(57)【要約】【課題】６-４Ti合金板材からなり、高強度と耐久性を具えた自転車構造用の中空管体。【解決手段】６-４Ti合金板材を、径の小さい成型部４１とそれより径の大きい送り出し部４２を具えた円柱状の成型金型の成型部上に一定の角度をもって送給し、該金型表面に設けた凸状の押圧辺４３とこれに相対するパンチプレスに設けた凹部５１の間でパンチプレス加工による成形を行い、成型部に該板材を螺旋状に成形して巻き付け、次いで該螺旋状の側縁を溶接接合して、中空管を形成する。【選択図】図３
0003151926.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
自転車構造材用の中空管体において、
６-４Ti合金板材をプレスパンチにより、湾曲変形させて、断面円形の螺旋状に成形金型上に巻き付けて成形し、該螺旋形状の管体の側縁を溶接して接合してなることを特徴とする自転車構造材用の中空管体。
【請求項２】
前記６-４Ti合金板材のプレスパンチによる成型は、
成型金型のプレスパンチを行う成型部の直径が成型後の前記螺旋状の被成形材を巻き付ける送り出し部直径より小さく、且つ、該成型部表面に突出した押圧辺とし、これに相対するプレスパンチに凹部を設けて、該プレスパンチの往復押圧成形によるものであることを特徴とする請求項１記載の自転車構造材用の中空管体。
【請求項３】
前記６-４Ti合金板材は、厚さ３ｍｍ以下であり、前記成形金型に供給する際の角度は４０度から５０度の間であることを特徴とする請求項１記載の自転車構造材用の中空管体。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、中空管に関するもので、特に自転車の車体の中空管体を製造するのに用い、６-４Ti合金板材を冷間圧延プレスによって成型して螺旋状の中空管体を形成し、螺旋状の側縁を溶接接合して形成された、良好な強度の変形しにくい自転車構造用の中空管体である。
【背景技術】
【０００２】
時代の変化に従って、自転車の利用は、単なる交通手段としてのみでなく、レジャーやレクレーション、スポーツの意義を備えたものとなった。公共機関では、各地区に積極的に自転車専用道や自転車競技場を建設し、より多くの自転車利用者に提供しようとしている。また、自転車メーカーでは研究開発がより向上したことで、各種機能を備えた自転車が次々に製造されており、自転車車体の強度、重量等要求に対して、有効な材料が開発され、高級品質の要求にも応えるようになっている。図１、２に示すのは、公知の自転車車体の管部品の製法であって、一般に鉄、アルミニウム合金等の金属板材から中空管体１０を溶接法（即ち、溶接管）によって製造する工程を示し、金属板材１１をローラーの回転で押圧する過程で、平面の金属板材１１を円管状に形成し、ローラーで円形にした金属板材１１の隣り合う両端縁を溶接して完全な中空管体１０にする。上述の工程で製作した中空管体１０は、その溶接する溶接部１２が一直線であり、中空管体１０全体で見ると、該溶接部１２の箇所は応力に比較的弱い箇所であるため、該中空管体１０は該溶接箇所から変形して壊れてやすい。故に高品質の管部品を自転車車体に適用するため、チタン金属もしくはチタン合金を採用して中空管体の材料とするものがある。チタン金属もしくはその合金で管製品を作った場合、さびに強く、軽量で、且つ高強度である等という良好な機能を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２７２４５７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、チタン金属は特殊な特性を備えた金属素材であるため、加工法が複雑であり、且つチタン金属は高弾発係数を備えた金属であるため、スプリングバックが大きく塑性加工が困難である。一般的な冷間加工法では特殊な措置を必要とする。このことから、本考案者は長期に亘って当領域について研究し、６-４Ti合金（Ti-６AL４V）を母材とすることを選択し、冷間圧延プレス及び溶接加工方法で品質の高い管部品を製造し、それを自転車的車体管部品に適用することにより、軽量で、引張強度が高く、且つ耐疲労特性を備える自転車の中空管体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、自転車構造材に用いる中空管であって、該中空管は６-４Ti合金板材からなり、該合金板材を成形金型上で冷間パンチプレスによって螺旋状に成形して成形金型上に螺旋状に巻き付け、次いで該螺旋状の側縁を溶接接合してなる自転車構造用中空管体である。
【考案の効果】
【０００６】
本考案の自転車の中空管体は、螺旋状の中空管体を形成し、螺旋状の側縁を溶接接合して中空管に形成することにより、高強度を有すると共に変形しにくいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】公知の中空管体成型指示図である。
【図２】公知の中空管体立体図である。
【図３】本考案の管体成型指示図の一である。
【図４】本考案の冷間圧延で６-４Ti合金板材をプレスする指示図の一である。
【図５】本考案の冷間圧延で６-４Ti合金板材をプレスする指示図の二である。
【図６】本考案の管体成型指示図の二である。
【図７】本考案の管体の溶接指示図である。
【図８】本考案の管体立体図である。
【図９】本考案の管体の縮管成型指示図である。
【図１０】本考案の管体の縮管後立体図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
公知の中空管体の品質が良くない問題を改善するため、螺旋状に成形した６-４Ti合金板材を溶接して中空形状管体を成形する。それによって、該管体を自転車車体フレームに適用した時、良好な強度及び変形しにくいという長所を備えることを本考案の目的とする。該目的を達成するため、本考案は、６-４Ti合金板材を受入機構上に置き、６-４Ti合金板材を供給して成形金型上へ送り、先ず、冷間圧延プレス工程により螺旋管状に成型し、螺旋管状となった被成形材を成形金型送出部に挿通して巻きつけ、次に螺旋状の側縁を溶接して接合し、中空の管体を完成する。
【実施例】
【０００９】
本考案は目的を達成するために適用する技術手段に関し、図を参照して、実施例により以下に詳述する。
【００１０】
図３に示すとおり、本考案は、６-４Ti合金板材２０を受入機構３０上に置き、６-４Ti合金板材２０を受入機構３０経由で送り出す。出材した後、成形金型４０上で溶接する。該６-４Ti合金板材２０は適度な幅と、３ｍｍ以下の厚みを備える。成形金型４０は円柱形状の成形棒で、前端が成型部４１で、後端が送出部４２とする。成型部４１の断面直径は、送出部４２よりやや小さく、且つ成型部４１の表面は押圧辺４３を凸設し、該押圧辺４３の上方位置にはプレス５０を設置する。該プレス５０は、パンチプレス機の伝動により、連続昇降運動し、プレス５０底部には内凹部５１を備え、該内凹部５１と押圧辺４３を対応させる。図４，５に示すとおり、６-４Ti合金板材２０が受入機構３０経由で成形金型４０へ送られるとき、６-４Ti合金板材２０と成形金型４０の間は一定の角度を持たせて送給する。該角度は４０度から５０度が良好である。６-４Ti合金板材２０が成形金型４０の成型部４１の押圧辺４３へ送られた時、プレス５０の加圧を受けてプレスパンチされ変形する。該６-４Ti合金板材２０の変形度は、押圧辺４３とプレス５０底端の内凹部５１の形状に合わせて決め、特にチタン金属の弾性回復量（即ち記憶特性）を考慮する必要がある。プレスパンチ後、所定の成形によって成型部４１よりやや大きい径の送出部４２外表面にちょうど挿通され、連続して被加工を送り出し、重ねてプレスパンチする操作により、該６-４Ti合金板材２０は螺旋状に管形状体が成形され、更に成形金型４０の送出部４２に挿通され、予定の長さの螺旋形状の管体に仕上がった時、成形金型４０の送出部４２から取り出す。（図６参照）。冷間圧延プレス後の６-４Ti合金板材２０はその螺旋の隙間が比較的密接しており、螺旋状になった中空管材の隣り合う螺旋紋の両辺端は、溶接機構６０によって溶接して接合し、中空の管体７０を形成する（図７、８参照）。図９、１０に示すとおり、更に機械的特性の良好な６-４Ti合金中空管体にするため、溶接を完了した管体７０にプレス金型８０で縮管作業を行う。これは管体７０外径よりやや小さいプレス金型８０の型孔を用い、プレス縮管を行うと、チタン合金結晶粒が更に細かい組織に変化し、更にチタン合金の引張強度と耐疲労特性を向上し、同時にチタン合金の表面組織が加工されて、管体７０表面の溶接部が消え、管体７０表面のヤスリがけ工程を節約できる。縮管作業後の管体７０は、管体７０を不活性気体雰囲気中で、約６００度の加熱でアニール処理を行い、該管体７０の残留応力熱処理工程が完了すると、高強度でありながら、展延性が向上した良好な品質となる。
【００１１】
上述の管体７０の成型により、該管体７０は、６-４Ti合金板材２０を冷間圧延プレスで変形させ、それを螺旋の管形状体に成形し、該管形状体の螺旋状の隣り合う両辺端を溶接機構６０で溶接接合して管体にする。依って該管体７０の溶接部は螺旋状に平均して巻かれて管体７０周辺縁に分布するため、管体７０全体の応力が平均化し、それによって、強度が向上して変形率が下がる。同時に６-４Ti合金は良好な引張強度、軽量化及び耐腐食性等の長所を備えるため、該管体７０が自転車車体管部品に応用されると自転車品質及び性能が向上する。本考案の管部品構造の特性をテストするため、本件出願人は、本考案管部品に対して降伏強度、引張強度及び伸び率のテスト（台湾科技株式会社に委託して試験を実施した。）を実施した。そのうち、該降伏強度(０.２% offset)は１０４２ N/ｍｍ2、引張強度は１１１３ N/ｍｍ2、伸び率(G.L.５０mm)は１３%であっ
た。公知の管状材料の機械的特性と比較して、本考案の管体５０は確実に性能が向上していることがわかる。
【００１２】
以上の説明及び図示の実施例からわかるとおり、本考案は一般の公知の管体構造と比較して、確実に進歩しており、且つその適用技術手段は本考案者が研究開発したものである。依って、本考案は申請要件に符合する。この他、本考案の以上が示す構造は、本考案の良好な実施例であり、すべての本考案の構造に依る同等の変化は、本考案の請求範囲に属する。
【符号の説明】
【００１３】
１０        中空管体
１１        金属板材
１２        溶接部
２０        ６-４Ti合金板材
３０        受入機構
４０        成形金型
４１        成型部
４２        送出部
４３        押圧辺
５０        プレス
５１        内凹部
６０        溶接機構
７０        管体
８０        プレス金型
【図１】
0003151926.tif 000003
【図２】
0003151926.tif 000004
【図３】
0003151926.tif 000005
【図４】
0003151926.tif 000006
【図５】
0003151926.tif 000007
【図６】
0003151926.tif 000008
【図７】
0003151926.tif 000009
【図８】
0003151926.tif 000010
【図９】
0003151926.tif 000011
【図１０】
0003151926.tif 000012