JP6594367B2 - バーハンドルの製造方法及びバーハンドル - Google Patents

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Description

本発明は、バーハンドルの製造方法及びバーハンドルに関し、特に、鞍乗型車両に使用されるバーハンドルの製造方法及びバーハンドルに関する。
従来の鞍乗型車両のバーハンドルとして、特許文献1には、棒状のバーハンドルの両端に一対のグリップ部が設けられ、バーハンドルの長手方向の中央に車両本体側の挟持部によって挟持されるクランプ部が設けられるものが開示されている。
米国特許第5257552号明細書
上記特許文献1において、特にバーハンドルの製造方法について開示されていないが、バーハンドルが車両本体側の挟持部によって挟持(割締めによる挟持)される構造においては、バーハンドルのクランプ部の外形精度を高め、挟持部によってバーハンドルが精度よく固定されることが望まれている。
この外形精度を高める従来の方法としては、例えば、バーハンドルの素材(以下、ハンドル素材と呼ぶ。)を押出し加工した後に、寸法精度向上のために引抜加工を行う方法がある。しかし、この引抜加工を採用すると、引抜加工にコストがかかる他にこの引抜加工によって加工材表面に傷が生じ、歩留まりが悪くなるだけでなく、外観が悪くなることから傷を消すための研磨加工を必要としていた。
このように、引抜加工は、ハンドル素材の歩留まりを低下させるだけでなく加工後に研磨加工が必要なことから低コスト化を阻害する大きな要因となっていた。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造コストを抑えながら、高精度に加工できるバーハンドルの製造方法及びバーハンドルを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、
円柱形状又は円筒形状を有し、長手方向の両端に一対のグリップ部及び長手方向の略中央に車両本体の挟持部にクランプされるクランプ部を備えるバーハンドルの製造方法であって、
前記バーハンドルのハンドル素材をスウェージング加工することにより、前記グリップ部を第1外径に形成し、前記クランプ部を前記第1外径より外径寸法の大きい第2外径に形成し、且つ前記グリップ部と前記クランプ部との間を徐々に拡径するテーパ部に形成することを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構成に加えて、
前記ハンドル素材は、円筒形状を有するアルミニウム合金であり、
前記ハンドル素材を押出成形にて前記第2外径よりも外形寸法の大きい第3外径とする第1工程と、
前記スウェージング加工を行う第2工程と、
前記第2工程後に曲げ加工により前記グリップ部と前記クランプ部とをオフセットさせる第3工程と、を含むことを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の構成に加えて、
前記ハンドル素材は、Zn:4.5〜7.5重量%、Mg:0.20重量%以上0.50重量%未満、Ti:0.001〜0.1重量%、B:0.0001〜0.08重量%、Fe:0.35重量%以下、Si:0.30重量%以下、Cu:0.2重量%以下を含有し、
Mn:0.1〜0.3重量%、Zr:0.1〜0.3重量%、Cr:0.05〜0.2重量%のうち1種または2種以上を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金とし、
前記第1工程おいて、
液体窒素により前記押出成形の押出ダイスを液体窒素冷却し、又は冷却しないで10m/分以上の速度で押出加工をし、
次いで90〜120°Cでの予備時効処理をし、又は該予備時効処理を行わないで130〜170°Cにおける人工時効処理をし、
前記液体窒素冷却を行って前記押出成形をした場合は表面粗さRmax10μm以下、前記液体窒素冷却を行わないで前記押出成形をした場合はRmax15m以下、且つ表面再結晶層の厚さが50μm以下とし、
前記第3工程の後に、アルマイト加工を行うことを特徴とする。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の構成に加えて、
前記ハンドル素材の全体をスウェージング加工することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の構成に加えて、
前記クランプ部をバーハンドルの長手方向の中央部を挟む位置に一対設け、
前記中央部に対してスウェージング加工を施さず、該中央部の肉厚を前記クランプ部の肉厚よりも薄く形成することを特徴とする。
請求項6に係る発明は、
円柱形状又は円筒形状を有し、長手方向の両端に一対のグリップ部と、
長手方向の略中央に車両本体の挟持部にクランプされるクランプ部と、を備えるバーハンドルであって、
スウェージング加工により、前記グリップ部が第1外径に形成されると共に、前記クランプ部が前記第1外径より外形寸法の大きき第2外径に形成され、且つ前記グリップ部と前記クランプ部との間が徐々に拡径するテーパ部に形成されることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、請求項6に記載の構成に加えて、
前記バーハンドルを構成するハンドル素材の全体がスウェージング加工されていることを特徴とする。
請求項8に係る発明は、請求項6又は7に記載の構成に加えて、
前記クランプ部がバーハンドルの長手方向の中央部を挟む位置に一対設けられ、
前記中央部を残して他の部分がスウェージング加工され、前記中央部の肉厚が前記クランプ部の肉厚よりも薄く形成されたことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、バーハンドルを製造する際に、ハンドル素材をスウェージング加工により、グリップ部およびクランプ部の最終的な外径寸法を確定するように製造することができるので、外径寸法精度を向上することができる。この結果、例えば従来行われていた寸法精度向上のための引抜加工を省略することができ、加工工程の簡略化および製造コストの低減を図ることができる。また、スウェージング加工により、クランプ部をグリップ部よりも大径化しつつ該両部を繋ぐ部分をテーパ部に形成するので、クランプ部にかかる応力を良好に分散することができる。更に、スウェージング加工により、バーハンドルの外面の傷を低減でき、剛性の向上を図ることができる。
請求項2の発明によれば、予め大径に形成した円筒形状のハンドル素材をスウェージング加工したのちに、グリップ部とクランプ部とをオフセットさせる折り曲げ加工を施すことで、スウェージング加工がし易く良好な加工を行うことができ、加工精度を良好にできる。
請求項3の発明によれば、所定の組成の素材を、所定条件下で押出成形をして得られるハンドル素材に対してスウェージング加工を行い、さらに、ハンドル形状に加工後にアルマイト処理を施すことで、曲げ加工後の熱処理工程を無くすことができる。これにより、スウェージング加工で形成した外形を良好に維持することができ、クランプ部の保持を確実にできクランプ性を良好とすることができる。また、アルマイト処理により耐腐食性を向上させることができる。
請求項4の発明によれば、ハンドル素材の全体をスウェージング加工することで、バーハンドル全体を高精度の寸法に形成でき組立性を良くするだけでなく、バーハンドル全体の外傷を低減することができ、加えて剛性および外観の意匠性を良好にすることができる。
請求項5の発明によれば、バーハンドルの中央部に対してスウェージング加工を施さないことで中央部を大径として外観の意匠性を良好にしつつ剛性を高くすることができる。また、中央部を大径としても薄肉に構成できるので、バーハンドルの重量増加を回避できる。
請求項6の発明によれば、グリップ部からクランプ部までがスウェージング加工されているので、外径寸法精度に優れ、特に、クランプ部がスウェージング加工されたことで、車両本体側の挟持部による挟持力のバラつきが抑えられクランプ性が良好となる。
請求項7の発明によれば、ハンドル素材の全体をスウェージング加工することで、バーハンドル全体を高精度の寸法に形成でき組立性を良くするだけでなく、バーハンドル全体の外傷を低減することができ、加えて剛性および外観の意匠性を良好にすることができる。
請求項8の発明によれば、バーハンドルの中央部に対してスウェージング加工を施さないことで中央部を大径として外観の意匠性を良好にしつつ剛性を高くすることができる。また、中央部を大径としても薄肉に構成できるので、バーハンドルの重量の増加を回避できる。
本発明に係るバーハンドルの第1実施形態における要部斜視図である。 図1に示すバーハンドルの取付部分を示す斜視図である。 図1に示すバーハンドルの製造方法を説明する要部断面図である。 本発明に係る第2実施形態におけるバーハンドルの製造方法を説明する要部断面図である。 第2実施形態におけるバーハンドルの要部斜視図である。
以下、本発明の各実施形態のバーハンドルについて図面を参照しながら説明する。なお、バーハンドルは左右対称形であるので、図面においては左側のみ図示するものとする。
<第1実施形態>
先ず、本発明の第1実施形態のバーハンドルについて、図1〜図3を参照して説明する。図1は、自動二輪車等の鞍乗型車両型の第1実施形態におけるバーハンドルの要部斜視図であり、図2は、図1に示すバーハンドルの取付部分を示す斜視図、図3は、図1に示すバーハンドルの製造方法を説明する要部断面図である。
バーハンドル1は、鞍乗型車両(不図示)の前輪操舵用に、前輪を支持したフロントフォーク(不図示)に連結されるものである。このバーハンドル1は、図1及び図2に示すように、円筒形状(中空の円柱形状)を有し、長手方向の両端にそれぞれ運転者が握るグリップ23が装着されるグリップ部2と、長手方向の中央部5を挟むように車両本体に割締め構造の挟持部20によってクランプされる一対のクランプ部3と、を備えている。また、バーハンドル1は、グリップ部2とクランプ部3とがオフセットするように適宜屈曲されている。
ここで、バーハンドル1のグリップ部2は、第1外径d1に形成され、クランプ部3の太さは、第1外径d1より大径の第2外径d2に形成される。そして、このバーハンドル1の加工は、後述するスウェージング加工を用いて加工寸法が設定されている。また、バーハンドル1は、その全体がスウェージング加工されている。
以下、バーハンドル1の製造方法について図3を用いて説明する。
バーハンドル1の製造方法は、以下に記載する第1工程、第2工程及び第3工程を有する。
先ず、第1工程では、ハンドル素材10を、押出成形によって、製品における最も太い第2外径d2よりも大きい第3外径d3の直管を形成する。このハンドル素材10の素材としては、例えば、円筒形状のアルミニウム合金を用いる。なお、この第3外径d3の寸法は、製品寸法である第2外径d2及び第1外径d1並びに第2工程におけるスウェージング加工の処理内容を考慮して適宜設定することができる。
ここで、ハンドル素材10としては、Zn:4.5〜7.5重量%、Mg:0.20重量%以上0.50重量%未満、Ti:0.001〜0.1重量%、B:0.0001〜0.08重量%、Fe:0.35重量%以下、Si:0.30重量%以下、Cu:0.2重量%以下を含有し、Mn:0.1〜0.3重量%、Zr:0.1〜0.3重量%、Cr:0.05〜0.2重量%のうち1種または2種以上を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金とする。
Al−Zn−Mg系合金中の元素の添加理由及び組成限定理由を下記に示す。
Znは、押出材を強化する。Znの含有量が4.5%未満の場合、十分な強度が得られず押出性が悪化し、7.5%を越えると耐応力腐食割れ性(耐SCC性)が低下する。MgもZn同様に押出材を強化する。Mgの含有量が0.20%未満の場合、十分な強度が得られない。また、Mgの含有量が0.50%以上では押出性及び溶接後の強度回復特性が低下し、溶接後のビード部の硬度回復に要する時間が長くなり、さらには加工性が低下し曲げやスウェージング加工が困難となる。Mgの含有量は好ましくは0.35〜0.45%である。Ti、Bは鋳塊組織を微細にし、機械的性能を向上させる。Ti、Bの含有量がそれぞれ0.001%、0.0001%未満の場合、この効果はない。Ti、Bの含有量がそれぞれ0.1%、0.08%を越えると巨大化合物が発生して機械的性質を低下させるとともに上記効果が得られない。
Mn、Zr、Crは、鋳造時に晶出物、均熱時に析出物等の金属間化合物を生成し、押出材の再結晶を抑制する。これらの元素の添加濃度の下限(Mn、Zr:0.1%、Cr:0.05%)未満では、再結晶を抑制することはできない。また、上限濃度(Mn、Zr:0.3%、Cr:0.2%)を越えると巨大な金属間化合物が発生し、機械的性能が著しく低下する。なお、再結晶を抑制するためには、これらの元素のうち1種または2種以上添加する。Fe、Siが多量に含有されると押出形材の光輝性やアルマイト性が低下する。そのために、Fe、Siの含有量をそれぞれ0.35%、0.30%以下に限定する。
第1工程おいては、前記の組成を有するアルミニウム合金を、常法に従って、溶解、連続鋳造してビレットを製造し、均質化処理、熱間押出を行い、押出形材を形成する。押出形材の製造は通常の押出加工に従って行うことができるが、高速押出加工が好ましい。押出加工の限界押出速度は、通常30m/分、好ましくは20m/分であり、押出速度を非常に大きくすることができる。押出速度の下限は通常5m/分以上、好ましくは10m/分以上である。押出形材は、液体窒素冷却を行って押出した場合は表面粗さRmax10μm以下、液体窒素冷却を行わないで押出した場合はRmax15μm以下であり、表面再結晶層の厚さは50μm以下である。
押出後、押出形材をスウェージング加工する前に、人工時効処理を行う。この人工時効処理の時効温度はAl−Zn−Mg系では低温の、通常130〜170℃、好ましくは140〜160℃で行われることが多く、時効条件も1段よりも2段時効が好ましい。2段時効の場合は、1段目が通常90〜120℃、好ましくは95〜115℃で、予備時効後、2段目は前記の130〜170℃の範囲で行われる。また、時効に必要とする時間は合計6〜20時間で、2段時効の場合は時効時間を適当に配分する。時効時間が短いと材料強度が不十分で、長いと過時効になり、強度が低下するとともに熱経済性が低下し、意味がない。これにより製品に必要な強度と成形性を付与できる。
押出加工温度(押出ビレットの予熱温度)は、従来と特に変わらないが、420〜490℃で、押出生産性を考慮すると、好ましい範囲は440〜490℃である。押出加工温度が490℃を超えると、押出形材の表面再結晶層厚さが所望の範囲を満足せず、逆に420℃未満では表面再結晶厚さは問題ないが、押出生産性が低下し、押出が困難となる。
また、押出形材を形成する際、ダイスを液体窒素で冷却し、押出加工発熱による温度増加を防止し製品温度を低下させ再結晶を防止することができる。この場合、押出ダイスと押出形材表面の冷却により押出材の製品温度を400〜470℃にするのが望ましく、押出生産性を考慮すると製品温度は420〜470℃とするのが好ましい。この時、形材製品温度の上限は形材表面が再結晶しない限り高い方が望ましいので、望ましい範囲も470℃のままで良い。
また、押出加工時の押出ダイスに対する液体窒素の流量は、前記のように冷却能が十分であれば特に制限はないが、好ましくは10〜30kg/時間である。この液体窒素による押出形材表面の急速冷却は、押出形材の表面品質をさらに向上させる効果がある。また、液体窒素冷却を行わない場合は、押出時の押出ダイスと形材表面の冷却がないので、ビレット予熱温度の上限を液体窒素冷却を行う場合よりも20〜30℃低めの460〜470℃とするのが望ましい。そして、押出形材を所定の寸法に切断して直管のハンドル素材10を製造する。
次に、第2工程では、図3に示すように、第3外径d3のハンドル素材10に対して、スウェージング加工を行う。このスウェージング加工では、グリップ部2を、最も小径の第1外径d1に形成し、クランプ部3を第1外径d1より大きい第2外径d2に形成する。ここで、グリップ部2からクランプ部3若しくはクランプ部3からグリップ部2を形成するときに、グリップ部2からクランプ部3に向かって徐々に拡径する若しくはクランプ部3からグリップ部2に向かって徐々に縮径するテーパ部4に形成する。
また、本実施形態においては、ハンドル素材10の全長に亘って全体をスウェージング加工する。すなわち、一端側のグリップ部2からテーパ部4を経てクランプ部3、さらに中央部5を形成し、引き続いて、中央部5から反対側のクランプ部3からテーパ部4を経て他端側のグリップ部2に到るようにスウェージング加工を施す。
次に、第3工程では、図示しない曲げ加工機等によって、第2工程後にテーパ部4のグリップ側部4a及びクランプ側部4bを折り曲げてグリップ部2とクランプ部3とをオフセットさせる(図1参照)。
また、必要に応じて、第3工程の後に、アルマイト処理工程を施して加工を終了する。
このように本実施形態においては、バーハンドル1を製造する際に、スウェージング加工により、グリップ部2およびクランプ部3の最終的な外径寸法を確定するように製造することができるので、バーハンドル1の外径寸法精度を向上することができる。この結果、例えば、従来行われていた寸法精度向上のための引抜加工を省略することができ、加工工程の簡略化および製造コストの低減を図ることができる。また、スウェージング加工により、クランプ部3をグリップ部2よりも大径化しつつ該グリップ部2とクランプ部3を繋ぐ部分をテーパ部4に形成するので、クランプ部3にかかる応力を良好に分散することができる。更に、スウェージング加工により、バーハンドル1の外面の傷を低減でき、剛性の向上を図ることができる。
また、本実施形態においては、予め大径に形成した円筒形状のハンドル素材10をスウェージング加工したのちに、グリップ部2とクランプ部3とをオフセットさせる折り曲げ加工を施すことで、スウェージング加工がし易く良好な加工を行うことができ、加工精度を良好にできる。
また、本実施形態においては、所定の組成の素材を、所定条件下で押出成形をして得られるハンドル素材に対してスウェージング加工を行い、さらに、ハンドル形状に加工後にアルマイト処理を施すことで、曲げ加工後の熱処理工程を無くすことができる。これにより、スウェージング加工で形成した外形を良好に維持することができ、クランプ部の保持を確実にできクランプ性を良好とすることができる。また、アルマイト処理により耐腐食性を向上させることができる。
また、本実施形態においては、バーハンドルの全体をスウェージング加工することで、バーハンドル全体を高精度の寸法に形成でき組立性を良くするだけでなく、バーハンドル全体の外傷を低減による剛性アップ及び外観の意匠性を良好にすることができる。
また、本実施形態においては、スウェージング加工されて外径寸法精度が高められているので、車両本体側の割締め構造の挟持部20によって挟持するときに、安定した挟持力を得ることができクランプ性が良好となる。
<第2実施形態>
以下、本発明の第2実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。なお、図4は、第2実施形態のバーハンドル1の製造方法を説明する要部断面図であり、図5は、第2実施形態におけるバーハンドル1の要部斜視図である。図4及び図5において、第1実施形態と共通する構成要素には、同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態のバーハンドル1の製造方法において、第1実施形態と相違する点は、図4及び図5に示すように、一対のクランプ部3に挟まれた中央部5に対してスウェージング加工を施さずに製造する点である。このように中央部5に対してスウェージング加工を施さないことで、中央部5の外径寸法が第3外径d3のまま、中央部5の肉厚Tmをクランプ部3の肉厚Tcよりも薄く形成することができる。
このように本実施形態においては、中央部5に対してスウェージング加工を施さないことで、この中央部5を大径にする。この結果、バーハンドル1の外観の意匠性を良好にしつつ剛性を高くすることができる。また、中央部5を大径としてもスウェージング加工せず薄肉に構成できるので、重量の増加を回避できる。
以上、本発明の第1及び第2実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、適宜変更できる。例えば、上記実施形態では、バーハンドル1を中空部材にて構成したが、これに限らず中実部材でもよい。また、バーハンドル1の折り曲げ形状についても、適宜変更することができる。
1 バーハンドル
2 グリップ部
3 クランプ部
4 テーパ部
5 中央部
8 溝
10 ハンドル素材
20 挟持部
d1 第1外径
d2 第2外径
d3 第3外径
Tc クランプ部の肉厚
Tm 中央部の肉厚

Claims (8)

  1. 円柱形状又は円筒形状を有し、長手方向の両端に一対のグリップ部(2)及び長手方向の略中央に車両本体の挟持部(20)にクランプされるクランプ部(3)を備えるバーハンドル(1)の製造方法であって、
    前記バーハンドル(1)のハンドル素材(10)をスウェージング加工することにより、前記グリップ部(2)を第1外径(d1)に形成し、前記クランプ部(3)を前記第1外径(d1)より外径寸法の大きい第2外径(d2)に形成し、且つ前記グリップ部(2)と前記クランプ部(3)との間を徐々に拡径するテーパ部(4)に形成する、ことを特徴とするバーハンドル(1)の製造方法。
  2. 請求項1に記載のバーハンドル(1)の製造方法において、
    前記ハンドル素材(10)は、円筒形状を有するアルミニウム合金であり、
    前記ハンドル素材(10)を押出成形にて前記第2外径(d2)よりも外形寸法の大きい第3外径(d3)とする第1工程と、
    前記スウェージング加工を行う第2工程と、
    前記第2工程後に曲げ加工により前記グリップ部(2)と前記クランプ部(3)とをオフセットさせる第3工程と、を含む、ことを特徴とするバーハンドル(1)の製造方法。
  3. 請求項2に記載のバーハンドル(1)の製造方法において、
    前記ハンドル素材(10)は、Zn:4.5〜7.5重量%、Mg:0.20重量%以上0.50重量%未満、Ti:0.001〜0.1重量%、B:0.0001〜0.08重量%、Fe:0.35重量%以下、Si:0.30重量%以下、Cu:0.2重量%以下を含有し、
    Mn:0.1〜0.3重量%、Zr:0.1〜0.3重量%、Cr:0.05〜0.2重量%のうち1種または2種以上を含有し、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金とし、
    前記第1工程おいて、
    液体窒素により前記押出成形の押出ダイスを液体窒素冷却し、又は冷却しないで10m/分以上の速度で押出加工をし、
    次いで90〜120°Cでの予備時効処理をし、又は該予備時効処理を行わないで130〜170°Cにおける人工時効処理をし、
    前記液体窒素冷却を行って前記押出成形をした場合は表面粗さRmax10μm以下、前記液体窒素冷却を行わないで前記押出成形をした場合はRmax15m以下、且つ表面再結晶層の厚さが50μm以下とし、
    前記第3工程の後にアルマイト加工を行う、ことを特徴とするバーハンドル(1)の製造方法。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載のバーハンドル(1)の製造方法において、
    前記ハンドル素材(10)の全体をスウェージング加工する、ことを特徴とするバーハンドル(1)の製造方法。
  5. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のバーハンドル(1)の製造方法において、
    前記クランプ部(3)をバーハンドル(1)の長手方向の中央部(5)を挟む位置に一対設け、
    前記中央部(5)に対してスウェージング加工を施さず、該中央部(5)の肉厚(Tm)を前記クランプ部(3)の肉厚(Tc)よりも薄く形成する、ことを特徴とするバーハンドル(1)の製造方法。
  6. 円柱形状又は円筒形状を有し、長手方向の両端に一対のグリップ部(2)と、
    長手方向の略中央に車両本体の挟持部(20)にクランプされるクランプ部(3)と、を備えるバーハンドル(1)であって、
    スウェージング加工により、前記グリップ部(2)が第1外径(d1)に形成されると共に、前記クランプ部(3)が前記第1外径(d1)より外形寸法の大きき第2外径(d2)に形成され、且つ前記グリップ部(2)と前記クランプ部(3)との間が徐々に拡径するテーパ部(4)に形成される、ことを特徴とするバーハンドル(1)。
  7. 請求項6に記載のバーハンドル(1)において、
    前記バーハンドル(1)を構成するハンドル素材(10)の全体がスウェージング加工されている、ことを特徴とするバーハンドル(1)。
  8. 請求項6又は7に記載のバーハンドル(1)において、
    前記クランプ部(3)がバーハンドル(1)の長手方向の中央部(5)を挟む位置に一対設けられ、
    前記中央部(5)を残して他の部分がスウェージング加工され、前記中央部(5)の肉厚(Tm)が前記クランプ部(3)の肉厚(Tc)よりも薄く形成された、ことを特徴とするバーハンドル(1)。
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