JP2005132221A - Manufacturing method for bicycle frame member and bicycle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for a bicycle frame member and a bicycle capable of enhancing rigidity in a manufacturing process without requiring dies or machining, having sufficient anti-scratch performance and anti-abrasiveness, and has enhanced design quality and high accuracy. <P>SOLUTION: The manufacturing method for the bicycle frame member is configured such that the peripheral surface of a hollow member 8 is subjected to masking selectively and the peripheral surface of the hollow member 8 except a masked portion 22 is subjected to ceramic coating. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、自転車フレーム用部材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a member for a bicycle frame.

軽量化及び高剛性が要求される自転車フレーム用の部材として、比較的大きな応力が作用するパイプの継手部分である両端部(または一端部)の肉厚を厚くし、中間部の肉厚を薄くすることで、パイプの軽量化を図りながら、剛性の低下を最小限に抑えて、十分な剛性を確保させるバテッド加工方法は既に知られている。   As a bicycle frame member that requires light weight and high rigidity, increase the thickness at both ends (or one end), which is a joint part of a pipe where relatively large stress acts, and decrease the thickness at the middle. Thus, there is already known a butted processing method that secures sufficient rigidity while minimizing a decrease in rigidity while reducing the weight of the pipe.

従来のバテッド加工方法としては、大きく分けて、冷間加工によるものと、酸洗いなどのケミカルミーリング(化学切削)によってパイプの内周を加工するものとの2種類のものがある。   Conventional butted processing methods are roughly classified into two types, that is, a method by cold processing and a method of processing the inner periphery of a pipe by chemical milling (chemical cutting) such as pickling.

冷間加工としては、図7に示されるロール法による加工方法と、図8に示される引抜法による加工方法がある。   As the cold working, there are a processing method by a roll method shown in FIG. 7 and a processing method by a drawing method shown in FIG.

前者の加工方法は、図7(a)に示されるように、まず均一な肉厚の素材管50内に円柱形状の心金51を挿入し、これらを軸心を中心に回転させた状態で、素材管50の中間部となる箇所をロール52により外周部分を側方から押圧して薄肉状に形成し、この後、図7(b)に示されるように、心金51を抜いた状態で、孔部53aの直径D1が素材管50の直径D2よりも小さい(ロール52で強制的に変形させた素材管50の細径部分の直径D3と略等しい)ダイ53から素材管50を引き抜くことで、図7(b)において2点鎖線で示されるように、端部が厚肉のパイプ55を得るものである。   In the former processing method, as shown in FIG. 7A, first, a cylindrical mandrel 51 is inserted into a material tube 50 of uniform thickness, and these are rotated around an axis. The intermediate portion of the material tube 50 is formed into a thin shape by pressing the outer peripheral portion from the side by the roll 52, and then the core 51 is removed as shown in FIG. The diameter D1 of the hole 53a is smaller than the diameter D2 of the material pipe 50 (substantially equal to the diameter D3 of the small diameter portion of the material pipe 50 forcedly deformed by the roll 52), and the material pipe 50 is pulled out. Thus, as shown by a two-dot chain line in FIG. 7B, a pipe 55 having a thick end is obtained.

一方、後者の加工方法は、図8に示されるように、肉厚が略一定な素材管60に、端部が細径となった心金61を挿入し、この状態で、素材管60を、孔部62aの直径D4が素材管60の直径D5よりも小さいダイ62から引き抜くことで、端部が厚肉のパイプ65を得るものである。   On the other hand, in the latter processing method, as shown in FIG. 8, a mandrel 61 having a narrow end is inserted into a material tube 60 having a substantially constant wall thickness. The pipe 62 having a thick end is obtained by pulling out the die 62 having a diameter D4 of the hole 62a smaller than the diameter D5 of the material tube 60.

このような冷間加工によるバテッド加工方法を用いると、加工後におけるパイプ55、65の形状が、肉厚が徐々に変化するように形成されるので応力集中が生じ難いという利点や、冷間加工工程において加工硬化による強度が向上するという利点がある。   When such a butted processing method by cold working is used, the shape of the pipes 55 and 65 after processing is formed so that the wall thickness gradually changes, so that the stress concentration hardly occurs, and the cold working There exists an advantage that the intensity | strength by work hardening improves in a process.

また、従来のケミカルミーリングによる加工方法は、図9(a)に示されるように、均一な肉厚の素材管70の両端部内側に、中央部にケミカルミーリング用の処理液(腐食液)72を流入させるための流路71aを形成したマスキング用のゴム栓71をそれぞれ挿入し、この後、流路71aから処理液72を素材管70の内部に導入することで、処理液72により素材管70の内周面を溶かして(エッチングして)、図9(b)に示されるように、中間部が薄肉形状になったパイプ75を形成するものである。   Further, as shown in FIG. 9A, the conventional processing method by chemical milling is a chemical milling treatment liquid (corrosive liquid) 72 at the center inside the both ends of the material pipe 70 having a uniform thickness. The rubber plug 71 for masking in which the flow path 71a for injecting the liquid is inserted is inserted, and then the processing liquid 72 is introduced into the material pipe 70 from the flow path 71a. The inner peripheral surface of 70 is melted (etched) to form a pipe 75 having a thin intermediate portion as shown in FIG. 9B.

このケミカルミーリングによりパイプの内周を加工する方法は、化学的にパイプの内周を溶かすため、機械的加工が難しい材料でも加工することが可能となる利点や、ダイなどの金型を一般に必要としないので、多品種少量生産に適している。   This method of machining the inner circumference of a pipe by chemical milling generally melts the inner circumference of the pipe, so it is generally necessary to use a die such as a die, and the advantage that it is possible to machine even materials that are difficult to machine Therefore, it is suitable for high-mix low-volume production.

しかしながら、上述したロール法や引抜法などの冷間加工方法では、素材管50、60の素材として延性が大きな材料を用いた場合には、比較的小さな力で加工できるので、比較的容易にバテッド加工を施すことができるが、延性が小さくて引張強度が高いチタンなどの材料では極めて大きな力で加工しなければならず、加工が困難であるという課題がある。また、ダイ53、62などの大掛かりな金型が必要であるため、多品種少量生産の場合、製品1つ当たりの製造コストが高くなるという課題もある。さらに、大きな力により変形させながら加工するので、パイプとして比較的長いものが必要である自転車フレーム用部材の場合、加工時に形状誤差を生じ易くなり、精度よく生産することが困難である。また、加工途中で肉厚の測定を行うことができないので、肉厚の管理が難しい欠点もある。   However, in the cold working methods such as the roll method and the drawing method described above, when a material having a large ductility is used as the material of the material pipes 50 and 60, the material can be processed with a relatively small force, so that it is relatively easy to perform the batting. Although processing can be performed, materials such as titanium having low ductility and high tensile strength must be processed with a very large force, and there is a problem that processing is difficult. In addition, since large dies such as the dies 53 and 62 are necessary, there is a problem that the manufacturing cost per product becomes high in the case of multi-product small-volume production. Furthermore, since processing is performed while deforming with a large force, in the case of a bicycle frame member that requires a relatively long pipe, a shape error is likely to occur during processing, and it is difficult to produce with high accuracy. In addition, since the thickness cannot be measured during processing, there is a drawback that it is difficult to manage the thickness.

また、ケミカルミーリングによりパイプの内周を加工する従来の方法では、エッチング途中での肉厚変化を外側から認識することができないため、肉厚の管理が困難である。したがって、ケミカルミーリングにより素材管70におけるマスキング部分とマスキングしていない部分とに大きな段差を生じる場合もあり、パイプ75内周の段差部75aに応力集中を生じやすいという欠点がある。   Moreover, in the conventional method of processing the inner periphery of the pipe by chemical milling, it is difficult to manage the thickness because the change in thickness during the etching cannot be recognized from the outside. Accordingly, there is a case where a large step is generated between the masking portion and the unmasked portion of the material pipe 70 by chemical milling, and there is a drawback that stress concentration is likely to occur in the step portion 75a on the inner periphery of the pipe 75.

さらに、ケミカルミーリングによりパイプ内周を加工する従来の方法では、複雑な加工をすることが難しかった。   Furthermore, it has been difficult to perform complicated processing by the conventional method of processing the inner periphery of the pipe by chemical milling.

そこで、最近では素材管の外周の一部をマスキングし、マスキング後の素材管の外周をケミカルミーリングして素材管の外周におけるマスキング部を除く個所を薄肉状にすることにより、自転車フレーム用パイプを製造する方法も提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, recently, by masking a part of the outer periphery of the material pipe, chemically milling the outer periphery of the material pipe after masking, and thinning the portion other than the masking portion on the outer periphery of the material pipe, the pipe for the bicycle frame is made. A manufacturing method has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).

この方法によれば、金型や機械加工を必要とせず、自転車フレーム用パイプが長尺であっても良好な形状を得ることができ、さらに素材管の外周の変化を容易に確認することができるという利点がある。   According to this method, it is possible to obtain a good shape even when the bicycle frame pipe is long without requiring a mold or machining, and it is possible to easily check the change in the outer periphery of the material pipe. There is an advantage that you can.

特開2003−200874号公報JP 2003-200904 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法は、化学的手法(エッチング)で素材管の剛性を調整することから、剛性を下げることは容易であるが、剛性を高めるのは難しい。   However, since the method described in Patent Document 1 adjusts the rigidity of the material tube by a chemical method (etching), it is easy to reduce the rigidity, but it is difficult to increase the rigidity.

また、硬度の高い材料を用いて表面硬度を確保する場合、硬度の高い材料は加工が難しくコストアップとなる。   Moreover, when surface hardness is ensured using a material with high hardness, a material with high hardness is difficult to process and increases the cost.

さらに、最近の競技用自転車等の特殊な自転車においては、さらなる軽量化や見栄えの向上に対する要望があり、必要な剛性あるいは強度を確保した上で軽量化を図る必要があることから薄肉で高強度の材料を使用する傾向がある。しかしながら、肉厚が薄いと少しのキズが疲労強度に及ぼす影響は大きく、耐スクラッチ性や耐摩耗性、あるいは見栄えの向上の点でまだまだ改善の余地があった。   Furthermore, with special bicycles such as recent competition bicycles, there is a demand for further weight reduction and appearance improvement, and it is necessary to reduce the weight while securing the necessary rigidity or strength, so it is thin and high strength There is a tendency to use materials. However, when the wall thickness is small, a slight scratch has a great influence on the fatigue strength, and there is still room for improvement in terms of scratch resistance, wear resistance, and appearance.

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、金型や機械加工を必要とせず、製造工程において剛性を向上させることが可能で、十分な耐スクラッチ性あるいは耐摩耗性を有し、意匠性の向上した高精度の自転車フレーム用部材を生産することが可能な自転車フレーム用部材の製造方法及び自転車を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and does not require a mold or machining, can improve rigidity in the manufacturing process, and has sufficient scratch resistance or An object of the present invention is to provide a bicycle frame member manufacturing method and a bicycle capable of producing a highly accurate bicycle frame member having wear resistance and improved design.

上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項1に記載の発明は自転車フレーム用部材の製造方法であって、中空部材の外周面を選択的にマスキングし、マスキングした部分を除く前記中空部材の外周面をセラミックスコーティングしたことを特徴とする。   To achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is a method of manufacturing a member for a bicycle frame, wherein the outer peripheral surface of the hollow member is selectively masked, and the masked portion is excluded. The outer peripheral surface of the hollow member is characterized by ceramic coating.

また、請求項2に記載の発明は、前記マスキングした部分が前記中空部材の少なくとも一端部であることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that the masked portion is at least one end of the hollow member.

さらに、請求項3に記載の発明は、前記中空部材の外周面を選択的にマスキングする前に前記中空部材の少なくとも一端部にバテッド加工を施したことを特徴とする。   Furthermore, the invention described in claim 3 is characterized in that at least one end of the hollow member is subjected to butted processing before selectively masking the outer peripheral surface of the hollow member.

また、請求項4に記載の発明は、前記中空部材の最も薄い部分の肉厚が0.5mm以下であることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the thickness of the thinnest portion of the hollow member is 0.5 mm or less.

また、請求項5に記載の発明は、前記中空部材のうち、他の部材と溶接される部分をマスキングしたことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that a portion of the hollow member to be welded with another member is masked.

また、請求項6に記載の発明は、前記中空部材のうち、肉厚が所定値以上の部分をマスキングしたことを特徴とする。   The invention described in claim 6 is characterized in that, of the hollow member, a portion having a thickness equal to or larger than a predetermined value is masked.

また、請求項7に記載の発明は、受注生産による自転車のフレームに使用されることを特徴とする。   Further, the invention according to claim 7 is used for a bicycle frame by order production.

また、請求項8に記載の発明は、競技用自転車のフレームに使用されることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is used for a frame of a competition bicycle.

また、請求項9に記載の発明は、自転車のユーザに合わせてフレームの剛性を調整するために使用されることを特徴とする。   The invention according to claim 9 is used to adjust the rigidity of the frame in accordance with the user of the bicycle.

また、請求項10に記載の発明は、前記中空部材がチタン合金製またはチタン製であることを特徴とする。   The invention according to claim 10 is characterized in that the hollow member is made of titanium alloy or titanium.

また、請求項11に記載の発明は、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法により製造した自転車フレーム用部材を備えたことを特徴とする自転車である。   An eleventh aspect of the present invention is a bicycle comprising the bicycle frame member manufactured by the method for manufacturing a bicycle frame member according to any one of the first to tenth aspects.

本発明によれば、中空部材の外周を選択的にマスキングし、マスキングした部分を除く中空部材をセラミックスコーティングしたので、成膜されたセラミックス薄膜により剛性が上昇し、薄肉状の中空部材であっても十分な強度あるいは剛性を確保することができるとともに、設計の自由度が向上する。また、顧客の好みに応じて自由に剛性を変えることができ、重量を増加することなく剛性を高めることができる。さらに、加工性を損なうことなく材料の表面硬度を高めることができるので、キズがつきにくい。また、金型や機械加工を必要としないので、自転車フレーム用部材が長尺寸法であっても良好な形状に形成でき、精度よく自転車フレーム用部材を製造できる。さらに、成膜されたセラミックス薄膜は独特の光沢があり、金属光沢を保持したまま様々な色調が得られることから、自転車フレームの意匠性も向上する。   According to the present invention, the outer periphery of the hollow member is selectively masked, and the hollow member excluding the masked portion is ceramic-coated, so that the rigidity is increased by the formed ceramic thin film, and the hollow member is thin. In addition, sufficient strength or rigidity can be ensured, and the degree of freedom in design is improved. Further, the rigidity can be freely changed according to the preference of the customer, and the rigidity can be increased without increasing the weight. Furthermore, since the surface hardness of the material can be increased without impairing workability, it is difficult to be scratched. Further, since no mold or machining is required, even if the bicycle frame member has a long size, it can be formed in a good shape, and the bicycle frame member can be manufactured with high accuracy. Furthermore, the ceramic thin film thus formed has a unique luster, and various color tones can be obtained while maintaining the metallic luster, thereby improving the design of the bicycle frame.

また、中空部材の端部にマスキングを施し、端部以外の部分にセラミックスコーティングを施すようにしたので、他の中空部材との溶接を容易に行うことができる。   Further, since the end portion of the hollow member is masked and the ceramic coating is applied to the portion other than the end portion, welding with the other hollow member can be easily performed.

さらに、マスキングする前に中空部材の端部にバテッド加工を施すようにしたので、大きい応力が加わる端部の強度を向上させることができる。   Furthermore, since the end of the hollow member is subjected to butting before masking, the strength of the end to which a large stress is applied can be improved.

また、中空部材の最も肉厚が薄い0.5mm以下の部分にセラミックスコーティングを施すようにしたので、キズに弱い薄肉状の自転車フレーム用部材の耐スクラッチ性が向上する。   Further, since the ceramic coating is applied to the thinnest portion of the hollow member having a thickness of 0.5 mm or less, the scratch resistance of the thin-walled bicycle frame member that is vulnerable to scratches is improved.

また、延性が小さくて引張強度が高いチタンまたはチタン合金を使用した場合でも、良好な形状の自転車フレーム用部材を比較的短い時間で製造することができる。   Even when titanium or a titanium alloy having a small ductility and a high tensile strength is used, a well-shaped bicycle frame member can be manufactured in a relatively short time.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は自転車(電動アシスト自転車を含む)のフレーム2を示しており、互いに接続された複数のパイプにより構成されている。図1に示される自転車のフレーム2を構成する複数のパイプのうち、ヘッドパイプ4及びハンガラグ6に両端が接続された下パイプ(以下、単にパイプという)8を例にとり本発明にかかる自転車フレーム用部材の製造方法を説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a frame 2 of a bicycle (including a power-assisted bicycle), which is composed of a plurality of pipes connected to each other. For a bicycle frame according to the present invention, a lower pipe (hereinafter simply referred to as a pipe) 8 having both ends connected to a head pipe 4 and a hanger lug 6 among a plurality of pipes constituting the bicycle frame 2 shown in FIG. A method for manufacturing the member will be described.

図2(a)は、本発明にかかる製造方法に用いられる中空の棒状部材としての自転車フレーム用パイプの素材管8(ここでは、完成品としてのパイプ8と同じ参照番号を付している)であり、円筒形状で肉厚は略一定である。素材材料としては、例えばチタン合金(または純粋なチタン)が使用され、チタン合金としては、Ti−3Al−2.5V、Ti−6Al−4V、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−8Al−1Mo−1V等が挙げられる。   FIG. 2A shows a material pipe 8 of a pipe for a bicycle frame as a hollow rod-shaped member used in the manufacturing method according to the present invention (here, the same reference numerals as those of the pipe 8 as a finished product are given). And the wall thickness is substantially constant with a cylindrical shape. As the material, for example, a titanium alloy (or pure titanium) is used. As the titanium alloy, Ti-3Al-2.5V, Ti-6Al-4V, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-6Al-2Sn are used. -4Zr-2Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, and the like.

図2(b)及び(c)は本発明にかかる製造方法により製造されたパイプ8を示しており、両端部が厚肉に形成され、両端部間の中間部10が両端部より薄肉状となるように形成されている。パイプ8は、内周面には段差がなく、外周面の両端部に段差(段付部)12が形成されている。このバテッド加工は、図7を参照して既に説明したロール法による冷間加工において、図7(a)の工程のみにより行うことができ、また、外周をケミカルミーリングしても行うことができる。   2 (b) and 2 (c) show a pipe 8 manufactured by the manufacturing method according to the present invention, in which both end portions are formed thick, and the intermediate portion 10 between both end portions is thinner than both end portions. It is formed to become. The pipe 8 has no step on the inner peripheral surface, and has steps (stepped portions) 12 at both ends of the outer peripheral surface. This butted processing can be performed only by the process of FIG. 7A in the cold processing by the roll method already described with reference to FIG. 7, and can also be performed by chemical milling of the outer periphery.

図1及び図2(b),(c)に示されるように、パイプ8の一端部には自転車のヘッドパイプ4に接続されるヘッドパイプ側端部14が形成され、他端部には自転車のハンガラグ6に接続されるハンガラグ側端部16が形成され、これらの端部14,16間の中間部10が薄肉形状に形成されている。このように、中間部10を薄肉状に形成して軽量化を図りながら、端部14,16を厚肉状に形成することにより、パイプ8を含む種々の部品を自転車用フレームとして組付けて完成品である自転車を使用する際に、大きな応力が作用しやすい箇所を補強し、応力が作用した場合にも応力を分散させて、応力集中を防止することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2 (b) and 2 (c), one end of the pipe 8 is formed with a head pipe side end 14 connected to the bicycle head pipe 4, and the other end is formed with a bicycle. A hanger lug side end portion 16 connected to the hanger lug 6 is formed, and an intermediate portion 10 between these end portions 14 and 16 is formed in a thin shape. Thus, various parts including the pipe 8 are assembled as a bicycle frame by forming the end portions 14 and 16 in a thick shape while reducing the weight by forming the intermediate portion 10 in a thin shape. When using a bicycle as a finished product, it is possible to reinforce a portion where a large stress is easily applied and to disperse the stress even when the stress is applied, thereby preventing stress concentration.

なお、図3に示されるように、必要に応じて、中間部10に、水筒支持用金具のネジ18や変速レバー取付用金具20などが形成される場合もある。   As shown in FIG. 3, the water bottle support fitting screw 18, the shift lever attachment fitting 20, and the like may be formed in the intermediate portion 10 as necessary.

次に、図4を参照しながら本発明にかかるパイプ8の製造方法を説明する。   Next, the manufacturing method of the pipe 8 concerning this invention is demonstrated, referring FIG.

まず、円筒形状で肉厚が略一定の素材管を所定の長さに切断し、素材管8の両端に上述した公知のバテッド加工を施してヘッドパイプ側端部14及びハンガラグ側端部16を形成する。次に、必要に応じて、素材管8の中間部に小物(ネジ18あるいは金具20)を取り付けた後、ヘッドパイプ側端部14及びハンガラグ側端部16の外面をマスキングテープでカバーしてマスキングし、マスキング部22を形成する。マスキングは、ここでは、テープを使用して行うようにしているが、塗料の塗布、シルクスクリーン、フォトレジスト等で行ってもよい。   First, a material pipe having a cylindrical shape and a substantially constant thickness is cut to a predetermined length, and the known butted process described above is applied to both ends of the material pipe 8 so that the head pipe side end portion 14 and the hanger lug side end portion 16 are formed. Form. Next, if necessary, small items (screws 18 or metal fittings 20) are attached to the intermediate portion of the material pipe 8, and then the outer surfaces of the head pipe side end portion 14 and the hanger lug side end portion 16 are covered with masking tape for masking. Then, the masking portion 22 is formed. Here, masking is performed using a tape, but it may be performed by applying a paint, a silk screen, a photoresist, or the like.

なお、図5はマスキング部22を展開して示している。   FIG. 5 shows the masking portion 22 in an expanded manner.

さらに、素材管8にセラミックスコーティングを施すことにより素材管8の表面に例えば5〜50μmのセラミックス薄膜を成膜した後、マスキングテープを取り除くと、パイプ8が完成する。   Furthermore, a ceramic coating is applied to the material tube 8 to form a ceramic thin film of, for example, 5 to 50 μm on the surface of the material tube 8, and then the masking tape is removed to complete the pipe 8.

上述した工程を経て、両端部14,16が厚肉状となり、中間部10が両端部14,16より薄肉状となるようにバテッド加工されたパイプ8が製造される。   Through the above-described steps, the pipe 8 is manufactured so that both end portions 14 and 16 are thick and the intermediate portion 10 is thinner than both end portions 14 and 16.

その後、パイプ8はその両端がヘッドパイプ4及びハンガラグ6にそれぞれ溶接され接続される。   Thereafter, the pipe 8 is welded and connected to the head pipe 4 and the hanger lug 6 at both ends.

なお、セラミックスコーティング処理は、真空中で蒸発させた金属原子をイオン化し、被処理物に負の電位を印可することによりTiN、TiC、CrN等のセラミックス薄膜を密着性良く成膜させる方法であり、公知の技術なのでその説明は省略する。このコーティングは剛性が必要とされる部分あるいは顧客の好みに応じて必要な部分にのみ所定の膜厚を施し、フレーム剛性を調整するために行われる。   The ceramic coating process is a method for forming a thin film of TiN, TiC, CrN or the like with good adhesion by ionizing metal atoms evaporated in a vacuum and applying a negative potential to the object to be processed. Since it is a known technique, its description is omitted. This coating is performed in order to adjust the frame rigidity by applying a predetermined film thickness only to a portion where rigidity is required or according to customer preference.

また、セラミックスコーティングをフレーム全体に施そうとすると大きな加工装置が必要になるが、パイプ単体のセラミックスコーティングの場合、比較的小さな装置で加工を行うことができる。   Further, if a ceramic coating is to be applied to the entire frame, a large processing device is required. However, in the case of a ceramic coating of a single pipe, processing can be performed with a relatively small device.

本発明にかかる製造方法によれば、金型あるいは機械加工が不要となり、多品種少量生産を良好に行いながら、製造単価は比較的安価となる。また、複数の素材管をコーティング装置に一度に収容することにより、複数の自転車フレーム用パイプを一度に得ることができ、作業能率が向上する。さらに、機械加工を行わないため、自転車フレーム用パイプが長尺寸法であっても良好な形状に形成でき、精度よく自転車フレーム用パイプを製造することができる。   According to the manufacturing method according to the present invention, a mold or machining is not required, and the production unit price is relatively low while performing a variety and small quantity production. Further, by accommodating a plurality of material pipes in the coating apparatus at a time, a plurality of bicycle frame pipes can be obtained at a time, and the work efficiency is improved. Further, since machining is not performed, the bicycle frame pipe can be formed in a good shape even if the bicycle frame pipe has a long dimension, and the bicycle frame pipe can be manufactured with high accuracy.

なお、上記実施の形態は、ヘッドパイプ4及びハンガラグ6に両端が接続される下パイプ8を例にとり説明したが、自転車のフレーム2を構成する他のパイプ、例えば上パイプ、立パイプ、チェーンステー、バックホーク、ホーク足、ホークステム等を製造する場合にも適用できることはもちろんである。   In the above embodiment, the lower pipe 8 whose both ends are connected to the head pipe 4 and the hanger lug 6 has been described as an example. However, other pipes constituting the bicycle frame 2 such as an upper pipe, a standing pipe, and a chain stay are used. Of course, the present invention can also be applied to the production of back hawks, hawk feet, hawk stems, and the like.

また、上記実施の形態においては、自転車フレーム用パイプの素材管として円筒形状で肉厚が略一定のものを例にとり説明したが、素材管は円筒形状に限らず、四角柱、三角柱、三角錐、円錐、四角錐等でもよく、曲がっているものでもよい。   In the above embodiment, the material pipe of the bicycle frame pipe has been described as an example of a cylindrical shape with a substantially constant wall thickness. However, the material pipe is not limited to a cylindrical shape, but is a quadrangular prism, a triangular prism, a triangular pyramid. A cone, a quadrangular pyramid, or the like may be bent.

さらに、上記実施の形態においては、両端部を厚肉形状とし、これらの中間部を薄肉形状としたダブルバテッド加工のパイプを製造する場合について述べたが、これに限るものではなく、一方の端部のみ厚肉形状とし、中間部及び他の端部を薄肉形状としたシングルバテッド加工のパイプを製造する場合や、両端部をそれぞれ互いに異なる厚みの厚肉形状とし、これらの中間部を薄肉形状としたトリプルバテッド加工のパイプを製造する場合にも適用できる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where a double butted pipe is manufactured in which both end portions have a thick wall shape and the middle portion thereof has a thin wall shape is not limited to this. When manufacturing single butted pipes with a thick wall shape only at the center and a thin wall at the other and the other end, or a thick wall shape with different thicknesses at both ends, and a thin wall at the middle It can also be applied to the case of manufacturing a triple butted pipe.

また、上記実施の形態においては、素材管8の両端部14,16をマスキングするようにしたが、特に肉厚が所定値以上の部分、他の部材と溶接される部分等については、セラミックスコーティングを施す必要のない部分あるいは施してはならない部分であり、基本的にはこのような部分を除く素材管8にセラミックスコーティングが施される。   In the above embodiment, both end portions 14 and 16 of the material tube 8 are masked. Particularly, a portion having a wall thickness of a predetermined value or more, a portion to be welded to other members, etc. are coated with ceramics. This is a part that does not need to be applied or a part that should not be applied. Basically, a ceramic coating is applied to the material pipe 8 excluding such a part.

さらに、上記実施の形態においては、素材材料がチタンである場合を例にとり説明したが、これに限るものではなく、素材材料としてマグネシウム、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼、ベリリウム等の材料も用いることができる。   Furthermore, in the above embodiment, the case where the material is titanium has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and materials such as magnesium, aluminum, carbon steel, stainless steel, and beryllium are also used as the material. Can do.

図6は、0.3mm、0.5mm、1mm、3mmの肉厚のチタン合金製の素材管に対し、膜厚を変えてセラミックスコーティングを施した場合の剛性の変化を示している。なお、縦軸は母材(素材管)を100とした場合のセラミックスコーティング後の剛性を示している。   FIG. 6 shows changes in rigidity when a ceramic coating is applied to a material tube made of a titanium alloy having a thickness of 0.3 mm, 0.5 mm, 1 mm, or 3 mm while changing the film thickness. The vertical axis indicates the rigidity after ceramic coating when the base material (material tube) is 100.

図6のグラフからわかるように、肉厚が薄いほどセラミックスコーティングによる剛性の上昇率が大きく、特に0.5mm以下の肉厚の素材管にセラミックスコーティングを施すと剛性の上昇が顕著である。したがって、素材管の最も薄い肉厚の部分が0.5mm以下の場合に、特にその部分にセラミックスコーティングを施すと有利であることが分かる。   As can be seen from the graph of FIG. 6, the lower the wall thickness, the greater the rate of increase in rigidity due to the ceramic coating. In particular, when the ceramic coating is applied to a material pipe having a wall thickness of 0.5 mm or less, the increase in rigidity is significant. Therefore, it can be seen that when the thinnest portion of the material tube is 0.5 mm or less, it is particularly advantageous to apply a ceramic coating to that portion.

本発明にかかる自転車フレーム用部材の製造方法は、薄肉状の中空部材であっても十分な強度あるいは剛性を確保することができるとともにキズがつきにくく、金属光沢を保持したまま様々な色調が得られることから、特に受注生産により製造され軽量化あるいは意匠性が要求される競技用自転車等の特殊な自転車に有用である。   The method for manufacturing a bicycle frame member according to the present invention can ensure a sufficient strength or rigidity even with a thin hollow member, is not easily scratched, and has various color tones while maintaining a metallic luster. Therefore, it is particularly useful for special bicycles such as racing bicycles that are manufactured by order production and require weight reduction or design.

本発明にかかる自転車のフレームを示す右側面図である。It is a right view which shows the flame | frame of the bicycle concerning this invention. 本発明にかかる自転車フレーム用部材の製造方法に用いる素材管を示しており、(a)はその一部切欠正面図、(b)はバテッド加工後の正面図、(c)はバテッド加工後の断面図である。The material pipe used for the manufacturing method of the member for bicycle frames concerning the present invention is shown, (a) is the partially notched front view, (b) is the front view after butted processing, (c) is after butted processing It is sectional drawing. 図2(b)に示されるバテッド加工後の素材管の他の例を示す正面図である。It is a front view which shows the other example of the raw material pipe | tube after butted processing shown by FIG.2 (b). 本発明にかかる自転車フレーム用部材の製造方法の各工程を示す正面図である。It is a front view which shows each process of the manufacturing method of the member for bicycle frames concerning this invention. 図4に示される製造方法におけるマスキング部の展開図である。It is an expanded view of the masking part in the manufacturing method shown by FIG. 種々の肉厚の素材管に対し膜厚を変えてセラミックスコーティングを施した場合の剛性の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the rigidity at the time of changing a film thickness with respect to the raw material pipe | tube of various thickness, and giving a ceramic coating. (a)及び(b)はそれぞれロール法の冷間加工による従来の自転車フレーム用パイプの製造方法の各工程を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the conventional pipe for bicycle frames by the cold processing of a roll method, respectively. 引抜法の冷間加工による従来の自転車フレーム用パイプの製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the conventional pipe for bicycle frames by the cold working of a drawing method. (a)及び(b)はそれぞれ従来のケミカルミーリングによる自転車フレーム用パイプの製造方法の各工程を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the pipe for bicycle frames by the conventional chemical milling, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

2 自転車用フレーム、
4 ヘッドパイプ、
6 ハンガラグ、
8 下パイプ、
10 下パイプの中間部、
12 段差、
14 ヘッドパイプ側端部、
16 ハンガラグ側端部、
18 水筒支持用金具のネジ、
20 変速レバー取付用金具、
22 マスキング部。
2 Bicycle frame,
4 Head pipe,
6 Hangarag,
8 Lower pipe,
10 Middle part of the lower pipe,
12 steps,
14 Head pipe side end,
16 Hanger lug side end,
18 Screws for water bottle support fittings,
20 Shift lever mounting bracket,
22 Masking part.

Claims (11)

中空部材の外周面を選択的にマスキングし、マスキングした部分を除く前記中空部材の外周面をセラミックスコーティングしたことを特徴とする自転車フレーム用部材の製造方法。 A method for manufacturing a member for a bicycle frame, wherein the outer peripheral surface of the hollow member is selectively masked, and the outer peripheral surface of the hollow member excluding the masked portion is ceramic-coated. 前記マスキングした部分が前記中空部材の少なくとも一端部であることを特徴とする請求項1に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to claim 1, wherein the masked portion is at least one end portion of the hollow member. 前記中空部材の外周面を選択的にマスキングする前に前記中空部材の少なくとも一端部にバテッド加工を施したことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 3. The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to claim 1, wherein at least one end portion of the hollow member is subjected to butted processing before selectively masking the outer peripheral surface of the hollow member. 前記中空部材の最も薄い部分の肉厚が0.5mm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 3, wherein a thickness of the thinnest portion of the hollow member is 0.5 mm or less. 前記中空部材のうち、他の部材と溶接される部分をマスキングしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 4, wherein a portion of the hollow member that is welded to another member is masked. 前記中空部材のうち、肉厚が所定値以上の部分をマスキングしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 4, wherein a portion of the hollow member having a thickness equal to or greater than a predetermined value is masked. 受注生産による自転車のフレームに使用されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method of manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 6, wherein the method is used for a bicycle frame by order production. 競技用自転車のフレームに使用されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 It is used for the frame of a competition bicycle, The manufacturing method of the member for bicycle frames of any one of Claim 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. 自転車のユーザに合わせてフレームの剛性を調整するために使用されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 8, wherein the method is used for adjusting the rigidity of the frame according to a user of the bicycle. 前記中空部材がチタン合金製またはチタン製であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法。 The method for manufacturing a member for a bicycle frame according to any one of claims 1 to 9, wherein the hollow member is made of titanium alloy or titanium. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の自転車フレーム用部材の製造方法により製造した自転車フレーム用部材を備えたことを特徴とする自転車。
A bicycle comprising the bicycle frame member manufactured by the method for manufacturing a bicycle frame member according to any one of claims 1 to 10.
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