自転車道場

小杉むさしさん
いろいろ考え方があると思うけど、僕はちょっと違うかな。
自分がプロフェッショナルであるフィールドで戦うときは、非常に理性的な戦い方します。
勝てる確率を計算して、勝率3割なら勝率3割で黒字になる分しかお金もかけません。練習にスーパーレコード、決戦ホイールみたいな無駄なコストのかけ方もしません。

趣味でやってる自転車は逆。勝てる勝てない、賞金のあるなし全部関係なく限界以上に張り切っちゃうし、趣味だからこそ無限にお金もかけます。趣味だからこそコストは度外視。いくらつかってももったいなくありません。

スピード出すことに意味もメリットもなんにも無いけど、考えてみたら自転車にのること自体別に意味もメリットも無いです。自転車が唯一無二の安全快適な運動ってわけじゃあないですし。ブルベに出るなんてもっと意味ないです。でも意味なくても、お金もらえなくても35キロで巡航できたらうれしいなあ。別にお金もらえないとうれしくないってことないですよ。

まあ、お金かけるのもったいないって人もいるのは知ってますし、ほどほどにって人もいるだろうし、大多数の人は35キロで巡航出来てもうれしくないでしょうし、したくもないでしょう(笑)。わかります。考え方はいろいろですよ。

なーんて言ったりしましたけど、実はディープ・インパクトさんの言うことよーくわかるんですよ。
僕はコンピューター関係が専門で、CPUとか携帯電話とかゲーム機なんかは欲しいと思わなくても常に最新型を押し付けられて開発してたし、発売前の試作品なんかがアップルやインテルから提供されたりしてたせいで、新型が出るたびに話題にするメディアも、その話題に沸く一般の人達も「アホだこいつらｗｗｗｗ。シゴトでもないのに速いCPU使ってどーすんだよｗｗｗ」っていつも思ってました。これ自転車に置き換えるとディープインパクトさんの言ってることと同じなんですよね。あはは。

普通の人達はシゴトじゃないからこそ速いCPU使ってみたいんだよねえ。たぶん。

セリーノさん
おー。いろんなホイール組んだ経験あるんですねえ。
私は今RS21を「スゲー」とか思ってるんですけど、自分でホイールを組んで「スゲー」とまで思えないとしても、「へー」くらいには思ってみたい(笑)

例えばどんなのを組んだら面白いでしょうか。

なんか、こんなの面白いと思うってのありませんか。やっぱりリムの軽い山岳ブルベ決戦ホイール？
軽いリムで組むっってことはしっかり32本使って普通に綾をとって組むのがいいんでしょうか。後輪16対8はやってみたいんですけど、その場合に前輪が32本だったら変かなあとか無駄なこと考えちゃいます。

skogenさん
ホイールを回して、自転車を動かすのに必要なエネルギーの雑多な理屈や考察です。「ホイールではリム重量が特に重要になる、という結論は私には導き出せ無かった」と書きましたが、その具体的な内容です。自分自身、考え違いも多かったので、まとめてみました。

軽い軽い病に罹りかけてましたが、自分で治すことだできたと思います。
ペダリングスキルが大事というのも理屈では納得できました。

以下、ぐだぐだと書いてますが、ホイール選びの役には立ちません。^^;

１．ホイールの回転運動のエネルギーについて
リム質量をm、リム半径をrとすると、リムの慣性モーメント I=mr^2、運動エネルギーE=(Iω^2)/2ですが、リムの微小領域の接線速度rωは自転車の速度vに等しいため、E=(mr^2ω^2)/2=(mv^2)/2 となり、リムの重さの意味は見かけ上は並進運動の運動エネルギーと同じです。

つまり、リムの質量と自転車の質量は運動エネルギーを与えるという点からは同じで、両者を分けて考える理由はありません。リムは高速で回っているため、その質量が大きな効果を持つような印象を持ちますが、実際にはリムの接線速度は自転車の速度と同じであり、特に高速で回っている訳では無いです。（後述のジャイロ効果を考慮しない場合）

力（加速度）で考える場合、リム重量、人＋フレームの重量は、いずれもホイールの半径を腕とするモーメントとして扱います。つまり、加速に必要な力で考えてもリム重量と体重+フレーム重量を分けて考える理由はありません。

結論：
ホイールが回転体だからと言って、ホイール質量を体重＋フレーム質量とは別ものと考える特殊な効果・理由は無い。

２．力の伝達ロスについて
ホイールの重量には特殊な意味がある訳では無いとすると、ホイールの差は力の伝達ロスの大小に依存する可能性が大きくなります。

体重もリムも、力のモーメントの腕はスポークとなっており、加速時のタイヤを含めたホイール全体の変形が体重とリムで等しく損失項となります。

実際に比較してみます。RS21を装着した自転車で後輪が動かないようにしてペダルを強く押さえると、100Nぐらいの力でペダルが動くのは1mmも無いぐらい。少し緩いホイール（wh-r10）だと1mmは十分に動きます。この時のパワーを計算すると、ケイデンス90で左右の踏み込み時に断続的に25kgの体重を掛けて駆動系が4mmぐらい変形するとすれば、3Wぐらいがこの変形する構造体に蓄えられます。人の出力を100Wとして、3%の損失です。

ペダルに乗せる体重を2倍（50kg）にすると、損失は4倍（12W）になります。

ペダリングが上手で、ペダルに加えられるトルクが一定（いわゆる回すペダリング）だと、この力はタイヤの駆動力に使われるので無駄になりません。ペダリングが下手だとトルクを掛ける度にホイールは変形し、そのパワーは蓄積されては失われる（踏み込んだ力がホイールを変形させ、直後に変形による復元力が足を押し戻し、ホイールの回転に使われないため損失になる）、という事が繰り返され、多くが無駄になります。

なお、リムの変形によるロス、いわゆる転がり抵抗については考察していません。ホイールに体重を掛けてもリムはほとんど変形しませんが、わずかな変形でも360度ずっと変形しては復元を繰り返すので、もしリムが変形すればロスは無視できないはずです。

結論：
・タイヤも含めて、変形しないホイールが最も効率よく自転車を加速できる。
・タイヤ・ホイールの変形によるパワーロスはペダリングが下手だと数%

ホイールの力学の続きです。

３．ヒルクライムに関して
常に大きなパワーをホイールを介して自転車に注入し続ける必要がある山登りでは、ホイールの力の伝達効率の影響は大きいと思われます。

平地の巡航とヒルクライムでは自転車を動かすのに必要なエネルギーの構成は大きく異なります。注入するパワーは、平地は風の抵抗、登りは高低差のエネルギーでほとんどが消費されます。

運動エネルギー(mv^2)/2と高さのポテンシャルエネルギーmghから考えると、3.5mの高低差が大まかに30km/hの速度に相当します。つまり、ヒルクライムでは3.5m登るごとに、静止状態から30km/hまでの加速を繰り返す運動エネルギーが必要となり、力を使う理由は平地巡航と大きく異なります。

このように、350mの山を登るのは、30km/hまでの加速を100回繰り返すことと同じエネルギーが必要です（風の抵抗を考慮すると80回ぐらいに相当）。つまり、ヒルクライムではスタートダッシュで重要となる性能を持つホイールが必要です。

このように、高いトルクが断続的に掛かるヒルクライムでは、タイヤ・ホイールの変形が繰り返し起こります。前述のようにトルクが倍になると変形のエネルギーはは4倍になりますから、ペダリングとペダルに注入したエネルギーをロス無く自転車の運動エネルギーに換えるホイールが特に重要になると考えられます。

４．ジャイロ効果について
以上、軽いホイールは加速しやすい、という実感と合わない、納得できません。何か見落としていないか。ジャイロ効果です。

ジャイロ効果があるため、回転体を振るにはエネルギーが必要です。ペダリング時、特に加速時にはホイールが左右に振れるため、相応のパワーを注入しないといけません。

ざっと計算すると回転体のエネルギーをEとして、ホイールを角度θだけ1秒間にn回傾けるとジャイロ効果で必要なパワーは2nEsinθとなります。加速時を想定してケイデンス60（n=2）で車体を左右に5度（ダンシングとしては控えめ）ぐらい傾けながら進むのに必要なパワーは0.4E。Eはリム質量mと回転速度の2乗に比例するため、必要なパワーはリム質量に比例します。

具体的に計算するとリム+タイヤの重さを1.5kg、速度を20km/hとすると9Wとなります。意外と大きい。

フル加速する場合に車体を15度ぐらい傾け、ケイデンスが90、車速が30km/hとすると、ロスは80Wぐらいになります。これでも普通の人のパワーでは難しいですが、競輪選手がケイデンス150以上で60km/hで走りながらもがく時のジャイロに拮抗するパワーはあまりにすごいので、計算したくありません。ちょっと大き過ぎるので、どこか計算ミスがあるかも知れません。

ペダリングでは左右交互に高いトルクを掛ける際に自転車を左右に傾ける動作が自然です。ダンシング時の自転車の動きが典型的な例です。もし、車体を傾けないで加速しようとすると、自転車ではなく人が体を左右に振って、体重を移動させることになります。そのエネルギーロスは軽い自転車を振るよりずっと大きい。さらに、自転車を傾けないと力を真っ直ぐにペダルに加えることが出来ません。

ジャイロ効果と車体の慣性モーメントは自転車の体の動きに付いてくる、という実感に大きく影響すると思います。そもそも軽い自転車の方が良い理由は、重量そのものよりも、軽い自転車は人が自転車を漕ぐ際に行う体重移動に自転車が追従しやすいからだと思います。ジャイロ効果が小さいホイール（リムが軽い、あるいは回転速度が低い）、慣性モーメントが小さい自転車は、人の動きに容易に追従し、ペダリングに最適な様々な体勢に即座に追従します。これが車体が軽いと良く走ると感じる理由だと考えています。

結論：
・ホイール重量はジャイロ効果を介してパワーを必要とする
・自転車を左右に振って走る加速時、登坂時のジャイロ効果は意外と大きい。

◯まとめみたいな結論
・ホイール重量を重要視し過ぎてはいけない
・力の伝達ロスが無いホイールであることが最重要
・加速時、車体を振るとホイールのジャイロ効果が効く

ホイール選びの参考にするとすれば、まずは伝達ロスが少ないことが良いホイールの第一条件で、高速でダンシング加速ができる人は軽いリムのホイールであることも重要、といった感じでしょうか。

ただ、上の理屈でパワーロスを下げただけのホイールは乗り心地が悪く、考慮してないファクター（実走行時の制御性とか振動とか）もロスにつながるので、現実のホイールはもっと複雑だと思います。

以上です。

ヘラーマンさん
FH-RS400
色々書き込みたいことありますけど、余裕ないので少しだけ

11速対応のハブは5800以下にもあります。
4700に用意されているハブです。これは道場長も含めて知らない人が多いと思いますが、実は11速対応で、28H,32H,36Hと３種類用意されています。その証に10速スプロケ用のスペーサーも付属しています。前後であさひ価格で5585円です。

型番が4700じゃなく、FH-RS400となっているのは10速用と思われるのを避けるためだと思いますが、私は小径とか26インチぐらいしか組まないので、4600みたいに10速までのハブで出してくれた方が良かったです。もう手組するには、リヤは黒いSORAか、グレーのCLARIS FH-2400使うしかないのが悲しい。

高くなったとはいえ、剛性を含む総合性能でRS21並の11速完組がなかなか組めないのは、ダッシュかければすぐにわかるのですが、上体を使わずに淡々とシッティングで走る人はわかりにくいのかもしれません。

 セリーノさん
小杉むさしさん
道場長お勧めのTNI AL300リムでもそこそこ軽量なホイールが組めます。
自転車工房「のむラボ」さんの「のむラボホイール１号」です。

のむラボホイール１号
リム：　　Ｔｎｉ ＡＬ３００リム（実測平均４６２ｇ）
スポーク：ＤＴ コンペティション
ハブ：　　Ｔｎｉエボリューション
ニップル：アルミ
フロント実測重量：６６７ｇ（２０Ｈ）
リヤ　　実測重量：８５８ｇ（２４Ｈ）
フロント￥１２０００
リヤ　　￥１７０００

のむラボ日記(ページ中程に記載があります)
http://pass13.blog.fc2.com/blog-category-14.html
インプレのブログもありました。
http://jiteken.blog100.fc2.com/blog-entry-524.html
結構高評価ですね。で、その1号をCX-RAYで組んだのが「のむラボホイール１号ＳＬ」です。

ＣＸ－ＲＡＹ化ですが、フロントホイールは全てのスポークを変更しますが、
リヤはフリー側をコンペティションのままにしておく方がオススメらしいです。

フロント実測重量：６３３ｇ（２０Ｈ）
リヤ　　実測重量：８１６ｇ（２４Ｈでフリー側ＤＴコンペの場合）
　　　　　　　　　７８７ｇ（２４Ｈで全てＣＸ－ＲＡＹの場合）

フロント￥１７０００
リヤ　　￥２２０００（２４Ｈでフリー側ＤＴコンペの場合）
　　　　￥２５０００（２４Ｈで全てＣＸ－ＲＡＹの場合）

実際にゾンダから１号ＳＬに履き替えたお客さんいわく
「１号ＳＬのほうが速い」という感想はいただいていますとの事です。
どこまで信頼性のある評価かは判りませんが。

もっと軽量リムにするなら「のむラボホイール５号」の様なのもありますね。
32HでCX－RAY使ってるのでかなりな値段になりますが。
例えばこれでフロントをタンジェントで組めば、振動はそこそこ軽減出来る？
かも知れません。

でも、これを素人が組んで同等のものが出来るのか？そこが問題です。
私のはホビーライド用と割り切っているので気にしませんが。
参考になれば・・・。

 小杉むさしさん
Skogenさん
うーん。
エネルギーの計算の理屈は全然理解できないんですけれど、やっぱりリムの慣性モーメントを無視していいという話はなんだか納得いかないです。でも僕もホイールの重さや強さをどう考えるべきかという話にはとても関心があるので、もうちょっと慣性モーメントのあたりを詰めて考えてみてもらって、文系の僕なんかにもわかるように解説してもらえると楽しそうです。

セリーノさん
ホビーライドって僕なんかそれこそホビーライドですよ。

たしかにパーツ選定や組み方で、のむラボホイールは最高のお手本に限りなく近いかもしれないですね。後輪一本くらい組んでもらってメートル原器みたいに永久保存しといて、自分で同じ仕様で組んでみるとか面白いかもなあ。

1号よりもやっぱり400グラム以下のリムを使った2号や5号に興味があります。あはは。
フィリピンまで関税のかからない船便で送ってもらえますかとか相談に乗ってくれるかなあ。ホントに注文してみたいです。実は今スーパーレコードの駆動系一式が手元にあるんですがホイールがないので、カンパハブで山岳ブルベ決戦ホイールを組んでくださいとかメール出しちゃおうかなあ。

こうやっていろいろ話をしたり考えたりして、RS21より良いものができると思っているかというと、実はそうではありません。話をするのも、考えてみるのも、組んでみるのも、それで自分で組んだものを使ってみるのも楽しいんですよねえ。下手くそなプラモデルでも嬉しいみたいな。

 skogenさん
小杉むさしさん
興味持っていただきありがとうございます。
「説明を分かってもらえないのは、たぶん僕が本当に理解できて無いからだ」by ファインマン

てな訳でもうちょっと考えました（この台詞 一度言ってみたかった ^^; ）。
ホイールの重さは自転車全体の重さの一部ですから、もちろん重くなればそれは負荷になります。ですが、せいぜい数100gなので、重量増の効果は小さいです。

また、慣性モーメント特有のフライホイールの効果も重さと回転速度の2乗に比例する訳ですが、ホイールは体重よりずっと軽いですし、回転速度は車速と同等なので、回転体としてのエネルギーが大きい訳ではありません。

ちょっと計算してみます。
人＋車体の重量を70kgとして36km/hで動いている自転車の運動エネルギーは3500Jになります。この時、回転体（700cのホイール）のエネルギーはリム+タイヤの重さを1.5kgとすると75Jとなります。（回転体のエネルギーは慣性モーメントとか回転速度を使って計算しなくても、単純に重量比で小さくなるので3500*1.5/70=75Jと計算したほうが簡単です。）

もし、10秒で30km/hまで加速する場合、(3500+75)J/10s=357.5Wが必要ですが、ホイールに与えられるエネルギーは7.5Wだけです。

自転車では「人＋自転車」と「ホイール」の運動エネルギーの比は重量比になっているので、軽いホイールはエネルギーの観点からは大きな影響は無い。これが私の理屈の全てと言っても良いです。

がちがちで変形がとても小さい自転車・ホイール・タイヤだと、体重を含めて自転車は全て一体で動きますから、ホイールの重さを独立なものとして感じる事は出来ないと思います。

しかし、実際にはペダルに加えた力に従ってあちこち変形しながら動くので、そのずれで各部の重さを感じ取る事があるかも知れません。ホイールが変形する場合、その大きさはホイールの重さとホイール全体の硬さに比例します。ですので、人が瞬間的に変形の大きさをホイールの重さとして感じる可能性はあります。（直感的には、この感覚で重さを正しく認識するのは難しんじゃ無いか、後述の「ホイール全体の性能」を重さとして感じている可能性が高いんじゃ無いかって思います）

現在の完組ホイールは「ランクが上がるほど、損失が小さく、頑丈に、軽く作られている」という背景も重要かと思います。軽く感じるとか、速度を乗せやすいとか、速度を維持しやすいとか、坂を登りやすいとか、ホイール全体の性能が効くので、そういった性能を重さとして感じるんじゃ無いかと思います。

なんか理屈ばかりになってしまいました。
定量的では無い「変形」とかを説明に使ってしまったので、ほんとに感じ取れないのか、やってみないと分からない気がしてきました。

今度、200gぐらいの重りをrs21のリムに貼り付けて、同じホイール、スポークテンション、タイヤを使い、リムの重さだけが違う状況を作って実験してみます。

以下、ペダリングに関する補足。

ペダルを踏んだ力は、クランクから始まって、チェーン、ディレーラー、ハブ、スポーク、タイヤを歪ませながら地面に伝わります。

このように変形する構造体はバネと考えることができます。

人ー→／＼／＼／ー→重り

こんな状況で、人が右に押すと、真ん中のバネは縮んで重りを右に運びます。
（伸びたバネを／＼／＼／、縮んだバネを /|/|/ で表してます）

　　人ー→/|/|/ー→重り
　　人ー→／＼／＼／ー→重り
　　　　人ー→/|/|/ー→重り
　　　　人ー→／＼／＼／ー→重り

縮んだままで押し続けて運べれば良いのですが、押して縮めて、休んで伸びて、また押して縮めて、を繰り返すと、バネを縮めるエネルギーを何度も人は出力しないといけません。これが下手なペダリングの一つなんだろうと思います。

道場長が言われる、「登り坂ってホイールの重量より、ペダリングスキルの方が差が大きい」という説明は、ホイールについて考察する前の私だと、天地がひっくり返るみたいな話だったと思います。でも、その説明が意味するところが、なんとなく分かった気がします。

。。。よーし、だいぶ分かった！後は上手に走るだけ、って体は言うこと聞かない訳で（苦笑）。

シマノのサイトにクイックレリーズの使い方に関する注意が掲載されてますね。
このお知らせの掲載は去年だと思いますが、クイック絡みの事故があったのかな。

http://cycle.shimano.co.jp/content/sic-bike/ja/home/customer-service/important_note/qr-important-anounce.html
偏心カムの構造図が載っています。安全な固定ポイントは知らない情報でした。
レバーは最後まで倒し込んでますが、その位置はレバーが解除され難い仕組みになってるんですね。

ちなみに、現行のFH-RS400-Sはハブはシルバーですが、クイックレバーが黒なので、それが好みじゃありません。マイパラスM-709のホイールを組む時に型落ちのFH-4600を探して買いました。もし、FH-RS400を買ってたら、11速対応のため初心者では組むのが難しかった可能性が高いですね。ティアグラだから10速だと思い込んでました。

ホイールの力学、ちょっと補足します。

「車体＋人」の重さにはリムの重さが含まれています。
リムの重さは並進運動のエネルギー(mv^2)/2と回転するのに必要なエネルギー(Iω^2)/2の両方が独立して存在するので、そう考えると、リムの重さmは運動エネルギーに対して2倍の効果があります。例えば、200gの増加は実効的に400gに相当します（実際には下記の理由で、2倍にはなりません）。

リムの速度はタイヤの外周部で計算しましたが、実際にはリムの半径はタイヤより小さく、リムの高さもありますから、ホイールの慣性モーメントは少し小さくなります（タイヤの外周より少し内側を回っているリムの速度は車速より少し小さい）。結果、ホイールの回転エネルギーは先に計算した値より10～20%ぐらい小さくなります。

小杉むさしさん
雨の中18時間も走ってドロドロになっちゃいました。

「山岳ブルベ用に、のむラボホイールもいいけど、やっぱレーシングゼロカーボンとかハイペロンとかカーボン系もいいよなー。」

とか悶々としながら峠を走ってたら土砂降り。僕の煩悩が天に届いたんですねきっと(笑)

土砂降りの峠を下りながら思った。
こんなふうに泥水でリム研ぎながら下るのも今後何百回も経験するんだろうなあ。いまどきのカーボンリムがとっても頑丈だとしても、何百回もカーボンリムでブレーキ引きずりながら峠下るのってヒヤヒヤするだろうなあ。

ウチ帰ってきて、ドロドロの自転車見てもう一度思った。
ブルベ出たり予行演習したりする以上、リムの寿命短そうだなあ。30万だか40万のハイペロンでブルベに出て10時間リム研ぎながら走るとかないわ(笑)

クランクはずしたら水がじょろじょろーって出るし、BBはずしたら泥水たまってるし、こんな使い方して月に何度もバラしてたらフレームも消耗品だよねえ。

前はフレームはもつだろうから、いずれは良いのが欲しい。
クランクや変速機はいつでも交換できるからなんでもいいや。
って思ってたけど、逆かもしれない。

こういう使い方だと、リムとかフレームは傷むけど、そこそこ手入れしていればクランクとか変速機は別に大丈夫そう。歯車とベアリングの交換だけしてればいつまでも壊れない気がする。新しいのが欲しいけど壊れないから変えられないだろうなあ。どうせ長い付き合いになるなら最初からデュラエースとかスーパーレコードとかにしとけばよかった。でも電動はないな。しょっちゅう泥水でぐちゃぐちゃだし。

ホイールはやっぱりのむラボをベースにして自分で研究するのがいいかなあ。
でもベンチマークになる完組がもう一個くらいほしいなあ。
ホイールほしい病発症中(笑)

ディープ・インパクトさん
おすすめありがとうございます。
よければ理由を教えていただけませんか。

RS81でなくカンパなのは僕がRS21を持ってるからでしょうか？
なぜシャマルでなくゾンダでなくユーラスなんでしょう。
すいませんごちゃごちゃうるさくて。

ディープインパクトさん、なるほどです。丁寧な回答どうもありがとうございます。
カーボンとセラミックよりハブはアルミのほうがいい。というのは言われてみたらそうですねえ。

僕なんか、カタログにテクノロジーの名前がいっぱい書いてあるとうれしくなって、ついそっち取っちゃうけど、たしかにカンパなんだからなおさらアルミのほうがいい。

でもG3組のスポークがすきじゃないんだよなあ。
だって丸いものを中心にむかって引っ張るのに、なんであんなにスポーク偏ってて、スカスカなの？
そういう問題じゃないかもしれないけど、似たような組み方ならまだフルクラムのほうがリム全体にスポークがまんべんなく散ってて納得しやすい感じ。

たぶんユーラスじゃなくて違うホイールいっちゃうと思います。せっかくいろいろ考えてくれたのにすみません。

でも「やっぱこのホイールだめだったからユーラス買い直します」なんてのが、いままでのこと考えると僕のパターンですね。あはは。