(57)【要約】【課題】モデルチェンジに迅速に対応でき、前フレームとハンガーパイプとの接合部分を補強体で十分に補強することができ、補強体を小型化できる自転車用フレームを提供する。【解決手段】立パイプ１１と下パイプ１２とが第１変曲部２３を有する１本のパイプ部材よりなる円筒状の前フレーム２２で構成され、ハンガーパイプ１６が前フレーム２２に溶接され、ハンガーパイプ１６と前フレーム２２との接合部分を補強する補強体３１が設けられ、補強体３１は、前フレーム２２の長手方向において第１変曲部２３に沿って湾曲しているとともに、断面がＵ形状に形成され、補強体３１の両側端部３１ｂが第１変曲部２３における前フレーム２２の外周面の左右両側端部に溶接され、補強体３１の前後両端部間の一部分がハンガーパイプ１６の外周面に溶接されている。【選択図】図３
2007191065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立パイプと下パイプとチェーンステーとバックホークとハンガーパイプとによりなる自転車用フレームにおいて、
立パイプと下パイプとは、曲げ加工した第１変曲部を有する１本のパイプ部材よりなる前フレームで構成され、
ハンガーパイプが前フレームの第１変曲部の下側に溶接され、
チェーンステーがハンガーパイプに溶接され、
ハンガーパイプと前フレームとの接合部分を補強する補強体が設けられ、
補強体は、前フレームの長手方向において、第１変曲部に沿って湾曲しており、
補強体の左右方向の両側端部は前記第１変曲部における前フレームの外周面の左右両側端部に溶接されており、
補強体の左右方向の中央部は前フレームの径方向外向きに窪んでおり、
補強体の前後両端部間の一部分がハンガーパイプの外周面に溶接されていることを特徴とする自転車用フレーム。
【請求項２】
ハンガーパイプから補強体の前端部までの長さがハンガーパイプから補強体の後端部までの長さよりも長く形成され、
ハンガーパイプから補強体の前端部までの範囲が下パイプに接合されているとともに、ハンガーパイプから補強体の後端部までの範囲が立パイプに接合されていることを特徴とする請求項１記載の自転車用フレーム。
【請求項３】
補強体は、前フレームの長手方向に直交する断面がＵ形状に形成されており、
補強体の前記断面の深さは、第１変曲部の下向き頂点部の位置において補強体の前後両端部よりも深く形成されているとともに、下向き頂点部から前後に離れた位置ほど次第に浅くなることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自転車用フレーム。
【請求項４】
補強体の前端部の左右方向の両側端部に、中央部よりも前フレームの長手方向前方へ突出する前端突出部が形成され、
補強体の後端部の左右方向の両側端部に、中央部よりも前フレームの長手方向後方へ突出する後端突出部が形成され、
前端突出部と後端突出部とがそれぞれ前フレームの外周面に溶接されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の自転車用フレーム。
【請求項５】
補強体は左右一対の分割された補強板より構成され、
これら両補強板同士が溶接されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の自転車用フレーム。
【請求項６】
補強体の左右方向の中央部と前フレームの外周面との間に空隙部が形成され、
前フレームの下端部に、前フレーム内に侵入した液体を空隙部へ排出する前フレーム側排出孔が形成され、
ハンガーパイプに、空隙部へ排出された液体をハンガーパイプ内へ導入する導入孔と、導入孔から導入された液体を外部へ排出するハンガーパイプ側排出孔とが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の自転車用フレーム。
【請求項７】
チェーンステーとバックホークとは、曲げ加工した第２変曲部を有する１本のパイプ部材よりなる後フレームで構成され、
第２変曲部に、後輪を支持するための後輪支持ブラケットが接合され、
後フレームの一端がハンガーパイプに接合されるとともに、後フレームの他端が前フレームの立パイプに接合されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の自転車用フレーム。
【請求項８】
前記請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の自転車用フレームを有することを特徴とする自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車用のフレームおよびこのフレームを用いた自転車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車用フレームとしてはダイカストを用いて成形するものがある。すなわち、図１６に示すように、１本のパイプ部材７１をＬ字形に屈曲することで、下パイプ７２と立パイプ７３とを一体に有する前フレーム７４が形成されている。また、１本のパイプ部材７６をコ字形に屈曲することで、左右一対のチェーンステー７７が一体に形成されている。前フレーム７４の屈曲部下端とハンガーパイプ７９とチェーンステー７７とは、ダイカスト鋳込みにより成形されたハンガーラグ８０を介して、接合されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５８−１７４０７０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記ダイカストを用いた自転車用フレーム８１では、モデルごとに金型を準備する必要があるため、モデルチェンジに対する迅速な対応が難しく、特に少量多品種生産には不向きであるといった課題があった。
【０００４】
前記課題の対策として、図１７に示すように、１本のパイプ部材８３を曲げて、下パイプ８４と立パイプ８５とを一体に有する前フレーム８６を形成し、前フレーム８６の変曲部８７の下側にハンガーパイプ８８を溶接して接合するとともに、チェーンステー８９をハンガーパイプ８８に溶接して接合した自転車用フレーム９０がある。
【０００５】
これによると、溶接により前フレーム８６とハンガーパイプ８８とチェーンステー８９とを接合しているため、金型が不要となり、モデルチェンジに迅速に対応することができ、特に少量多品種生産に適する。
【０００６】
しかしながら図１７に示した自転車用フレーム９０では、自転車用フレーム９０にかかる荷重によって前フレーム８６の変曲部８７に大きな応力が発生するため、前フレーム８６とハンガーパイプ８８との接合部分の強度が不足する虞れがあり、この接合部分の強度を向上させるためには補強板を設けることが考えられるが、補強板が大型化して前フレーム８６の外側へ大きく突出するといった課題がある。
【０００７】
本発明は、モデルチェンジに迅速に対応することができ、前フレームとハンガーパイプとの接合部分を補強体で十分に補強することができ、さらに、補強体を小型化することが可能な自転車用フレームおよび自転車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために本第１発明は、立パイプと下パイプとチェーンステーとバックホークとハンガーパイプとによりなる自転車用フレームにおいて、
立パイプと下パイプとは、曲げ加工した第１変曲部を有する１本のパイプ部材よりなる前フレームで構成され、
ハンガーパイプが前フレームの第１変曲部の下側に溶接され、
チェーンステーがハンガーパイプに溶接され、
ハンガーパイプと前フレームとの接合部分を補強する補強体が設けられ、
補強体は、前フレームの長手方向において、第１変曲部に沿って湾曲しており、
補強体の左右方向の両側端部は前記第１変曲部における前フレームの外周面の左右両側端部に溶接されており、
補強体の左右方向の中央部は前フレームの径方向外向きに窪んでおり、
補強体の前後両端部間の一部分がハンガーパイプの外周面に溶接されているものである。
【０００９】
これによると、前フレームとハンガーパイプとチェーンステーと補強体とは溶接によって接合されているため、金型が不要となり、モデルチェンジに迅速に対応することができ、特に少量多品種生産に適する。
【００１０】
また、運転者の体重等により自転車用フレームに下向きの荷重が作用した場合、伸縮しない中立面が前フレームの長手方向軸心に沿って存在し、この中立面は前フレームの外周面の左右両側端部を横断する位置にある。したがって、補強体の左右方向の両側端部を前フレームの外周面の左右両側端部に溶接することにより、補強体と前フレームとの溶接箇所が中立面の近傍の伸縮の少ない位置に形成され、このため、溶接箇所に作用する応力が低減され、溶接箇所の強度を十分確保することができる。
【００１１】
また、１本のパイプ部材を曲げ加工することによって立パイプと下パイプとを形成しているため、パイプ部材を切断する手間や立パイプの下端と下パイプの下端とを接合する手間を省くことができ、製作が容易になる。
【００１２】
本第２発明は、ハンガーパイプから補強体の前端部までの長さがハンガーパイプから補強体の後端部までの長さよりも長く形成され、
ハンガーパイプから補強体の前端部までの範囲が下パイプに接合されているとともに、ハンガーパイプから補強体の後端部までの範囲が立パイプに接合されているものである。
【００１３】
これによると、自転車用フレームに下向きの荷重が作用した場合、この荷重は前輪側にかかる前荷重と後輪側にかかる後荷重とに分かれ、前フレームの下パイプには前輪側からの曲げモーメントが作用し、前フレームの立パイプには後輪側からの曲げモーメントが作用する。一般的に、下パイプに作用する前輪側からの曲げモーメントは立パイプに作用する後輪側からの曲げモーメントよりも大きくなるため、ハンガーパイプから補強体の前端部までの長さをハンガーパイプから補強体の後端部までの長さよりも長く形成することで、前記下パイプに作用する大きな曲げモーメントによる下パイプの変形を十分に防止することができる。
【００１４】
また、立パイプに作用する曲げモーメントは下パイプに作用する曲げモーメントよりも小さくなるため、ハンガーパイプから補強体の後端部までの長さがハンガーパイプから補強体の前端部までの長さより短くても、立パイプの変形を防止することができるため、補強体を前後方向において小型化できる。
【００１５】
本第３発明は、補強体は、前フレームの長手方向に直交する断面がＵ形状に形成されており、
補強体の前記断面の深さは、第１変曲部の下向き頂点部の位置において補強体の前後両端部よりも深く形成されているとともに、下向き頂点部から前後に離れた位置ほど次第に浅くなるものである。
【００１６】
これによると、自転車用フレームに下向きの荷重がかかった場合、前フレームの第１変曲部の下向き頂点部（下端部）に最大曲げモーメントが作用する。これに対して、補強体の断面をＵ形状にし、前記下向き頂点部の位置における補強体の断面の深さを補強体の前後両端部における断面の深さよりも深くしているため、補強体の断面係数が前記下向き頂点部付近で最大になる。これにより、前記最大曲げモーメントによる第１変曲部の変形を防止することができる。
【００１７】
また、前記下向き頂点部から前後へ離れた位置ほど曲げモーメントは減少し、これに応じて補強体の断面の深さを次第に浅くすることで、曲げモーメントによる第１変曲部の変形を防止しつつ、補強体を深さ方向（高さ方向）において小型化できる。
【００１８】
本第４発明は、補強体の前端部の左右方向の両側端部に、中央部よりも前フレームの長手方向前方へ突出する前端突出部が形成され、
補強体の後端部の左右方向の両側端部に、中央部よりも前フレームの長手方向後方へ突出する後端突出部が形成され、
前端突出部と後端突出部とがそれぞれ前フレームの外周面に溶接されているものである。
【００１９】
これによると、引張応力は、前フレームの中立面の下側に発生し、中立面から下側に最も離れた位置すなわち前フレームの長手方向軸心に直交する断面における下端位置で最大となる。これに対して、補強体の前端突出部は前記前フレームの長手方向軸心に直交する断面における下端位置を避けて左右両側方に位置するため、引張応力が最大になる位置から左右両側方にずれた位置において、前端突出部と前フレームの外周面との溶接長さを十分に長く確保することができる。これにより、前フレームの長手方向軸心に直交する断面における下端位置に発生する最大引張応力が前端突出部と前フレームの外周面との溶接箇所で分散して受けられるため、十分な強度が保たれる。
【００２０】
さらに、前記と同様にして、前記最大引張応力が後端突出部と前フレームの外周面との溶接箇所で分散して受けられるため、十分な強度が保たれる。
本第５発明は、補強体は左右一対の分割された補強板より構成され、
これら両補強板同士が溶接されているものである。
【００２１】
これによると、ハンガーパイプを前フレームに溶接した後、両補強板をそれぞれ前フレームとハンガーパイプとに溶接し、さらに両補強板同士を溶接することによって、補強体を容易に取付けることができる。尚、ハンガーパイプと前フレームとの接合部分は補強体で補強されるとともに、ハンガーパイプと前フレームとが直接溶接されているため、十分な強度を確保することができる。
【００２２】
本第６発明は、補強体の左右方向の中央部と前フレームの外周面との間に空隙部が形成され、
前フレームの下端部に、前フレーム内に侵入した液体を空隙部へ排出する前フレーム側排出孔が形成され、
ハンガーパイプに、空隙部へ排出された液体をハンガーパイプ内へ導入する導入孔と、導入孔から導入された液体を外部へ排出するハンガーパイプ側排出孔とが形成されているものである。
【００２３】
これによると、雨水等の不要な液体が前フレーム内に侵入した場合、この液体は、前フレーム内から前フレーム側排出孔を通って空隙部へ排出され、その後、空隙部から導入孔を通ってハンガーパイプ内へ導入され、ハンガーパイプ内からハンガーパイプ側排出孔を通って外部へ排出される。これにより、不要な液体が前フレーム内に溜まることはなく、前フレームの腐食等を防止することができる。また、補強体には、排出孔を形成する必要はないため、補強体の強度を保つことができる。
【００２４】
本第７発明は、チェーンステーとバックホークとは、曲げ加工した第２変曲部を有する１本のパイプ部材よりなる後フレームで構成され、
第２変曲部に、後輪を支持するための後輪支持ブラケットが接合され、
後フレームの一端がハンガーパイプに接合されるとともに、後フレームの他端が前フレームの立パイプに接合されているものである。
【００２５】
これによると、１本のパイプ部材を曲げ加工することによってチェーンステーとバックホークとを形成しているため、パイプ部材を切断する手間やチェーンステーの後端とバックホークの後端とを接合する手間を省くことができ、製作が容易になる。
【００２６】
本第８発明は、前記第１発明から第７発明のいずれかに記載の自転車用フレームを有することを特徴とする自転車である。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によると、前フレームとハンガーパイプとチェーンステーと補強体とは溶接によって接合されているため、金型が不要となり、モデルチェンジに迅速に対応することができ、特に少量多品種生産に適する。
【００２８】
また、補強体の左右方向の両側端部を前フレームの外周面の左右両側端部に溶接することにより、補強体と前フレームとの溶接箇所が中立面の近傍の伸縮の少ない位置に形成され、このため、溶接箇所に作用する応力が低減され、溶接箇所の強度を十分確保することができる。
【００２９】
また、一般的に、下パイプに作用する前輪側からの曲げモーメントは立パイプに作用する後輪側からの曲げモーメントよりも大きくなるため、ハンガーパイプから補強体の前端部までの長さをハンガーパイプから補強体の後端部までの長さよりも長く形成することで、前記下パイプに作用する大きな曲げモーメントによる下パイプの変形を十分に防止することができる。
【００３０】
また、立パイプに作用する曲げモーメントは下パイプに作用する曲げモーメントよりも小さくなるため、ハンガーパイプから補強体の後端部までの長さがハンガーパイプから補強体の前端部までの長さより短くても、立パイプの変形を防止することができるため、補強体を前後方向において小型化できる。
【００３１】
また、前フレームの下向き頂点部の位置における補強体の断面の深さを補強体の前後両端部における断面の深さよりも深くしているため、補強体の断面係数が前記下向き頂点部付近で最大になり、これにより、前記最大曲げモーメントによる第１変曲部の変形を防止することができる。
【００３２】
また、下向き頂点部から前後へ離れた位置ほど曲げモーメントは減少し、これに応じて補強体の断面の深さを次第に浅くすることで、曲げモーメントによる第１変曲部の変形を防止しつつ、補強体を深さ方向（高さ方向）において小型化できる。
【００３３】
また、引張応力が最大になる位置から左右両側方にずれた位置において、前端突出部と前フレームの外周面との溶接長さを十分に長く確保することができるため、前フレームの長手方向軸心に直交する断面における下端位置に発生する最大引張応力が前端突出部と前フレームの外周面との溶接箇所で分散して受けられ、十分な強度が保たれる。さらに、前記と同様にして、前記最大引張応力が後端突出部と前フレームの外周面との溶接箇所で分散して受けられるため、十分な強度が保たれる。
【００３４】
また、補強体を左右一対の分割された補強板より構成することによって、ハンガーパイプを前フレームに溶接した状態で、補強体を容易に取付けることができる。ハンガーパイプと前フレームとの接合部分は補強体で補強されるとともに、ハンガーパイプと前フレームとが直接溶接されているため、十分な強度を確保することができる。
【００３５】
また、不要な液体が前フレーム内に溜まることはなく、これにより、前フレームの腐食等を防止することができる。尚、補強体には、排出孔を形成する必要はないため、補強体の強度を保つことができる。
【００３６】
さらに、１本のパイプ部材を曲げ加工することによって立パイプと下パイプとを形成しているため、パイプ部材を切断する手間や立パイプの下端と下パイプの下端とを接合する手間を省くことができる。同様に、１本のパイプ部材を曲げ加工することによってチェーンステーとバックホークとを形成しているため、パイプ部材を切断する手間やチェーンステーの後端とバックホークの後端とを接合する手間を省くことができる。これにより、自転車用フレームを容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明における実施の形態を図面に基いて説明する。
（実施の形態１）
先ず、実施の形態１を図１〜図１２に基いて説明する。
【００３８】
図１に示すように、自転車１は、自転車用フレーム２と、前輪３と、後輪４と、ハンドル５と、サドル６と、ペダルクランク７と、ギヤ８と、チェーン９等を備えている。
自転車用フレーム２は次のように構成されている。
【００３９】
図２に示すように、自転車用フレーム２は、立パイプ１１と、下パイプ１２と、チェーンステー１３と、バックホーク１４と、ヘッドパイプ１５と、ハンガーパイプ１６とを具備している。立パイプ１１と下パイプ１２とは、１本の円筒状のパイプ部材２１をＶ形状に曲げ加工することによって製作された前フレーム２２で構成されている。前フレーム２２は下端部に円弧状の第１変曲部２３を有している。ヘッドパイプ１５は前フレーム２２の前端に溶接されている。
【００４０】
また、ハンガーパイプ１６は、左右両側が開口した円筒状のパイプであり、前フレーム２２の第１変曲部２３の下側外周面に溶接されている。チェーンステー１３とバックホーク１４とは、１本の円筒状のパイプ部材２５をＶ形状に曲げ加工することによって製作された後フレーム２６で構成されている。後フレーム２６は後端部に円弧状の第２変曲部２７を有している。後フレーム２６は左右一対製作され、後フレーム２６の下部一端がハンガーパイプ１６の外周面に溶接され、後フレーム２６の上部他端が立パイプ１１の上端部に溶接されている。
【００４１】
また、後フレーム２６の第２変曲部２７には後輪支持ブラケット２９が溶接されており、後輪４は後輪支持ブラケット２９によって支持されている。尚、図１に示すように、ペダルクランク７は、ハンガーパイプ１６に装着されており、ギヤ８とチェーン９とを介して後輪４に駆動力を伝達する。
【００４２】
また、自転車用フレーム２には、ハンガーパイプ１６と前フレーム２２との接合部分を補強する補強体３１が設けられている。この補強体３１は次のように構成されている。
図３に示すように、補強体３１は、前フレーム２２の長手方向（前後方向）において、第１変曲部２３に沿って円弧状に湾曲している。図４に示すように、補強体３１は、前フレーム２２の長手方向に直交する断面（図３のａ−ａ断面〜ｆ−ｆ断面）が略Ｕ形状に形成されており、前フレーム２２の外周面に沿ってカールしている。これにより、補強体３１の左右方向の中央部３１ａは、両側端部３１ｂ，３１ｃよりも、前フレーム２２の径方向外向き（下向き）に窪んでいる。また、補強体３１の両側端部３１ｂ，３１ｃはそれぞれ第１変曲部２３における前フレーム２２の外周面の左右両側端部に溶接されている。
【００４３】
補強体３１の前記断面の深さＨは、図４（３）に示すように第１変曲部２３の下向き頂点部Ａ（下端部）の位置付近で最も深く、下向き頂点部Ａから前後に離れた位置ほど次第に浅くなるように形成されている。図４，図５に示すように、補強体３１の左右方向の中央部３１ａと前フレーム２２の外周面との間には空隙部３２が形成されている。この空隙部３２は、前記下向き頂点部Ａの位置付近において最も広くなり、下向き頂点部Ａから前後に離れた位置ほど次第に狭くなり、補強体３１の前後両端部において閉鎖する。
【００４４】
図６，図７に示すように、補強体３１の前後両端間の中央よりも僅かに後ろ寄りの位置には、下向きに突出した突部３３が形成されており、突部３３には、嵌込部３４ａ，３４ｂが左右一対形成されている。これら両嵌込部３４ａ，３４ｂはそれぞれ、下部が開放された半円形状に形成されている。図３に示すように、ハンガーパイプ１６は両嵌込部３４ａ，３４ｂに嵌まり込んでおり、ハンガーパイプ１６の外周面と各嵌込部３４ａ，３４ｂの内周面とが溶接されている。尚、この部分の溶接箇所Ｃ１の長さはハンガーパイプ１６の外周長さの約１／２である。
【００４５】
図３に示すように、ハンガーパイプ１６から補強体３１の前端部までの長さＢ１がハンガーパイプ１６から補強体３１の後端部までの長さＢ２よりも長く形成されている。ハンガーパイプ１６から補強体３１の前端部までの範囲が下パイプ１２に溶接されているとともに、ハンガーパイプ１６から補強体３１の後端部までの範囲が立パイプ１１に溶接されている。
【００４６】
図６〜図１０に示すように、補強体３１の前端部における左右方向の両側端部３１ｂ，３１ｃには、中央部３１ａよりも前フレーム２２の長手方向前方へ突出する前端突出部３１ｄ，３１ｅが形成されている。これら両前端突出部３１ｄ，３１ｅから前記中央部３１ａにかけてはＵ形状（図９（ａ）参照）に形成されており、両前端突出部３１ｄ，３１ｅが前フレーム２２の外周面に溶接されている。
【００４７】
同様に、補強体３１の後端部における左右方向の両側端部３１ｂ，３１ｃには、中央部３１ａよりも前フレーム２２の長手方向後方へ突出する後端突出部３１ｆ，３１ｇが形成されている。これら両後端突出部３１ｆ，３１ｇから前記中央部３１ａにかけてはＵ形状（図９（ｂ）参照）に形成されており、両後端突出部３１ｆ，３１ｇが前フレーム２２の外周面に溶接されている。
【００４８】
図７に示すように、補強体３１は左右一対の分割された補強板３５ａ，３５ｂより構成されており、これら両補強板３５ａ，３５ｂ同士が溶接されている。尚、左右一方の補強板３５ａと他方の補強板３５ｂとは左右対称形状に形成されている。また、図５に示すように、補強体３１の外表面には、ブレーキワイヤーを保持する保持用ダボ等の保持用金具３６が溶接により接合されている。
【００４９】
以下、上記構成における作用を説明する。
図２に示すように、前フレーム２２とハンガーパイプ１６とチェーンステー１３と補強体３１とは溶接によって一体に接合されているため、金型が不要となり、モデルチェンジに迅速に対応することができ、特に少量多品種生産に適する。
【００５０】
また、図１に示すように、自転車１に運転者が乗車した場合、運転者の体重や路面からの衝撃等によって自転車用フレーム２に下向きの荷重Ｗが作用する。この場合、荷重Ｗは前輪側にかかる前荷重Ｆ１と後輪側にかかる後荷重Ｆ２とに分かれ、前フレーム２２の下パイプ１２には前輪側からの曲げモーメントＭ１が作用し、前フレーム２２の立パイプ１１には後輪側からの曲げモーメントＭ２が作用する。
【００５１】
尚、前輪３の中心部から第１変曲部２３の下向き頂点部Ａまでの距離をＬ１、後輪４の中心部から下向き頂点部Ａまでの距離をＬ２とすると、曲げモーメントＭ１，Ｍ２は図１（ｂ）に示すような式で表すことができる。
【００５２】
一般的に、前記曲げモーメントＭ１は曲げモーメントＭ２よりも大きくなる（Ｍ１＞Ｍ２）ため、図３に示すように、ハンガーパイプ１６から補強体３１の前端部までの長さＢ１をハンガーパイプ１６から補強体３１の後端部までの長さＢ２よりも長く（Ｂ１＞Ｂ２）形成することで、下パイプ１２に作用する大きな曲げモーメントＭ１による下パイプ１２の変形を十分に防止することができる。
【００５３】
また、曲げモーメントＭ２は曲げモーメントＭ１よりも小さくなるため、ハンガーパイプ１６から補強体３１の後端部までの長さＢ２がハンガーパイプ１６から補強体３１の前端部までの長さＢ１より短くても、立パイプ１１の変形を防止することができる。これにより、補強体３１を前後方向において小型化できる。
【００５４】
図１２に示すように、自転車用フレーム２に下向きの荷重Ｗがかかった場合、伸縮しない中立面Ｎが前フレーム２２の長手方向軸心２２ａに沿って存在し、中立面Ｎの上側において圧縮応力が発生し、中立面Ｎの下側において引張応力が発生する。尚、これらの応力は中立面Ｎから離れた位置ほど増大する。
【００５５】
前記中立面Ｎは前フレーム２２の外周面の左右両側端部を横断する位置にあり、したがって、図４に示すように、補強体３１の左右方向の両側端部３１ｂ，３１ｃを前フレーム２２の外周面の左右両側端部に溶接することにより、補強体３１と前フレーム２２との溶接箇所Ｃ２が中立面Ｎの近傍の伸縮の少ない位置に形成される。このため、前記溶接箇所Ｃ２に作用する応力が低減され、溶接箇所Ｃ２の強度を十分確保することができる。
【００５６】
また、自転車用フレーム２に下向きの荷重Ｗがかかった場合、前フレーム２２の第１変曲部２３の下向き頂点部Ａに最大曲げモーメントが作用する。これに対して、補強体３１の断面をＵ形状にし、図４（３）に示すように前記下向き頂点部Ａの位置付近において補強体３１の断面の深さＨを最も深くしているため、補強体３１の断面係数が前記下向き頂点部Ａの位置付近で最大になる。これにより、前記最大曲げモーメントによる第１変曲部２３の変形を防止することができる。
【００５７】
また、前記下向き頂点部Ａから前後へ離れた位置ほど曲げモーメントは減少し、これに応じて補強体３１の断面の深さＨを次第に浅くすることで、曲げモーメントによる第１変曲部２３の変形を防止しつつ、補強体３１を深さＨ方向（高さ方向）において小型化できる。
【００５８】
また、図１２に示すように、引張応力は、前フレーム２２の中立面Ｎの下側に発生し、中立面Ｎから下側に最も離れた位置すなわち前フレーム２２の長手方向軸心２２ａに直交する断面における下端位置２２ｂで最大となる。これに対して、図９（ａ），図１０に示すように、補強体３１の前端突出部３１ｄ，３１ｅは前記下端位置２２ｂを避けて左右両側方に位置するため、引張応力が最大になる位置から左右両側方にずれた位置において、前端突出部３１ｄ，３１ｅと前フレーム２２の外周面との溶接長さを十分に長く確保することができる。これにより、前記下端位置２２ｂに発生する最大引張応力が前端突出部３１ｄ，３１ｅと前フレーム２２の外周面との溶接箇所Ｃ３で分散して受けられるため、十分な強度が保たれる。
【００５９】
さらに、前記と同様に、図９（ｂ），図１１に示すように、補強体３１の後端突出部３１ｆ，３１ｇは前記下端位置２２ｂを避けて左右両側方に位置するため、引張応力が最大になる位置から左右両側方にずれた位置において、後端突出部３１ｆ，３１ｇと前フレーム２２の外周面との溶接長さを十分に長く確保することができる。これにより、前記下端位置２２ｂに発生する最大引張応力が後端突出部３１ｆ，３１ｇと前フレーム２２の外周面との溶接箇所Ｃ４で分散して受けられるため、十分な強度が保たれる。
【００６０】
また、図３に示すように、ハンガーパイプ１６の外周面と補強体３１の各嵌込部３４ａ，３４ｂの内周面との溶接箇所Ｃ１の長さをそれぞれハンガーパイプ１６の外周長さの約１／２まで確保しているため、十分な溶接強度を得ることができる。
【００６１】
また、自転車用フレーム２を製作する際、ハンガーパイプ１６を前フレーム２２に溶接した後、両補強板３５ａ，３５ｂをそれぞれ前フレーム２２とハンガーパイプ１６とに溶接し、さらに両補強板３５ａ，３５ｂ同士を溶接することによって、補強体３１を容易に取付けることができる。尚、図５に示すように、ハンガーパイプ１６と前フレーム２２との接合部分は補強体３１で補強されるとともに、ハンガーパイプ１６と前フレーム２２とが直接溶接されているため、十分な強度を確保することができる。
【００６２】
また、図２に示すように、１本のパイプ部材２１を曲げ加工することによって立パイプ１１と下パイプ１２とを形成しているため、パイプ部材２１を切断する手間や立パイプ１１の下端と下パイプ１２の下端とを接合する手間を省くことができ、製作が容易になる。
【００６３】
同様に、１本のパイプ部材２５を曲げ加工することによってチェーンステー１３とバックホーク１４とを形成しているため、パイプ部材２５を切断する手間やチェーンステー１３の後端とバックホーク１４の後端とを接合する手間を省くことができ、製作が容易になる。
【００６４】
尚、図３に示すように、保持用金具３６を補強体３１に溶接することにより、前フレーム２２の強度低下を防止することができる。また、前後の全長や左右の幅或いは断面深さＨの異なった複数種類の補強体３１を用意しておき、前フレーム２２のサイズに応じて最適なサイズの補強体３１を溶接することも可能である。この場合、前フレーム２２のデザイン形状を大幅に変える必要はなく、前フレーム２２の設計が容易に行える。
【００６５】
前記実施の形態では、図４に示すように、補強体３１と前フレーム２２との溶接箇所Ｃ２を中立面Ｎの近傍位置に形成しているが、前記溶接箇所Ｃ２を中立面Ｎに一致する位置に形成してもよい。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２を図１３に基いて説明する。
【００６６】
前フレーム２２の下端部には、前フレーム２２内に侵入した液体を空隙部３２へ排出する第一および第二の前フレーム側排出孔４１，４２が形成されている。また、ハンガーパイプ１６には、空隙部３２へ排出された液体をハンガーパイプ１６内へ導入する導入孔４３と、導入孔４３から導入された液体を外部下方へ排出するハンガーパイプ側排出孔４４とが形成されている。
【００６７】
以下、前記構成における作用を説明する。
雨水等の不要な液体が前フレーム２２内に侵入した場合、この液体は、前フレーム２２内から第一の前フレーム側排出孔４１を通って空隙部３２へ排出され、その後、空隙部３２から導入孔４３を通ってハンガーパイプ１６内へ導入され、ハンガーパイプ１６内からハンガーパイプ側排出孔４４を通って外部下方へ排出される。
【００６８】
また、自転車用フレーム２を製作する際、自転車用フレーム２を洗浄液で洗浄する工程において、自転車用フレーム２内に残留した洗浄液等の不要な液体は、第二の前フレーム側排出孔４２を通って空隙部３２へ排出され、その後、空隙部３２から導入孔４３を通ってハンガーパイプ１６内へ導入され、ハンガーパイプ１６内からハンガーパイプ側排出孔４４を通って外部下方へ排出される。
【００６９】
これにより、雨水や洗浄液等の不要な液体が前フレーム２２内に溜まることはなく、前フレーム２２の腐食等を防止することができる。また、補強体３１には、排出孔を形成する必要はないため、補強体３１の強度を保つことができる。
【００７０】
前記実施の形態では、雨水が第一の前フレーム側排出孔４１から空隙部３２へ排出し、洗浄液が第二の前フレーム側排出孔４２から空隙部３２へ排出するように構成されているが、雨水が第二の前フレーム側排出孔４２から排出し、洗浄液が第一の前フレーム側排出孔４１から排出するように構成してもよい。また、雨水と洗浄液とがそれぞれ両排出孔４１，４２から排出するように構成してもよい。さらに、２個の前フレーム側排出孔４１，４２を形成しているが、３個以上の複数個又は１個のみ形成してもよい。また、導入孔４３とハンガーパイプ側排出孔４４とをそれぞれ１個ずつ形成しているが、複数個ずつ形成してもよい。
（実施の形態３）
前述した実施の形態１では、図４に示すように補強体３１の断面をＵ形状に形成しているが、図１４に示すように、Ｖ形状に形成してもよい。尚、図１４の（１）〜（６）は図３におけるａ−ａ〜ｆ−ｆ断面に相当している。
（実施の形態４）
前述した実施の形態１では、図４に示すように補強体３１の断面をＵ形状に形成しているが、図１５に示すように、凹形状に形成してもよい。尚、図１５の（１）〜（６）は図３におけるａ−ａ〜ｆ−ｆ断面に相当している。
【００７１】
前記各実施の形態では、前フレーム２２の断面形状を円形状にしているが、円形状に限定されるものではなく、例えば楕円形状やその他の異形断面形状であってもよい。
前記各実施の形態では、補強体３１を左右一方の補強板３５ａと他方の補強板３５ｂとに２分割しているが、３分割以上の複数分割してもよい。また、分割は左右対称ではなく非対称であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、電動自転車や三輪自転車或いはその他の特殊な自転車等のフレームに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における自転車用フレームを備えた自転車の側面図、（ｂ）は（ａ）における自転車用フレームに作用するモーメントを示した図
【図２】同、自転車用フレームの側面図
【図３】同、自転車用フレームの前フレームとハンガーパイプとの接合部分の拡大側面図
【図４】（１）は図３におけるａ−ａ矢視図、（２）は図３におけるｂ−ｂ矢視図、（３）は図３におけるｃ−ｃ矢視図、（４）は図３におけるｄ−ｄ矢視図、（５）は図３におけるｅ−ｅ矢視図、（６）は図３におけるｆ−ｆ矢視図
【図５】同、自転車用フレームの前フレームとハンガーパイプとの接合部分の拡大縦断面図
【図６】同、自転車用フレームの補強体の斜視図
【図７】同、自転車用フレームの補強体を両補強板に分割した斜視図
【図８】図７におけるＸ−Ｘ矢視図
【図９】（ａ）は図６におけるＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図６におけるＹ−Ｙ矢視図
【図１０】図３におけるＸ−Ｘ矢視図
【図１１】図３におけるＹ−Ｙ矢視図
【図１２】（ａ）は前フレームに発生する応力を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図
【図１３】本発明の実施の形態２における自転車用フレームの前フレームとハンガーパイプとの接合部分の拡大縦断面図
【図１４】本発明の実施の形態３における自転車用フレームの補強体の断面図
【図１５】本発明の実施の形態４における自転車用フレームの補強体の断面図
【図１６】従来のダイカストを用いた自転車用フレームの側面図
【図１７】従来の溶接を用いた自転車用フレームの側面図
【符号の説明】
【００７４】
１      自転車
２      自転車用フレーム
４      後輪
１１    立パイプ
１２    下パイプ
１３    チェーンステー
１４    バックホーク
１６    ハンガーパイプ
２１    パイプ部材
２２    前フレーム
２３    第１変曲部
２５    パイプ部材
２６    後フレーム
２７    第２変曲部
２９    後輪支持ブラケット
３１    補強体
３１ａ    補強体の左右方向の中央部
３１ｂ，３１ｃ    補強体の左右方向の両側端部
３１ｄ，３１ｅ    前端突出部
３１ｆ，３１ｇ    後端突出部
３２    空隙部
３５ａ，３５ｂ    補強板
４１，４２    第一，第二の前フレーム側排出孔
４３    導入孔
４４    ハンガーパイプ側排出孔
Ａ    下向き頂点部
Ｂ１    ハンガーパイプから補強体の前端部までの長さ
Ｂ２    ハンガーパイプから補強体の後端部までの長さ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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