(57)【要約】【課題】フレーム本体の軽量化及び強度の向上を図ることができるようにする。【解決手段】自転車用フレーム１０の製造方法は、以下の工程を含む。第１の金型２１ａに複数の繊維シートを積層し、第１の繊維シート群Ｓ１を設ける工程。第１の金型２１ａとフレーム本体１の幅方向Ｚと直交する接合方向に対向する第２の金型２２ａに複数の繊維シートを積層し、第２の繊維シート群Ｓ２を設ける工程。次に、第１の金型２１ａと第２の金型２２ａを型閉めし、第１の繊維シート群Ｓ１と第２の繊維シート群Ｓ２を接合方向に接合すると共にフレーム本体１を成形する工程。第１の金型２１ａ及び第２の金型２２ａからフレーム本体１を脱型する工程。そして、第１の繊維シート群Ｓ１と第２の繊維シート群Ｓ２の接合箇所Ｑは、フレーム本体１の幅方向Ｚの側部に形成される。【選択図】図３
2012040991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料を構成する複数の繊維シートから自転車用フレームのフレーム本体を一体に成形する方法であって、
第１の金型に前記複数の繊維シートを積層し、第１の繊維シート群を設ける工程と、
前記第１の金型と前記フレーム本体の幅方向と直交する接合方向に対向する第２の金型に前記複数の繊維シートを積層し、第２の繊維シート群を設ける工程と、
前記第１の金型と前記第２の金型を型閉めし、前記第１の繊維シート群と前記第２の繊維シート群を前記接合方向に接合すると共に前記フレーム本体を成形する工程と、
前記第１の金型及び前記第２の金型から前記フレーム本体を脱型する工程と、
を含み、
前記第１の繊維シート群と前記第２の繊維シート群の接合箇所は、前記フレーム本体の幅方向の側部に形成される
ことを特徴とする自転車用フレームの製造方法。
【請求項２】
前記第１の金型及び前記第２の金型は、複数設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の自転車用フレームの製造方法。
【請求項３】
前記接合箇所は、前記フレーム本体を構成するフレーム材の中立軸から前記フレーム材の上下方向に±３５°の範囲に設定される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の自転車用フレームの製造方法。
【請求項４】
前記接合箇所は、前記フレーム材の前記中立軸上に位置される
ことを特徴とする請求項３に記載の自転車用フレームの製造方法。
【請求項５】
前記第１の金型と前記第２の金型の間に、前記第１の繊維シート群及び前記第２の繊維シート群を前記第１の金型及び前記第２の金型へ密着させる内圧バッグを設けた
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用フレームの製造方法。
【請求項６】
複合材料を構成する複数の繊維シートによって複数のパイプ状のフレーム材が一体に成形されたフレーム本体と、を備え、
前記フレーム本体は、前記複数の繊維シートを積層した第１の繊維シート群及び第２の繊維シート群を前記フレーム本体の幅方向と直交する方向で接合することで形成され、
前記第１の繊維シート群と前記第２の繊維シート群の接合箇所が、前記フレーム本体の幅方向の側部に形成されている
ことを特徴とする自転車用フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維やガラス繊維等の複合材料を用いた自転車用フレームの製造方法及び自転車用フレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭素繊維やガラス繊維等の複合材料からなる自転車用フレームが普及している。従来の複合材料を用いた自転車用フレームの形状としては、例えば前側と後側の２つの三角形を合わせて形成されるダイヤモンド形フレームがある。このダイヤモンド形の自転車用フレームは、操舵部分であるヘッドパイプと、トップチューブと、ダウンチューブと、シートチューブと、シートステイと、チェーンステイと、ボトムブラケットシェルとから構成されている。
【０００３】
次に、図９を参照して従来の自転車用フレームの製造方法について説明する。
図９は、従来の自転車用フレームの製造方法を示す斜視図である。
図９に示すように、従来の自転車用フレーム１００は、複数のパイプ材を接合して形成されるフレーム本体１０１から構成されている。なお、複数のパイプ材は、複合材料から形成されている。
【０００４】
このフレーム本体１０１は、ヘッドパイプ１０２に、シートチューブ１０４と一体に成形されたトップチューブ１０３と、ボトムブラケットシェル１０８と一体に成形されたダウンチューブ１０５を接合している。また、フレーム本体１０１は、シートチューブ１０４にシートステイ１０６と接合し、ボトムブラケットシェル１０８にチェーンステイ１０７を接合している。
【０００５】
そして、このフレーム本体１０１は、エポキシ系接着剤を用いて複数のパイプ材を固定している。そのため、フレーム本体１０１の複数の箇所に接着材が必要となり、重量が増加するという問題を有していた。また、複数の箇所を接合するため、接着不良が起こる確率が増加する、という問題も有していた。
【０００６】
また、接合箇所を削減させるために、ヘッドパイプ、トップチューブやダウンチューブ等を一体に成形する技術も用いられている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載された技術では、幅方向に分割した中空の略半円状の部材を接合することで、ヘッドパイプやトップチューブ等を形成している。
【０００７】
次に、図１０及び図１１を参照して従来の他の自転車用フレームの製造方法について説明する。
図１０は従来の他の自転車用フレームの製造方法を示す斜視図、図１１は従来の他の自転車用フレームを示す斜視図である。図１２は、従来の他の自転車用フレームの製造方法を示す断面図である。
【０００８】
図１０及び図１１に示すように、従来の他の自転車用フレーム２００は、複合材料から形成されたフレーム本体２０１から構成されている。このフレーム本体２０１は、ヘッドパイプ２０２と、トップチューブ２０３と、シートチューブ２０４と、ダウンチューブ２０５と、ボトムブラケットシェル２０８を複合材料によって一体に成形している。
【０００９】
そして、図１２に示すように、このフレーム本体２０１は、一対の成形型２１０と、内圧バッグ２１４を用いて製造される。一対の成形型２１０は、フレーム本体２０１の幅方向Ｚの一側を成型する下型２１１と、他側を成型する上型２１２とから構成されている。すなわち、下型２１１と、上型２１２は、フレーム本体２０１の幅方向Ｚに対向している。そして、内圧バッグ２１４は、下型２１１と、上型２１２の各々に積層された複合材料の間に内包される。
【００１０】
次に、従来の他の自転車用フレーム２００の製造方法について説明する。
まず、図１２に示すように、下型２１１に複合材料による複数の繊維シートを積層させて第１の繊維シート群Ｓ１を設けると共に、上型２１２に複数の繊維シートを積層させて第２の繊維シート群Ｓ２を設ける。そして、内圧バッグ２１４を間に挟んで、下型２１１と、上型２１２を型閉めする。なお、このとき内圧バッグ２１４に第３の繊維シートを巻回する場合もある。
【００１１】
次に、内圧バッグ２１４を加圧して第１の繊維シート群Ｓ１及び第２の繊維シート群Ｓ２を下型２１１と、上型２１２に密着させながら加熱して、フレーム本体２０１を成形する。このとき、下型２１１に設けられた第１の繊維シート群Ｓ１の端部と、上型２１２に設けられた第２の繊維シート群Ｓ２の端部が接合する。これにより、自転車用フレーム２００の製造が完了する。
【００１２】
なお、図１１に示すように、自転車用フレーム２００は、フレーム本体２０１の幅方向Ｚの略中心部に第１の繊維シート群Ｓ１と第２の繊維シート群Ｓ２の接合箇所Ｒが形成されている。特に、トップチューブ２０３及びダウンチューブ２０５での接合箇所Ｒは、フレーム本体２０１の上下方向Ｙに向いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−７１２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、自転車は、構造的にクランク（ペダル）が力点となり、地面に接するタイヤが支点となる。そのため、自転車用フレームでは、ボトムブラケットシェルが力点となり、タイヤにつながるヘッドパイプと、シートステイ及びチェーンステイの軸方向の他端部が支点と置き換えることができる。よって、自転車用フレームには、フレーム本体の縦方向、すなわち上下方向Ｙからの外力または応力の影響が大きく作用する。
【００１５】
そして、自転車用フレームのうち、特にトップチューブとダウンチューブには、フレーム本体の上下方向Ｙへ大きな曲げ応力が作用する。そのため、トップチューブやダウンチューブの上部や下部、すなわちフレームの幅方向の略中心には、大きな力が作用する。
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載された自転車用フレームの製造方法や図１０及び図１１に示す自転車用フレーム２００の製造方法では、成形型２１０をフレーム本体２０１の幅方向Ｚに分割している。そのため、トップチューブ２０３やダウンチューブ２０５の上下方向Ｙの上部や下部における幅方向Ｚの略中心には、第１の繊維シート群Ｓ１と第２の繊維シート群Ｓ２の接合箇所Ｒが形成されている。
【００１７】
よって、複合材料を形成する繊維シートの端は、フレーム本体２０１の幅方向Ｚの略中心に配置される。その結果、従来の自転車用フレームでは、複合材料を形成する繊維の端が、フレーム本体に作用する応力の影響が最も大きい箇所に配置されるため、複合材料を構成する繊維が剥離し、フレーム本体の強度が低下する、という問題を有していた。
【００１８】
また、成形型の分割部分は、余剰樹脂や繊維シートに内包された空気を取り除くための通路として用いられる。そのため、繊維シートの硬化後には、この成形型の分割部分にボイド（樹脂空隙）の発生率が高くなる。そして、従来の自転車用フレームの製造方法では、成形型は、フレーム本体の幅方向に沿って型閉め及び型開けが行われる。すなわち、成形型は、フレーム本体の幅方向の略中心で分割している。その結果、フレーム本体に最も力が作用する箇所にボイドが発生し、フレーム本体の強度の低下を招いていた。
【００１９】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、フレーム本体の軽量化及び強度の向上を図ることができる自転車用フレームの製造方法及び自転車用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】
【００２０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の自転車用フレームの製造方法は、複合材料を構成する複数の繊維シートから自転車用フレームのフレーム本体を一体に成形する方法であり、以下（１）から（４）を示す工程を含んでいる。
（１）第１の金型に複数の繊維シートを積層し、第１の繊維シート群を設ける工程。
（２）第１の金型とフレーム本体の幅方向と直交する接合方向に対向する第２の金型に複数の繊維シートを積層し、第２の繊維シート群を設ける工程。
（３）第１の金型と第２の金型を型閉めし、第１の繊維シート群と第２の繊維シート群を接合方向に接合すると共にフレーム本体を成形する工程。
（４）第１の金型及び第２の金型からフレーム本体を脱型する工程。
そして、第１の繊維シート群と第２の繊維シート群の接合箇所は、フレーム本体の幅方向の側部に形成される。
【００２１】
また、本発明の自転車用フレームは、複合材料を構成する複数の繊維シートによって複数のパイプ状のフレームが一体に成形されたフレーム本体と、を備えている。フレーム本体は、複数の繊維シートを積層した第１の繊維シート群及び第２の繊維シート群をフレーム本体の幅方向と直交する方向で接合することで形成されている。そして、第１の繊維シート群と第２の繊維シート群の接合箇所が、フレーム本体の幅方向の側部に形成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の自転車用フレームの製造方法及び自転車用フレームによれば、第１の繊維シート群及び第２の繊維シート群をフレーム本体の幅方向と直交する方向で接合している。そのため、第１の繊維シート群と第２の繊維シート群の接合箇所が、フレーム本体の幅方向の側部に形成されている。これにより、繊維シートの端部となるつなぎ目が、フレーム本体に最も力が作用するフレーム本体の幅方向の略中心に配置されない。その結果、繊維シートの繊維が剥離したり、フレーム本体の幅方向の略中心にボイドが発生したりすることを防止することができ、フレーム本体の強度を向上させることができる。
【００２３】
更に、フレーム本体を一体に成形していため、フレーム材を接合する必要がない。そのため、フレーム材を接着させるための接着材が不要となり、フレーム本体の軽量化を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の自転車用フレームの実施の形態例を示す斜視図である。
【図２】本発明の自転車用フレームの実施の形態例にかかる自転車用フレーム及び成形型を示す斜視図である。
【図３】本発明の自転車用フレームの実施の形態例にかかる自転車用フレーム及び成形型を示す側面図である。
【図４】本発明の自転車用フレームの実施の形態例にかかる自転車用フレーム及び成形型を示すもので、図３のＥ−Ｅ´線断面図である。
【図５】自転車用フレームのフレーム材に作用する曲げモーメントを示す説明図である。
【図６】自転車用フレームのフレーム材に曲げモーメントが作用した際の力の方向を示す説明図である。
【図７】本発明の自転車用フレームの実施の形態例にかかる繊維シートの接合箇所及び成形型の分割位置を説明するための説明図である。
【図８】本発明の自転車用フレームの実施の形態例にかかる繊維シートの接合箇所及び成形型の分割位置を説明するための説明図である。
【図９】従来の自転車用フレームの製造方法を示す斜視図である。
【図１０】従来の他の自転車用フレームの製造方法を示す斜視図である。
【図１１】従来の他の自転車用フレームを示す斜視図である。
【図１２】従来の他の自転車用フレームの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の自転車用フレームの製造方法及び自転車フレームの実施の形態例について、図１〜図８を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、説明は以下の順序で行うが、本発明は、必ずしも以下の形態に限定されるものではない。
１．自転車用フレームの構成例
２．自転車用フレームの製造方法
３．成形型の分割位置及び繊維シートの接合箇所
【００２６】
１．自転車用フレームの構成例
まず、図１を参照して本発明の実施の形態例（以下、「本例」という。）にかかる自転車用フレームの構成例について説明する。図１は、本例の自転車用フレーム１０を示す側面図である。
【００２７】
本例の自転車用フレーム１０は、炭素繊維、ガラス繊維やアラミド繊維等の複合材料からなるフレーム本体１によって構成されている。このフレーム本体１は、前側と後側の２つの三角形を合わせた形状をなしており、いわゆるダイヤモンド形フレームである。
【００２８】
そして、フレーム本体１は、操舵部分であるヘッドパイプ２と、トップチューブ３と、シートチューブ４と、ダウンチューブ５と、シートステイ６と、チェーンステイ７と、ボトムブラケットシェル８とから構成されている。なお、ヘッドパイプ２と、シートチューブ４と、トップチューブ３と、ダウンチューブ５と、シートステイ６と、チェーンステイ７と、ボトムブラケットシェル８は、複合材料によって一体に成形されている。
【００２９】
また、ヘッドパイプ２と、トップチューブ３と、シートチューブ４と、ダウンチューブ５と、シートステイ６と、チェーンステイ７と、ボトムブラケットシェル８は、それぞれパイプ状の部材であり、本発明のフレーム材を示している。
【００３０】
ここで、ヘッドパイプ２側をフレーム本体１の前側とし、シートステイ６及びチェーンステイ７の後端部側をフレーム本体１の後側とする。そして、トップチューブ３側をフレーム本体１の上側とし、ボトムブラケットシェル８側をフレーム本体１の下側とする。
【００３１】
ヘッドパイプ２には、トップチューブ３の軸方向の一端部と、ダウンチューブ５の軸方向の一端部が一体に接続されている。トップチューブ３の軸方向の他端部には、シートチューブ４の軸方向の一端部に接続されている。シートチューブ４の軸方向の一端部には、シートステイ６の軸方向の一端部が接続されている。そして、シートチューブ４の軸方向の他端部には、ボトムブラケットシェル８が設けられている。
【００３２】
このボトムブラケットシェル８には、ダウンチューブ５の軸方向の他端部と、チェーンステイ７の軸方向の一端部が接続されている。そして、ボトムブラケットシェル８には、クランク軸が取り付けられる取付孔８ａが設けられている。
【００３３】
なお、この自転車用フレーム１０における繊維シートの接合箇所Ｑは、フレーム本体１の前後方向Ｘ及び／又は上下方向Ｙに沿って、フレーム本体１における幅方向Ｚの両側部に形成されている。
【００３４】
２．自転車用フレームの製造方法
次に、図２〜図４を参照して上述した構成を有する本例の自転車用フレーム１０の製造方法について説明する。
図２は、本例の自転車用フレーム１０及び成形型２０を示す斜視図、図３は、本例の自転車用フレーム１０及び成形型２０を示す側面図である。図４は、図３のＥ−Ｅ´線断面図である。
【００３５】
本例の自転車用フレーム１０は、複合材料を構成する複数の繊維シートを成形型２０によって成形することで製造される。繊維シートとしては、例えば炭素繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグや、ドライファブリックに樹脂を塗布したものでもよい。
【００３６】
まず、成形型２０について説明する。図２及び図３に示すように、成形型２０は、フレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向（接合方向）に分割された、複数の金型２１ａ〜２３ｅから構成されている。そして、この成形型２０は、第１の金型群２１と、第２の金型群２２と、第３の金型群２３とを有している。本例では成形型２０は、１８個の金型から構成されているが、成形型２０を構成する金型の数は、１８個以下あるいは１９個以上でもよく、フレーム本体１の形状に合わせて適宜設定されるものである。
【００３７】
第１の金型群２１は、７つの金型２１ａ〜２１ｇから構成されている。そして、この第１の金型群２１は、フレーム本体１を形成する三角形の外側、すなわちフレーム本体１の前後方向Ｘ及び上下方向Ｙの外側に配置されている。第２の金型群２２は、第１の金型群２１と同様に、６つの金型２２ａ〜２２ｆから構成されている。そして、この第２の金型群を構成する６つの金型２２ａ〜２２ｆは、第１の金型群２１を構成する７つの金型２１ａ〜２１ｇとフレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向（接合方向）に対向して配置されている。
【００３８】
第３の金型群２３は、主にフレーム本体１のシートチューブ４及びボトムブラケットシェル８を形成するものである。この第３の金型群２３は、５つの金型２３ａ〜２３ｅから構成されている。第１金型２３ａと第５金型２３ｅは、シートチューブ４を間に挟んでフレーム本体１の前後方向Ｘに対向して配置されている。第２金型２３ｂ及び第３金型２３ｃと第４金型２３ｄも同様に、シートチューブ４を間に挟んでフレーム本体１の前後方向Ｘに対向して配置されている。
【００３９】
また、第１金型２３ａの一部は、第１の金型群２１の第２金型２１ｂと対向しており、第５金型２３ｅの一部は、第１の金型群２１の第１金型２１ａと対向している。さらに、第３金型２３ｃの一部は、第１の金型群２１の第４金型２１ｄと対向しており、第４金型２３ｄの一部は、第１の金型群２１の第５金型２１ｅと対向している。そして、この第１の金型群２１の第４金型２１ｄ及び第５金型２１ｅと、第３の金型群２３の第３金型２３ｃ及び第４金型２３ｄが、ボトムブラケットシェル８を成形する。
【００４０】
そして、成形型２０を構成する金型２１ａ〜２３ｅのうち対向する２つの金型のうち一側が本発明の第１の金型を示しており、他側が第２の金型を示している。
【００４１】
このように、成形型２０を複数の金型で構成することで、１つの金型の大きさを小さくすることができる。よって、金型を小さくすることができるため、金型の加工が行いやすくなる。そのため、金型の寸法精度を向上させることができる。これにより、成形時に繊維シートにしわがより難くなり、より正確な成形を行うことができる。
【００４２】
また、図４に示すように、成形時には、各金型２１ａ〜２３ｅにおける対向する金型との間には、内圧バッグ２４が内包される。
【００４３】
次に、成形型２０及び内圧バッグ２４を用いた自転車用フレーム１０の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、第１の金型群２１の第１金型２１ａに複数の繊維シートを積層し、第１の繊維シート群Ｓ１を設ける。また、第１の金型群２１の第１金型２１ａに対向する第２の金型群２２の第１金型２２ａに複数の繊維シートを積層し、第２の繊維シート群Ｓ２を設ける。なお、他の金型２１ｂ〜２１ｇ、２２ｂ〜２２ｆ、２３ａ〜２３ｅにも繊維シートを積層し繊維シート群を設ける。
【００４４】
次に、成形型２０内に内圧バッグ２４を内包して、成形型２０をフレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向（接合方向）に型閉めする。なお、このとき内圧バッグ２４に繊維シートを巻いてもよい。そして、内包した内圧バッグ２４を加圧して、成形型２０の内部から積層した繊維シートに圧力を加える。そのため、第１の繊維シート群Ｓ１及び第２の戦地シート群Ｓ２は、成形型２０を構成する金型２１ａ〜２３ｅに密着する。
【００４５】
次に、成形型２０を電熱炉やオートクレーブ等の加熱方法によって加熱し、成形する。このとき、第１の繊維シート群Ｓ１の端部と第２の繊維シート群Ｓ２がフレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向（接合方向）に接合する。そして、成形型２０を冷却し、フレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向に沿って複数の金型２１ａ〜２３ｅを型開けする。次いで、成形型２０から成形されたフレーム本体１を脱型する。これにより、自転車用フレーム１０の製造が完了する。
【００４６】
本例では、フレーム本体１に形成される繊維シートの接合箇所Ｑは、フレーム本体１の幅方向Ｚの両側部に位置する。よって、フレーム本体１に最も力が作用するフレーム本体１の幅方向Ｚの略中心に繊維シートのつなぎ目が配置されないため、繊維が剥離することを防止することができ、フレーム本体１の強度を向上させることが可能である。
【００４７】
また、成形型２０をフレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向に分割し、フレーム本体１の幅方向Ｚと直交する方向に沿って金型２１ａ〜２３ｅの型閉め及び型開けを行っている。そのため、ボイド（樹脂空隙）は、フレーム本体１に最も力が作用するフレーム本体１の幅方向Ｚの略中心ではなく、フレーム本体１の幅方向Ｚの両側部に形成される。すなわち、フレーム本体１の強度の低下につながるボイドがフレーム本体１に最も力が作用する箇所に形成されない。これにより、フレーム本体１の強度がボイドによって低下することを防ぐことができる。
【００４８】
さらに、つなぎ目がなく連続した繊維からなる繊維シートを、フレーム本体１に最も力が作用する箇所に配置することができる。これにより、要求される強度に応じた繊維シートの積層を行うことができ、安全性に優れた自転車用フレーム１０を製造することができる。
【００４９】
また、複数のフレーム材を一体成形することで、フレーム材を接合するための接着剤が不要となり、フレーム本体１の軽量化を図ることもできる。
【００５０】
なお、本例では、内圧バッグ２４を用いた、いわゆる内圧成形方法による成形例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、成形型２０内にインサート材を設置し、成形型２０を型閉めした後に樹脂を注入すると共に含浸させて成形するＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形や、ＶａＲＴＭ（Vacuum assisted Resin Transfer Molding）成形等を用いることができる。
【００５１】
３．成形型の分割位置及び繊維シートの接合箇所の範囲
次に、成形型の分割位置及び繊維シートの接合箇所の範囲について図４〜図８を参照して詳細に説明する。
図５及び図６は、フレーム材に作用する力を説明する説明図、図７及び図８は、成形型の分割位置及び繊維シートの接合箇所を説明する説明図である。
【００５２】
ここで、自転車は、構造的にクランク（ペダル）が力点となり、地面に接するタイヤが支点となる。そのため、自転車用フレーム１０では、ボトムブラケットシェル８が力点となり、タイヤにつながるヘッドパイプ２と、シートステイ６及びチェーンステイ７の軸方向の他端部が支点と置き換えることができる。
【００５３】
そして、自転車用フレーム１０に作用する応力は、フレーム本体１の上下方向の加重の影響が大きい。以下、トップチューブ３に作用する曲げ応力を考慮して成形型２０の分割位置及び繊維シートの接合箇所の範囲を決定する。
【００５４】
図５及び図６では、フレーム材としてトップチューブ３に作用する力について説明する。なお、説明を簡単にするためにトップチューブ３の形状を円柱状とする。
図５に示すように、自転車用フレーム１０のフレーム本体１に力が作用すると、トップチューブ３には、曲げモーメントＭが加わる。このとき、図６に示すように、トップチューブ３の上下方向ｍの上部Ｔには、圧縮力Ｐ１が作用し、トップチューブ３の上下方向ｍの下部Ｓには、圧縮力Ｐ１と等しい引張力Ｐ２が作用する（Ｐ１＝Ｐ２）。
【００５５】
そして、トップチューブ３のたわみ（変位）量は、圧縮力Ｐ１及び引張力Ｐ２に比例し、トップチューブ３の縦弾性係数Ｅ及びトップチューブ３の断面２次モーメントＩに反比例する。ここで、図６及び図７に示すように、トップチューブ３における圧縮力Ｐ１が有効に作用する上部Ｔの約中心から引張力Ｐ２が有効に作用する下部Ｓの約中心までの距離ｈは、トップチューブ３の上下方向ｍの長さの約９０％となる。一般的に、図７に示すように、側面領域のうち、約７０％の範囲ｋは、外力による影響を無視できる範囲といえる。
【００５６】
ここで、トップチューブ３内において伸び縮みをしない面を中立面という。また、この中立面とトップチューブ３を幅方向Ｚで切断した断面との交線を中立軸ｎという。そして、図８に示すように、トップチューブ３の幅方向Ｚの側面領域を、トップチューブ３の中立軸ｎからトップチューブ３の上下方向ｍに±４５°の範囲とする。
【００５７】
上述したように、トップチューブ３の幅方向Ｚの側面領域のうち約７０％の範囲は、曲げ応力による影響を無視できる。そのため、成形型２０の分割位置及び第１の繊維シート群Ｓ１と第２の繊維シート群Ｓ２の接合箇所Ｑは、トップチューブ３の幅方向Ｚの側面部の領域の７０％の範囲、すなわち中立軸ｎからトップチューブ３の上下方向ｍに±約３８°の範囲内に設定される。これにより、接合箇所Ｑに対して力が加わることを抑制することができ、繊維シートの剥離を効果的に防止することができる。
【００５８】
また、円柱形以外の様々な断面形状を考慮すると、成形型２０の分割位置及び接合箇所Ｑは、トップチューブ３の中立軸ｎからトップチューブ３の上下方向ｍに角度±３５°（θ１）の範囲内に設定することが好ましい（図４参照）。更に、中立軸ｎ上は、トップチューブ３のうち最も変位が少ない箇所である。そのため、成形型２０の分割位置及び接合箇所Ｑをトップチューブ３の中立軸ｎ上に設けることがより好ましい。
【００５９】
なお、上述ではフレーム材の一具他例としてトップチューブ３を例に挙げて説明したが、他のフレーム材であるヘッドパイプ２、ダウンチューブ５、シートステイ６及びチェーンステイ７も同様である。すなわち、それぞれのフレーム材の中立軸からフレーム材の上下方向に角度±３５°の範囲内に成形型２０の分割位置及び接合箇所Ｑを設定されるものである。
【００６０】
なお、本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。上述した実施の形態例では、フレーム本体１をダイヤモンド形フレームとして形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。フレーム本体１の形状は、例えばダウンチューブとシートステイを除いたＺ形フレームでもよい。あるいは、ダウンチューブとトップチューブを一体に構成すると共にシートステイとチェーンステイを一体に構成したＸ形フレーム等その他各種の形状をフレーム本体に適用することができる。
【００６１】
また、ヘッドパイプ、トップチューブ、シートチューブ、ダウンチューブ及びボトムブラケットシェルのみを一体に成形し、シートステイとチェーンステイを固定ねじや接着によって固定してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１…フレーム本体、  ２…ヘッドパイプ、  ３…トップチューブ、  ４…シートチューブ、  ５…ダウンチューブ、  ６…シートステイ、  ７…チェーンステイ、  ８…ボトムブラケットシェル、  ２０…成形型、  ２１…第１の金型群、  ２２…第２の金型群、  ２３…第３の金型群、  ２１ａ〜２３ｅ…金型、  ２４…内圧バッグ、  ｎ…中立軸、  Ｚ…幅方向、  ｍ…フレーム材の上下方向、  Ｙ…フレーム本体の上下方向、  Ｓ１…第１の繊維シート群、  Ｓ２…第２の繊維シート群
【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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