(57)【要約】【課題】脚力をさほど有していない者であっても上り坂道を走行する場合や加速して走行する場合に楽にペダルを踏むことができる自転車を提供する。【解決手段】クランク６Ａの軸６ａからサドル７における荷重中心までを結ぶ直線Ｐと水平線Ｌとでなすサドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°とした。これにより、上体の体重がサドル７を介して常にペダル６，６に乗るから、脚力を有していない者であっても体重を乗せることで楽にペダル６，６を踏むことができる。【選択図】        図１
2004314694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サドルの下方にペダルが配置され、このペダルを踏んで走行する自転車であって、クランク軸芯からサドルにおける荷重中心までを結ぶ直線と水平線とでなすサドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°としたことを特徴とする自転車。
【請求項２】
サドル表面における前後方向の傾斜角度θ２を前輪側から測って５°〜２５°としたことを特徴とする自転車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペダルを踏む脚の力（以下、本願では「脚力」と言うこととする）が不足する者であっても、上り坂道を走行する場合や加速して走行する場合に楽にペダルを踏むことができる自転車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の一般的な自転車は、サドルを支えるサドル支持パイプやサドルポストと水平線とでなす角度（以下、サドル支持角度という）が後輪側から測って概ね６８°〜７５°とされ、また、クランク軸芯からペダルまでの距離（以下、ペダル距離という）は標準的に１６５ｍｍとされていた。この通常の一般的な自転車は、上記サドル支持角度、ペダル距離とされていたため、以下の問題があった。
【０００３】
（サドル支持角度について）
▲１▼上体を前傾しなければペダルを十分に踏み込むことができず、このため、背筋を伸ばしてサドルに座るという自然な姿勢が取りにくく、疲れやすい。
▲２▼両足が確実に着地するようにサドルの高さ位置に調整すると、膝を伸ばしてペダルを踏み込むことができないため、上記同様にペダルを容易に踏み込むことができず、また、逆に膝が伸ばせるようにサドルの高さ位置を調整すると、今度は両足が着地しない。
【０００４】
（ペダル距離について）
▲３▼ペダル距離は大きいほどペダルを踏み込む力（トルク）は大きくなるが、その反面、膝の曲げ伸ばしの角度差が大きくなり、スカート着用の女性には敬遠される可能性がある。
▲４▼ペダル距離が大きいとペダルの上下死点におけるトルクが極端に小さくなるから、トルク変動が大きく疲れやすい。
【０００５】
また、通常の一般的な自転車における諸事情を考慮して、サドル支持角度を後輪側から測って４５°〜６０°とすることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭５８−６３１８０号公報（請求項１、第２図）
【０００７】
上記した特許文献１においては、上記した▲１▼〜▲４▼のうち▲１▼，▲２▼の問題は改善されるが▲３▼，▲４▼の問題については着目されていないと共に次の問題があった。
▲５▼サドルが後輪寄りに位置することになるから、自転車の重心が後輪寄りとなって前輪が浮き上がる可能性があり、これを回避するためには後輪を極端に後方へ移動させて設計する必要があった。
【０００８】
以上の▲１▼〜▲５▼の問題を解決すべく、サドル支持角度を後輪側から測って５８°〜６５°とすると共に、ペダル距離を１２７〜１５２ｍｍとすることが提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−１１９８６３号公報（請求項１、段落０００９、第１図）
【００１０】
上記した特許文献２によれば、サドル支持角度を後輪側から測って５８°〜６５°とすることでサドルはやや下方位置でかつ後方に位置することとなり、ペダル距離を１２７〜１５２ｍｍとすることでサドルをやや下方でかつ後方に位置させながらもサドルからクランク軸芯までの距離を長くすることができる。その結果、両足が十分に接地できる高さにサドルを調整しても、膝を十分に曲げ伸ばしでき、上記した▲１▼〜▲５▼の問題が解決される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自転車は、サドルに座って足でペダルを踏んで運転するものであるが、上り坂道を走行する場合や加速する場合、ペダルを踏むために大きな力、つまり大きな脚力が必要となる。なお、大きな脚力とは、当然脚の筋肉が発達していることを意味する。
【００１２】
つまり、脚力を有した者は、上り坂道の走行や加速走行について難なく走行することができるが、脚力をさほど有していない者は、走行が困難で、時にはサドルから降りて手で自転車を押すこともある。
【００１３】
しかし、例え脚力が発達していない者であっても、体重を乗せればペダルを踏むことができ、上り坂道の走行や加速走行が可能となる。体重を乗せるには、サドルから腰を浮かせたいわゆる「立ち漕ぎ」状態とすればよく、このようにすれば、体重はハンドルへ分散する分以外の全体重がペダルに乗ることとなり、脚力を有していない者であっても十分に上り坂道の走行や加速走行が可能となる。
【００１４】
ここで、上記した、通常の一般的な自転車、及び特許文献１及び２（以下、総称して「従来」という）について考えると、従来はサドルに座って脚力のみでペダルを踏むという前提で、サドル支持角度、ペダル距離の一方又は両方を規定するようにしていた。
【００１５】
確かに膝が極端に曲がった状態でペダル回転の上死点を迎えるよりは、ある程度膝が伸びた状態で上死点を迎えて、その後さらに膝が伸びるように下死点を迎えた方が、膝の曲げ伸ばしの角度差も小さく、また、力が入れやすいのでペダルを楽に踏むことができる。
【００１６】
しかし、従来は、基本的に脚力のみでペダルを踏むことに変わりがないから平坦な道を走行する分には特に問題がないが、上り坂道を走行しようとする場合や加速して走行しようとする場合、つまり平坦な道を走行する以上にペダルを踏む力が要求されるときは脚力を有していない者には不利であった。
【００１７】
その理由は、次の通りである。従来は、いずれもサドル支持角度が７５°以下であったため、つまり上体の荷重がクランク軸芯より後方に位置していたため、上体の体重のほとんどがサドルに乗り、よってペダルには（上体の）体重が乗らず、常にペダルを脚力のみで踏む必要が生じていたのである。
【００１８】
また、従来であっても、脚力を有していない者が上記したように立ち漕ぎを行えば走行可能となる場合もあるが、サドルから腰を浮かせた状態であるため、不安定となって危険であるという問題もある。
【００１９】
本発明は、上記した問題を解消するためになされたものであり、サドルに座った状態で常に体重を乗せてペダルを踏むことができるようにすることで、脚力をさほど有していない者であっても上り坂道を走行する場合や加速して走行する場合に楽にペダルを踏むことができる自転車を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の自転車は、クランク軸芯からサドルにおける荷重中心までを結ぶ直線と水平線とでなすサドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°としたのである。このようにすることで、上体の体重がサドルを介してペダルに乗ることになるから、脚力を有していない者であっても楽にペダルを踏むことができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の自転車は、サドルの下方にペダルが配置され、このペダルを踏んで走行する自転車であって、クランク軸芯からサドルにおける荷重中心までを結ぶ直線と水平線とでなすサドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°としたものである。
【００２２】
上記構成において、サドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°にした理由は、次の通りである。サドル角度θ１が後輪側から測って７６°より小さい場合は、クランク軸芯に対してサドルにおける荷重中心が後輪側に位置し、従来と同じく身体が腰でく字状に屈曲した状態となって上体の体重がサドルに乗ってペダルには乗らない。従って、サドル角度θ１が後輪側から測って７６°より小さいと、ペダルを踏む脚力が必要になり、坂道を走行する場合や加速して走行する場合に、脚力を有していない者には非常に不利となる。
【００２３】
一方、サドル角度θ１が後輪側から測って１２０°より大きい場合は、身体が前傾姿勢となり過ぎ、上体を支えるためにハンドルを持つ腕へ体重が乗ることとなるから、今度は上体の体重が腕からハンドルへと分散することとなってペダルには体重が乗らなくなる。また、上体が大きく前傾するためにブレーキを掛けた際に前のめりになったり、後輪が浮き上がってしまう可能性がある。
【００２４】
上記した理由により、本発明の自転車は、サドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°としたのである。このようにすることで、体重がペダルに乗るから、例え脚力を有していない者であっても、サドルに座ったままで体重をペダルに乗せて踏むことができるようになり、坂道を走行する場合や加速して走行する場合に楽になる。
【００２５】
また、上記したサドル角度θ１において、もっとも望ましいサドル角度θ１は後輪側から測って９０°〜１１０°である。この範囲では、例え自転車の乗り方、例えばサドルの高さによって膝の曲がり角度に個人差があったり、また、ハンドルの位置が極端に高いあるいは低い場合であっても、体重がサドルやハンドルで分散することなくペダルに乗るからである。
【００２６】
また、本発明は、上記構成に加えて、サドル表面における前後方向の傾斜角度θ２を前輪側から測って５°〜２５°としてもよい。傾斜角度θ２が前輪側から測って０°〜５°の場合は、上記のサドル角度θ１の作用効果のみ得られることとなる。
【００２７】
傾斜角度θ２が前輪側から測って０°より小さいと、本発明では上体の体重がサドルを介してペダルに乗りやすくしているので、腰が該サドルの前方から滑り落ちてしまう。また、傾斜角度θ２を前輪側から測って２５°より大きくした場合、上体の体重がサドルに乗りペダルに体重が乗らなくなる可能性があると共に、腰がサドルの後方から滑り落ちてしまう可能性がある。
【００２８】
従って、本発明では傾斜角度θ２を前輪側から測って５°〜２５°としたのである。また、傾斜角度θ２は、前輪側から測って１０°〜２０°とすることが最も望ましい。この範囲とすることで、サドル角度θ１の作用効果と相俟ってどの角度であっても身体の姿勢の安定と、自転車の重心の安定とを両立させることができると共に、ハンドルに上体の体重が分散することなくペダルに体重を乗せることができる。
【００２９】
【実施例】
以下に、本発明の自転車の実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明の自転車を示す。図２はサドル角度θ１について示す。図３はサドル角度θ１とペダルに乗る体重との関係を示す。図４は傾斜角度θ２について示す。図５は傾斜角度θ２とハンドル乗る上体の体重との関係を示す。
【００３０】
本発明の自転車１の構成について図１を参照して説明する。自転車１は以下の部材によってメインフレーム２が構成される。メインフレーム２は、前部にヘッドパイプ２Ａを設けたメインパイプ２Ｂの後端部と、サドル支持パイプ２Ｃの下端部と、不図示のリアパイプ２Ｄの前端部とが連結されている。
【００３１】
前記ヘッドパイプ２Ａの上端部には、ハンドルポスト３ａが挿入されている。このハンドルポスト３ａの上端部には、該ハンドルポスト３ａの軸方向と直交状にハンドルバー３ｂが挿通されている。ハンドルバー３ｂの両端部にはブレーキ操作杆（参照番号無）やハンドルカバー（参照番号無）が装着されている。これらハンドルポスト３ａ、ハンドルバー３ｂなどによってハンドル３が構成されている。
【００３２】
前記ヘッドパイプ２Ａの下端部には、前輪４の軸４ａを軸支したフロントホーク４Ａが連結している。一方、サドル支持パイプ２Ｃの上端部とリアパイプ２Ｄの後端部との間に連結されたバックホーク５Ａにおける該リアパイプ２Ｄ側には、後輪５の軸５ａが軸支されている。
【００３３】
さらに、サドル支持パイプ２Ｃの上端部には、サドル７のサドルポスト７Ａが該サドル７の上下高さ可能に挿入される。サドル支持パイプ２Ｃの下端部には、ペダル６をその両端に設けたクランク６Ａの軸６ａが軸支される。そして、軸６ａには不図示の無端状チェーンの一端が架けられ、無端状チェーンの他端が後輪５の軸５ａに架けられている。
【００３４】
ここで、本実施例において図１に示す自転車１は、サドル支持パイプ２Ｃ及びサドルポスト７Ａと水平線Ｌとでなす角度が、クランク６Ａの軸６ａからサドル７における荷重中心までを結ぶ直線Ｐと水平線Ｌとでなすサドル角度θ１と一致しているが、本発明の自転車１は、水平線Ｌに対するサドル支持パイプ２Ｃ及びサドルポスト７Ａ等の立設角度を規定するものではない。
【００３５】
つまり、図１に示す構成では、サドル角度θ１は制作時の１つに決められてしまうが、例えば、本発明の自転車１は、図示しない前後調整機構によってサドル７のみを前後に移動させる構成であってもよい。すなわち、本発明に係る自転車１は、サドル支持パイプ２Ｃやサドルポスト７Ａの立設角度を問題とはせず、サドル７における荷重中心からクランク６Ａの軸６ａを結ぶ直線Ｐと、水平線Ｌとでなす後輪側から測った角度をサドル角度θ１とし、このサドル角度θ１を問題としているのである。
【００３６】
以下に、サドル角度θ１及び傾斜角度θ２の効果について説明する。以下、サドル角度θ１については記さなくても後輪側から測った角度とし、傾斜角度θ２は記さなくても前輪側から測った角度とする。
【００３７】
図２において、例えば傾斜角度θ２を０°とした状態で、サドル角度θ１を８０°，９０°，１０５°としたとき、運転者の姿勢は図２（ａ）（ｂ）（ｃ）となる。図２からも明かなように、サドル角度θ１は、大きくなるほど次第に上体が前方に移動する。
【００３８】
サドル角度θ１の変位とペダル６，６に乗る体重の関係は、次の実験によって図３に示すようになった。実験は、両方のペダル６，６が水平位置とされた停止状態の自転車１に、例えば体重が６５ｋｇの同一（身長の）運転者が乗ったときのペダル６，６に乗る体重を測ることで行った。なお、この実験では、上記したように傾斜角度θ２は０°つまり水平とし、サドル角度θ１に応じて膝の角度が同じになるようにサドル７の高さ及びハンドル３の前後位置を調整している。
【００３９】
図３において、サドル角度θ１が７６°までは、ペダル６，６に乗る体重は１０ｋｇ程度であった。この理由は、未だこの状態ではサドル７に上体の体重が乗っているためである。サドル角度θ１が７６°〜９０までは、サドル角度θ１が７６°までの状態に較べて次第に体重がペダル６，６に乗ることになる。
【００４０】
サドル角度θ１が９０°〜１１０°までは、ペダル６，６に乗った体重が最も大きく５５ｋｇで安定していた。この理由は、上体が前傾し過ぎてハンドル３に分散せずにペダル６，６に乗るからである。
【００４１】
サドル角度θ１が１１０°〜１２０°までは、サドル角度θ１が９０°〜１１０°までの状態に較べて体重が乗らなくなる。この理由は、今度は上体が前傾し過ぎて次第にこの前傾した上体を支えるハンドル３に体重が分散していくからである。
【００４２】
サドル角度θ１が１２０°以上は、体重はペダル６，６にも乗るが、上体が前傾し過ぎてハンドル３にも上体の体重が分散することになり、サドル角度θ１が９０°〜１１０°までのときと較べてペダル６，６に体重が乗らなくなった。
【００４３】
以上の結果より、サドル角度θ１は７６°〜１２０°までであれば、従来に較べて上体の体重をペダル６，６に乗せることができるから、加速を要する走行時や坂道において脚力の無い操作者が容易にペダルを踏んで走行させることが可能である。また、その効果が最も大きくかつ安定しているのはサドル角度θ１が９０°〜１１０°であることが判明した。
【００４４】
上記ではサドル角度θ１のみについての効果を検証する実験であったが、サドル角度θ１は、上記したように大きくなるほど、上体の体重がハンドル３に分散する傾向があることも判明した。
【００４５】
そこで、本発明の自転車１は、傾斜角度θ２を例えば図４に示すように変化させることで、ハンドル３に分散する上体の体重を抑制してペダル６，６に乗せるようにした。なお、図４（ａ）は傾斜角度θ２を５°、図４（ｂ）は傾斜角度θ２を１５°、図４（ｃ）は傾斜角度θ２を２５°、とした状態を各々示す。
【００４６】
ここで、傾斜角度θ２を変化させたときの効果について説明する。図５では、傾斜角度θ２とハンドル３に乗る体重との関係を、サドル角度θ１が７６°〜９０°、サドル角度θ１が９０〜１１０°、サドル角度θ１が１１０°〜１２０°毎に調べた結果を示す。なお、図５の実験においても操作者は同一（体重及び身長）であり、体重は６５ｋｇである。
【００４７】
図５においてサドル角度θ１が７６°〜９０°のとき、傾斜角度θ２を０°〜１０°の間で変化させてもハンドル３に乗る体重は変化が無かった。この理由は、上記のようにサドル７に体重が安定して乗っているからである。
【００４８】
サドル角度θ１が７６°〜９０°のとき、傾斜角度θ２を１０°〜２０°の間で変化させてもハンドル３に乗る体重は変化が無かった。
【００４９】
サドル角度θ１が７６°〜９０°のとき、傾斜角度θ２を２０°〜３０°の間で変化させると、ハンドル３には体重が乗らなくなった。この理由は、傾斜角度θ２が大きすぎて上体が滑り落ちる状態となり、ハンドル３を引っ張る方向に力がかかるからである。
【００５０】
次に、サドル角度θ１が９０°〜１１０°のとき、傾斜角度θ２を０°〜１０°の間で変化させると、ハンドル３に乗る体重は０°のときに２５ｋｇ程度であったが１０°にするに連れて１０ｋｇ程度となった。この理由は、上体が前傾姿勢となってハンドル３に分散する上体の体重がペダル６，６に乗るようになったためである。
【００５１】
サドル角度θ１が９０°〜１１０°のとき、傾斜角度θ２を１０°〜２０°の間で変化させたとき、ハンドル３に乗る体重は１０ｋｇ程度で安定していた。
【００５２】
サドル角度θ１が９０°〜１１０°のとき、傾斜角度θ２を２０°〜３０°の間で変化させると、ハンドル３には体重が次第に乗らなくなった。この理由は、傾斜角度θ２が大きすぎて上体が滑り落ちる状態となり、ハンドル３を引っ張る方向に力がかかるからである。
【００５３】
最後に、サドル角度θ１が１１０〜１２０°のとき、傾斜角度θ２を０°〜５°の間で変化させると、ハンドル３に乗る体重は０°のときに４０ｋｇ程度であったが１０°にするに連れて２５ｋｇ程度となった。この理由は上記したサドル角度θ１が９０°〜１１０°のときと同様である。
【００５４】
サドル角度θ１が１１０°〜１２０°のとき、傾斜角度θ２を１０°〜２０°の間で変化させたとき、ハンドル３に乗る体重は２５ｋｇ程度で安定していた。
【００５５】
サドル角度θ１が１１０°〜１２０°のとき、傾斜角度θ２を２０°〜３０°の間で変化させると、ハンドル３には体重が乗らなくなった。この理由も上記したサドル角度θ１が９０°〜１１０°のときと同様である。
【００５６】
以上のことから、本発明の自転車１は、傾斜角度θ２が水平（０°）の場合、サドル角度θ１のみに依存してペダル６，６に体重が乗るからサドル角度θを７６°〜１２０°、好ましくは９０°〜１１０°とすればよい。また、本発明の自転車１は、サドル角度θ１が７６°〜１２０°のときに傾斜角度θ２を５°〜２５°、好ましくは１０°〜２０°とすることで、ハンドル３に分散しようとする上体の体重をペダル６，６に乗せることができる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の自転車は、クランク軸芯からサドルにおける荷重中心までを結ぶ直線と水平線とでなすサドル角度θ１を後輪側から測って７６°〜１２０°としたので、体重が十分にペダルに乗るから、例え脚力を有していない者であっても、サドルに座ったままでペダルを楽に踏むことができるようになり、坂道の走行や加速する走行が容易となる。
【００５８】
また、本発明の自転車は、上記構成に加えて、サドル表面における前後方向の傾斜角度θ２を前輪側から測って５°〜２５°とすることで、サドル角度θ１を７６°〜１２０°に規定する効果と相俟って、サドル角度θ１のどの角度であっても身体の姿勢の安定と、自転車の重心の安定とを両立させることができると共に、そのような状態としながらもハンドルに体重が分散することなくペダルに体重を乗せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自転車の全体構成を示す図である。
【図２】操作者の姿勢について示し、（ａ）はサドル角度θ１を後輪側から測って８０°としたとき、（ｂ）はサドル角度θ１を後輪側から測って９０°としたとき、（ａ）はサドル角度θ１を後輪側から測って１０５°としたとき、を各々示す図である。
【図３】サドル角度θ１とペダルに乗る体重との関係を示す図である。
【図４】サドルの状態を示し、（ａ）は傾斜角度θ２を前輪側から測って５°とした状態を、（ｂ）は傾斜角度θ２を前輪側から測って１５°とした状態を、（ｃ）は傾斜角度θ２を前輪側から測って２５°とした状態を、各々示す図である。
【図５】傾斜角度θ２とハンドル乗る体重の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  自転車
３  ハンドル
７  サドル
６ａ  （クランクの）軸
Ｌ  水平線
【図１】
2004314694.tif 000003
【図２】
2004314694.tif 000004
【図３】
2004314694.tif 000005
【図４】
2004314694.tif 000006
【図５】
2004314694.tif 000007