自転車フレームを構築する

自転車のフレームを構築するために使用される材料と方法が増えています。 この説明は、特にスチール製自転車フレームの構築に関するものです。 MIG、TIG、Lugged、およびフィレットブレージングは​​、すべてスチール製自転車のチューブを接合する一般的な方法です。 チューブを実際に接合するまでの手順は、これらの方法で非常に似ているため、この説明で取り上げます。 効果的に溶接またはろう付けする方法を試して説明することは、ビルダーとしての私の能力を超えて非常に困難です。 私はあなたが誰かと向かい合って溶接またはろう付けすることを学び、それから(たくさん)練習することをお勧めします。 個人的には、United Bicycle Instituteフレームビルディングクラスを通じて自転車を作ることを学びました。 この指導可能な情報で私が提供する情報のほとんどは、クラスと彼らが提供した文献を通して学びました。 彼らはフレーム構築を学ぶための本当に素晴らしい方法を提供します、私はあなたが彼らのクラスの1つを取ることを強く勧めます。

この説明用に使用する可能性のある一般的な頭字語を次に示します。

HT-ヘッドチューブ

ST-シートチューブ

TT-トップチューブ

DT-ダウンチューブ

BB-ボトムブラケット

CS-チェーンステイ

SS-シートステイ

MTB-マウンテンバイク

ステップ1:設計

フレームを構築する最初のステップは、構築するフレームを設計することです。 特定のライダーに合わせて自転車のフレームをサイズ設定するためのさまざまな意見、技術、アルゴリズムがたくさんあります。 自転車のフィットについては詳しく説明しません。
フレームを描く方法はたくさんあります。 古いCADソフトウェア、自転車固有のCAD、または製図台を使用できます。 作成する前にフレームの実物大の2次元モデルを取得するため、製図台で行うと便利です。 このモデルを使用して、実際のチューブを下に置いて、物事がどのように形成されているかを確認できます。
あなたがそれをやろうと決めたとしても、あなたは自転車のフレームを正確に描きたいと思うでしょう。 この図面を使用して寸法と角度を取得するため、正確であることを確認してください!

フレームデザインで使用されるほとんどのパラメーターを、2つのカテゴリに合わせて、感じます。
適合パラメータは、フレームの対象となる個人の身体に基づいて決定されます。 フィールのパラメーターは、バイクのフィーリングやパフォーマンスに影響します。 これらが自転車の感触にどのように影響するかについて議論する以上に学びたい場合は、UBIクラスを取るか、いくつかの研究を行ってください。

適合パラメータ(基本的に、あなたが作っている自転車のサイズ):
STの長さ(BBの中心からTTの中心線がSTの中心線と交差する位置までの距離)
TT長さ(ST TT中心線の交差点からTT HT中心線の交差点までの距離)

パラメーターを感じる(自転車の快適性と効率に影響する):
BBドロップ(BBの中心が車軸線からどれだけ離れているか); フレームの剛性に影響を与え、落下が少ない=より剛性がありますが、快適ではありません。
ST角度(水平から時計回りに測定); 重量分布に影響します。浅い角度=より快適ですが、効率は低下します。
HT角度(水平から時計回りに測定); ステアリングの速さと衝撃吸収に影響を与えます。急角度=衝撃吸収を犠牲にしてより速いハンドリング
CSの長さ; また、衝撃吸収性とタイヤ/フェンダーのクリアランスに影響します。滞在時間が長いと、効率が犠牲になりますが、より大きなタイヤの衝撃吸収性とクリアランスが増加します。
後車軸のロック寸法(後車軸の幅)

フレームビルディングを初めて使用する人にとって、これらのフィット感と感触のパラメータを決定する最良の方法は(あなたが自由に使える自転車がない限り)、自分に最適な自転車を測定することです。 あなたはそれに乗ったので、あなたはそれについて何が気分がいいか、あなたが変更したいかもしれないものを知っています、あなたの現在のバイクのジオメトリから始めることは良い方法です。
別のオプションは、さまざまな自転車の形状をオンラインで検索することです。 ほとんどの自転車フレームメーカーは、ウェブサイトでフレームの寸法を示しています。

図面/設計に重要なその他のパラメーター
車輪の大きさ; どのサイズのホイールを使用しますか? (重要な量は、ビードシートの直径(BSD)またはタイヤのビードの直径です)
一般的なBSD:
26インチ(MTB)559mm
700c(道路)622mm
27インチ(旧道)630mm
29”(29er)622mm
タイヤプロファイル(これはタイヤプロファイルの直径、つまりタイヤがBSDを超えて延びる距離です)
通常、この数量はタイヤの製造元から提供されます。 たとえば、700 x 23タイヤのタイヤプロファイルは23mmです。
フロントタイヤのクリアランス(フロントタイヤに余裕がある量、ビードシートをフォーククラウンの底まで)
ヘッドセットスタックの下部(下部ヘッドセットベアリングのデフォルトの寸法は13mmです)
フォークの高さ(使用するフォークの製造番号からこの数値を取得します。フロントアクスルの中心からクラウンのベースまでの距離です。レースシート(「車軸から王冠」とも呼ばれます)。


次に、チューブの寸法を選択します。
自転車のチューブは、さまざまな販売業者から購入できます。 私は個人的に、ヘンリー・ジェームズからTrue Temperチューブを購入して構築しました。 最初のフレームに最適な方法は、フレーム用のすべてのチューブを含むキットを購入することです。 UBIはここでKasaiチューブキットを販売しています(スチールチューブタブをクリックします)。 数字は合金の種類を示しています。 特大および標準は、一般的なチューブの直径を指します。

標準ロード/トラックフレーム特大ロードフレームTT 25.4 mm 28.6 mm
DT 28.6 mm 31.8 mm
ST 28.6 mm(27.2mmシートポスト)28.6 mm(27.2mmシートポスト)

ヘッドチューブの直径は、必要なステアラーのサイズによって決まります。 1 "スレッドステアラーは古い標準で、1 1/8"スレッドレスステアラーはより一般的な現代標準です。 選択したステアラーはヘッドチューブの内径に影響しますが、外径はヘッドチューブの肉厚によって決まります。 ラグレスバイク用の厚いラグのサポートを追加して、バイク用の薄壁ヘッドチューブを作成します。

現時点では、BBシェルには多くのオプションがあります。 ボトムブラケットについてすべて知っているなら、必要なシェルを購入してください。 ボトムブラケットについてあまり知らない場合は、最も一般的な68mm bbシェルを入手してください。

ほとんどの自転車のチューブは突き合わせられています。 壁の厚さはチューブ全体で異なります。 各チューブの端は、より厚い壁(より強い接合部)を持ち、中心は薄い(軽量)。 最初のビルドでは、たとえば1 / .7 / 1のような厚いチューブを使用することをお勧めします。このチューブには、1 mm厚のバットと0.7 mm厚の中心があります。 (.9 / .6 / .9も良いオプションです)
チューブにはさまざまな長さがあり、各ピースには異なる長さのバットを付けることができます。 これらの情報はすべて販売業者から提供されており、チューブの切断を選択する際に重要です。 あなたは、あなたがあなたがチューブの一端の尻を切り落とさないことを確かめたいです...

使用する直径のチューブを選択し、必要なすべての寸法を決定したら、フレームを描画します。 必要なパラメーターを使いやすいリストにコンパイルします。 この例は、クラスで私に与えられたUBIフレーム構築ハンドブックからのものです。
ロードバイク:
リムBSD:622mm
タイヤプロファイル:25mm
タイヤ直径(BSD + 2 Xタイヤプロファイル)672mm
HT:73°
ST:73°
BBドロップ:75mm
フォークの長さ:370mm
チェーンステー長:410mm
STの長さ:?
TT長さ:?
フォーク寸法

時間をかけて正しくやってください。 サイドプロファイルを描き、チェーンステーのトップダウンビューを作成します。
精度が重要です。

ステップ2:チューブのマイタリング

組み立てようとしている自転車の正確な図面を入手したら、チューブの切断を開始します。 まあ、最初に注文する必要があります。 図面から取得した寸法に基づいてチューブを取得します。 各ジョイントに十分なバット長があることを確認してください。

フレームビルダーは、マイタリングをしっかりと合わせるためにノッチチューブを呼び出します。 チューブのマイター処理は、さまざまな方法で実行できます。 安くて退屈な方法は、ブリキの切れ端と手ファイルを使用することです。 高価ですが、やや単純な方法は、フライス盤を使用する方法です。 方法に関係なく、目標はすべてのジョイントでチューブがぴったりとフィットするようにすることです。 あなたのデザインに基づいて、適切な角度でチューブにぴったりとフィットする必要があります。 自転車のフレームを組み立てるジグを持つことは、このステップに非常に役立ちます。 (ここでの組み立て方法に関する私の説明を参照してください。)ジグはすべてのチューブを正しい角度で保持するので役立ちます。 作業が必要な場合は、それを引き出して、少しファイルしてから繰り返します。

チューブを留め継ぎする場合、図面から一連の留め継ぎ寸法が必要です。 最初に行うマイターは、ST BBシェルマイターです。 ミルバイスでSTを固定するミルでこれを行うには(Vブロックを使用して)、BBシェルの直径(おそらく1.5インチ)のホールソーをミルチャックに取り付け、90°カットオフしますSTの最後(右端であることを確認します。ほとんどのSTは、シートポストがスライドする端に外部で突き当てられています)(カットを行う前に、チューブの中心が完全に揃っていることを確認してください) BBシェルとSTをジグに入れます。ヘッドチューブもそこに入れます。次のマイターはTT STマイターです。BBと同じ考え方に従ってマイター、ミルバイスにTTを固定します。適切なホールソーを取り付けます(ホールソーの直径は、接続するチューブの直径と一致する必要があります)。私の場合、ST直径は28.6mm(1 1/8 ") )そこで、1 1/8 "ホールソーを取り付けました。水平TTと73°STで自転車を構築する場合、ホールソーはTTの端を73°で通過する必要があります(測定できます) e正確な図面から直接この角度)。 このマイターを作成すると、少しトリッキーになります。 ここで、ヘッドチューブに合うようにTTのもう一方の端を留める必要があります。 このマイターが最初のTTマイターとまったく同じ平面にあることが本当に重要です。 ミルのセットアップに時間をかけて、この2番目のマイターが最初のマイターと同一平面上にあることを確認してください。 マイター角度だけでなく、距離も必要になりました。 図面を使用して、次のマイターの内側の端から最初のマイターの内側の端までの距離を測定します。 図面からもマイター角度を取得します。 マイターを作成します。 DTにも同じプロセスを使用します。 複雑になる部分は、ST、DT、BBジョイントです。 DTは3回留め継ぎする必要があります。 HTジョイント用に1回、もう一方の端に2回。 BBノッチで90°になったら、STが収まるように少し取り外す必要があります。 私の写真を見てください。

チェーンステーとシートステーは後で留め継ぎされます。 今のところ、正面の三角形に注目してください。
ST、TT、DTをマイターし、ジグにうまく収まると、チェーンステーに注意を向けることができます。

ステップ3:チェーンステイ

チェーンステイに最初に行うことは、ドロップアウトのインストールです。 ソケットスタイルのドロップアウトは、ステイの端をすり抜けるだけですが、タブスタイルのドロップアウトはもう少し作業が必要です。 タブスタイルのドロップアウトのインストールについて説明します。
ドロップアウトのタブをCSにぴったりと合わせる必要があります。 これを行うには、CSの内径を測定し、適合するようにドロップアウトを変更します。 ドロップアウトのCS内径の6mmタブと、CSのドロップアウトの幅の深さ6mmのスロットを作成しました。 スロットは少し角度を付ける必要があります。 この角度はあなたが描くことから来ることができます。 内側の2つのドロップアウト面は平行で、一定の距離があります(リアハブの間隔の標準である130mm程度)。 CSは、ドロップアウトからBBシェルに向かって内側に傾斜します。 ステイにスロットを付け、ドロップアウトをタブで固定したら、それらをろう付けします。すべてを整列させて正確にするために、ろう付け中にステーとドロップアウトを保持する固定具を使用するのが最善です。 角度が正しいことを確認するだけです。 私は、BBと出会う場所に適切な距離のステーを保持するクイックフィクスチャを作成しました。 BBシェルの各側から少なくとも5mmの差込みでチェーンを維持し、溶接またはフィレット用のスペースを確保する必要があります。 ドロップアウトは、UBIストアのダミー車軸によってしっかりと保持されます。 ドロップアウトを正しい距離で平行に保ち、チェーンステーがBBシェルと出会う正しい距離の部分を保持した状態で、ドロップアウトをステーにろう付けします。
滞在が良くなったら、脇に置いて正面の三角形に戻ります。

ステップ4:フロントトライアングルの溶接/ろう付け

さあ、自転車のように見えるものを作り始めましょう。
ろう付けする最初の主要なジョイントはBB STジョイントです。 STをBBシェルの中央に並べ、垂直に配置します(治具を使用)。 ジグでジョイントの前後の先端を一緒に留めます。 アライメントの問題を防ぐために、すべてのタックをフォアアフトプレーンで作成します。
BBをSTに固定した後、ジグから引き出して完全に取り付けることができます。 ジョイント全体をろう付けまたは溶接します。 フィレットブレージングの場合は、DTのためのスペースがあるようにフィレットを小さく保ちます。
そのジョイントが完了したら、それをジグに戻し、残りのチューブとドライフィットします。 マーカーを使用して、各ジョイントをトレースします。 これにより、通気孔を開けることができます。 通気孔は、チューブからフラックスを洗浄するために重要であり、自転車のフレームから水分を排出することができます。 トレースラインの内側に小さな穴を開けるだけです。
すべてがうまく見えたら、すべてのジョイントを一緒にタックできます。 タックはフレームの平面に置いてください。 各ジョイントを順番にタックし、最初に鈍角、次に鋭角を付けます。
すべてのジョイントをタックしたら、ジグからフロントトライアングルを削除し、ジョイントを完全にろう付け(または溶接)する準備ができます。 作業中にフレームを簡単に回転および移動できるため、自転車修理スタンドでこれを行います。

ステップ5:チェーンステーの留め継ぎと取り付け

留め継ぎジグまたは注意深い位置合わせを使用して、チェーンステーを留めます。 自転車にマウントするかのように一度に両方を実行するのが最も簡単です。 図面から角度と長さの情報を使用して、それぞれ個別に留めることができます。 マイターがドロップアウトの面に垂直になるようにします。
チェーンステーを取り付ける前に、シートステーのドロップアウトの他の部分をつまみます。 前と同じ手順に従います。
正面の三角形をジグに戻し、チェーンをジグに取り付けます。 他のジョイントと同じようにそれらをタックし、フレームをジグから引き出して完全な溶接/バズを行います。
今では本当に自転車のフレームのように見え始めています。

ステップ6:シートステイを取り付ける

ドロップアウトに合うようにシートステーにスロットを付けます。 ジグまたは図面を使用して、これらの角度が正しいことを確認します。
シートステイの先頭には、芸術的な作品を収める余地があります。 私は小さなチューブで両端を削ってキャップをします。
ドロップアウトにシートステイを設定し、STに取り付けるステイをマーク/眼球にマークします。 STに小さな溝を作り、座ってからろう付けします。 フレームをジグに投げ入れ、ドロップアウトをしっかりと固定し、ろう付けします。

ステップ7:ろう付けとブリッジ

希望する用途に基づいて、フレームにろう付けを追加する必要があります。 ケーブル配線用のろう付け、シートポスト用の結合ボルト、片持ちブレーキのろう付けがありそうですか? 水筒のボス? 多くのオプションがあります。
シートポストのバインダーボスはまっすぐで、中央に配置してろう付けします。 それがろう付けされた後、その中央とシートチューブにスリットを切り込む必要があります。 これにより、バインダーがチューブをシートポストの周囲にしっかりと引っ張ります。
ケーブルストップは、ブレーキおよびシフター/ディレイラー用のケーブルの配線方法に基づいて配置されます。
ブレーキボスは、シートステーのある一定の距離、および互いに一定の距離離して配置する必要があります。 26インチホイールの場合、車軸から251〜256mm(700cの場合は280〜285mm)である必要があります。75〜85mm離れている必要があります。
また、2つのシートステイ間にブリッジを追加する必要があります。 これにより、剛性とフェンダーの取り付け位置が追加されます。

ステップ8:クリーニングとペイント

すべてのジョイントのクリーンアップを完了します。 熱い石鹸水に浸して、フレームからすべてのフラックスを取り除いてください(私は浴槽を使用しました)。 ペイントしてください!

関連記事