(57)【要約】  【課題】軽量でかつ必要な全体剛性を満たした自転車フレームを提供する。  【解決手段】それぞれに応じた求められる曲げ剛性とねじり剛性の組合せを備えたチューブを用いて自転車フレームを成形することにより、軽量でかつ必要な全体剛性を満たした自転車フレームを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＦＲＰからなる自転車フレームにおいて、構成部材として以下の特性を持つチューブを含むことを特徴とする自転車フレーム。
（ａ）曲げ剛性とねじり剛性の比が１：４から１：２の間にあるヘッドチューブ
（ｂ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるトップチューブ
（ｃ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：２の間にあるダウンチューブ
（ｄ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるシートチューブ
（ｅ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：３の間にあるシートステイ
（ｆ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるチェーンステイ
【請求項２】
前記ＦＲＰが、炭素繊維を含んだものであることを特徴とする請求項１に記載の自転車フレーム。
【請求項３】
前記ヘッドチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が４５度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の自転車フレーム。
【請求項４】
前記トップチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項５】
前記ダウンチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項６】
前記シートチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が３５度以上５５度以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項７】
前記シートステイが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項８】
前記チェーンステイが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項９】
前記のそれぞれのチューブが軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１０】
前記ヘッドチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から６：１の間にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１１】
前記トップチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から２：１の間にあることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１２】
前記ダウンチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から４：１の間にあることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１３】
前記シートチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から２：１の間にあることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１４】
前記シートステイの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から１：２の間にあることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の自転車フレーム。
【請求項１５】
前記チェーンステイの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から１：２の間にあることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の自転車フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ製自転車フレームの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自転車フレーム、特にロードバイク用フレームは軽量化のために使用する素材をアルミ合金から繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと表記する。）への変化が進んでいる。ＦＲＰは比重がアルミ合金の約６０％であるため、材料の置き換えだけでも軽量化が可能となっている。そのためアルミ合金時代の設計のまま材料をＦＲＰに置き換えた結果、ＦＲＰの特性を十分に生かしていない自転車フレームが多かった。
【０００３】
ＦＲＰは繊維方向に対しては弾性率が高いという異方性を持つ材料であるため、適切な繊維配置を設計することにより、異なる方向の荷重に対して異なる剛性を持つ部材を得ることが出来る。アルミ合金ではチューブの径と肉厚を決めると、曲げ剛性とねじり剛性の比は材料定数から決まってしまうが、ＦＲＰでは繊維配向角、積層数などの積層構成によって曲げ剛性とねじり剛性の比を自由に設定できる。
【０００４】
自転車フレームにおいては、ペダルの踏み込み、路面の凹凸からの入力、サドルにかかる乗員の体重などが荷重として入力されるが、これらの荷重は自転車フレームを構成する各チューブに曲げモーメント、ねじりモーメントとして入力される。入力される曲げモーメントとねじりモーメントの大きさはチューブごとに異なり、それぞれのチューブに入力されるのはある程度限定された範囲となる。ところが、従来の自転車フレームではそれぞれのチューブの剛性を設定する際に、入力されるモーメントの範囲のことをほとんど考慮されていなかった。そのため、フレーム全体の変形にかかわらない無駄なチューブの剛性が存在し、重量削減の妨げとなっていた。
【０００５】
たとえば、特許文献１ではひとつのチューブの中で補強部を設けて曲げ剛性を変化させることを提案している。また、特許文献２ではひとつのチューブ内で曲げ剛性とねじり剛性を軸方向において変化させることを提案している。これらの文献においては、ひとつのチューブ内での剛性についてのみ考慮しており、フレーム全体の剛性に寄与するか無駄かどうかについては考えられていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭５６−６６９６号公報
【特許文献２】特開平８−２８２５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、自転車フレーム全体に入力されるモーメントに対し、各フレームそれぞれに応じて求められる曲げ剛性とねじり剛性の組合せを備えたチューブを用いて自転車フレームを成形することにより、軽量でかつ必要な全体剛性を満たした自転車フレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
自転車フレームの強度に関する規格として、ＪＩＳ  Ｄ９４０１やＥＮ  １４７９１がある。これらの規格に定められた試験法について、各チューブにかかる曲げモーメントとねじりモーメントを考慮した結果、本発明者は自転車フレームを構成するそれぞれのチューブについて、必要とされる剛性の範囲を見出した。以上の知見を元に本発明者は本発明に想到した。
（１）ＦＲＰからなる自転車フレームにおいて、構成部材として以下の特性を持つチューブを含むことを特徴とする自転車フレーム。
（ａ）曲げ剛性とねじり剛性の比が１：４から１：２の間にあるヘッドチューブ
（ｂ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるトップチューブ
（ｃ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：２の間にあるダウンチューブ
（ｄ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるシートチューブ
（ｅ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：３の間にあるシートステイ
（ｆ）曲げ剛性とねじり剛性の比が２：１から１：１の間にあるチェーンステイ
（２）前記ＦＲＰが、炭素繊維を含んだものであることを特徴とする（１）に記載の自転車フレーム。
（３）前記ヘッドチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が４５度以上６０度以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の自転車フレーム。
（４）前記トップチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（５）前記ダウンチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（６）前記シートチューブが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が３５度以上５５度以下であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（７）前記シートステイが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上６０度以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（８）前記チェーンステイが軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含み、θの範囲が１５度以上４５度以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（９）前記のそれぞれのチューブが軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維束またはシート状にひきそろえられた繊維層を含むことを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１０）前記ヘッドチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から６：１の間にあることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１１）前記トップチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から２：１の間にあることを特徴とする（１）〜（１０）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１２）前記ダウンチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から４：１の間にあることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１３）前記シートチューブの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から２：１の間にあることを特徴とする（１）〜（１２）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１４）前記シートステイの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が２：１から１：２の間にあることを特徴とする（１）〜（１３）のいずれかに記載の自転車フレーム。
（１５）前記チェーンステイの軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する繊維量の比が１：１から１：２の間にあることを特徴とする（１）〜（１４）のいずれかに記載の自転車フレーム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、自転車フレーム全体に入力されるモーメントに対し、各フレームそれぞれに応じて求められる曲げ剛性とねじり剛性の組合せを備えたチューブを用いて自転車フレームを成形することにより、軽量でかつ必要な全体剛性を満たした自転車フレームを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る自転車フレームの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００１２】
図１に本発明の自転車フレームの例を示す。自転車フレーム１は、ヘッドチューブ２、トップチューブ３、ダウンチューブ４、シートチューブ５、シートステイ７、チェーンステイ８およびボトムブラケットシェル６を接合した構成からなるものである。シートチューブ５の上方には、図示しないサドルが取り付けられるとともに、下方にはボトムブラケットシェル６を介して左右に図示しないペダルが取付可能となっている。シートチューブ５の前方には、図示しないフロントフォークおよびステムとハンドルバーを取付可能とするヘッドチューブ２がシートチューブ５とほぼ平行に設けられ、これらの間には上方にトップチューブ３と下方にダウンチューブ４の２本のチューブで接続されている。一方、シートチューブ５の後方には、リアタイヤを取付るエンド金具で重なるように、上方にシートステイ７、下方にチェーンステイ８がそれぞれ取り付けられている
ヘッドチューブ２は、前輪を支持するフロントフォークの軸を支持する構成部材であり、ヘッドチューブ２のねじれが自転車フレーム１全体のねじり変形に大きく影響する。そのため、ヘッドチューブ２は曲げ剛性よりねじり剛性をより高くすることで自転車フレーム１全体のねじり変形を抑制できることから、ヘッドチューブ２の曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３から１：２の間とすることが好ましい。ねじり剛性が曲げ剛性の３倍を越えると、曲げ剛性が不足するか過剰なねじり剛性により無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。また、ねじり剛性が曲げ剛性の２倍より小さい場合は、ねじり剛性が不足するか過剰な曲げ剛性により無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。
【００１３】
トップチューブ３およびダウンチューブ４は、自転車フレーム１全体のねじり変形時には曲げ変形が支配的となる。そのため、トップチューブ３およびダウンチューブ４は曲げ剛性をより高くすることで自転車フレーム１全体のねじり変形を抑制できることから、トップチューブ３の曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１から１：１の間、ダウンチューブ４の曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１から１：２の間とすることが好ましい。ねじり剛性と曲げ剛性がこれらの範囲を外れる場合は曲げとねじりのどちらかの剛性が不足するか、どちらかの剛性が過剰で無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。
【００１４】
シートチューブ５は、サドル（図示せず）からの横加重により曲げ変形が支配的になる。そのため、シートチューブ５の曲げ剛性をより高くすることが好ましく、曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１から１：１の間とすることが好ましい。ねじり剛性と曲げ剛性がこれらの範囲を外れる場合は曲げとねじりのどちらかの剛性が不足するか、どちらかの剛性が過剰で無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。
【００１５】
シートステイ７は、自転車がコーナーを曲がるときには後輪から横向きの荷重を受け、ねじれ変形が支配的となる。そのため、シートステイ７のねじれ剛性をより高くすることが好ましく、曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３から１：２の間とすることが好ましい。ねじり剛性と曲げ剛性がこれらの範囲を外れる場合は曲げとねじりのどちらかの剛性が不足するか、どちらかの剛性が過剰で無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。
【００１６】
チェーンステイ８は、後輪からの横向きの荷重時に曲げ変形が支配的となる。そのため、チェーンステイ８の曲げ剛性をより高くすることが好ましく、曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１から１：１の間とすることが好ましい。ねじり剛性と曲げ剛性がこれらの範囲を外れる場合は曲げとねじりのどちらかの剛性が不足するか、どちらかの剛性が過剰で無駄な重量が存在するかのいずれかとなり好ましくない。
【００１７】
ボトムブラケットシェル６は、さまざまな規格が乱立しているが、その中からいずれを選んでも構わない。どの規格を採用しようとも、本発明の効果は得られる。
【００１８】
本発明に係る自転車フレーム１の材料となるＦＲＰには、強化繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊維などが使用できる。なかでも炭素繊維は軽量でかつ弾性率も高いために、本発明の自転車フレーム１の材料としてより好ましい。
【００１９】
ＦＲＰを用いた自転車フレーム１の製造方法としては、強化繊維を一方向にひきそろえたプリプレグを積層し、オートクレーブ成形やプレス成形、内圧成形などで成形すると、強化繊維の持つ強度、弾性率をより生かすことができ好ましい。また、強化繊維を組紐として中間基材化し、樹脂を別途含浸させるＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形する方法も、強化繊維の配向をコントロールしながら比較的コストが低い製造方法として好適に用いられる。
【００２０】
自転車フレーム１を構成する各チューブは、含まれる強化繊維の配向角θ（度）により曲げ剛性、ねじり剛性をコントロールできる。各チューブの軸方向を０度とし、製品外表面から見て右ねじ方向に配向した場合を＋θ（度）、逆向きを−θ（度）とした。チューブの軸方向に対して平行や垂直でない角度を持つ強化繊維は、曲げ剛性、ねじり剛性両方に寄与する。一方、チューブの軸方向に対して４５度に配置すると、ねじり剛性への寄与が最も大きくなり、それより小さな角度、すなわち０度から４５度の間では、角度が小さくなるほどねじり剛性への寄与分が減少し、曲げ剛性への寄与分が増加する。４５度から９０度の間では、角度が大きくなるほどねじり剛性への寄与分が減少し、曲げ剛性への寄与分も減少する。
【００２１】
ヘッドチューブ２の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が４５度以上６０度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２２】
トップチューブ３の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が１５度以上４５度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２３】
ダウンチューブ４の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が１５度以上４５度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２４】
シートチューブ５の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が３５度以上５５度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２５】
シートステイ７の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が４５度以上６０度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２６】
チェーンステイ８の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、θの範囲が１５度以上４５度以下となるように、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束またはシート状に引き揃えられた強化繊維層を配置することが好ましい。
【００２７】
チューブの軸方向に平行な繊維は、曲げ剛性に寄与する。そのためそれぞれのチューブは、必要な曲げ剛性を確保するために、軸方向に平行に配置された繊維を含むことが好ましい。
【００２８】
強化繊維の配向角のほかにも、軸方向に平行な強化繊維量と、軸方向に対して平行や垂直でない角度を持つ強化繊維量の割合を変化させることによっても、曲げ剛性とねじり剛性の比をコントロールできる。
【００２９】
ヘッドチューブ２の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を２：１から６：１の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３０】
トップチューブ３の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を１：１から２：１の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３１】
ダウンチューブ４の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を２：１から４：１の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３２】
シートチューブ５の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を１：１から２：１の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３３】
シートステイ７の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を１：１から２：１の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３４】
チェーンステイ８の曲げ剛性とねじり剛性の比を上記の範囲とするためには、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維量と軸方向に平行な繊維配向角を有する強化繊維量の比を１：１から１：２の間とすることによっても実現でき、好ましい。
【００３５】
各チューブの曲げ剛性とねじり剛性の比に関しては、各チューブの主要部分が上記の範囲に入っていればよい。他チューブとの接合部付近や他部品の取り付け部などの一部で補強のため増厚するなどの結果、チューブの一部領域で上記の範囲をはずれることはありえるが、それによって本発明の範囲から外れることはない。
【００３６】
また、各チューブとも断面形状は円形に限定されない。軸方向に対して同一形状や同一寸法であるとも限定されない。
【００３７】
各チューブを個別に成形した後に接合部にラグを用いて接着しフレームとして組み立てる方法を採用しても良いし、すべてのチューブがつながった一体構造として基材を賦形し成形する方法を採用しても良い。製造設備の規模や成形コストに応じて適切に選択できる。
【実施例】
【００３８】
本発明の効果を実証するため、以下のとおり実施例および比較例による実験を行った。なお、本発明は、これら実施例等によって何ら制限されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
東レ（株）製ＵＤプリプレグＰ９２５１Ｆ−７（弾性率３７５ＧＰａの炭素繊維を一方向にひきそろえエポキシ樹脂を含浸させたもの。重量繊維含有率は６３％、目付は１２０ｇ／ｍ２）を用いて自転車フレームを成形した。成形法は、所望のフレーム形状を一回り小さくした形状のシリコーンゴム製バルーンを中子として用い、プリプレグを中子にまきつけ賦形し、金型内で加熱成形する内圧成型、フレームサイズは、ホリゾンタル換算したトップチューブ長が５４０ｍｍとした。
【００４０】
ヘッドチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを５０度とし６層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３とした。
【００４１】
トップチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを１５度とし２層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１とした。
【００４２】
ダウンチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを１５度とし８層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として２層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は３：２とした。
【００４３】
シートチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを１５度とし２層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は３：２とした。
【００４４】
シートステイは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを５０度とし２層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：２とした。
【００４５】
チェーンステイは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを１５度とし６層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層、さらに最外層に加飾用にクロスプリプレグを積層し成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は３：２とした。
【００４６】
ボトムブラケットシェルはＪＩＳ  Ｄ９４０１（２０１０）に定められるハンガ部品に対応した形状とした。
【００４７】
上記各チューブをバルーンに一体として賦形し、金型内で加熱成形することにより図１に示すように自転車フレームとして組み立てた。
【００４８】
（実施例２）
東レ（株）製炭素繊維Ｍ４０Ｂ（弾性率３７５ＧＰａ、フィラメント数６０００本）を用いて組紐（中央糸１６本、組糸３２本）を作成し、その組紐を中間基材として金型内に入れエポキシ樹脂を注入するＲＴＭ成型で自転車フレームを作成した。フレームサイズは実施例１と揃えた。
【００４９】
ヘッドチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθ＝４５度とした、組紐を構成する斜行する繊維束である組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３とした。
【００５０】
トップチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθを１５度とした組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は３：２とした。
【００５１】
ダウンチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθを１５度とした組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１とした。
【００５２】
シートチューブは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθを３０度とした組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：１とした。
【００５３】
シートステイは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθを４５度とした組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：１とした。
【００５４】
チェーンステイは、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維束としてθを１５度とした組糸を、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維束としての中央糸を含む組紐を使用した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は２：１とした。
【００５５】
（比較例１）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００５６】
ヘッドチューブのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし６層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として３層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：１とした。
【００５７】
（比較例２）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００５８】
トップチューブのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし４層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として２層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：２とした。
【００５９】
（比較例３）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００６０】
ダウンチューブのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし１０層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３とした。
【００６１】
（比較例４）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００６２】
シートチューブのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし４層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として２層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：２とした。
【００６３】
（比較例５）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００６４】
シートステイのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし４層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として１層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：５とした。
【００６５】
（比較例６）
実施例１と同サイズ、同材料で同じ成型法で成形した。
【００６６】
チェーンステイのみ変更し、軸方向に対して±θ（度）の繊維配向角を有する強化繊維層としてθを４５度とし６層、軸方向平行な繊維配向角を有する強化繊維層として２層を含むよう成型した。これにより曲げ剛性とねじり剛性の比は１：３とした。
【００６７】
【表１】
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【００６８】
これらの実施例と比較例の重量と剛性を表１にまとめた。重量は実施例１の重量との相対値で表示した。剛性は、フレーム全体に作用する剛性を示すものであり、ＪＩＳ  Ｄ９４０１（２０１０）のペダル疲労試験において荷重をかけたときの荷重点変位から計算した結果を実施例１との相対値で表示した。この表から分かるとおり、どちらの実施例も、全比較例より軽量で剛性も高い結果となった。各チューブの剛性特性がフレーム全体の剛性に効率よく寄与していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、ロードバイクに限らず、マウンテンバイクや、シクロクロスの自転車フレームにも応用することができる。その応用範囲はこれらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１：自転車フレーム
２：ヘッドチューブ
３：トップチューブ
４：ダウンチューブ
５：シートチューブ
６：ボトムブラケットシェル
７：シートステイ
８：チェーンステイ
【図１】
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