(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-19
(45)【発行日】2024-04-30
(54)【発明の名称】リカンベント型自転車
(51)【国際特許分類】
B62M 1/30 20130101AFI20240422BHJP
B62K 3/02 20060101ALI20240422BHJP
B62J 1/00 20060101ALN20240422BHJP
B62J 1/28 20060101ALN20240422BHJP
【ＦＩ】
B62M1/30
B62K3/02
B62J1/00 A
B62J1/28 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2023017212
(22)【出願日】2023-02-07
【審査請求日】2023-02-07
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】391022614
【氏名又は名称】学校法人幾徳学園
(72)【発明者】
【氏名】高尾 秀伸
(72)【発明者】
【氏名】片山 遼介
【審査官】宇佐美 琴
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－１１２２５９（ＪＰ，Ａ）
【文献】Tetsu Iwatsuki, Noriyuki Oda，"SDV DRIVE WITH OVAL PEDAL MOTION"，Human Power eJournal，2007年，[2023年4月13日検索], インターネット<URL:https://hupi.org/HPeJ/0013/sdv.pdf>
【文献】David Gordon Wilson, Theodor Schmidt，"Bicycling Science"，Fourth Edition，米国，The MIT Press，2020年05月05日，p.41-120，DOI:10.7551/mitpress/11660.001.0001, ISBN 9780262357531(electronic)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｊ １／００ －９９／００
Ｂ６２Ｋ １／００ －２７／１６
Ｂ６２Ｍ １／００ －２９／０２
Ａ６３Ｂ ６９／１６
Ａ６１Ｂ ５／１０３－ ５／１１７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体の自転車進行方向前部にヘッドパイプ（２）を有し、前記ヘッドパイプ（２）から後方に延びるメインフレーム（３）を有し、前記ヘッドパイプ（２）に軸回転可能に支持されたハンドルステム（４）とフロントフォーク（７）によって前輪（８）を回転可能に支持し、前記メインフレーム（３）の後端部によって直接的に又は間接的に後輪（９）を回転可能に支持し、前記メインフレーム（３）にライダーが着座する座部シート（１１）を設け、車体の前部に第１ギア（２３）を設け、前記第１ギア（２３）の前方に第２ギア（２６）を設け、前記第１ギア（２３）と前記第２ギア（２６）に第１伝動チェーン（２７）を掛け回し、ペダル（３１）を前記第１伝動チェーン（２７）に沿って移動するように構成したリカンベント型自転車（１）において、ライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度の範囲内にある時の前記ペダル（３１）が位置する空間領域である踏力最大ゾーンで、前記ペダル（３１）への踏力方向Ｆと前記ペダル（３１）の軌道方向がなす角度αが±２０度の範囲内になるように構成し、前記第１ギア（２３）の直径を３２～４０ｃｍ、前記第２ギア（２６）の直径を６～１２ｃｍ、前記第１ギア（２３）と前記第２ギア（２６）の中心間距離を２１ｃｍ～２８ｃｍとしたリカンベント型自転車（１）。
【請求項2】
前記第１ギア（２３）と前記第２ギア（２６）と前記第１伝動チェーン（２７）と前記ペダル（３１）を含む構造体を自転車進行方向に前後させる伸縮調整手段（４０）を、前記メインフレーム（３）に直接的又は間接的に設けた、請求項１に記載のリカンベント型自転車（１）。
【請求項3】
前記第１ギア（２３）と前記第２ギア（２６）と前記第１伝動チェーン（２７）と前記ペダル（３１）を含む構造体を前記メインフレーム（３）を含む垂直面内で回転させる回転調整手段（４５，５０）を、前記メインフレーム（３）に直接的又は間接的に設けた、請求項１に記載のリカンベント型自転車（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リカンベント型自転車に関する。特に、ライダーの踏力が大きい範囲内で、かつ、ライダーの踏力を高い効率で推進力に変換することができるリカンベント型自転車に関する。
【背景技術】
【0002】
ペダルを踏むためのライダーの乗車姿勢と自転車の構造は踏力の大きさとその効率的な利用に大きく影響する。
【0003】
ペダルが円軌道を辿る自転車が一般的である。しかし、ペダルが円軌道を描く自転車は、ペダルの円軌道の一部でしか踏力が効果的に利用されない。
【0004】
このため、ライダーの踏力をより多くペダルに伝えるために、ペダルが辿る軌道が直線的な部分を含む自転車が提案されている。
【0005】
例えば、２つのプーリーの間にチェーンを掛け回し、チェーンに沿ってペダルが長円軌道を辿る自転車が提案されている。
【0006】
また、リンク機構を介してペダルを支え、該リンク機構によってペダルを楕円形状に動かすリカンベント型自転車も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００９－１１９９１４号公報
【非特許文献】
【0008】
【文献】織田紀之、”オーテックＳＤＶのサイトです！Ｗｅｌｃｏｍｅ ｔｏ ｔｈｅ ｓｉｔｅ ｏｆ ＳＤＶ Ｂｉｋｅｓ！”［ｏｎｌｉｎｅ］、［２０２２年１１月５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ７ａ．ｂｉｇｌｏｂｅ．ｎｅ．ｊｐ／～ｏｔｅｃ／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
一般に、ライダーの踏力は股関節を起点とする放射線方向に作用する。したがって、ペダルの位置によって、ライダーの踏力が作用する方向（踏力方向）が変化し、それに伴ってペダルに仕事を与える踏力の分力が変化する。
【0010】
また、ライダーの踏力は、身体の前方に対してしか作用させることができない。さらにまた、ライダーの踏力は、膝関節が伸びきる前の一定の屈伸角度範囲内で最大になる。
【0011】
つまり、ライダーの踏力が最大になるのは、ライダーの足（ペダル踏部）が、ライダーの身体の前下方で膝関節が一定角度範囲内となる一定の空間領域内にある時である。以下、簡便性のために、このライダーの踏力が最大（最大値の前後の一定範囲を含む）になるペダルの空間範囲を「踏力最大ゾーン」と呼ぶことにする。
【0012】
ライダーの身体的な強さ（脚力、持続力等）を最大限自転車の推進力に変換するためには、3つのファクターを考慮することができる。
【0013】
一つのファクターは、ライダーの踏力が最大になる範囲内、すなわちライダーの踏力最大ゾーン内でペダルを漕ぐようにするということである。
【0014】
ライダーの踏力が大きい範囲でペダルを漕ぐことができれば、自転車に大きな加速度を与えることができる。又は、ペダルを短い距離漕ぐだけで自転車を長い距離進ませることができる。
【0015】
もう一つのファクターは、ライダーの踏力を最大の効率でペダルに与えるようにするということである。このファクターは、ペダルの移動方向への踏力の分力を大きくすることにより、機械損失を少なくするように考慮される。具体的には、踏力方向とペダルの移動方向を一致させることである。なお、本明細書でライダーの踏力方向とペダルの移動方向の「一致」は、一定の許容角度範囲を含む意である。
【0016】
さらにもう一つのファクターは、最大の仕事量をペダルに与えるということである。上記踏力最大ゾーン以外の部分でも、また、上記機械損失が少ない範囲以外でも、ライダーの踏力が自転車を駆動するために使用され得る。ライダーの踏力の有効な全仕事量が自転車の移動距離に変換される。ここで、有効な仕事量とは、熱や自転車の上下動など自転車の推進に利用されない仕事量を除く仕事量をいう。本発明の目的のためには、ライダーの踏力による有効な仕事量は、ペダルの移動方向の分力とペダルの移動距離の積分と考えればよい。
【0017】
ペダルが円軌道を描く一般的な従来の自転車では、ライダーの踏力は、ライダーの右側面視でペダルの円軌道の時計回りで約２時から約5時の間の範囲でしかライダーの踏力が効果的に作用しない。
【0018】
しかも、ライダーのペダルを踏む方向（踏力方向）がライダーの股関節を中心として変化するため、ライダー踏力方向がペダルの軌道と一致する範囲が狭かった。
【0019】
これに対して従来のペダルが長円軌道に動く自転車又はリカンベント型自転車は、ライダーの踏力方向とペダルの軌道方向とを一致させることを狙ったものである。
【0020】
しかし、自転車の構造上、従来のリカンベント型自転車は、シートを前後させることができるものもあるが、ペダルの軌道が固定的であった。
【0021】
ところが、ライダーの体格は様々で、踏力最大ゾーンが互いに異なり、必ずしも踏力が大きい領域でペダルを漕ぐことはできなかった。
【0022】
また、ライダーの踏力方向は股関節を中心とする方向を向き、ペダルの軌道方向と異なることがあった。しかし、従来のリカンベント型自転車は、ペダルの軌道が車体に対して固定的であったため、ライダーの踏力の方向がペダルの軌道の方向が異なる場合があっても、ライダーの踏力方向とペダルの軌道方向とを一致させることができなかった。
【0023】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、ライダーの踏力最大ゾーンでペダルを漕ぐことができ、かつ、ライダーの踏力方向とペダルの軌道が一致させることができるリカンベント型自転車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0024】
上述した課題を解決するために、本発明のリカンベント型自転車は、車体の自転車進行方向前部にヘッドパイプを有し、前記ヘッドパイプから後方に延びるメインフレームを有し、前記ヘッドパイプに軸回転可能に支持されたハンドルステムとフロントフォークによって前輪を回転可能に支持し、前記メインフレームの後端部によって直接的に又は間接的に後輪を回転可能に支持し、前記メインフレームにライダーが着座する座部シートを設け、車体の前部に第１ギアを設け、前記第１ギアの前方に第２ギアを設け、前記第１ギアと前記第２ギアに第１伝動チェーンを掛け回し、ペダルを前記第１伝動チェーンに沿って移動するように構成したリカンベント型自転車において、
ライダーの踏力が最大範囲になる踏力最大ゾーンで、前記ペダル（３１）への踏力方向Ｆと前記ペダル（３１）の軌道方向がなす角度αが±２０度、又は±１０度、又は±５度の範囲内になるように構成したものである。
ライダーの踏力が最大範囲になる踏力最大ゾーンで、前記ペダル（３１）への踏力方向Ｆと前記ペダル（３１）の軌道方向がなす角度αが±２０度、又は±１０度、又は±５度の範囲内になるように構成したものである。
【0025】
本発明のリカンベント型自転車の他の態様は、前記第１ギアの直径を３２～４０ｃｍ、前記第２ギアの直径を６～１２ｃｍ、前記第１ギアと前記第２ギアの中心間距離を２１ｃｍ～２８ｃｍとしたものである。
【0026】
本発明のリカンベント型自転車の他の態様は、前記第１ギアと前記第２ギアと前記第１伝動チェーンと前記ペダルを含む構造体を自転車進行方向に前後させる伸縮調整手段を、前記メインフレームに直接的又は間接的に設けたものである。
【0027】
本発明のリカンベント型自転車の他の態様は、前記第１ギアと前記第２ギアと前記第１伝動チェーンと前記ペダルを含む構造体を前記メインフレームを含む垂直面内で回転させる回転調整手段を、前記メインフレームに直接的又は間接的に設けたものである。
【0028】
本発明のリカンベント型自転車の他の態様は、前記ライダーの踏力が最大範囲になる踏力最大ゾーンが、ライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内にある時の前記ペダルが位置する空間領域であるとするものである。
【発明の効果】
【0029】
本発明のリカンベント型自転車によれば、ライダーの踏力最大ゾーンで、ライダーの踏力方向とペダルの軌道がなす角度αが±２０度、又は±１０度、又は±５度の範囲内になる構成されるため、ライダーの踏力が最大になる踏力最大ゾーンで、ライダーの踏力方向とペダルの軌道がほぼ一致し、高効率かつ高出力のリカンベント型自転車を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施形態によるリカンベント型自転車の全体を示した側面図である。
【図2】本発明の一実施形態によるリカンベント型自転車のアーム支持構造を示した斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態によるリカンベント型自転車のペダルとチェーンの連結構造を示した斜視図である。
【図4】ライダーの踏力が最大の効率で、最大の仕事量としてペダルに与えられる原理を説明した図である。
【図5】本発明のリカンベント型自転車のライダーからペダルまでの距離を調整することができる伸縮調整手段を示した側面図である。
【図6】本発明のリカンベント型自転車のペダル軌道の角度を調整することができる回転調整手段を示した側面図である。
【図7】本発明のリカンベント型自転車のペダル軌道の角度を無段階に調整することができる無段階回転調整手段を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下に本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。
【0032】
図１は、本発明の一実施形態によるリカンベント型自転車１全体の側面を示した側面図である。
【0033】
リカンベント型自転車とは、ライダーが背もたれ付きのシートにもたれるように坐り、足を前方に向けた姿勢でペダルを漕ぐことで動力とする自転車の一種である。
【0034】
以下の説明では、「前」と「後」はそれぞれ自転車の進行方向と、その反対方向を指すものとする。また、「左」と「右」は、自転車が進行する方向に関してそれぞれライダーの「左」と「右」を指すものとする。
【0035】
本実施形態のリカンベント型自転車１は、前方にほぼ直立したヘッドパイプ２を有し、ヘッドパイプ２と交差して後方に傾斜して延びるメインフレーム３を有している。
【0036】
ヘッドパイプ２には、ヘッドパイプ２に軸回転可能に支持されたハンドルステム４が貫通して設けられている。ハンドルステム４の上端部には左右方向に延びるハンドルバー５が固定されている。ハンドルバー５の両端部にはハンドル６が設けられている。
【0037】
ハンドルステム４の下端には、フロントフォーク７がハンドルステム４と相対的に回転不能に接続されている。フロントフォーク７の下端には前輪８が回転可能に支持されている。ライダーがハンドル６を操作することによって、ハンドルステム４とフロントフォーク７が回転し、それによって前輪８の方向が変えられるようになっている。なお、フロントフォーク７はフォーク状のものに限られず、片持ち型のフロントフォークも含む。
【0038】
メインフレーム３の後端部は、後輪９のハブ（不図示）に回転可能に挿通された回転軸（不図示）に直接的又は間接的に接続されている。後輪９は、ハブが回転軸に対して相対的に回転することにより、回転軸を中心に回転する。ハブには複数のギアからなるスプロケット（不図示）が取り付けられている。スプロケットには後述するようにチェーンが掛け回され、動力が伝達される。
【0039】
メインフレーム３の中央部の上部にはシート支持体１０が固定されている。本実施形態のシート支持体１０は湾曲したパイプからできており、側面視で背もたれ形状に形成され、パイプの中央部で折り返され、両端部がメインフレーム３に固定されている。シート支持体１０の上部には、クッション性の座部シート１１と背もたれシート１２が取り付けられている。
【0040】
メインフレーム３の下部には伝動ギアブラケット１３が突設されている。伝動ギアブラケット１３の先端部には水平軸１４が取り付けられている。水平軸１４には複数枚の中間伝動ギア１５が回転可能に設けられている。
【0041】
メインフレーム３の先端には、回転調整手段としてのスペーサ部材１６が取り付けられている。スペーサ部材１６の前端には、アーム支持構造２０が取り付けられている。
【0042】
ここで、図２を参照してアーム支持構造２０を説明する。アーム支持構造２０は、メインフレーム３の先端部にスペーサ部材１６を介して取り付けられている。
【0043】
アーム支持構造２０は、スペーサ部材１６の先端に接続されたＴ型フレーム２１を有している。Ｔ型フレーム２１は、腕が垂直面内に延びるように配設されている。Ｔ型フレーム２１の本体には左右に水平に突出するように第１ギアアーム２２が設けられている。第１ギアアーム２２の両端部にはそれぞれ第１ギア２３が取り付けられている。第１ギアアーム２２の、Ｔ型フレーム２１と左右いずれかの第１ギア２３の間には、第１伝動ギア２４が取り付けられている。
【0044】
Ｔ型フレーム２１の本体から左右に延びる腕のうち、下方に延びる腕の下端部には、左右に水平に突出するように第２ギアアーム２５が設けられている。第２ギアアーム２５の両端部にはそれぞれ第２ギア２６が取り付けられている。左右の両側のいずれにおいても、第１ギア２３と第２ギア２６の間に、第１伝動チェーン２７がかけ回されている。第１ギア２３は、本実施形態のように、第２ギア２６より大径になっているのが好ましい。
【0045】
さらに好ましくは、第１ギア２３の直径を３２～４０ｃｍ、第２ギア２６の直径を６～１２ｃｍ、第１ギア２３と第２ギア２６の中心間距離を２１ｃｍ～２８ｃｍとする。
【0046】
Ｔ型フレーム２１の本体から左右に延びる腕のうち、上方に延びる腕の上端部には、左右に水平に突出するように支持アーム２８が設けられている。支持アーム２８の左右の両端部にはそれぞれリンク部材２９が取り付けられている。左右のリンク部材２９はそれぞれ、１関節構造のリンクからなる。左右のリンク部材２９のそれぞれの先端部には、左右に水平に突出するペダル軸３０が取り付けられている。ペダル軸３０は、一端部が第１伝動チェーン２７に接続され、一部がリンク部材２９に支持され、残る部分にペダル３１が取り付けられている。
【0047】
ここで、図３を参照してペダル軸３０と第１伝動チェーン２７とリンク部材２９の構造を詳しく説明する。
【0048】
図３は右のペダル３１を内側の後ろ上方から見たペダル軸３０と第１伝動チェーン２７とリンク部材２９の接続構造を示している。ペダル軸３０は内端に近い部分でリンク部材２９の先端部の円筒部によって回転可能に支持されている。
【0049】
ペダル軸３０の内端は接続部材３２に接続されている。接続部材３２は第１伝動チェーン２７の外リンクの一つに外側から被さり、ピン３３，３４によってその外リンクに固定されている。
【0050】
リンク部材２９は十分な剛性を有し、特にペダル３１を踏み込んだときにペダル軸３０が倒れないようにペダル軸３０を支持している。このため、ペダル３１を踏み込んだ力はペダル軸３０と接続部材３２を介して第１伝動チェーン２７に伝えられることができる。
【0051】
接続部材３２は第１伝動チェーン２７の外リンクの一つに取り付けられているため、第１伝動チェーン２７が図３に示すようにギア外周に沿って湾曲するときは、接続部材３２が第１伝動チェーン２７に沿って移動し、したがってペダル３１も第１伝動チェーン２７の軌道に沿って移動する。
【0052】
再び図１に戻って、ライダーによって生じられた動力が後輪９に伝達される仕組みを説明する。第１ギア２３と第２ギア２６の間に第１伝動チェーン２７がかけ回されている。第１伝動ギア２４（図２参照）と中間伝動ギア１５の間に第２伝動チェーン３５がかけ回されている。さらに、中間伝動ギア１５と後輪９のスプロケット（図示せず）の間に第３伝動チェーン３６がかけ回されている。
【0053】
これにより、ライダーがペダル３１を踏み込むと、その力は、第１伝動チェーン２７と、第２伝動チェーン３５と、第３伝動チェーン３６を介して、後輪９のスプロケットに伝わり、リカンベント型自転車１を推進する。
【0054】
本発明においては、ライダーの踏力が最大になる踏力最大ゾーンで、ペダルへの踏力方向とペダル軌道の方向が一定の角度の範囲内になるように、特に好ましくは、ペダルへの踏力方向とペダル軌道の方向がほぼ一致するように、自転車が予め構成されるか事後的に調整される。すなわち、ライダーの踏力が最大になる高出力状態で（踏力最大ゾーンで）、ペダルを高効率で漕ぐことができるように、自転車が予め構成されるか事後的に調整される。調整に関しては図４～７を用いて説明する。
【0055】
図４はアーム支持構造２０とスペーサ部材１６とメインフレーム３の一部を側面から見た図を示している。ペダル３１を踏み込む空間領域をライダーの踏力最大ゾーン内に配置する仕組みは後述するとして、ここでは、ペダル３１を効果的に踏み込む、すなわち高効率で大きい仕事量をペダル３１に与えるようにペダル３１を踏み込むことについて説明する。
【0056】
ペダル３１を効率よく踏み込むためには、踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが所定範囲内にあることが求められる。
【0057】
踏力方向Fとペダル３１の移動方向のなす角度αが小さければ機械的損失が少なく、ライダーの踏力を効果的に自転車の推進力に変換することができる。発明者らの鋭意の実験と研究によれば、踏力方向Fとペダル３１の移動方向のなす角度αは±２０度、好ましくは±１０度、より好ましくは±５度の範囲内が望ましい。
【0058】
本実施形態では、第１ギア２３が第２ギア２６より大径になっている。具体的には、第１ギア２３の直径を３２～４０ｃｍ、第２ギア２６の直径を６～１２ｃｍ、第１ギア２３と第２ギア２６の中心間距離を２１ｃｍ～２８ｃｍとするのが好ましい。
【0059】
第１ギア２３が第２ギア２６より大きいため、踏力方向Ｆが第１ギア２３の円周の一部から、踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが小さい角度で交差する。すなわち、図４に示すように、大径の第１ギア２３を有するリカンベント型自転車１では、ペダル３１を踏み込む最初の段階で、踏力方向（Ｆ）がペダル３１の移動方向（第１ギア２３の外周の接線方向）より内側を向き（角度αがペダル３１の移動方向に関してマイナス）、次に、踏力方向（Ｆ）がペダル３１の移動方向に一致する点（角度αがペダル３１の移動方向に関して０）を経て、踏力方向Ｆがペダル３１の移動方向より外側を向く（角度αがペダル３１の移動方向に関してプラス）ように変化する。その間、ペダル３１は一定の角度αの範囲内で長い距離、すなわち第１ギア２３の外周に沿って移動する距離Ｄ１と、第１伝動チェーン２７の直線部分に沿って移動する距離Ｄ２の合計の距離Ｄ（Ｄ＝Ｄ１＋Ｄ２）を移動することができる。
【0060】
これにより、大径の第１ギア２３を有するリカンベント型自転車１によれば、踏力方向とペダル３１の移動方向のなす角度が小さい状態で、ペダル３１を長い距離踏み込むことができ、ペダル３１に大きな仕事量を与えることができる。これによって、高い効率で大きな仕事量を推進力に変換することができる。
【0061】
第１ギア２３の直径を３２～４０ｃｍ、第２ギア２６の直径を６～１２ｃｍ、第１ギア２３と第２ギア２６の中心間距離を２１ｃｍ～２８ｃｍとすることにより、ペダルの軌道がコンパクトになり、踏力最大ゾーンＺ内に配置され得る。
【0062】
次に、ペダル３１を高効率で踏み込む空間領域をライダーの踏力最大ゾーンに重なるように配置する方法とそのための手段について説明する。
【0063】
発明者らの鋭意の実験と研究によれば、ライダーの踏力が最大になるのは膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内である。
【0064】
ライダーの股関節は、腰の部分が踏力方向に対して１２０度～１５０度の角度をなすのが好ましいが、この角度は踏力の反動を支えるための背もたれシートの傾斜と距離によって変化する。踏力の反動を支える背もたれシートの傾斜が足りないときは、背もたれシートの傾斜を適宜調節することによって容易に適応することができる。
【0065】
リカンベント型自転車の踏力最大ゾーンの決定に関しては、ライダーの膝関節の屈曲角度が支配的な要素となる。発明者らの鋭意の研究によれば、リカンベント型自転車におけるライダーの踏力最大ゾーンは、ライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内となる領域であるとすることができる。
【0066】
なお、ライダーの膝関節の屈曲角度は、膝関節が伸びきった状態を０度として、そこから膝関節が屈曲した角度である。
【0067】
リカンベント型自転車におけるライダーの踏力最大ゾーンＺは、ライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内となるペダル位置の空間領域である。ライダーの踏力最大ゾーンＺを、例示的に図４に点線で囲んで示す。
【0068】
本発明のリカンベント型自転車１では、ライダーの踏力最大ゾーンＺで、ライダーの踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが一定の角度範囲内になるように、予めカンベント型自転車１の車体を構成するか事後的にそのように調整する。
【0069】
ライダーの踏力最大ゾーンＺで、ライダーの踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが一定の小角度範囲内にするということは、ライダーの踏力が最大前後の状態（高出力状態）で、機械損失が少ない高効率状態（角度αが一定の小角度の状態）で、ペダル３１を漕ぐということである。この状態では、強い力で少ない機械損失を介して自転車を推進することができる。
【0070】
上記強い力で少ない機械損失を介して自転車を推進するためには、踏力最大ゾーンＺ内に、ライダーの踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが小角度になるように、ペダル軌道を配置するのが好ましい。少なくとも、踏力最大ゾーンＺが、ライダーの踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが小角度になる空間領域と大部分重なるのが好ましい。
【0071】
なお、以下では、簡明のために「アーム支持構造２０」と言うが、調整の目的のためには、「第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１を含む構造体」である。
【0072】
図５は、主にライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内になるように、アーム支持構造２０を前後方向に移動させる伸縮調整手段４０を示している。
【0073】
伸縮調整手段４０は、アーム支持構造２０全体を前後方向に移動可能にする任意の公知の手段であってよいが、本実施形態では、メインフレーム３の先端部に入子状に伸縮することができるスライダー４１を有している。このスライダー４１をメインフレーム３内でＭ方向にスライドさせることによって、アーム支持構造２０全体、特に第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１からなる構造体が前後し、ライダーの体格に合わせて、ライダーの膝関節の屈曲角度が２５度±１５度、好ましくは２５度±１０度の範囲内になるように調整することができる。
【0074】
図６は、主にライダーの踏力方向とペダル３１の移動方向のなす角度αが±２０度、好ましくは±１０度、より好ましくは±５度の範囲内になるように、アーム支持構造２０全体、特に第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１を含む構造体を段階的に、メインフレーム３を含む垂直面内で回転させる回転調整手段４５を示している。
【0075】
回転調整手段４５は、メインフレーム３に接続される第１部材４６と、アーム支持構造２０のＴ型フレーム２１に接続される第２部材４７とを有している。第２部材４７は第１部材４６の外側に緩く嵌合するコの字型の横断面を有し、ヒンジ４８によって第１部材４６に結合されている。これにより、第２部材４７は第１部材４６に扇状に重なりながら、第１部材４６対して、ヒンジ４８を中心に枢動することができる。
【0076】
第２部材４７のヒンジ４８の反対側の端部には、複数の孔４９が穿設されている。第１部材４６にも孔４９とほぼ同径の孔（図示せず）が穿設されている。第１部材４６と第２部材４７は、ヒンジ４８を中心に枢動し、第２部材４７の所定の孔４９と第１部材４６の孔を合わせて、図示しないピンを挿入することによって所定の相対角度で固定される。
【0077】
このように、第１部材４６と第２部材４７をヒンジ４８を中心に枢動させて固定することにより、アーム支持構造２０全体、特に第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１とを含む構造体を所定の角度傾斜させて固定することができる。アーム支持構造２０をライダーの体格に合わせて所定の角度傾斜させて固定することにより、ライダーの踏力方向とペダル３１の移動方向のなす角度αが±２０度、好ましくは±１０度、より好ましくは±５度の範囲内に調整することができる。
【0078】
図７は、ライダーの踏力方向とペダル３１の移動方向のなす角度αが±２０度、好ましくは±１０度、より好ましくは±５度の範囲内になるように、アーム支持構造２０全体、特に第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１とを含む構造体を無段階的に、メインフレーム３を含む垂直面内で回転させる無段階回転調整手段５０を示している。
【0079】
無回転調整手段５０は、メインフレーム３に接続される第１部材５１と、アーム支持構造２０のＴ型フレーム２１に接続される第２部材５２とを有している。第１部材５１と第２部材５２は、一端部でヒンジ５３によって回転可能に結合されている。第２部材５２のヒンジ５３の反対側の端部には、ボルト挿通孔が設けられている。ボルト挿通孔は、ボルト５４が挿入され、多少の角度の傾斜を許容できる程度に、ボルト５４の外径より大きい内径を有するように形成されている。ボルト５４には第２部材５２から抜けないようにストッパー５５が設けられている。ボルト５４の先端部に対応する第１部材５１の部分には、ボルト５４を螺着するボルト孔が設けられている。
【0080】
この構成により、ボルト５４を回転させることにより、ボルト５４が第１部材５１に対して進入し又は後退する。これにより、第２部材５２がボルト５４のストッパー５５に規制されて移動し、その結果、第２部材５２が第１部材５１に対してヒンジ５３を中心に無段階に回転する。
【0081】
第２部材５２の回転によって、第２部材５２に接続されたアーム支持構造２０の全体、特に第１ギア２３と第２ギア２６と第１伝動チェーン２７とペダル３１を含む構造体が無段階に回転して傾斜し、ライダーの体格に合わせて、ライダーの踏力方向とペダル３１の移動方向のなす角度αが±２０度、好ましくは±１０度、より好ましくは±５度の範囲内になるように調整することができる。
【0082】
上記伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０は、それぞれ単独で使用することもできるし、組み合わせて使用することもできる。
【0083】
なお、上記実施形態では、伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０を、メインフレーム３に直接取り付けた態様について説明したが、伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０を、メインフレーム３に直接的に取り付けない態様も考えられる。例えば、メインフレーム３に取り付ける代わりに、ヘッドパイプ２に、伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０を取り付けることができる。
【0084】
また、上記伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０を用いずに、ライダーの踏力方向Ｆとペダル３１の移動方向のなす角度αが一定の角度範囲内の状態でペダル３１を踏み込む領域が、ライダーの踏力最大ゾーンに重なるように、予めリカンベント型自転車１の車体を構成することも本発明の範疇に含まれる。
【0085】
また、上記伸縮調整手段４０と回転調整手段４５又は無段階回転調整手段５０を用いずに、回転調整手段としてスペーサ部材１６を使用することもできる。
【0086】
すなわち、メインフレーム３とアーム支持構造２０のＴ型フレーム２１が所望の角度をなすように、適切な傾斜面を有するスペーサ部材１６でメインフレーム３とＴ型フレーム２１を接続することができる。
【0087】
以上本発明の一実施形態に関して説明したが、上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到することができる。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【0088】
１：リカンベント型自転車
２：ヘッドパイプ
３：メインフレーム
４：ハンドルステム
５：ハンドルバー
６：ハンドル
７：フロントフォーク
８：前輪
９：後輪
１０：シート支持体
１１：座部シート
１２：背もたれシート
１３：伝動ギアブラケット
１４：水平軸
１５：中間伝動ギア
１６：スペーサ部材
２０：アーム支持構造
２１：Ｔ型フレーム
２２：第１ギアアーム
２３：第１ギア
２４：第１伝動ギア
２５：第２ギアアーム
２６：第２ギア
２７：第１伝動チェーン
２８：支持アーム
２９：リンク部材
３０：ペダル軸
３１：ペダル
３２：接続部材
３３、３４：ピン
３５：第２伝動チェーン
３６：第３伝動チェーン
４０：伸縮調整手段
４１：スライダー
４５：回転調整手段
４６：第１部材
４７：第２部材
４８：ヒンジ
４９：孔
５０：無段階回転調整手段
５１：第１部材
５２：第２部材
５３：ヒンジ
５４：ボルト
２：ヘッドパイプ
３：メインフレーム
４：ハンドルステム
５：ハンドルバー
６：ハンドル
７：フロントフォーク
８：前輪
９：後輪
１０：シート支持体
１１：座部シート
１２：背もたれシート
１３：伝動ギアブラケット
１４：水平軸
１５：中間伝動ギア
１６：スペーサ部材
２０：アーム支持構造
２１：Ｔ型フレーム
２２：第１ギアアーム
２３：第１ギア
２４：第１伝動ギア
２５：第２ギアアーム
２６：第２ギア
２７：第１伝動チェーン
２８：支持アーム
２９：リンク部材
３０：ペダル軸
３１：ペダル
３２：接続部材
３３、３４：ピン
３５：第２伝動チェーン
３６：第３伝動チェーン
４０：伸縮調整手段
４１：スライダー
４５：回転調整手段
４６：第１部材
４７：第２部材
４８：ヒンジ
４９：孔
５０：無段階回転調整手段
５１：第１部材
５２：第２部材
５３：ヒンジ
５４：ボルト
【要約】
【課題】ライダーの踏力最大ゾーンで、ライダーの踏力方向とペダルの軌道を一致させ、かつ、その状態でペダルを踏み込む距離を長くすることができるリカンベント型自転車を提供する。
【解決手段】
ヘッドパイプ（２）と、メインフレーム（３）と、ハンドルステム（４）と、フロントフォーク（７）と、前輪（８）と、後輪（９）とを有し、メインフレーム（３）に座部シート（１１）を設け、車体の前部に第１ギア（２３）と第２ギア（２６）を設け、第１ギア（２３）と第２ギア（２６）に第１伝動チェーン（２７）を掛け回し、ペダル（３１）を第１伝動チェーン（２７）に沿って移動するように構成したリカンベント型自転車（１）において、
ライダーの踏力が最大範囲になる踏力最大ゾーンで、前記ペダル（３１）への踏力方向Ｆと前記ペダル（３１）の軌道方向がなす角度αが±２０度、又は±１０度、又は±５度の範囲内になるように構成した。
【選択図】図１
【解決手段】
ヘッドパイプ（２）と、メインフレーム（３）と、ハンドルステム（４）と、フロントフォーク（７）と、前輪（８）と、後輪（９）とを有し、メインフレーム（３）に座部シート（１１）を設け、車体の前部に第１ギア（２３）と第２ギア（２６）を設け、第１ギア（２３）と第２ギア（２６）に第１伝動チェーン（２７）を掛け回し、ペダル（３１）を第１伝動チェーン（２７）に沿って移動するように構成したリカンベント型自転車（１）において、
ライダーの踏力が最大範囲になる踏力最大ゾーンで、前記ペダル（３１）への踏力方向Ｆと前記ペダル（３１）の軌道方向がなす角度αが±２０度、又は±１０度、又は±５度の範囲内になるように構成した。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】