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自転車は、ペダルサイクル、バイク、プッシュバイク、サイクルとも呼ばれ、人力またはモーターアシストによるペダル駆動の単軌道車両で、フレームに前後に2つの車輪が取り付けられています。自転車に乗る人は、サイクリストまたは自転車乗りと呼ばれます
自転車は19世紀にヨーロッパで発明されました。21世紀初頭までに、 自転車は10億台以上になりました。[ 1 ] [ 2 ]自転車は多くの地域で主要な交通手段です。また、レクリエーションとしても人気があり、子供のおもちゃとしても利用されています。自転車は、通勤、買い物、フィットネス、軍事および警察用途、宅配サービス、自転車レース、芸術的なサイクリングなどに使用されています。
典型的な直立型または「安全」自転車の基本的な形状と構成は、最初のチェーン駆動モデルが1885年頃に開発されて以来、ほとんど変わっていません。 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]しかし、特に現代の材料とコンピュータ支援設計の登場以来、多くの細部が改良されてきました。これらにより、多くの種類のサイクリングのための特殊な設計が普及しました。21世紀には、電動自転車が人気になりました。
自転車の発明は、文化面と現代の産業技術の発展の両面において、社会に多大な影響を与えた。自動車の開発において重要な役割を果たしたいくつかの部品は、当初は自転車で使用するために発明されたもので、ボールベアリング、空気入りタイヤ、チェーン駆動スプロケット、テンションスポークホイールなどが含まれる。[ 6 ]
英語の印刷物で「bicycle」という単語が初めて登場したのは、1868年のデイリー・ニュース紙で、「シャンゼリゼ通りとブローニュの森」の「Bysicles and trysicles」を説明するために使われた。[ 7 ]この単語は、1828年にフランス語で、二輪の馬車であるchaiseを説明するために初めて使用された。 [ 7 ]自転車のデザインはvelocipedeよりも進歩していたが、しばらくの間、これらの単語はある程度重複して使用されていた。[ 7 ] [ 8 ]
自転車を表す他の言葉には、「bike」[ 9 ]、「pushbike」[ 10 ] 、 「pedal cycle」[ 11 ] 、または「cycle」[ 12 ]などがあります。Unicodeでは、 「bicycle」のコードポイントはU+1F6B2です。HTMLでは、このエンティティは🚲を生成します。[ 13 ]🚲
「ダンディホース」[ 14 ] 、ドライジエンヌまたはラウフマシーネ（「ランニングマシン」）とも呼ばれるこの乗り物は、タンデムに2つの車輪のみを使用する最初の人間の輸送手段であり、ドイツの男爵カール・フォン・ドライスによって発明されました。これは最初の自転車とみなされており、フォン・ドライスは「自転車の父」と見なされていますが[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]、ペダルはありませんでした[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] 。フォン・ドライスは1817年にマンハイムで、1818年にパリでこれを一般に紹介しました[ 21 ] [ 22 ]。乗り手は2つのインラインホイールで支えられた木製のフレームにまたがり、前輪を操縦しながら足で乗り物を押し進めました[ 21 ] 。
機械で駆動する最初の二輪車は、スコットランドの鍛冶屋であるカークパトリック・マクミランによって1839年に作られた可能性があるが、この主張はしばしば議論の的となっている。 [ 23 ]彼はまた、自転車の交通違反の最初の記録にも関わっており、1842年にグラスゴーの新聞が、匿名の「ダンフリーズシャー出身の紳士…独創的なデザインのベロシペードにまたがって」グラスゴーで少女をはね、5シリング（2025年の24ポンドに相当）の罰金を科せられた事故を報じた。[ 24 ]
1860年代初頭、フランス人のピエール・ミショーとピエール・ラレマンは、拡大した前輪にペダルと機械式クランク駆動を追加することで、自転車のデザインを新しい方向に導きました（ベロシペード）。これが量産された最初の自転車でした。ダグラス・グラッソという別のフランス人発明家は、数年前にピエール・ラレマンの自転車の試作機を製作しましたが、失敗に終わりました。その後、後輪駆動を使用したいくつかの発明が続き、最もよく知られているのは、1869年にスコットランド人のトーマス・マッコールが開発したロッド駆動のベロシペードです。同年、パリのウジェーヌ・メイヤーがワイヤースポークの自転車の車輪の特許を取得しました。[ 25 ]鉄と木で作られたフランスのベロシペードは、「ペニー・ファージング」（歴史的には「普通の自転車」として知られており、当時は他に種類がなかったため、レトロニム）に発展しました。 [ 26 ]ペニー・ファージングは、鋼管フレームにワイヤースポークの車輪とソリッドラバータイヤが取り付けられていました。これらの自転車は、大きな前輪の上に高いシートが付いているため、乗り降りやブレーキをかけるのが困難でした。1868年、コベントリーミシン会社（後にコベントリー機械会社となる）の販売代理店であったローリー・ターナーは、ミショーの自転車をイギリスのコベントリーに持ち込みました。彼の叔父であるジョサイア・ターナーとビジネスパートナーのジェームズ・スターリーは、これを「コベントリーモデル」の基礎として、イギリス初の自転車工場を設立しました。[ 27 ]
小型の普通の自転車は、前輪の直径を小さくし、シートをさらに後ろに配置することで、これらの欠点のいくつかに対処しました。これにより、ペダルの力を効率的に使用するために、さまざまな方法で実現されたギアが必要になりました。ペダルを漕ぎながら前輪で操縦しなければならないことは、依然として問題でした。イギリス人のJK スターリー(ジェームズ スターリーの甥)、JH ローソン、およびシャーゴールドは、フレームに取り付けられたクランクを後輪に接続するチェーン駆動(イギリス人のヘンリー ローソンの失敗に終わった「バイシクレット」に由来)を導入することで、この問題を解決しました。[ 28 ]これらのモデルは、シートの高さが低いことから、セーフティ バイシクル、ドワーフ セーフティ、またはアップライト バイシクルとして知られていました。ただし、空気入りタイヤがないため、小径ホイールの自転車の乗り心地は、大径ホイールの自転車よりもはるかに悪くなります。スターリーの 1885 年型ローバー(コベントリーで製造) [ 29 ]は、一般的に最初の認識可能な近代的な自転車として説明されています。[ 30 ]やがてシートチューブが追加され、現代の自転車のダブルトライアングルダイヤモンドフレームが誕生した。
さらなる革新により快適性が向上し、 1890年代の自転車の黄金時代という2度目の自転車ブームが到来しました。1888年、スコットランド人のジョン・ボイド・ダンロップは、実用的な空気入りタイヤを初めて導入し、それはすぐに普及しました。ウィリー・ヒュームは1889年にダンロップのタイヤの優位性を実証し、アイルランドとイングランドでそのタイヤを使った最初のレースで優勝しました。[ 31 ] [ 32 ]その後すぐに、後輪フリーホイールが開発され、ライダーは惰性で走行できるようになりました。この改良により、1890年代にコースターブレーキが発明されました[ 33 ]。ディレイラーギアと手動式のボーデンケーブルプルブレーキもこの時期に開発されましたが、一般のライダーにはゆっくりとしか採用されませんでした。
垂直方向のペダル配置とロックハブを備えたSvea Velocipede は、スウェーデンのエンジニア、Fredrik LjungstromとBirger Ljungstromによって 1892 年に導入されました。[ 34 ]
1870年代には、多くのサイクリングクラブが隆盛を極めた。当時は自動車が市場に出回っておらず、主な交通手段は馬車だったため、サイクリングクラブは人気を博した。最も初期のクラブの一つに、1878年から活動しているザ・バイシクル・ツーリング・クラブがある。世紀の変わり目までに、サイクリングクラブは大西洋の両岸で隆盛を極め、ツーリングやレースが広く人気となった。 1888年にイギリスのノッティンガムでレイリー・バイシクル・カンパニーが設立された。同社は世界最大の自転車メーカーとなり、年間200万台以上の自転車を生産した。[ 35 ]
自動車の直前、自転車と馬車は私用輸送の二大柱であり、19 世紀後半の滑らかな道路の整備は、これらの乗り物の広範な宣伝、生産、使用によって促進された。 [ 5 ] 21 世紀初頭までに、世界中で10 億台以上の 自転車が製造された。[ 36 ] [ 37 ]自転車は、あらゆる種類の乗り物の中で世界で最も一般的な乗り物であり、人力車であろうと自動車であろうと、あらゆる種類の乗り物の中で最も数が多いモデルは、5 億台を超える中国の飛鳩である。[ 36 ]
自転車は、輸送、自転車通勤、および実用的なサイクリングに使用されます。[ 38 ]また、郵便配達員、救急隊員、警察官、メッセンジャー、および配達のために職業的に使用されています。自転車の軍事的用途には、通信、偵察、部隊の移動、食料の供給、自転車歩兵などのパトロールが含まれます。[ 39 ]
自転車は、サイクリングツアー、マウンテンバイク、体力づくり、遊びなど、楽しみのためにも使われます。自転車競技には、レース、BMXレース、トラックレース、クリテリウム、ローラーレース、スポルティーフ、タイムトライアルなどがあります。また、組織的な集団走行、アーティスティックサイクリング、フリースタイルBMXなど、娯楽や楽しみのためにも使われます。
自転車は絶えず改良され、進化してきた。現代の素材とコンピュータ支援設計により、自転車はより安全で快適になり、より多くの種類の自転車が生み出されるようになった。[ 40 ]
自転車は、機能、乗車人数、一般的な構造、ギア、推進方法など、さまざまな方法で分類できます。一般的なタイプには、ユーティリティ自転車、マウンテンバイク、レーシング自転車、ツーリング自転車、ハイブリッド自転車、クルーザー自転車、BMX自転車、電動自転車などがあります。あまり一般的ではないものとしては、タンデム自転車、ローライダー、トールバイク、固定ギア、折りたたみモデル、水陸両用自転車、カーゴバイク、リカンベントなどがあります。[ 41 ]
一輪車[ 42 ] 、三輪車、四輪車[ 43 ]は、それぞれ車輪が1つ、3つ、4つあるため、厳密には自転車ではありませんが、サイクルであり、「velo」や「fiets」などの他の言語では修飾語「bi」は使用されません。
自転車は、重心が車輪の上、つまり重力と遠心力の合力と一直線になるように操舵することで、前進しながら直立姿勢を保ちます。[ 44 ]この操舵は通常、ライダーによって行われますが、特定の条件下では自転車自体によって行われる場合もあります。[ 45 ]
自転車とライダーの重心は、カーブを曲がる際に傾く必要があります。この傾きは、カウンターステアリングと呼ばれる方法によって生じます。カウンターステアリングは、ライダーがハンドルバーを直接手で回すこと[ 46 ]、または自転車を傾けることによって間接的に行うことができます[ 47 ] 。
ホイールベースが短い自転車や背の高い自転車は、ブレーキをかけると前輪に十分な制動力が発生し、縦方向にひっくり返ることがあります。[ 48 ]この力を意図的に利用して後輪を持ち上げ、転倒せずに前輪でバランスを取る行為は、ストッピー、エンド、またはフロントウィリーとして知られるトリックです。[ 49 ]
自転車は、生物学的にも機械的にも非常に効率的です。自転車は、ゆっくり走行する場合や空力フェアリングを装備している場合、一定の距離を移動するために人が消費しなければならないエネルギーの観点から、最も効率的な人力輸送手段です。機械的な観点からは、ライダーがペダルに伝えるエネルギーの最大 99% が車輪に伝達されますが、ギア機構を使用すると、これが 10～15% 減少する可能性があり、また、わずかなタイヤのスリップもあります。[ 50 ] [ 51 ]
時速約16〜24 km (10〜15 mph)の低速から中速で自転車に乗っている人間は、歩くのに必要な力しか使いません。空気抵抗は速度の 2 乗に比例するため、速度が上がると劇的に高い出力が必要になります。ライダーが直立して座っている場合、ライダーの体は自転車とライダーの組み合わせ全体の抵抗の約 75% を生み出します。ライダーをより空気力学的に流線型の姿勢で座らせることで抵抗を減らすことができます。また、自転車を空気力学的フェアリングで覆うことでも抵抗を減らすことができます。静止状態からのスタートで平坦な路面を走行した際の最速の無ペース速度は、2016 年のアワーレコードで、高度に流線型の自転車で時速 92 km (57 mph) を超えました。[ 52 ]
自転車1台には最大1000個の部品が使われている場合がある。[ 53 ]
現代の自転車のほとんどは、最初のチェーン駆動自転車によく似た、直立した座席を備えたフレームを持っています。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]これらの直立自転車は、多くの場合、ダイヤモンドフレーム、つまり前三角形と後三角形の 2 つの三角形からなるトラスを持っています。前三角形は、トップチューブとダウンチューブ (ヘッドチューブで接続)、およびシートチューブで構成されています。ヘッドチューブには、フォークがスムーズに回転してステアリングとバランスが取れるようにするベアリングのセットであるヘッドセットが含まれています。後三角形は、下部にボトムブラケットがあるシートチューブと、後輪の車軸が保持されるリアドロップアウトで接続される一対のチェーンステーとシートステーで構成されています。 [ 54 ]
歴史的に、女性用自転車のフレームは、トップチューブがシートチューブの上部ではなく中央で接続されていたため、シートチューブに強い曲げ荷重がかかり、自転車のフレーム部材は一般的に曲げに弱いため、構造的完全性が損なわれる代わりに、またがり高さが低くなっていました。このデザインは、ステップスルーフレームまたはオープンフレームと呼ばれ、スカートやドレスを着たままでも、ライダーが上品に乗り降りできるようにします。一部の女性用自転車は、このフレームスタイルを使い続けていますが、トップチューブを横方向に2本の細いトップチューブに分割し、シートチューブを両側で迂回してリアフォークの端に接続するミキストというバリエーションもあります。 [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]
もう一つのスタイルはリカンベント自転車です。これらは、ライダーがサポートに寄りかかり、シートとほぼ同じ高さにあるペダルを操作できるため、直立型よりも本質的に空気抵抗が少なくなります。世界最速の自転車はリカンベント自転車ですが、このタイプは1934年に国際自転車競技連合によって競技から禁止されました。[ 58 ]
歴史的に、自転車に使用される材料は航空機と同様のパターンをたどっており、目標は高強度かつ軽量である。1930年代後半以降、合金鋼は高品質の自転車のフレームやフォークチューブに使用されるようになった。1980年代までに、アルミニウム溶接技術が向上し、アルミニウムチューブを鋼の代わりに安全に使用できるようになりました。それ以来、アルミニウム合金のフレームやその他のコンポーネントは軽量であることから人気があり、現在ではほとんどの中級自転車がアルミニウム合金製です。より高価な自転車では、軽量で成形性に優れたチタンまたは樹脂に積層されたカーボンファイバーが使用されることが多く、積層された繊維の角度を最適に配置することで、設計者は自転車を剛性と柔軟性の両方を兼ね備えたものにすることができます。現在では、ほぼすべてのプロのレーシング自転車がカーボンファイバーフレームを使用しています。これは、強度対重量比が最も優れているためです。典型的な現代のカーボンファイバーフレームは、2ポンド（1kg）未満です。[ 59 ]
木材は当初から使われており、竹は強度対重量比と剛性が高い天然複合材料で、1894年から自転車に使われてきました。[ 60 ] [ 61 ]現代の自転車は、接着された金属製の接続部と部品に竹を主要フレームとして使用しています。[ 61 ] [ 62 ] [ 63 ]
駆動系は、ボトムブラケットによって軸に固定されたクランクを回転させるペダルから始まります。ほとんどの自転車はチェーンを使用して後輪に動力を伝達します。ごく少数の自転車はシャフトドライブを使用して動力を伝達します。油圧式自転車トランスミッションも製造されていますが、非効率的で複雑になる可能性があります。[ 64 ]
自転車の脚はペダリング速度（ケイデンス）の狭い範囲で最も効率的に働くため、可変ギア比は、さまざまな地形を走行しながら最適なペダリング速度を維持するのに役立ちます。主に実用的な自転車の中には、3～14のギア比を持つハブギアを使用するものもありますが、ほとんどの自転車は、チェーンをチェーンリングとスプロケットと呼ばれる異なるコグ間で移動させてギア比を選択する、一般的に効率的なディレイラーシステムを使用しています。ディレイラーシステムには通常、2つのディレイラー（メカ）があり、1つは前輪にチェーンリングを選択するために、もう1つは後輪にスプロケットを選択するためにあります。ほとんどの自転車には、2つまたは3つのチェーンリングと、後輪に5～12個のスプロケットがあり、理論上のギア数は前輪と後輪を掛け合わせて計算されます。実際には、多くのギアが重なり合ったり、チェーンを斜めに走らせる必要があるため、使用可能なギアの数は少なくなります。[ 64 ] [ 65 ]
チェーン駆動の代替手段として、歯付きベルトを使用する方法があります。これはチェーンとほぼ同じように機能し、メンテナンスがほとんど不要なため通勤者に人気があります。チェーンよりも効率がやや劣り、スプロケットのカセット間で変速することはできませんが、シングルスピードまたはハブギアと組み合わせて使用されます。[ 66 ]
さまざまなギアとギア範囲は、さまざまな人やサイクリングスタイルに適しています。多段変速自転車は、状況に合わせてギアを選択できます。サイクリストは、下り坂では高いギア、平坦な道では中程度のギア、上り坂では低いギアを使用できます。低いギアでは、ペダルを1回転するごとに後輪の回転数が少なくなります。これにより、同じ距離を移動するために必要なエネルギーがより多くのペダル回転に分散され、上り坂、重い荷物を積んでいる場合、または強い向かい風の中での走行時の疲労が軽減されます。高いギアでは、一定の速度を維持するためにサイクリストがペダルを回転させる回数は少なくなりますが、ペダルを1回転するごとに多くの力が必要になります。[ 67 ]
チェーン駆動式トランスミッションでは、クランクに取り付けられたチェーンリングがチェーンを駆動し、チェーンがリアスプロケット（カセットまたはフリーホイール）を介して後輪を回転させます。ギアのオプションは4種類あります。チェーンリングと一体化した2速ハブギア、最大3枚のチェーンリング、最大12枚のスプロケット、そして後輪に組み込まれたハブギア（3速から14速）です。最も一般的なオプションは、リアハブまたは複数のチェーンリングと複数のスプロケットの組み合わせです（その他の組み合わせも可能ですが、あまり一般的ではありません）。
ハンドルバーはステムに接続され、ステムは前輪を収めるフォークに接続されています。このアセンブリ全体は、ヘッドセットベアリングによって保持され、ステアリング軸を中心に回転します。
ハンドルバーには3つの一般的なスタイルがあります。1970年代までヨーロッパなどで標準だった直立ハンドルバーは、ライダーに向かって緩やかに後方に湾曲しており、自然なグリップと快適な直立姿勢を提供します。ドロップハンドルバーは、前方に下方に湾曲しているため「ドロップ」しており、サイクリストはより空気抵抗の少ない「かがんだ」姿勢、またはより直立した姿勢のどちらかを使用できます。マウンテンバイクは一般的に「ストレートハンドルバー」または「ライザーバー」を備えており、後方へのスイープの度合いと上方への上昇のセンチメートル数、およびホイールに対するてこの力が増加するため、より優れたハンドリングを提供する幅広のハンドルバーを備えています。[ 69 ]
サドルもライダーの好みによって異なり、短距離ライダーが好むクッション付きのものから、脚の振り幅を広げられる幅の狭いものまであります。快適性はライディングポジションによって左右されます。[ 70 ]コンフォートバイクやハイブリッドバイクでは、サイクリストはシートの上に高く座り、体重がサドルに下向きにかかるため、幅が広くクッション性の高いサドルが好まれます。ライダーが前かがみになるレーシングバイクでは、ハンドルバーとサドルの間で体重がより均等に分散され、股関節が屈曲するため、幅が狭く硬いサドルの方が効率的です。男性と女性のサイクリスト用に異なるサドルデザインが存在し、性別による解剖学的構造や坐骨幅の測定値の違いに対応していますが、[ 71 ]自転車は通常、男性に最も適したサドルで販売されています。サスペンションシートポストとシートスプリングは衝撃を吸収して快適性を提供しますが、自転車全体の重量が増加する可能性があります。
リカンベント自転車は、リクライニングチェアのようなシートを備えており、特に座面、背中、首、肩、手首などに痛みがあるライダーにとっては、サドルよりも快適だと感じられる場合があります。リカンベント自転車のステアリングは、シート下式とシート上式の2種類があります。
自転車のブレーキには、摩擦パッドがホイールのリムに押し付けられるリムブレーキ、機構がホイールハブ内に収められているハブブレーキ、パッドがハブに取り付けられたローターに作用するディスクブレーキがあります。ほとんどのロードバイクはリムブレーキを使用していますが、ディスクブレーキを使用しているものもあります。[ 72 ]ディスクブレーキは、重量と複雑さが増す一方で、パワーが増すため、マウンテンバイク、タンデム自転車、リカンベント自転車では他のタイプの自転車よりも一般的です。[ 73 ]
手動ブレーキでは、ハンドルバーに取り付けられたブレーキレバーに力が加えられ、ボーデンケーブルまたは油圧ラインを介して摩擦パッドに伝達されます。摩擦パッドはブレーキ面に圧力をかけ、摩擦によって自転車の速度を落とします。リアハブブレーキは、手動式とペダル式があり、後者は1960年代まで北米で人気だったバックペダル式コースターブレーキです。
トラック自転車にはブレーキがありません。なぜなら、すべてのライダーがトラックを同じ方向に走行するため、急減速する必要がないからです。トラック自転車はすべて固定ギアなので、フリーホイールがなく、ライダーは減速することができます。フリーホイールがないため、惰性走行は不可能で、後輪が回転しているときはクランクも回転します。減速するには、ライダーはペダルに抵抗を加え、それがブレーキシステムとして機能します。これは、従来の後輪ブレーキと同じくらい効果的ですが、前輪ブレーキほど効果的ではありません。[ 74 ]
自転車のサスペンションとは、ライダーと自転車全体または一部を浮かせるために使用されるシステムまたは複数のシステムのことです。これには2つの目的があります。1つは、車輪を地面と常に接触させてコントロール性を向上させること、もう1つは、路面の凹凸による衝撃からライダーと荷物を隔離して快適性を向上させることです。[ 75 ]
自転車のサスペンションは主にマウンテンバイクに使用されていますが、路面の悪さによる振動の問題に対処するのに役立つため、ハイブリッド自転車にもよく使用されています。サスペンションはリカンベント自転車にとって特に重要です。直立自転車のライダーはペダルに立ってサスペンションの利点の一部を得ることができますが、リカンベントのライダーはそれができないためです。[ 75 ]
基本的なマウンテンバイクやハイブリッドバイクは通常フロントサスペンションのみを備えているが、より高度なものはリアサスペンションも備えている。ロードバイクにはサスペンションがないことが多い。[ 75 ]
ホイールの車軸は、フレームとフォークのフォークエンドに収まります。ホイールのペアは、特に既製品の高性能ホイールの文脈では、ホイールセットと呼ばれることがあります。タイヤは、その用途によって大きく異なります。ロードバイクは通常、幅25 mm (1インチ)から35 mm (1.4インチ)のタイヤを使用し、 [ 76 ]時には完全に滑らか、またはスリックで、滑らかな路面を高速で走行するために高圧に膨らませます。オフロードタイヤは通常、幅が広く、30 mm (1.2インチ)から100 mm (4インチ)で、[ 77 ]泥道でのグリップのためのトレッドや、氷上でのグリップのための金属スタッドが付いています。[ 78 ]
スポーツ自転車ではオプションのアクセサリーとなることが多い一部の部品は、実用自転車では利便性、快適性、安全性、視認性を高めるために標準装備となっています。スポイラー付きフェンダー（マッドフラップ）は、濡れた場所を走行する際に、サイクリストと可動部品を水しぶきから保護します。一部の国（ドイツ、イギリスなど）では、フェンダーはマッドガードと呼ばれています。チェーンガードは、チェーンに付着した油から衣服を保護するとともに、衣服がチェーンとクランクセットの歯の間に挟まれるのを防ぎます。キックスタンドは、駐輪時に自転車を直立させ、自転車ロックは盗難を防止します。フロントバスケット、フロントまたはリアの荷物キャリアまたはラック、片側または両側の車輪の上に取り付けられたパニアバッグは、装備や荷物を運ぶために使用できます。親は、子供を運ぶために、リアに取り付けるチャイルドシート、クロスバーに取り付ける補助サドル、またはその両方を追加することがあります。自転車には、荷物、子供、またはその両方を運ぶためのトレーラーを牽引するためのヒッチを取り付けることもできます。
つま先クリップ、つま先ストラップ、クリップレスペダルは、足を適切なペダル位置に固定し、サイクリストがペダルを引いたり押したりできるようにします。技術的なアクセサリーには、速度、距離、心拍数、GPSデータなどを測定するサイクルコンピューターがあります。その他のアクセサリーには、ライト、反射板、ミラー、ラック、トレーラー、バッグ、ウォーターボトルとボトルケージ、ベルなどがあります。[ 79 ]自転車のライト、反射板、ヘルメットは、一部の地域で法律で義務付けられています。ヨーロッパでは、ボトルダイナモ、ライト、フェンダー、ラック、ベルを備えた自転車を見るのがより一般的です。サイクリストはまた、体にぴったりフィットする高視認性の特殊な衣服を着用しています。
子供用自転車には、自転車のホーン、リボン、スポークビーズなどの装飾品が取り付けられている場合があります。[ 80 ]補助輪は、自転車に乗る練習の際に使用されることがありますが、専用のバランスバイクの方が、より効果的に自立した乗り方を教えることができます。[ 81 ] [ 82 ]
自転車用ヘルメットは、衝突や事故の際に負傷を軽減することができ、多くの地域ではライダーに適切なヘルメットの着用が法律で義務付けられています。[ 83 ] [ 84 ]ヘルメットはアクセサリー[ 79 ]または衣類[ 85 ]として分類される場合があります。
自転車トレーナーは、自転車が静止した状態でサイクリストが自転車を漕ぐことを可能にするために使用されます。レース前のウォーミングアップや、走行条件が良くない屋内での使用によく使用されます。[ 86 ]
自転車部品には、スペアパーツの互換性を確保し、最低限の製品安全性を維持するために、多くの公式規格や業界標準が存在します。国際標準化機構（ISO）には、自転車に関する特別な技術委員会であるTC149があり、その範囲は「用語、試験方法、性能と安全性の要件、互換性に特に関連する自転車、その部品および付属品の分野における標準化」です。[ 87 ]
欧州標準化委員会（CEN）には、サイクルに関する欧州規格を定義する技術委員会TC333も存在します。その任務は、CENサイクル規格がISO規格と調和することです。一部のCENサイクル規格はISOが規格を発行する前に開発されたため、この分野では欧州の影響が強くなっています。欧州サイクル規格は最低限の安全要件を記述する傾向がありますが、ISO規格は歴史的に部品の形状を調和させてきました。[注1 ] [ 88 ]
自転車産業、あるいはサイクリング産業とは、自転車とサイクリングに関わる産業全般を指す。これには少なくとも、自転車メーカー、部品・コンポーネントメーカー、アクセサリーメーカーが含まれる。さらに、販売代理店、小売業者、自転車関連団体、自転車イベント主催者、自転車関連サービス提供者なども含まれる。
世界の自転車産業は2024年に660億ドルの売上を記録した。[ 89 ]
自転車は何十年も良好な状態を保つことができます。[ 53 ]機械的な可動部品を持つすべての製品と同様に、自転車も定期的なメンテナンスと摩耗した部品の交換が必要です。自転車は自動車に比べて比較的シンプルなので、一部のサイクリストはメンテナンスの一部を自分で行うことを選択します。一部の部品は比較的簡単な工具で簡単に管理できますが、他の部品はメーカー固有の専門工具が必要になる場合があります。
自転車の部品は、さまざまな価格帯や品質レベルで販売されています。メーカーは通常、特定の自転車のすべての部品をほぼ同じ品質レベルに保つように努めていますが、非常に安価な市場では、目立たない部品（例えばボトムブラケット）でコスト削減が行われている場合があります。
タイヤの空気圧を適切に保つことで、自転車の乗り心地に大きな違いが生まれます。自転車のタイヤには通常、サイドウォールに100～1,400 kPa（15～200 psi）の適切な空気圧を示すマークが付いています。[ 94 ]長期的には、タイヤは1,500～5,000キロメートル（900～3,000マイル）走行後に摩耗します。パンクは、摩耗したタイヤの最も目に見える兆候であることが多いです。[ 95 ]
多くの地域のサイクリング団体は、ブレーキやその他の基本的な部品を無料で点検してくれますし、自転車店も低価格で点検してくれます。[ 96 ]ディスクブレーキは清掃できますが[ 97 ]、専門家によるメンテナンスが必要になる場合もありますが、リムブレーキの方が調整が簡単です。[ 96 ]
チェーンは石鹸水で洗って軽く潤滑することができますが、数年後には交換が必要になる場合があります。[ 96 ]ディレイラーのピボットポイントなどの他の部品も潤滑できますが、油が多すぎると汚れが付着する可能性があるため、軽く塗布してください。[ 98 ]
実際に修理できる自転車部品はごくわずかで、故障した部品を交換するのが一般的です。
路上で最もよくある問題は、タイヤのインナーチューブのパンクです。パンクを修理するにはパッチキットを使用するか、チューブを交換することができますが、後者の解決策はコストが高く、材料の無駄になります。[ 99 ]タイヤのブランドによっては、他のものよりもはるかにパンクに強く、多くの場合、1 層または複数のケブラー層が組み込まれています。そのようなタイヤの欠点は、重く、取り付けや取り外しが難しい場合があることです。
自転車には、店でも路上でも使える専用の工具があります。多くのサイクリストは工具キットを持ち歩いています。これには、タイヤパッチキット（ハンドポンプまたはCO2ポンプ、タイヤレバー、スペアチューブ、自己粘着パッチ、またはチューブパッチ材、接着剤、サンドペーパーまたは金属おろし器（パッチを当てるチューブ表面を粗くするため）、場合によってはフランス製のチョークのブロックなど、さまざまな組み合わせが含まれている場合があります） 、レンチ、六角レンチ、ドライバー、チェーンツールなどが含まれる場合があります。さまざまなネジ留め部品、特に頻繁に潤滑されるボールベアリングの「コーン」のメンテナンスには、特殊な薄型レンチが必要になることがよくあります。[ 100 ] [ 101 ]また、これらの工具の多くを1つのコンパクトなデバイスにまとめた、サイクリング専用のマルチツールもあります。より特殊な自転車部品には、特定のメーカー専用の専用工具など、より複雑な工具が必要になる場合があります。
自転車は文化と産業の両面において、人類社会に大きな影響を与えてきた。[ 102 ] [ 103 ]
20世紀初頭頃、自転車の普及により、労働者は郊外のより広い住居から通勤できるようになり、都心部の集合住宅の混雑が緩和された。また、馬への依存度も低下した。自転車は徒歩に比べてエネルギー効率が3倍、速度も3～4倍速かったため、人々はレジャー目的で郊外へ出かけることも容易になった。
世界中の都市部では、交通渋滞や大気汚染を軽減するために、自転車道などの自転車インフラが都市計画に利用されています。 [ 104 ]世界中の多くの都市では、自転車シェアリングシステムやコミュニティ自転車プログラムと呼ばれる制度が導入されています。[ 105 ] [ 106 ]これらの最初のものは、 1965年にアムステルダムで実施されたホワイトバイシクル計画です。その後、ラ・ロシェルではイエローバイシクル、ケンブリッジではグリーンバイシクルが導入されました。これらの取り組みは公共交通機関を補完し、自動車交通の代替手段として渋滞や汚染の軽減に役立ちます。[ 107 ]ヨーロッパ、特にオランダ、ドイツ、デンマークの一部では、自転車通勤が一般的です。コペンハーゲンでは、自転車通勤や観光に自転車を利用することを推奨するサイクリング大使館を運営する自転車団体があります。英国には、従業員が通勤用に新しい自転車を非課税で購入できる税制優遇制度（IR 176）があります。[ 108 ]
オランダでは、すべての鉄道駅で無料の自転車駐輪場が提供されており、少額の料金でより安全な駐輪場も利用できます。大きな駅では自転車修理店も併設されています。自転車は非常に人気が高く、デルフトのように駐輪場の収容能力を超える場合もあります。デルフトでは通常、収容能力を超えています。[ 109 ]ノルウェーのトロンハイムでは、急な坂道でサイクリストを支援するために、トランペ自転車リフトが開発されました。多くの都市のバスには、前面に自転車キャリアが取り付けられています。
国によっては、公式な支援がほとんどないにもかかわらず、自転車文化が何世代にもわたって街の風景に溶け込んでいる町がある。ポルトガルのイルハヴォはまさにそのような町だ。
自転車が公共交通機関に統合されていない都市では、通勤者はしばしば自転車を混合交通手段として利用し、自転車を駅やその他の高速交通機関への往復に使用します。数マイル通学する学生の中には、自宅からキャンパスの駐車場まで車で行き、そこから自転車で授業に向かう人もいます。折りたたみ自転車は、持ち運ぶ際にかさばらないため、このような状況で便利です。ロサンゼルスでは、自転車や車椅子のためのスペースを増やすために、一部の電車で座席を少し減らしました。[ 110 ]
特にテクノロジー分野の一部の米国企業は、革新的な自転車のデザインと職場での自転車利用促進の両方に取り組んでいる。FoursquareのCEOであるデニス・クロウリーは、ベンチャーキャピタリストから資金を調達していた当時、「自転車でプレゼンテーションの会議に出席していた」が、ニューヨーク本社を「自転車での移動が容易な場所」に移転することを決定した。オフィス内の駐車場も本社計画において重要な要素だった。ニューヨーク大学のルーディン交通政策・管理センターを運営するミッチェル・モスは2012年に、「自転車は、教育を受けたハイテク労働者にとって好ましい移動手段となっている」と述べている。[ 111 ]
自転車は多くの発展途上国において重要な交通手段となっている。最近まで、自転車はアジア諸国の日常生活に欠かせないものであった。通勤、通学、買い物、そして日常生活全般において、最も頻繁に利用される交通手段である。ヨーロッパでも自転車は広く利用されている。[ 112 ]また、自転車は人々の健康維持に役立つ適度な運動にもなる。[ 113 ]
自転車は視覚芸術においても称賛されている。その一例が、世界中で開催されている映画祭である「自転車映画祭」だ。
自転車による貧困削減とは、自転車へのアクセスとそれを支える交通インフラが貧困を劇的に削減できるという概念である。[ 114 ] [ 115 ] [ 116 ] [ 117 ]これは、南アジアとアフリカのさまざまなパイロットプロジェクトで実証されている。[ 118 ] [ 119 ] [ 120 ]アフリカ（ウガンダとタンザニア）とスリランカで数百世帯を対象に行われた実験では、自転車が貧困家庭の収入を最大35%増加させることができることが示されている。[ 118 ] [ 121 ] [ 122 ]
農村部の貧困緩和における費用対効果分析の観点から見ると、交通機関は最も優れた効果を発揮する分野の一つである。例えば、1990年代のインドにおける道路投資は、農村経済における他のほとんどすべての投資や補助金よりも3～10倍も効果的であった。道路はマクロレベルで交通を円滑化し、自転車の利用はミクロレベルでそれを支える。その意味で、自転車は貧困国における貧困撲滅のための最も効果的な手段の一つとなり得る。
安全自転車は女性に前例のない移動手段を与え、西洋諸国における女性の解放に貢献した。自転車がより安全で安価になるにつれて、より多くの女性が自転車が象徴する個人の自由を享受できるようになり、自転車は19世紀後半、特にイギリスとアメリカで新しい女性の象徴となった。 [ 4 ] [ 124 ] 1890年代の自転車ブームは、いわゆる合理的な服装運動にもつながり、コルセットや足首まであるスカートなどの窮屈な衣服から女性を解放し、当時衝撃的だったブルマーに取って代わった。[ 4 ]
19世紀のフェミニストや女性参政権論者たちは、自転車を女性のための「自由の機械」と認識していた。アメリカのスーザン・B・アンソニーは、1896年2月2日のニューヨーク・ワールド紙のインタビューで、「自転車は世界中のどんなものよりも女性を解放するのに貢献したと思う。女性が自転車に乗って通り過ぎるのを見るたびに、私は喜びを感じる。自転車に座った瞬間、彼女は自立と独立の感覚を得る。そして、束縛されない女性らしさの象徴として、彼女は走り去っていく」と述べている。[ 125 ] : 859 1895年、女性キリスト教禁酒同盟の厳格な会長フランシス・ウィラードは、75ページの挿絵入り回想録『車輪の中の車輪：自転車の乗り方を学んだ方法、その途中での考察』を執筆し、彼女の自転車「グラディス」が彼女の健康と政治的楽観主義に「喜びをもたらす効果」を与えたと称賛した。[ 123 ]ウィラードは自転車の比喩を用いて、他の女性参政権運動家たちに行動を起こすよう促した。[ 123 ]
1985年、ジョージナ・テリーは初の女性専用自転車会社を設立した。彼女のデザインは、女性にフィットするように選ばれたフレーム形状とホイールサイズを特徴とし、トップチューブが短く、リーチがより適切であった。[ 126 ]
自転車製造は他の産業にとって訓練の場となり、フレーム本体だけでなく、ボールベアリング、ワッシャー、スプロケットといった特殊部品においても、高度な金属加工技術の開発につながった。これらの技術は後に、熟練した金属加工職人や機械工が初期の自動車や航空機に使用される部品を開発することを可能にした。
ウィルバー・ライトとオービル・ライトという二人の実業家は、1890年代の自転車ブームの時期に、自転車を設計、製造、販売するライト・サイクル・カンパニーを経営していた。 [ 127 ]
また、自転車メーカーは、後に採用される産業モデル、すなわち機械化と大量生産（後にフォードとゼネラルモーターズが模倣し採用）[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] 、垂直統合[ 129 ]（これも後にフォードが模倣し採用）、積極的な広告[ 131 ]（1898年の米国定期刊行物における広告の最大10%が自転車メーカーによるものだった）[ 132 ] 、より良い道路のためのロビー活動（広告としての役割と、より多くの乗車場所を提供することで売上を向上させるという副次的効果があった）[ 130 ]などを教えることにも役立った。これらはすべてポープが最初に実践したものである。[ 130 ]さらに、自転車メーカーは毎年モデルチェンジ[ 128 ] [ 133 ] （後に計画的陳腐化として嘲笑され、通常はゼネラルモーターズの功績とされる）を採用し、これは非常に成功した。[ 134 ]
初期の自転車は、流行に敏感なエリート層に採用された顕示的消費の一例であった。 [ 135 ] [ 136 ] [ 137 ] [ 128 ] [ 138 ] [ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]さらに、自転車自体よりも高価になる可能性のあるアクセサリーのプラットフォームとして機能することで、バービー人形のようなものへの道を開いた。[ 128 ] [ 142 ] [ 143 ]
自転車は、自転車メッセンジャー[ 144 ]、移動仕立て屋[ 145 ] 、乗馬学校[ 146 ]、レース場[ 147 ] [ 146 ]など、新しいタイプのビジネスの創出や発展に貢献しました。自転車のボードトラックは後に初期のオートバイや自動車レースに採用されました。スポーク締め具[148]や特殊なライト[143][148]、靴下や靴[149]、イーストマン社のポコ[150]のようなカメラなど、さまざまな新しい発明がありました。これらの発明の中で最もよく知られ、最も広く使われているのは、おそらく自転車以外にも広く採用されたチャールズ・ベネットのバイクウェブで、後にジョックストラップと呼ばれるようになりました[ 151 ]。
また、自動車の導入によって爆発的に広がる公共交通機関からの離脱も予兆していた[ 152 ] 。
JK スターリーの会社は 1890 年代後半に Rover Cycle Company Ltd. となり、自動車の製造を開始した際にRover Company に社名を変更した。Morris Motors Limited (オックスフォード) とŠkodaも、ライト兄弟と同様に自転車事業から始まった。[ 153 ]最終的にエンジンメーカーのAilsa Craigとなった Alistair Craigも、1885 年 3 月にグラスゴーで自転車の製造から始めた。
一般的に、アメリカやヨーロッパの自転車メーカーは、自社製のフレームと他社製の部品を組み合わせて自転車を組み立てていました。ただし、レイリーのような大手メーカーは、ボトムブラケットや車軸など、自転車のほぼすべての部品を自社で製造していました。近年、これらの自転車メーカーは生産方法を大きく変え、現在では、自社でフレームを製造しているメーカーはほとんどありません。
多くの新興企業や小規模企業は製品の設計とマーケティングのみを行い、実際の生産はアジアなど他の場所で行っています。例えば、現在世界の自転車の60%以上が中国で製造されています。このような生産拠点の移転にもかかわらず、中国やインドなどの国々が豊かになるにつれて、自動車やオートバイの価格が手頃になったため、自転車の使用は減少しています。[ 154 ]海外市場で中国製自転車が普及している主な理由の1つは、中国の労働コストが低いことです。[ 155 ]
当時の欧州金融危機の影響もあり、2011年にはイタリアにおける自転車の販売台数（175 万台）が新車の販売台数を上回った。[ 156 ]
自転車に関連する排出物は、自転車の製造段階と、実際の使用段階における動力源、つまりペダルを漕ぐために消費される食物、あるいは電動自転車の場合は必要な電力から発生する。
使用される材料は主に鋼鉄、アルミニウム、炭素繊維です。他の産業と比較すると、使用される材料の量は非常に少なく、金属はリサイクルしやすいです。[ 157 ]気候への影響に関するライフサイクルアセスメントによると、中国での生産では自転車1台あたり約150 kg CO₂eq、電動自転車1台あたり約250 kg CO₂eq、ヨーロッパでの生産では自転車1台あたり約70 kg CO₂eq、電動自転車1台あたり約130 kg CO₂eqとなっています。[ 158 ]
排出源のもう1つは、タイヤの摩耗によるゴム汚染です。マウンテンバイクのタイヤを使った研究では、オフロードでの摩耗率は、最初は100kmあたり3.6グラムのゴムでしたが、その後100kmあたり2グラムに減少しました。これは、オンロードでの自動車の1台あたり100kmあたり11～12グラムと比較したものです。[ 159 ]
自動車と同様に、自転車も初期には運行に制限があった。広告活動と無料の宣伝効果を得るため、アルバート・A・ポープは自転車利用者のために訴訟を起こした。[ 130 ]
1968年の国連ウィーン道路交通条約では、自転車は車両とみなされ、自転車を操作する人（実際に乗っているかどうかに関わらず）は運転者または操縦者とみなされます。[ 160 ] [ 161 ]多くの国の交通法規はこれらの定義を反映しており、自転車が公道で使用される前に一定の法的要件を満たすことを要求しています。多くの管轄区域では、道路走行に適した状態でない自転車を使用することは違反です。[ 162 ] [ 163 ]一部の国では、自転車は夜間に走行する際に機能する前照灯と後照灯を備えていなければなりません。[ 164 ] [ 165 ]
自転車は価値が高く転売しやすいため、盗難の標的になりやすい。[ 66 ]多くの犯罪が報告されていないため、毎年盗まれる自転車の数を正確に把握することは難しい。[ 64 ]モントリオール国際持続可能交通ジャーナルの調査参加者の約50%は、現役のサイクリストとして生涯に一度自転車盗難の被害に遭っている。[ 166 ]ほとんどの自転車にはシリアル番号があり、盗難の場合に身元確認のために記録することができる。[ 167 ]
コースターブレーキは1890年代に発明されました。
まあ、シリアル番号のない自転車もいくつかあるかもしれないが、それはまれで、手作りの自転車や本当に古い自転車にしか見られない。
