JP2000326068A - チタン製母材の溶接継ぎ手およびこの継ぎ手を用いたフレーム - Google Patents

チタン製母材の溶接継ぎ手およびこの継ぎ手を用いたフレーム

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JP2000326068A
JP2000326068A JP14139399A JP14139399A JP2000326068A JP 2000326068 A JP2000326068 A JP 2000326068A JP 14139399 A JP14139399 A JP 14139399A JP 14139399 A JP14139399 A JP 14139399A JP 2000326068 A JP2000326068 A JP 2000326068A
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joint
titanium
brazing
frame
base
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JP14139399A
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Tamio Murayama
民生 村山
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Kawamura Cycle Co Ltd
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Kawamura Cycle Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易で軽量且つ強靱なチタン製溶接継ぎ手の
提供。 【解決手段】 外周面にニッケルメッキ層24が形成さ
れたチタン製パイプ部材22、23と、該パイプ部材2
2、23が貫入されるティーズ25と、ティーズ25の
端面25cとそこに対応する上記パイプ部材の外周面部
分とに隅肉ロウ付けされて固着されたロウ材Wとから構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はチタン製母材の溶接
継ぎ手に関する。さらに詳しくは、たとえば、自転車や
車椅子などの搬送装置のフレーム材としてチタン製材が
用いられる場合、これらフレーム材同士またはこのフレ
ーム材と他の金属部材とを接合するための溶接継ぎ手に
関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】たと
えば、車椅子のフレームにはその軽量化のために比強度
(引っ張り強さを比重で除したもの)の高いチタン(チ
タン合金を含む)を部分的に採用することがある。たと
えば、フレーム要素としてのパイプ部材や左右のフレー
ムを折り畳み式に連結する梁部材など、体積の比較的大
きい部材にチタンが用いられる。
【0003】かかるフレームにおいては、上記チタン製
のパイプ部材同士の接続法、およびチタン製のパイプ部
材と他の金属からなる部材との接続法として、溶接、ボ
ルト止め、リベット止めなどの方法が考えられる。たと
えばパイプ部材同士をボルト止めやリベット止めによっ
て接合する場合、図5に示すように、パイプ部材51同
士をその空洞内に嵌挿した内嵌棒52または内嵌パイプ
とともにボルト53またはリベットによって固定する。
このように内嵌棒52などを介装してパイプ部材51同
士を連結している。
【0004】しかしながら、このようにボルト止めやリ
ベット止めによれば、パイプ部材51に荷重が負荷され
るとボルト孔53aやリベット孔の近傍に応力集中が生
じたり、パイプ部材51内周面と内嵌棒52などとのあ
いだの隙間に起因していわゆるガタつきが生じるおそれ
がある。その結果パイプ部材が損傷して接合強度が弱く
なる。さらに、フレームの外観にボルト、ナットやリベ
ットによる凹凸が生じ、美観が損なわれる。一方、溶接
を採用する場合には一般にTIG溶接法が選択される
が、そのための高い設備コストが発生する。しかも、チ
タン材のTIG溶接は高度な技能を要するため作業時間
の長期化や歩留まりの低下を招来し、フレームの製造コ
ストが上昇する。
【0005】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたものであり、とくにフレーム材に拘わらず、チタン
製部材同士の接合またはチタン製部材と他の金属からな
る部材との接合を安価且つ容易になしうるチタン製母材
の溶接継ぎ手を提供することを目的としている。さら
に、かかる溶接継ぎ手を用いた軽量且つ高強度なフレー
ムを提供することをも目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の溶接継ぎ手は、
複数個の母材と、該母材同士を接合するために溶着され
たロウ材とを有しており、少なくとも一の母材が、少な
くともそのロウ付け予定表面にニッケルメッキが施され
たチタン製の母材から構成されている。したがって、従
来のTIG溶接によるものと比較すると製造が容易であ
り、製造コストが大幅に低下する。また、その他の接合
方法と比較した場合、接合強度が向上し、外観がスムー
ズで美しいものとなる。なお、この場合でも、上記母材
の全てを、少なくともそのロウ付け予定表面にニッケル
メッキが施されたチタン製の母材から構成すれば継ぎ手
部分を一層軽量にすることができる。
【0007】また、上記母材のうちの一の母材を、ロウ
付け相手母材の断面外形に対応する断面形状の内部空洞
を有する管状部材から構成することにより、嵌合によっ
ても接合強度が向上し、しかも、溶接面積の拡大によっ
て接合強度が一層向上する。
【0008】さらに、上記管状部材からなる母材の中央
空洞の複数箇所の外部開口に、上記チタン製の母材をそ
れぞれ貫入し且つ管状部材からなる母材とロウ付するこ
とにより、たとえば母材が長尺物であるときにもそれら
の長手方向に相互に接合することができる。また、管状
部材からなる母材の形状により、長尺母材の長手方向を
相互に交差させて十字状やT字状などとなるように接合
することもできる。
【0009】本発明のフレームは、複数本のチタン製フ
レーム要素と、該フレーム要素同士を接合した溶接継ぎ
手とを備えており、この溶接継ぎ手が前述した本発明の
溶接継ぎ手のうちの一の溶接継ぎ手から構成されてい
る。したがって、軽量且つ高強度なフレームが実現でき
る。
【0010】上記ロウ材としては、銀ロウを選択するこ
とによって他の硬ロウ材より比較的低温でロウ付けする
ことができるため、ニッケルメッキの面を健全に維持し
た状態でロウ付けすることでき、接合強度の一層の向上
を図ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の溶接継ぎ手の実施形態を説明する。
【0012】図1(a)は本発明の溶接継ぎ手の一実施
形態を示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)のI
−I線断面図である。図2(a)は本発明の溶接継ぎ手
の他の実施形態を示す斜視図であり、図2(b)は図2
(a)のII−II線断面図である。図3(a)は本発
明の溶接継ぎ手のさらに他の実施形態を示す斜視図であ
り、図3(b)は図3(a)のIII−III線断面図
である。
【0013】図1に示す溶接継ぎ手1において、一方の
チタン製のパイプ部材(図中の水平方向に配設されたパ
イプ部材)2の端面2aおよびその周囲の外周部2b、
すなわちあとでロウ付けされる範囲を十分にカバーする
範囲、にわたってニッケルメッキ層4が形成されてい
る。他方のチタン製のパイプ部材(図中の鉛直方向に配
設されたパイプ部材)3における、上記一方のパイプ部
材2の端面2aが当接される部位の周辺であって、あと
でロウ付けされる範囲を十分にカバーする範囲3aにも
ニッケルメッキ層4が形成されている。もちろん、メッ
キ施工の容易さに鑑みて、パイプ部材2、3の全外周面
にもニッケルメッキを施してもよく、さらに全内周面に
施してもよい。ニッケルメッキを施すことにより、ロウ
材Wとの溶接強度が向上する。
【0014】上記ニッケルメッキは一般に公知の浴を用
いた電着法が採用される。この場合、ロウ材との溶接強
度を一層向上させるためにいわゆる無光沢メッキを施
す。ロウ材としては種々のものを採用することができ
る。とくに銀ロウを用いることにより、必要な強度を得
ることができるとともに他の硬ロウ材に比較して低温に
よって溶融させうるため、ニッケルメッキ層の健全性を
維持しつつロウ付けすることができるので好ましい。ロ
ウ付けは母材であるパイプ部材2、3をバーナーなどに
よって予熱しながら行う。
【0015】図2に示す溶接継ぎ手11では、一方のチ
タン製のパイプ部材(図中の鉛直方向に配設されたパイ
プ部材)12に形成された貫入孔12aに他方のチタン
製のパイプ部材(図中の水平方向に配設されたパイプ部
材)13が貫入され、端部13aが上記一方のパイプ部
材12の内周面12bに当接させられている。そのうえ
で、一方のパイプ部材12の貫入孔12a周囲とそこに
対応する上記他方のパイプ部材13の外周面とを接合す
るように、いわば隅肉ロウ付けがなされている。もちろ
ん、この実施形態においてもロウ付け予定面を十分にカ
バーする範囲には予め上記ニッケルメッキ層14が形成
されている。かかる溶接継ぎ手11は図1の溶接継ぎ手
1に較べると負荷される荷重に対する抗力が向上する。
また、他方のパイプ部材が一方のパイプ部材より小径の
場合には、大径パイプ部材にその中心軸に直交するよう
に貫通孔を形成し、小径パイプを貫通させたうえで上記
ロウ付けによって相互に十字状に接合することも可能で
ある。
【0016】図3に示す溶接継ぎ手21には、T字状管
部材(いわゆるティーズ)25が用いられている。この
ティーズ25にはその図中の縦空洞25aに一方のチタ
ン製のパイプ部材(図中の鉛直方向に配設されたパイプ
部材)22が挿通されている。縦空洞25aに直交する
横空洞25bには他方のチタン製のパイプ部材(図中の
水平方向に配設されたパイプ部材)23が上記一方のパ
イプ部材22に当接するまで貫入されている。そのうえ
で、ティーズ25の各端面25cとそこに対応するパイ
プ部材22、23の外周面とに隅肉ロウ付けがなされて
いる。この隅肉ロウ付けはティーズ25のロウ付け対象
端面を上向きにした状態で行う。そうすることにより、
パイプ部材22、23の外周面とティーズ25の内周面
との間隙Sに溶融ロウ材Wが流れ込んで固化され、結果
的にパイプ部材22、23とティーズ25との接合面積
が拡大して接合強度が向上する。上記間隙Sはロウ付け
に際しての予熱によっても生じるので僅かな寸法でよ
い。パイプ部材の外径に応じて間隙寸法を決定すればよ
い。たとえば、本実施形態ではパイプ部材22、23の
外形を19mmとし、ティーズ25の内径を20.6m
mとしている。なお、全周にわたって均一な間隙を保持
するように簡単な保持具(図示しない)によってパイプ
部材22、23とティーズ25とを保持してロウ付けを
行うのが好ましい。
【0017】この溶接継ぎ手21においても、チタン製
の各パイプ部材22、23のロウ付け予定面を十分にカ
バーする範囲には予め上記ニッケルメッキ層24が形成
されている。一方、ティーズ25の材料としてステンレ
ス鋼、クロムモリブデン鋼などを用いているので、その
内周面にニッケルメッキを施さなくても良好なロウ付け
が可能となる。しかし、ティーズ25をもチタン製とす
る場合にはその端面および内周面にニッケルメッキを施
す。
【0018】図4に示すのは車椅子用のチタン製フレー
ム31である。このフレームには図1に示す溶接継ぎ手
1および図3に示す溶接継ぎ手21が用いられている。
また、図中に符号32で示すように、単にパイプ部材3
3、34同士を交差した形態で当接させ、その当接点周
囲を隅肉ロウ付けする溶接継ぎ手であってもよい。ロウ
付けされる面には予め上記ニッケルメッキが施されてい
る。符号35はフレーム31の左部分と右部分とを折り
畳み式に連結する梁部材である。かかる構造によって上
記フレーム31は軽量且つ強靱なものとなる。
【0019】なお、上記溶接継ぎ手1、11、21、3
2およびフレーム31においては、フレーム要素として
パイプ部材を使用しているが、とくにパイプ部材に限定
されることはない。ととえば、中実棒または平板などを
用いてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、従来のTIG溶接によ
るものと比較すると製造が容易であり、製造コストが大
幅に低下する。また、その他の接合方法と比較した場
合、接合強度が向上し、外観がスムーズで美しいものと
なる。その結果、この溶接継ぎ手を用いたチタン製フレ
ームも軽量且つ強靱なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明の溶接継ぎ手の一実施形態
を示す斜視図であり、図1(b)は図1(a)のI−I
線断面図である。
【図2】図2(a)は本発明の溶接継ぎ手の他の実施形
態を示す斜視図であり、図2(b)は図2(a)のII
−II線断面図である。
【図3】図3(a)は本発明の溶接継ぎ手のさらに他の
実施形態を示す斜視図であり、図3(b)は図3(a)
のIII−III線断面図である。
【図4】本発明の溶接継ぎ手が適用された本発明のフレ
ームの一実施形態を示す斜視図である。
【図5】従来のチタンフレーム要素の接合機構の一例を
示す断面図である。
【符号の説明】
1、11、21、32・・・・溶接継ぎ手 2、3、12、13、22、23、33、34・・・・
パイプ部材 4、14、24・・・・ニッケルメッキ層 25・・・・ティーズ 31・・・・フレーム 35・・・・梁部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B62K 19/20 B62K 19/20 // B23K 101:06 103:14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個の母材と、該母材同士を接合する
    ために溶着されたロウ材とを有しており、少なくとも一
    の母材がそのロウ付け予定表面にニッケルメッキが施さ
    れたチタン製の母材であるチタン製母材の溶接継ぎ手。
  2. 【請求項2】 上記母材のうちの一の母材が、ロウ付け
    相手母材の断面外形に対応する断面形状の内部空洞を有
    する管状部材から構成されてなる請求項1または1記載
    のチタン製母材の溶接継ぎ手。
  3. 【請求項3】 上記管状部材からなる母材が、その中央
    空洞の複数箇所の外部開口を有しており、該外部開口の
    それぞれに上記チタン製の母材が貫入され且つ管状部材
    からなる母材とロウ付けされてなる請求項2記載のチタ
    ン製母材の溶接継ぎ手。
  4. 【請求項4】 複数本のチタン製フレーム要素と、該フ
    レーム要素同士を接合した溶接継ぎ手とを備えており、
    該溶接継ぎ手が請求項1〜3のうちのいずれか一の項に
    記載のチタン製母材の溶接継ぎ手からなるフレーム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2467194A (en) * 2009-01-23 2010-07-28 Ching-Chi Chung Bicycle frame tube joining arrangement
FR2971991A1 (fr) * 2011-02-25 2012-08-31 Shift Up Engineering Procede d'assemblage de tubes d'un cadre de velo
US20140192412A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 Seiko Epson Corporation Package, optical module, and electronic apparatus

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