まれています。 この段階では上下の「玉押し」が固定されておらず、ベアリングはガタガタしています。 ステムを「ステアリングコラム」にセットしたとき、コラムパイプの先端はステムの上面から数ミリ奥に位置している状態にあります。これは「引き上げボルト」がステムを押し下げるために空間が必要だからです。

「引き上げボルト」を締め込みます。 すると、ステム全体が押し下げられ、上下の「玉押し」(ベアリング)を押しつけます。 「引き上げボルト」を調整し、ゴリゴリせず、かといってベアリングがガタガタしないように調整します。 ステムの側面にある「固定ボルト」をゆるめた状態でベアリング調整をするのがポイントです。

ベアリングがちょうど良い具合になりましたら、ステムの「固定ボルト」を締め付けます。 すると、今度は「ステム」によって上下の「玉押し」(ベアリング)が強固に固定されます。 理屈の上では「引き上げボルト」にはもう直接的な力は加わりません。「ステム」の固定力で力を受け止めているからです。 長所は剛性と軽量化のようです。つまり、フォークから伸びる「ステアリングコラム」を直接ステムで固定しているので剛性面で有利になります。また、シンプルな仕組みは軽量化にも繋がります。 短所はハンドルの高さ調整がほとんど出来ないという点です。実際には「スペーサー」も挟まっており、スペーサーをコラムの上にしたり下にしたりすることで、15mm程度は調整できるようですが、ノーマルヘッドに比べると調整幅は微々たるものになります。

スペーサーによる高さ調整 　2009/3/5

アヘッドステムにはスペーサーが組み込まれており、このスペーサーの位置を入れ替えることでハンドルの高さを調整できます。 スペーサーは「外す」のではなく「入れ替える」という点がポイントです。

ステムとスペーサーの位置を入れ替えました。

【陥りやすい例】 必要なスペーサーを外してしまうと、ステムからステアリングコラムが飛び出した状態になります。すると、引き上げボルトを締めてもトップキャップがステアリングコラムに底付きしてしまい、ステムには力が伝わりません。 本来「引き上げボルト」と「トップキャップ」はベアリングの当たり具合を調整するための部品です。ステム側面の固定ボルトを締めれば抜けることはありませんが、ベアリングのガタは残ったままとなります。 <参考リンク> サイクルベースあさひ　ステム交換の時の落とし穴

<Takaよろず研究所内の関連リンク> ◆各種グリスと使用上のヒント　　2005/7/25 ◆手の平サイズグリースガン　　2005/8/11 ◆買い物自転車のクランクベアリング修理　2005/4/17 ◆ポンコツ自転車の前ハブベアリングＯＨ　2005/4/22 ◆買い物自転車のリアハブOH　分解編 2005/4/24 ◆買い物自転車のリアハブOH　組み上げ編2005/4/24

<参考にさせて頂いたページ> ◆寿サイクルの「ステム抜き工具」 ◆工具専門店エイビッド　「フックスパナ」　 ◆自転車修理屋M.B.M　　自転車ハンドル高さ調整方法 <参考文献> 『初心者のためのMTBメンテナンスブック』丹羽隆志　成美堂出版　2004

---

TAKAよろず研究所 http://www.geocities.jp/taka_laboratory/ 2005/8/22製作　2007/6/4補足　 2007/8/20修正　2008/5/15一部修正　2009/3/4追加