フレームとは？バイクの基本特性を決定づける骨格【バイク用語辞典：フレーム・ステアリング編】

■安定した運動性のためには、高い強度と剛性とともに軽量化が重要

●さまざまなフレームの種類があり、求められる特性に応じて選択

フレームは、バイクの骨格としてエンジンやボディ部品、サスペンションなどの部品を保持しています。その構造にはさまざまな種類があり、バイクの特性や用途、目的などに応じて最適なフレームが選択されます。

バイクの基本的な性格を決定づけるフレームとスイングアームについて、解説します。

●フレームの役割

フレームは、主要な部品を保持するバイクの骨格であり、車体のサイズや前後重量バランス、ホイールアライメントなどを決定づけ、バイクの基本的な特性を左右する重要な役割を担っています。フレームは、エンジンやサスペンションが保持されるメインフレームと、シートなどが保持されるサブフレーム(シートレール)に大別されます。

また、フレームにはエンジンや路面からの振動、衝撃に耐える強度とともに、フレームにかかる曲げや捻じれなどに対する剛性が必要です。

強度とは衝撃に対する強さであり、剛性は荷重などの力に対してたわまない性能です。一般的には強度を上げれば剛性が上がり、剛性を上げれば強度も上がり、強度は材質や肉厚で決まる要素が高く、剛性は構成や径によって変わる要素が大きいといえます。

最近は、フレーム解析のシミュレーション技術が進み、フレーム各部に加わる力や変形を正確に把握でき、フレーム形状や材質などを決定することができます。

●フレームに求められる性能

フレームには、強度とともに縦方向や横方向の剛性とねじりの剛性が必要ですが、一方剛性が強すぎると車体のしなりがなくなって運転しにくくなるので、適度な柔軟性が求められます。また、強度と剛性と相反する軽量化を両立することも重要です。

フレームの材質は、一般的にはスチールかアルミ合金で、形状はパイプ状やプレス成形されたものが一般的です。アルミ合金が主流ですが、最近は強度の高い炭素鋼管や高張力鋼管などを使って、強度と剛性、軽量化を図っています。

バイクにはさまざまなタイプがあるので、それに対応したさまざまな種類のフレームがあります。代表的なフレームとしては、クレードルフレーム、ダイヤモンドフレーム、バックボーンフレーム、トラスフレーム、ツインスパーフレームなどがあります。

それぞれのフレームの特徴については、別頁で紹介します。

●サスペンションの機能を持つスイングアーム

スイングアームは、車体とリアタイヤをつなぐサスペンションとして、振動や衝撃を吸収する機能も果たしています。

あらゆる方向からの力に耐える高い剛性が求められますが、同時に軽量である必要もあります。高い運動性能を確保するために、高剛性と軽量化の両立が重要視され、フレームより先にアルミ化されました。

形状は、両持ち型と片持ち型に分けられますが、左右のバランスに優れシンプルな構造を持つ両持ち型は剛性が確保しやすく、古くから採用されてきました。一方の片持ち型は、軽量化しやすくタイヤ交換が容易であるメリットがあります。材質は、スチール製とアルミパイプ性があります。

クルマでは燃費規制対応のため、車体の軽量化は重要なテーマであり、ボディに高張力鋼板(ハイテン)やアルミ、CFRP(炭素繊維強化プラスチック)が積極的に採用されています。

バイクでも同様に軽量化が進められており、フレームのスチールからのアルミやカーボンファイバーへの材料置換が行われています。

（Mr.ソラン）