特開 2022-25455 自転車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022025455

(43)【公開日】2022-02-10

(54)【発明の名称】自転車

(51)【国際特許分類】

   B62K 3/02 20060101AFI20220203BHJP

   B62J 1/28 20060101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

B62K3/02

B62J1/28 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020128284

(22)【出願日】2020-07-29

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】390015613

【氏名又は名称】株式会社Ｏｌｙｍｐｉｃグループ

(74)【代理人】

【識別番号】110002011

【氏名又は名称】特許業務法人井澤国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100072039

【弁理士】

【氏名又は名称】井澤 洵

(74)【代理人】

【識別番号】100123722

【弁理士】

【氏名又は名称】井澤 幹

(74)【代理人】

【識別番号】100157738

【弁理士】

【氏名又は名称】茂木 康彦

(72)【発明者】

【氏名】竹田 徹

(72)【発明者】

【氏名】金子 哲也

(57)【要約】

【課題】
クランクの回転時にペダルの踏力の変動が起こり、いわゆる回転のむらを可及的に排除する自転車を提供する。
【解決手段】
使用者が着座するサドルと、サドルの前後方向の長さの中心となる中心部と、駆動力を後輪に伝達するためのクランクと、クランクを軸支するクランク軸と、使用者の踏力を前記後輪に伝達するペダルをクランク軸に回転可能に軸支するペダル軸部と、を有し、クランク軸から後輪方向に至る水平線と、クランク軸から中心部を通る直線と、のなす角度が６０度であるとともに、クランク軸から、ペダル軸部までの距離を１４０ミリメートルとした自転車である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者が着座するサドルと、
前記サドルの前後方向の長さの中心となる中心部と、
駆動力を後輪に伝達するためのクランクと、
前記クランクを軸支するクランク軸と、
前記使用者の踏力を前記後輪に伝達するペダルを前記クランク軸に回転可能に軸支するペダル軸部と、を有し、
前記クランク軸から後輪方向に至る水平線と、前記クランク軸から前記中心部を通る直線と、のなす角度が６０度であるとともに、前記クランク軸から、ペダル軸部までの距離を１４０ミリメートルとした自転車。

【請求項2】

前輪と、前記前輪を回転可能に軸支する前輪軸と、
前記後輪を回転可能に軸支する後輪軸と、をさらに有し、
前記後輪軸からクランク軸までの距離と、前記前輪軸から前記クランク軸までの距離と、を１対１とした請求項１記載の自転車。

【請求項3】

前記サドルを取り付けるためのシートピラーと、
前記シートピラーに取り付ける背もたれ部と、をさらに有する請求項１または２記載の自転車。

【請求項4】

前記クランク軸に、回転伝達機構を配置した請求項１から３のいずれかに記載の自転車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、両足が地面にベッタリ接地するサドルの高さにおいて、前傾せずに楽な姿勢でペダリングしやすい自転車に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の自転車では、クランク軸から、ペダルをクランクに取り付けるためのペダル軸部までの距離が、通説では使用者の身長の１０パーセントが好ましいとされ、一般的に１６０から１７０ミリメートルが適正とされていた。

【0003】

一方で、サドルを取り付けたシートチューブを挿入可能に配置するためのシートピラーと、水平方向とのなす角度は、６８度から７５度程度とされていた。その角度で、使用者がペダルをこぐために、適切なサドルの高さを調整すると、停止時において両足が地面にベッタリ接地しないといったことが起こることが知られており、そのサドルの位置で腰かけると、停車時に足が地面に届かず極めて危険であった。また、そのような自転車においては、骨盤が前傾することにより上体の姿勢を前傾しなければ十分なペダル踏力が得られず、背筋を伸ばしてサドルに座るという自然な姿勢を取りにくく疲れやすいものであった。

【0004】

さらに言えば、停車時の安全のために両足がべったり設置できるようなサドルの高さにするとペダルをこぐときに股関節を十分に伸ばすことができずペダルの踏力を十分に引き出すことができない。

【0005】

このようなことを解決するものとして実開昭５８－６３１８０号公報において、「シートと、クランク及びハンドルを備えた自転車の車体であって、前記クランクを、前記シートの前方下方に配置すると共に、前記クランクの回転中心と前記シートの着座中心とを結ぶ直線の、前記回転中心を通る水平線に対する角度を４５度乃至６０度としたことを特徴とする自転車用車体。」が開示されている。

【0006】

しかしながら、上記発明ではクランク軸からペダル軸部までの距離も上記の距離では、クランクの回転時にペダルの踏力の変動が起こり、いわゆる回転のむらが生じやすいという問題を解決するものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開昭５８－６３１８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

そこで、本発明は前記の点に着目してなされたもので、その課題は、クランクの回転時にペダルの踏力の変動が起こり、いわゆる回転のむらを可及的に排除する自転車を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記の課題を解決するために、第１観点の自転車は、使用者が着座するサドルと、サドルの前後方向の長さの中心となる中心部と、駆動力を後輪に伝達するためのクランクと、
前記クランクを軸支するクランク軸と、使用者の踏力を後輪に伝達するペダルをクランク軸に回転可能に軸支するペダル軸部と、を有し、クランク軸から後輪方向に至る水平線と、クランク軸から中心部を通る直線と、のなす角度が６０度であるとともに、クランク軸から、ペダル軸部までの距離を１４０ミリメートルとしたというものである。

【0010】

前記の課題を解決するために、第２観点の自転車は、第１観点において、前輪と、前輪を回転可能に軸支する前輪軸と、後輪を回転可能に軸支する後輪軸と、をさらに有し、後輪軸からクランク軸までの距離と、前輪軸から前記クランク軸までの距離と、を１対１としたとうものである。

【0011】

前記の課題を解決するために、第３観点の自転車は、第１観点または第２観点において、サドルを取り付けるためのシートピラーと、シートピラーに取り付ける背もたれ部と、をさらに有するというものである。

【0012】

前記の課題を解決するために、第４観点の自転車は、第１観点から第３観点において、クランク軸に、回転伝達機構を配置したというものである。

【発明の効果】

【0013】

本発明は以上のように構成され、かつ、作用するものであるから、クランクの回転時にペダルの踏力の変動が起こり、いわゆる回転のむらを可及的に排除する自転車を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施例の自転車の右側面図である。

【図2】第１実施例の自転車の左側面図である。

【図3】第１実施例の自転車に使用者が座った状態を示す状態図である。

【図4】第２実施例の自転車の右側面図である。

【図5】第２実施例の自転車の左側面図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0015】

以下、図示の実施形態を参照して第１実施例の自転車１０について説明する。第１実施例の自転車１０は、フレーム２０と前輪５０と後輪６０とを有するものである。フレーム２０は、ヘッドパイプ２１と、前フォーク２２と、ハンドルポスト２３と、ハンドル２４と、を有する場合がある。また、さらにフレーム２０は、メインパイプ３０と、シートチューブ３１と、シートピラー３２と、サドル３３と、ハンガー部３４（図２参照）と、クランク３５と、トップチューブ３６と、補助チューブ３７と、を有する場合がある。また、さらにフレーム２０は、バックホーク４０と、チェーンステー４１と、を有する場合がある。また、上記シートチューブ３１は、シートピラー３２を介して、サドル３３を配置するためのものである。すなわち、サドル３３は、シートピラー３２に取り付けられ、そのシートピラー３２は、シートチューブ３１に摺動可能に取り付けられている。

【0016】

上記フレーム２０の前方Ｆにおいて、上述のヘッドパイプ２１が配置されており、その下部に、前輪５０を前輪軸５１によって回転可能に軸支する前フォーク２２が配置されている。前フォーク２２の一部は、ヘッドパイプ２１の下方から回転可能に挿入されている。また、ハンドルポスト２３は、ハンドル２４に固定され、ハンドル２４を操舵すると前フォーク２２も操舵されるように、筒状のヘッドパイプ２１内においてそれらは接続されている。

【0017】

メインパイプ３０は、その前端３０ａが、ヘッドパイプ２１に接続され、その後端３０ｂが、ハンガー部３４に接続されている（図２参照）。また、シートチューブ３１も、その下端部３１ａが、ハンガー部３４に接続されている。また、サドル３３を取り付けたシートピラー３２は、シートチューブ３１に挿入され、使用者の足の長さに適切な位置に固定されている。

【0018】

トップチューブ３６は、ヘッドパイプ２１と、シートチューブ３１の上部３１ａ付近と接続するように配置され、第１実施例の自転車１０においてそのトップチューブ３６は水平に配置されている。また、補助チューブ３７は、トップチューブ３６のほぼ中央付近と、ヘッドパイプ２１と、を接続するように配置されている。なお補助チューブ３７とメインパイプ３０は、ともに水平方向に対して斜めに配置されているが、それらは平行に配置されている。また、ハンドル２４も同様に、補助チューブ３７とメインパイプ３０に対して平行に配置されている。

【0019】

バックホーク４０は、シートチューブ３１の上部３１ａ付近と接続するように取り付けられており、その上部３１ａ付近から後方Ｒに向かうに従い緩やかに下降するように斜めに取り付けられている。また、チェーンステー４１は、ハンガー部３４および上述のバックホーク４０に接続されている。バックホーク４０とチェーンステー４１とを接続する接続部４２は、後輪軸６１を軸支し、その後輪軸６１は、後輪６０を回転可能に軸支するものである。また、チェーンステー４１はほぼ水平に配置されている。

【0020】

また、ハンガー部３４には、回転可能にクランク３５を軸支するためのクランク軸３９が配置されている。クランク３５と、ペダル３８、３８は、そのペダル軸部３８ａ、３８ａによって、回転可能に接続されている。クランク３５は、回転伝達機構１００に接続され、チェーン４５によって、スプロケット４６に駆動力が伝達され、後輪６０を駆動するというものである。なお、チェーン４５は、いわゆるチェーンに替えてベルトを使用することもできる。

【0021】

なお、上述の回転伝達機構１００は、特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）において公知であり、同一の符号を付しその説明は省略するが、第１実施例の自転車１０はその回転伝達機構１００が設けられる場合がある。

【0022】

なお、上述の回転伝達機構１００は、特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）と同一の符号を付しその説明は省略する場合がある。また、第１実施例の自転車１０において、その回転伝達機構１００が設けられる場合がある。なお、上記特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）に記載されている、回転軸１０２は、クランク軸３９に相当する。また、回転伝達機構１００に替えて公知のチェーンリングを、クランク３５に取り付けることもできる。

【0023】

第１実施例の自転車１０は、さらにクランク軸３９と、サドル３３において使用者が着座する中心部３３ａとを結ぶ直線Ｓと、クランク軸３９を通る水平線Ｈとのなす角度θが５８度から６２度である。上記の通り、チェーンステー４１はほぼ水平に配置されていることから、クランク軸３９と、サドル３３において使用者が着座する中心部３３ａとを結ぶ直線と、チェーンステー４１とのなす角度が５８度から６２度が好ましい（図２参照）。また、これらのなす角度θは、特に６０度が好ましい。なお、中心部３３ａとは、サドル３３の前方Ｆから後方Ｒにかけての長さの中心、すなわち中心部３３ａとは、サドル３３の前後方向の長さの中心をいう。

【0024】

上記のように構成することによって、従来の自転車と比べ、使用者Ｐがサドル３３に座る際の位置が後方Ｒに移動するとともにその位置が下がることになる。これにより背筋を伸ばしてサドル３３への自然な着座姿勢をとることができる。また、両足が地面にベッタリ接地することができる。さらに、この場合においても、クランク軸３９と、サドル３３の位置が、使用者の膝が伸び切る寸前の位置に配置されているので、使用者の踏力がペダル３８に十分に伝達されることになる（図３参照）。また、自転車１０の停止時において足を確実に地面につくことができるというものである。なお、さらに背もたれ部７０を取り付けることもできる。背もたれ部７０は、支持部材７１と背もたれ本体７２とを有し、使用者がペダル３８を踏んだときの反力を受け止めることができるのでハンドル２４を押さえる力が弱い場合であっても安定してペダリングを行うことができる。

【0025】

また、クランク３５の長さＴは、１４０ミリメートルとすることが好ましい。これにより、従来の自転車よりクランク３５の長さを短くすることで、使用者の膝の曲げる角度が緩やかとなり、楽にスムーズなペダリングをすることができる。すなわち、ペダル３８の上死点と下死点との距離が比較的短いために回転むらが起きにくいものとなり、スムーズなペダリングをすることができるのである。また、ペダル３８のロードクリアランスを低くすることができるので、自転車１０の重心を下げられるとともに、ペダル３８を使用者が踏んだ際に、左右のふらつきを押さえることができるので走行安定性が向上する。なお、上記の通り、クランク３５の長さＴは、１４０ミリメートルとするので、従来の自転車より短い。よって、ペダル３８の上死点と下死点の通過がスムーズとなるが、よりペダル３８の踏力を必要とする場合もある。しかしながら、上記の通り、クランク３５は、回転伝達機構１００に接続される場合においては、その踏力の不足をその回転伝達機構１００によって補うことができるので、走行安定性が向上するというものである。

【0026】

また、第１実施例の自転車１０は、さらに、後輪軸６１からクランク軸３９までの距離ＲＣと、前輪軸５１からクランク軸３９までの距離ＦＣと、を１対１としたものである（図２参照）。このような比率にすることで前輪５０および後輪６０にかかる重量のバランスが良くなり、低速においてふらつくことを可及的に軽減することができる。

【0027】

第２実施例の自転車２００は、フレーム２２０と前輪２５０と後輪２６０とを有するものである。フレーム２２０は、ヘッドパイプ２２１と、前フォーク２２２と、ハンドルポスト２２３とハンドル２２４と、を有するものである。また、さらにフレーム２２０は、メインパイプ２３０とシートチューブ２３１と、シートピラー２３２と第２サドル２３３と、ハンガー部２３４（図５参照）と、クランク２３５と、を有するものである。また、さらにフレーム２２０は、バックホーク２４０とチェーンステー２４１と、を有するものである。

【0028】

上記フレーム２２０の前方Ｆにおいて、上述のヘッドパイプ２２１が配置されており、その下部に前輪２５０をその前輪軸２５１によって回転可能に軸支する前フォーク２２２が配置されている。前フォーク２２２の一部は、ヘッドパイプ２２１の下方から回転可能に挿入されている。また、ハンドルポスト２２３は、ハンドル２２４に固定され、ハンドル２２４を操舵すると前フォーク２２２も操舵されるように、筒状のヘッドパイプ２２１内において、それらは接続されている。

【0029】

メインパイプ２３０は、ヘッドパイプ２２１に接続され、その後端２３０ｂが、ハンガー部２３４に接続されている。また、シートチューブ２３１も、その下端部２３１ａが、ハンガー部２３４に接続されている（図４参照）。また、第２サドル２３３を取り付けたシートピラー２３２は、シートチューブ２３１に挿入され、使用者の足の長さに適切な位置に固定されている。

【0030】

また、メインパイプ２３０は、ヘッドパイプ２２１に接続されるとともに、さらに前方Ｆに突出するように配置され、前かごを置くスペースとされている。

【0031】

また、バックホーク２４０は、シートチューブ２３１の上部２３１ａ付近と接続するように取り付けられており、その上部２３１ａ付近から後方Ｒに向かうに従い緩やかに下降するように斜めに、かつ曲率を変化させるように取り付けられている。また、チェーンステー２４１は、ハンガー部２３４および上述のバックホーク２４０に接続されている。バックホーク２４０とチェーンステー２４１とを接続する接続部２４２は、後輪軸２６１を軸支し、その後輪軸２６１は、後輪２６０を回転可能に軸支するものである。また、チェーンステー２４１はほぼ水平に配置されている。

【0032】

また、ハンガー部２３４には、回転可能にクランク２３５を軸支するためのクランク軸２３９が配置されている。クランク２３５と、ペダル２３８、２３８は、そのペダル軸部２３８ａ、２３８ａによって、回転可能に接続されている。クランク２３５は、回転伝達機構１００に接続され、チェーン２４５によって、スプロケット２４６に駆動力が伝達され、後輪２６０を駆動するというものである。なお、チェーン２４５は、いわゆるチェーンに替えてベルトを使用することもできる。

【0033】

なお、上述の回転伝達機構１００は、上記と同様であるが、特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）において公知であり、同一の符号を付しその説明は省略する。また、第２実施例の自転車２００においてもその回転伝達機構１００が設けられる場合がある。

【0034】

なお、上述の回転伝達機構１００は、特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）と同一の符号を付しその説明は省略する場合がある。また、第２実施例の自転車２００においても、その回転伝達機構１００が設けられる場合がある。なお、特開２０１８－０８３５５７号公報（特願２０１６－２２８４０７号）に記載されている、回転軸１０２は、クランク軸２３９に相当する。また、回転伝達機構１００に替えて公知のチェーンリングを、クランク２３５に取り付けることもできる。

【0035】

第２実施例の自転車２００は、さらにクランク軸２３９と、第２サドル２３３において使用者Ｐが着座する中心部２３３ａとを結ぶ直線Ｓ２と、クランク軸２３９を通る水平線Ｈ２とのなす角度θ２が５８度から６２度である。上記の通り、チェーンステー２４１はほぼ水平に配置されていることから、クランク軸２３９と、第２サドル２３３において使用者が着座する中心部２３３ａとを結ぶ直線と、チェーンステー２４１とのなす角度θ２が５８度から６２度が好ましい（図５参照）。また、これらのなす角度θ２は、特に６０度が好ましい。なお、中心部２３３ａとは、第２サドル２３３の前方Ｆから後方Ｒにかけての長さの中心、すなわち中心部２３３ａとは、第２サドル２３３の前後方向の長さの中心をいう。

【0036】

上記のように構成することによって、従来の自転車と比べ、使用者が第２サドル２３３に座る際の位置が後方Ｒに移動するとともにその位置が下がることになる。これにより背筋を伸ばして第２サドル２３３への自然な着座姿勢をとることができる。また、両足が地面にベッタリ接地することができる。さらに、この場合においても、クランク軸２３９と、第２サドル２３３の位置が、使用者の膝が伸び切る寸前の位置に配置されているので、使用者の踏力がペダル２３８に十分に伝達されることになる。また、自転車２００の停止時において足を確実に地面につくことができるというものである（図示しない）。この点は第１実施例の自転車１０と同様である。

【0037】

ここで第２サドル２３３は、第１座面２３４と、第２座面２３５とを有し、第２座面２３５は後方Ｒに行くに従い上昇するように構成されている（図４参照）。これにより使用者がペダル２３８を踏んだときの反力を受け止めることができるのでハンドル２２４を押さえる力が弱い場合であっても安定してペダリングを行うことができる。なお、第２サドル２３３を第１実施例の自転車１０におけるサドル３３と付け替えることができる。その際は、背もたれ部７０を必ずしも必要としない。また、第２実施例の自転車２００において、第２サドル２３３を、サドル３３に付け替え、背もたれ部７０を取り付けることもできる（図示せず）。なお、図示しないが、サドルと、背もたれ部とを一体とすることもできる。

【0038】

また、クランク２３５の長さＴ２は、１４０ミリメートルとすることが好ましい（図４参照）。これにより、従来の自転車よりクランク２３５の長さを短くすることで、使用者の膝の曲げる角度が緩やかとなり、スムーズなペダリングをすることができる。すなわち、ペダル２３８の上死点と下死点との距離が比較的短いために回転むらが起きにくいものとなり、スムーズなペダリングをすることができるのである。また、ペダル２３８のロードクリアランスを低くすることができるので、自転車２００の重心を下げられるとともに、ペダル２３８を使用者が踏んだ際に、左右のふらつきを押さえることができるので走行安定性が向上する。なお、上記の通り、クランク２３５の長さＴ２は、１４０ミリメートルとするので、従来の自転車より短い。よって、ペダル２３８の上死点と下死点の通過がスムーズとなるが、よりペダル２３８の踏力を必要とする場合もある。しかしながら、上記の通り、クランク２３５は、回転伝達機構１００に接続される場合においては、その踏力の不足をその回転伝達機構１００によって補うことができるので、走行安定性が向上するというものである。

【0039】

また、第２実施例の自転車２００は、さらに、後輪軸２６１からクランク軸２３９までの距離ＲＣ２と、前輪軸２５１からクランク軸２３９までの距離ＦＣ２と、を１対１としたものである。このような比率にすることで前輪２５０および後輪２６０にかかる重量のバランスが良くなり、低速においてのふらつくことを可及的に軽減することができる。なお自転車１０及び自転車２００は、いわゆる電動アシスト付自転車も含まれるものである。この電動アシスト付自転車は、道路交通法第二条第一項第十一号の二の内閣府令で定める基準に基づくものであり、速度に応じて、ペダルを漕ぐ力を補助するものである一方で時速２４キロメートルを超えるとその補助する力はゼロとなるという自転車である。このように、自転車１０及び自転車２００は、いわゆる電動アシスト付自転車とすることで、ペダル２３８の上死点と下死点の通過がスムーズとなるとともに、よりペダル２３８の踏力を少なくすることができ、さらに、走行安定性が向上するというものである

【符号の説明】

【0040】

１０ 自転車
２０ フレーム
２１ ヘッドパイプ
２２ 前フォーク
２３ ハンドルポスト
２４ ハンドル
３０ メインパイプ
３１ シートチューブ
３２ シートピラー
３３ サドル
３３ａ サドルの中心部
３４ ハンガー部
３５ クランク
３８ ペダル
３８ａ ペダル軸部
４０ バックホーク
４１ チェーンステー
５０ 前輪
５１ 前輪軸
６０ 後輪
６１ 後輪軸
７０ 背もたれ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】