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クロスバイクのフォークをカーボンフォークに交換するための下調べ

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クロスバイクのフォークをカーボンフォークに交換するための下調べ

僕のクロスバイクは改造カスタマイズが進んで純正部品は残すところフォークだけの状態になっています。

何故フォークだけ残しているのかと言えば別に勿体ぶっているわけではなく、あえて現在までずっと見送っている状態なのです。

というのも、どうせフォークを交換するのであればカーボンフォークにしたいわけですが、クロスバイクのVブレーキに対応したカーボンフォークを探すと数種類しか見つかりません。しかもそのいずれも価格が高い(ロードバイクカーボンフォークで考えれば平均的かもしれませんが・クロスバイクの価格で考えるとちょっと高い)などの問題があり、なかなか交換まで踏み切れないのです。

しかしながらいずれ来るその日のために備えてクロスバイクのフォークの交換方法について調べたことをまとめてみました。

Contents

ヘッドパーツの基本的な理解

各部位の名称

一般的な自転車のフォークとヘッドパーツの構造は上記の図のようになっています。
部位が分からないことには説明をまとめても意味不明になってしまうので、まずは基礎知識として名称と構造を理解する必要があります。

ポイントとなるのは、上ワンと下ワンと呼ばれるパーツと、フォークのコラムのタイプとサイズです。

各部位のサイズと規格

ヘッドチューブやコラムのサイズによって適合するサイズが異なります。
代表的なものがノーマルヘッドとアヘッドの二種類になります。
それぞれに異なる規格が採用されているので、規格の違いに注意する必要があります。

ノーマルヘッド(スレッド、ねじ切り)

名称ヘッドチューブ内径クラウンレース外径コラム径
ノーマルサイズ--ISO(イングリッシュ/イタリアン)30.2mm26.4mm25.4mm
ノーマルサイズ-JIS30.0mm27.0mm25.4mm
オーバーサイズ34.0mm30.0mm28.6mm/1-1/8インチ
オーバーサイズ37.0mm33.0mm

アヘッド(スレッドレス)

名称ヘッドチューブ内径クラウンレース外径コラム径
ノーマルサイズ-JIS30.0mm27.0mm25.4mm
オーバーサイズ34.0mm30.0mm28.6mm / 1-1/8インチ
スーパーオーバーサイズ37.0mm33.0mm31.8mm / 1-1/4インチ
ワンポイントファイブ49.6mm39.8mm38.1mm / 1-1/2インチ

クロスバイクのESCAPEシリーズに取り付けるためのカーボンフォークの情報

下記はクロスバイクのESCAPEシリーズに取り付けるために購入するカーボンフォークの条件についての情報をまとめてみます。

Bianchiなどの他のメーカーの場合は少し情報がことなるかと思いますが、GIANT社のESCAPE製品であれば共通と考えても大丈夫だと思われます。(Vブレーキ仕様に限定)

フォークコラム径

フォークコラム径

GIANT社のクロスバイクのフォークにはオーバーサイズと呼ばれるもので、コラム径は28.6mm (1-1/8インチ) です。現在のロードバイクをはじめとしたスポーツバイクでは標準的なサイズになります。

フォークコラムの形状

フォークコラムの形状

フォークコラムの形状はストレートとスレッドとテーパードの3タイプがあります。
最近のコラムの形状はテーパータイプのものが主流になっているように思われます。

テーパータイプとはフォークのコラムの根元部分が太く、先になればなるほど細くなっています。対応したフレームでないと根本まで嵌めることができません。

ほとんどのカーボンフレームのロードバイクなどはヘッドチューブの形状がテーパータイプに適合するような形になっていると思います。

ESCAPEシリーズのコラムの形状はストレートコラムです。

適応タイヤサイズ

フォークには対応したタイヤのサイズがあります。
クロスバイクのタイヤである700Cのタイヤサイズに適応したフォークを選びます

Vブレーキ対応

Vブレーキ対応のカーボンフォーク

ロードバイク用のカーボンフォークの場合、ブレーキ取り付け台座はキャリパーブレーキ用しかありません。そのためVブレーキ非対応なカーボンフォークを購入するとフロントブレーキはキャリパーブレーキを使用しなければいけなくなります。

前輪がキャリパーブレーキで、後輪がVブレーキというのもあまり格好の良いものではないと思うので、極力Vブレーキ対応のフォークを探したいところです。

しかし困ったことにVブレーキに対応したカーボンフォークの数がかなり少ないのです。見つかったとしてもフォーク一本で数万円もしてしまうものばかりです。キャリパーブレーキ対応のフォークなどは半額程度で売られていたりするので、ついついVブレーキに対応していないフォークを使いたくなってしまう気持ちも分かります。

Vブレーキ対応のカーボンフォークは他のブレーキ対応のフォークに比べて高価

肩下寸法とクリアランス

フォークの肩下寸法

フォークの肩から足先までのサイズを肩下とか肩下寸法などと呼びます。

一般的なロードバイク用のフォークの肩下は約370mm程度が標準なのに対して、クロスバイクのESCAPEシリーズなどは約395mm程度となります。

きっちりとした規格は特にないようですが、肩下サイズはタイヤとフォークの又の部分のクリアランスに関わってきます。
つまり使用するタイヤのサイズに合わせたサイズになっているのです。

例えばロードバイクで一般的なタイヤサイズは23Cや25Cなのに対して、クロスバイクは28Cや32Cなどのタイヤが使用されたりもします。タイヤの太さが変わるとタイヤに空気を入れた際のタイヤの高さも変わってくるため肩下寸法が長くないとタイヤとフォークが干渉してしまうということになります。

一般的にロードバイクよりもクロスバイクの方が太いタイヤを装備することになるので、ロードバイクのフォークの肩下寸法よりもクロスバイクのフォークの肩下寸法の方が長くなるというわけです。

クロスバイクのフォークの肩下サイズは395mm前後

肩下寸法の短いフォークでも使用できる

フォークの肩下寸法

クロスバイクでも細いタイヤを使用する場合は特に問題はありませんが肩下寸法の短いフォークを使用するとフレームが肩下寸法の差だけ前のめりになってしまいます。

そうするとステム角度やヘッドチューブの角度、BBの位置など様々なフレームの位置関係が元の状態から大きく変わってしまいます。乗られなくなるというレベルの差はではないようですが、乗り心地やポジションなどは大きく変わると思っておいた方が良いかもしれません。

ストレートフォークとベントフォーク

ストレートタイプとベントタイプ

フォークには基本的に2つの形状があります。
真っ直ぐなストレートフォークとESCAPEシリーズのフォークのような先端が少し曲がったベントフォークです。

形状の違いは乗り心地の違いにもなり、大きな特徴としてストレートフォークは操作性が良く、ベントフォークは振動吸収性が高いので乗り心地が良くなると言われています。

個人的な見た目の好みで言えばベントフォークの方が好きなのですが、最近のロードバイクなどではストレートフォークの方が主流になっているようです。

ストレートフォークは操作性
ベントフォークは振動吸収性

オフセットとトレイル

オフセットとトレイル

オフセットに関してはメーカーや自転車の種類によってもまちまちですが、一般的には40mm程度のものが多いようです。

オフセットが長くなるとトレイルは小さくなります。
逆にオフセットが短くなるとトレイルは大きくなります。

トレイルの数値は直進安定性に関わっていてトレイルの数値が小さくなるほど直進安定性が増すことになります。

つまり、一般的にストレートフォークの方がベントフォークよりもオフセットが短いのでトレイルの値は大きくなり直進安定性が高くなるということになるようです。ただそう単純ではなくヘッド角等にも影響を受けたりもするのでフレームによっても変わってくると思われます。

フォークの形状は様々ですが、ESCAPEシリーズの場合はシクロクロス用のフォークを探すと形状が近いものが見つけられると思います。

オフセットが短いと垂直安定性が増す

カーボンのグレード

カーボンフォークと言ってもすべて同じというわけではなくカーボンにもグレードがあります。

例えば東レのカーボンにはT700など、グレードごとに名前が付けられています。
肝心なのはカーボンのグレードでフレームの剛性や重量、耐久性などの性能が変わるようですが、グレードの高いカーボンだと走行性能が上がるなどの話ではないようです。走行性能などはそれぞれのフレームの設計によるところが大きいとのこと。

一般的に自転車に使用されている東レのカーボンだとT700やT1000などをよく見かけます。もちろん東レ以外にもカーボンを製造している会社はたくさんありますし、俗にいう中華カーボンなどは東レ製を謳っていても東レ製ではない場合も珍しくないとか。

12Kと3K

カーボンのグレードを示すものに12Kと3Kと呼ばれる種類があります。
12Kは12000本の繊維から出来たカーボンで3Kは3000本の繊維から出来たカーボンです。

3Kの方が少ないカーボンの量で強度を出せるので軽量化ができるため、ハイエンドなカーボンフレームやフォークには3Kのカーボンが使用されていることが多いです。

12Kカーボンの特徴

● カーボンとしては重い
● カーボン柄が太い
● 安い

3Kカーボンの特徴

● 軽量
● カーボン柄が細かい
● 高い

そんなわけで、安価なカーボン製品だとカーボン柄が太いので12Kだとすぐに分かります。

一般的には3Kの方が人気で性能も高いと言われているようです。軽量化を考えるのであれば値段の高い3K一択で間違いないとは思いますが、性能に関しては好みの問題という話もあります。

フルカーボンフォークとアルミコラムのカーボンフォーク

フルカーボンフォークとアルミコラムのカーボンフォーク

コラム部分までカーボン製のフルカーボンフォークと、コラム部分はアルミ製のミックスタイプのカーボンフォークがあります。

もちろんフルカーボンフォークの方が価格が高く、30,000円〜50,000円程度、アルミコラムのカーボンフォークは10,000円〜25,000円程度が相場と思います。

素人にとっては締め付けトルクの問題などが緩いアルミコラムのカーボンフォークの方が取扱いは楽だと思います。

クロスバイクのフォークをカーボンフォークに交換する基本手順

クロスバイクのフォークをカーボンフォークに交換する基本手順

クロスバイクをカーボンフォーク化する際の手順をまとめてみます。
使用するフォークの種類やパーツを流用するかしないかなどで作業の内容も変わってきそうで、作業内容を決めるには事前にどう作業をおこなうかを検討する必要があります。

下記の手順はヘッドセットパーツをそのまま使用し続ける場合の手順になります。

スペーサーとコラムを取り外す

まずステムのボルトを緩めます。
次にヘッドキャップ外して、スペーサーとステムを外せばフォークが自由に動くようになります。

前輪ホイールとブレーキを取り外す

前輪ホイールとブレーキがついたままだと作業をしづらいので前輪ホイールとフロントブレーキをフォークから取り外します。

フォークをヘッドチューブから抜く

フォークをヘッドチューブから抜きます。

フォークからクラウンレース(下玉押し)を流用のため取り外す

ヘッドパーツまるごと交換するのであればクラウンレース(下玉押し)は外さなくても良いのですが、ヘッドパーツを交換するのとしないのとでは作業の工数が変わります。多くの人がヘッドパーツはそのままにしてクラウンレースを移し替える方法でフォークの交換をしているようです。

下玉押しは外しずらいことでも有名です。
一応定番となる取り外し外す手順があるようです。

■STEP1.カッターナイフの刃をフォークと下玉押しの間に押し当てた上からゴムハンマーなどで叩いて刃を食い込ませて隙間を作る。
■STEP2.周辺にも順番に刃を入れて隙間を広げる。
■STEP3.マイナスドライバーなどを使用して徐々に隙間を広げて外す。

力加減がわからず恐る恐る叩いても外れないことが多いようです。
ある程度力を込めて叩くことで刃先が隙間に入りスムーズ外れるようです。
慌てて作業をすると下玉押しが歪んでしまうこともあるので焦らず全体的にバランスよく外していくのがポイントです。

クラウンレース(下玉押し)には割入りと呼ばれる一部に切れ目が入ったものがあり、そちらを使うと簡単に圧入できます。主にカーボンコラムなど無理な力を極力加えたくないようなコラムの場合に使用するようです。ただし、クラウンレース(下玉押し)には角度があり、現状で取り付いているものと同じ角度のものを使用しないと取り付けられないようで、適合したものを探すのが大変そうです。

GIANT ESCAPEの場合はGIANTストアで補修パーツを注文することができます。数百円程度なので取り外し工具を買うくらいであれば補修パーツを取り寄せた方が賢明かもしれません。

ヘッドセットごと交換する場合はクラウンレースも付属するので、もちろん取り外さなくても構いません。

お金に余裕のある人はクラウンレース(下玉押し)外し専用の工具があるのでそれを使えば効率よく取り外せるものと思います。

クラウンレース(下玉押し)を新しいフォークに圧入する

取り除いたクラウンレース(下玉押し)を新しいフォークに圧入します。

水道管などで使用する塩ビ管を使用してコラムにクラウンレース(下玉押し)を通した後に上から叩くことで圧入できるようです。圧入のための専用の工具もありますが工具代を安く済ませたい人の多くが塩ビパイプを使用した方法で実践しています。専用工具を見ると塩ビ管で代用できそうだと思えるはずです。ちなみにサイズは内径で30mmのものを選択するのが良いとのこと。

もちろん専用工具の方が作業が隔日になると思うのでお金に余裕のある人は専用工具を使用した方が良いでしょう。ただし、それなりの金額しますし、上から叩いて圧入する作業は変わりがないのも迷うところですね。

圧入する際のポイントとしては熱湯などにラウンレース(下玉押し)を浸けて温めておくと熱膨張でクラウンレースが大きくなるのでハマりやすくなるそうです。

ヘッドパーツごと交換する場合

ヘッドパーツごと交換する場合は、上記のクラウンレース(下玉押し)を外す作業は必要なく、新しく使用するヘッドパーツのクラウンレース(下玉押し)を新しいフォークに圧入することになります。

ヘッドパーツごと交換する際の作業の手順としては

■STEP1.新しいヘッドパーツを準備する
■STEP2.ヘッドワンリムーバーを使用して上ワンと下ワンを外す
■STEP3.ヘッドチューブ内を清掃する
■STEP4.ヘッドワン圧入工具を使用して上ワンと下ワンを圧入する

という流れになります。

ヘッドパーツの清掃

クラウンレース(下玉押し)を新しいフォークに圧入すれば、それをそのままヘッドチューブに戻せば良いわけですが、せっかくの機会なので上ワン、下ワン内にあるベアリングを取り外して清掃とグリスアップをしたり、ヘッドチューブ内を清掃した方が良いでしょう。

ベアリングに使用するグリスはカーボンフォークなどの場合、種類を選ばないと樹脂を痛めたりするようなので攻撃性の少ないものを選択する必要があります。その代表的なグリスがフィニッシュライン プレミアムグリス(テフロン)などになります。

コラムをカットする

クラウンレース(下玉押し)を圧入したフォークをフレームに戻します。
そのままだと恐らくフォークのコラムが長すぎるのでコラムをカットする必要があります。コラムをカットする場合は古いフォークのコラムの長さを参考にしてカットするのが良いでしょう。

ただし、フォークのセットバックの程度や形状の違いなどにより微妙にポジションが違ってくることも有り得るので、少し余裕を持った長さでカットして、しばらく乗ってみて調整していくのがベストだと思います。

アルミコラムの場合はパイプカッターでカットすることができますが、カーボンコラムの場合はパイプカッターは使用できないのでソーガイドと金鋸で作業するのが一般的です。

スターファングルナットの圧入

スターファングルナットを適切な深さまで圧入します。クラウンレースに続いての圧入作業ですが、やはり大変な作業です。

スターファングルナットの圧入を専用工具を使わずに行う場合は長めのボルトを使用してフォークの又からねじ上げていく方法がありますが、専用工具を使用した方が圧入しすぎや斜めに入るなどの心配がないと思います。

一応、長ネジを使用した作業方法を下記の記事でまとめていますので参考にしてください。

参考 → 長ネジを使ったコラムカットの方法の解説

マルチプレッシャーアンカー

最近はマルチプレッシャーアンカーを使用したりもします。
円柱形のパーツでボルトを占めると円柱部分が広がりコラム内側に圧着させて固定するためのパーツでスターファングルナットと同じ働きをします。

マルチプレッシャープラグを使用するとスターファングルナットを使用しなくて良いので圧入で失敗する心配もなく簡単に作業が行なえます。

フォークをセットする

フォークを外した時とは逆の手順でフレームにフォークをセットします。
スペーサー、ステム、ヘッドキャップをセットしてガタツキなどが無いようにセットして作業は終了です。

クロスバイクのカーボンフォーク化に必要なパーツと工具

クロスバイクのカーボンフォーク化に必要なパーツと工具

クラウンレースリムーバー
元のフォークにセットされているクラウンレース(下玉押し)を外す際に必要になる工具です。

クラウンレースインストーラー
クラウンインストーラーを圧入するための工具です。

ヘッドワンリムーバー
ヘッドパーツをまるごと交換する際に上ワンと下ワンをヘッドチューブから取り外す際に必要になる工具です。
ヘッドパーツをそのまま使用する場合には必要ありません。

ヘッドワン圧入工具
ヘッドパーツをまるごと交換する際に上ワンと下ワンをヘッドチューブに圧入する際に使用します。
ヘッドパーツをそのまま使用する場合には必要ありません。

ソーガイド
カーボンコラムをカットする際にガイドとして使用します。
ソーガイドを使用しないと斜めにカットしてしまったりするので必須。

金鋸
カーボンコラムはパイプカッターではカットできないため金鋸を使用してカットします。

パイプカッター
コラムをカットする際に使用します。

スターファングルナットセッター
コラムにスターファングルナットを圧入する際に使用します。

クロスバイクのカーボンフォーク化に関する調べ物まとめ

クロスバイクのカーボンフォーク化に関する調べ物まとめ

中華系のオークションサイトやアリババなどのショップでVブレーキ対応のカーボンフォークを探していましたが、素敵だなと思ってもテーパードコラムだったり、予算を遥かに超える価格だったりしてなかなか手頃なVブレーキ対応のカーボンフォークは見つかりません。

ようやく手頃なカーボンフォークを見つけたと思い、購入寸前までいったところで、一応メーカー名を調べてみると、ボッキリと折れたフォークやハンドルの画像が沢山見つかったので購入を中止。走行中にフォークが折れて事故が起きるパターンもあり得ますし、安心して乗れないようなものには手を出したくないものです。

そんなこんなでフォークの交換を見送ってはいますが、こうしてヘッドパーツやフォークについて調べてみると、またいろいろと知らなかったことや興味深い部分も出てくるので、自転車弄りは楽しいんだなと改めて感じることができて良かったです。

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