JP2006290139A - Bicycle and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は自転車およびその製造方法に関し、特に、ヘッドパイプのメインパイプとの接合箇所のフレーム構造とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a bicycle and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a frame structure at a joint portion of a head pipe with a main pipe and a manufacturing method thereof.
自転車のフレームの一部をなすヘッドパイプにはメインパイプが接合されており、さらに強度が必要な場合には、メインパイプ(いわゆる下パイプ)に加えてサブパイプ(いわゆる上パイプ)が接合されている。 The main pipe is joined to the head pipe that forms part of the bicycle frame, and if more strength is required, a sub pipe (so-called upper pipe) is joined in addition to the main pipe (so-called lower pipe). .
この接合構造としては、図9(a)に示すように、ヘッドパイプ51の後面部に、メインパイプ52の前端面が直接付き合わされて、ろう付けや溶接により接合されたり、図9(b)に示すように、ヘッドパイプ51に、後方に膨出する後方膨出部(いわゆるアウターラグ)53を形成し、この後方膨出部53内に、メインパイプ52の前端部を内挿し、後方膨出部53の後端面とメインパイプ52とをろう付けや溶接により接合させたりしている。
As this joining structure, as shown in FIG. 9A, the front end surface of the
なお、ヘッドパイプ51とメインパイプ52とはそれぞれ断面真円形状のものが用いられており、接合箇所も断面真円形状とされている。また、メインパイプとしての下パイプとサブパイプとしての上パイプとが設けられている場合にも同様の接合構造で接合されている。
Note that the
ところで、BMX型自転車(モトクロス用自転車)やMTB型(マウンテンバイク型)自転車においては、平坦でない路面を走行したり、自転車ごとジャンプして着地したりすることが多く、このような場合には、自転車のフレームに対して極めて大きな衝撃や力が作用する。ヘッドパイプ51とメインパイプ52との接合部においては、自転車ごとジャンプして着地した際に、運転者の体重が慣性によりペダルやサドルを下方に押し下げる力として作用し、この結果、メインパイプ52側からヘッドパイプ51の接合部へ押し下げる力が作用するとともに、ヘッドパイプ51とメインパイプ52との接合部上部では、ヘッドパイプ51をメインパイプ52側に引っ張る力が発生し、ヘッドパイプ51とメインパイプ52との接合部下部では、メインパイプ52によりヘッドパイプ51を押圧する圧縮力が発生する。なお、この種の運転にあまり慣れていない人が失敗ジャンプを行った際などには、特に大きな衝撃や力が作用することもある。
By the way, BMX type bicycles (motocross bicycles) and MTB type (mountain bike types) bicycles often run on uneven road surfaces or jump with the bicycle and land. An extremely large impact or force acts on the bicycle frame. At the joint between the
しかしながら、上記図9(a)に示す構造では、ヘッドパイプ51とメインパイプ52の前端面とを単に突き合わせてろう付けや溶接などにより接合しただけであるので、上記のように大きな衝撃や力が作用する場合には、接合部が破断したり、損傷したりするおそれがある。
However, in the structure shown in FIG. 9A, the
上記図9(b)に示す構造では、ヘッドパイプ51に後方膨出部53を一体形成しているので、図9(a)に示すように単に接合している構造と比較すると大きな強度を有するものの、ヘッドパイプ51と後方膨出部53との接続部54に引張応力や圧縮応力が集中するため、この接続部54の破断や損傷を確実には防止できないおそれがある。
In the structure shown in FIG. 9B, since the
このような問題に対処すべく、パイプ同士の接合強度の向上を図るものとして、特許文献1に開示されたものがある。図10(a)、(b)に示すように、ヘッドパイプに相当する第1パイプ61に、メインパイプに相当する第2パイプ62を接合させるに際して、第2パイプ62の端部に、パイプ形状の接合用中子63をその切断端面部だけが僅かに露出するように内挿し、この接合用中子63の僅かに露出した切断端面部と第1パイプ61とを突き合わせて当接させるとともに、第2パイプ62の端部と第1パイプ61とを溶接して接合するパイプの接合方法が開示されている。なお、図10(a)、(b)における64は、接合用中子63を第2パイプ62の端部に仮止めするための透孔である。
In order to cope with such a problem, there is one disclosed in Patent Document 1 for improving the joint strength between pipes. As shown in FIGS. 10A and 10B, when the
この接合構造によれば、第1パイプ61と第2パイプ62との接合箇所で、これらの端部同士が接合されると同時に、接合用中子63も設けられて接合されるので、接合強度を大きくできる利点がある。
According to this joining structure, since the end portions of the
また、接合用中子63は第2パイプ62の端部に内挿しており、第1パイプ61と第2パイプ62とを接合した状態では、接合用中子63が外部に露出しないとともに凹凸部分を生じないので、接合箇所の外観が良好である利点もある。つまり、図9(b)に示すように、ヘッドパイプ51に一体形成した後方膨出部53内に、メインパイプ52の前端部を内挿する構造では、後方膨出部53が外部に露出するとともに後方膨出部53の後端部の箇所でメインパイプ52に対して段差ができてしまうので、接合箇所の外観があまり良くない状態となる不具合を生じる。これに対して、上記のように接合用中子63を第2パイプ62の端部に内挿する構造ではこのような不具合を生じない。
しかしながら、上記特許文献1に示すような構造を採用した場合には、互いに接合される、ヘッドパイプに相当する第1パイプ61と、下パイプに相当する第2パイプ62と、に加えて、別部品として接合用中子63を必要とするので、部品点数が多く、また、多くの手間や時間を要するため、作業性が悪いとともに製造コストも高くなる課題がある。
However, when the structure as shown in Patent Document 1 is adopted, in addition to the
本発明は上記課題を解決するもので、ヘッドパイプの接合箇所の接合強度を十二分に大きくすることができると同時に、部品点数が少なくて作業性も良好である自転車およびその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problem, and provides a bicycle that can sufficiently increase the joint strength of the joint portion of the head pipe and at the same time has a small number of parts and good workability, and a method for manufacturing the same. It is intended to do.
上記課題を解決するために本発明の自転車は、ヘッドパイプは、メインパイプとの接続箇所に、略後方へ筒状に膨出する後方膨出部と、ヘッドパイプの前方向のパイプ径が大きくなるように前方に膨出する前方膨出部とが、バルジ成形工法により一体形成され、前記後方膨出部がメインパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the bicycle of the present invention has a head pipe with a rear bulging portion that bulges substantially rearward in a tubular shape at a connection point with the main pipe, and a large pipe diameter in the forward direction of the head pipe. A front bulge portion that bulges forward so that the front bulge portion is integrally formed by a bulge forming method and the rear bulge portion is inserted along the inner periphery of the front end portion of the main pipe. The part and the head pipe are joined by welding or brazing.
上記構成により、後方膨出部がメインパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合されているので、自転車ごとジャンプして着地した際などにメインパイプ側からヘッドパイプ側に作用する力が、メインパイプの前端部とヘッドパイプとの接合部と、メインパイプに内挿された後方膨出部とメインパイプとの接続部とに分散されて受けられ、極めて大きな力や衝撃力が作用した場合でも十分耐え得る強度を得られることができる。また、後方膨出部がヘッドパイプに一体形成されているので、部品点数を少なめに抑えることができるとともに、メインパイプの前端部をヘッドパイプに接合する際には、メインパイプの前端部を後方膨出部に外嵌させながらヘッドパイプに突き合わせて溶接するだけで済み、位置決めも容易であるとともに、従来のように中子を溶接する手間が要らないので作業性が良好である。 With the above configuration, the front end of the main pipe and the head pipe are joined by welding or brazing in a state where the rear bulge is inserted along the inner periphery of the front end of the main pipe. The force acting from the main pipe side to the head pipe side when jumping and landing, etc., is the joint between the front end portion of the main pipe and the head pipe, the rear bulge portion inserted into the main pipe, and the main pipe. It is possible to obtain a strength that can be sufficiently endured even when an extremely large force or impact force is applied. In addition, since the rear bulge is integrally formed with the head pipe, the number of parts can be reduced, and when the front end of the main pipe is joined to the head pipe, the front end of the main pipe is It only needs to be abutted and welded to the head pipe while being externally fitted to the bulging portion, and positioning is easy, and workability is good because there is no need to weld the core as in the prior art.
また、ヘッドパイプにおけるメインパイプが接合されている箇所に、前方に膨出する前方膨出部を一体形成しているので、この前方膨出部が設けられているヘッドパイプの平面視断面形状の前後径が左右径よりも大きくなり、この結果、ヘッドパイプの前方膨出部が設けられている箇所での前後方向に対する強度が大きくなり、メインパイプ側からヘッドパイプに向けて大きな衝撃や力が作用した場合でも、メインパイプが変形したり損傷したりすることのない十分な接合強度が得られる。 In addition, since the front bulge portion that bulges forward is integrally formed at the location where the main pipe of the head pipe is joined, the sectional shape of the head pipe in the plan view of the head pipe provided with the front bulge portion is provided. The front and rear diameters are larger than the left and right diameters. As a result, the strength in the front-rear direction at the location where the front bulge of the head pipe is provided increases, and a large impact or force is applied from the main pipe side to the head pipe. Even if it acts, sufficient joint strength can be obtained without the main pipe being deformed or damaged.
さらに、ヘッドパイプには前方膨出部と後方膨出部とが設けられているので、このヘッドパイプをバルジ成形工法を用いて製造した場合に、パイプ材料が後方膨出部だけでなく前方膨出部側へも良好に流れ込んで、肉厚を均一化させて製造することができる。つまり、例えば、後方膨出部だけを有するヘッドパイプをバルジ工法を用いて製造した場合には、ヘッドパイプにおける後方膨出部と反対側となる前側の箇所が、厚肉となってしまい、肉厚が不均一となって、外力が作用した際に応力集中などを生じてしまうおそれがあるが、このような不具合を生じることなく良好にヘッドパイプを製造できる。 Further, since the head pipe is provided with a front bulge portion and a rear bulge portion, when the head pipe is manufactured using the bulge forming method, the pipe material is not only the rear bulge portion but also the front bulge portion. It can also flow into the exit side satisfactorily and can be manufactured with a uniform thickness. That is, for example, when a head pipe having only a rear bulge portion is manufactured using a bulge method, the front side of the head pipe opposite to the rear bulge portion is thick, Although the thickness is non-uniform and there is a risk of stress concentration when an external force is applied, the head pipe can be manufactured satisfactorily without causing such problems.
また、本発明は、後方膨出部およびこの後方膨出部が内挿されるメインパイプの前端部が、その上下径が左右径よりも大きくなるような異形に形成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the rear bulge portion and the front end portion of the main pipe into which the rear bulge portion is inserted are formed in a different shape so that the vertical diameter is larger than the left and right diameters. .
この構成により、メインパイプにおけるヘッドパイプとの接合部における上下方向に対する強度が特に大きくなり、上下方向に極めて大きな衝撃や力が作用した場合でも、ヘッドパイプとメインパイプとの接合部が破断したり、損傷したりすることを一層確実に防止することができる。 With this configuration, the strength in the vertical direction at the joint portion of the main pipe with the head pipe is particularly large, and even when a very large impact or force is applied in the vertical direction, the joint portion between the head pipe and the main pipe is broken. It is possible to more reliably prevent damage.
また、ヘッドパイプに、メインパイプおよびサブパイプがそれぞれ接合されている場合にも、ヘッドパイプとメインパイプとの接合部、並びにヘッドパイプとサブパイプとの接合部において、同様な作用効果を得ることができる。 In addition, even when the main pipe and the sub pipe are joined to the head pipe, similar effects can be obtained at the joint between the head pipe and the main pipe and the joint between the head pipe and the sub pipe. .
また、後方膨出部の後端面を開口させ、メインパイプ内と連通させることで、ヘッドパイプおよびメインパイプをチタン製として、ティグ溶接により溶接する場合に、ヘッドパイプとメインパイプとの接合部内に不活性ガスを流し込むことができて、接合部を酸化させることなく、良好に溶接することができる。 In addition, by opening the rear end surface of the rear bulge and communicating with the inside of the main pipe, when the head pipe and the main pipe are made of titanium and are welded by TIG welding, the head pipe and the main pipe are inserted into the joint portion. An inert gas can be poured in and good welding can be performed without oxidizing the joint.
以上のように本発明によれば、ヘッドパイプは、メインパイプとの接続箇所に、略後方へ筒状に膨出する後方膨出部と、ヘッドパイプの前方向のパイプ径が大きくなるように前方に膨出する前方膨出部とを、バルジ成形工法により一体形成させ、前記後方膨出部がメインパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合させたことにより、自転車ごとジャンプして着地した際などにメインパイプ側からヘッドパイプ側に作用する力が、メインパイプの前端部とヘッドパイプとの接合部と、メインパイプに内挿された後方膨出部とメインパイプとの接続部とに分散されて受けられ、極めて大きな力や衝撃力が作用した場合でも十分耐え得る強度を得られることができて信頼性が向上する。また、後方膨出部がヘッドパイプに一体形成されているので、部品点数を少なめに抑えることができるとともに、接合時の位置決めも容易であり、従来のように中子を溶接する手間が要らないので作業性が良好である。また、後方膨出部は、メインパイプの前端部に内挿されるため、後方膨出部が外部に露出せず、接合箇所の外観が良好である。 As described above, according to the present invention, the head pipe has a rear bulging portion that bulges substantially rearward in a cylindrical shape at a connection position with the main pipe, and a forward pipe diameter of the head pipe is increased. A front bulge portion that bulges forward is integrally formed by a bulge forming method, and the front end portion of the main pipe and the head are inserted with the rear bulge portion being inserted along the inner periphery of the front end portion of the main pipe. When the pipe is welded or brazed and joined, the force acting from the main pipe side to the head pipe side when jumping and landing with the bicycle is applied to the joint between the front end of the main pipe and the head pipe. In addition, it is distributed and received in the rear bulge part inserted in the main pipe and the connection part of the main pipe, and it is possible to obtain sufficient strength to withstand even when extremely large force or impact force is applied. Reliability is improved. In addition, since the rear bulge is integrally formed with the head pipe, the number of parts can be reduced, and positioning at the time of joining is easy, and there is no need to weld the core as in the prior art. Therefore, workability is good. Further, since the rear bulge portion is inserted into the front end portion of the main pipe, the rear bulge portion is not exposed to the outside, and the appearance of the joint portion is good.
また、ヘッドパイプにおけるメインパイプが接合されている箇所に、前方に膨出する前方膨出部を一体形成しているので、この前方膨出部が設けられているヘッドパイプの平面視断面形状の前後径が左右径よりも大きくなり、この結果、ヘッドパイプの前方膨出部が設けられている箇所での前後方向に対する強度が大きくなり、メインパイプ側からヘッドパイプに向けて大きな衝撃や力が作用した場合でも、メインパイプが変形したり損傷したりすることのない十分な接合強度が得られ、これによっても信頼性が向上する。 In addition, since the front bulge portion that bulges forward is integrally formed at the location where the main pipe of the head pipe is joined, the sectional shape of the head pipe in the plan view of the head pipe provided with the front bulge portion is provided. The front and rear diameters are larger than the left and right diameters. As a result, the strength in the front-rear direction at the location where the front bulge of the head pipe is provided increases, and a large impact or force is applied from the main pipe side to the head pipe. Even when it acts, a sufficient joint strength is obtained without the main pipe being deformed or damaged, and this also improves the reliability.
さらに、ヘッドパイプには前方膨出部と後方膨出部とが設けられているので、このヘッドパイプをバルジ成形工法を用いて製造した場合に、パイプ材料が後方だけでなく前方へも良好に流れ込んで、肉厚を均一化させて製造することができて、肉厚が大きく変動して強度的に弱い部分を生じることを防止でき、これによっても信頼性が向上する。 Furthermore, since the head pipe has a front bulge and a rear bulge, when this head pipe is manufactured using the bulge molding method, the pipe material is good not only in the rear but also in the front. It is possible to manufacture by making the thickness uniform and making the thickness uniform, and it is possible to prevent the thickness from fluctuating greatly and producing a weak portion in strength, which also improves the reliability.
以下、本発明の実施の形態に係る自転車およびこの自転車に用いられる自転車用フレームを図面に基づき説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る自転車の全体側面図、図2(a)は自転車用フレームの側面図である。図1、図2(a)に示すように、この自転車に用いられている自転車用フレーム1は例えばチタン製とされており、この自転車用フレーム1は、フロントフォーク2の上部部分およびステアリングコラム3が回動自在に挿通されているヘッドパイプ4と、いわゆる下パイプと称されるメインパイプ5と、いわゆる上パイプと称されるサブパイプ6と、サブパイプ6の後端部が接合されるとともにシートポスト7が挿入される立パイプ8と、立パイプ8の上部から斜め下方に延びるバックフォーク9と、立パイプ8の下端部とメインパイプ5の後端部とに接合されたハンガラグ(または丸パイプ)13から後方に延びるチェーンステー10などから構成されている。また、フロントフォーク2の下端部により前輪11が回転自在に支持され、バックフォーク9とチェーンステー10との後端接合部で、後輪12が回転自在に支持され、立パイプ8の下端部とメインパイプ5の後端部とチェーンステー10の前端部とを接合するハンガラグ(または丸パイプ)13内において、クランクシャフト14が回転自在に支持されている。なお、15はハンドル、16はペダル、17はサドルである。
Hereinafter, a bicycle according to an embodiment of the present invention and a bicycle frame used in the bicycle will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an overall side view of a bicycle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) is a side view of a bicycle frame. As shown in FIGS. 1 and 2A, the bicycle frame 1 used in the bicycle is made of, for example, titanium. The bicycle frame 1 includes an upper portion of a
ヘッドパイプ4の後面部にはサブパイプ6およびメインパイプ5の各前端部が接合されている。図2(a)、(b)〜図4に示すように、ヘッドパイプ4には、メインパイプ5との接続箇所において略後方(詳しくは後方ほど下方となる斜め下方)へ筒状に膨出する後方膨出部21と、サブパイプ6との接続箇所において略後方(詳しくはおおよそ水平方向の後方)へ筒状に膨出するサブ後方膨出部22と、メインパイプ5およびサブパイプ6の接続箇所(詳しくはメインパイプ5およびサブパイプ6の各軸心の前方延長方向)においてヘッドパイプ4の前方向の径が大きくなるように前方に膨出する前方膨出部23とが、後述するバルジ成形工法により一体形成されている。そして、後方膨出部21がメインパイプ5の前端部外周内周に沿うように内挿された状態(すなわち、メインパイプ5の前端部が後方膨出部21に外嵌された状態)で、メインパイプ5の前端部とヘッドパイプ4とが溶接されて接合され、サブ後方膨出部22がサブパイプ6の前端部外周内周に沿うように内挿された状態(すなわち、サブパイプ6の前端部がサブ後方膨出部22に外嵌された状態)で、サブパイプ6の前端部とヘッドパイプ4とが溶接されて接合されている。
The front end portions of the
また、特に、図3(c)、図4(a)、(b)に示すように、後方膨出部21およびこの後方膨出部21が内挿されるメインパイプ5の前端部が、その上下径L1が左右径L2よりも大きくなり、上下方向に尖ったような異形(更に詳しくは、上面部が平らとなり下方に向けて縦長状態で膨らみ、下端部が三角形状に尖った形状)に形成されている。また、図3(b)、図4(a)、(b)に示すように、サブ後方膨出部22およびこのサブ後方膨出部22が内挿されるサブパイプ6の前端部が、その上下径L3が左右径L4よりも大きくなり、上下方向に尖ったような異形(更に詳しくは、下面部が平らとなり上方に向けて縦長状態で膨らみ、上端部が三角形状に尖った形状)に形成されている。また、図3、図4に示すように、後方膨出部21およびサブ後方膨出部22の後端面は開口されており、ヘッドパイプ4内空間とメインパイプ5内空間、並びに、ヘッドパイプ4内空間とサブパイプ6内空間とはそれぞれ連通されている。
In particular, as shown in FIGS. 3C, 4A, and 4B, the
また、ヘッドパイプ4におけるメインパイプ5およびサブパイプ6の接続箇所に、前方に膨出する前方膨出部23を一体形成しているので、図3(e)に示すように、この前方膨出部23が設けられているヘッドパイプ4の平面視断面形状の前後径L5が左右径L6よりも大きくなり、特にヘッドパイプ4の前方膨出部23の先端が尖ったような異形に形成されている。なお、図3(d)に示すように、ヘッドパイプ4の上端部や下端部は断面真円形とされ、フロントフォーク2の上部部分やステアリングコラム3を外周側から良好に回動自在に保持できるようになっている。
Further, since the front bulging
上記ヘッドパイプ4の後方膨出部21、サブ後方膨出部22、および前方膨出部23は以下のようにして、バルジ成形工法(ハイドロフォーミング)により一体形成される。
図5、図6に示すように、このバルジ成形装置には、製品としてのヘッドパイプ4の形状に合わせて前方膨出部23に対応する形状の第1凹部30を有する上型31と、後方膨出部21に対応する形状の第2凹部32とサブ後方膨出部22に対応する形状の第3凹部33と有する下型34と、上型31と下型34とにより形成された空間内に向けて左右から出退自在のピストン35、36とが備えられているとともに、図5(c)、図6(a)、(b)に示すように、ピストン35、36に形成された流体導入路37、38を通して、ヘッドパイプ材4’内に流体(液体または流体)39を導入できるよう構成されている。
The
As shown in FIGS. 5 and 6, the bulge forming apparatus includes an
まず、図5(a)に示すように、チタン材からなる断面真円形のヘッドパイプ材4’を、製品の形状、すなわち、前方膨出部23に対応する形状の第1凹部30を有する上型31と、後方膨出部21に対応する形状の第2凹部32とサブ後方膨出部22に対応する形状の第3凹部33と有する下型34との間にセットする(実際には、下型34上に載置する)。
First, as shown in FIG. 5 (a), a head pipe member 4 'made of a titanium material having a circular cross section has a
次に、図5(b)に示すように、下型34上に上型31を下降させてヘッドパイプ材4’を押さえ込む。
この後、図5(c)に示すように、左右のピストン35、36を、ヘッドパイプ材4’の両端部に当接するまで前進させて密封状態とし、流体導入路37、38を通して、ヘッドパイプ材4’内に流体を注入する。そして、図6(a)に示すように、ヘッドパイプ材4’が若干膨らむまで、流体圧を上昇させる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
Thereafter, as shown in FIG. 5 (c), the left and
更に、図6(b)に示すように、流体圧を一層上昇させるとともに、左右のピストン35、36を、上型31と下型34との間の空間に突入させて、ヘッドパイプ材4’を圧縮させると同時に膨らませて、前方膨出部23および後方膨出部21、サブ後方膨出部22を一体形成する。但し、この時点では、後方膨出部21、サブ後方膨出部22は端面が閉鎖された形状のままである。
Further, as shown in FIG. 6B, the fluid pressure is further increased, and the left and
成形が完了すると、図6(c)に示すように、流体を排出させた後、上型31を上昇させるとともに、ピストン35、36を後退させ、前方膨出部23および後方膨出部21、サブ後方膨出部22が一体形成されたヘッドパイプ材4’を取り出す。なお、ヘッドパイプ材4’を容易に取り出せるように、必要に応じて適宜、下型34の一部34a,34bは予め、分割可能に構成しておく。
When the molding is completed, as shown in FIG. 6 (c), after discharging the fluid, the
この後、上記のようにして、前方膨出部23および後方膨出部21、サブ後方膨出部22が一体形成されたヘッドパイプ材4’における後方膨出部21とサブ後方膨出部22との端部を、図7(a)に示すように切断して、後方膨出部21とサブ後方膨出部22とを開口させる。なお、この際、後方膨出部21とサブ後方膨出部22との端面に単に孔を開けて開口させてもよい。また、必要に応じて、ヘッドパイプ材4’の両端部を加工して、フロントフォーク2の上部部分やステアリングコラム3を回動自在に受けるヘッド小物やクラウン部(図示せず)の取付部を形成する。これにより、ヘッドパイプ4を完成する。
Thereafter, as described above, the
この後、図7(b)に示すように、ヘッドパイプ4の後方膨出部21がメインパイプ5の前端部に内挿されるようにメインパイプ5の前端部を後方膨出部21に外嵌させてヘッドパイプ4の後面部に突き合わせ、ヘッドパイプ4とメインパイプ5の前端部とをティグ溶接により溶接する。図示しないが、この溶接作業を行う際には、ヘッドパイプ4とメインパイプ5との接合箇所外側をアルゴンガス等の不活性ガスで満たしたり、溶接用トーチから不活性ガスも噴出させたりしながら溶接し、かつ、ヘッドパイプ4およびメインパイプ5内にも後方膨出部21の開口部を通して不活性ガスを内側からも充満させて、溶接箇所が酸化することならびに窒化することを防止しながら溶接する。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the front end of the
最後に、同様の溶接方法で、図7(c)に示すように、ヘッドパイプ4のサブ後方膨出部22がサブパイプ6の前端部に内挿されるようにサブパイプ6の前端部をサブ後方膨出部22に外嵌させてヘッドパイプ4の後面部に突き合わせ、ヘッドパイプ4とサブパイプ6の前端部とをティグ溶接により溶接する。
Finally, as shown in FIG. 7C, the front end portion of the
上記構成により、後方膨出部21がメインパイプ5の前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプ5の前端部とヘッドパイプ4とが溶接されて接合されているので、自転車ごとジャンプして着地した際などにメインパイプ5側からヘッドパイプ4側に作用する力が、メインパイプ5の前端部とヘッドパイプ4との溶接接合部と、メインパイプ5に内挿された後方膨出部21とメインパイプ5との当接接続部とに分散されて受けられ、極めて大きな力や衝撃力が作用した場合でも十分耐え得る強度を得られることができる。また、後方膨出部21は、メインパイプ5の前端部に内挿されるため、後方膨出部21が外部に露出せず、接合箇所の外観が良好である。
With the above configuration, the front end portion of the
また、後方膨出部21がヘッドパイプ4に一体形成されているので、部品点数を少なめに抑えることができるとともに、メインパイプ5の前端部をヘッドパイプ4に接合する際には、メインパイプ5の前端部を後方膨出部21に外嵌させながらヘッドパイプ4に突き合わせて溶接するだけで済み、位置決めも容易であるとともに、従来のように中子を溶接する手間が要らないので作業性が良好である。
Further, since the
また、ヘッドパイプ4におけるメインパイプ5が接合されている箇所に、前方に膨出する前方膨出部23を一体形成しているので、この前方膨出部23が設けられているヘッドパイプ4の平面視断面形状の前後径が左右径よりも大きくなり、この結果、ヘッドパイプ4の前方膨出部23が設けられている箇所での前後方向に対する強度が極めて大きくなり、メインパイプ5側からヘッドパイプ4に向けて大きな衝撃や力が作用した場合でも、メインパイプ5が変形したり損傷したりすることのない十分な接合強度が得られる。
Further, since the front bulging
さらに、ヘッドパイプ4には前方に膨出する前方膨出部23と後方に膨出する後方膨出部21およびサブ後方膨出部22とが設けられているので、このヘッドパイプ4をバルジ成形工法を用いて製造した場合に、パイプ材料が後方膨出部21およびサブ後方膨出部22だけでなく前方膨出部23側へも良好に流れ込んで、肉厚を均一化させて製造することができる。つまり、例えば、後方膨出部だけを有するヘッドパイプをバルジ工法を用いて製造した場合には、ヘッドパイプにおける後方膨出部と反対側となる前側の箇所が、厚肉となってしまい、肉厚が不均一となって、外力が作用した際に応力集中などを生じてしまうおそれがあるが、このような不具合を生じることなく良好にヘッドパイプ4を製造できる。
Further, the
また、後方膨出部21およびサブ後方膨出部22と、これらの箇所が内挿されるメインパイプ5およびサブパイプ6の各前端部が、その上下径が左右径よりも大きくなるように形成されているので、メインパイプ5ならびにサブパイプ6におけるヘッドパイプ4との接合部における上下方向に対する強度が左右方向に対する強度よりも大きくなり、上下方向に極めて大きな衝撃や力が作用した場合でも、ヘッドパイプ4とメインパイプ5ならびにサブパイプ6との接合部が、破断したり、損傷したりすることを一層確実に防止することができ、極めて良好な信頼性を得ることができる。
Further, the
また、後方膨出部21およびサブ後方膨出部22の後端面を開口させ、メインパイプ4内と連通させることで、ヘッドパイプ4およびメインパイプ5ならびにサブパイプ6をチタン製として、ティグ溶接により溶接する場合に、ヘッドパイプ4とメインパイプ5ならびにサブパイプ6との接合部内に不活性ガスを良好に流し込むことができて、接合部を酸化させることなく、良好に溶接することができ、これによっても信頼性が向上する。
Further, the rear end surface of the
また、図8に示すように、メインパイプ5の前端下面箇所を下方から受ける補強板25をさらに設けて溶接してもよく、これによれば、メインパイプ5の前端部が下方に押圧されたり圧縮されたりする力や衝撃を一層良好に受けることができる。
Moreover, as shown in FIG. 8, you may further provide and weld the
なお、上記の実施の形態においては、バルジ成形工法(ハイドロフォーミング)において、流体導入路37、38を通して、ヘッドパイプ材4’内に流体(液体または流体)39を導入した場合を述べたが、これに限るものではなく、流体を内部に導入できるゴム体を挿入したりしてもよい。
In the above embodiment, the case where the fluid (liquid or fluid) 39 is introduced into the
また、上記実施の形態では、自転車用フレーム1としてチタン材を用いた場合を述べ、この場合には上述したようなティグ溶接が適しているが、その他の材料(アルミニウム、鉄、鉄合金、アルミニウム合金等)を用いることも可能である。鉄や鉄に各種材料を混ぜた合金材料の場合には、溶接に代えてろう付けで接合してもよい。 In the above embodiment, a case where a titanium material is used as the bicycle frame 1 is described. In this case, TIG welding as described above is suitable, but other materials (aluminum, iron, iron alloy, aluminum) are used. It is also possible to use an alloy or the like. In the case of iron or an alloy material in which various materials are mixed with iron, it may be joined by brazing instead of welding.
また、上記実施の形態では、サブパイプ6も有する場合を述べたが、これに限るものではなく、メインパイプ5だけを有する構成の自転車にも適用できることはもちろんである。
In the above-described embodiment, the case where the
本発明の自転車は、BMX型自転車やMTB型自転車だけでなく、一般の自転車や折り畳み式自転車など、各種の自転車に適用でき、有用である。 The bicycle of the present invention is useful not only for BMX type bicycles and MTB type bicycles but also for various types of bicycles such as general bicycles and folding bicycles.
1 自転車用フレーム
4 ヘッドパイプ
4’ ヘッドパイプ材
5 メインパイプ(下パイプ)
6 サブパイプ(上パイプ)
21 後方膨出部
22 サブ後方膨出部
23 前方膨出部
25 補強板
30 第1凹部
31 上型
32 第2凹部
33 第3凹部
34 下型
35、36 ピストン
6 Sub-pipe (upper pipe)
21
Claims (6)
前記後方膨出部がメインパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合されていることを特徴とする自転車。 The head pipe has a rear bulging portion that bulges substantially rearward in a cylindrical shape at a connection point with the main pipe, and a front bulging portion that bulges forward so that the pipe diameter in the forward direction of the head pipe increases. Is integrally formed by the bulge molding method,
A bicycle characterized in that the front end of the main pipe and the head pipe are joined by welding or brazing in a state where the rear bulge is inserted along the inner periphery of the front end of the main pipe.
前記後方膨出部がメインパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、メインパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合され、
前記サブ後方膨出部がサブパイプの前端部内周に沿うように内挿された状態で、サブパイプの前端部とヘッドパイプとが溶接またはろう付けされて接合されていることを特徴とする請求項1または2に記載の自転車。 The head pipe has a rear bulge portion, a sub-rear bulge portion that bulges substantially rearward at the connection location with the sub-pipe, and a head pipe having a forward diameter at the confrontation of the connection location between the main pipe and the sub-pipe. A front bulge portion that bulges forward so as to become larger is integrally formed by a bulge molding method,
In a state where the rear bulge portion is inserted along the inner periphery of the front end portion of the main pipe, the front end portion of the main pipe and the head pipe are joined by welding or brazing,
2. The front end portion of the sub pipe and the head pipe are joined by welding or brazing in a state where the sub rear bulge portion is inserted along the inner periphery of the front end portion of the sub pipe. Or the bicycle according to 2.
この膨出部形成工程の後に、後方膨出部の後端部に開口部を形成する開口工程と、
後方膨出部がチタン製のメインパイプの前端部に内挿されるようにメインパイプの前端部を外嵌させてヘッドパイプの後面部に突き合わせる突き合せ工程と、
ヘッドパイプとこのヘッドパイプに付き合わせたメインパイプの前端部とをティグ溶接により溶接する溶接工程と
を有することを特徴とする自転車の製造方法。 A bulge forming step of forming a front bulge portion bulging forward and a rear bulge portion bulging in a cylindrical shape on the titanium head pipe by a bulge forming method so that the pipe diameter increases. ,
After this bulging portion forming step, an opening step for forming an opening at the rear end portion of the rear bulging portion;
A butting process in which the front end of the main pipe is externally fitted to the rear end of the head pipe so that the rear bulge is inserted into the front end of the titanium main pipe;
A bicycle manufacturing method comprising: a welding step of welding a head pipe and a front end portion of a main pipe attached to the head pipe by TIG welding.
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