JPH0971280A - 複合リーガル型自転車フレーム及びその製造方法 - Google Patents

複合リーガル型自転車フレーム及びその製造方法

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JPH0971280A
JPH0971280A JP7231450A JP23145095A JPH0971280A JP H0971280 A JPH0971280 A JP H0971280A JP 7231450 A JP7231450 A JP 7231450A JP 23145095 A JP23145095 A JP 23145095A JP H0971280 A JPH0971280 A JP H0971280A
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rear branch
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Chen Yu-Shuan
ユ−シユアン・チエン
Ryu Ron-Shan
ロン−シヤン・リユー
Rin Chin-Ai
チン−アイ・リン
Chuu Guudon
グ−ドン・チユー
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量で改善された空気力学的特性及びスマー
トさを兼ね備えた自転車フレーム及びその製造方法を提
供する。 【解決手段】 本発明は、放射状に広がる前フレーム部
分と後フレーム部分を含む複合リーガル型自転車フレー
ムを開示する。前フレーム部分は一つの中央主要部とこ
の中央主要部から放射状に広がる複数の脚を含む。後フ
レーム部分は前フレーム部分に連結された後部ホークを
含み、この後部ホークは左後部ブランチ及び右後部ブラ
ンチを有する。硬化した左後ブランチ及び右後ブランチ
を未硬化の前フレーム部分に個別に接合することがで
き、又はこれらを夫々の突合せ面で接着して完全な後ホ
ークを形成し、次いでこれらを未硬化の前フレーム部分
に接合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自転車フレーム及
びその製造方法に関する。更に詳細には、本発明は、複
合材料で製造されたリーガル型（ｌｅｇａｌ ｔｙｐ
ｅ）自転車フレーム及びその製造方法に関する。リーガ
ル型自転車フレームとは、前フレーム部分と後フレーム
部分を有し、前フレーム部分が、中空の中央主要部と、
中央主要部とかじ取り支持手段やシート支持手段やペダ
ル手段などの種々の支持手段との間を夫々連結する複数
の中空アームとを含み、後フレーム部分が、後輪支持手
段に連結された単一の後ホークを含む、非ダイヤモンド
形自転車フレームである。
【０００２】
【従来の技術】従来のダイヤモンド形自転車フレーム
は、前三角部と後三角部とからなる。前三角部は、
（ａ）自転車ハンドル・バーおよび前輪組立に連結する
ためのヘッド・パイプ、（ｂ）自転車サドルに接続され
る上部とペダル支持部に連結された下部とを有する立て
パイプ、（ｃ）ヘッド・パイプと立てパイプの上部とに
連結され上パイプ、及び（ｄ）ヘッド・パイプと立てパ
イプの下部との間に連結される下パイプを含む。
【０００３】一方、従来のダイヤモンド形自転車フレー
ムの後三角部は、（ａ）立てパイプの左上部と後輪組立
の左部分との間を連結するための左バック・ホーク・パ
イプ、（ｂ）立てパイプの右上部と後輪組立の右部分と
の間を連結するための右バック・ホーク・パイプ、
（ｃ）立てパイプの左下部と後輪組立の左部分との間を
連結するための左チェーン・ステー・パイプ、（ｄ）立
てパイプの右下部と後輪組立の右部分との間を連結する
ための右チェーン・ステー・パイプを含む。左バック・
ホーク・パイプと右バック・ホーク・パイプは、総称し
て「後上ホーク」と呼ぶ。左チェーン・ステー・パイプ
及び右チェーン・ステー・パイプは総称して「後下ホー
ク」と呼ぶ。
【０００４】従来のダイヤモンド形フレームで確認され
ている欠点の一つは、比較的多数のパイプ及びジョイン
トを準備し、溶接、ろう付け又は接着しなければならな
いことである。この欠点は更に、各種寸法のパイプと材
料を連結する必要があるために倍増し、その結果、時間
のかかる比較的労働集約的な製造方法及び高い製造コス
トをもたらす。
【０００５】この複雑さを改善し、自転車フレーム製造
関連のコストを低減するために、伝統的なダイヤモンド
形フレームの前三角フレーム部分の各種管状構成要素を
放射形、一般的にはＹ形フレーム本体に組み合わせる、
いわゆるリーガル型自転車フレームが開発された。後三
角フレーム部分は切り詰められて、後下ホーク又は後上
ホークのいずれかを含むのみで、各ホークは二つのブラ
ンチ、すなわち後輪の左側に一つと右側に一つのブラン
チを含む。
【０００６】伝統的なダイヤモンド形自転車フレームの
製造方法を単純化するための別の手法は、米国特許第
４，８５０，６０７号、同第４，８８９，３５５号、同
第４，９０２，４５８号、同第４，９４１，６７４号、
同第４，９８２，９７５号及び同第４，９８６，９４９
号に教示されている、いわゆる単体構造自転車フレーム
を使用することであり、これらの特許の内容を参照によ
って明示的に本明細書に合体する。単体構造自転車フレ
ームの製造では溶接又は接着を必要とせず、又、完成し
た自転車フレームには突合せジョイントがない。複合フ
ァイバで作られた単体構造自転車フレームは又金属フレ
ームより大幅に軽量である。単体構造自転車フレーム
は、製造するのに比較的複雑な母型を必要とし、完成製
品の厚さが大きくなり過ぎ、その結果完成した自転車フ
レームは好ましくない重さになることが多いという欠点
を有する。更に成形には高い精度が要求されるので、母
型の製作は高価になる。単体構造成形方法は一般に三つ
のかさばる母型部材を必要とするが、これらは正しく整
列されずに、完成した自転車フレームの直線度に誤差を
生じさせることがしばしばある。
【０００７】米国特許第４，８５０，６０７号は、
（１）前ホーク・組立を支持するためのかじ取り支持手
段、（２）シート・組立を支持するためのシート支持手
段、（３）ペダル・クランク・組立を支持するためのペ
ダル支持手段、（４）後輪組立を支持するための後輪支
持手段、及び（５）少なくとも二つの支持手段の間に延
びる中空単体構造フレーム構成要素を含む自転車フレー
ムを開示している。中空単体構造フレーム構成要素は、
少なくとも一つの中空パイプ部分に結合された少なくと
も一つの中空接合部を含む。パイプ部分は樹脂含浸繊維
質材料でできた少なくとも一つの細長い条片を含み、中
空接合部は同じ樹脂含浸繊維質材料でできた少なくとも
一つのコーナ・パッチを含む。パイプ条片は、成形され
たリーガル型に沿って一緒に成形された重なり縁部によ
ってコーナ・パッチと完全に合体され、パイプ部分と中
空接合部とを完全に合体する単体構造壁をもたらす。米
国特許第４，８５０，６０７号に開示された単体構造の
自転車フレームは、溶接又は接着を必要とせず、又、完
成した自転車フレームには突合せジョイントがないとい
う利点を有する。更に又、単体構造自転車フレームは複
合ファイバで作られているので金属フレームより大幅に
軽量である。
【０００８】しかし、米国特許第４，８５０，６０７号
に開示された方法は、上記のリーガル型自転車フレーム
の製造には適用できない。リーガル型自転車フレームを
構成する構成要素の数を少なくしたので、構成要素の寸
法を実質的に大きくしなければならない。要するに、リ
ーガル型自転車フレームは（脚の数を減らした）タコの
ような形に構成されており、一般的に、前フレーム部分
と後フレーム部分から構成され、前フレーム部分は、中
空の中央主要部と、中央主要部とかじ取り支持手段やシ
ート支持手段やペダル手段などの種々の支持手段との間
を夫々連結する複数の中空アームとを含み、後フレーム
部分は単に後下ホーク又は後上ホークの一方だけを含
む。後下ホーク又は後上ホークは、二つの支持手段の間
に連結されず、前部に連結される。この結果、第４，８
５０，６０７号で企図されているような少なくとも二つ
の支持手段の間に延びたパイプ部分は存在しない。従っ
て、リーガル型自転車フレームのこの基本的に異なる設
計では、第４，８５０，６０７号に開示されている方法
はほとんど適用不可能である。
【０００９】米国特許第４，８５０，６０７号の一部継
続出願である第４，９０２，４５８号には、中空単体構
造自転車フレームを作成するためのより詳細な方法が開
示されている。第４，９０２，４５８号は特に、合成樹
脂を含浸した繊維質材料でできた少なくとも一つの細長
い条片を含むパイプ区画、及び夫々が硬化可能な合成樹
脂を含浸した繊維質材料でできた少なくとも一つのパッ
チを含む二つの接合区画を形成する段階を含み、接合パ
ッチ及びパイプ条片は夫々、樹脂含浸された繊維質材料
の個別部品であり、従ってこれらの部分は互いに分離し
ている。パイプ区画の各端は接合部分と重なり合い、二
つの支持手段の間を延びる中空シェルを形成する。シェ
ルの未硬化部分は、金属スリーブを通過する通路を経て
外側に通じる膨張ブラダによって母型の表面に対して圧
縮される。更に、第４，９０２，４５８号に開示された
方法は主として、連結パイプ部分の組合せに基づく伝統
的なダイヤモンド形フレームの製造に適用可能であり、
連結パイプ部分のないリーガル型自転車フレームの製造
には適用できない。
【００１０】米国特許第４，９０２，４５８号の一部継
続出願である第４，８８８，３５５号には、かじ取り支
持手段、シート支持手段、ペダル支持手段及び後輪支持
手段のうちの少なくとも二つの間を縦に延びてこれらを
連結する中空単体構造フレーム構成要素を含む自転車フ
レームと、この単体構造フレーム構成要素を製造する方
法とが開示されている。中空単体構造フレーム構成要素
は、少なくとも二つの隣接する壁区画を含み、各壁区画
は、合成樹脂を含浸した繊維質材料でできた少なくとも
一つの成形層を含む。隣接壁区画は、隣接壁区画の一対
の重なった縁部を含む少なくとも一つの完全に合体した
接合部所によって完全に合体されている。この接合部所
は、中空の単体構造フレーム構成要素の内部空洞の周り
に樹脂を含浸した繊維質材料の実質的に連続した壁をも
たらす。米国特許第４，８８８，３５５号に開示された
方法も、伝統的なダイヤモンド形自転車フレームに主と
して適用可能で、このフレームについては、前三角部と
後三角部における構成要素の寸法が同じである。リーガ
ル型自転車フレームについては、前フレーム部分の寸法
が後フレーム部分の寸法より実質的に大きいので、第
４，８８８，３５５号によって教示された方法では、前
フレーム部分及び後フレーム部分の両方をカバーする一
緒に成形された内部空洞を設けることは不可能である。
更に、第４，８８８，３５５号に開示された方法は、リ
ーガル型フレームには存在しない比較的直線状のパイプ
部分を作成するためのものである。
【００１１】米国特許第４，８８８，３５５号の分割特
許出願である第４，９８６，９４９号には、各々が少な
くとも一つの合成樹脂を含浸した繊維質材料層を含む少
なくとも二つの壁区画を形成することによって中空の自
転車フレーム構成要素を作成する方法が開示されてい
る。壁区画の一つの一部分は、壁区画の他の一つの該当
部分に対向する関係に置かれるように配置され、これら
の部分の少なくとも一つの樹脂は実質的に未硬化であ
る。壁区画は互いに隣接して該当する部分とは対向する
関係に置かれている。こうして、対抗する部分は、車輪
支持手段を含む支持手段のうちの少なくとも二つの間を
縦に延びる中空シェルを形成するように、横断して重な
っている。更に、第４，９８６，９４９号に開示された
方法は主として、二つの半分よりわずかに大きな壁区画
を横断して共に重ねることによって比較的細いパイプ状
構成要素を成形するように設計されており、これは、比
較的かさばる前フレーム部分を含むリーガル型自転車フ
レームの作成には適していない。更にリーガル型自転車
フレームでは、後輪支持手段は後フレーム部分を通じて
他のいずれの支持手段にも直接連結されていない。
【００１２】米国特許第４，８５０，６０７号の分割特
許出願である第４，９８２，９７５号には、かじ取り支
持手段、シート支持手段、ペダル支持手段及び後輪支持
手段のうちの少なくとも二つの支持手段を連結する自転
車フレームが開示されている。この自転車フレームは、
少なくとも二つの支持手段の間を縦に延びるる中空単体
構造フレーム構成要素を含み、又夫々合成樹脂を含浸し
た少なくとも一つの繊維質材料成形層を含む少なくとも
二つの隣接する壁区画を含む。隣接する壁区画は、少な
くとも一つの加圧成形された接合部によって完全に合体
され、単体構造フレーム構成要素の内部空洞の周りに、
樹脂を含浸した繊維質材料の単体構造壁をもたらす。加
圧成形された接合部は、隣接壁区画の重なる部分によっ
てもたらされる樹脂含浸繊維質材料の層を重ねることに
よって形成される。第４，９８２，９７５号に開示され
た単体構造フレーム構成要素は、少なくとも二つの支持
手段の間を縦に延びて連結するパイプ部分を含み、従っ
てこれは、伝統的なダイヤモンド形自転車フレームにの
み適用することができ、フレーム構成要素が更に大きな
強度を必要とするためこのようなパイプ部分を含まない
リーガル型自転車フレームには適用できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は、軽
量で改善された空気力学的特性及びスマートさを兼ね備
えた自転車フレームを製造する方法を開発することであ
る。更に詳細には、本発明の主目的は、合成樹脂を含浸
した繊維質材料を含む複合物質からリーガル型自転車フ
レームを作成する方法を開発することである。リーガル
型自転車フレームは、伝統的なダイヤモンド形フレーム
とは様々に異なる前フレーム部分と後フレーム部分を有
する非ダイヤモンド形フレームである。リーガル型自転
車フレームは、前三角部の代わりに一つの中空の中央主
要部と複数の中空アームを含み、この複数の中空アーム
は中空の中央主要部から放射状に広がり、中空の中央主
要部とかじ取り支持手段やシート支持手段やペダル手段
などの種々の支持手段との間を夫々連結する。言い換え
れば、伝統的なダイヤモンドフレームの前三角形フレー
ム部分の種々のパイプ状構成要素が、Ｙ形、Ｔ形、Ｖ
形、Ｚ形の前フレームに組み合わされる。リーガル型自
転車フレームの後フレーム部分は、後下ホーク又は後部
上ホークの一方のみを含み、両方は含まない。各ホーク
は後輪の二つのブランチ、すなわち一つを左側に他の一
つを右側に含む。言い換えれば、伝統的なダイヤモンド
形フレームの後三角フレーム部分が、ただ一つのホーク
を含むように小さくなっている。リーガル型自転車フレ
ームはより少ない構成要素によって構成されるので構成
要素の寸法を実質的に大きくしなければならない。更
に、その形状が（脚の数を減らした）タコに似たリーガ
ル型自転車フレームは、伝統的なダイヤモンド形フレー
ムとは非常に異なる設計を必要とし、従って、この新し
い形式の自転車フレームを作るには新しい製造概念が要
求される。
【００１４】
【課題を解決するための手段】要約すれば、本発明は、
一つの放射状に広がった前フレーム部分と、前フレーム
部分に連結された上ホーク又は下ホークを含む一つの後
フレーム部分とを含み、上ホーク又は前ホークが夫々左
後部ブランチ及び右後部ブランチを有するリーガル型自
転車フレームを製造する方法を開示する。本発明で開示
される方法は、（ａ）第１のマンドレル上に、夫々硬化
可能な樹脂を含浸した繊維質材料を含む複数の第１のプ
リプレグ層をかぶせて未硬化の左後部ブランチ及び右後
部ブランチを形成する段階と、（ｂ）第１のマンドレル
から未硬化の左後部ブランチ及び右後部ブランチを除去
し、第１の母型の中で未硬化の左後部ブランチ及び右後
部ブランチを加熱し、硬化した左後部ブランチ及び右後
部ブランチを形成する段階と、（ｃ）第２のマンドレル
組立上に、夫々硬化可能な合成樹脂を含浸した繊維質材
料を含む複数の第２のプリプレグ層をかぶせて、中空の
中央主要部とこれに連結された複数の中空の脚とを含
み、未硬化の前フレーム部分を形成する段階と、（ｄ）
第２のマンドレル組立から未硬化の前フレーム部分を除
去する段階と、（ｅ）夫々硬化可能な合成樹脂を含浸し
た繊維質材料を含む第３のプリプレグ層が未硬化の前フ
レーム部分に硬化した左ブランチ又は右後部ブランチの
一方又は両方でかぶさるように、硬化した左後部ブラン
チ及び右後部ブランチを未硬化の前フレーム部分に、複
数の第３のプリプレグ層によって接合する段階と、
（ｆ）第２の母型の内部で未硬化の前フレーム部分を加
熱し硬化して自転車フレームを形成する段階とを含む。
【００１５】中央主要部をかじ取り支持手段、シート支
持手段及びペダル支持手段に夫々連結するために複数の
脚が準備されるが、後ホークは中央主要部を後輪支持手
段と連結する。好ましい一実施例では、かじ取り支持手
段は、かじ取りパイプを少なくとも第４のプリプレグ層
で包むことによって形成され、シート支持手段は立てパ
イプを少なくとも第４のプリプレグ層で包むことによっ
て形成され、ペダル支持手段はペダル・パイプ（すなわ
ち五接合パイプ）を少なくとも第４のプリプレグ層で包
むことによって形成される。かじ取り支持手段、シート
支持手段及びペダル支持手段は、重複した第２のプリプ
レグ層によって合体されている。あるいは、第２のプリ
プレグ層の複数の長い条片すなわちパッチを複数のパイ
プの上に重ねることによって未硬化の前フレーム部分を
形成することもでき、これらのパイプは前記の中空の中
央主要部から放射状に配置されて脚の一部になるように
形成される。
【００１６】第１又は第２のプリプレグ層は夫々、硬化
可能な樹脂を含浸した繊維質材料の層を５〜３０層含む
ことが好ましく、８〜１６層含むことがより好ましい。
膨脹ブラダを未硬化の前フレーム部分の空洞の内部に置
くことができ、その後、これを第２母型の中に置き、硬
化中にプリプレグ層に圧力をかけるようにする。あるい
は、熱発泡性の材料を未硬化の前フレーム部分の空洞の
内部に置くこともできる。加熱後の熱発泡性材料の体積
膨脹も同様に、硬化プロセス中にプリプレグ層上で母型
の内壁に対して圧力を加える。
【００１７】本発明で開示される方法は、本質的に無制
限の数の自転車フレームを設計する場合に大きな融通性
を提供する。本発明で開示される方法を使用して容易に
製造することができる一般的なリーガル型フレームに
は、Ｙ形、Ｔ形、Ｖ形、Ｚ形の前フレームなどが含まれ
る。又フレーム全体（すなわち、前フレーム部分が後フ
レーム部分に統合された後）をＸ形、十字形、Ｚ形、又
はＥ形を呈するように設計することができる。又、本発
明で開示される方法によって、フレーム構成要素の非常
に広範囲にわたるサイズと寸法をどのような特殊な要求
にも適合させるように設計し製造することができる。更
に又、リーガル型フレームでは実質的に構成要素とジョ
イントの数が少なくなっているので、本発明によって、
乗り心地が非常に良く（リーガル型自転車のショック吸
収及び垂直衝撃吸収の能力が改善されるため）、製造が
容易で、非常にスマートで、丈夫であり、空気力学的な
考慮がなされ、しかも個人の好みを満脚させるように調
整することができる安価な自転車の製造が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施例を
示す図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【００１９】本発明は、放射状に広がる前フレーム部分
及び後フレーム部分を含む複合リーガル型自転車フレー
ムを作成する方法を開示する。後フレーム部分は、上ホ
ーク又は下ホークの一方のみを含み、両方は含まない。
上ホーク又は前ホークは夫々左後部ブランチ及び右後部
ブランチを有する。リーガル型自転車フレームは主とし
て、前ホーク・組立を支持するためのかじ取り支持手
段、シート・組立を支持するためのシート支持手段、ペ
ダル・クランク・組立を支持するためのペダル支持手
段、及び後輪組立を支持するための後輪支持手段など種
々の支持手段の間を連結するためのダイヤモンド形フレ
ームの主要構成要素であるパイプ状構成要素を含まない
という点で、伝統的なダイヤモンド形フレームとは異な
っている。しかしリーガル型自転車フレームは、複数の
脚を介して放射状に種々の支持手段と夫々連結する比較
的かさばる中央主要部を含む。（形状がタコに似てい
る）リーガル型フレームは、（格子工作物のように構成
された）伝統的なダイヤモンド形フレームとは基本的に
異なる設計を必要とするので、複合ダイヤモンド形フレ
ームを製造するための伝統的な方法は十分ではなく、複
合材料から安全で安価なリーガル型自転車フレームを製
造するための新しい技術を開発する必要がある。
【００２０】本発明に開示された方法は、（ａ）第１の
マンドレルの上に、夫々硬化可能な樹脂を含浸した繊維
質材料を含む複数の第１のプリプレグ層をかぶせて未硬
化の左後ブランチ及び右後ブランチを形成する段階、
（ｂ）第１のマンドレルから未硬化の左後ブランチ及び
右後ブランチを除去し、第１の母型の中で未硬化の左後
ブランチ及び右後ブランチを加熱し、硬化した左後ブラ
ンチ及び右後ブランチを形成する段階、（ｃ）第２のマ
ンドレル組立上に、夫々硬化可能な合成樹脂を含浸した
繊維質材料を含む複数の第２のプリプレグ層をかぶせ
て、中空の中央主要部とこれに連結された複数の中空の
脚とを含む未硬化の前フレーム部分を形成する段階、
（ｄ）第２のマンドレル組立から未硬化の前フレーム部
分を除去する段階、（ｅ）夫々硬化可能な合成樹脂を含
浸した繊維質材料を含む第３のプリプレグ層が未硬化の
前フレーム部分に、硬化した左ブランチ又は右後ブラン
チの少なくとも一方でかぶさるように硬化した左後ブラ
ンチ及び右後ブランチを未硬化の前フレーム部分に複数
の第３のプリプレグ層によって接合する段階、及び
（ｆ）第２の母型の内部で未硬化の前フレーム部分を加
熱し硬化して自転車フレームを形成する段階を含む。
【００２１】第１又は第２のプリプレグ層は夫々、硬化
可能な樹脂を含浸した繊維質材料の層を５〜３０層含む
ことが好ましく、８〜１６層含むことがより好ましい。
膨脹ブラダを未硬化の前フレーム部分の空洞の内部に置
くことができ、その後、これを第２の母型の中に置き、
硬化中にプリプレグ層に圧力をかけるようにする。ある
いは、熱発泡性の材料を未硬化の前フレーム部分の空洞
の内部に置くこともできる。加熱後の熱発泡性材料の体
積膨脹も同様に、硬化方法中にプリプレグ層の上に圧力
を発生させ、硬化した製品の強度を増す。
【００２２】本発明において開発された方法の利点の一
つは融通性である。すなわちこの方法はＹ形、Ｔ形、Ｖ
形、Ｚ形の前フレームなどの種々の自転車フレームの製
造に使用することができる。ただし図１ないし図１４に
は、本発明で開示された方法を用いて製造することがで
きる自転車フレームの数例のみを示す。これらの例のす
べてにおいて、自転車フレーム１０は、前フレーム部分
１と後フレーム部分２を含む。数字１１及び１２は夫々
ヘッド・パイプと立てパイプを示し、数字１３は、ペダ
ル用の支持手段も提供する五接合パイプ（すなわちペダ
ル支持パイプ）を示す。本発明で開示された方法は又極
めて融通性に富み、フレーム構成要素の非常に広範囲に
わたるサイズと寸法をどのような特殊な要求にも適合す
るように設計し製造することができる。
【００２３】次に実施例に関して本発明をより詳しく説
明する。本発明の好ましい実施例を含む下記の例の記載
は、図示および説明を目的としてここに挙げたものであ
り、網羅的でもなく、本発明を開示されたその通りの形
式に限定するものでもないことに留意すべきである。
【００２４】前述のように、リーガル型フレームの後フ
レーム部分は、後上ホーク又は後下ホークのいずれかを
含み、両方は含まない。図１４に示すように、各後部ホ
ークはそれが上ホークであっても下ホークであっても、
互いに対称的な位置関係で左ブランチ２１と右ブランチ
２２を含む。後フレーム部分の左ブランチと右ブランチ
は、一対のドロップアウト２６を介して夫々車輪組立
（図示せず）に連結されている。左ブランチ及び右ブラ
ンチは、複数のプリプレグ層を一つの心棒の上にかぶせ
ることによって作られる。心棒は、木材、プラスチッ
ク、ゴム等の安価で比較的軽量で用意に分離できる材料
で作ることが可能である。心棒が除去された後、未硬化
のブランチは母型の中に置かれる。図１５Ａは、図１４
に示す後下ホークを作るための母型の平面図である。図
１５Ｂと図１５Ｃは、図１５Ａにおける線１５Ｂ−１５
Ｂと線１５Ｃ−１５Ｃに沿って夫々示した、母型の断面
図である。母型は上部型部材３１及び下部型部材３２か
らなる。膨脹ブラダ（ナイロン製が好ましい）が未硬化
のブランチの内部に置かれて、母型が閉じられた後、熱
硬化中に圧力を加える。
【００２５】左ブランチ及び右ブランチの突合せ面に一
対の対合する突出部と凹部を設けることができる。本発
明の好ましい一実施例では、突出部（及び対応する凹
部）は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように十字（すな
わち「＋」）形状を呈する。結合する十字の厚さ（すな
わち深さ）は約５〜１０ｍｍであり、その幅は約５〜２
５ｍｍである。十字のサイズは、突合せ面の面積によっ
て許される限り大きいことが好ましい。右ブランチと左
ブランチは、硬化した後、適切な接着剤によって互いに
接着される。対合する突出部と凹部があいまって二つの
ブランチの突合せ面の間の接着を改善した。図１７は、
図１４に示すＹ形フレームの後部上ブランチ及び後部右
ブランチの、これらを前フレーム部分の五接合パイプと
接合した後の平面図である。図１７に示すように、深さ
２ｍｍの三角形溝が左ブランチ及び右ブランチを取り囲
む湾曲部分の底部に設けられた。この三角形溝は過剰の
接着剤を集めるための手段を提供し、応力の均一な分布
を保証するのに役に立った。
【００２６】図１８は、母型５の内部に置かれた図１４
に示すようなＹ形フレームに従った、未硬化の前フレー
ム部分とこれに取り付けられた硬化した後フレーム部分
との分解図である。（ｂ）〜（ｉ）は種々の断面図を示
す。前フレーム部分１を母形に置く前に、これをヘッド
・パイプ１１、立てパイプ１２、及び五接合パイプ１３
を心棒センブリ（図示せず）に関連して配置することに
よって準備した。複数のプリプレグ層（５〜３０層が好
ましく、８〜１６層がより好ましい）を心棒組立及び種
々のパイプ１１、１２、１３の周りに重ねてかぶせ、こ
れらのパイプがその中に埋め込まれるようにした。次い
で、心棒組立を除去して、未硬化の前フレーム部分を母
型５の内部に置いた。後フレーム部分２を、立てパイプ
１２と５接合パイプ１３との間の適切な位置で、前フレ
ーム部分にスリーブ継手で連結した。複数のプリプレグ
層を連結部の周りに巻きつけ、このスリーブ連結部に少
なくとも４〜８ｃｍの長さの巻付け部を設けた。プリプ
レグ層は、部分的な応力の集中を避けるように先細（長
さ約５〜１０ｃｍ）にすることが好ましい。他の好まし
い実施例では、適切な薄膜型の接着剤をスリーブ連結部
に適用して、接着の完全性を向上させた。更に他の好ま
しい実施例では、特別に準備した熱発泡性エポキシ材料
の薄膜を１〜２層、五接合パイプと後ホーク部分の周り
に適用し、最も外側にプリプレグ層をかぶせた。熱発泡
性薄膜は、硬化段階中に膨脹ブラダによって加えられる
圧力に対抗して未硬化樹脂に対して外部圧力を加える原
因となり、最終製品の構造的完全性を更に向上させた。
【００２７】図１９は、図１８の母型５を使用する硬化
加圧操作の分解する図であり、この図では、膨脹ブラダ
が未硬化の前フレーム部分の空洞の内部に置かれ、膨脹
ブラダ４１は、ヘッド・パイプ１１を通って入る空気供
給ホース４４に連結された。硬化した後フレーム部分
を、五接合パイプ１３の近くにある未硬化の前フレーム
部分１でスリーブ式に受けた。硬化段階中に空気供給ホ
ース４４を通じて空気を供給して圧力を加え、この結
果、複合自転車フレームを形成するように、未硬化のプ
リプレグが母型５の内壁に対して押し付けられた。代替
実施例では、未硬化の前フレーム部分の内部の空洞を充
てんするために熱発泡性材料を使用した。熱発泡性材料
の容積が熱硬化段階中に膨脹すると、硬化中のプリプレ
グに対して同様の圧力が作用した。図２０及び図２１
は、夫々図１８の母型を使用した硬化加圧作業の二通り
の代替実施例の露出図である。図２０では、膨張ブラダ
４１がシート・パイプ１２を通って入る空気供給ホース
４４に接続されている。図２１では、二つの膨張ブラダ
４２、４３が使用され、これらはヘッド・パイプ１１及
び立てパイプ１２を通って入る２本の空気供給ホース４
４に夫々連結された。
【００２８】本発明では、特定の必要性と適用に対応す
るために広く様々なプリプレグを使用することができ
る。設計考察には、曲げ強度、剛性、圧縮強度、引張り
強度、緩衝能力、重量等が含まれる。一般的な繊維質材
料には、グラスファイバ−、炭素繊維、ケブラー・ファ
イバ、スペクトラ・ファイバ等が含まれる。又、各形式
の繊維質材料には低、中、高モジュール等の等級があ
り、これらを選択することができる。いくつかの適用例
では、炭素繊維とグラスファイバの比が７５／２５、５
０／５０、又は２５／７５等の繊維の組合せを有利に使
用することができる。
【００２９】上記の方法では、左後部ブランチ２１及び
右後部ブランチ２２を、これらを未硬化の前フレーム部
分と接合する前に互いに接着した。更に他の実施例で
は、未硬化の前フレーム部分を母型５の中に置く前に、
左後部ブランチと右後部ブランチを個別に未硬化の前フ
レーム部分にスリーブで接合することができた。
【００３０】本発明に開示された方法は、左ブランチと
右ブランチを含む一つの後部ホークのみを必要とし、こ
の両ブランチはフレーム全体を製造する前に予備成形さ
れ硬化された。この結果、本発明で必要とされる三個の
母型、すなわち左ブランチ２１及び右ブランチ２２を夫
々成形するための母型３１及び母型３２、及び主母型５
は著しく単純化されかつその容積を著しく減らすことが
できる。更に本発明では一つの後部ホーク２のみが必要
であるため、これを立てパイプ１２と五接合パイプ１３
との間の本質的にどの位置においても、前フレーム部分
１と接合させることができる。これによって自転車フレ
ーム設計、特に最良の空気力学的考察に従って抗力を最
小にする自転車フレームの設計において、大きな融通性
をもたらす。更に単一の後部ホークを、ドライブ・チェ
ーンからの影響が最小である最適の位置に置くことがで
きる。
【００３１】本発明に開示された方法では、まず心棒組
立の周りにプリプレグをかぶせ、次いで未硬化の中空体
を立てパイプ、ヘッド・パイプ及びペダル・パイプに沿
って、プリプレグが熱及び圧力によって硬化される母型
の内部に置くことによって前フレーム部分を形式したの
で、前部フレーム設計において大きな融通性を得ること
ができる。前フレーム設計における考察には、（最適の
後部ホーク設計に関連して）ドライブ・チェーンによる
影響を回避又は最小にすること、及び垂直の衝撃を減少
して乗り心地を良くすることが含まれる。
【００３２】本発明の好ましい実施例に関する上記の説
明は、図示および説明を目的としたものである。上記の
教示に照らして明らかな変更又は変形が可能である。本
発明の原理及びその実際の応用例を最も良く説明するた
めに実施例を選択して記載し、当業者が種々の実施例に
おいて企図する特定の使用に適するように種々の変更を
加えて本発明を利用できるようにした。このような変更
及び変形は全て、これらを明瞭に法的にかつ公正に与え
られる範囲に従って解釈するとき、添付の特許請求の範
囲によって決定されるところの本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｖ形前フレーム部分を有し、後フレーム部分が
五接合パイプと前フレーム部分の立てパイプとの間の中
間に連結されている本発明の好ましい一実施例の概略図
である。
【図２】７の字形前フレーム部分を有し、後フレーム部
分が五接合パイプと前フレーム部分の立てパイプとの間
の中間に連結されている本発明の他の好ましい実施例の
概略図である。
【図３】Ｙ形前フレーム部分を有し、後フレーム部分が
後下ホークを含む本発明の他の好ましい実施例の概略図
である。
【図４】Ｔ形前フレーム部分を有し、後フレーム部分が
接合パイプと前フレーム部分の立てパイプとの間の中間
に連結され、フレーム全体が“Ｘ”のような形を呈する
本発明の他の好ましい実施例の概略図である。
【図５】Ｖ形前フレーム部分を有し、後フレーム部分が
後上ホークを含む本発明の他の好ましい実施例の概略図
である。
【図６】他のＴ形前フレーム部分を有し、後フレーム部
分が後上ホークを含む本発明の他の好ましい実施例の概
略図である。
【図７】更に他のＴ形前フレーム部分を有し、後フレー
ム部分が後下ホークを含む本発明の他の好ましい実施例
の概略図である。
【図８】更に他のＴ形前フレーム部分を有し、後フレー
ム部分が後上ホークを含む本発明の他の好ましい実施例
の概略図である。
【図９】他の７の字形前フレーム部分を有し、後フレー
ム部分が後上ホークを含み、フレーム全体が「Ｚ」のよ
うな形を呈する本発明の他の好ましい実施例の概略図で
ある。
【図１０】更に他の７の字形前フレーム部分を有し、後
フレーム部分が後部上ホークを含む本発明の他の好まし
い実施例の概略図である。
【図１１】更に他のＴ形前フレーム部分を有し、後フレ
ーム部分が後下ホークを含む本発明の他の好ましい実施
例の概略図である。
【図１２】更に他のＴ形前フレーム部分を有し、後フレ
ーム部分が後上ホークを含む本発明の他の好ましい実施
例の概略図である。
【図１３】Ｖ形前フレーム部分を有し、後フレーム部分
が後部下ホークを含み、フレーム全体が「Ｅ」のような
形を呈する本発明の他の好ましい実施例の概略図であ
る。
【図１４】いわゆるＹ形前フレーム部分を有し、後フレ
ーム部分が後下ホークを含むリーガル型自転車フレーム
の概略図である。
【図１５Ａ】図１４に示す後下ホーク（後部左ブランチ
と後部右ブランチを含む）を作成するための母型の平面
図である。
【図１５Ｂ】図１５に示す母型の線１５Ｂ−１５Ｂに沿
った断面図である。
【図１５Ｃ】図１５に示す母型の線１５Ｃ−１５Ｃに沿
った断面図である。
【図１６Ａ】図１４に示す後フレーム部分の二つの後ブ
ランチの一つの上面に形成された十字形結合突出部の平
面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示す十字形結合突出部の側面図
である。
【図１７】図１４に示すＹ形フレームの後部左ブランチ
及び後部右ブランチの、前フレーム部分の五接合パイプ
（すなわちペダル・パイプ）と接合された後の平面図で
ある。
【図１８】（ａ）は母型の内部に置かれた図１４に示す
Ｙ形フレームに従って未硬化の前フレーム部分及びこれ
に取り付けられた硬化した後フレーム部分の分解図であ
り、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、
（ｇ）、（ｈ）及び（ｉ）は夫々線ｂ−ｂ、ｃ−ｃ、ｄ
−ｄ、ｅ−ｅ、ｆ−ｆ、ｇ−ｇ、ｈ−ｈ、ｉ−ｉに沿っ
た断面図である。
【図１９】膨脹ブラダが未硬化の前フレーム部分の空洞
の内部に置かれ、この膨脹ブラダがヘッド・パイプを通
じて入る空気供給ホースに連結されていることを示す図
１８の母型を使用する硬化加圧作業の一実施例の露出図
である。
【図２０】膨脹ブラダが未硬化の前フレーム部分の空洞
の内部に置かれ、膨脹ブラダがヘッド・パイプを通じて
入る空気供給ホースに連結されていることを示す図１８
の母型を使用する硬化加圧作業の他の実施例の露出図で
ある。
【図２１】二つの膨脹ブラダが未硬化の前フレーム部分
の空洞の内部に置かれ、膨脹ブラダがヘッド・パイプと
立てパイプを通じて入る２本の空気供給ホースに夫々連
結されていることを示す図１８の母型を使用する硬化加
圧作業の他の実施例の露出図である。
【符号の説明】
１ 前フレーム部分 ２ 後フレーム部分 ５ 母型 １１ ヘッド・パイプ １２ 立てパイプ １３ 五接合パイプ ２１ 左ブランチ ２２ 右ブランチ ２６ ドロップアウト ３１ 上母型部材 ３２ 下母型部材 ４１ 膨張ブラダ ４４ 空気供給ホース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:30 (72)発明者 チン−アイ・リン 台湾、タイナン・シエン、ユン・カン、シ エン・リー・ストリート、レーン・95、38 (72)発明者 グ−ドン・チユー 台湾、シンチユ、ツン−タ・ロード、セク シヨン・２・アリー・２、レーン・429、 ６−４

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射状に広がる前フレーム部分と後フレ
    ーム部分を含み、前記前フレーム部分が一つの中央主要
    部と該中央主要部から放射状に広がる複数の脚を含み、
    前記後フレーム部分が前記前フレーム部分に連結された
    後部ホークを含み、後部ホークが左後部ブランチ及び右
    後部ブランチを含む、リーガル型自転車フレームの製造
    方法において、 （ａ）第１のマンドレルの上に、夫々硬化可能な樹脂を
    含浸した繊維質材料を含む複数の第１のプリプレグ層を
    かぶせて未硬化の左後部ブランチ及び右後部ブランチを
    形成する段階と、 （ｂ）第１のマンドレルから未硬化の左後部ブランチ及
    び右後部ブランチを除去し、第１の母型の中で未硬化の
    左後部ブランチ及び右後部ブランチを加熱し、硬化した
    左後部ブランチ及び右後部ブランチを形成する段階と、 （ｃ）夫々は硬化可能な合成樹脂を含浸した繊維質材料
    を含む複数の第２のプリプレグ層をかぶせて、一つの中
    空の中央主要部とこれに連結された複数の中空の脚とを
    含む未硬化の前フレーム部分を形成する段階と、 （ｄ）第３のプリプレグ層の夫々硬化可能な合成樹脂を
    含浸した繊維質材料を含む第３のプリプレグ層が未硬化
    の前フレーム部分で、硬化した左ブランチ又は右後部ブ
    ランチの一方又は両方にかぶさるように、硬化した左後
    部ブランチ及び右後部ブランチを未硬化の前フレーム部
    分に、複数の第３のプリプレグ層によって接合する段階
    と、 （ｅ）第２の母型の内部で未硬化の前フレーム部分を加
    熱し硬化して自転車フレームを形成する段階とを備えて
    いる方法。
  2. 【請求項２】 前記硬化した左後部ブランチ及び右後部
    ブランチが、前記重複する第３のプリプレグによって前
    記未硬化の前フレーム部分に個別に接合されることを特
    徴とする請求項１に記載のリーガル型自転車フレームの
    製造方法。
  3. 【請求項３】 前記硬化した左後部ブランチ及び右後部
    ブランチを夫々の突合せ面で接着して完全な後ホークを
    形成し、次いで前記完全な後ホークを前記重複する第３
    のプリプレグによって前記未硬化の前フレーム部分に接
    合する段階を更に含む請求項１に記載のリーガル型自転
    車フレームの製造方法。
  4. 【請求項４】 接合する一対の突出部及び凹部を前記硬
    化した左後部ブランチ及び右後部ブランチの突合せ面上
    に夫々形成して、前記後部ホークの完全性を強化する段
    階を更に含む請求項３に記載のリーガル型自転車フレー
    ムの製造方法。
  5. 【請求項５】 前記未硬化の中空前フレーム部分が、 （ａ）第２のマンドレル上に夫々硬化可能な樹脂を含浸
    した繊維質材料を含む複数の第２のプリプレグ層を重ね
    て中空の中央主要部とこの中央主要部から放射状に広が
    る複数の中空の脚とを含む未硬化の前フレーム部分を形
    成する段階と、 （ｂ）前記第２のマンドレル組立から前記未硬化の前フ
    レーム部分を除去してこの未硬化の中空前フレーム部分
    を形成する段階とによって形成されることを特徴とする
    請求項１に記載のリーガル型自転車フレームの製造方
    法。
  6. 【請求項６】 前記未硬化の中空前フレーム部分が、前
    記第２のプリプレグ層の複数の長い条片又はパッチを複
    数のパイプの上に重ねることによって形成され、前記パ
    イプが形成すべき前記中空の中央主要部から放射状に配
    置されていることを特徴とする請求項１に記載のリーガ
    ル型自転車フレームの製造方法。
  7. 【請求項７】 前記パイプが「Ｙ形」、「Ｖ形」、「Ｔ
    形」、又は「７の字」形に配置されて、前記重複するプ
    リプレグ層によって接合されることを特徴とする請求項
    ６に記載のリーガル型自転車フレームの製造方法。
  8. 【請求項８】 前記未硬化の左後部ブランチ及び前記未
    硬化の右後部ブランチが、 （ａ）膨張ブラダを前記未硬化の各ブランチの内部に挿
    入する段階と、 （ｂ）前記膨張ブラダの中に空気を吹き込んで前記未硬
    化のブランチを前記第１の母型の内壁に対して押し付け
    るようにする段階と、 （ｃ）前記硬化可能な樹脂を加熱して硬化させる段階に
    よって硬化されることを特徴とする請求項１に記載のリ
    ーガル型自転車フレームの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記未硬化の左後部ブランチ及び前記未
    硬化の右後部ブランチが、 （ａ）熱発泡性材料を前記未硬化の各ブランチの内部に
    挿入する段階と、 （ｂ）前記硬化可能な樹脂を加熱して硬化させる段階と
    によって硬化されることを特徴とする請求項１に記載の
    リーガル型自転車フレームの製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記硬化した後部ホークが深さ約２〜
    ４ｃｍの凹んだ前部を有し、これを前記未硬化の前フレ
    ーム部分がスリーブ式に受けて平らに接合した外表面を
    形成することを特徴とする請求項１に記載のリーガル型
    自転車フレームの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記複数の脚が前記中央主要部をかじ
    取り支持手段、シート支持手段及びペダル支持手段と夫
    々連結し、前記後部ホークが前記中央主要部を後輪支持
    手段と連結することを特徴とする請求項１に記載のリー
    ガル型自転車フレームの製造方法。
  12. 【請求項１２】 （ａ）前記かじ取り支持手段がかじ取
    りパイプを少なくとも第４のプリプレグ層で包むことに
    よって形成され、前記シート支持手段が立てパイプを少
    なくとも第４のプリプレグ層で包むことによって形成さ
    れ、前記ペダル支持手段がペダル・パイプを少なくとも
    第４のプリプレグ層で包むことによって形成され、そし
    て（ｂ）前記かじ取り支持手段、シート支持手段及びペ
    ダル支持手段が、前記第２のプリプレグ層によって合体
    されることを特徴とする請求項１１に記載のリーガル型
    自転車フレームの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記未硬化の前フレーム部分が、 （ａ）少なくとも一つの膨張ブラダを前記未硬化の前フ
    レーム部分の内部に挿入する段階と、 （ｂ）前記膨張ブラダの中に、前記ヘッド・パイプ又は
    前記立てパイプを通じて外部空気供給源に連結された空
    気ホースを介して空気を吹き込み、前記未硬化のブラン
    チを前記第１の母型の内壁に対して押し付けるようにす
    る段階と、 （ｃ）前記硬化可能な樹脂を加熱して硬化させる段階と
    によって硬化されることを特徴とする請求項１２に記載
    のリーガル型自転車フレームの製造方法。
  14. 【請求項１４】 二つの前記膨張ブラダを前記未硬化の
    前フレーム部分の内部に挿入し、前記ヘッド・パイプ及
    び前記立てパイプを通じて外部空気供給源に連結された
    空気ホースを介して前記膨張プラダに空気を吹き込むこ
    とを特徴とする請求項１３に記載のリーガル型自転車フ
    レームの製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記未硬化の前フレーム部分が、 （ａ）熱発泡性材料を前記未硬化の各ブランチの内部に
    挿入する段階と、 （ｂ）前記硬化可能な樹脂を加熱して硬化させる段階と
    によって硬化されることを特徴とする請求項１に記載の
    リーガル型自転車フレームの製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記左後部ブランチ及び前記右後部ブ
    ランチが、厚さ約０．１〜１．０ｍｍの接着層によって
    接合されることを特徴とする請求項１に記載のリーガル
    型自転車フレームの製造方法。
  17. 【請求項１７】 放射状に広がる前フレーム部分及び後
    フレーム部分を含み前記前フレーム部分が中央主要部と
    この中央主要部から放射状に広がる複数の脚とを含み、
    前記後フレーム部分が前記前フレーム部分に連結された
    後部ホークを含み、後部ホークが左後部でランチ及び右
    後部ブランチを含む、複合リーガル型自転車フレームで
    あって、 （ａ）第１のマンドレルの上に、夫々硬化可能な樹脂を
    含浸した繊維質材料を含む複数の第１のプリプレグ層を
    かぶせて未硬化の左後部ブランチ及び右後部ブランチを
    形成する段階と、 （ｂ）第１のマンドレルから未硬化の左後部ブランチと
    右後部ブランチを除去し、第１の母型の中で未硬化の左
    後部ブランチ及び右後部ブランチを加熱し、硬化した左
    後部ブランチ及び右後部ブランチを形成する段階と、 （ｃ）夫々硬化可能な合成樹脂を含浸した繊維質材料を
    含む複数の第２のプリプレグ層をかぶせて、中空の中央
    主要部とこれに連結された複数の中空の脚とを含む未硬
    化の前フレーム部分を形成する段階と、 （ｄ）夫々硬化可能な合成樹脂を含浸した繊維質材料を
    含む第３のプリプレグ層が未硬化の前フレーム部分で、
    硬化した左ブランチ又は右後部ブランチの一方又は両方
    にかぶさるように、硬化した左後部ブランチ及び右後部
    ブランチを未硬化の前フレーム部分に複数の第３のプリ
    プレグ層によって接合する段階と、 （ｅ）第２の母型の内部で未硬化の前フレーム部分を加
    熱硬化して自転車フレームを形成する段階とを含む方法
    によって製造される複合リーガル型自転車フレーム。
  18. 【請求項１８】 前記硬化した左後部ブランチ及び右後
    部ブランチが、前記重複する第３のプリプレグによって
    前記未硬化の前フレーム部分に個別に接合されることを
    特徴とする請求項１７に記載の複合リーガル型自転車フ
    レーム。
  19. 【請求項１９】 前記硬化した左後部ブランチ及び右後
    部ブランチを夫々の突合せ面で接着して完全な後部ホー
    クを形成し、次いで前記完全な後部ホークを前記未硬化
    の前フレーム部分に接合することを特徴とする請求項１
    ７に記載の複合リーガル型自転車フレーム。
JP7231450A 1995-05-19 1995-09-08 複合リーガル型自転車フレーム及びその製造方法 Pending JPH0971280A (ja)

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