チャリの歴史、ここにあり。

人力で、安定していて、速くて、エコな乗り物である自転車っていうのは、長い歳月をかけて進化しています。どうやって始まったかを見ていきましょう。

1790年代ー始まり

初めて登場した1人乗りの2輪車は、木製のフレームに2つの車輪がついたオモチャっぽい簡単な作りのものでした。乗り手はフレームにまたがって、足で地面を蹴って車体を引きずりながら前に進むというもの。

これを発明した人は、はっきりはしていないものの、フランスの職人Médé de Sivracさんという人が最初にこのデザインをしたんではないかと言われています。

このデザインには大きな問題がありました。という安定性での問題がありました。それに曲がるのが難しい。曲がるには、乗り手が前の車輪を持ち上げて引きずりながら向きを変えるというのを何度も繰り返して、やっと進めるという面倒臭い感じでした。

安定性のなさは、でこぼこの道では余計に進むのが難しいという結果に終わりました。

1820年代ー自転車の祖先

さて、発明の話に行く前にこの頃の大きな出来事を見てみましょう。1815年にインドネシアのタンボラ山が噴火しました。この噴火によって穀物がなくなってしまい、飢えを招き、たくさんの馬が死んでしまいました。

ドイツの公務員Baron Karl von Draisさんは馬の代わりになるものを探していました。それでオモチャの乗り物だったものを改善して、歴史的に有名な足蹴り自転車｢ドライジーネ｣を発明しました。この自転車の祖先は時速15キロまでスピードが出ました。

大変重要だった改善というのが、前輪に簡単なジョイントをつけたこと。これによって方向転換を可能にしたんですね。スピードが上がることで乗り手が楽なように背もたれもつけられました。

そして足を地面につけるというのはまだ変わりませんでした。

1830年代 ー最初の本物の自転車

を発明したのは、スコットランドの鍛冶屋、Kirkpatrik Macmillanさんでした。

Macmillanさんは足の近く両側にレバーを取り付けました。レバーの片端はフレームにくっついていて、もう片端には短いレバーがくっついていて、それにはペダルがつけられていました。乗り手がペダルを振動させると、後ろの車輪に取り付けられたロッカー棒が回転するという仕組み。これは｢ベロシペード｣と呼ばれることになりました。

この仕組みの詳しい動きは、下の絵を見てください。リンク2（クランク）が360度回転すると、リンク4（ロッカー棒）が振動します。ベロシペードの写真をよーく見てください。真ん中に黒いもの見えますでしょうか。これハンドルまで繋がる線がくっついています。ブレーキの最初のモデルなんですね。スピードが上がるようになってきたので、足ブレーキをかけるのは危なくなってきたからです。



Macmillanのベロシペード、倒産

Macmillanベロシペードは乗り手が地面から足を離して乗れる最初の本物の自転車となったわけですが、倒産してしまうんですね。足を振動させるという動きが車体ごと持ち上げて方向転換するより面倒臭かったということでしょうか。

1870年代ーMichauxのベロシペード

それから40年の間デザインの改善もイノベーションもみられないままでしたが、フランスの鍛冶屋、Pierre Michauxさんの新しいデザインが登場。レバーの代わりにペダルをつけたんですね。ペダル・クランクを前輪につけるという仕組みでした。

Michauxのベロシペードは現代の子供用3輪車に似ていました。そしてもう一つのイノベーションがありました。

サスペンションの使用にもかかわらず、鋳鉄製のフレームと木製の車輪は乗り心地が悪く、乗り手に結構な衝撃を与えたため、Michauxのベロシペードは｢ボーン・シェイカー｣とのあだ名をつけられました。

次のデザインに行く前にちょっと理論を

目標は自転車のスピードを上げること。

● 速度は、単に時間で割った走行距離。

● 走行距離は、前輪の回転数によって決まる。

● 一回転での走行距離は、車輪の円周に等しい。車輪の円周は踏込まれた車輪の直径によって決まる。

というわけで走行距離を上げる方法があります。一単位時間の回転数をあげるか、車輪の直径を大きくする、の2つの方法です（車輪が重くなりすぎるので両方一緒には無理でした）。とりあえず、この考え方を覚えておいてください。

自転車に乗るとき、長い距離を走行できるという以外に前に進むためのトラクションを作り出すトルク・回転力が必要です。

では試してみましょう

自転車を自転車スタンドに立ててペダルを手で漕いでみましょう。どんどんスピードを上げてみてください。RPM（1分間あたりの回転数）がしきい値に達した後、ペダルを漕いでいた力が減っていくのがわかるはずです。これは、私たちの手（あるいは足）がある一定のRPMより早いスピードを出せなくなったあと起こることなんです。

加えられた力が最大となるときに、最適なRPMが生まれます。人間の足だとこれは大体50RPMだと言われています。

当時は乗り手にとって大きな衝撃があるのと、かなり乗り心地が悪かったため、前輪を早いRPMで漕ぐということが理にかなっているとは思われていなかったんです。

というわけで残された選択肢は、直径を大きくするということですね。

車輪の円周を大きくすると一回転での距離が伸びました。これによりスピードも上がりましたが、また問題も発生しました。

1870年代から1900年代は大車輪の時代でした。商業的にも大成功。この大車輪は、以前のデザインから大幅に伸びて最高で時速20マイル（約32キロ）まで出ました。早いスピードが出るようになって生まれた問題はその大きさでした。重力の中心が非常に高くなり、前輪に近づいたんです。早く漕ぎながら曲がると安定性を失ってしまって、小石を踏んだり、ブレーキをかけることで乗り手が吹っ飛んでしまうようになったんです。

現代的なデザインへ

イギリス人のHenry J. Lawsonさんは、数多くの問題をとっぱらい、のちに｢セーフ・バイク｣と呼ばれるようになる新しいデザイン｢バイクレット｣を発明しました。

写真からわかるように、前輪の大きさがサイズダウンして、直接車輪を漕ぐ代わりに歯車の大きさでもっと高いRPMが出るようになりました。

その後小さな変化がたくさん加えられましたが、大きな変化も現れます。前後両方の車輪のサイズが同じになり、空気式タイヤになり、ベルがつけられ、車輪の組み方もラジアル組からタンジェント組に代わり、もっと安定した強い作りに変わったんですね。

下のビデオで自転車の進化、1分で見られます。

※ この記事はRaj ArjitさんがQuoraに投稿した内容を米Gizmodoが許可を得て転載したものの翻訳です。

Raj Arjit - Gizmodo US［原文］

（リョウコ）