(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】ヘッドパイプ４におけるメインパイプ５との接続箇所に、略後方へ筒状に膨出する後方膨出部２１と、ヘッドパイプ４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２３とを、バルジ成形工法により一体形成し、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せている。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、手間が要らないので作業性が良好である。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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自転車。
【請求項２】
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請求項１記載の自転車。
【請求項３】
ヘッドパイプに、後方膨出部と、サブパイプとの接続箇所において略後方へ筒状に膨出するサブ後方膨出部と、メインパイプおよびサブパイプの接続箇所の対面においてヘッドパイプ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、
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。
【請求項４】
後方膨出部の後端面が開口されており、メインパイプ内と連通されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の自転車。
【請求項５】
ヘッドパイプおよびメインパイプがチタン製であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の自転車。
【請求項６】
チタン製のヘッドパイプに、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後方に筒状に膨出する後方膨出部とをバルジ成形工法で形成する膨出部形成工程と、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開２００１−５８２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る自転車の全体側面図である。
【図２】（ａ）は同自転車の自転車用フレームの側面図、（ｂ）はその要部拡大側面断面図である。
【図３】（ａ）は同自転車用フレームのヘッドパイプの側面図、（ｂ）はこのヘッドパイプのサブ後方膨出部の端面図、（ｃ）はこのヘッドパイプの後方膨出部の端面図、（ｄ）は図３（ａ）のｄ−ｄ線矢視端面図、（ｅ）は図３（ａ）のｅ−ｅ線矢視端面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれヘッドパイプの斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれバルジ成形工法を用いた本発明のヘッドパイプの製造工程を簡略的に示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれバルジ成形工法を用いた本発明のヘッドパイプの製造工程を簡略的に示す断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明のヘッドパイプの製造工程ならびにメインパイプ、サブパイプの接合工程を簡略的に示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に係る自転車のヘッドパイプの側面断面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ従来のパイプの接続構造を示す側面断面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ他の従来のパイプの接続方法を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００４８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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