トルクとワットとクランク長

最近練習メンバーで話題になっているクランク長について。

さて、いつも練習している実業団のメンバー10名(元P、E1、E2選手)の身長、体重、股下、クランク長、FTP等を集計し、厚い議論が交わされている。

月曜の酒を飲みながら反省会の議論の中で出た生の声を拾うと
・長くすると最大出力が上がる。
・長くすると大腿四頭筋、大腿二頭筋に”くる”
・長くすると回転数は落ちる
・短くするとよく回る。
・短くするとつかれない。
ということが挙げられる。

■基本のおさらい
まずは、「クランクを長くしてトルクを上げるとワットも上がるのか?」
基本のおさらいをする。
トルクは瞬間的な力なので大きいほど加速が良いということになる。
ワットとは継続的な力で、大きいほど速く、早くゴールできる。

ではトルクについてより考えてみると
ペダルを押す力が20kgfでクランク長が100cmのトルクは
ペダルを押す力が10kgfでクランク長が200cmと同じトルクになる。
なのでトルクの単位はkgf・mにになる
トルクは、クランク長に加えた力をかけたものになる。

■自転車のワット
ワット=トルクx回転数x定数
※自転車のトルクは、ペダルを押す力xクランク長さで算出する。

踏力はクランクが水平のときに一番強く、全体重がかかると想定した時、回転するにつれて徐々にその伝わる踏力ら減っていく事になる。
一回転を平均すると体重の1/4の15kgf程度有効だとした場合
クランク長は17cm(0.17m)で、回転数は普通に漕いで1分間に90回転、定数は既に決まっていて0.0014。
式に入れると以下の通り。
15kgf×0.17m×90回転/分×0.0014=0.3213
これで馬力がでるのでかける
745.699872 * 0.3213=240w

長さ 出力 出力差
175 246.6
172.5 243.1 3.5
170 239.6 3.5
167.5 236.1 3.5
165 232.5 3.5
160 225.5 7.0
155 218.5 7.0

ちなみにクランクが2.5mm長くなると3w程出力が上がる
限界点として回転で稼ぎ、後半タレないクランク長はやはり165mmか。

0.0014の定数だが、トルクとワットの相関関係を表すと、
1馬力は75kg-m/sec、ケイデンスは1min単位×トルクの大きさ
で表示されるので、
(75×60)/2π
で計算する。この数字は0.001396なのでここでは、0.0014と仮定する。
ワット=トルク×0.0014×ケイデンス
トルク=馬力÷(0.0014×ケイデンス)

計算式を見て分かる通りだが、出力を上げるためには
・体重を増やす
・クランク長を伸ばし
・回転数を上げる
・ペダリング効率を上げる
事により出力が増加するが、人間の体はそんなに単純ではない。
一つづつ見ていく。

・体重を増やす
体重を上げればかかる力が増すことになるが、あまりデブで出力がたかくても、パワーウェイトレシオの話が出てくるのでそこまで太ることはできない。

・クランク長を伸ばす。
本題でもあるが、クランク長はながければ長いほどいいのか
ここで自身の足の特徴から見ていきたい。
クランクが3時の位置で踏む力が最大になると仮定した場合、クランク長と、サドル後退幅が適正としたら、90度で踏み込めれば力がほぼ無駄なく伝わる事になる。
あまりにも長いクランクを想定した場合どうなるのか。
3時の位置で垂直にはならず大股のような踏み方になり三時の位置の膝下と水平なクランクとの角度は90度以下になる。
なのでポジション調整の際に膝からおもりを垂らし、ペダルシャフトに対して90度にするのはこのためだし、クランク長を変えると3時の位置で長さが変わるのでサドル位置も90度で踏めるように修正する必要がある。そして、クリートも。クリートは母子球よりも後ろの方が力が伝わりやすい気もする。昨年、ツールの実況で栗村さんが最近の選手のクリートの位置はどんどん土踏まずの位置に近づいているらしいという話を聞いた。

重要なのはBBセンターから見てサドル後退幅がどれくらいなのかと、クランク長との兼ね合いで3時の位置の踏む力が変わるのだと思う。
なので長いクランクが大腿四頭筋に”くる”と私自身が感じてもいるのは、3時の時点で90度以下の角度で踏み込む場合と、90度で踏み込む場合、前者はその分だけ蹴りだすような形となり、結果大腿四頭筋の伸縮がより大きくなるので”くる”結果になってしまったのではないかと推測している。

・回転数を上げる
クランク長が短いことにより、ケイデンスが上がることはデーターからとれている。私の場合は165,167.5,170と試して165mmだ。やはり長ければそれほどクランクを大きく回す必要があり、ケイデンスは低下するのだろう。

・理想的な出力を出すために
ここまでまとめるとクランク長と理想的な出力を考えた時、2つの事が見える。
ひとつは、体重を一番伝えられるサドル後退幅とクランク長
もう一つは、上記の関係から自身の筋肉の使われ方を考える必要があるように思う。私の場合出力がどんどん上がっていくと、段々サドルの前の方に座る癖がある。なぜなら高出力を維持しやすいし、脚への疲労も少ない場所へ気付くと無意識のうちに勝手に移動している。タイムトライアルでも後半によく見られる光景だ

私は170mmにしてから最大出力が上がったものの、20min CPの最大出力は下がっている。
データがまだ少ないかもしれないが、165mmという長さは持続性がある。
クランク長を一度固定し、ここからさらに、サドル高、サドル後退幅を調整し、適切なハンドルまでの長さを調整していけばベストな結果が見えてくると思っているので、来年へ向けてまた165mmを使いたい。

なお、海外のフォーラムでは短いクランク長を推奨している。
その理由は、長いクランクよりも関節の稼動域が小さくてすむのでその分痛みなどの怪我のリスクが減り、出力云々よりも、楽しく快適に自転車に乗れるというものだ。
痛みを抱えながらペダリングするのはいくら出力が出ていても無駄かもしれない。

結局はPowerを測り、走って脚にこない、持続できる所を探すクランク長とポジションを見つけなくてはならなそうだ。

;

昨日の話。

昨日はひらたさんと、二人でワインボトル二本分あける。
多分6:4でアニキが飲む。

そのあとは、ベルギービールを飲む。

さらにそのあと、大阪駅の終電に乗ろうとした時に、神ディレクターからTEL。
「おいFJT、終電無いんやろ?ならおいで」

ということで第三ステージ突入。
夜のステージレーサーは今日もゆく。
結局夜中1時30分まで、てnち、みぞさん、きりちゃん、ふっちーさん、Hもとさん、羅王様と飲む。
熱い議論と、普段聞けないことを聞けた。
みんな本当に自転車が好きだ。

結論は月3000km乗ってからだ!
ということになった(笑

まだ自分には、パワーメーターはいらんのかもね。

そのあとは福島の別邸へ。
ヴィッテルと、漢方薬をいただく。
別邸にたどり着くまでに3回吐いた。
薬を準備していてくれているところもさすがだ。頭がさがる思い。
寝たのは2:30ぐらいか。

その後3.5時間ぐらい睡眠して帰る。
家について、三本ローラーする。
自分でもよくわからないが、これが生活リズムか。
そのあとは朝ごはんと、お弁当を作って、出社する。

楽しい一日が終わり、また一日が始まる。

リデア(RIDEA) MS-GN921-W+LS Power ring W+LS ブラック 147-05056
リデア(RIDEA)
売り上げランキング: 368,550