(57)【要約】【課題】  変形性を向上させることができる自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法及びその成形方法による自転車フレーム用金属パイプ構成部材を提供する。【解決手段】  自転車フレーム用金属パイプ構成部材を成形するために、両端が開口している金属管１を、前記構成部材をなすための金型２内に入れた後、前記金属管１の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる成形方法において、前記膨張成形は、前記金属管をその変形可能な温度に保持している状態下で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車フレーム用金属パイプ構成部材を成形するために、両端が開口している金属管を、前記構成部材を成形するための金型内に入れた後、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる成形方法において、
前記膨張成形は、前記金属管をその変形可能な温度に保持している状態下で行うことを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項２】
前記膨張成形は、前記金属管を前記変形可能な温度まで加熱してから、前記金型内に入れた後で行うことを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項３】
前記膨張成形は、前記金型を加熱してから、前記金属管を入れた後で行い、また、前記金型の加熱は、金型の温度が熱交換で該金型内に入れられた前記金属管を前記変形可能な温度に上昇させることができるまで行われ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金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項４】
前記膨張成形は、前記加圧流体を加熱した後、前記両端開口から前記金属管内に注入することで行い、また、前記加圧流体の加熱は、加圧流体の温度が熱交換で前記金属管を前記変形可能な温度に上昇させることができるまで行われ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金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項５】
前記金属管として、アルミニウム合金からなるものを使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの一項に記載の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項６】
前記変形可能な温度は、２００〜５００℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの一項に記載の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項７】
前記アルミニウム合金は、Ａｌ―Ｍｇ―Ｓｃ、Ａｌ―Ｍｇ―Ｚｒ、Ａｌ―Ｍｇ―Ｌｉ―Ｚｒからなる群より選ばることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの一項に記載の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項８】
自転車フレーム用金属パイプ構成部材を成形するために、両端が開口している金属管を用意する金属管用意工程と、前記金属管を前記構成部材をなすための金型内に入れる金属入れ工程と、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる膨張工程とを備える自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法において、
前記金属管用意工程と前記膨張工程との間に、前記金属管、前記金型及び前記加圧流体中の少なくとも一つを加熱する加熱工程を更に備えることを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれかの一項に記載の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法により成形されたものであって、
主管部と前記主管部の管体から分岐した少なくとも一つの分岐管とを有し、且つ、前記主管部と前記分岐管との間がシームレスの構造になっていることを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法及びその成形方法による自転車フレーム用金属パイプ構成部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自転車フレームは、溶接によりヘッドパイプと、シートパイプと、ボトムブラケットと、上パイプと、下パイプと、２のシートステーと、２のチェーンステーとの複数の金属パイプ構成部材を組立てて構成されている。前記金属パイプ構成部材同士間は、すべて溶接によって結合されているので、溶接継目が多くて自転車全体の外観に悪影響を来すという問題がある。このような問題を解消するために、本願発明者は日本特許出願番号２００２−９９１１８においてシームレス構造である自転車フレーム用金属パイプ構成部材及びその製造法を開示している。
【０００３】
前記自転車フレーム用金属パイプ構成部材の製造法は、液圧成形法であって、両端が開口した金属管を、前記金属パイプ構成部材をなすための金型内に入れた後、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させるものである。
【０００４】
前記製造法によっては、例えば前記ヘッドパイプ、前記上パイプ及び前記下パイプを同時に含めたシームレスの一体成型の金属パイプ構成部材を製造することができるので、溶接継目が少なく外観が奇麗な自転車フレームを製造することができる。
【０００５】
しかしながら、本願発明者は実験に実験を重ねた結果、前記金属管を膨張変形させる過程において金属管の変形性が制限され、所望の金属パイプ構成部材を成形することができない場合があるという問題に気付いた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記に鑑みて、本発明の目的は、金属管の変形性を向上させることができる自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法及びその成形方法による自転車フレーム用金属パイプ構成部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、発明者は、鋭意研究したところ、前記金属管を膨張変形させる過程において、前記金属管が一定温度、特に変形可能な温度を有すれば、前記金属管の変形を有効に果たすことができることを発見した。
【０００８】
それに基づき、発明者は、まず、自転車フレーム用金属パイプ構成部材を成形するために、両端が開口している金属管を、前記構成部材を成形するための金型内に入れた後、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる成形方法において、前記膨張成形は、前記金属管をその変形可能な温度に保持している状態下で行うことを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法を提供する。
【０００９】
この方法によれば、前記金属管の変形可能な温度に保持している状態下で前記膨張成形を行うので、前記金属管を所望の金属パイプ構成部材に容易に変形することができる上、金属パイプ構成部材の成形時間を短縮させコストを低減させることができる。
【００１０】
そして、前記金属管をその変形可能な温度に保持する方法としては、例えば前記金属管を直接に加熱しても良く、前記金型や前記加圧流体を加熱して熱交換で前記金属管の温度を間接に高めても良く、それに、前記方法を複数組合せて加熱しても良い。
【００１１】
それに基づき、発明者は更に、自転車フレーム用金属パイプ構成部材を成形するために、両端が開口している金属管を用意する金属管用意工程と、前記金属管を前記構成部材をなすための金型内に入れる金型入れ工程と、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる膨張工程とを備える自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法において、前記金属管用意工程と前記膨張工程との間に、前記金属管、前記金型及び前記加圧流体中の少なくとも一つを加熱する加熱工程を更に備えることを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法を提供する。
【００１２】
そしてまた、前記成形方法に基づき、前記自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法により成形されたものであって、主管部と前記主管部の管体から分岐した少なくとも一つの分岐管とを有し、且つ、前記主管部と前記分岐管との間がシームレスの構造になっていることを特徴とする自転車フレーム用金属パイプ構成部材をも提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法及びその成形方法による自転車フレーム用金属パイプ構成部材は、前記金属管の変形性を大幅に向上させることができるので、所望の金属パイプ構成部材を成形し、成型時間を短縮してコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法は、自転車フレーム用の例えばヘッドパイプやシートパイプ、ボトムブラケット、上パイプ、下パイプ、シートステー、チェーンステーなどの一部またはそれらの組合体としての金属パイプ構成部材を成形するためのものである。
【００１５】
この成形方法は、両端が開口している金属管を、前記構成部材をなすための金型内に入れた後、前記金属管の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管を前記構成部材の形状へと変形するように膨張させる。本発明の特徴は、前記膨張成形は前記金属管をその変形可能な温度に保持している状態下で行うことにある。
【００１６】
そして、如何に前記膨張成形を前記金属管がその変形可能な温度に保持されている状態下で行うかについては、色々な方法があるが、以下、いくつの実施形態例を挙げながら詳しく説明する。
【００１７】
第１の実施形態
図１は、本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の実施形態例１を示すフローチャートであり、図２は、当該第１の実施形態を説明する図である。
【００１８】
この第１の実施形態においては、前記膨張成形は前記金属管を前記変形可能な温度まで加熱してから、前記金型内に入れた後で行う。
【００１９】
すなわち、図１及び図２に示すように、この第１の実施形態の成形方法は、両端が開口している金属管１を用意する金属管用意工程１１と、前記金属管１を鋭角に折り曲げる金属管折り曲げ工程１２と、前記折り曲げた金属管１を変形可能な温度に加熱する金属管加熱工程１３と、前記加熱した金属管１を所望の構成部材４をなすための金型２内に入れる金型入れ工程１４と、液圧シリンダ３を介して前記金属管１の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管１を前記構成部材４の形状へと変形するように膨張させる膨張工程１５とを備えた。
【００２０】
前記金属管１として、アルミニウム合金からなるものを使用した。前記アルミニウム合金は、Ａｌ―Ｍｇ―Ｓｃ、Ａｌ―Ｍｇ―Ｚｒ、Ａｌ―Ｍｇ―Ｌｉ―Ｚｒからなる群より選ばれた。前記変形可能な温度は、２００〜５００℃である。
【００２１】
前記方法によれば、前記金属管１がその変形可能な温度に保持されている状態下で前記膨張成形を行うので、前記金属管１を容易に変形して所望の金属パイプ構成部材４を成形することができるとともに、金属パイプ構成部材４の成形時間を短縮してコストを削減することができる。
【００２２】
それにより製造した金属パイプ構成部材４は、図２に示すように、直管状の主管部４１と、前記主管部４１の軸線を含める平面上に鋭角をなすように前記主管部４１の管体から同一側へ分岐した第１の分岐管４２と第２の分岐管４３とを有している。前記主管部４１と前記二つの分岐管４２，４３との間は、シームレスの構造になっている。
【００２３】
このような形状による金属パイプ構成部材４は、図３に示すように、自転車のヘッドパイプ５１１と上パイプ５１２と下パイプ５１３とを一体に含めたもの５１、２つのシートステー５２１，５２１を一体に含めたもの５２、または２つのチェーンステー５３１，５３１を一体に含めたもの５３、とされることができる。
【００２４】
それにより、前記ヘッドパイプ５１１と上パイプ５１２と下パイプ５１３とを一体に含めた構成部材５１と、前記２のシートステー５２１，５２１を一体に含めた構成部材５２と、前記２のチェーンステー５３１，５３１を一体に含めた構成部材５３と、シートパイプ５４と、ボトムブラケット５５とを一体に溶接してから、図３のような自転車フレーム５を製造することができる。
【００２５】
このように製造された自転車フレーム５は、大部分の構成部材がすべて一体成形されているので、自転車フレーム全体の溶接継目を大幅に削減することができる。
【００２６】
第２の実施の形態  
図４は、本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【００２７】
この第２の実施形態において、前記膨張成形は、前記金型を加熱してから前記金属管を入れた後で行い、また、前記金型の加熱は、金型の温度が熱交換で該金型内に入れられた前記金属管を前記変形可能な温度に上昇させることができるまで行う。
【００２８】
すなわち、この第２の実施形態の成形方法は、図４及び図２に示すように、両端が開口している金属管１を用意する金属管用意工程２１と、前記金属管１を鋭角に折り曲げる金属管折り曲げ工程２２と、前記金型２を変形可能な温度以上に加熱する金型加熱工程２３と、前記加熱した金属管１を前記加熱した金型２内に入れる金型入れ工程２４と、液圧シリンダ３を介して前記金属管１の前記両端開口から加圧流体を注入して前記金属管１を所望の構成部材４の形状へと変形するように膨張させる膨張工程２５とを備えた。
【００２９】
この方法によれば、前記第１の実施形態と同様に、前記金属管１を変形し易く所望の金属パイプ構成部材４を容易に成形することができる。そして、図３のような溶接継目が少ない自転車フレーム５を製造することができる。
【００３０】
第３の実施形態
図５は、本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第３の実施形態を示すフローチャートである。
【００３１】
この第３の実施形態において、前記膨張成形は、前記加圧流体を加熱した後前記両端開口から前記金属管内に注入することで行い、また、前記加圧流体の加熱は、加圧流体の温度が熱交換で前記金属管を前記変形可能な温度に上昇させることができるまで行う。
【００３２】
すなわち、この第３の実施形態の成形方法は、図５及び図２に示すように、両端が開口している金属管１を用意する金属管用意工程３１と、前記金属管１を鋭角に折り曲げる金属管折り曲げ工程３２と、前記金属管１を所望の構成部材４をなすための金型３内に入れる金型入れ工程３３と、加圧流体を変形可能な温度以上に加熱する加圧流体加熱工程３４と、液圧シリンダ３を介して前記金属管１の前記両端開口から前記加熱した加圧流体を注入して前記金属管１を前記構成部材４の形状へと変形するように膨張させる膨張工程３５とを備えている。
【００３３】
この方法によれば、前記第１の実施形態と同様に、前記金属管１を変形し易く、所望の金属パイプ構成部材４を容易に成形することができる。そして、図３のような溶接継目が少ない自転車フレーム５を製造することができる。
【００３４】
第４の実施形態
なお、本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法によりヘッドパイプやシートパイプのシートステー及び上パイプと連接するための部分をも成形することができる。
【００３５】
すなわち、図６及び図７に示すように、前記金属管１を折り曲げていないまま、前記金型２内に入れてから、前記膨張変形を行うことにより、図６のようなヘッドパイプ６や図７のようなシートパイプのシートステー及び上パイプと連接するための部分７を成形することができる。
【００３６】
前記ヘッドパイプ６は、図６に示すように、直管状の主管部６１と前記主管部６１から同一側へ分岐した短管状の第１と第２の分岐管６２，６３とを有している。
【００３７】
前記シートパイプのシートステー及び上パイプと連接するための部分７は、図７に示すように、直管状の主管部７１と前記主管部７１から同一側へ分岐した短管状の第１と第２と第３の分岐管７２〜７４とを有している。
【００３８】
前記複数の分岐管は、加工によりそれらの自由端部を開口させており、それにより他の構成部材と嵌合することができる。
【００３９】
そして、図８に示すように、前記第４の実施形態により成形した前記ヘッドパイプ６及び前記シートパイプのシートステー及び上パイプと連接するための部分７と、上パイプ９１と、下パイプ９２と、前記シートパイプの他の部分としての柱体９３と、前記第１ないし第３の実施形態例のいずれかにより成形した前記２のシートステーを一体に含めた構成部材９４及び前記２のチェーンステーを一体に含めた構成部材９５、ボトムブラケット８とを一体に溶接してから、自転車フレーム９を製造することができる。
【００４０】
このように製造された自転車フレーム９は、一部の構成部材が一体成形してなる上、前記複数の短管状の分岐管と対応の構成部材との間の嵌合により溶接継目を隠すことができるので、自転車フレームの外観を奇麗にすることができる。
【００４１】
以上説明した実施の形態は、あくまでも本発明の技術的内容を明らかにする意図のものにおいてなされたものであり、本発明はそうした具体例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神とクレームに述べられた範囲で、種々変更して実施できるものである。
【００４２】
例えば、前記実施形態において前記金属管、前記金型及び前記加圧流体中の一つを加熱することにより前記金属管を変形可能な温度に達させるが、それに限定されず、前記金属管を変形可能な温度に上昇させうる限り、前記金属管、前記金型及び前記加圧流体を同時または選択的に加熱してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法及びその成形方法による自転車フレーム用金属パイプ構成部材は、前記金属管の変形性を向上させることができるので、所望の金属パイプ構成部材を容易に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第１の実施形態を示すフローチャート。
【図２】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の実施形態を説明する図。
【図３】第１の実施形態により成形した金属パイプ構成部材を複数結合してなる自転車フレームを示す図。
【図４】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第２の実施形態を示すフローチャート。
【図５】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第３の実施形態を示すフローチャート。
【図６】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第４の実施形態を説明する図。
【図７】本発明の自転車フレーム用金属パイプ構成部材の成形方法の第４の実施形態を説明する図
【図８】第４の実施形態により成形した金属パイプ構成部材を複数結合してなる自転車フレームを示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１  金属管
２  金型
３  液圧シリンダ
４  金属パイプ構成部材
５  自転車フレーム
６  ヘッドパイプ
７  シートパイプの一部
８  ボトムブラケット
９  自転車フレーム
１１  金属管用意工程
１２  金属管折り曲げ工程
１３  金属管加熱工程
１４  金型入れ工程
１５  膨張工程
２１  金属管用意工程
２２  金属管折り曲げ工程
２３  金型加熱工程
２４  金型入れ工程
２５  膨張工程
３１  金属管用意工程
３２  金属管折り曲げ工程
３３  金型入れ工程
３４  加圧流体加熱工程
３５  膨張工程
４１  主管部
４２  分岐管
４３  分岐管
５１  金属パイプ構成部材
５２  金属パイプ構成部材
５３  金属パイプ構成部材
５４  シートパイプ
５５  ボトムブラケット
６１  主管部
７１  主管部
６２  分岐管
６３  分岐管
７２  分岐管
７３  分岐管
７４  分岐管
９１  上パイプ
９２  下パイプ
９３  柱体（シートパイプの他の部分）
９４  金属パイプ構成部材
９５  金属パイプ構成部材
５１１  ヘッドパイプ
５１２  上パイプ
５１３  下パイプ
５２１  シートステー
５３１  チェーンステー
【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】
2006061929.tif 000008
【図７】
2006061929.tif 000009
【図８】
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