(57)【要約】ペダルをこぐ際に、乗り手の体重によってシート（１２）と、シャシ（１４）と、レール（１６）とに生じる応力を低減させ、最小化するように設計された自転車のシート組立体が、互いに独立的にレールの垂直部分の運動を防止する後部レールクランプ（２）と、レールと一体の減衰手段（２４，２６，２８）とを含んでいる。
2006513922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自転車のシート組立体であって、乗り手の体を支える支持面と、シャシの下側に取り付けられ、互いに独立的に又は互いに連携してレールの垂直部分の運動を防止する後部レールクランプを含むツインレール・システムとを含む形式のものにおいて、
前記レールが、自転車のペダルをこぐ際、乗り手の質量によりシート及び／又はシャシ及び／又はレールに加えられる応力を減衰させる手段を含むことを特徴とする、自転車のシート組立体。
【請求項２】
前記ツインレールが、自転車の長手方向軸線に対し左右の側に分かれていることを特徴とする、請求項１に記載された自転車のシート組立体。
【請求項３】
前記減衰手段が１つ以上のトーションバーを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された自転車のシート組立体。
【請求項４】
前記単数又は複数のトーションバーが前記レールに組み込まれていることを特徴とする請求項３に記載された自転車のシート組立体。
【請求項５】
１つ以上のトーションバーがシャシの左右のレールの各々に備えられていることを特徴とする請求項２に記載された自転車のシート組立体。
【請求項６】
各レールがトーションボックス構造を含むように構成されていることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された自転車のシート組立体。
【請求項７】
各レールが、ばね鋼線の単一長さを有し、前記サドルクランプ内へ挿入されている中間区間と、前記自転車シートの前後に関して前端区間と後端区間とを含むことを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された自転車のシート組立体。
【請求項８】
前記中間区間が、自転車フレームに前記シートが載せられた場合に、該フレームの長手方向軸線と実質上平行に配向された直線的な鋼線区間を含む、請求項７に記載された自転車のシート組立体。
【請求項９】
前記前端区間（添付図面の区間Ｄ）がループを含み、このループにおいて、前記鋼線の自由端が前記中間区間の平面に沿って上方ヘ曲げられてから後方へ曲げられ（「隅丸部」と呼ばれる形を形成し）、次いで前記中間区間に対し或る角度で前記シートの側方へ向かって外方へ曲げられていることを特徴とする、請求項７に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１０】
前記或る角度が実質上九十度（９０°）であることを特徴とする、請求項９に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１１】
前記後端区間が、
前記中間区間に対しては実質上直角にしかし該中間区間の平面に対しては幾分外方に上方へ向けられた第１区間（図３の区間Ａ）と、
区間Ａに対し実質上直角で前記前端区間Ｄに対しては外方（側方）へかつ実質上平行に向けられた第２区間（区間Ｂ）と、
区間Ｄの端部へ向かって前記第２区間（区間Ｂ）に対し実質上直角に前方へ曲げられた第３区間（区間Ｃ）とを含むことを特徴とする、請求項７に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１２】
前記左右のレールが互に対称であることを特徴とする、請求項７に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１３】
前記レールが、前記シートの下側に、区間Ｂ，区間Ｃ，区間Ｄに沿って配置されたクランプ又は類似の固定具によって固定されることを特徴とする、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１４】
各レールの前記後端区間の第２区間がテンションバーとして機能することを特徴とする、請求項７から請求項１３までのいずれか１項に記載された自転車のシート組立体。
【請求項１５】
自転車のシート組立体において、前記自転車のシート組立体が、
前縁をシート支柱に取り付けられた、乗り手の体を支える支持面と、シャシと、該シャシの下側に取り付けられ、互いに独立的に又は互いに連携してレールの垂直部分の運動を防止する後部レールクランプを含むツインレール・システムと、自転車のペダルをこぐ際に、乗り手の質量により前記シート及び／又は前記シャシ及び／又は前記レール内に生ぜしめられる応力を減衰する手段とを含む、自転車のシート組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自転車のシート組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サドルの不快感は何百万の自転車使用者が毎日経験する大きな問題である。何十年もの間、自転車製造業者は、このサドルの欠点に気づいていた。多数の異なるサドルが実験され、今日ではあらゆる種類の形状、寸法、材料の中から選択して、文字通り何百という異なるサドルのデザインが存在している。
最近になって、より深刻かもしれない別の問題が持ち上がってきた。すなわち、長い間には局部に肉体的な損傷を与えて、性的な機能不全を生じるという問題である。
男性の場合、この問題は、肛門と陰嚢との間の会陰部に体重がかかる点にある。実際、自転車に乗った男性の体重は、会陰部の動脈や神経を圧迫し、圧潰さえもし、しばしば、性的能力の減退、陰茎麻痺、尿路感染、排尿困難、イースト菌感染症、前立腺の炎症と最終的な性的不能を含む多くの問題を発生させる。
【０００３】
女性の場合にも、女性の解剖学的な身体構造を顧慮して設計されたパッド付きのカットアウト・サドルによる慢性的な疼痛が報告されている。この場合、従来型サドルの主な問題点は、坐骨恥骨枝と坐骨結節とを適切に支持する幅が不足している点である。そして、サドルの凸状形状により会陰区域に圧力が加わることで、尿路感染が発生したり、又は会陰部の擦傷や圧迫による苦痛が生じる。
このようなことは、自転車業界にとっては新しいことではまったくなく、これらの問題に対する解決策が探され続けている。幾つかの部分的な解決策が開発されたが、いずれもが、少なくとも１つ以上の欠点を有している。
一つの解決策は、乗り手がまたがって脚の間の上のほうの股の区域に適合する形式の自転車のサドルとは異なる自転車のシートであるように思われる。つまり腰をかけるシートで、またがるサドルではない。したがって、脚の間の股のところで摩擦又は圧迫が生じない。この場合、自転車のサドルは前橋部（ｈｏｒｎ）を有しているが、自転車のシートは有していない。
【０００４】
しかしながら自転車シートは「前橋部のないサドル」である。乗り手の体重の最大５０％がサドルの前橋部によって支えられ、このことが、股の区域でサドルにより誘発される苦痛や肉体的な損傷の主原因である。
前橋部を持たないことで、自転車シートは乗り手の実質上全腰掛け体重を支え、僅かの体重だけが腕を介してハンドルの握りに、また脚を介してペダルに配分される。
しかし、重要なことは、自転車シートが適切に機能するためには、そのシートの前縁を標準的なシート支柱の頂部に従来式のサドルクランプを用いて取り付ける必要があることである。
このことは自転車シートの適正な性能にとってきわめて重要であり、そのためこのシート支柱線上への前縁の位置決めが、本追加特許の出願人により米国特許第６，０７９，７７５号（ＵＳ  ６，０７９，７７５）によって特許取得されている。（図６参照）
【０００５】
上記のシート支柱線上方にシート前縁が位置決めされているために、乗り手のほとんど全体重が、シート前縁下に固定されたサドルクランプの揺動点を中心として、てこ作用を発生させる。したがって、乗り手の体重により自転車シートに及ぼされるてこ作用（ｌｅｖｅｒａｇｅ）は、極めて大きい。
このてこ作用は、シート支柱頂部に位置する従来型のサドルクランプで処理するには過大である。ばね鋼線レールがサドルクランプ内で捩れることで、シートはどちらかの側へかなり下方に傾き、このため乗り手が落ちてしまうことになる。
サドルクランプのところでの鋼線レールの実捩れは、自転車シートの左右のばね鋼線レールの垂直部分に取り付けられた第２クランプ−後部レール固定クランプ−の使用により制御される。これによって、シートの左右の側の横運動及び下方運動が最小化され、それによりシートを適切かつ安全な乗用位置でシート支柱の頂部上に固定的に維持することに役立つ。
【０００６】
しかし、後部レール固定クランプを使用しても、乗り手の質量（ｍａｓｓ）によりシートの左右端部、シートのシャシ（ｃｈａｓｓｉｓ）および鋼線レールに加わる大きなてこ作用が止められるだけで、そのてこ作用により加わる応力は除去されない。
さらに重大なことは、前記の使用は、乗り手の質量が生じさせる大きい下向きの力をシート材料を介して、シャシや、シャシに鋼線レールを固定する固定具や、鋼線レール自体に向けられるだけである。これによって、シート下部構造物全体に大きな応力が加わり、これらの応力により、比較的短期間でシャシの損傷や、その結果としてのシートの崩壊、そしてシートからの乗り手の落下の可能性とそれに付随する身体の受傷の恐れ等が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の課題は、これらの大きいてこ作用力を重大な損傷の発生の恐れがある箇所から再分配し、実質上垂直な力によるシャシ損傷の恐れや、前記力に伴う大きなてこ作用による自転車シートの固有応力が解消される範囲において、応力を多少の差はあれ均等にシートのシャシ及び鋼線レール全体に分散させる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、自転車のシート組立体は、乗り手の身体を支える支持面と、シャシ下側に取り付けられ、互いに独立的に又は互いに連携してレールの垂直部分の運動を阻止するための後部レールクランプを含むツインレール・システム（ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ｔｗｉｎ  ｒａｉｌｓ）と、自転車をこぐ際に、乗り手の質量によりシート及び／又はシャシ及び／又はレールに加わる応力を減衰させる手段とを含んでいる。
ツインレールは、自転車の長手軸線に対して左右両側に分けられている。
本発明の好適形式では、前記減衰手段がトーションバーを含んでいる。
本発明の好適形式では、１個以上のトーションバーが備えられ、該トーションバーがレールと組み合わされ、好ましくはレールに組み込まれている。
また好適形式では、１個以上のトーションバーが、シャシの左右レールの各々に備えられている。
また好適形式では、各レールがトーションボックス構造（ｔｏｒｓｉｏｎ  ｂｏｘ  ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を含むように構成されている。
【０００９】
各レールは単一長さのばね鋼線を含み、かつサドルクランプ内へ挿入された中間区間と、自転車シートの前後に関し前端区間及び後端区間とを含んでいる。
中間区間は、シートが自転車フレーム上に配置された場合、該フレームの長手方向軸線と実質上平行な方向の鋼線の直線部分を含んでいる。前端区間（添付図面の区間Ｄ）はループを含み、このループにより、鋼線の自由端は中間区域の平面に沿って上方へそして後方へ曲げられ（「隅丸部（ｂｕｌｌ−ｎｏｓｅ）」と呼ばれる部分を形成し）、次いで中間区間に対し或る角度で外方へ向かってシートの側方へ曲げられている。この角度は、好ましくは実質上９０度である。
【００１０】
後端区間は、中間区間に対しては実質上直角にしかし中間区間の平面に対しては幾分外方に上方へ向けられた第１区間（図３の区間Ａ）と、区間Ａに対しては実質上直角で前端区間Ｄに対しては外方（横方向）にかつ実質上平行に向けられた第２区間（区間Ｂ）と、区間Ｄの端部へ向かって第２区間（区間Ｂ）に対し実質上直角に前方へ曲げられている第３区間（区間Ｃ）とを含んでいる。
左右のレールは、互いに対称的である。
レールは、区間Ｂ，区間Ｃ，区間Ｄに沿って配置されたクランプ又は類似の固定具によってシートの下側に固定されている。
既述のように構成された鋼線レールは、区間Ｂがトーションバーとして作用し、各レールがトーションボックスと呼べるものを構成できるように設計されている。
トーションボックスの重要性は、乗り手の質量が区間Ｃに及ぼす下向きの力を再分配することにある。
【００１１】
乗り手がシート上に腰掛けると、区間Ｃは、乗り手の体重のかなりの割合を吸収し、区間Ｃレイルとその固定具は、かなりの荷重を支持する。
加えて、区間Ｃは、シャシと区間Ｂ、区間Ｄ間のシート材料とが互いに力を加え合うのを防止する極めて重要な機能を有している。力を加え合えば、シャシとシート材料はハンモック状に弓なりになり、そうなれば、区間Ｂ、区間Ｄに沿ってレール及び固定具双方に高い応力が発生するだろう。
トーションバー及びトーションボックスの重要性と機能とは、添付図面の図３−図６に示されている。
図３には、片持ちビームがどのように働くかが示されている。このビームは、一端が剛性固定され、自由端には直角の下向きの力が負荷される。その結果生じる応力が、フォン・ミーゼスの応力分析（Ｖｏｎ  Ｍｉｓｅｓ  Ｓｔｒｅｓｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ）のプリントアウトで観察される。ビームの固定端の頂部及び底部のファイバに明らかに高応力が認められる。
【００１２】
図４には、同じビームが、自由端に捩り荷重を負荷された場合が示されている。フォン・ミーゼスの応力分析は、すべての応力がビーム全長にわたって均等に分配されていることを示している。
本発明のトーションボックス構造では、区間Ｂは、図４の捩り荷重を受けたビームと同じように機能し、区間Ｃはトルクアームとして働き、区間Ｂに捩りを発生させ、それにより区間Ｂがトーションバーとなる。
図５ａ及び図５ｂを見ると、これらのＣＡＤプリントアウトは、鋼線レールに対して行われた接触応力分析の結果を示している。
【００１３】
図５ａでは、レールの区間Ｃが除去されているが、このことで、区間Ｂが、トーションバーではなく、単なる片持ちバーとなる効果が生じる。図５ａから明らかなように、区間Ｂの端部と区間Ｄの効果の及ばないところでは、乗り手の質量の支持は、シャシとシート材料が行わねばならない。そして、区間Ｄは、乗り手の質量による下向きの力の約７０パーセントを支持することになる。その結果、区間Ｄは、片持ちアーム（図３参照）同様の荷重を受け、これにより受け入れ不能な高応力（薄い陰影）が、丸みをもった区間Ｄに分布することになる。そうなれば、結果として、シートが不安定になり、区間Ｄを固定する固定具がかなり早期に破壊され、鋼線レールが区間Ｄの固定具から外れて、シートが崩壊することになるだろう。
【００１４】
図５ｂは、区間Ｃが含まれている場合の応力分析試験の成績を示している。前の場合、区間Ｄによって支持された乗り手の質量の多くが、ここでは区間Ｃによって吸収され、乗り手の質量の分布は事実上逆になってくる。すなわち、
−  区間Ｄによる７０パーセント、区間Ｂによる３０パーセントの支持から
−  区間Ｄによる３５パーセント、区間Ｃ、区間Ｂによる６５パーセントの支持に変わっている。
区間Ｄを固定する固定具と丸みを付けた区間Ｄとに加わる応力は、これによって有意に低減され、これにより区間Ｄを固定する固定具の破壊が回避され、シートを安定化するのに役立っている。
後部では、乗り手の質量の６５パーセントの吸収が、トーションバーとして機能する区間Ｂだけによって可能になり、かつこの著しい応力吸収の増大が、重大な応力集中箇所を発生させることなしに、区間Ｃと区間Ｂとにわたって均等に分配させることができる。
【００１５】
図６ａ及び図６ｂを見ると、ＣＡＤのプリントアウトで、シートのシャシについての応力分析の結果が示されている。
トーションボックス構造の積極的な効果を、図６ａ及び図６ｂを参照して説明する。トーションバーボックスにより実現された広範囲の応力再分配は、シャシの応力、特にシャシの鋼線レール固定具の応力に対する効果の分析で裏書される。
図６ａは、区間Ｃが存在せず、区間Ｄが乗り手の質量の７０パーセントを支持せねばならない場合、許容不可能の高レベルの応力がシャシの前部鋼線レール固定具に加わることを示している。
【００１６】
図６ｂは、区間Ｃが存在する場合、区間Ｄの前部鋼線レール固定具が乗り手の質量の３５パーセントを容易に支持でき、その質量の残りの６５パーセントは区間Ｃ，区間Ｂにより容易に支持できることを示している。このことは、区間Ｂがトーションバーとして機能することでトーションボックスが形成されるからであり、トーションボックスは、その場合、著しく増大した応力を鋼線レールの区間Ｃと区間Ｂの組み合わせ長さにわたって、かつまた６個の関連鋼線レール固定具内に、均等に分配する。したがって、重大な弱点箇所が除去される。
ペダルをこぐ際に乗り手の質量によって発生する応力は、シートがその支柱に好ましい位置で取り付けられている場合に、すなわちシートの前縁がシート支柱と整合する場合に、有意に高まる点に注意することが重要だが、これらの応力は、すべてのサドル形式のシートにも或る程度存在する。
【００１７】
しかし、本発明の第２の態様によれば、自転車のシート組立体は、前縁がシート支柱に取り付けられた、乗り手の身体を支える支持面と、シャシと、シャシ下側に取り付けられ、互いに独立的に又は連携してレールの垂直部分の運動を防止する後部レールクランプを含むツインレール・システムと、自転車をこぐ際、乗り手の質量によりシート及び／又はシャシ及び／又はレールに加わる応力を減衰する手段とを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１の自転車のシート組立体１０は、シート１２と、シートの下側に固定されたツインレール１６，１８のシステムを有するシャシ１４と、レールを互いに固定する後部レールクランプ２０とを含むように示されている。
後部レールクランプ２０は、左右のレールを一緒に固定することで、レールが互いに独立的に動いたり、シートをシート支柱に固定するクランプのところで捩じれたりするのが防止される。こうすることで、左右レールの、ひいてはシートの横運動や下方運動が最小化される。しかし、ペダルをこぐ際にレールに生じる下向きの力とそれに付随する応力とは除去されない。この問題はレール自体の構成によって対処される。
互に対称的なレールは、単一長さの丸ばね鋼線２２を含むように示され、説明目的のものだが、中間区間２４と、２つの端区間、すなわち前端区間２６（シート前部に近い）と後端区間２８とに分割できる。
【００１９】
サドルクランプにはめ込まれた中間区間２４は、シートが自転車上の定位置に取り付けられた場合、自転車フレームの長手方向軸線と平行に延びる鋼線の直線区間である。前端区間２６（図２の区間Ｄ）は、鋼線がそれ自体の上方へ曲げられ、かつ中間区間２４の線に沿って後方へ曲げられることで形成されるループを有し、更に中間区間に対し直角にシートの側方へ向かって外方へ曲げられている。
後端区間２８は３区間、すなわち区間Ａ，区間Ｂ，区間Ｃ（図２参照）で描くことができる。区間Ａは中間区間に続いており中間区間に対し実質上直角である。加えて、シートへ向かって上方へ曲げられ、後部レールクランプによって固定されている。区間Ｂは、区間Ａに対して直角に、シート外縁へ向かって曲げられている。最後に区間Ｃは、区間Ｂに対し直角に曲げられ、中間区間と平行にシート前方へ向かって延びている。
レールは、シートの下側に、それぞれ区間Ｃ，区間Ｂ，区間Ｄのクランプ又はクリップ３０，３２と、クリップ３４，３６と、クリップ３８，４０とによって固定されている（図１参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による自転車シート組立体の等角図。
【図２】図１のシートを上方から見た等角図で、シート下側の鋼線レールの位置を示す図。
【図３】片持ちビームのフォン・ミーゼの応力分析試験の成績を示す図。
【図４】図３の片持ちビームの自由端に捩じり荷重を与えた場合のフォン・ミーゼの応力分析試験の成績を示す図。
【図５】（ａ）および（ｂ）はトーションボックスを欠く場合と有する場合のレールの応力分析試験成績を示す図。
【図６】（ａ）および（ｂ）はトーションボックス構造物を欠く場合と有する場合のレールに取り付けられたシャシの接触応力分析の成績を示す図。
【図１】
2006513922.tif 000003
【図２】
2006513922.tif 000004
【図３】
2006513922.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2006513922.tif 000009
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