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タグ:ヘッドパーツ

ロードバイクのヘッドパーツ 構造と仕組み

せっかくの週末3連休が雨でフラストレーションが溜っているかたもおおいのでは、、、

「乗れない時こそロードバイクを綺麗にするチャンス!」

ということで今回はヘッドセットのメンテナンスに欠かせないヘッドパーツの構造と仕組みのお話しです。
これはヘッドパーツのメンテナンスをする上で大切なことだと思います。

ヘッドパーツはしっかりとメンテナンスをしておかないと結構動きが悪くなったり、錆びてしまったり、トラブルのもとになります。一生懸命乗っている方のほうがメンテナンスをしっかりしておかないといけない部分であります。
というのもローラー台、3本でも固定でもですが、汗による影響が大きくでてしまうところなんですね。




早速本題へ

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ものすごく簡単な構造です。

▶トップキャップ

主にコラム・フォークを引き上げるためについています。

▶プレッシャープラグ(アンカー)
コラム部がカーボン製品の場合に使用します。
コラム内に挿入してアンカー(イカリの用に)しておくパーツです。
コラムがアルミの場合は通常【スターファングルナット】と言うものを打ち込みます(文字通りトンカチで叩いて固定する少し乱暴といえば乱暴な取り付け方をするパーツです)が、カーボン製の場合は強度の問題などから使用ができません。

トップキャップの役割と構造

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トップキャプを締め込んでいくとしっかりとアンカーされたプレッシャープラグ、またはスターファングルナットとともにコラム部が持ち上がってきます。

つまりこんなイメージです。
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プレッシャーアンカー・スターファングルナットで固定されたコラム部を引き上げることガタをなくして適切な玉当りを出します。


しかし適切な量のスペーサーがはいっていないとどうなるかというと、、、
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このままの状態でトップキャップを締めても、、、
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アンカーがもちあがるだけで何も意味がありません。

ですのでしっかりとコラム部を引き上げるために適切な厚みのスペーサーが必要になるってわけです。
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こんな感じで5mmぐらいコラムよりもスペーサーがでている状態で締め込んでいくと、、、

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しっかりとコラムを持ち上げることができます。


簡単に考えると、、、

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地中の土管につっかえ棒をしてあみあみのグレーチングの隙間からロープで引っ張り上げることと同じです。
地面の位置までは引っ張り上げることができます。
しかし地面(グレーチング)と土管の隙間がなくなった時点でそれ以上は引き上げることができなくなります。
※地面がトップキャップってことです。

★トップキャップを締め付けすぎると?
プレッシャーアンカーやスターファングルナットがずれます。
もしくはトップキャップがぶっ壊れます。

トップキャップの締め付けはガタが出なければいいぐらいで最初は思いっきり締める必要はありません。
プレッシャーアンカーの場合は適正トルクを守って作業を行います。

スターファングルナットはずれてしまうほどだと再利用は不可の場合が多いですので、曲がったものを抜去、その後新品を打ち込む必要があります。



コラムカット時なんかにビシっとツラを揃えてしまうといつまでたってもガタが取れないどうしようもないヘッド回りが出来上がります(笑
というものこういう理由ですね。

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ピンク色の点が【引き上げしろ】ということです。

トップキャップ→ステムのほうがスッキリするのですが、アンカーかなんかのコラムカットのページで「強度を保つためにスペーサー分を残してねっ♪」ってあった気がします。
確かにこうしてみてみると、コラムは締め付ける方向に力が加わり、ピンポイントでプレッシャーアンカーが入っていたほうが強度が出るような気がしてきます、、、
プレッシャープラグ云々を抜きにしても、サランラップの芯を潰すときにさきっぽの方を潰したほうが潰れやすいですが、真ん中を潰そうとしても難しいです。
ってことでワタクシはスペーサー1枚分残してしてあります。

超低予算カーボンコラムカットはこちらから


▶コラムスペーサー
トップキャップでしっかりとフォークを引き上げる動きのために必要になります。


構造を理解してしまえばわかりやすいと思いますが、ステムを固定してしまえばトップキャップは締め込むだけではプレッシャープラグやスターファングルナットに負担がかかるだけで特に変わりません。
少々乱暴な言い方ですが、トップキャップの調整でガタが取れていれば、ステムが飛んでいかなければいいかなぁと思います。


▶ダストカバー
主にベアリングがむき出しでは、ゴミや異物が混入する恐れもありベアリングの保護のために使用します。
特に上側のベアリングは汗やスポーツドリンク、雨の影響をうけやすいです。

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このパーツは厚みが色々あります。
ステムをもっと下げたい場合は薄いものを使用したりします。

▶上ベアリング

▶下ベアリング


ヘッドチューブ内には上下2つのベアリングがはいっています。
最近は殆どシールドタイプのベアリングの場合が多いです。
なんだっけ、、、インテグレーテッド、、、?

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上ベアリングと下ベアリングの大きさが全然違います。

これが【上下異径ヘッド】とか呼ばれるものです。
その他だと【上下異径ベアリング】【上下異径コラム】、、、なんでもいいんですが、要はヘッドパーツの上と下のベアリングの径が違うよってことです。

当然違う系のベアリングが入るためにはコラムの太さが上下で違います。

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こんな感じです。

でこれを踏まえてFSAのヘッドセットのカタログを見てみます。

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・1-1/8in Upper,1.5in Bottom
→これはベアリングの寸法で【1-1/8インチ上部、1.5インチ下部】ですよってことです。
 つまり上下異径(大きさが違うっす!)ってことです。

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外したベアリングにもかいてありますね。

【36°×45°】ってなんじゃって言うとこんな画像を見てみるとわかるかと思います。

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これの【OA(アウターアングル)】【IA(インナーアングル?)】ですね。
(※なんか最近は色々な規格が乱立しすぎて複雑です。間違っていたらご連絡お願い致しますm(_ _)m)

これ以外だと
ID(インナーダイヤメーター)(内側の径)
OD(アウターダイヤメーター)(外側の径)
H(ハイト)(高さ)、、、かな。




▶クラウンレース

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この部分です。
よくちょうどいいサイズの塩ビパイプかなんか用いてハンマーで圧入するものです。
本当はきちんとした工具を使いましょう(笑

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つまり下部ベアリングの内側とクラウンレースの角度はあっていないとだめよってことです。


ピッタリはめるとこんな感じになります。
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フレームはベアリングの角度に合わせて成形させています。

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※左が上部、右が下部です。

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上部ベアリングにはスリットの入ったコンプレッションリングをはめることでセンターをびしっと出します。

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これがコンプレッションリングまでハマった状態です。

でダストキャップを付けて、ステムを入れた際に最初の方にお話したトップキャップの調整が入ります。

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多少オーバーな絵ですが、トップキャップのボルトを締めることで、フォークコラム全体を引き上げて、各所のガタ(隙間)をピチッと締めてあげるってことです。

コノの調整をトップキャップで行います。
シールドベアリングは締めすぎても通常のむき出しのベアリングよりも弊害は出にくいですが、ヘタすれば各所がぶっ壊れます。

つまりトップキャップの締め付けトルクはよく【固くなったところから1/4回転】なんて言いますが、要は締め付けすぎてはだめよってことです。
このときにしっかりとハマっていなかったり、どこかがずれていたりしたら乗っているうちに振動で隙間が埋まることでガタが出る場合もあります。、

ガタが出た場合はステムのボルトを緩めて(多分理解ができていると思います、分からなければ上の方に説明があります)トップキャップで再度ガタをとってあげてステムボルトを締めて、最後に更にトップキャップを締め込み直して終わりです。

トップキャップを締め込み直すのはステムのコラムクランプを締め込んだ際にすこ~しだけズレる、ズレるというと嫌なんですが、緩んだり締まったりすることが理論的には考えられるからです。


ということでヘッドパーツの構造と仕組みのお話しでした。

上部ベアリングは汗、ドリンク、雨等の影響を受けやすく、下部ベアリングは路面から拾ってしまう砂や泥水の影響をうけやすいです。
でどっちが汚れやすいかというと、、、圧倒的に下部のベアリングのほうが早くダメになることが多いです。
そうならないためにもしっかりと定期的にグリスアップ等のメンテナンスをしておくことで長持ちさせることができると思いますヨ。


ヘッドセットやベアリングはこちらから。

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ヘッドセットはものすごく色々な種類のものがあります。
サビやゴリががでていたら交換になる場合が多いです。
フレームによって合う合わないがありますので購入する際は外したベアリングを確認するなり、メーカーに適合を確認するなりしてお間違えのないようにお願い致します。


プレッシャープラグです。


プレッシャープラグといえばヒラメ?そんなぐらいの信用性ですが、難点は少々重い。

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この辺はある程度のしっかりと固定できれば後はお好きなものでいい気がします。
これもコラム径がありますのでお間違えのないように。。。



こちらはアルミコラム用のスターファングルナットです。


ぶっちゃけ、、、安いです。。。
こちらもサイズがあります。


ヘッド用グリスはもうしばしこれしか使っていないです。

伸び、硬さ、極圧性、防錆性等全てにおいて何も不満はありません。
高コスパ商品です。


実際のメンテナンスの様子はこちらから↓↓↓
ロードバイクメンテ【ヘッドパーツのオーバーホール】
 
適切なトルク管理はトルクレンチで↓↓↓
ロードバイクの締め付けトルク管理 トルクレンチ選び
 

ということでヘッドパーツの構造と仕組みのお話しでした。

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ロードバイクメンテ【ヘッドパーツのオーバーホール】


1年に一回の恒例行事、オーバーホールってほどのこともしていませんが、夜な夜な本格シーズン前にヘッドパーツのオーバーホールを行いました。
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ハブと同様にカートリッジ(シールド)ベアリングのヘッドパーツは難易度低めかと思います。

SempreProのヘッドパーツのメンテです。

本当は作業台を使ったほうが楽といえば楽なのですが、、、なくてもなんとかなるので床置のまま作業を始めます。
 

早速作業にとりかかります。

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上から順番にバラしていきます。

トップキャップを外してスペーサー→ステムスペーサーを抜去します。

プレッシャーアンカーはついたままでも問題がないので緩みの確認だけして基本的にはそのままです。



ボルトを緩めたら次はブレーキです。

本体がフォークに取り付けられていますのでくっつけたままだとフォークを完全にバラせませんので本体も外しちゃいます。

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※穴から突っ込んで外します。

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外した後はプランプランしているのもおさまりが悪いのでケーブルが変な方向に曲がらないようにブラケットにくくってしまいます。

コレでブランブランしないようにできます。

カンタンなことですが、作業性が大幅に上がります。

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ハンドルをステムごと引っこ抜きます。

この段階でクイックを緩めてしまいます。

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フォークを引き抜く際にホイールが付いていると思わぬ動きをする時がありますのでワタクシの場合はホイールを外してから行います。

トップカバーを外して、、、

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この際にフロントが浮いている状態(整備台の上)だとフォークの重さでフォークが落っこちてしまうことがあります。防止するためにもホイールは外しておいたほうがいいかもしれません。

上部のCリングのようなものを外し、上部ベアリングを外します。

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抜けない場合はコロンブスの卵ではありませんが、フレームを持ち上げるように軽く動かしてあげると浮いてきます。

後は下に引き抜けばフォークが外れます。

この段階ではホイールが外してあったほうがいいでしょう。


ズボッと、、、

(ブレーキ本体がくっついていると邪魔です)
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外したクラウンレース部(下玉押し)です。

コレもヘッドパーツ交換の際は引っこ抜いてぶったったいて交換するのですが、全く問題がないため再利用です。


パット見グリスも綺麗な色をしているのですが、、、

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よ~くみると少々ヘドロのようになったものが固まっています。

ガンガン洗車とかしている割に水の侵入もほぼなくフォーククラウン部からのホコリ等の侵入による汚れが一番多いようです。

汚れは溜めすぎる前に綺麗にしておくのがいいですね。

楊枝やキッチンペーパー、お好きなもので徹底的に綺麗にします。

おすすめはこちら↓↓↓






ちなみにうちの近くのロイヤルホームセンターでは270円ぐらいだった気がします。

水で絞って使えるという【ペーパーウエス】です。(水は使いませんが。)

キッチンペーパーよりも丈夫で汚れのふき取りには最適です。

基本あんまり使いませんが、パークリを染み込ませて使うのにも最適です。

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ヘドロのようになったグリス。

フォークコラム部は美しいカーボン調。、、、調と言うかカーボンですね(笑


で綺麗になったレース部です。

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美しいです。。。


そしてフォーク単体

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Sempreは上下異型ヘッドです。
 
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見事な三角錐型、、、こう見ると一目瞭然です。

 
そういえば結構軽いなぁなんて思って計測をしてみました。

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【374g】(プレッシャーアンカー入り)です。

ともあれ寄り道はこの辺にして作業に戻ります。


取り外したヘッドパーツ類です。

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まぁ、、、1年分の汚れがあります。

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下側のベアリングです。

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ピカピカに磨き上げます。

ベアリングの状態を確認してみますが、極めてスムーズ。

状態が悪ければ【めくりんちょ】して中もグリスの詰替えやろうかと思っていたのですが、必要はありませんでした。
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基本的にシールドベアリングは、、、そんなことせずに交換ですね。


ヘッドパーツの回転ってなめらかにスムーズに動くことは非常に大切なんですが、軽すぎても不安になる時があります。

モーターサイクルに乗っていた方は【ステダン】なんて使っていた方もいらっしゃるのではないかと。MTB用ではあるようですが、ロードでは発見できませんでした。

ダウンヒルのコーナーリング時なんていいなぁと思うのですが、、、

FSAのシールドベアリングは極めてなめらかで、ベアリングの回転はしっとり系です。

それがこのヘッドパーツの好きなところでもあるんです。

コーナーリングに重きをおくエンジン付きとは少々違うかとは思いますが、

極軽めなステダンなんてあったらいいなぁと思う今日このごろです。。。
 

ともあれ上部も同じく綺麗に磨き上げます。
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結構ドロドロです。

上も下と同様にベアリングはとてもスムーズ。渋さも全くありません。

しっかりとグリスアップされていますし、定期的にメンテしているのでまだまだ行けそうです。


やはり上部のほうがちょっと悪い色の汚れがありました。
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外せるものは4つのパーツです。

すべてピカピカになりました。

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次はフレーム側です。

上と、、、
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下です。
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上にも下にも落書きがしてありました。

なんか組み上げの際に印になるのでしょう。


ついでに フレームの内部も見れる貴重なタイミングです。
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 正にカーボンです(笑

深夜に何をやっているのでしょうか、、、、


戻ります。

綺麗になったら組み上げです。

組み上げの際はグリースを美しく塗り、組み上げます。

使うグリスは、、、スペシャルグリスです。最後にご紹介です。

極圧性と防錆性で選びました。

ここはあまりメンテを頻繁にする部分ではないですし、結構荷重のかかる部分であります。

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下側のベアリングです。
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でこれをセット、

 P6084042

このベアリングをセットした時の精度がすっごい好きです。

カンパハブのシャフトに玉押しを入れた時のぴったり感、グリスが均等に伸びていく吸い付くようなフィット感、、、

金属同士のこのぴったり感がどちらもたまらないです。。。(笑



ではなくて、、、余分なものは拭き取ります。

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上部ベアリングも同様にグリスアップです。

こちらの割入りリングも同様にフィット感がたまらないです。



トップカバーもグリスアップですが、画像中心部にパッキンのようなものがあり、異物の侵入を防いでくれるような構造になっています。
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パーツの数もそんなに多くないので特に組み上げも難しくはないです。


【ズボッ】と入れてやります。

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そしてステムを付ける前にはカーボン用のグリスを。

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ザラザラのグリスでズレや滑りを防止します。






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これをステムのクランプ部にに塗ってから組み付けます。

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仮組み後センター出しです。


これはなにかいい方法を全世界規模で調べたのですが、0.1°もずれずにセットする方法は見つかりませんでした。

ということでここは経験と技術、腕の見せどころです。

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多分これで±0.1°以内には収まっているはずです。

ここまできたら後は順番を間違えないように本締めしていきます。

トップ→ステム(→トップ)です。


最後はブレーキを取り付けて規定のトルクで本締めで終了です。


ブレーキのセンターも【ドセンター】を出します。

輪行や何らかの原因で多少ずれていることがあります。


このブレーキのセンターをビシっと出すことでブレーキの性能も最大限に引き出すことができます。

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寸分変わらず、必ず握りこんでいきシューが触れる瞬間は両側のパッドが同時に接触するように気合を入れてセンターを出しました。


とこれでヘッドのクリーニングは終了です。


来年はベアリングの状態にもよりますが、シールをめくりんちょして掃除をしようかなぁと考えておりますが、ついギに開けるのはまた来年のお話しです。


ということで1年に1回のヘッドパーツのクリーニング(オーバーホールとまではいかないかな、)のお話しでした。

定期的に行っておくことでサビや不具合の防止になります。

トラブルは未然に防いで調子の良い状態を長続きさせることが長持ちの秘訣です。



+++トラブルバスター+++++++++++++++++++

先日こんなお話しを頂きました。

【ヘッド回りから【パキッ】【ペキッ】っと音がする】ということでした。

よくある【ヘッド回りの異音】ということです。

早速自転車を拝見。。。

静止状態でバウンドさせたり、揺すったり、体重をかけても音は全く出ません。

では試乗へ、、、

確かに時々音が出ています。

ハンドルを大きくきると、「パキッ」、、、前輪の荷重が抜けると「パキッ」

毎回出るわけではなくて不規則にただし確実に時々でます。

嫌な感じですね。


こういった時は基本的にフレーム全体を疑うのですが、今回の問題でわかりやすいのは【低速でも出音鳴がでる】ということです。

ある程度のスピードが出ないとならない音の原因はどこから出ているのかの特定に時間がかかる場合があります。


ということでヘッド部をバラしてみます。

、、、全く問題がありません。汚れこそあるもののガタや、傷もありません。

と言うか、ここのまえに気がついたことが、、、

特にパーツ自体には問題がなさそうなので、そのまま仮組みしちゃいます。

で今回の主役の【トップキャプ】です。

シールドベアリングのヘッドパーツは玉当り調整は不要、、、というか締め付けは締めすぎでもなんとかなってしまう場合が多いです

が、今回の問題はコレでした。

【締め付けすぎ】ということです。

締めすぎることで異音が発生しているという状態でした。


ハンドル回りは基本的にしっかりと締めたいところではありますが、シールドベアリングでも締め込み過ぎでの不具合はでる場合もある、ということです。

もちろんプロにお任せしてしまえばこういった不具合は起きないはずです。

ということでトラブルバスター、異音の改善という追記でした。

ワタクシのAZのグリスの手持ちは3種類

少しだけご紹介を!
全て調度は2ですが、硬さが少しだけ違います。

一番柔らかいグリスです。

少々固いですが、極圧性を重視したグリス

そして極圧性がありつつも柔らか目のグリスです。



最後のは高いです。

今回は一番下のレーシンググリスを使用してみました。
何故かと言うと、、、多分新製品です。

2016年7月現在AZのチラシにもまだ記載がありません。

BGR-006触った感じは固めではあるのですが、非常に伸びが良くていい感じがします。

 
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Bianchi センプレのヘッドパーツ グリスアップとクリーニング

ということで今回はセンプレのヘッドパーツのグリスアップです。
センプレには【FSA ORBIT C-40-ACB】こんなマニアックなパーツが使われています。

もうそろそろ前回から5000km位走ったので頃合いかなぁと、、、
まぁほとんど思いつきです。
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BianchiのヘッドパーツはFSAが入っています。
これがなかなか、、、FSAのヘッドパーツは使っている場合が少なく
情報が非常に少ないんですね。

ということで対して汚れてもいなそうですが、分解清掃をしてみようかと。

早速トップキャップから外しします。
んでステムをゆるめてぶっこ抜きます。

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ヒラメのプレッシャーアンカーに比べてたいそう貧相なFSAのアンカーです。

でスペーサーを抜いて、ステムを抜いて、またスペーサーを抜いて
次はこんなのがあります。

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裏側、やはりそこまで汚れていないですね。
砂利も少なくグリスも生きていていい状態です。
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上部終了。

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フレームからスッポ抜くとこんなかんじです。
ちょっと汚れはありますが、状態は悪くありません。

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ブレーキの本体が付いているととても邪魔で完全にバラすことはできません。
ここまで行ったら完全にグリスを落とします。

完全にグリスが落ちたら大切な工程です。
「状態の確認」です。
傷、異物の混入、等々状態を確認後にきれいなグリスをいれます。

すみません。
このへんから手がグリスまみれで写真が減ります。

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めちゃくちゃ綺麗になります。
錆、傷もなくとてもいい状態です。

やはり下側は砂埃の混入があり、キレイに砂利を残さないようにクリーニングをします。
グリスアップして元に戻していきます。

多すぎるグリスはすべてはみ出してしまいますので適量が需要です。
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上部も元通りにグリスアップをして戻していきます。

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コツも何もありませんが、
しいて言うならば【ぴっちりはめる】です。
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でスペーサーも戻して、
ステムを戻して、ヘッドキャップとプレッシャーアンカーの挿入です。

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トップキャップには異音対策に細工をしてあります。
なにかって大したものではありませんが、ビニテを2周巻いているだけです。
極めて微妙なことですが、これがあるとトップキャップと
プレッシャーアンカーがピッタリと密着するので異音がでません。

FSAのプレッシャーアンカーをご使用で異音がある場合は
この方法で一つ除外できると思います。ぜひお試し下さい。

でプレッシャーアンカーを入れるのはコツが有ります。

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プレッシャーアンカーには2つネジが有ります。
トップキャップのネジと、アンカー部のネジです

アンカー部のネジはトップキャップの穴から深い部分にあり、
トップキャップには大きめの6角が開いております。
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アンカー部をちょっとキツイかなというぐらいまで開いた状態で
差し込まないと、アンカー部を締めいているつもりがトップ部が回ってしまい
アンカーがフォークの深部に吸い込まれていきます。
フレームほどブラックホールではありませんが、落っこちるとひっくり返さないと
取れないので面倒くさいです。
ということでアンカー部を入れるときはちょうどいい幅まで開いてから入れましょう。

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でちょうどいいところまで落とし込んだら締め付けをします。
トップキャップは邪魔なら外してしまっても構いません。
ある程度アンカー部を開いていいれば落ちる心配はありません。

くれぐれもぐいっと押し込まないようにご注意下さい。

でプレッシャーアンカーがしっかり固定できたら、
最後のスペーサーを入れてトップキャップの締め込みです。

この時にトップキャップやスペーサーにロゴが入っている場合はロゴの向きに
こだわりを見せるとおしゃれさんです。

最後は調整です。
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トップキャップの締め込み具合でガタが出たり、シブくなったりしないように
調整をしながらベストポイントに持っていきます。

トップキャップを締める段階で画像のように足でタイヤを挟んでセンターを出します。
この段階で1ミリたりともセンターからずれないように調整します。
あっちから見たり、こっちから見たり、レーザーを使うほどでありませんが、
自身がなければレーザーで見ると確実に直線が出せます。

で最後にステムを適正トルクで締め付けて完了です。P9254144
心配な方はやはりトルクレンチがいいでしょう。
カーボンフォークは特にですね。
ステムの内側にはファイバーグリップ何かを塗りこんでおくと
やはりずれ防止になりますね。
ここずれるととても危険ですからくれぐれもご注意下さい。

ということで本日はヘッドパーツのクリーニングとグリスアップでした。
難易度はハブなんかよりも全然簡単です。(個人的感想)

その代わり締め付けだけは絶対にずれないようご注意下さい。


ワタクシのAZのグリスの手持ちは3種類

少しだけご紹介を!
全て調度は2ですが、硬さが少しだけ違います。

一番柔らかいグリスです。

少々固いですが、極圧性を重視したグリス

そして極圧性がありつつも柔らか目のグリスです。



最後のは高いです。

場所によって使い分けております。
ハブはBGR-006
ヘッドは有機モリブデン
それ以外はウレア

水分の影響を受けることが多いロードバイクでは基本的にウレアベースを使うことが多いです。

うん、、、なんともマニアックな使い分けですが、趣味の世界はこれだから楽しい!



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