JPH09137U - 自転車用フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自転車用フレームの組み立てを容易にすると
共に、フレームの強度および精度を向上させ、さらに軽
量化をはかることを目的とする。 【構成】 上パイプ１の前後端部にパイプ挿通孔1a, 1b
をバルジ加工により一体に形成すると共に、下パイプ２
の前後端部にパイプ挿通孔2a，2bをバルジ加工により一
体に形成し、上下パイプ１，２の断面形状を各部に作用
する曲げモーメントと軸力分布に対応するようにし、こ
れらの構成部材とハンガーラグ３と立パイプ４とヘッド
パイプ６とを相互に組み合わせて固着して自転車用フレ
ームの枠状の前部を構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、自転車用フレームに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

本出願人は先に、自転車用フレームに関するものとして、特公昭60-47145号公 報に開示されている技術および実公昭60-21344号公報に開示されている技術を開 発した。ここに、前者は、管の両端部にパイプ挿通孔を一体に形成して、これを 二輪車用のＨ型メインフレームに用いたものであり、後者は、ラグ部材またはパ イプ部材に先端を閉塞した突出部を形成し、それを他のパイプ部材に嵌合させて 固着して自転車用フレームに用いたものである。

【０００３】 また図６と図７は、従来の自転車用フレームの代表的な例を示すもので、図中 ａはヘッドパイプ、ｂは上パイプ、ｃは下パイプ、ｄは立パイプ、ｅはバックホ ーク、ｆはチェーンステー、ｇはハンガーラグ、ｈ，ｉはヘッドパイプａに設け たヘッドラグ、ｊはシートラグである。

【０００４】 図６の自転車用フレームは、フレームを構成する各種パイプ部材ａ，ｂ，ｃ， ｄ，ｅ，ｆを各種ラグ部材ｇ，ｈ，ｉ，ｊを介して結合した後、各結合部をそれ ぞれロー付けによって固着した構成であるが、このラグ部材を介してダイアモン ド型フレームを組み立てる際に、大まかな工程として、ラグ部材ｈ，ｉを一体に 形成したヘッドパイプａを使用する場合、シートラグｊ、ハンガーラグｇの各ラ グ部材の内径又は外径の寸法を結合相手のパイプ部材に対してある程度余裕をも たせて加工することによって適当なクリアランスを設け、このクリアランスを利 用して各部の結合を徐々に進行させ、最終段階ではほぼ同時に所定の結合位置ま でなかばこじるように結合を進行させる。その後、この枠状をなす前三角部の形 を整えてから、バックホークｅとチェーンステーｆとを所定の治具に固定してロ ー付けする。そして最後にフレーム全体の歪などの修正をする。

【０００５】 図７の自転車用フレームは、ラグ部材ｈ，ｉ，ｊを使用しないで、パイプ部材 ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆとハンガーラグｇとをそれぞれ所定の治具を介して突き 合わせた後、溶接して一体化したものである。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかして、図６に示した従来の自転車用フレームの場合は、各パイプ部材ｂ， ｃ，ｄを各種ラグ部材ｇ，ｊ内に十分に挿入すると、そのパイプ部材ｂ，ｃ，ｄ の角度が固定されてしまうため、図８に示すようにヘッドラグｈ，ｉ付きのヘッ ドパイプａを最後に組み付けようとしても、上パイプｂと下パイプｃとは既に図 ８に示す状態で固定されているので、ヘッドパイプａのラグｈ，ｉを上下パイプ ｂ，ｃに挿入することは不可能である。したがって従来は、先に記したように上 下パイプｂ，ｃの前端をヘッドラグｈ，ｉに挿入するのと同時に上パイプｂの後 端をシートラグｊに挿入する必要があったが、このように組み立てを同時進行的 に行うのは、自転車用フレームを自動組み立てする場合の障害になっていた。

【０００７】 また、従来の自転車用フレームにおいては、パイプ部材同士が互いに保持し合 って枠状のフレームを形成しているという例はなく、前述したように、ラグ部材 を介して接合されるか、またはパイプ部材同士が直接当接して溶接されているの みであって、もしもロー付や溶接の不良があった場合、パイプ部材同士が分離し てしまう可能性があった。

【０００８】 ところで図９は、自転車の通常の走行状態においてフレームのパイプ部材ｂ， ｃ，ｄに作用する曲げモーメントを示す図であり、図10は、従来の自転車用フレ ームの各々円筒状の上パイプｂと下パイプｃの各断面における応力分布を示す図 である。

【０００９】 すなわち自転車の通常の乗車状態においては、フレームの各パイプ部材にかか る荷重は曲げモーメントが支配的であり、その応力は各パイプ部材の両端部にお いて大きく、中間部で小さくなっている。また、円筒状のパイプ部材を用いた従 来のフレームでは、その応力はパイプ部材の両端部に向かうにつれて上下非対称 となっている。

【００１０】 したがって従来の自転車用フレームの構成部材である円筒状パイプのように各 部が略均等の断面係数を有するものは、中間部の強度に無駄があり、これが自転 車の軽量化をはかる上の障害の一つになっていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上述した問題点を解決するために本考案は、上パイプの前端部にヘッドパイプ の上端部を固着するとともに、そのヘッドパイプの下端部に下パイプの前端部を 固着し、前記上パイプの後端部に立パイプの上方部を固着するとともに、その立 パイプの下端部と前記下パイプの後端部とをハンガーラグに固着して、それら上 パイプ、ヘッドパイプ、下パイプ、ハンガーラグおよび立パイプを枠状に組み合 わせ、前記立パイプの上方部にバックホークの前端部を固着するとともに、前記 ハンガーラグにチェーンステーの前端部を固着し、前記バックホークの後端部を 前記チェーンステーの後端部に固着してなる自転車用フレームにおいて、管の両 端部に管軸と交差するパイプ挿通孔を互いに略平行にバルジ加工により一体に形 成するとともに、その管の中間部から両端部に向かって徐々に上下方向の径を拡 大して断面形状を略楕円状に形成し、かつその略楕円状の断面形状を上下非対称 に形成して、その管を前記上パイプとし、管の両端部に管軸と交差するパイプ挿 通孔を互いに略平行にバルジ加工により一体に形成するとともに、その管の中間 部から両端部に向かって徐々に上下方向の径を拡大して断面形状を略楕円状に形 成し、かつその略楕円状の断面形状を上下非対称に形成して、その管を前記下パ イプとし、管の側部に、前記チェーンステー用の嵌合部をバルジ加工により一体 に形成して、その管を前記ハンガーラグとし、前記ヘッドパイプの上端部を前記 上パイプの前端部のパイプ挿通孔に挿入して固着するとともに、前記立パイプの 上方部を前記上パイプの後端部のパイプ挿通孔に挿入して固着し、前記ヘッドパ イプの下端部を前記下パイプの前端部のパイプ挿通孔に挿入して固着するととも に、前記立パイプの下端部を前記下パイプの後端部のパイプ挿通孔に挿入して固 着し、前記下パイプの後端部に前記ハンガーラグを固着するとともに、そのハン ガーラグの嵌合部に前記チェーンステーの前端部を嵌合させて固着したことを特 徴としている。

【００１２】

【作用】

かかる本考案の自転車用フレームにあっては、上パイプと下パイプとの各々の 前端部にパイプ挿通孔を一体に形成すると共に、上パイプと下パイプとの各々の 後端部にもパイプ挿通孔を一体に形成し、それら上下パイプの前端部のパイプ挿 通孔にヘッドパイプの上下端部をそれぞれ挿入して固着するとともに上下パイプ の後端部のパイプ挿通孔に立パイプの上方部および下端部をそれぞれ挿入して固 着することにより、自転車用フレームの枠状の前部において上下パイプとヘッド パイプと立パイプとが相互に構造的に保持し合うよう構成しており、それゆえ、 本考案によれば、たとえロー付けや溶接等の固着手段に不具合があったとしても 構造的にパイプ部材同士の分離を防止できるので、安全性の高い自転車用フレー ムを得ることができる。しかも本考案によれば、ハンガーラグの嵌合部にチェー ンステーの前端部を嵌合させて固着するので、自転車用フレームの全体的な強度 を高めることができる。

【００１３】 また本考案の自転車用フレームにあっては、上パイプの両端部に一体に、互い に略平行なパイプ挿通孔をバルジ加工により形成するとともに、上パイプの両端 部に一体に、互いに略平行なパイプ挿通孔をバルジ加工により形成しており、一 般にバルジ加工によれば、上下パイプに対するそれらのパイプ挿通孔の角度を高 精度に出すことができる。それゆえ本考案によれば、上パイプを除く他のフレー ム構成部材を順次位置決めして固着した後、最後に上パイプの両端部のパイプ挿 通孔をヘッドパイプと立パイプとにそれぞれ無理なく容易に嵌合させることがで き、したがって自転車用フレームの組み立て作業を容易に自動化することができ る。

【００１４】 また本考案にあっては、上下パイプの各々の中間部から両端部に向かって上下 方向の径を徐々に拡大してその断面形状を略楕円状に形成したので、自転車の通 常の乗車状態においてそれら上パイプおよび下パイプにかかる荷重、特に曲げモ ーメントの連続的な変化に対応して、それら上パイプおよび下パイプに発生する 歪が全長に亘って分散される。さらに本考案においては、上記楕円状の断面形状 を上下非対称にしたから、上パイプおよび下パイプに生じる曲げモーメントと軸 力の複合力に正確に対応して、それら上パイプおよび下パイプに発生する軸方向 応力がそれらのパイプ部材の断面全体に亘って分散される。それゆえ本考案によ れば、強度および剛性バランスの良い自転車用フレームを得ることができる。

【００１５】

【実施例】

以下、図１〜図５について本考案の実施例を説明する。本実施例においては、 図１に示すように、円筒状の管の両端部に管軸と交差するパイプ挿通孔1a, 1bを 互いに略平行にバルジ加工により一体に形成してこの管を上パイプ１とし、また 円筒状の管の両端部に管軸と交差するパイプ挿通孔2a, 2bを互いに略平行にバル ジ加工により一体に形成してこの管を下パイプ２とし、図２，図５(a), (b)に示 すように、円筒状の管の側部に二本のチェーンステー５の前端部との嵌合部3aを バルジ加工により一体に形成してこの管をハンガーラグ３とし、上パイプ１と下 パイプ２との各々の前端部のパイプ挿通孔1a, 2aにヘッドパイプ６の上下端部を それぞれ挿入して溶着すると共に、上パイプ１と下パイプ２との各々の後端部の パイプ挿通孔1b, 2bに立パイプ４の上方部、特にこの実施例では上端部と下端部 とをそれぞれ挿入して溶着し、下パイプ２の後端部に前記ハンガーラグ３を固着 し、このハンガーラグ３に二本のチェーンステー５の前端部をそれぞれ嵌合させ て溶着し、その二本のチェーンステー５の後端部に二本のバックホーク７の後端 部を固着し、前記上パイプ１の後端部の外面に上記バックホーク７の前端部を溶 接により固着することでそのバックホーク７の前端部を立パイプ４の上端部に固 着して、自転車用フレームを構成する。

【００１６】 なお、図３の(a) 〜(e) は、上パイプ１をバルジ加工により所望の形状に成形 する工程を示すもので、(a) は円筒状のパイプ素材であり、このパイプ素材を所 定の成形用金型（図示せず）内に入れて、内圧をかけることにより、(b) に示す ようにパイプ素材の前端部に上下に突出する突部1c, 1dを形成すると共に、パイ プ素材の後端部に上下に突出する突部1e, 1fを形成し、つぎに(c) に示すように 突部1c, 1eの上面にパイプ挿通孔1a, 1bをあけ、さらに(d) に示すように、パイ プ素材の前部に切欠1gを設けると共に、パイプ素材の後部に切欠1hを設けて上パ イプ１を一体に形成する。ここに、(e) は上パイプ１の前部の断面を示すもので ある。

【００１７】 また、図４の(a) 〜(d) は、下パイプ２をバルジ加工により所望の形状に成形 する工程を示すもので、(a) は円筒状のパイプ素材であり、このパイプ素材を所 定の成形用金型 (図示せず）内に入れて、内圧をかけることにより、(b) に示す ようにパイプ素材の前端部に上下に突出する突部2c, 2dを形成すると共に、パイ プ素材の後端部に上下に突出する突部2e, 2fを形成し、つぎに(c) に示すように 突部2dの下面にパイプ挿通孔2aをあけると共に、突部2eの上面にパイプ挿通孔2b をあけ、さらにパイプ素材の前部に切欠2gを設けると共に、パイプ素材の後部に 切欠2hを設けて下パイプ２を一体に形成する。ここに、(d) は下パイプ２の後部 の断面を示すものである。

【００１８】 また、図５の(a), (b)は、ハンガーラグ３の実施例を示すもので、この例では 二本のチェーンステー５の前端部との嵌合部3aは、チェーンステー５の前端部と 嵌合するボス状に形成してあるが、この他、チェーンステー５の前端部に挿入で きる嵌合用突部として形成してもよい。

【００１９】 さらに本考案においては、図１の(b),(c),(d) の各断面図に示すように、上パ イプ１および下パイプ２の各々について中間部から両端部に向かってそれぞれ上 下方向の径を徐々に拡大して上下非対称の略楕円状の断面形状に形成する。

【００２０】 すなわち上パイプ１および下パイプ２の各々の中間部は、図１の(a) のＣ−Ｃ 断面図である図１の(c) に示すように断面形状を真円とし、上パイプ１および下 パイプ２の各々の前端部は、図１の(a) のＤ−Ｄ断面図である図１の(d) に示す ように断面形状を下部がふくらんでいる卵形の略楕円状に形成し、上パイプ１お よび下パイプ２の各々の後端部は、図１の(a) のＢ−Ｂ断面図である図１の(b) に示すように断面形状を上部がふくらんでいる倒立卵形の略楕円状に形成してあ る。

【００２１】 このような断面形状にしたのは、図９および図10に示すように、フレームの各 パイプ部材に作用する曲げモーメントやそれと軸力との複合力の分布状況がそれ ぞれ異っており、特に上下パイプでは、前端部および後端部でその複合力の分布 が上下非対称となるから、断面形状が上下対称では軸方向応力が上方や下方に集 中して生ずるので、かかる応力を断面内で分散させて生じさせるべくその断面形 状も上下非対称にしたためである。

【００２２】

【考案の効果】

かくして本考案によれば、自転車用フレームの枠状の前部において上下パイプ とヘッドパイプと立パイプとが相互に構造的に保持し合うよう構成したから、た とえロー付けや溶接等の固着手段に不具合があったとしても構造的にパイプ部材 同士の分離を防止できるので、安全性の高い自転車用フレームを得ることができ る。しかも本考案によれば、ハンガーラグの嵌合部にチェーンステーの前端部を 嵌合させて固着したから、自転車用フレームの全体的な強度を高めることができ る。

【００２３】 また本考案によれば、上パイプおよび下パイプの各々の両端部に一体に、互い に略平行なパイプ挿通孔をバルジ加工により高精度に形成したから、上パイプを 除く他のフレーム構成部材を順次位置決めして固着した後、最後に上パイプの両 端部のパイプ挿通孔をヘッドパイプと立パイプとにそれぞれ無理なく容易に嵌合 させることができ、したがって自転車用フレームの組み立て作業を容易に自動化 することができる。

【００２４】 さらに本考案によれば、上パイプおよび下パイプの各々の中間部から両端部に 向かって、それぞれ上下方向の径を徐々に拡大してその断面形状を略楕円状に形 成し、かつその楕円状の断面形状を上下非対称にしたから、自転車の通常の乗車 状態においてそれら上パイプおよび下パイプにかかる荷重、特に曲げモーメント の連続的な変化に対応して、それら上パイプおよび下パイプに発生する歪を全長 に亘って分散させるとともに、上パイプおよび下パイプに生じる曲げモーメント と軸力の複合力に正確に対応して、それら上パイプおよび下パイプに発生する軸 方向応力をそれらのパイプ部材の断面全体に亘って分散させ得るので、強度およ び剛性バランスの良い自転車用フレームを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は、本考案の自転車用フレームの側面図で
あり、(b) は、同図(a) のＢ−Ｂ拡大断面図であり、
(c) は、同図(a) のＣ−Ｃ拡大断面図であり、(d) は、
同図(a) のＤ−Ｄ拡大断面図である。

【図２】本考案の自転車用フレームの分解斜視図であ
る。

【図３】上パイプのバルジ加工の工程説明図であり、
(a) は、パイプ素材を示す斜視図であり、(b) は、前後
部にそれぞれ突部を形成した状態を示す斜視図であり、
(c) は、突部の上面にパイプ挿通孔をあけた状態を示す
斜視図であり、(d) は、前後部にそれぞれ切欠を設けた
状態を示す斜視図であり、(e) は、同図(d) の前部の拡
大断面図である。

【図４】下パイプのバルジ加工の工程説明図であり、
(a) は、パイプ素材を示す斜視図であり、(b) は、前後
部にそれぞれ突部を形成した状態を示す斜視図であり、
(c) は、突部の上下面にパイプ挿通孔をあけると共に前
後部にそれぞれ切欠を設けた状態を示す斜視図であり、
(d) は、同図(c) の後部の拡大断面図である。

【図５】(a) は、ハンガーラグの一実施例を示す斜視図
であり、(b) は、そのハンガーラグの側面図である。

【図６】従来の自転車用フレームの斜視図である。

【図７】従来の他の自転車用フレームの斜視図である。

【図８】図６の自転車用フレームのヘッドパイプを接合
する前の状態を示す側面図である。

【図９】自転車の通常の走行状態においてフレームの各
パイプ部材に作用する曲げモーメント図である。

【図１０】自転車の通常の乗車状態において上パイプと
下パイプの各断面における応力分布図である。

【符号の説明】

１ 上パイプ 1a, 1b パイプ挿通孔 ２ 下パイプ 2a, 2b パイプ挿通孔 ３ ハンガーラグ 3a 嵌合部 ４ 立パイプ ５ チェーンステー ６ ヘッドパイプ ７ バックホーク

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上パイプ（１）の前端部にヘッドパイプ
   （６）の上端部を固着するとともに、そのヘッドパイプ
   （６）の下端部に下パイプ（２）の前端部を固着し、前
   記上パイプ（１）の後端部に立パイプ（４）の上方部を
   固着するとともに、その立パイプ（４）の下端部と前記
   下パイプ（２）の後端部とをハンガーラグ（３）に固着
   して、それら上パイプ（１）、ヘッドパイプ（６）、下
   パイプ（２）、ハンガーラグ（３）および立パイプ
   （４）を枠状に組み合わせ、前記立パイプ（４）の上方
   部にバックホーク（７）の前端部を固着するとともに、
   前記ハンガーラグ（３）にチェーンステー（５）の前端
   部を固着し、前記バックホーク（７）の後端部を前記チ
   ェーンステー（５）の後端部に固着してなる自転車用フ
   レームにおいて、 管の両端部に管軸と交差するパイプ挿通孔（１ａ，１
   ｂ）を互いに略平行にバルジ加工により一体に形成する
   とともに、その管の中間部から両端部に向かって徐々に
   上下方向の径を拡大して断面形状を略楕円状に形成し、
   かつその略楕円状の断面形状を上下非対称に形成して、
   その管を前記上パイプ（１）とし、 管の両端部に管軸と交差するパイプ挿通孔（２ａ，２
   ｂ）を互いに略平行にバルジ加工により一体に形成する
   とともに、その管の中間部から両端部に向かって徐々に
   上下方向の径を拡大して断面形状を略楕円状に形成し、
   かつその略楕円状の断面形状を上下非対称に形成して、
   その管を前記下パイプ（２）とし、 管の側部に、前記チェーンステー（５）用の嵌合部（３
   ａ）をバルジ加工により一体に形成して、その管を前記
   ハンガーラグ（３）とし、 前記ヘッドパイプ（６）の上端部を前記上パイプ（１）
   の前端部のパイプ挿通孔（１ａ）に挿入して固着すると
   ともに、前記立パイプ（４）の上方部を前記上パイプ
   （１）の後端部のパイプ挿通孔（１ｂ）に挿入して固着
   し、 前記ヘッドパイプ（６）の下端部を前記下パイプ（２）
   の前端部のパイプ挿通孔（２ａ）に挿入して固着すると
   ともに、前記立パイプ（４）の下端部を前記下パイプ
   （２）の後端部のパイプ挿通孔（２ｂ）に挿入して固着
   し、 前記下パイプ（２）の後端部に前記ハンガーラグ（３）
   を固着するとともに、そのハンガーラグ（３）の嵌合部
   （３ａ）に前記チェーンステー（５）の前端部を嵌合さ
   せて固着したことを特徴とする、自転車用フレーム。