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ロードバイクのフレームはいつまで使える?疲労耐久性、使用期限について

2021.03.16 Tue

こんにちはみっちゃんです!
イベント参加についてのシリーズ記事の連載中ではありますが、
今回は、お客様からも数多くお問合せを頂く内容を記事にしようと思います。
それは、フレームの疲労耐久性について。

みっちゃんは前職では自転車メーカーにいまして、設計やデザインの仕事もしていました。図面とか引いたりもできる、組立以外の別な一面を持っているおじさん(お兄さん?)なんです。
それはさておいて、メーカーで自転車を作る過程は主に企画、設計、試作、テスト、デザイン、塗装、組み立て、出荷。
そして、ロードバイクのような競技車で有れば皆さんのバイクにもついているUCIシールを貼る為の認証を得る手続きになります。UCIの認証はカーボンフレームの場合、工場での検査もあってかなり厳しい試験になります。
疲労耐久性のお話については上記の工程の中のテスト過程での内容になります。

ロードバイクの疲労試験の方法は工業規格で決められている!!

JIS D 9313-4、EN14781 、ISO4210-6で規定されている「ペダル力による疲労試験」や「フレーム体の水平力による疲労試験 」など数種類の試験で耐久性に関する品質が問われます。実はこの試験はJISがスタートで、各国で採用され、今はISOと整合する様に規格が更新されます。
海外の大規模メーカーですと各工場でこのような検査装置をもっておりますが、
国内でしたら一般財団法人 日本車両検査協会 VIAで検査委託が可能です。

あるメーカーのフレームの試験のYOUTUBE動画です。(当店と一切関係ない会社様です。)
クランクの部分で負荷かけているのが「ペダル力による疲労試験」
フォークを前後に動かして負荷をかけているのが「フレーム体の水平力による疲労試験 」

フレームがかなりたわむ力を加えて恐ろしい動画ですね!
自分のバイクでは絶対にやってほしくない試験です。笑
多くの真っ当なメーカーでは、試作段階でこの様な試験を経て世の中に安全な自転車が流通しています。試作品をテストするときには「折れるなー」「折れるなー」って祈ってしまうのですが。笑

いわゆる中華の偽物ブランドのロードバイクフレーム等についではこの様な試験に合格できない(そもそも試験すらしていない)品質の物が混在している為、使用をオススメする事ができないのです!

強度が足りず、走行中にポッキリなんてこともあり得ます。
そんな事が起こらないために業界団体が頑張って普及させた試験なので試験に通過したメーカーさんのロードバイクを是非お選びください。

※もちろん自社ブランドとして、試験を実施し安全性を確保しているフレームメーカーもございます。全ての中国製カーボンが悪いわけではございません。

セカンドハンド(中古・USED)ロードバイクの安全性

私事ですが、みっちゃんは最近、ビチアモでフレームを買いました!
ジャーン。
アルゴン18 ガリウムです。
18 をエイティーンと言わず「じゅうはち」って言って川ちゅん店長??って顔されています。笑

組立については別の機会に!!

そういえば、以前も癖でWilier Cento 1をチェントイチって言ったらそれチェントウノって
言うんやでーってイタリア語が堪能な?西社長にもありがたいご指導をいただきました!(ブランド、製品名を正しく言えず申し訳ございません。反省しています。)

さて、セカンドハンド(中古)でもかなり高価カーボンロードバイク。そもそもカーボンロードバイクっていつかは折れない?ヘタリは?とか気になる部分であります。

そんな疑問ですが…、

カーボンロードバイクフレームの品質について業界団体が調査しています!!

自転車の業界団体である自転車産業振興協会の技術研究所がこの疑問について調査をして
論文報告しています。お時間のある方はリンク先をお読みください。
論文を読むにはコチラをクリックしてください

内容の一部を要約すると…

カーボンフレームってメッチャ高強度!!
市場流通品のカーボンバイクでペダル力試験とフレーム体水平力試験を交互に実施すると、
合格回数の3倍30万回やっても破壊しなかった。
(一部のサンプルに塗装ヒビが入ったがカーボンに至らないものだった。)

カーボンはへたりにもメッチャ強い!
試験の時にフレームはたわみますが、たわみ量が最初の量から20%増を超えると試験不合格に
なります。今回の試験ではたわみ量が20%を超える不合格品は無かった!

想定外の方向がら衝撃には弱い!ちょっと残念!!
カーボンフレームは想定された方向以外から、衝撃的な外力が加わると層間剥離が発生して強度低下する。

ちなみに、比較サンプルとしてアルミロードバイクで疲労試験を実施したところ、各10万回で合格の「ペダル力による疲労試験」や「フレーム体の水平力による疲労試験 」を交互に実施して「ペダル力による疲労試験」20万回、「フレーム体の水平力による疲労試験 」192000回で破断が発生したとの事です。
丈夫なイメージのアルミバイクよりもカーボンバイクはさらに強度のある結果に驚きです!!

そして、ダメージのあるフレームで疲労試験を行って得られた結構考察は以下になります。

報告書のまとめの一部を転載

・軽微な層間剥離(φ10mm 程度の領域)であれば、使用感は別として通常使用に 差し支えない。

・広い範囲で層間剥離が生じている(亀裂を伴っている可能性大)場合は注意が必 要。特に、使用時にねじれ方向に力がかかる箇所は、通常使用時に伸展する恐れがある。

・亀裂があるものは損傷の伸展や、他の箇所で新たに損傷が生じる可能性があるため使用不可。


カーボン樹脂ってそもそも長期間で劣化しないの??

上記の報告書の試験は短時間の疲労試験で、数年にわたる長期間で樹脂が劣化しないか??って疑問が発生しますよね。そんな疑問を持つ方は下記の実験論文をご覧ください。
論文を読むにはコチラをクリックしてください

内容の一部を要約すると…
カーボン樹脂材の長期屋外設置での耐久・耐候試験です。
海に囲まれて強力な陽射しの宮古島での試験で33年目に力学的特性が低下すると言う内容です。

高級カーボンバイクは皆様、室内保管がほとんどですし、一部をのぞけば自転車は塗装も施されているので、さらに長持ちすると考えられます。
塗装は美観、素材の保護、特殊な機能の付与という3大目的があり、自転車の場合は美観だけでなく素材を保護する目的もあります。

セカンドハンド(中古)のカーボンバイクであったとしても有害亀裂がない限り安心して使用できますね!

ビチアモでの対応について

販売前に亀裂の調査を行い、もし、万が一亀裂が発見され有害かどうかの判断に迷う傷については第三者機関に調査を依頼し、問題の無い場合に限り販売をいたします。

以下が検査証明書の一部です。

こちら検査証明書のサンプルです

ちなみにこのような不具合が見つかった製品については、破棄もしくは、このままの状態で使用はできない「ジャンク品」として販売する場合もございます。

価値あるバイクを価値のわかる次のオーナー様に「安心して」乗り継いで頂く。

私達の一番の使命は、大切なロードバイクを次のオーナー様に「安心して」つなぐ事。自転車安全整備士や自転車技士、SBM(スポーツバイクメカニック) の資格を持ったメカニック達が魂を込めて整備メンテナンスし、ご納車したロードバイクでそれぞれのお客様のカッコイイを楽しんで頂く。
そんな気持ちで私を含めスタッフ一同、努力しています。目指している所を考えるとまだまだなんですけどね。。。

という事で、今回はお客様からもよく頂く質問をブログ記事にしてみました。
皆様の疑問の解消につながれば幸いです。

それでは次のブログもお楽しみに!!

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