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カーボンとアルミ、それぞれのフレームの特徴や違いとは

2017.1.25

自転車のフレームは、色だけでなく素材に違いがあることをご存じですか?

実は、自転車のフレームには、カーボンフレームやアルミフレームといった素材の違いがあり、特徴も大きく異なります。

今回は自転車のフレームについて、カーボンフレームとアルミフレーム、それぞれの特徴をご紹介します。

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カーボンフレームの特徴①

自転車のフレームに用いられる素材はほとんどがアルミとなっていますが、稀にカーボンで出来ているものも存在します。

カーボンの特徴は何と言っても「軽い」ことです。
製作初期の頃は、分厚い上に重量もかなりのものでしたが、技術の進歩と共にカーボンの性能も向上していきました。

その結果、現在は1kgにも満たないフレームを、あらゆるメーカーで製作することが可能となったのです。
ロードバイクの中には500g程度しかない種類もあるようです。

カーボンのデメリットは強い衝撃に弱いということが挙げられます。
そのため、負荷が掛かりやすい部分は厚く作るなどといった工夫を施すこともあります。

しかし、車体を軽くすればそのぶんだけ薄くなってしまうので、軽さを売りにしているフレームは弱点を残したままとなってしまいます。
転んだ拍子にフレームが折れたということも珍しくありません。

しかし、カーボンのラグで組み上げることで補強したり、パイプの長さやカーボン繊維の織り方を変えれば、どんな状況にも対応出来る万能フレームが作れるのです。

設計の自由度が高いため、これからますます活躍していく素材かと思われます。

カーボンフレームの特徴②

カーボン製のフレームはアルミよりも軽いことが利点ですが、非常に脆いという致命的な弱点を抱えています。

剛性を持っていないため、ぶつかるとあっさり折れてしまうことも珍しくありません。
曲がるかへこむだけで済めば、まだマシだと言えるでしょう。

おまけに折れたところはとても鋭く、乗り手はもちろんメンテナンスを引き受けた人が折れたフレームで怪我をしたという話もあるくらいです。
針というよりもささくれのようになっていて、身体に刺さると抜き取れないこともあるので気を付けましょう。

表面が剥がれてきたら、そろそろ限界だというサインです。
修理すれば使えますが、耐久性と性能は落ちているので、レースなどに参加する場合は新品を使用した方が賢明かと思われます。

どうしても直したければ、最先端技術を扱う業者を探しましょう。
紫外線も苦手としていますが、カーボンは樹脂を混ぜ込み、その上から塗装をすることで劣化を遅らせるという工夫をしています。

言い替えれば、塗装が剥がれると劣化しやすくなるということでもあるので注意しましょう。

屋内保管をすると比較的長持ちすると言われています。
家の中に余裕があるなら、自転車を室内に置いておきましょう。

アルミフレームの特徴①

カーボンと比べると、アルミは自転車のフレームの定番とも言えます。

安価で耐久性も高く、重量もそこまであるわけではありません。
性能にも問題は見られず、錆び付きにくいという利点も備えています。

しかし、肝心の乗り心地はあまり良くないと感じる人もいます。
製作時のメインとして使われる素材を自転車一台分に換算すると、鉄は7.9、チタンは4.5、アルミは2.7となります。
それぞれ同じ大きさのフレームを作った場合、アルミの場合は重さが鉄の3分の1、チタンの半分という軽さになるのが分かります。

また、アルミ製のものには大口径パイプが使われていますが、これは直径が大きくて表面を薄くした方が、剛性が高くなります。

細さで知られているクロモリのパイプは、鉄が重い分、太くするとへこみやすくなってしまうため、細くせざるを得ません。
その点、アルミは軽いので、太くしてもへこむことのないパイプが生み出せます。
これは立派な長所であり、特徴と言えるでしょう。

アルミフレームの特徴②

自転車のフレームによく使われているアルミは、尖った性能を持っているカーボンなどの素材と比較すると性能のバランスが良いため、多くの人に愛用されています。

ただし、欠点もいくつかあります。
そのうちのひとつは「伸びが悪い」ことです。

伸びとは、材料が壊れるまでにどれだけ伸びたのかという数値のことで、レースやイベントのために調整された場合を除き、標準値はチタンが20~30%、クロモリが10~15%、アルミが6~12%となっています。

この数値が低いほど、突然壊れてしまう可能性が高いという意味を含んでいます。
つまりチタンやクロモリなら運転中に違和感を覚えますが、アルミだと異変に気付かないまま乗り続け、ある時いきなり使い物にならなくなっていることがあるというわけです。
また、ほとんどの素材には「疲労限度」という、使用しただけの負荷が蓄積していき、やがて限界を迎える機能を備えています。

しかし、アルミとマグネシウムにはありません。
もちろんメーカー側もあらゆる対策を取っています。

薄い部分や割れやすい部分を厚くしたり、他の素材と組み合わせるなどといった工夫を凝らして、少しでも長持ちさせようという意気込みを詰め込んでいます。
とはいえど、素材も一長一短ですし、どんなところを重視するのかは人それぞれなので、自分が納得のいくものを見つけて下さい。

カーボンフレームとアルミフレームの寿命について

カーボンフレームとアルミフレームの寿命にはどれくらいの差があるのでしょうか。
もちろんメンテナンスの頻度などによって変わってきますが、平均はどのくらいなのかを知っておきたいところです。

よく聞くのは、アルミフレームは「へたる」ということです。
剛性が低くなり、初期と比べると性能が落ちてしまうことを意味します。

何かのパーツを新品と取り替えたときに、自転車の性能向上したといった手応えがなければフレームがへたっている可能性があります。

しかし、性能が落ちたからといって、絶対にへたっているとは言い切れません。
グリスが減っていたり、パーツが劣化してくれば上手く機能しなくなるのは当たり前のことです。

乗り手の脚の筋肉がついてきたということも考えられますし、雨風を浴びて錆び付いているかもしれません。

アルミフレームは4年ほどが寿命の目安とされていますが、耐久性はそこそこあるため、数年以上使っている人も少なくありません。

カーボンフレームは、へたることがほとんどありません。
そのため、寿命は意外に長く、5年ほどが目安となっています。
破損しやすいですが、保管をしっかり行えば、もっと長く扱うことも可能です。

このように考えると素材の寿命だけ見ればカーボンの方が長いものの、頑丈さならアルミに軍配が上がります。
つまり一長一短ということですね。

カーボン・アルミ以外のフレーム

自転車のフレームに使われる素材ではカーボンやアルミの名前がよく挙がりますが、他にも優れた素材はたくさんあります。

例えば、「クロモリ」なら一見すると細くしなやかな印象を受けるものの、実際は見た目以上の剛性を秘めています。
その2点のバランスが上手く釣り合っているので、乗り心地も抜群です。

長距離を走っても疲れないというのは嬉しいですね。
普通に使っていれば数十年は持つという寿命の長さも魅力的です。

アルミは強い負荷が掛かると、パイプとパイプを繋げている部分がひび割れを起こします。

カーボンは横から来る衝撃に弱いため、転倒などでフレームが割れ、怪我をしてしまう可能性があります。

しかし、クロモリならどちらの心配もありません。
唯一気を付けるべきなのは「錆」なので、これに関してはこまめな手入れをしてあげましょう。

もうひとつ、ハイテンというあまり聞き慣れない素材もあります。
正式名を「ハイテンシル鋼」と言い、スチールにマンガンやシリコンなどを加えて焼き入れたもののことを指しています。
スチールより耐久性があり、安値の自転車にも用いられています。
難点は重いことですが、性能面は優れているので素材としてはよく使用されている部類に入ります。

いろいろな素材のフレームがある

今回主に紹介したカーボンフレームやアルミフレーム、最後に紹介したクロモリフレーム以外にも、実はいろいろな素材を使ったフレームがあるのです。

チタンやマグネシウム、竹なども自転車のフレーム素材として存在しています。

素材によって特徴は大きく変わり、寿命も違います。

よく選び、自分に合ったフレームを見つけてくださいね。

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