【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、自転車や電動自転車の車体構造とその製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】手軽な乗用手段としての自転車は長い歴史の間に極限に近い改良が進み、一方大量に安価に生産するために構成部品の標準化、規格化が進んでいる。 たとえば日本工業規格（以下ＪＩＳと略称する）Ｄ ９４
０１においてフレーム体を構成する各部材の寸法が規定されており、そのため車体の主要部は略直線的なパイプ部材によって構成される結果、形状が画一的となり、自由なデザインの楽しみが制約されているのが現状である。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】近年、デザイン面での新規性を実現するために車体の主要部であるフレーム体をガラス繊維、炭素繊維などで強化したプラスチックで形成する試みがなされている。 このようなフレーム体の形成にはフレーム体の骨格をナイロンなどのプラスチック製のパイプにガラス繊維や炭素繊維で強化したエポキシ樹脂等の未硬化のシートを巻き付けて金属製の金型に内挿してプラスチック製のパイプ内に空気を送り込んで金型内面にエポキシ樹脂等の合成樹脂材料を拡張圧接させながら高温でエポキシ樹脂を硬化させ、硬化後に金型から取り出す内圧成型法が用いられている。 【０００４】この内圧成型法はプラスチック製のパイプに繊維強化合成樹脂シートを巻き付ける段階で手作りに近い作業が必要であり、フレーム体には前車輪を支える前ホークにハンドルの操作を伝達する前フォークステムを回動自在に保持する部分、ギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分、サドルを保持する部分、および後車輪の軸受けを保持する部分があり、特に後車輪の軸受けを保持する部分は両側から車軸を挟持するために２分割しなければならないので金型構造が複雑となり、また骨格となるプラスチック製のパイプの構成も複雑となり、
したがって繊維強化合成樹脂シートの巻き付け作業にも手間がかかるなど、コスト上昇の要因となり、製品が高価となっていた。 【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決し、繊維強化合成樹脂でフレーム体の主要部を構成し自由なデザインを施すことが可能でありながら加工が容易で低コストで製作できる自転車とその製造方法を提供するものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明の自転車は、請求項１において、前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有し繊維強化合成樹脂を用いて中空に形成した主フレームと、主フレームに結合され後車輪の軸の一端を保持する第１の副フレームと、同じく主フレームに結合され後車輪の軸の他端を保持する第２の副フレームとを備えた構成となっている。 【０００７】このような構成によって、主フレームが繊維強化合成樹脂を用いて中空に形成されているために金型によって自由な形に形成でき、スマートなデザインを実現することができるとともに、後車輪の軸受けを保持する部分は第１および第２の副フレームによって別部材で構成されているので、この部分の複雑な金型が不用で金型費用が安価になり、またこの部分の金型への装着作業が不用となるため作業工数が小となるなどの有利な効果が得られる。 【０００８】また請求項２においては、請求項１の構成に加えて、主フレームの第１および第２の副フレームと当接する面が平面に形成されているものであり、この構成により、この部分に設けた後車輪を駆動するためのクランク軸の下方側を広く取ることができ、取り付けのボルトの間隔も広く取れて、結合を強固にして取り付け強度を確保できるとともに、荷重が分散され、耐久性も向上する。 このようにフレーム強度を確保しながら乗り降りしやすい自転車フレームを提供することができる。 【０００９】また請求項３においては、請求項１の構成に加えて第１および第２の副フレームが一体に形成されている構成であり、この構成によってあらかじめ両フレームを一体または組み立てた状態で主フレームに組み合わせることができ、作業性が向上するものである。 【００１０】また請求項４においては、請求項１の構成に加えて、第１の副フレームは凹所を有しこの凹所に後車輪を駆動するための各部品を収容することができるものであり、この構成により、この凹部をカバーで覆えば美観を保ち、泥、ごみの侵入を防ぐとともに着衣等の駆動部分や車輪への巻き込みを防止することができる。 【００１１】また請求項５においては、請求項２に記載の自転車において、ギヤクランクの軸を回転自在に保持するためのハンガーチューブが複数の互いに離れた取り付け孔を有する取り付け部材と一体に形成され主フレームと第１および第２の副フレームとの結合時に前記取り付け部材の取り付け孔を介してそれらと一体に結合された構成であり、この構成によってハンガーチューブは長期間の使用にも主フレームに対してガタや抜けを生じることがない。 【００１２】また請求項６においては、請求項１の構成に加えて、主フレーム内部の中空部に繊維強化合成樹脂を含む隔壁を設けたものであり、この構成によって隔壁によって主フレームの強度をさらに高めることができる。 【００１３】また請求項７においては、請求項１の構成に加えて、主フレーム内部の中空部内に設けた繊維強化合成樹脂を含む隔壁と主フレームの内壁との間に設けた空間に制御用のワイヤまたは電気配線を通したものであり、隔壁で仕切られた空間には制御用のワイヤや電気配線等を通すことができる。 【００１４】さらに請求項８においては、主フレームの内部の中空部に設けた空間とハンドルバー内部の空間は前ホークステム内部の空間を介して外部から見えないように連結されておりハンドルバーに設けた制御レバーの動きをこのように連結された空間の少なくとも２以上にわたって連続しかつ外部に露出しない制御用のワイヤを介して被制御部分に伝達する構成である。 【００１５】また請求項９においては、請求項４の構成に加えて、主フレームの内部の中空部に設けた空間はハンドルバー内部の空間と前ホークステム内部の空間を介して外部から見えないように連結されかつ第２の副フレームの凹所とも連結されておりハンドルバーに設けた制御レバーの動きをこのように連結された空間の少なくとも２以上にわたって連続しかつ外部に露出しない制御用のワイヤを介して被制御部分に伝達する構成である。 【００１６】これら請求項８，９の構成によって、制御用のワイヤが外部に露出することなく処理でき、デザイン性を高めることができる。 【００１７】つぎに請求項１０の自転車は、前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有し繊維強化合成樹脂を用いて中空に形成した主フレームと、主フレームに結合され後車輪の軸の一端を保持する副フレームとを有する自転車において、副フレームには後泥よけを設けるとともに、この泥よけには側面に後車輪の半径の約半分の幅の平面部を設けた構成であり、この構成によって着衣等が車輪に巻き込まれることを防止することができる。 【００１８】つぎに請求項１１の自転車は、請求項１のものにおいて、主フレームは全体を第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いより強度を必要とする部分のみに第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層した構成であり、請求項１２の自転車は、請求項１のものにおいて、主フレームは全体を第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いより強度を必要とする部分のみに第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層し、さらに強度を必要とする部分には第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂の層に加えてさらに第３の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層した構成である。 【００１９】そして請求項１３のものは、請求項１１のものにおいて、より強度を必要とする部分は前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分との接続部分、ギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とその周辺、およびサドルを保持する部分としたものであり、
請求項１４の自転車は、請求項１２のものにおいて、さらに強度を必要とする部分はサドルを保持する部分としたものである。 【００２０】請求項１１ないし１４のような構成によって、第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を主フレーム全体に用いて主フレームがたわみやすく乗り心地を改善し、強度を必要とする部分には重点的に第２または第３の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いることによって必要な強度を確保しながら比較的コストも低く、かつ乗り心地のよい自転車を提供することができる。 【００２１】請求項１５の自転車は、請求項１のものにおいて、主フレームと第１および第２の副フレームとの結合は緩衝材を介して行うように構成したものである。
このような構成により副フレームが主フレームに対してサスペンション効果を有し、しなやかさも増すことができる。 【００２２】つぎに請求項１６の自転車の製造方法は、
前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有する中空の主フレームを繊維強化合成樹脂を用いて内圧成形法で中空に形成する工程と、
主フレームに後車輪の軸の一端を保持する第１の副フレームと同じく後車輪の軸の他端を保持する第２の副フレームとを結合する工程とを有するものである。 【００２３】この製造方法によって、主フレームが繊維強化合成樹脂を用いて中空に形成するために金型によって自由な形に形成でき、スマートなデザインを実現することができるとともに、後車輪の軸受けを保持する部分は第１および第２の副フレームによって別部材で構成されているので、この部分の複雑な金型が不用で金型費用が安価になり、またこの部分の金型への装着作業が不用となるため作業工数が小となるなどの有利な効果が得られる。 【００２４】また請求項１７の自転車の製造方法は、請求項１６に記載の主フレームの形成工程において主フレーム内部の中空部に繊維強化合成樹脂を含む隔壁を設けるものであり、この方法を用いれば隔壁によって主フレームの強度をさらに高めることができ、また隔壁で仕切られた中空部または空間には制御用のワイヤや電気配線等を通すことができる。 【００２５】また請求項１８の自転車の製造方法は、請求項１６または１７に記載の工程に加えて、主フレームに前ホークステムを介してハンドルバーを取り付けハンドルバー内部の空間は前ホークステム内部の空間を介して主フレームの内部の中空部に設けた空間に接続する工程と、ハンドルバーに設けた制御レバーに取り付けた制御用のワイヤを接続された空間の少なくとも２以上にわたって連続しかつ外部に露出しないように被制御部分に取り付ける工程とを有するものである。 【００２６】さらに請求項１９の自転車の製造方法は請求項１８に記載の工程に加えて、主フレームの内部の中空部内に設けた空間を第１の副フレームに設けた凹所に接続する工程と、ハンドルバーに設けた制御レバーに取り付けた制御用のワイヤを接続された空間の少なくとも２以上にわたって連続しかつ外部に露出しないように第１の副フレームに設けた凹所まで連結する工程とを有するものである。 【００２７】このような請求項１８，１９の製造方法により、制御用のワイヤが外部に露出することなく処理でき、デザイン性を高めることができる。 【００２８】つぎに請求項２０の自転車の製造方法は、
請求項１６に記載の製造方法において、前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有する中空の主フレームを繊維強化合成樹脂を用いて内圧成形法で中空に形成する工程において主フレームは全体を第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いより強度を必要とする部分のみに第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層するものであり、
請求項２１の自転車の製造方法は、請求項１６に記載の製造方法において、前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有する中空の主フレームを繊維強化合成樹脂を用いて内圧成形法で中空に形成する工程において主フレームは全体を第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いより強度を必要とする部分のみに第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層し、さらに強度を必要とする部分には第２の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂の層に加えてさらに第３の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を積層するものである。 【００２９】請求項２２の自転車の製造方法は、請求項２０に記載の製造方法において、より強度を必要とする部分は前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分との接続部分、ギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とその周辺、およびサドルを保持する部分であるとしたもので、請求項２３の自転車の製造方法は、
請求項２１に記載の製造方法において、さらに強度を必要とする部分はサドルを保持する部分であるとしたものである。 【００３０】請求項２０ないし２３の製造方法によって、第１の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を主フレーム全体に用いて主フレームがたわみやすく乗り心地を改善し、強度を必要とする部分には重点的に第２または第３の材質の繊維で強化した繊維強化合成樹脂を用いることによって必要な強度を確保しながら比較的コストも低く、かつ乗り心地のよい自転車を提供することができる。 【００３１】 【発明の実施の形態】 （第１の実施形態）以下、図１の本発明の第１の実施形態の自転車の右側面図、図２の同じくその左側面図、図３のフレームの組み立て状態を示す分解斜視図、および図４の制御用のワイヤの引き回しを示す斜視図により本発明の第１の実施形態の自転車について説明する。 まずフレーム体の構成を説明すると、繊維強化合成樹脂を用いて内圧成形法で内部が中空になるように形成された主フレームである前フレーム１の前方にあるヘッドパイプ部１ａには内部にベアリングを嵌挿したヘッド部品２
ａ，２ｂによって上下から締め付けることによって前ホークステム４を回動自在に保持し、前ホークステム４はその上部においてハンドルバー６の中央にハンドルステム８を介して結合し、下部においては２股に分岐した前ホーク１０に結合し、前ホーク１０は、その下端で前車輪１２のホイール１２ａの中心を回転自在に軸支する回転軸１２ｂを保持している。 これでハンドルバー６を操作することによって前ホークステム４を介して前車輪１
２の回転軸１２ｂの方向を制御することができる。 【００３２】前フレーム１はヘッドパイプ部１ａから後方にかけて下降して、下方において両側面にハンガー部１ｂの平面部１ｃ，１ｄを設ける。 この平面部１ｃ，１
ｄの中央もしくは中央より上方に孔１ｅを、その周辺には３個の孔１ｆを設け、平面部１ｃ側から３本のパイプ１４ａを孔１ｆに挿入し、フランジ１４ｂに溶接されたハンガーチューブ１４ｃを孔１ｅに挿入し、さらに平面部１ｄ側からフランジ１４ｄを当てて接着する。 ３本のパイプ１４ａ、フランジ１４ｂに溶接されたハンガーチューブ１４ｃとフランジ１４ｄの接着された前フレーム１の平面部１ｃ側からさらに右チェーンステー１６を当て、平面部１ｄ側から左チェーンステー１８を当て、各３本のボルト２０ａとナット２０ｂで結合する。 パイプ１４ａは締め付けによって前フレーム１の平面部１ｃ，
１ｄが凹まないようにするためである。 【００３３】平面部１ｃ，１ｄを広く取ることにより、
ハンガーチューブ１４ｃ下方側を広く取ることができ、
また３本のボルト２０ａの間隔も広く取ることができ、
結合を強固にして取り付け強度を確保できるとともに、
広い面積で取り付けられるために荷重が分散され、耐久性も向上する。 これによって主としてサドル２４に搭乗した運転者の体重により前フレーム１と右、左のチェーンステー１６，１８の取り付け部とにかかる外力と搭乗した運転者がペダル２８ｂを踏み込んだときにかかる外力に対抗し剛性と耐久性を高め、フランジ１４ｂにハンガーチューブ１４ｃを溶接したことによってハンガーチューブ１４ｃは長期間の使用にも前フレーム１に対してガタや抜けは生じない。 このようにフレーム強度を確保しながら乗り降りしやすい自転車フレームを提供することができる。 【００３４】第１の副フレームである右チェーンステー１６は先端で後車輪２２の軸２２ａの一端を保持するもので、凹部１６ａを設け、後述するように駆動部材を収納する。 第２の副フレームである左チェーンステー１８
は、先端で後車輪２２の軸２２ａの他端を保持する。 これらはアルミニウムやマグネシウムまたはそれらの合金を切削加工または鋳造したものか、または金属板をプレス加工したものを用いる。 これは前フレーム１と同様の材質であってもよい。 【００３５】ここでは右チェーンステー１６と左チェーンステー１８とは別体のものとして説明したが、両者は一体に形成または組み立てて一体にしてから前フレーム１と組み合わせてもよい。 【００３６】前フレーム１はさらにこのハンガー部の平面部１ｃ，１ｄから斜め上方に立ち上がった立パイプ部１ｇを有しており、その端部１ｈは３本のすり割りを入れ、外周にテーパー状の雄ねじを切っておきサドル２４
を固定したサドルポスト２４ａの先端を挿入して高さを定め、内面に雌ねじを切ったシート固定金具２６を回動させて、そのテーパー状の雄ねじが雌ねじによって内方に圧縮されて３本のすり割りの入った部分の内面がサドルポスト２４ａを圧迫して保持するように構成するので、従来のシートピン方式に比べてねじ部が露出せず、
引っかかりがない。 ２４ｂはサドルポスト２４ａの外周に取り付けた蛇腹状の装飾材である。 サドルの高さ調節はこの他にも従来多用された方法を用いることができる。 【００３７】つぎに駆動装置について説明する。 ギヤクランク２８を取り付けたクランク軸２８ａの軸受け２８
ｃは前フレーム１中のハンガーチューブ１４ｃ中に固定されている。 右チェーンステー１６の凹部１６ａにクランク軸２８ａに直結されたフロント歯付きプーリー３０
が収納され、同じく凹部１６ａの左方にリヤ歯付きプーリー３２がフリーホイール３４に係合されておりフリーホイール３４は後車輪２２に係合されている。 フロント歯付きプーリー３０とリヤ歯付きプーリー３２に共通に架張されたチェーンまたは歯付きベルト３８よってペダル２８ｂを介してギヤクランク２８に加えられた駆動力がフリーホイール３４に伝達され、フリーホイール３４
のラチェット機構によって、ギヤクランク２８が後車輪２２の前進方向に回転されたときだけ駆動力が伝達される。 この凹部１６ａは美観を保ち、泥、ごみの侵入を防ぐとともに着衣等の車輪への巻き込み防止のためにカバー３６で覆ってある。 またカバー３６を省略するには凹部１６ａを右チェーンステー１６の後車輪２２側に設けることによって、泥、ごみの侵入防止の効果は低下するが美観と車輪への巻き込み防止の効果は得られる。 【００３８】つぎに制動装置について説明すると、制御レバーの１つである右ブレーキレバー３９の回動軸３９
ａの反対側の作用点に結合された制御用のワイヤの１つであるブレーキワイヤ４０はハンドルバー６のパイプの中を通り、結合部で前ホークステム４の中に入り、このパイプの中を通って前ホーク１０の内側に沿って前ブレーキ本体４２に結合されている。 ハンドルバー６と前ホークステム４の結合点では、両者はほぼ直交するのでブレーキワイヤ４０をハンドルバー６から直接前ホークステム４中に挿入するのは困難である。 そこで図４に示すようにいったんハンドルバー６の開口部６ａからブレーキワイヤ４０を引き出し、開口部４ａから前ホークステム４内に挿入する。 そしてこの部分をカバー８ａでカバーすることによってハンドルバー６内部空間と前ホークステム４内部空間とは連結され、制御レバーであるブレーキレバー３９の動きをこのカバー８ａで連結されたハンドルバー６内部と前ホークステム４内部という空間の少なくとも２以上にわたって連続しかつ外部に露出しない制御用のワイヤであるブレーキワイヤ４０を介して被制御部分である前ブレーキ本体４２に伝達し前ブレーキ本体４２の図示しないブレーキシューを拡張または圧縮することによって前車輪を制動することができる。 【００３９】同様に制御レバーの１つであるダイナモ起倒レバー４３においてもレバー４３ａの他端に結合した制御用のワイヤの１つであるダイナモワイヤ４４をハンドルバー６の開口部６ａから前ホークステム４の開口部４ａ内に挿入し前ホークステム４下端から引き出して、
２本の前ホーク１０の間に固定して図示しないばねでタイヤ１２ｃに圧接されたダイナモ４６に結合している。
ダイナモ起倒レバー４３を押すとダイナモワイヤ４４が引かれてダイナモ４６をタイヤ１２ｃから引き離してダイナモ起倒レバー４３内の図示しないラッチ機構によってこの状態を保持し、プッシュボタン４３ｂを押すとラッチ機構が外れてダイナモワイヤ４４がゆるみ、ダイナモ４６をタイヤ１２ｃに圧接させてタイヤ１２ｃの回転に伴う発電が可能となる。 【００４０】左ブレーキレバー４８についても右ブレーキレバー３９と同様であるがブレーキワイヤ５０は図４
の開口部４ｂから前フレーム１の中に入り、この中の中空部を通って右チェーンステー１６と左チェーンステー１８の中間部にでてくる。 そうして左チェーンステーの内側に沿って後車輪の軸２２ａに取り付けた後ブレーキ本体５２に結合されていて、左ブレーキレバー４８の操作によってブレーキワイヤ５０を引き、後ブレーキ本体５２に伝達して後ブレーキ本体５２の図示しないブレーキシューを拡張または圧縮することによって後車輪を制動することができる。 【００４１】ここでは変速切り替えの例示をしていないが、同様の構成と動作によって達成できることは説明するまでもない。 また上記説明の制御ワイヤの通路を灯火用や制御用の電気配線を通しても差し支えない。 【００４２】その他の構成部品の前泥よけ５４、後泥よけ５６は樹脂成形品であり、後泥よけ５６は図示のように少なくとも前部側面に半径の約半分の平面部５６ａを有し、スカート等の衣服の巻き込みを防止する形状としている。 その他のバスケット５８、前照灯６０等については通常の構成のものを用いればよく、説明は省略する。 【００４３】つぎに図５ないし図８を用いて前フレーム１の加工方法について説明する。 図５は本発明の一実施の形態における炭素繊維強化合成樹脂シートの加工工程の説明概念図、図６は同じく金型内に挿入した状態を示す説明概念図、図７は同じくその金型内の断面図、図８
は成型硬化したものの断面図である。 ここでは炭素繊維を用いる場合を説明する。 図５（ａ）のように炭素繊維を多数本同一方向に展張したものにエポキシ樹脂を含浸させて炭素繊維強化合成樹脂シート７０を作る。 この炭素繊維強化合成樹脂シート７０を未硬化の状態で図５
（ｂ）のように２本のナイロン製チューブ７２，７４にそれぞれ複数層巻き付ける。 その後、２本のナイロンチューブを一括したものに耐熱性の弾性チューブ７６を添えて束ね、図５（ｃ）のように束ねた上からさらに炭素繊維強化合成樹脂シート７０を巻き付ける。 この際各層の炭素繊維強化合成樹脂シート７０の炭素繊維の配列方向を層ごとに変え、かつ完成品の状態で加えられる力の方向を考慮して繊維方向を重点的に配列する。 また完成品の太い部分には層の数を増やす。 【００４４】そしてこのように加工したものを図６の下型７８に挿入して上型８０を圧着する。 図７はその状態での金型内の状態の断面を示す。 そしてナイロン製チューブ７２，７４内に空気を注入し加圧しながら高温で硬化させる。 内部からの加圧によって炭素繊維とエポキシ樹脂とは金型の内面の形に沿って密着し金型の形状に成形されながら硬化される。 硬化後に金型７８，８０から取り出して耐熱性の弾性チューブ７６を抜き取ると図８
のものが得られる。 炭素繊維強化合成樹脂シート７０は空気の内圧によって金型内面に圧接されて硬化される。
このようになった成型品を仕上げ加工と塗装を行って完成させる。 【００４５】このように加工することによって図８のように完成品の内部の中空空間には中央にナイロンチューブ７２、炭素繊維強化合成樹脂シート７０およびナイロンチューブ７４の３層の隔壁８２を形成し、また下方ではナイロンチューブ７４と炭素繊維強化合成樹脂シート７０の２層の隔壁８４を形成して、この隔壁によって前フレーム１の強度をさらに高めることができ、またその下の中空部８６には制御用のワイヤや電気配線等を通すことができる。 耐熱性弾性チューブ７６を用いないときは中空部８６はないが、代わりに中空部８８，９０に制御用のワイヤを通すことができる。 【００４６】このように本実施形態によれば、前車輪、
サドル、ハンガー部等を保持して繊維強化合成樹脂を用いて内圧成形法で形成された中空の前フレーム１に、後車輪の軸の一端を保持する右チェーンステー１６と、後車輪の軸の他端を保持する左チェーンステー１８とを結合する構成としたことによって、主フレームを内圧成型法で自由な形状に形成しながら、金型構造も簡単で加工も容易であり低コストでデザインの優れた自転車を提供することができる。 【００４７】なお実施の形態で説明したものは一例であり、請求の範囲に示された範囲内で細部を変更して実施することができる。 たとえば上記説明では主フレームの素材に炭素繊維強化合成樹脂シートを用いたが、これはガラス繊維で強化したものでも、また他の素材を用いたものでもよく、また複数の素材を重複して用いてもよい。 その他各部の素材、形状等は自由に組み合わせて用いればよい。 【００４８】また上記実施形態では、人力を駆動力とする自転車の例を用いて説明してきたが、本発明は電動機等を駆動力または人力の補助駆動力とする電動自転車や電動補助自転車への適用をも包括するものである。 【００４９】（第２の実施形態）第１の実施形態で主フレームである前フレーム１の素材は炭素繊維強化合成樹脂シート、ガラス繊維で強化した強化合成樹脂シートまたは他の素材で強化した強化合成樹脂シートを用いたものでもよく、複数の素材を重複して用いてもよいとして説明したが、前フレーム１に要求される条件は加えられる力に耐える強度を有すること以外に適度にたわむことによって乗り心地を改善することである。 ここでは主フレーム各部に加わる応力に応じて素材の組合せを変えることによって、必要な強度を確保するとともに乗り心地のよい自転車を提供するための構成を示す。 前フレーム１の要部斜視図の図９においてヘッドパイプ部１ａには図１に示すように前ホークステム４を回動自在に保持し、前ホークステム４は下部において２またに分岐した前ホーク１０に結合し、前ホーク１０は、その下端で前車輪１２のホイール１２ａの中心を回転自在に軸支する回転軸１２ｂを保持しているので自転車走行時には主として矢印ａ，ｂ方向に捻れる力を受ける。 したがってヘッドパイプ部１ａと前フレーム１の本体との接合部分１
ｉには大きな応力が加わることになる。 【００５０】つぎにハンガー部１ｂの孔１ｅ内にはギヤクランク２８の軸が回転することになりこの操作によって主として矢印ｃ方向の力が加わることになり、ヘッドパイプ部１ａから矢印ｄ方向の力も受けることになる。
そうして立パイプ１ｇの上方にはサドルポスト２４ａを介してサドル２４上に搭乗した運転者の体重により矢印ｅ方向の力が加えられる。 【００５１】そこで前フレーム１全体に基本をたわみやすい第１の素材であるガラス繊維強化合成樹脂シートを第１の実施形態において説明したように各層のガラス繊維強化合成樹脂シートのガラス繊維の配列方向を層ごとに変えながら、たとえば全体的に１０層を積層する。 そうしてヘッドパイプ部１ａと前フレーム１の本体との接合部分１ｉ、ハンガー部１ｂおよびその周辺、および立パイプ１ｇ部分には、さらに硬い第２の素材である炭素繊維強化合成樹脂シートを、たとえばさらに５層だけ積層する。 必要により、最も大きい力の加わる立パイプ１
ｇ部分には高弾性の第３の材質であるＰＢＴ繊維強化合成樹脂シートを２層とか３層適宜積層し実施の形態１と同様に形成する。 複数の材質の積層される部分は、たとえば第１の材質の上に第２の材質というように順次に重ねてもよく、また第１と第２さらに第３の材質を交互に重ねてもよいものである。 【００５２】第１の材質としてはガラス繊維のほかにアルミ合金繊維等、また第２の材質としてはＳｉｃ繊維、
アラミド繊維等、また第３の材質としてはボロン繊維、
ＰＢＴ繊維、場合によっては炭素繊維等をそれぞれ含んだ繊維強化合成樹脂シートを用いればよい。 これらは場所によって材質を変えて組み合わせてもよい。 上記において積層する層数は一例であり、必要な強度や単位となる繊維強化合成樹脂シートの構成によっても異なるものである。 【００５３】このように本実施形態では、主フレームである前フレーム１の全体を第１の材質の繊維強化樹脂を積層してたわみやすくし、前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルバーの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分との接続部分、ギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とその周辺、およびサドルを保持する部分等、より強度を必要とする部分には、
その上に第２の材質の繊維強化樹脂を積層し、さらに強度を必要とする部分には、その上に第３の材質の繊維強化樹脂を積層することによって必要な強度を確保しながら比較的コストも低く、かつ乗り心地のよい自転車を提供することができる。 【００５４】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の実施形態において第１の実施形態における主フレームと第１および第２の副フレームとの結合方法のさらに改良された構成を示す。 図１０は第３の実施形態におけるフレームの組み立て状態を示す分解斜視図、図１１はその要部断面図である。 【００５５】前フレーム１のハンガー部１ｂの平面部１
ｃ，１ｄの中央もしくは中央より上方の孔１ｅにはハンガーチューブ１３を挿入し、その周辺の３個の孔１ｆには合成樹脂製のチューブ状の緩衝材１５中に通したパイプ１４ａを挿入し、前フレーム１の平面部１ｃ側からさらに第１の副フレームである右チェーンステー１６を当て、平面部１ｄ側から第２の副フレームである左チェーンステー１８を当て、各３本のボルト２０ａを孔１８
ａ，パイプ１４ａ、孔１６ｂに通してナット２０ｂで結合する。 【００５６】パイプ１４ａの長さは前フレーム１の平面部１ｃと１ｄ間の寸法よりわずかに大となっており、ハンガーチューブ１３の両端の段差部１３ａ，１３ｂはそれぞれ右チェーンステー１６の孔１６ｃ、左チェーンステー１８の孔１８ｂに嵌合してその間の寸法も前フレーム１の平面部１ｃと１ｄ間の寸法よりわずかに大となっているので、前フレーム１の平面部１ｃ，１ｄと右チェーンステー１６、左チェーンステー１８との間は僅かに空いている。 またハンガーチューブ１３と前フレーム１
との間も僅かに空くように孔１ｅよりハンガーチューブ１３の直径をやや小にしているので、右左のチェーンステー１６，１８は緩衝材１５を介して前フレーム１に対してハンガーチューブ１３を軸として僅かに回動することができ、後車輪のサスペンション効果を発揮することができる。 また緩衝材の材質の選定によって僅かではあるがフレームのしなやかさを得ることができる。 【００５７】これらの効果を助けるために前フレーム１
の平面部１ｃ，１ｄと右チェーンステー１６、左チェーンステー１８との間にグリースを塗布するとか、または右チェーンステー１６、左チェーンステー１８内面にふっ素樹脂加工をする等の対策によりその効果が高められる。 【００５８】以上のように本実施形態によれば、主フレームである前フレーム１と第１および第２の副フレームである右、左チェーンステー１６，１８との結合の際にその間に緩衝材を入れたので、副フレームが主フレームに対してサスペンション効果を有し、しなやかさも増すことができる。 【００５９】 【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の自転車および請求項１６の自転車の製造方法によれば、
主フレームが前車輪の軸受けを保持する前ホークにハンドルの操作を伝達する前ホークステムを回動自在に保持する部分とギヤクランクの軸を回転自在に保持する部分とサドルを保持する部分とを有し繊維強化合成樹脂を用いて中空に形成したものであり、この主フレームに後車輪の軸の一端を保持する第１の副フレームと後車輪の軸の他端を保持する第２の副フレームとを結合したものを基本構成としたことによって、金型によって自由な形に形成でき、スマートなデザインを実現することができるとともに、後車輪の軸受けを保持する部分は第１および第２の副フレームによって別部材で構成されているので、この部分の複雑な金型が不用で金型費用が安価になり、またこの部分の金型への装着作業が不用となるため作業工数が小となるなどの有利な効果が得られる。 【００６０】そして請求項２の構成によって、主フレームと副フレームとの結合部分に設けた後車輪を駆動するためのクランク軸の下方側を広く取ることができ、取り付けのボルトの間隔も広く取れて、結合を強固にして取り付け強度を確保できるとともに、荷重が分散され、耐久性も向上する。 このようにフレーム強度を確保しながら乗り降りしやすい自転車フレームを提供することができる。 【００６１】また請求項３の構成によって主フレームと副フレームの結合の作業性が向上するものであり、また請求項４の構成により第１の副フレームの凹部をカバーで覆えば美観を保ち、泥、ごみの侵入を防ぐとともに着衣等の駆動部分や車輪への巻き込みを防止することができる。 【００６２】また請求項５の構成によってハンガーチューブは長期間の使用にも主フレームに対してガタや抜けを生じることがない。 【００６３】また請求項６の構成および請求項１７の自転車の製造方法により隔壁によって主フレームの強度をさらに高めることができ、また請求項７の構成の中空部には制御用のワイヤや電気配線等を通すことができる。 【００６４】また請求項８，９の構成および請求項１
８，１９の自転車の製造方法により、制御用のワイヤが外部に露出することなく処理でき、デザイン性を高めることができる。 【００６５】また請求項１０の構成により着衣等が車輪に巻き込まれることを防止することができる。 【００６６】また請求項１１ないし１４の構成および請求項２０ないし２３の自転車の製造方法により、必要な強度を確保しながら比較的コストも低く、かつ乗り心地のよい自転車を提供することができる。 【００６７】さらに請求項１５の構成により副フレームが主フレームに対してサスペンション効果を有し、しなやかさも増すことができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第１の実施形態の自転車の右側面図 【図２】同じくその左側面図 【図３】同じくフレームの組み立て状態を示す分解斜視図 【図４】同じく制御用のワイヤの引き回しを示す斜視図 【図５】同じく炭素繊維強化合成樹脂シートの加工工程の説明概念図 【図６】同じく金型内に挿入した状態を示す説明概念図 【図７】同じくその金型内の断面図 【図８】同じく成型硬化したものの断面図 【図９】同じく第２の実施形態における前フレームの要部斜視図 【図１０】同じく第３の実施形態におけるフレームの組み立て状態を示す分解斜視図 【図１１】同じくその要部断面図 【符号の説明】 １ 前フレーム １ａ ヘッドパイプ部 １ｂ ハンガー部 １ｇ 立パイプ部 １ｃ，１ｄ 平面部 ４ 前ホークステム ４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ 開口部 ６ ハンドルバー ８ ハンドルステム ８ａ カバー １０ 前ホーク １２ 前車輪 １３ ハンガーチューブ １５ 緩衝材 １６ 右チェーンステー １８ 左チェーンステー ２２ 後車輪 ２４ サドル ２４ａ サドルポスト ２８ ギヤクランク ３９ 右ブレーキレバー ４０，５０ ブレーキワイヤ ４４ ダイナモワイヤ ４２ 前ブレーキ本体 ４３ ダイナモ起倒レバー ４４ ダイナモワイヤ ４６ ダイナモ ４８ 左ブレーキレバー ５２ 後ブレーキ本体 ５６ 後泥よけ ５６ａ 平面部 ７０ 炭素繊維強化合成樹脂シート ７２，７４ ナイロン製チューブ ７６ 耐熱性弾性チューブ ７８，８０ 金型 ８２，８４ 隔壁 ８６，８８，９０ 中空部 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 森本 太吉 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 |
