ウォーターインジェクション成形フレーム

ウォーターインジェクション成形（WIT: Water Injection Technology）は、自転車のフレーム成形において比較的新しい技術で、特に電動アシストファットバイクのような振動吸収性と剛性のバランスが重要な車両に有用です。この技術のメカニズムと、一般的なアルミフレームとの比較について詳しく説明します。

ウォーターインジェクション成形による振動吸収性のメカニズム

ウォーターインジェクション成形は、以下のような特性によって振動吸収性を向上させます。

1.内壁構造の最適化
● 高圧の水を用いて押し広げることで、パイプ内部の肉厚を変化させることが可能。
● 局所的に肉厚を薄くし、しなやかさを持たせる部分と、肉厚を増して剛性を確保する部分を設計できる。
● これにより、衝撃が加わった際に特定の部位でエネルギーを吸収し、振動を低減する効果が生まれる。

2.シームレスな一体成形
● 溶接箇所を減らすことができ、金属疲労によるクラック発生を抑制。
● 一体成形の結果、特定のポイントにストレスが集中しにくくなり、振動が均等に分散される。

3.内部空洞の最適化
● 通常のアルミフレームはパイプの厚みが均一であるのに対し、WITでは内部構造を変えることで、不要な剛性を抑えつつ、必要な剛性を保持できる。
● これにより、特に衝撃の吸収が求められるリアトライアングルやフォーク部分での振動吸収性が向上する。

一般的なアルミフレームとの剛性・耐久性の比較

剛性（剛性率 / 剛性重量比）

項目	一般的なアルミフレーム (6061/7005)	WIT採用フレーム
疲労強度	高めだが均一	局所剛性を最適化し、全体のバランスが向上
亀裂発生	一般的に高いが部分的に弱点あり	強度が必要な部分に最適化が可能
衝撃耐性	硬めで振動を感じやすい	局所的にしなりを持たせることで吸収性向上

耐久性（疲労強度 / 亀裂耐性）

項目	一般的なアルミフレーム (6061/7005)	WIT採用フレーム
疲労強度	一定の強度はあるが溶接部が弱点	溶接箇所が少なく疲労強度が向上
亀裂発生	長期間使用すると溶接部に発生しやすい	一体成形により局所的なストレスが低減
衝撃耐性	一定の強度はあるが局所的に弱点がある	内部の肉厚を調整し、耐衝撃性を向上

ウォーターインジェクション成形のフレームは、剛性を保ちつつ振動吸収性を向上させることができるため、電動アシストファットバイクのように衝撃の多い環境での使用に適しています。一般的なアルミフレームと比べて溶接部が少なく、耐久性が向上し、部分的な剛性調整が可能になるため、快適性と強度のバランスが取れた設計が可能になります。

ウォーターインジェクション成形による振動吸収性のメカニズム

ウォーターインジェクション成形（WIT: Water Injection Technology）は、金属パイプ内部に高圧の水を注入しながら成形する技術で、以下の点で振動吸収性に寄与します。

1.肉厚の最適化による剛性チューニング
● 従来の押出し・バテッド成形では、パイプ内径の形状を自由に制御しにくいですが、WITでは内側の肉厚を部分的に増減できます。
● これにより、振動を吸収しやすい柔軟なエリアと、剛性を維持する強化エリアをフレーム内部に設計可能です。

2.内部リブ構造によるダンピング効果
● 一部のWITフレームでは、内部に微細なリブ（補強用の筋）を作ることで、振動の伝達を抑えることができます。
● カーボンフレームの「ダンピングレイヤー」と似た原理で、路面からの微振動を拡散し、ライダーへの負担を軽減します。

3.継ぎ目の少ない一体成形による応力分散
● 通常のアルミフレームは、チューブ同士を溶接して組み立てますが、WITでは一部のフレームを一体成形できるため、応力が局所的に集中しにくくなります。
● これにより、細かいクラックの発生を抑え、耐久性と振動吸収性のバランスを向上させます。

一般的なアルミフレームとの剛性・耐久性の比較

現時点でWITを採用したE-Bikeフレームの剛性・耐久性を数値データとして公表しているメーカーは少ないですが、以下のような傾向が報告されています。

1.剛性
● 従来の6061アルミフレーム: 高剛性で軽量だが、振動吸収性は低め。
● WIT成形フレーム: 一部のエリアで剛性を向上させつつ、柔軟なゾーンを作ることで乗り心地を改善。
● 剛性比較テストでは、BB周辺剛性が約5〜10%向上（メーカーによる）しつつ、トップチューブやシートステーで振動吸収性を向上させた事例あり。

2.耐久性（疲労強度）
● WITは溶接部分の負担を軽減し、クラックの発生率を低減。
● 一般的なアルミフレームの耐久性試験（ISO4210規格など）では、WIT採用フレームの寿命が約15〜20%向上という報告も。

3.重量
● WITは肉厚を最適化できるため、同じ強度を確保しつつ約5〜8%の軽量化が可能（例: 2.5kg → 2.3kg）。
● ただし、大口径パイプを使う場合は通常のアルミより若干重くなる場合もある。

WITを採用した電動アシストファットバイクのフレームは、剛性を維持しつつ振動吸収性を向上させ、耐久性も高められる可能性がある技術です。ただし、重量増加のリスクやコストが課題となる場合があります。

現在、ファットバイク分野でのWIT採用例は少ないですが、E-MTB（特にトレイル系）での導入が進んでおり、その技術がファットバイクにも応用される可能性があります。