JPH04500940A - 交差管状部を備えた複合自転車フレーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 交差管状部を備えた複合自転車フレーム技術分野 本発明は、複合材料から形成された、高性能で著しく軽量の自転車フレームおよ びかかる自転車フレームの製造方法に関する。特に、本発明は、ｒＸＪ状に交差 して配設された２つの略中空の管状部を有する改良された略中空の構造体を備え た複合自転車フレーム（Ｘフレーム）を提供するものである。

背景技術 前部三角形部と後部三角形部とを有する従来の自転車フレームには、使用するこ とができるフレームアセンブリを形成するためには、溶接、ろう付けまたはその 他の結合手段により互いに固着される少なくとも８つの別体をなすチューブが必 要である。８つのチューブは、チューブ相互間の位置関係および機能性自転車（ ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ　ｂｉｃｙｃｌｅｌのその他の主要構成素子に対するそ れぞれの位置関係によって名称が付されている。即ち、短い「ヘッド」チューブ は、ハンドルバーアセンブリと前部ホイールホークを接合する「ヘッド］車軸を 支持し、「シートコチューブは、シートポストを支持しかつペダル軸支持体（底 部ブラケット）からカラムとして垂直に延びており、「トップ」チューブは、ヘ ッドチューブとシートチューブの上部とを連結し、「グラン」チューブは、ヘッ ドチューブとシートチューブの底部とを底部ブラケットにおいて連結し、後輪ア センブリの両側にある一対の［ジ−トスティＪ　（”５ｅａｔ　５ｔａｙ’“） は、シートチューブの上部を後輪支持体に連結し、後輪アセンブリの両側にある 対をなす「チェーンステイ」は、シートチューブの底部を後輪支持体に連結して いる。

これらの各チューブとステイを互いに固着するのに必要とされる多数の連結部は 、自転車に乗るときに加わる種々の力と組み合わされて、多くの問題を生ずる０ 例えば、チューブとステイとの間にある数多くの接続部および必要とされる固定 手段の特性により、結合部即ち連結部の１つ以上に支障を来たし、フレーム全体 が使用するのに適さないものとなり、かつ、経済的な修理を行なうことができな い状態となることは異常なことではない、更に、かかるフレームは、多くの異な ったチューブ形状を必要とするので、チューブを互いに結合するときの複雑性が 更に増すとともに、多数の構造素子とこれに関連する連結部とが存在することに なるので比較的重いものとなる。

従来の自転車フレームに、１９８５年４月３０日に付与された米国特許第４．５ １３．９８６号に開示されているような、補則リブおよびその他の内部構造素子 の上に組立てられた一体をなす応力外被を有するモノコック（ｍｏｎｏｃｏｑｕ ｅｌタイプの自転車フレームがある。モノコツクフレームは、一体的な外被（ｕ ｎｉｔａｒｙ　５ｋｉｎ）の代わりに、互いにｔｌ隔して平行に延び、がっ、内 部コアに結合されて１９８０年ｌＯ月２８日に付与された米国特許第４、２３０ ．３３２号に開示されているような３層ラミオートを形成する２−）の別体をな す構造用外被パネルを利用することができる。かかるモノコックフレームは、外 被が空気力学形状（ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　５ｈａｐｅ）をなしているので、 従来の三角形フルームを凌ぐ幾つかの空気力学上の利点を有することができるが 、外被の面に途切がないので、望まシ、＜ない横風感受性を有することになる。

従来の三角形フレームと従来のモノコツクツし・−ムはいずｔｌも、数多くの構 造用片を製造して互いに締結することが必要で、比較的時間を要するとともに、 費用がかかるものとなる。モノコツクツ１ノームの製造は、シャーウェブ（ｓｈ ｅａｒ　ｗｅｂｌ　、補強アングル、補強ブロック、補強ストリップおよび結合 ブロックをはじめとする多数のＬ５較的小さな構造用素子を必要とするので、特 に困難で、しかも費用を要するものとなる。

史に、こｔｌらの多数の素子は、組立後に、応力支持構造用外被で被覆しなけれ ばならない。

従来の三角形７１）〜ムと従来のモノコックフレームはまた、捩りおよび横曲げ のコンプライアンス（ｃｏｍｐｌ　１ａｎｃｅｌが特に大き過ぎ、一方、垂直方 向のコンブラア、イアンスが小さ過ぎるという欠点がある。従来のフレームの捩 りおよび側方への曲げ剛性を高めると、上下方向のコンプライアンスは更に小さ くなる。このようにすると、衝撃吸収が比較的乏しくなるとともに、衝撃応力が 過剰となる。これらの因子のバランスが適正でないと、自転車の操縦性と乗り心 地に悪影響を及ぼすとともに、フレームの結合部が使用中に過剰の応力を受ける ことになる。これらの因子のバランスは、山のような地形あるいは他の凹凸のあ る地形を越えるオフロード１ノースまたはコアリングに使用されるタイプのマウ ンテンタイプ（ｍｏｕｎｔａｉｎ　ｂｉｃｙｃｌｅ）のフレームの場合には、特 に臨界的である。

別の臨界的因子として、前部ホークの下端部における後輪支持手段と前輪支持手 段との間のロードバス（ｌｏａｄ　ｐａｔｈ）の長さがある。従来の自転車にお いて見受けられる長さのロードバスは、マウンテンタイプの自転車が遭遇する応 力負荷を有意に増大させるのに十分な長さとなっている。このように応力負荷が 増大すると、特にオフロードレースに際に、フレームの損傷が早期に生ずること になる。更にまた、従来の自転車は、三角形夕・イブおよびモノコックタイプと も、構造が複雑であるので、上記因子を適正にバランスさせることは実際問題と して著しく困難となる。

発明の開示 上記問題は、複合材料からつくられかつ略Ｘ状に配設された略中空の主管状部（ ｍａｉｎ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｏｒｔｉｏｎｌと略中空のクロス管状部１ｃｒｏ ｓｓ　ｔｕｂｕｌａｒ　ｐｏｒｔｉｏｎ）とを備えた略中空の自転車フレームお よびかかる改良された複合自転車フレームを製造する方法を柵供する本発明によ り解決される。主管状部とクロス管状部は、各管状部の端部に対して中間に位置 する単一の略中空の共通接続部により一体的に結合される。クロス管状部は、主 管状部に沿ってか一つ主管状部に対して角度をなして配置され、共通接続部の両 側のこγＬら２つの部分の脚は、一方における垂直方向のコンプライアンスと他 方にお＆−Ｊる横曲げ剛性（ｌａｔｅｒａｌ　ｂｅｎｄｉｎｇ　ｒｉｇｉｄｉｔ ｙ）および捩り剛性ｆｔｏｒｓｉｏｎａｌ　ｒｉｇｉｄｉｔｙ）との間で著しく 望ましいバランスが得られるようなサイズに形成され“Ｃいる。主管状部は、前 部ホークの底部における前輪支持手段とフレームの後部における後輪支持手段と の間のロードバスを最短にするように略直線であるのが好ましい、クロス管状部 もまた、ペダル支持手段（底部ブラケット）とシート支持手段との間のロードバ スを最短にするように略直線となっているのが好ましい。

本発明の複合Ｘフレームは、著しく望ましい程度の垂直コンプライアンスを、一 層大きい横曲げ剛性および一層大きい捩り剛性とともに発揮し、該フレームを使 用する自転車の性能を著しく高めることができる。

複合材料を使用するとともに、従来の三角形フレームおよび上記した従来の「モ ノコック」フレームをはじめとする従来の「ダイヤモンド型」フレームにおいて 見受けられた上下方向の三角形分割をなくすことにより、複合Ｘフレームは、垂 直コンプライアンスをより大きくするとともに、横曲げ剛性と捩り剛性の双方を 実際に高めることができる。

複合Ｘフレームはまた、乗り心地を高めるとともに、乗り手の疲労を軽減させる ことができる。従来のフレームとは著しく異なり、複合Ｘフレームは、底部ブラ ケット領域を、前部車軸および後部車軸との間の直接的なロードバスから隔離す る。従来のフレームは、通常の重量負荷を、運動衝撃のピーク負荷とともに、ダ ウンチューブまたは他の主本体部を通る底部ブラケット領域およびチェーンステ イを介して直接移動させる。底部ブラケット領域を介して衝撃が伝達しないよう にすることにより、複合Ｘフレームは、衝撃吸収を特に大きくし、かつ、乗り心 地の向上と乗り手の疲労の軽減を達成することができる。

複合Ｘフレームは、異なる連結部間で硬化した複合材料の略連続した壁を提供す るように一体的に結合された管状フレーム部からなる一層フレーム構造体である のが最も好ましい０本明細書においては、［一体的に結合するＪ　（”ｉｎｔｅ ｇｒａｌｌｙ　ｕｎｉｔｅｄ”）なる語は、未硬化の樹脂含浸布の１つ以上の層 の第１のセグメントが未硬化の樹脂含浸布の１つ以上の層の第２のセグメントと オーバラップ接触して配置されたこと、および第ｌと第２のセグメントの少なく とも一方が、このようにオーバーラツプされた後にかつ接触されたままで実質上 硬化されたことを意味する。第１および第２のセグメントはいずれも、このよう にオーバーラツプされた後にかつ接触されたままで実質上硬化されるのが好まし い、オーバーラツプの量は、少なくとも約６．４ｍｍ（約１／４インチ）、好ま しくは少なくとも約１３ｍｍ（約１／２インチ）、より好ましくは少なくとも約 ２５ｍｍ（約１インチ）である。

成形結合じＭｅｌｄｅｄｌｙ　ｂｏｎｄｅｄ”）なる語は、成形工程において、 未硬化の部分または接続部が、未硬化の接続部または部分にそれぞれ一体的に結 合されることを意味する。［成形性結合Ｊ　（”Ｍｏ１ｄａｂｌｙ　ｂｏｎｄｅ ｄ”ｌなる詔は、未硬化の部分または接続部が、成形工程において、予備硬化さ れた接合部または部分にそれぞれ一体的に結合されることを意味する。「接着結 合」（”Ａｄｈｅｓｉｖｅｌｙ　ｂｏｎｄｅｄ”）なる語は、予備硬化された部 分または接続部が、未硬化の状態で被着された接着剤組成物によりそれぞれ予備 硬化された接続部または部分に結合され、次に２つのあらかじめ硬化された素子 の当接面間の結合部を完全にするように硬化されることを意味する。

複合Ｘフレームの樹脂マトリックスにおける略連続する繊維の一方向配向は、こ れらの改良された特性を達成する上においてかつ先行技術の問題点を除去する上 において、別の重要な因子となるものである。かくして、一方向繊維の第１の実 質上の部分を各管状部の長手方向の軸線と平行に配向させ、一方向繊維の第２の 実質上の部分を各管状部の軸線に対して斜めに配向させると、実質上大きな垂直 コンプライアンスを提供すると同時に、横曲げ剛性と捩り剛性の双方を大きく高 めることができる。

従って、本発明の複合Ｘフレームは、成形性合成樹脂を含浸した実質上連続する 一方向繊維からつくるのが好ましい０合成樹脂は、熱活性硬化剤成分を含むエポ キシタイプの樹脂であるのが好ましい、かかる繊維強化合成樹脂は、未硬化の状 態では、「プレグ１ノグ」（”ｐｒｅｐｒｅｇ”）と一般に呼ばれている。フレ ームを成形する場合、１つ以上の連続片を樹脂含浸布（プレプレグ）の大きなシ ートから切断するのが好ましく、次にこれらの片をモールドに配置するか、マン ドレルに螺旋状に巻き付け（ｗｒａｐ）　、あるいは長手方向にラップする（ｗ ｒａｐ）・ 連続繊維は織布であっても不織布であってもよいが、一方向の不織布であるのが 好ましい、一方向繊維は、複合Ｘフレームが成形される未硬化シェルをレイアッ プする（ｌａｙ　ｕｐ）するのに使用される各細長いプレプレグのストリップの 一端部から対向端部へ物理的に連続するのが最も好ましい。一方向繊維もまた「 実質上連続」していてもよ（、これは、本明細書では、直接隣接する繊維が、物 理的に連続する繊維と略同じ機械的特性を発揮するのに十分な距ｉｔ（約２．５ ｃｍ　（約１インチ）であると考えられる）だけオーバーラツプすることを意味 する。これらの短い繊維のうち、少なくとも５０％、好ましくは８０％、より好 ましくは９０％、最も好ましくは９５％は、長さが、少なくとも約１０ｃｍ（４ インチ）、好ましくは少なくとも約１５ｃｍ（６インチ）、より好ましくは少な くとも約３０ｃｍ　（１２インチ）である。

圧力下で硬化させてから、長手方向に折り重ねた単一の細長いプレプレグのスト リップまたは反対の関係にある２つの細長いプレプレグのストリップの長手方向 の縁部間に少なくとも約６．４ｍｍ（１／４インチ）、好ましくは少なくとも約 ９．５ｍｍ　（３／８インチ）のオーバーラツプを形成し、プレプレグのストリ ップの側端部とプレプレグの別のストリップまたは接続部バッチの側端部間に少 なくとも約１３ｍｍ（半インチ）、好ましくは約２．５ｃｍ　（１インチ）のオ ーバーラツプを形成し、かつ、２つの細長いプレプレグストリップの中間セグメ ント間に少なくとも約６．４ｃｍ”　（１平方インチ）、好ましくは少なくとも 約１２．９ｃｍ”　（約２平方インチ）のオーバーラツプを形成すると、接続部 ではなく、実質上連続する樹脂含浸繊維の壁があたかもある場合のように、一方 向繊維の構造的連続性が得られる。このような連続性により、オーバーラツプさ れたプレプレグ材料の圧縮成形片により形成された接続部を介して繊維間で応力 負荷を移動させるのに十分な一体構造が得られる。炭素繊維などは、含浸されて いる樹脂よりも著しく大きい（３乃至ｌＯ倍程度）引張応力負荷に耐えることが できるので、かかる応力の移動は特に望ましい、このようにして、オーバーラツ プした縁部および領域は、硬化すると、それぞれのストリップとバッチ（ｐａｔ ｃｈｌおよびこれらからつくられるフレームの構成素子を連結する一体的に結合 されかつ実質上連続する成形されたフレーム壁を提供することができる。更にま た、未硬化の状態では、未硬化のプレプレグ材料片のオーバーラツプした縁部、 端部および領域は、フレーム壁の全ての外面が、樹脂の硬化工程においてフレー ムシェルを押圧した状態におくプレス手段により、モールドの表面に対しかつモ ールド内の凹所に対してしっかりと押圧することができる。

プレプレグ材料のオーバーラツプ片間でのかかる連続する応力の移動は、オーバ ーラツプ片の一方が未硬化の状態で他方が予備硬化されている場合にも可能であ る。プレプレグの硬化片と未硬化片の間でこのような応力の移動を行なわせるた めに、オーバーラツプは、前記各場合において、少なくとも約１０％、好ましく は約２５％増加させるべきである６例えば、ストリップとバッチの側端部間のオ ーバーラツプは、少なくとも約１４ｍｍ（約０．５５インチ）、好ましくは少な くとも約１６ｍｍ（約０．６２５インチ）にすべきである。

プレプレグにおける繊維材料のタイプおよび量は、１以上の方向のフレキシビリ ティ（コンプライアンス）、１以上の方向の剛性、圧縮強度、衝撃吸収、振動減 衰および重量のような所望のフレーム全体による。７ましい繊維には、ガラス繊 維、炭素繊維、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒｌ繊維（ｒＫｅｖｌａｒＪは、所有権が 発生している芳香族ポリアミド繊維に関するデュポン（ｐｕＰｏｎｔ１社のＷ録 商標である）、スペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ繊維（ｒｓｐｅｃｔｒａＪは、所 有権が発生しでいるポリエチレン繊維に関するアライド・シグナル（Ａｌｌｉｅ ｄ　Ｓｉｇｎａ１１社のアラ−イド・ファイバーズ・ゲイビジョン（Ａｌｌｉｅ ｄＦｉｂｅｒｓ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）の登録商標である）がある、繊維はまた、 低モジュラスクイブ、中モジュラスタイブまたは高モジュラスクイブとすること ができる。所望される特定の性能特性により、広範囲に亘る種々の繊維混合物を 選択することができる。かく（２て、全てのガラス繊維または全ての炭素繊維を 使用することができるが、これらの繊維の種々の混合物、例えば、７５．５０ま たは２５重量パーセントのガラス繊維に対して２５．５０または７５重重量−セ ントの炭素繊維を使用することができる。これらの混合物には、種々の量のケブ ラー４９および／またはスペクトラ繊維を、例えば、繊維の全重量に対して２５ ％程度まで添加することができる。別に特定しない限り、パーセントはいずれも 重量に関するものである。更に、主繊維層には、ガラス繊維の内層（「スクリム 」（”ｓｃｒｉｍ”）と呼ばれる）を加えて、埋込んだ金属部材を絶縁すること ができる。管状部の軸線と略直交する方向に配置された一方向ガラス繊維の外層 を設けて、フープ強度を得ることができる。

本発明の複合Ｘフレームにより、数多くの利点が得られる。２つの基本的な構成 素子、即ち、主管状部とクロス管状部だけが必要となるだけであり、従って、製 造が簡単であるとともに、耐久性を改善することができる。更に、トップデユー プまたは同等の構造素子がないので、自転車のフレームにまたがっている乗り手 を傷付ける危険性をなくするとともに、主管状部を十分に低い位置に配置するこ とができかつ横寸法をより大きくすることができる。

複合Ｘフレームは、モノコックフレームと同様の空気力学的利点を有する。これ は、主部が水平方向に対して比較的小さな鋭角をもって傾斜しており、従って、 空気の流れに平行となるように比較的閉じており、しかも従来の開放三角形フレ ームの４つの垂直方向に急となっているチューブおよびステイに比べて、垂直方 向に急勾配となっているクロス部がわずか１つだけであることによる。更に、Ｘ フレームは、モノコックフレームの比較的大きい表面積およびその結果生ずるる 横風感受性を除去することができる。同時に、従来のモノコックフレームが多数 の部品を必要とし、組立てにコストがかかるという欠点を除去することもできる 。

複合Ｘフレームは、構造効率［５ｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｅｆｆｉｃｉ　−ｅｎｃ ｙｌが高くか一つ複合構造月料を使用しているので、軽凰である。構造効率は、 一部は、内部構造素子が必要とされず、かつ、主管状部が前部車軸と後部車軸の 負荷点間のバスを最短にすることができるということから得られる。これにより 、必要な物理的構造の皿を少なくすることができる。更に、物理的構造が少なく なるので、材料コストが低くなる。

複合Ｘフレームは、重量は小さくても、垂直面におけるフレキシビリティ　（コ ンプライアンス）が増大するので、乗り心地を大きく改善することができる。垂 直面におけるコンプライアンスの増大は、一部は、主管状部の垂直面の曲げ（ｆ ｌｅｘｕｒｅ）と主管状部に対するクロス管状部の曲げの増大によるものである 。従来のダイヤモンド型フレームは、本体部材が三角形または矩形であり、かつ 、後輪の車軸からシートチューブおよびジ−トスティを介してシートへ直接達す るロードバスに剛性があるので、垂直方向の曲げが著しく小さい。垂直方向の曲 げがこのように欠けていると、特に、でこぼこしている地形での乗り心地が悪く なる。

複合Ｘフレームは、従来のフレームの、シートポスト接続部を後輪支持体に連結 するジ−トスティのような構造体をもたないので、後輪アセンブリにより大きな りリアランスを提供することができる。更に、複合Ｘフレームの後部ステイセグ メントは、従来のチェーンステイのレベルよりも上方でかつ駆動チェーンの前方 のランの行程から外れて配置されている。従来の自転車の場合には、ホイールの クリアランスに対するチェーンステイの問題は、右側チェーンステイの場合に特 に臨界的であり、チェーンステイには、必要なチェーンクリアランスを得るため に凹部を設けなければならない。更に、複合Ｘフレームのスプロケットと後輪ア センブリとの間の上部チェーンのランは、チェーンステイの上部の上方でクロス しなくてもよいので、著しく広範囲のギヤ装置を使用することができる。

複合Ｘフレームは、所望の性能特性を予測通りに一層容易に達成することができ るように、構造力学（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｙｎａｍｉｃｓ）の決定を容易 にすることができる６例えば、複合Ｘフレームは、従来のダイヤモンド型フレー ムが、特にペダル負荷のもとての底部ブラケットの側方の撓みによりフレーム全 体のねじりおよび曲がりを引き起こし、従って、乗り手のエネルギーロスを引き 起こす底部ブラケット領域において遭遇する著しく複雑な応力関係の幾つかを除 去することができる、更に、複合Ｘフレームでは、底部ブラケットの側方の撓み を、クロス部の下部セグメントの比較的小さい撓みだけに減少させることができ る。このようにして生じた捩り負荷は、主管状部の比較的大きい横断面により容 易に支持される。従って、複合Ｘフレームは、捩りモードと横曲げモードの双方 において構造全体の撓みを最少にして、高い応力負荷を極めて有効に処理するこ とができる。

図面の簡単な説明 本発明は、添付図面に示す特定の実施例についての以下の説明により更に理解さ れるものである。

第１図は、本発明に係る自転車フレームの側面図であり、 第２図は、第１図の自転車フレームの平面斜視図であり、 第３図は、第１図の自転車フレームの背面斜視図であり、 第４図は、第１図の４−４Ｍ断面図であり、第５図は、第１図の５−５．Ｉｉ断 面図であり、第６図は、第１図の６−６Ｍ断面図であり、第７図は、第１図の７ −７線断面図であり、第８図は、第１図の８−８４８断面図であり、第９図は、 第１図の自転車フレームの底面斜視図であり、 第１０図は、第１図の１０−１０線断面図であり、 第１１図は、第１図の１１−１１線断面図であり、 第１２図は、第１図の１２−１２線断面図であり、 第１３図は、非円形の空気力学横断面形状を有する本発明に係る自転車フレーム の変形例を示す側面図であり。

第１４図は、第１３図の１３−１３線断面図であり、 第１５図は、第１３図の１５−１５線断面図であり、 第１６図は、第１３図の１６−１６線断面図であり、 第１７図は、本発明に係る自転車フレームの製造方法を示す側面図であり、 第１８図は１本発明に係る変更されたフレームを使用した二人乗り自転車を示す 側面図であり、第１９図は、本発明に係る自転車フレームの垂直コンプライアン ステストを行なうためのセットアツプ（ｓｅｔ　ｕｐｌを示す側面図であり、第 ２０図は、本発明に係る種々の自転車フレームををはじめとする１種々の自転車 フレームを比較するために行なった垂直コンプライアンス試験、横曲げ剛性試験 および底部ブラケット捩り試験のデータを示すチャート図、第２１図はブラケッ トの変形例を示す図である。

最良の形態および他の実施例の詳細な説明第１乃至３および９図について説明す ると、主管状部２６とクロス管状部２８とを有する、参照番号２４により全体示 された複合Ｘフレームが示されている。

主管状部２６は、ヘッドチューブスリーブ３０と一対の後輪ドロップアウト（ｄ ｒｏｐｏｕｔｌ　３２との間を略直線をなして延び、スリーブ３０をドロップア ウト３２と連結している。各後輪ドロップアウトは、後輪車軸の対応する端部を 収容するスロット２２と、この素子の重量を最少にするように配設された一連の 開口２７と、一対の後部ステイ管状部４６１３よび４６°の対応する後端接続部 に各ドロップアウトを固定する一対の分枝（ｔｉｎｅｌ　２９−２９とを有する 細長い金属プレートからなる。後部ステイ管状部４６および４６゛は協働して、 主管状部２６の長平方向に分割された後部セグメントを構成している。ヘッドチ ューブスリーブ３０は、破線で示す前部ホーク部材３３のステアリング支持手段 の一部を形成している。後部ドロップアウト３２および３２゛は、後輪アセンブ リ（図示せず）の後輪支持手段の一部を形成している。クロス管状部２８は、シ ートチューブスリーブ３５と底部ブラケットスリーブ３６との間を略直線状に延 び、両者を連結している。シートボスラスリーブ３５はシートアセンブリ（図示 せず）のシート支持手段の一部を形成し、底部ブラケットスリーブ３６はペダル の軸とチェーンホイールとのアセンブリ（図示せず）のペダル支持手段の一部を 形成している。

主管状部材２６とクロス管状部材２８は、略中空をなし、略中空の共通接続部３ ８により一体的に結合されている。更に、ヘッドスリーブを支持する略中空のヘ ッド接続部４０と、シートチューブスリーブ３５を支持する略中空のシート接続 部４１と、後輪ドロップアウト３２および３２°をそれぞれ支持する一対の略中 空の後端接続部４２および４２°と、底部ブラケットスリーブ３６を支持する略 中空のペダル接続部４３とが設けられている。接続部４０は、主管状部２６の前 端部の全周に亘って延びるすみ肉ｆｆ１ｌｌｅｔｌ　４４によってヘッドチュー ブスリーブ３０に結合されており、接続部３８は主管状部２６の全周に延びかつ クロスチューブ２８の周囲の一部へそれぞれ延びるすみ肉４７と４８とにより主 管状部２６とクロス管状部２８の双方に達している。すみ肉は接続部３８の各側 の中間点付近において会合している。

本発明の特に重要な特徴の１つとして、主管状部２６とクロス管状部２８との角 度関係がある。特に重要な別の特徴として、主管状部２６とヘッドチューブスリ ーブ３０との角度関係がある。説明を簡単にするために、これらの各素子の角度 は、それぞれの長手方向の軸線および自転車フレームが支持される水平面に対し て規定されている。このように規定すると、主管状部は、水平方向に対して好ま しくは１５°乃至３０”の範囲の角度をなす。主管状部に関して選択される特定 の角度は、主として、前輪の回転軸線と後輪の回転軸線との間で直線で測定され る自転車の軸間能ｌｉｔ　（ｗｈｅｅｌ　ｂａｓｅｌによって決められる。従っ て、軸間距離が約９６ｃｍ（３８インチ）の場合には好ましい角度は２９°であ り、軸間距離が約９９ｃｍ　（３９インチ）では２８５であり、約１０２ｃｍ（ ４０インブー）の軸間距離では２８’であり、約１０７ｃｍ（４２インチ）の軸 間距離では２６°である。この場合、複合Ｘフレームのマウンデンバイクの軸間 距離は約１０２乃至１０７ｃｍ　（４０乃至４２インチ）であり、複合Ｘフレー ムのロードバイクの軸間距離は約９６乃至１０２ｃｍ（−、＝１８乃至４０イン チ）である。

クロス管状部２８については、この部分の長手方向の軸線は水平方向に対して好 まし２くは５８°乃至８５°、より好ましくは６８°乃至７６°の範囲の角度に ある。この後者の範囲の上限の角度（′１６°）は、レース用フレームに対し℃ より好ましく、下限の角度（６８°）は、コンプライアンスを一署高めて乗り心 地を改善することができるので、ツアリング用フト・−ムにとって好ましいもの であるが、厳しさのあるレースではコンプライアンスが大き過ぎるものどなる。

水平方向に対するヘッドチューブの角度は、好ましくは６０°乃至８０“の範囲 、より好ましくは６８°乃至７６゛である。約９６ｃｍ　（３８インチ）の軸間 距離ではへラドチューブの角度は７６°であるのがより好ましく、約１０７ｃｍ （４２インチ）の軸間距離ではへラドチューブの角度は６８°であるのがより好 ましい。主管状部およびクロス管状部のそれぞれの長さ、主管状部に沿−った相 互連結共通接続部の位置およびこれら２一つの部分間の角度は、ペダル軸の回転 軸線と後輪車軸の回転軸線との間の距離が好ましくは約３８乃至４８ｃｍ（１５ 乃至１９インチ）の範囲にあり、より好ましくはマウンテンパイクに関しては約 ４３ｃｍ（約１フインチ）で、レーシングバイクでは約１ｃｍ（１６インチ）で ある。

複合Ｘフレームの別の重要な特徴は、底部ブラケットのドロップ（ｄｒｏｐ）の 寸法であり、これは、前輪車軸と後輪車軸との間の直線に対する底部ブラケット スリーブの中心線の部分子ｐｏｓｉｔｉｏｎｌである。この部分は、かかる仮想 直線の下方（プラス方向）または上方（マイナス方向）の底部ブラケットスリー ブの距離により特定され、底部ブラケット・ドロップは、スリーブの軸線と該直 線とが一致するときにゼロとなる。約６６乃至６８ｃｍ　（２６乃至２フインチ ）の範囲の標準的な車輪サイズの場合には、好ましい底部ドロップの寸法は、マ ウンテンクイブとロードターイブ双方のＸフレームともＯ乃至プラス約７．６ｃ ｍ　（０乃至プラス３インチ）である、このパラメータの範囲は、好ましくは、 標準的な約６１ｃｍ（２４インチ）車輪では約マイナス２．５乃至５．１ｃｍ（ マイナス１インチ乃至プラス２インチ）であり、標準的な約５１ｃｍ（２０イン チ）の車輪ではマイナス７．６乃至Ｏｃｍ（マイナス３インチ乃至Ｏ）である、 底部ブラケットドロップのこれらの好ましい寸法は、前輪と後輪とのサイズが異 なる場合には、異なるものどなるが、当業者であれば、本明細書の説明に基づい てかかる構成の適宜の底部ブラケットドロップを想到することができるものであ る。

主管状部２６は、前部セグメント４５と、第２および３図に示すように後方に分 枝して形成された一対の後部管状部４６および４６“を有する後部セグメント３ ７とを備えている。クロス管状部２８は、上部セグメンＦ４９と下部セグメント ５０とを有している。下部セグメント５０は、実線で示すように均一な横断面と することができ、あるいは第１図において破線５１で示すように主管状部２６に 接続する上部基部が拡大された円錐状楕円横断面を有するように形成することも できる。底部ブラケットスリーブ３６と対応するペダル軸・チェーンホイールア センブリ（図示せず）とを取着するためのプラットホームの強度を一層高めかつ 撓みをより少なくするには、テーバを付した楕円状横断面を有する円錐状下部セ グメントとするのが好ましい。第１および３図に明瞭に示すように、クロス管状 部２８の上端は直径がシートチューブ３５の直径よりもほんのわずかたけ［例＾ ば、約３．２ｍｍ（約１７８インチ）］大きくなるまで、半径方向内側にテーバ が付されている。後部管状部４６および４６゛の内方に面している外面もまた。

第２および３図に明瞭に示すように側方へ延びるすみ肉５３において互いに会合 されている（ｆａｒｅｄ）　。

第４および８図を比較すると理解されるように、主管状部２６は、直径がクロス 管状部２８よりも有意に大きい直径を有するのが好ましい。主管状部２６のこの 一層大きい直径は、好ましくは、約６，４乃至約１０．２ｃｍ（約２５乃至約４ ．０インチ）の範囲にあり、より好ましくは約７．６ｃｍ　（約３．０インチ） である。クロス管状部２８の、主管状部よりも小さい直径は、好ましくは、約３ ．８乃至約６．４ｃｍ（約１５乃至約２．５インチ）の範囲、より好ましくは約 ５．１ｃｍ（約２インチ）である、クロス管状部の直径が約５．１ｃｍ（約２イ ンチ）である場合には、クロス管状部は上端が約２．８ｃｍ　（約１１７８イン チ）の外径を有するシートポストスリーブ３５に対して約３．２ｃｍ（約１．２ ５インチ）となるようにテーバが形成される。第５図について説明すると、後部 管状部４６および４６゛は、非円形の横断面形状を有している。後部管状部４６ および４６゛は、略中空の内部キャビティを画定する別体をなす壁を有している が、これらのキャビティには、合成樹脂発泡剤からなる固体のコア５５を充填す るのが好ましい、後部管状部４６および４６゛の壁はそれぞれ、以下に説明する ようにプレプレグ材料のオーバーラツプした縁部がら形成された長手方向に延び る結合部５６を有している。第６図について説明すると、後輪のドロップアウト ３２および３２°の分枝２９は、対応するコア５５の後端部に設けられている一 対の長子方向にテーバが形成されているノツチ５９に嵌装されている。対をなす ノツチは、分枝２９と２９との間の空所３１の形状と一致するように後方へ延び るにしたがい内方ヘテーパが形成されており、空所３１の形状は第１図に明瞭に 示されている。

第７図について説明すると、金属シートチューブ３５の下部は、シートポストス リーブ３５が全長に亘ってしっかりと支持されかつクロス管状部２８の周囲の上 端接続部４１に結合されるように、固体の樹脂発泡体からなるテーバの付いたシ ム６ｏによって包囲されている。第１Ｏ図について説明すると、底部ブラケット スリーブ３６は、下部接続部４３の複合材料にしっかりと埋め込まれている。同 様に、第１１図に示すように、ヘッドチューブスリーブ３ｏは、樹脂含浸繊維材 料からなる周囲のスクリム６２により接続部４゜ミ　の複合材料にしっかりと埋 め込まれている。第１２図に示すように、クロス管状部２８の複合材料は、本発 明の複合Ｘフレームを製造する方法に関して後記するように、管状部２６および ２８の組合わされた肉厚よりも大きい肉厚を有する共通の中空接続部３８によっ て主管状部２６に一体的に結合されている。

第１図の管状部は、基本的には断面が円形であり、円形の横断面を有する細長い マンドレルにラップされ、あるいは円形横断面の細長い成形室において形成され る。しかしながら、主管状部とクロス管状部２８は、第１３乃至１６図に示すよ うな非円形の空気力学横断面（ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔ ｉｏｎｌ　を有することができる。これらの横断面は、細長いマンドレルの周囲 に複合材料をラップし、あるいは対応する非円形の空気力学横断面を有する中空 の成形室において形成することができる。非円形空気力学横断面形状は、（前輪 と後輪の双方が回転しかつ前後輪によって支持されるタイヤの幾何学的横断面形 状の略中心を通る対称面と一致する）自転車フレームの長手方向の面に対して対 称をなすのが好ましく、かつ、各細長い管状部と各細長いセグメントの長さの少 なくとも大部分書こ沿って延びるのが好ましく、より好ましくは該各部分とセグ メントの略全長に亘って延びる。

かくして、例えば、変更された主管状部２６°の前部セグメント６７は、第１４ 図に示すように楕円形の空気力学横断面形状を有することができる。同様に、変 更された管状部２８°は、第１５図に示すような涙滴状の空気力学横断面を有す る上部セグメント６８と、第１６図に示すような別の涙滴状の空気力学的横断面 形状を有する下部セグメント６９とから構成することができる。下部セグメント ６９の別の涙滴形状は、第１３図に示すように、後輪アセンブリ（図示せず）の タイヤの外周と略平行する円滑な曲線に長手方向に従い、かつ、第１６図に示す ようにこの後部タイヤの外面の横方向の曲率に実質上従う凹状の側方横断面を有 する後部チューブ壁７０を備えている。

第１７図は、本発明に係る複合Ｘフレームの最も好ましい方法の特定のフレーム 補強工程を示す、第１７図の補強工程後に、膨張式空気袋（図示せず）を含む組 立てられたシェルフ５を、対応する形状のモールドに配置し、本出願人により１ ９８６年５月１２日付で出願され、発明の名称が「複合材料の管状自転車フレー ム」の同時係属の米国特許第８６１．９８３号および本出願人により１９８７年 １１月２０日付で出願され、発明の名称が［複合自転車フレームの成形方法」の 同時係属の米国特許第１２３．３３８号に開示されている製造方法に従って硬化 される１本明細書においては、これらの各出願の記載内容を引用して本明細書中 の記載に代える。

上記引用した先行出願の図面に記載されているようなモールドにおいて完全なシ ェルフ５を形成する代わりに、本発明の主管状部とクロス管状部は、対応する形 状に形成されたマンドレルに予めラップし、次にこれらのマンドレルを取外し、 複合材料のストリップおよび／またはパッチを使用して一体化し、最後に硬化さ れるＸフレームと略同じ形状の未硬化のＸ状シェルを形成するのが好ましい、即 ち、管状部は、完成した複合Ｘフレームの対応する管状部の内部キャビティに近 い形状と寸法とを有する２つのマンドレルに、未硬化の樹脂含浸繊維材料をラッ プすることにより予めラップされる。このようにして各マンドレルに形成された 管状部は、未硬化の状態で取外され、２つのそれぞれの部分を以下に更に説明す るように別のストリップおよび／またはバッチを用いて連結して、未硬化のシェ ルを形成し、これから複合Ｘフレームを成形する。

シェルの各管状部を連結し、互いにシールして最終形状にする前に、上記した先 行出願において説明されているような膨張式空気袋を、クロス管状部と主管状部 の前部セグメントおよび中空接続セグメントとに対して挿入し、これらを介して 引っ張る。主管状部の空気袋は後部ステイ部を形成するように２つの後部セグメ ントの中へ延ばすことができるが、後部ステイセグメントには、ステイの壁を、 シェルが最終的に硬化されて複合Ｘフレームを形成するモールドの対応する内面 に対して強く押圧するのに十分な側方の寸法を有する合成樹脂発泡体のコアを充 填するのが好ましい。

フレームシェルの各部分が組立てられているときに、金属スリーブ３０．３５お よび３６と後輪ドロップアウト３２および３２°は、管状部の対応する端部の中 にラップされて対応する端部接続部を形成することにより、対応する管状端部な 切断することにより形成されるフラップと樹脂含浸布の別のストリップおよび／ またはバッチとを使用して対応する金属片な各端部接続部に埋込む、フレームシ ェルの各部分の組立ての際または組立て後に、内部の空気袋の入口延長部を出す 外部開口を未硬化のシェルに配設し、これらの延長部を上記した先行出願に記載 されているタイプのコネクタによりエアラインｆａｉｒｌｉｎｅｌ　に接続する ことができる。

第１図の丸い主管状部２６と丸いクロス管状部２８とを別々につくるために、樹 脂含浸繊維ストリップを横断面が円形の円筒状マンドレルの周囲にラップし、対 応する丸い管状構造体を得る。第１３図の非円形空気力学管状部を別個に形成す るために５樹脂含浸繊維を、対応する非円形空気力学横断面を有する円筒状マン ドレルの周囲にラップすることにより主管状部２６°　とクロス管状部２８°　 とを別個に形成する。

形成されている特定の管状部において所望される強度特性により、ストリップの 幾つかは螺旋状に巻き付けることができ、幾つかは長手方向へ（即ち対応する管 状部と略同じ長さを有する一方向繊維のストリップから好ましくは長手方向へ） ラップして、樹脂含浸繊維材料の多層を形成する。螺旋状の巻き付けは、樹脂含 浸一方向繊維の長いストリップを使用して反対方向に巻きつけるのが好ましい少 なくとも２つの連続層で形成され、ストリップは、巻き付は場所により約２．５ 乃至１５ｃｍ（約１乃至６インチ）の幅であるのが好ましい。好ましくは、同一 層のストリップの巻き付けは、オーバーラツプするのではなく、均一な表面仕上 が得られるように、縁部どうじを当接させるのが好ましい。各層は、螺旋状に巻 きイ」けるか長手方向にラップするかに拘らず、それぞれが実質上連続した複数 の一方向繊維からなるのが好ましく、より好ましくは、実質上管状部の一端から 反対側端部へ物理的に連続して形成される。

ラップするマンドレルの外部寸法は、形成しようとする特定の部分の仕上げ内径 に略対応する。各部分は、マンドレルの周囲に層をなして形成される。使用され る層の数は、仕上げフレームを得るために形成される特定の部分の所望の肉厚と 、対応する性能特性とにより決められる６例えば、幾つかのプレプレグからなる ８層とすることにより、約１．５ｍｍ　（約６０ミル）の肉厚の仕上げフレーム 部を形成できることがわかった。ラップ後には、管状部をマンドレルの軸線方向 に摺動させてマンドレルから取外し、以下に記載するように組立てる。

各部分の長平方向の軸線に対して層をラップする方向は、該部分の性能特性にお いて重要な因子となる。

好ましい一方向繊維を使用する場合には、これらの繊維の約１／４乃至約３／４ 、好ましくは約１／２は、細長い管状部の長手方向の軸線に対して１０°乃至４ ５°、好ましくは約２５°の角度で配置し、残りの繊維は長手方向の軸線に対し て略平行（０°）とすることができる、この角度は、２つの後部ステイ管状部に は大きくするのが好ましく、これらのステイ部に関する螺旋状の巻き付けの最も 好ましい角度は、その長平方向の軸線に対して約７０°である。繊維をこのよう に配向させることにより、曲げおよび捩り応力に耐久、かつ、衝撃吸収と乗り心 地に関する垂直方向のコンプライアンスを一層大きくすることができるように、 これらの強度を改善することができる。更に、角度をなして形成する層は、次の ２５゛の層が前の２５°の層に対して１３０°の角度をなして軸線に沿った反対 方向から巻き付けることができるように、螺旋状に巻きイ」けることができる。

あるいは、主管状部２６の前部セグメント４５および２つの後部セグメント４６ ．４６゛　と、クロス管状部２８の上部セグメント４９および下部セグメント５ ０は、別体をなす未硬化または予備硬化管状セグメントとして形成し、上記した 先行出願に記載の技術に従って接続部バッチから単独でつくられる共通の中空接 続部により互いに結合することができる。更に、これらの先行出願に記載のよう に、スタブ（ｓｔｕｂｌタイプのコネクタ（ここでは図示せず）を使用して、後 部チューブステイ管状部を、他の管状セグメントの１つ以上とともに共通接続部 ３８と一体的に結合しあるいは接着させることができる。

しかしながら、主管状部２６とクロス管状部２８はそれぞれ、単一の連続する未 硬化の管状シェル部としてつくり、以下に一層詳細に説明するように交差させ、 結合させるのが好ましい、これらの連続する管状部を形成する場合には、管状部 の対向端部間を連続して延びる一方向繊維を有するプレプレグ層が最も好ましい （ある程度の繊維の切断が存在するかもしれないが、これは２０％を越えないの が好ましく、１０％を越えないのがより好ましく、５％を越えないのが最も好ま しい）、シかしながら、より短い一方向繊維を使用することができるが、これら の繊維の少なくとも９０％の長さは、約１０ｃｍ（４インチ）を越えるのが好ま しく、約１５ｃｍ（６インチ）を越えるのがより好ましく、約３０ｃｍ（１２イ ンチ）を越えるのが最も好ましい。未硬化プレプレグ材料の直接隣接するより短 い一方向繊維が少なくとも約１．３ｃｍ　（１７２インチ）オーバーラツプする 場合には、機械的強度その他の機械的特性は、この２本の直接隣接するが別体を なす繊維セグメント間を、あたかも２本のセグメントが１本の物理的に連続する 繊維であるように、移行する。従って、本発明においては、一方向繊維は、互い に直接隣接する個々の繊維が、長さが少なくとも約１０ａｍ（４インチ）で、少 なくとも約１．３ｃｍ（ｌ／２インチ）オーバーラツプする場合には、各管状部 の一端から他端へ実質上連続していると考えられる。しかしながら、機械的一体 性を確保するためには、繊維のオーバーラツプは、好ましくは少なくとも約２． ５ｃｍ　（１インチ）、より好ましくは少なくとも約５．１ｃｍ（２インチ）と する。

次に、本発明のＸフレームを製造する最も好ましい方法を説明する。主管状部を ラップする場合には、主管状部の長さに対応する長さを有する、幅約１０１ｃｍ （４０インチ）のプレプレグシートを、マンドレルの周囲に約４同長手方向にラ ップし、形成しているこの部分の長手方向の軸線と平行する一方向繊維の４層を 得る０次に、約１５ｃｍ（６インチ）幅のプレプレグのストリップを長手方向に ラップしたシートの上に螺旋状に巻き付けて、形成している部分の長手方向の軸 線に対して２０°乃至３０°、好ましくは２５゜の角度で一方向繊維の４層を得 る。ｕＡ旋状に巻いた隣接する層は、連続する螺旋状の層の繊維が互いに対して 約１３０°の鈍角をなすように、軸線に沿って向きが反対となる。これにより得 られる主管状部の肉厚は、約１．６ｍｍ　（約１／１６インチ）となり、直径は 約６．４乃至１０ｃｍ（約２．５乃至４インチ）、好ましくは約７．６ｃｍ　（ ３，０インチ）となる。

クロス管状部は、直径が小さく、４つの長手方向のラップの材料の幅は小さくて すむので、長平方向にラップしたプレプレグシートの幅さが約６１ｃｍ（約２４ インチ）であることを除いて、同じ態様でつくられる。主管状シェルをマンドレ ルから取外し、次に後端部セングメント３７をフレームの長手方向の面に沿って 切り裂きｆｓｌｉｔ）、離して拡げる（ｓｐｒｅａｄ　ａｐａｒｔｌことにより 、２つの後部ステイ部の壁を形成するための２つのアームを得る。クロス管状シ ェルをマンドレルから取外し、このシェルの中間接続セグメント５２を（第１２ 図において破線５２°によって示すように）フレームの長手方向の面に沿って切 り裂き、かつ、離して拡げて接続キャビティ３８°を形成することにより、中間 接続セグメントのこの拡張に必要な量だけクロス管状シェルの長さを小さくする 。主シェルの切り裂いた後部セグメント３７により形成される２つのアームのベ ース５４および５４゛を次に、クロス管状シェル（第１２図）の膨張した部分の 両側の廻りにラップする。これらのアームの自由端部は、第２，３および９図に 示すように、はぼ後部ステイ管状部４６および４６°の角度で外方に拡がる。

中央接続部３８を形成する別の方法として、主管状シェルの２つのアームを、主 管状シェルの中間セグメントがクロス管状シェルの対応する中間セグメントの内 面とオーバーラツプするように、長手方向のスリット５２°を介して挿入する。

更に別の方法として、クロス管状シェルと主管状シェルの双方に、破線５２゜で 示すスリットと同様の中間スリットを設け、クロス管状シェルを主管状シェルの スリットを介して挿入するか、主管状シェルをクロス管状シェルのスリットを介 して挿入する。これらの２つの代替法においては、それぞれのスリットは、接続 部３８の中に含まれ、主管状シェルとクロス管状シェルの双方の壁の対応する中 間セグメントを離して拡げることができ、接続キャビティ３８゛　と同様の接続 キャビティを形成することができる。

後部ステイ管状部４６と４６°を形成するには、主管状部２６の後部セグメント を長手方向に切り裂くことにより形成される比較的平坦なアーム延長部を、中実 の発泡体コア片５５と後輪ドロップアウト３２および３２°の関連する分枝２９ および２９との廻りに長手方向に折り重ねる。これらの分枝は、少なくとも約５ ．１ｃｍ（約２インチ）、好ましくは少なくとも約ｌｏＣｍ（約４インチ）だけ 、対応する後端接続部４２の中へ延びる。後輪ドロップアウトの分枝２９．２９ をしっかりと埋込むには、これらの分枝なコア片５５の頂縁部および底縁部に沿 ってノツチ５９に嵌装し、裁断した繊維を充填した樹脂接着剤で被覆する。

この接着剤と繊維との混合物は、第６図において参照番号６１で示されている０ 発泡体コア５５のサイズとドロップアウトは、アーム延長部の長手方向のう・ン ブが少なくとも約１．３ｃｍ（１層２インチ）、好ましくは約１．９ｃｍ（３層 ４インチ）オーバーラツプして第５および６図に示す長手方向に延びる結合部５ ７を得る（主およびクロス管状部は、マンドレルを使用する代わりに、同時係属 の米国特許出願第１２３，３３８号に記載の技術に従ってモールド内で直接形成 する場合には、同様の長手方向に延びる結合部を有することになる）、樹脂が硬 化すると、オーバーラツプ結合部５７は後部ステイ４６および４６゛と結合部５ ７の実質上連続した管状壁を形成し、該オーバーラツプ部は、該壁の非オーバー ラツプ部と同等の機械的特性を有する。後部ステイセグメントの強度を高めるに は、これらのセグメントに約２．５乃至５．１ｃｍ（１乃至２インチ）幅のプレ プレグのストリップを螺旋状に巻き付け、ステイセグメントの長手方向の軸線に 対して約７０°の角度をなす２つの反対方向に傾斜した層を得ることができる。

底部セグメント５０からそれぞれ前部セグメント４５、上部セグメント４９およ び２つの後部セグメント４６．４６゛へ接続部３８を完全に横切って延びる別の 連続する繊維のランを得る場合には、長さが約２．５ｃｍ　（１インチ）のスト リップの層１つ以上を、第１７図に示すように、接続部３８を横切って底部セグ メント５０全体に沿って、がっ、前部セグメント４５の後部の隣接面、上部セグ メント４９の下部および後部セグメント４６の前部に沿って、好ましくは約５． １ｃｍ　（１インチ）、より好ましくは約ｉｏ。

２ｃｍ（４インチ）の距離に亘って、底部ブラケットスリーブ３６から延びるよ うに、この段階で形成されるシェルの外面に配置する。これらの細いストリップ を、フレームの長平方向の面に対して全体として平坦に配置したときにその面内 で曲げることができるように、必要とされる曲げ部の領域に、ストリップの幅を 介して約６．４乃至３．２ｍｍ　（１／４乃至１／８インチ）の間隔で比較的短 い切り裂き即ちスリットを設けることができ、この領域は加熱すると、下部セグ メント５０から接続部３８の前後の主管状部の部分へかけて、曲げ部の周囲に容 易に形成することができる可撓性のセグメントを提供することができる。隣接す るストリップは、かかるストリップの少なくとも１つの層の実質上全体が共通接 続部の上方にかつ該接続部に隣接して設けられるまで、実質上当接させて配置さ れる。これらの細いストリップの厚さは、好ましくは約０．３乃至１．２ｍｍ　 （１２乃至４８ミル）、より好ましくは約０．６ｍｍ　（約２４ミル）である、 このようにして主シェルとクロスシェルとの間に形成される接続部に、約５．１ ｃｍ（２インチ）幅のプレプレグの長いストリップを２方向に少なくとも１回、 より好ましくは４回交差してラップし、共通中空接続部３８の外側部と移行すみ 内部４７および４８とを形成する。

クロス管状部２８の下部即ち基部５０を補強することができるように、この基部 を第１図において点線５１で示すように楕円状の円錐セグメントとして形成する ことができる。これは、接続部３８と、クロスシェルの底部セグメント５０と、 主管状部の前部セグメント４５の後部とを、フレームの面においてかつその前部 側から長手方向へ切り裂いて、これらのセグメントの拡張自在の領域を提供する ことにより行なうことができる０次に、切り裂いた該スリット部を楕円状に拡げ 、得られた前部開口を各側において、少なくとも約１．３ｃｍ（１／２インチ） に亘ってプレプレグ材料の約１０ｃｍ（４インチ）幅のストリップとオーバーラ ツプさせ、底部セグメント５０と接続部３８および前部セグメント４５の隣接す るスリットとの双方を閉じてシールする。クロスシェルのこの基部に設けられた スリットはまた、膨張式空気袋をシートチューブスリーブ３５を介してクロス管 状部２８の長手方向全体に沿って下方へ引っ張るのに使用することができる。

変更されたクロス管状部２８”の下部即ち基部５０″を補強する別の構造が第２ １図に示されている。この実施例においては、基部５０”は、標準的な面部ディ レイラ（ｄｅｒａｉｌｅｒ）取付は体を受けるのに十分に小さい直径の細首部１ ００を備え、これにより、径の大きい、注文により製造されるより高価なディレ イラ取り付は体の必要性を除去することができる。基部は、クロス管状部と略同 じ態様でつくられる管状部材である底部プレースレッグ１ｂｒａｃｅ　ｌｅｇｌ 　１０２により補強され、クロス管状部２８”は、第１図のクロス管状部２８と 略同じ態様でつくられる。クロス管状シェル２８°゛の主管状シェル２６”への 結合は、第１図の共通接続部３８により結合されるクロス管状部２８および主管 状部２６と同じ態様で共通接続部３８”により行なうことができる０次に、接続 部３８”の前方または下方に面する壁と、クロス管状シェルの基部５０”と、主 管状部２６”の前部セグメント４５”を、フレームの面において長手方向に切り 裂き、これらのセグメント内でオーバーラツプさせることができる領域を得る。

次に、基部５０”の切り裂いた上部の対向縁部を、クロス管状部２８°゛の上部 セグメントから首部１００へこの部分の直径を小さくするのに十分な量だけ、オ ーバーラツプさぜる。レッグ１０２の下端部は基部５０”の下部スリット部に挿 入され、レッグ１０２の上端部は主管状部２６”の前部セグメント４５″の下部 壁の対応するスリット部に挿入される。

レッグ１０２の上端部と下端部もまた切り裂かれて、二対の対向するフラップ１ ０５と１０６とを形成し、各対をなすフラップは、これらのフラップが主管状部 と基部の内側に対して押圧されるように、内部抑圧部材（図示せず）の両側でそ れぞれ延びている。２本の破線１０４−１０４は、第２１図の実施例に従って修 正される前の基部５０”の外形を示す。

次に、第１１図に関して説明すると、前部セグメント４５の前端部の対向する壁 はフレームの面内で長子方向に切り裂かれ、その結果得られたフラップがヘッド チューブスリーブ３ｏとその自由端部の周囲に、少なくとも約１．３ｃｍ（１／ ２インチ）、好ましくは約２．５ｃｍ（約１インチ）、より好ましくは約１０ｃ ｍ（約４インチ）オーバーラツプさせて密接してラップされ、ヘッド接続部４ｏ の主要部を形成する。金属へラドチューブスリーブと周囲のシェル壁との密着性 を高めるため、スリーブには樹脂含浸ガラス繊維の１層以上をラップし、ヘッド 接続部４ｏにスリーブとともに挿入されるスクリム６２を形成するのが好ましい 、同様のスクリムを、シートチューブスリーブ３５、底部ブラケットスリーブ３ ６および後輪ドロップアウト３２と３２°の包囲された端部の周囲に設けること ができる。かかる構成は、図面においては、これらの部材の横断面としては図示 されていない、ガラスは、誘電体であり、かつ、ガラスが包囲しかつ炭素繊維な どから絶縁する金属スリーブと他の部材との電触を防止するので、ガラス繊維を 有するスクリムが使用されている。

クロスシェルの下端部の対向する壁部はフレームの面を横切って切り裂かれ、こ れにより得られるフラップが底部ブラケットスリーブの周囲にラップされ、がっ 、ヘッド接続部のフラップと同じ程度にオーバーラツプされて、底部接続部４３ に底部ブラケットスリーブをしっかりと埋込む、クロスシェルの上端の一方の壁 部だ【ブが、シートチューブスリーブを受けるように、好ましくは後側からフレ ームの面内で長手方向に切り裂かれ、次に、このようにして得られた長平方向に 延びる縁部がシートチューブの周囲に密接してラップされ、切り裂き即ちスリッ トの基部においてゼロで始まり、オーバーラツプの量が少なくとも約１．３ｃｍ （１／２インチ）、より好ましくは約２．５ｃｍ（約１インチ）となる端部へ向 けて増加する変動量をもってオーバーラツプされて、シートチューブスリーブを 接続部４１にしっかりと埋込んでいる。クロスシェルの上部におけるかかるスリ ットの形成およびオーバーラツプにより、第１図に示すように、クロス管状部２ ８の上部にテーパが形成される。所望の程度のオーバーラツプを得るために、テ ーパにより、クロス管状部の上部における該管状部の直径を少なくとも約１．９ ｃｍ　（約３／４インチ）だけ小さくするのが好ましい。シートチューブ全体を クロス部の隣接する壁に固着することができるように、中実の発泡体からなるシ ム（ｓｈｉｍｌ　６０　（第７図）が設けられており、このシムには、スリーブ の長さ全体に亘ってシートチューブスリーブと上部接続部４１の壁との間の空所 を満たすように、底部から上部にかけてテーパが付されている。

第１７図には、モールドに収容されて、内部プレス手段（図示せず）によって加 圧される前の１組立てられているが硬化されていないシェルフ５が示されている 。この段階では、シェルフ５は略中空の内部に、プレス手段を既に含んでいる。

クロス部、主管状部の前部セグメントおよび共通接続部に設けられているより大 きい中空部用のプレス手段は、これらの中空部に配置され、硬化の際に膨張され てシェルのこれらの周囲の壁を周囲のモールドに対して押圧する１つ以上の膨張 式空気袋であるのが好ましい、後部スティセグメントのより小さい中空部用の内 部プレス手段は、中実の発泡性コアとすることができ、該コアは、全体を発泡性 固体樹脂から形成してもよく、あるいは薄い中実のシートまたは粘性のあるペー ストの形態をなす膨張性接着剤樹脂組成物により包囲される非膨張性硬質樹脂内 部片から形成することができる。あるいはそして最も好ましくは、スティセグメ ントのより小さい中空部のプレス手段は、裁断された強化繊維を含む非膨張性の 接着剤ペーストにより所定の位置に保持された、非膨張性であるが、圧縮性（弾 性）の中実の樹脂発泡体である。この中実の非膨張性コアは、後部ステイセグメ ントがモールド片の面間に締付けられたときに該セグメントの周囲の壁を圧縮す るように、該より小さい中空部の最終寸法よりもわずかに大きいサイズに形成さ れる。

第１７図に示すように組立ててから、フレームシェルを、左側片と、右側片と、 ２つの拡がる後部スティセグメントの内側部と共通接続部の相互連結後壁部５３ との間に嵌装される後部片とからなるのが好ましいモールドに配置する０次に、 膨張式プレス手段を作動させて、繊維と樹脂からなる包囲する未硬化層をモール ドの内面に対して、かつ、モールドの包囲により既に押圧されている中実の発泡 体コアを有する隣接したセグメントに対して押圧する。このようにして、使用さ れた空気袋が膨張され、膨張性の発泡体の膨張成分が作用を行なう、かかる膨張 成分は、熱活性タイプであるのが好ましい。

プレプレグの樹脂成分もまた、熱活性であるのが好ましい。従って、モールドを 加熱することにより硬化工程を開始する場合には、空気袋内の圧力と膨張性発泡 体コアの膨張により生ずる圧力が温度の上昇とともに増加するので、繊維と樹脂 の層を更に押圧することができる。硬化が終了してから、フレームをモールドか ら取出す、必要であれば、膨張式空気袋を手で取出し１発泡体コアを適宜の溶媒 で溶解することにより除去することができる。更に、空気袋は著しく軽量であり 、また発泡体コアはサイズが小さいため比較的軽量であるので、空気袋と発泡体 コアは所定の位置に残しておくこともできる。空気袋も発泡体コアも複合Ｘフレ ームの構造的一体性を得るのに必要ではないが、固体の発泡体コアを別の中空ス テイに挿入して、必要とされる肉厚（樹脂含浸繊維層の数）を約３０％まで減少 させることができる０例えば、約１．５ｍｍ（約６０ミル）の肉厚を有する樹脂 含浸繊維からなる管状の後部ステイセグメントは、約１．１ｍｍ（約４２ミル） の肉厚を有し、合成樹脂発泡体の剛性コアが実質上充填された同じステイと同じ 強度を有する。

シェルを形成するのに使用されるプレプレグは、カリフォルニア州、オレンジ（ Ｏｒａｎｇｅｌに所在するファイバーライト・カンパニー（Ｆｉｂｅｒｉｔｅ　 ｏｍｐａｎｙ１社から得ることができる。このプレプレグは、約１２１”Ｃ（約 ２５０°Ｆ）に加熱すると、硬化するのが好ましい。

上記したように、使用される発泡性コアは、熱発泡性接着剤組成物からつくられ る固体材料のフレキシブルな薄いシートで包んだ剛性のある非膨張性樹脂発泡体 の細長い片からなることができる。この接着剤組成物は、プレプレグの硬化温度 、即ち、約１２１℃（約２５０°Ｆ）で発泡するのが好ましい、更に、いずれか １つ以上の管状部を、流体膨張式空気袋で押圧することができる、空気袋および 発泡性接着剤の代わりとして、後部スティセグメントを含むいずれが１つ以上の 管状部を、カリフォルニア州、オレンジ（Ｏｒａｎｇｅｌに所在するサイロ・イ ンダストリ（Ｓｙｒｏ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ１社からロバセルｆＲｏｈａｃｅ ｌｌ）なる商標のもとで入手することができるポリメタクリルイミド樹脂がら形 成される独立気泡構造体のような、熱発泡性固体樹脂発泡体の周囲に形成するこ とができる。ロバセル発泡体は、周囲温度では硬質があるが、アルミニウムドロ ップアウトおよび／またはスリーブのようなフレームハードウェアの幾つかにと っては高温過ぎる約１４９℃乃至約１７７℃（約３００＠Ｆ乃至３５０’　Ｆ） （７）範囲ノａ度では軟化して塑性状態になり、更に発泡すると半径方向に膨張 する。更に別の方法として、後部スティセグメントを含む１つ以上の管状部をシ ェルフ５と同様に形成して組立てることができ、次に発泡性樹脂の技術分野にお いて周知のタイプの液体発泡性樹脂を充填することができる８ 未硬化シェルの組立ての際に、好ましい金属スリーブとドロップアウトを上記し たように対応する接続部に包み込む、このとき、半剛性チューブのラン（ｒｕｎ ｌも、入口取イ」け部材から出口取付は部材へ延びるように略中空の管状部と、 相互連結を行なう略中空の共通接続部とに挿入することができ、外部自転車ハー ドエアの関連する素子の取付は体に隣接してフレームの表面の対応する部分に取 付は部材を収容するようにフレームの一部として埋込まれかつ成形することがで きる。ねじ付きビンなども、このハードウェアの取付は体としてフレームに埋込 んで成形することができる。

半剛性のチューブからなる挿入ランは、外径が約４．８ｍｍ　（３／１６インチ ）のナイロンチューブから形成するのが好ましく、自転車のギヤ、スプロッケト およびその他の外部ハードウェアを操作するケーブルのハウジングとして作用す る。所望のインサートの全てを含む完成されたフレームシェルの組立が終了した ら、モールドを組立て、フレームの熱硬化に備λる。モールドは、完成された自 転車フレームの所望の外部と同じサイズおよび外形の内部室を有する３片モール ドであるのが好ましい。

繊維と樹脂の十分な層をマンドレルまたはコアの周囲に、または３片モールドの １つに直接配置して、仕上げられた硬化フレームの対応する部分またはセグメン トの所望の肉厚を得る。第１７図のシェルフ５に対しては、主管状部とクロス管 状部の基本的ランは、好ましくは約０．６乃至１．５ｍｍ　（２５乃至６０ミル ）、より好ましくは約０．９乃至約１．３（約３５乃至約５０ミル）の肉厚を有 する。主たる応力支持領域、すなわち、ヘッド接続部７７と、クロス管状部の下 部セグメント５０または５１の全てと、クロス管状部の上部セグメントの一部お よび主管状部の前後部セグメントの一部からなる中間接続・底部ブラダ・シト支 持構造体７８とが、約１．３乃至３．２ｍｍ　（５０乃至１２５ミル）、好まし くは約１．８乃至２．５ｍｍ（７０−１００ミル）の肉厚が得られるまでプレプ レグの別の層で補強する。領域７７と７８の肉厚は、幅が約２．５乃至７．６ｍ ｍ　（約１乃至３インチ）、好ましくは約５．１ｍｍ　（２インチ）の長いスト リップで該領域を一回以上、好ましくは少なくとも４回各方向へ交差してラップ することにより、大きくすることができる。後部ステイセグメントとクロス管状 部の上部セグメントのような管状部の異なるセグメントの肉厚は、垂直面におけ るそれぞれの所望のコンプライアンスにより更に変えることができる。

第１７図の複合シェルは、−人乗り自転車の複合Ｘフレームを製造するためのも のである。同じ技術を使用して、第１８図に示す、２つのクロス管状部を有する 二人乗り自転車の複合Ｘフレームを製造するのに使用することができる６２つの クロス管状部は主管状部に沿って十分な距離に亘って離隔して配置され、平均的 なサイズの２番目の乗り手がペダルを操作することができるスペースを提供して いる。単一のクロス管状部に関して上記した角度は、２つのクロス管状部に適用 することができる。しかしながら、二人の乗り手の重心を計算しなければならず 、この重心は、単一のクロス管状部が主管状部の長さ方向に沿って配置されるの とほぼ同じ場所で主管状部に沿って配置するのが好ましい。

実際に組立てて試験した複合Ｘフレームの実施例が以下に示されている。実施例 は、各フレームの製造の態様を特定しており、試験結果がこれらの実施例に続い て示されている。これらの実施例の全てにおいて、軸間距離は、約１０７ｃｍ（ ４２インチ）であり、ペダル軸から後輪車軸までの長さは約４３ｃｍ（１フイン チ）であり、主管状部と水平方向の角度は２６°であり、クロス管状部と水平方 向の容度は７２°であり、ヘッドチューブと水平方向の角度は７０°であり、主 管状部の長さは３８インチであり、クロス管状部の長さは約５７ｃｍ　（２２， ５インチ）であった。

これらの実施例においては、エポキシ含浸樹脂はいずれの場合にも同じであった ので、使用されたファイバーライト（Ｆｉｂｅｒｉｔｅ）プレプレグ材料が繊維 材料のタイプによって挙げられている。これらの各実施例においては、ヘッド接 続部、シート接続部、底部接続部、ドロップアウト接続部、共通接続部および後 部ステイセグメントは、上記した形成方法に従って製造された。

後部ステイセグメントは、主管状部に関して各実施例において記載されているの と同じ壁組成物内に最初に包み込まれた非膨張性発泡体コアを使用してつくった 。

これらの各実施例においては、０°に配向された繊維を有する層を、示されてい る数の層を得るのに必要な幅のプレプレグの単一の細長いストリップを長手方向 にラップしあるいは巻き付けて形成される０例えば、主管状部としてマンドレル にラップされる２つの層は、約１０２ｃｍ（約４０インチ）の幅のストリップを 必要とし、クロス管状部としてマンドレルに長手方向にラップされる２つの層は 約６１ｃｍ（約２４インチ）の幅のストリップを必要とする。これらの各層は、 形成されている対応する管状部の長さの略全体に亘って長平方向に延びている。

螺旋状に巻き付けられる層に関しては、適宜の長さのプレプレグ材料を、主管状 部に対しては約１５ｃｍ（約６インチ）、クロス管状部に関しては約１０ｃｍ（ 約４インチ）の幅のストリップに切断される。主管状部を対応するマンドレルか ら取出してから、主管状部を後方から長手方向へ切り裂くことにより初めに形成 される後部スティセグメントに関しては、各ステイ部は、非膨張性の固体の発泡 体コアの周囲にラップされ、第５および６図に示すように長平方向にオーバーラ ツプされる。このようにしてそれぞれ得られた後部管状ステイセグメントには、 幅が約５．１ｃｍ（２インチ）で約０．２ｍｍ（８ミル）の厚さのガラスプレプ レグの２つの層を、一方の層は前方向に７０°の角度で、他方の層は後方向に７ ０°の角度で各実施例において螺旋状に巻き付しプ　だ　。

全ての実施例に関して、底部ブラケットで開始し、主管状部の前部および後部セ グメントと、クロス管状部の上部セグメントとにそれぞれ分枝した分枝層（ｂｒ ａｎｃｈｅｄ　１ａｙｅｒ）は、幅が約２．５ｃｍ　（１インチ）で肉厚が約０ ．２ｍｍ　（８ミル）の細長いストリップの６つの層からつくり、３つのそれぞ れ結合する各セグメントに共通接続部を越えて約１０ｃｍ（約４インチ）延びて いる０分枝層の上には８つのクロスしてラップされる層が、第１図において接合 部３８に対して斜交して図示されている矢印７１および７２によって示される各 方向に４つずつ配置されている。これらの層は、幅が約５．１ｃｍ（２インチ） で厚さが約０．２ｍｍ（８ミル）のガラスプレプレグの単一の連続したストリッ プから形成した。矢印７３と７４の方向にヘッドチューブを交差してラップする 別の層が配設され、これらは、幅が約５．１ｃｍ（２インチ）で厚さが約０．２ ｍｍ　（８ミル）のガラスプレプレグ（即ち、共通接続部のクロスラップと同じ 材料）から各方向に４層づつ配置した。

試験した各複合Ｘフレームのフレーム寸法および他の物理的パラメータは、４つ の実施例とも同じであった。主管状部の長さは後輪車軸からヘッドチューブの中 心線まで約９６ｃｍ　（３８インチ）であった、クロス管状部の長さは、底部ブ ラケットスリーブの中心線からシートチューブの上部まで約５７ｃｍ　（２２１ 層２インチ）でった、クロス管状部の上端とシートチューブスリーブはいずれも 、シートチューブスリーブをシートポストの下へ締めるように対応するスリット を有するシートクランプにより包囲された約１インチの後部から連続する長手方 向のスリットが形成されている。ヘッドチューブスリーブは７０°であり、シー トチューブスリーブは７２°であり、主管状部の長手方向の軸線は２６°であっ た。ペダル軸から後輪の車軸までの距離は約４３ｃｍ（１フインチ）であり、前 輪の車軸と後輪の車軸との間の軸間距離は約１．０７　ｃ　ｍ（４２インチ）で あった、前部車軸と後部車軸との間の直線の下方のペダル軸のドロップ距離は約 ３．８ｃｍ　（１，５インチ）であった。

実施例１ マンドレルにラップしたときのシェルの主管状部とクロス管状部は、１．２ｍｍ 　（４８ミル）の肉厚を有し、長手方向にラップした約０．６ｍｍ　（２４ミル ）の厚さのガラス繊維の第１の層（全て長手方向にラップして繊維の配向は０° である）と、いずれも約０゜１５ｍｍ（６ミル）の厚さの炭素繊維からなる長手 方向にラップした第２および第３の層と、マンドレルの長手方向の軸線に刻して プラス２５°に配向された約０．１５ｍｍ（６ミル）の層および該軸線に対して マイナス２５°に配向された約０．１５ｍｍ　（６ミル）の層からなる２層とを 有するものであった０次に、共通接続部を上記のようにして形成し、上記したよ うに約２．５ｃｍ　（１インチ）のストリップでクロスしてラップした。

実施例２ 主管状部とクロス管状部とを、４つの層を、０°のｍＰ＃配向で長手方向にラッ プし、次に２つの層を、一方はそれぞれの管状部の長手方向の軸線に対しプラス ２５°の繊維配向で、もう一方はマイナス２５°の繊維配向で螺旋状に巻き付け ることにより、約０．２ｍｍ　（８ミル）のガラス繊維のストリップから約１． ２ｍｍ　（４８ミル）の肉厚に形成した０次に１．２ｍｍ　（４８ミル）の肉厚 のガラスの分枝層を、全ての実施例と同様に、共通接続部を介して設けた。

次に、上記したように約２．５ｃｍ　（１インチ）のストリップをクロスしてラ ップすることにより更に約１．２ｍｍ　（４８ミル）のヘッド接続部と共通接続 部を形成した。

実施例３ 先づ、約０．２ｍｍ　（８ミル）の厚さのガラス１層を長手方向にラップし、次 に約０．１５ｍｍ　（６ミル）の厚さの炭素２層を長手方向にラップし、次に約 ０．１５ｍｍ　（６ミル）の厚さの炭素２層をそれぞれプラス２５°とマイナス ２５°で螺旋状に巻き付けることにより、主管状部とクロス管状部とを約０．８ ｍｍ（３２ミル）の肉厚に形成した１幅が約２．５ｃｍ　（１インチ）で厚さが 約０．１５ｍｍ　（６ミル）の炭素繊維のストリップから分枝した共通接続部層 を得た。その後、ヘッド接続部と共通接続部とを、約０．２ｍｍ　（８ミル）の 厚さの炭素６層でクロスしてラップすることにより約１．２ｍｍ　（４８ミル） の肉厚で得た。

実施例４ 主管状部とクロス管状部とを、約０．２ｍｍ　（８ミル）のガラスの最初の３層 を長平方向にラップしく繊維配向０°）、次に約０．２ｍｍ　（８ミル）の厚さ のガラス２層をそれぞれプラス２５°とマイナス２５゜で螺旋状に巻き付けるこ とにより、約１．０ｍｍ（４０ミル）の肉厚に形成した０次に、幅が約２．５ｃ ｍ　（１インチ）で厚さが約０．２ｍｍ　（８ミル）のガラスストリップから共 通接続部と交差する分枝層を」二記にようにして得た。その後、ヘッド接続部と 共通接続部とを、幅が約２．５ｃｍ　（１インチ）で約０．２ｍｍ　（８ミル） の厚さの炭素６層でクロスしてラップすることにより約１．２ｍｍ　（４８ミル ）の肉厚で得た。

比較試験 上記した４つの実施例の自転車フレームと従来の自転車フレームとの比較試験の 結果を第２０図に示す。

第２図の第１欄に掲げられた。「垂直コンプライアンス」と表示されている試験 データは、第１９図の試験セットアツプを使用して得られたものである。第１９ 図について説明すると、垂直コンプライアンス試験は、シートチューブの中心線 にかつ（ペダル軸の回転軸線と一致する）底部ブラケットスリーブの中心線から 約７６ｃｍ　（３０インチ）のところに負荷取付は部材８１を有するダミーシー トポスト８０に約６８ｋｇ（１５０ボンド）の負荷を加えることにより行なった 。フレーム２４が、ダミードロップアウト３２８よび３２゛を回動自在にしてい るダミー後軸８４によって、試験ベッド３に取着されている。ヘッドチューブ３ ０は、試験ベッドの支柱８９の平坦な上面において前後に移動自在となっている ローラ８７を基部に有する中実の円筒状スチールパー８６に固着されている。

撓み指示装置９０が試験ベッド８３に取着され、底部ブラケットスリーブの中心 の９１において連結された隙間ゲージを有している。撓み計９０は、重り８１が 除去されているときに０撓みに目盛りが定められ、次に重りが加えられ、この重 りにより生ずる底部ブラケットの撓みが測定されて、撓み計９０のダイヤル９２ にインチ表示される。このダイヤルの読みは、欄に「撓み」として掲げられてい る。

第２０図の第２の３つの欄は、　１９８５年２月１９日にゲイジー・ジー・クラ イン（Ｇａｒｙ　Ｋ、　Ｋｌｅｉｎ）に付与された米国特許第４．５００．１０ ３号に記載のセットアツプおよび試験技術を使用した横曲げ剛性試験および底部 ブラッケト捩り試験によって測定された横曲げおよび捩り撓みのインチ測定値で ある。第２０図の後者の撓みは、クラインのダミー後軸に約６．８ｋｇ　（１５ ボンド）の重量を加太ことにより得られたものであり、捩り撓みは、底部ブラケ ットシェルに取着されかつクラインのセットアツプと同様の態様でシートチュー ブの中心線を介して延びる約８１ｃｍ（３２インチ）のレバーノＭ　部に約６． ８ｋｇ　（１５ボンド）の重量を加えることにより得られたものであり、わずか に短い捩り試験レバー［約７７ｃｍ　（３０，５インチ）］を使用した。第２０ 図の撓み値は、いずれもインチである。

第２０図の試験結果が示すように、本発明の複合Ｘフレームは垂直コンプライア ンスが著しく増加している（垂直方向の撓み測定値は０．０６０乃至ｏ、ｏｓｏ インチの範囲にある）とともに、横曲げ剛性がより大きくなっており（横方向の 撓み測定値は約０．０５０乃至０．１００インチの範囲にある）、かつ、捩り剛 性が一層大きくなっている（捩り撓み測定値は０．４００乃至０．６００インチ の範囲にある）、クラインとトレツク（Ｔｒｅｋ）の試験自転車だけは、複合Ｘ フレームに比較し得る捩り剛性を有し、リッチエイ（Ｒｉｔｃｈｅｙｌの試験自 転車は、複合Ｘフレームに比較し得る横曲げ剛性な荷していた。しかしながら、 クライン、トレツクおよびリッチエイをはじめとする試験を行なった従来の自転 車はいずれも２乃至３倍で比較し得る垂直コンプライアンスを有していた。

更にまた、実施例３の複合Ｘフレームは、トレツクのアルミニウムフレーム［約 １．６ｋｇ　（３，５ボンド）］とともに最も軽い重量と同等であった。

第２０図の結果に示すように、本発明の複合Ｘフレームは、前記した垂直コンプ ライアンス試験による垂直コンプライアンス撓みが０．０２５インチ、より好ま しくは０．０４０インチ、最も好ましくは０．０６０インチよりも大きく、クラ イン横曲げ剛性試験による横曲げ撓みが好ましくは０．１８０インチ、より好ま しくは０．１５０インチ、最も好ましくは０．１２５インチよりも小さく、クラ イン捩り剛性試験による捩り撓みが０５７５０インチ、より好ましくは０．６０ ０インチ、最も好ましくは０．４５０インチよりも小さい。

横曲げ／捩り撓みに対する垂直コンプライアンスの比率のチャート■ ｌ　垂直コンプライアンスは１５０＝シートチューブの中心線に底部ブラケット の中心線からシート３０′に加えられた負荷＃２　横曲げ撓みは後部ドロップア ウトに加えられた１５＃＃３　捩り撓みは底部ブラケットシェルに取着さね、シ ートチューブの中心媚を延びる３２ルバーに加えられた１５＃である。

＃４　試験は米国特許第４．５００．１０３号（クライン／１９８５年２月１９ 日）による。

５　コロンバスＳＬスチールチューブから形成ＩＧ−２０ ］ 国際調査報告

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. １．ハンドルバーを支承する前部ホークアセンブリと前輪アセンブリとを回転自 在に支持するステアリング支持手段と、シートアセンブリを支持するシート支持 手段と、ペダルクランクチェーンホイールアセンブリを支持するペダル支持手段 と、後輪アセンブリを支持する後輪支持手段とを連結する自転車フレームにおい て、 前記ステアリング支持手段と前記後輪支持手段との間を長手方向に延びかつ合成 樹脂を含浸した繊維材料の少なくとも１つの成形された層からなる略中空の主管 状部と、 前記ペダル支持手段と前記シート支持手段との間を長手方向に延びかつ合成樹脂 を含浸した繊維材料の少なくとも１つの成形された層からなる略中空のクロス管 状部と、 前記主管状部と前記クロス管状部とを一体的に結合して一方の側から見ると略Ｘ 状の幾何学形状を有する略中空の一体性自転車フレームを形成する略中空の共通 接続部とを備え、該共通接続部は前記略中空の自転車フレームの内部キャビティ の周囲に略連続した壁を提供するとともに、前記主管状部の第１および第２の中 間セグメントと前記クロス管状部の第３および第４の中間セグメントとを備え、 前記第１および第３の中間セグメントは互いにオーバーラップしかつ互いに結合 して前記共通接続部の一方の側に沿って前記主管状部とクロス管状部とを連結す る一体性の壁を形成し、前記第２および第４の中間セグメントは互いにオーバー ラップしかつ互いに結合して前記共通接続部の別の側に沿って前記主管状部とク ロス管状部とを連結する一体性の壁を形成することを特徴とする自転車フレーム 。
2. ２．前記第１と第３のオーバーラップしたセグメントは互いに成形結合され、前 記第２と第４のオーバーラップしたセグメントは互いに成形結合されることを特 徴とする請求の範囲第１項に記載の自転車フレーム。
3. ３．前記オーバーラップした第１と第３のセグメントは成形性結合され、前記オ ーバーラップした第２と第４のセグメントは成形性結合されることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の自転車フレーム。
4. ４．前記管状部と前記共通接続部はいずれも、合成樹脂を含浸した繊維材料の複 数の前記層からなることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自転車フレーム 。
5. ５．前記主管状部は前記共通接続部と前記後輪支持手段とを連結しかつこれらの 間を延びる一対のステイ管状部を備え、該ステイ管状部は前記主管状部の横方向 に分離された部分から形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載 の自転車フレーム。
6. ６．前記各ステイ管状部は前記樹脂含浸繊維材料のオーバーラップした層の長手 方向へ延びる成形接続部を有し、該接続部は前記管状部の内部キャビティの周囲 に略連続した壁を提供することを特徴とする請求の範囲第５項に記載の自転車フ レーム。
7. ７．前記各管状部は一方向繊維を有する樹脂含浸繊維材料の少なくとも１つの層 を有し、該一方向繊維層は前記一方向繊維の方向が前記少なくとも１つの管状部 の長手方向と平行となるように長手方向にラップされていることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の自転車フレーム。
8. ８．前記各管状部は一方向繊維を有する樹脂含浸繊維材料の少なくとも１つの層 を有し、該一方向繊維層は前記一方向繊維の方向が前記少なくとも１つの管状部 の長手方向と平行となるように長手方向にラップされており、しかも前記各管状 部は一方向繊維を有する樹脂含浸繊維材料の少なくとも１つの別の層を有し、該 別の一方向繊維層は前記一方向繊維が前記少なくとも１つの管状部の長手方向の 軸線に対して鋭角となるように前記樹脂含浸繊維材料にストリップを螺旋状に巻 き付けることにより形成されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自転 車フレーム。
9. ９．前記共通接続部は一方向繊維を有する前記樹脂含浸繊維材料の少なくとも４ つの層からなり、第１の一方向の層の繊維は前記主管状部の長手方向の軸線と平 行して延び、第２の一方向の層の繊維は前記クロス管状部の長手方向の軸線と平 行して延び、第３の一方向の層の繊維は前記主管状部の長手方向の軸線に対して 鋭角をなして延び、第４の一方向の層の繊維は前記クロス管状部の長手方向の軸 線に対して鋭角をなして延ひることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自転 車フレーム。
10. １０．前記共通接続部の樹脂含浸材料は一方向繊維を含む少なくとも２つの層か らなり、前記層の一方の層の一方向繊維は前記主管状部の端部間を前記共通接続 部と交差して略連続して延び、前記もう一方の層の一方向繊維は前記クロス管状 部の端部間を前記共通接続部と交差して略連続して延びることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の自転車フレーム。
11. １１．前記一方向繊維の少なくとも８０％は、前記主管状部の端部間および前記 クロス管状部の端部間で物理的に連続していることを特徴とする請求の範囲第１ ０項に記載の自転車フレーム。
12. １２．前記略連続する一方向繊維は長さが少なくとも約１０ｃｍ（４インチ）の 繊維からなり、該繊維は樹脂含浸繊維材料の機械的特性が該繊維が前記管状部の 端部間で物理的に連続している場合と実質上同じとなるように直接隣接する繊維 とオーバーラップしていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の自転車 フレーム。
13. １３．前記略中空の一体性フレームは略連続する一方向繊維がペダル支持手段か ら前記中空の共通接続部と交差しかつ該接続部を越えた位置まで延びる前記樹脂 含浸繊維材料の層を備え、前記位置の第１の部分は前記主管状部の前部セグメン トに沿ってあり、前記位置の第２の部分は前記ペダル支持手段を支持する前記ク ロス管状部の下部セグメントと対向する前記クロス管状部の上部セグメントに沿 ってあり、前記位置の第３の部分は前記主管状部の２つの後部ステイセグメント のそれぞれに沿ってあることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の自転車フ レーム。
14. １４．前記クロス管状部の下部セグメントの下端は底部ブラケットスリーブを含 み、前記下部セグメントは楕円横断面形状と前記自転車フレームの一方の側から 見たときに前記底部ブラケットスリーブを支持する補強構造体を提供するように 逆円錐状の外形とを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の自転車フ レーム。
15. １５．前記主管状部の前部セグメントと前記クロス管状部の下部セグメントとの 間を長手方向に延びる略中空のブレース管状部を更に備え、前記下部セグメント の下端は底部ブラケットスリーブを含み、前記ブレース管状部は前記底部ブラケ ットスリーブを支持する補強構造体を提供することを特徴とする請求の範囲第１ 項に記載の自転車フレーム。
16. １６．ハンドルバーを支承する前部ホークアセンブリと前輪アセンブリとを支持 するステアリング支持手段と、シートアセンブリを支持するシート支持手段と、 ペダルクランクチェーンホイールアセンブリを支持するペタル支持手段と、後輪 アセンブリを支持する後輪支持手段とを連結する自転車フレームの製造方法にお いて、 未硬化の合成樹脂を含浸した繊維材料の少なくとも１つの層から略中空の主管状 部を形成し、未硬化の合成樹脂を含浸した繊維材料の少なくとも１つの層から略 中空のクロス管状部を形成し、前記クロス管状セグメントの層の一部とオーバー ラップされる前記主管状セグメントの層の一部からなる共通中空接続部を形成す ることにより前記主管状部の中間セグメントを前記クロス管状部の中間セグメン トに連結して略中空の未硬化シェルをモールドの内面に対して押圧するブレス手 段を収容する実質上閉止された内部キャビティを有する前記略中空の未硬化シェ ルを形成し、 前記未硬化シェルの前記内部キャビティに前記ブレス手段を配置し、 前記未硬化のシェルと前記ブレス手段をモールドに配置し、 前記ブレス手段により前記共通接続部のオーバーラップ層と前記未硬化のシェル を前記モールドの内面に対して押圧し、 前記未硬化のシェルを前記押圧を行ないながら硬化させて前記主管状部と、前記 クロス管状部と、前記共通中空接続部とを一体的に結合させるとともに、一方の 側から見たときに略Ｘ状の幾何学形状を有する対応する略中空の一体性フレーム を形成し、前記シェルの樹脂含浸繊維材料の前記押圧と硬化により前記略中空の 一体性フレームの内部キャビティの周囲に略連続する壁を形成することを特徴と する自転車フレームの製造方法。
17. １７．前記共通接続部は前記主管状部の第１および第２の中間セグメントと前記 クロス管状部の第３および第４の中間セグメントとを備え、前記第１および第３ の中間セグメントは互いにオーバーラップしかつ互いに結合して前記共通接続部 の一方の側に沿って前記主管状部とクロス管状部とを連結する一体性の壁を形成 し、前記第２および第４の中間セグメントは互いにオーバーラップしかつ互いに 結合して前記共通接続部の別の側に沿って前記主管状部とクロス管状部とを連結 する一体性の壁を形成することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
18. １８．前記各中間セグメントは前記樹脂含浸繊維材料の大きいシートから切断さ れた長くて連続する材料片の中間部からなることを特徴とする請求の範囲第１７ 項に記載の方法。
19. １９．略連続する一方向繊維が前記ペダル支持手段から前記共通中空接続部と交 差し該接続部を越えた位置まで延びるように前記略連続する一方向繊維を含む前 記樹脂含浸繊維材料の分枝層を前記未硬化のシェルに形成する工程を更に備え、 前記位置の第１の部分は前記主管状部の前部セグメントに沿ってあり、前記位置 の第２の部分は前記ペダル支持手段を支持する前記クロス管状部の下部セグメン トと対向する前記クロス管状部の上部セグメントに沿ってあり、前記位置の第３ の部分は前記共通中空接続部から後方へ延びる前記主管状部の部分から形成され た２つの後部ステイセグメントに沿って略均等に分布されていることを特徴とす る請求の範囲第１６項に記載の方法。
20. ２０．前記共通接続部を覆う前記分枝層の部分にブレプレグストリップの２層を クロスしてラップする工程を更に備え、前記層の一方は前記クロス管状部の前方 に斜めにラップされ、前記層の他方は前記クロス管状部の後方に斜めにラップさ れることを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の方法。
21. ２１．前記主管状部の後部セグメントを前記フレームの長手方向の面内で切り裂 いて前記後輪アセンブリが介在して取着されるのに十分な距離に亘って離隔した ２つの細長い後部ステイアームを形成する工程と、前記細長いアームを折り重ね て前記樹脂含浸繊維材料のオーバーラップ層からなる長手方向に延びる成形接合 部と前記後輪支持手段の後輪支持部材を受けるように前記各ステイ管状部の後端 部に後端接続部とを設ける工程とを更に備え、該接続部は硬化すると内部キャビ ティの周囲に略連続した壁を有する略中空の後部ステイ管状部を提供することを 特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
22. ２２．前記フレームの硬化の前に前記内部ステイキャビティに合成樹脂発泡体の 細長いコアを配置する工程を更に備え、前記コアは前記フレームの硬化により前 記コアと前記略連続するステイ壁とを結合させるように合成樹脂接着剤で被覆さ れていることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の方法。
23. ２３．前記後輪支持部材の一部を前記発泡コアとともに前記内部ステイキャビテ ィに配置する工程を更に備え、前記支持部材は一対の対向する分枝を有しており 、前記発泡コアは前記分枝をそれぞれ収容して係合する一対の長手方向に延びる ノッチを有し、前記樹脂接着剤は前記フレームが硬化すると前記分枝を前記発泡 コアと前記連続するステイ壁とに接着結合させることを特徴とする請求の範囲第 ２２項に記載の方法。
24. ２４．前記主管状部の前端部の対向壁部を長手方向に切り裂いて２つの対向する フラップを形成する工程と、前記フラップを前記ステアリング支持手段のヘッド チューブスリーブの周囲にラップしてヘッド接続部を形成する工程とを更に備え 、前記フラップの前端部はオーバーラップされて前記ヘッドチューブスリーブの 軸線と平行に長手方向へ延びる前記樹脂含浸繊維材料のオーバーラップ層の成形 接続部を提供することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
25. ２５．前記ヘッド接続部を樹脂含浸繊維材料の少なくとも１つの細長いストリッ プで少なくとも２つの方向にクロスしてラップする工程を更に備え、該クロスラ ップのランは前記主管状部の両側において前記ヘッドチューブスリーブと前記主 管状部との間のそれぞれのすみ肉量で交互することを特徴とする請求の範囲第２ ４項に記載の方法。
26. ２６．前記クロス管状部の下端部の対向壁部を長手方向に切り裂いて２つの対向 するフラップを形成する工程と、前記フラップを前記ステアリング支持手段の底 部ブラケットスリーブの周囲にラップして底部ブラケット接続部を形成する工程 とを更に備え、前記フラップの前端部はオーバーラップされて前記底部ブラケッ トスリーブの軸線と平行に長手方向へ延びる前記樹脂含浸繊維材料のオーバーラ ップ層の成形接続部を提供することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方 法。
27. ２７．前記クロス管状部の下部セグメントの前壁部に長手方向にスリットを配設 する工程を更に備え、前記スリットは前記下部セグメントの略全長に沿ってかつ 前記共通接続部の隣接する部分と前記主管状部の前部セグメントの中へ延びてお り、更に前記スリットを合成樹脂を含浸した繊維材料の少なくとも１つの別の層 で覆って楕円横断面形状と前記自転車フレームの一方の側から見たときに逆円錐 状の外形とを有する前記クロス管状部の強化された下部セグメントを形成する工 程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
28. ２８．前記クロス管状部の下部セグメントの前壁部に第１の長手方向に延びるス リットを配設するとともに前記主管状部の前部セグメントの下壁部に第２の長手 方向に延びるスリットを配設する工程と、未硬化合成樹脂を含浸した繊維材料の 少なくとも１つの層から略中空のブレース管状部を形成する工程と、前記ブレー ス管状部のそれぞれの端部の対向する壁部を長手方向に切り裂いて前記それぞれ の端部に一対づつ配置される第１と第２の対をなす対向フラップを形成する工程 と、前記第１のフラップが前記ブレス手段の両側にあるように前記第１の長手方 向に延びるスリットに前記第１の対をなす対向フラップを挿入する工程と、前記 第２のフラップが前記ブレス手段の両側にあるように前記第２の長手方向に延び るスリットの前記第２の対をなす対向フラップを挿入する工程を更に備えること を特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
29. ２９．前記クロス管状部の上端の後壁部を長手方向に切り裂いて２つの対向して 長手方向に延びる縁部を形成する工程と、該縁部を前記ステアリング支持手段の シートチューブスリーブの周囲にラップしてシート接続部を形成する工程とを更 に備え、前記シートチューブスリーブの軸線は前記クロス管状部の軸線と略平行 しており、前記縁部の最上部はオーバーラップされて前記シートチューブスリー ブの軸線と平行に長手方向に延びる前記樹脂含浸繊維材料のオーバーラップ層の 成形接続部を提供することを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の方法。
30. ３０．前記シートチューブスリーブの外端の一方の壁部と前記シートチューブ接 続部の他端の一方の壁部は切断されてシートアセンブリのポストと係合するシー トクランプによって収縮自在の締付けセグメントを形成するスロットを提供する ことを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の方法。