4iiiiインプレ 精度0.84%の3軸センサーを搭載した653gの軽量パワーメーター

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パワーメーターといえばドイツのSRMやPower2MAX、アメリカのQUARQ、日本のシマノやPioneerといった工業立国ブランドが幅を効かせている。市場には様々なブランドのパワーメーターが登場しているが、自然豊かなカナダで誕生したパワーメーターがある。4iiii(フォーアイ)だ。

カナダといえば大自然に恵また世界で2番目に大きな国である。観光地として有名なナイアガラの滝、レイク・ルイーズ、ロッキー山脈、1万5000年前の氷河といった大自然が今もなお残っている。

4iiiiは、カナダのアルバータ州コクランを拠点とするカナダのテクノロジー企業だ。パワーメーター、心拍センサー、インドアトレーナーなど室内外問わず優れたトレーニングデバイスの開発を手がけている。そして、4iiiiを支えるエンジニアのほとんどがアスリートだ。

同社はパワーメーター市場で後発ながらも、SPECIALIZEDのパワークランクに採用され、世界選手権や、パリ~ルーベ、ツール・ド・フランスやジロ・デ・イタリアといった世界最大のステージで優勝を飾った。そして、2021年にはサーベロの完成車にも正式採用予定だ。

4iiiiがプロチームやアマチュアに徐々に普及してきている理由の一つとして、高精度、低価格、軽量性のバランスに優れたパワーメーターであるという特徴があげられる。

今回の記事は、群雄割拠のパワーメーター市場で徐々にシェアを伸ばす4iiiiのパワーメーターについて探る。筆者自身も長らく使用してきたペダリングモニターから4iiiiに乗り換えた。飽和しつつあるパワーメーター市場でなぜ4iiiiをあえて選択したのか。今回も自腹で4iiiiを購入しその性能を探る。

コロラド大学で行われた測定精度実験

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コロラド大学の運動研究室統合生理学のロジャー・クラム博士は4iiiiの測定精度を検証した。結果は、PRECISION Pro Powermetersが1.58%、Podiiiium Powermetersが0.84%だった。この測定結果が興味深いことは、4iiiiが知らぬ間に実験が行われていたということだった。

ロジャー・クラム博士は4iiiiパワーメーターの測定精度を調査するために、4iiiiのオンラインショップからこっそり(自腹で)4iiiiパワーメーターを購入した。実験の開始を一切知らせず、無作為に抽出された個体で検証が行われた。測定用に使用した4iiiiパワーメーターは、実験用に4iiiiが用意した「都合の良いスペシャルなパワーメーター」ではない。だれでも入手できる無作為に選ばれた「数あるうちの1つ」であることがキモだ。

実験はこれまでにない方法で行われた。SRM、Quarq、Power2MAXのようにダイナモメーターを使用した測定精度の検証方法を4iiiiでは採用しなかった。では、どのようにして4iiiiの測定精度の検証は行われたのか。2018年9月14日にコロラド大学ボルダー校の運動研究室で行われた実験は次のとおりだ。

これまでパワーメーターの精度測定を測定する実験は、ダイナモメーターを使用した方法が主流だった。ダイナモメーターを用いるとトルクと速度を正確に測定できるというのが最大の理由だ。もともと、この手法は自動車産業で長年使用されてきた馴染み深い手法だった。

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しかし、ダイナモメーターを使用した測定方法は、トルク変動が顕著な自転車の場合は決して適した手法ではないことが知られている。自動車のエンジンの場合は、一定のトルクを発生し続けられる。しかし、自転車の場合はエンジンはライダーであり、脚でクランクを回すためトルクは常に変動(ムラが発生)している。

そもそもライダーが生み出すパワーは、いったいどのように決定されるのだろうか。ライダーがパワーメーターを搭載したクランクを回すと、ペダルにトルク(旋回力)が発生し、ある角速度(クランクシャフトを中心としてまわる回転運動の速度を、単位時間に進む角度によって表わした物理量)で回転する。クランクのような回転装置の場合、トルクに角速度を乗じたものを出力(パワー)として算出する。

しかし、優れたプロライダーであってもダイナモメーターのように360°接線方向に対してクランクを均一回すことは不可能だ。ペダリングモニターを使用している多くのライダーが痛感しているとおり、どれだけスムーズにクランクを回したとしても接線方向に対して100%効率的に力を発生させることは出来ない。さらに厄介なのは、ライダーによって回転の特性が異なっているということだ。

したがって、これまでのパワーメーターの検証方法のように一定のトルクでクランクを回転する実験器具(ダイナモメーター等々)でパワーメーターの精度を検証する手法は、サイクリストが実際にペダルを回す際に生じる特異なトルク変動を考慮した検証が行われていないとロジャー・クラム博士は指摘している。

ロジャー・クラム博士は、これらの背景から4iiiiパワーメーターの精度測定のために物理学に基づいてシンプルかつ非常に正確な方法を開発した。まず、速度と斜度を自在に変更できるトレッドミル上でライダーを走らせる。そして、転がり抵抗やドライブトレインの効率などの変数を計測と計算から排除し、これまでにない測定精度でライダーの出力を測定した。

実験の詳細な内容と測定データーは「Technical Report:Accuracy Testing of 4iiii Innovations PRECISION Powermeter Technology / Scott Cooper, Ph.D, 4iiii Innovations Inc.Wouter Hoogkramer, Ph.D and Rodger Kram, Ph.D, University of Colorado Boulder University of Colorado Boulder Locomotion Lab」から確認できる。

測定結果は、PRECISION Pro Powermetersは1.58%の測定精度だった。Podiiiium Powermetersは0.84%の測定精度だった。冒頭でも記したとおり実験で用いられたクランクは、選出された優秀な個体ではなく、無作為に選出された「とある個体」だった。4iiiiのパワーメーターは、なぜこれほどまでに測定精度が高いのだろうか。

次章ではパワーメーターのストレインゲージに隠された性能を探る。

3軸の測定方法

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ざんねんに思うのは、4iiiiは”ハッピーパワーメーター”(本来の出力よりも高めに出力表示されるぬか喜びのパワーメーター)と一部で揶揄されていることだった。どの発言も明確な根拠はない。たいてい自分自身が使っている「確からしいパワーメーター」と比べてだとか、片側センサーのみの使用だけであったりする。また、発言力が強い有名ライダーの発言が独り歩きした可能性もある。

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そもそも、不確かなパワーメーターの測定精度を計測するためには、別の専用の測定器(ダイナモメーターであるとか、4iiiiで用いられた独自のトレッドミル方式であるとか)を使用する必要がある。ユーザーが使用する製品でかつ精度や測定方式が異なるパワーメーター同士を比較してみても、パワー測定の傾向は把握できるが、測定精度の信ぴょう性について判断することはできない(当ブログで散々やってきたとツッコミを入れつつ・・・)。

遠い島国日本の評価とはお構いなしに、4iiiiはカナダの地で市場で最も精度の高いパワーメーターの開発を当初から掲げていた。4iiiiはクランクアームに生じる「ひずみ」を正確に計測するためにX軸、Y軸、Z軸の3軸方向にストレインゲージ(ひずみゲージ)を搭載する特許を取得している。4iiiiのパワーメーターは、接線方向、法線方向の2軸に加え、クランクがねじれる方向も計測する。

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ライダーがペダルを踏み込むことによって、クランクアームは複雑に変形する(上のEFA解析を参照)。実際に競輪選手が2000W近いパワーをかけたとしても、クランクには目視で確認できないほどのわずかなひずみしか生じない。そのため、4iiiiのセンサーは3軸方向で検出した情報を約200倍に増幅し再計算している。

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他社ブランドがひずみの測定を2軸で済ます(センサー数を減らしてコスト削減のメリットがある)ところを3軸測定し、高性能なセンサーを使用することで業界最高レベルの測定精度を達成している。

温度補正機能

パワーメーターの宿命といえば、外気温の影響を受けて測定データーに狂いが生じてしまう場合がある。測定結果が狂ってしまう理由の1つとしては、金属であれ、カーボンであれ、気温変化によって物質の温度が変化することによって変形量に僅かな差が生じてしまうからだ。

また、4iiiiやペダリングモニター、Stagesのようにクランクアームに貼り付ける方式のひずみゲージの場合、ひずみゲージと接着面とクランクアームの間に生じる僅かな隙間の変化も測定誤差の原因になりうる。構造的に温度変化の影響を非常に受けやすいクランクアーム式パワーメーターであるが、4iiiiは外気温から動的に補正する機能が備わっている。

温度補正の原理としては、内部温度センサーが搭載されておりパワーメーター起動後に温度の変化を随時測定し補正する。ライディング中にリアルタイムで温度測定し、パワーカーブを調整し測定誤差を限りなく減らす仕組みだ。ライダーが実際に走行する前の注意点としては、ライド前に野外の気温に慣らしておく必要がある。そしてある程度乗車してからゼロオフセットを行うことを4iiiiは推奨している。

4iiiiはゼロオフセット後、内部温度センサーが温度の変動を監視し続ける。そして製造段階で事前に校正・保存された温度カーブから計算して正確な出力データーを計測する。

高圧洗浄機OK

パワーメーターは電子機器だ。当然水に弱い。さらに問題なのは便利な高圧洗浄機の存在だ。通常の水圧よりも数倍の水圧で汚れや泥を飛ばす。パワーメーターは防水性を備えているものがほとんどだが、「高圧洗浄機OK」と明確に書かれている製品は少ない。4iiiiは「高圧洗浄機を使用することができる」と明確に謳っている。

ただし、ある程度の配慮が必要で洗浄機のノズルを4iiiiパワーメーターポッドから少なくとも60cm離す事が推奨されている。また、電源カバーの側面からではなく「4iiiiのロゴをめがけて」に高圧洗浄機当てる事が正式なお作法だ。4iiiiはロードバイクで使用されているイメージが強いが、海外ではグラベルやシクロクロス、MTBで使用しているライダーも多い。

シクロクロスで使用できる防水性の高いパワーメーターを探している場合はQUARQ、SRM、4iiiiが良い。Power2MaxやStagesは防水性能がやや劣る。片側センサーでも(精神衛生上)十分であれば4iiiiの片側センサーで十分だ。

重量は653g

パワーメーターは構造上重量がかさむ。しかし、4iiiiは最軽量クラスの重量だ。カーボン製のS-WORKSパワークランクと遜色ない重量である。バイクの軽量化にこだわるライダーは4iiiiを選択するのが良い。DURA-ACE R9100の4iiiiデュアルパワーセンサー仕様でわずか653gである。

インプレッション

正直に書いてしまうと、4iiiiの測定精度の高さを知ったのは使い始めてから数ヶ月後だった。もともと4iiiiは「ハッピーパワーメーター」であると私自身が信じていた。よって、測定精度に対する期待値は非常に低かった。単純に軽くて安いパワーメーターを探していたところ条件にマッチしたのが4iiiiだった。

結果的に高い測定精度が検証結果として出ていることは嬉しい誤算といえる。測定精度以外にも、4iiiiパワーメーターが良かった点は4つある(4iiiiにかけているわけではない)。「センサー部分の作り込み」「防水性」「軽量性」「CR2032電池」の4つだ。

SPECIALIZEDのS-WORKSパワークランクで4iiiiを使用していたが、先に述べたとおり温度変化にも強かった。使っていてもおかしな出力データーを示すわけでもなく、不具合も起きなかった。

製品としての期待値は高くなかったものの、実際に使用してみて目についたのはカーボンクランクに貼り付けられたセンサー部分の作り込みの良さだった。センサー部分の構造はCR2032の電池ケースとひずみゲージが一体化したおなじみの構造である。センサーカバー部分はクランクアームと接着したあとにゴム状の樹脂で隙間がくまなく埋められていた。

このセンサー周りの仕上げひと手間は、パイオニアペダリングモニターのセンサーで改良してほしかった部分だ。パイオニアペダリングモニターの左側クランクアームのセンサー部分はわずかに浮いている。この僅かな隙間から雨や泥が侵入してくる。気になっていたことは、センサーカバーとクランクの間を爪で引っ掛けて引っ張るとセンサーが動いてしまうことがあった。

小さなことかもしれないが、4iiiiのセンサーとクランクアーム周りの作り込みの良さはとてもよい。

次は防水性についてだ。シクロクロスで使用できそうな様々な製品を試したが、レース中の泥や水没する影響よりもケルヒャーの高圧洗浄機でセンサー部分を水攻めにするほうがダメージが大きいことがわかった。

所有しているケルヒャー高圧洗浄機12Mpaで4iiiiを水攻めにしたが全く問題はなかった。センサーカバーを開けても水の混入はなかった。先に述べたとおりセンサー周りの作り込みも非常に丁寧であるため、ひずみゲージとの接合部まで水が入り込んでしまうことはなかった。

4iiiiの主要なセンサー部分は、クランクアームの内側に接着されて表からは隠れている。電池部分だけがメンテナンスを考慮して外側に出ている。できる限り外側に露出する部分を減らしているという構造は、外部からの衝撃や高圧洗浄機からの攻撃からセンサー自体を守ってくれる。

次に重量だ。4iiiiが好まれる理由の一つとしてパワーメーターとして非常に軽いという重量メリットがある。これまでの製品とは異なり、パワーメーターは重いということはなくなった。ペダリングモニターよりも更に軽い。おそらく現在購入できる市販品で最軽量クラスのパワーメーターだ。

4つ目のメリットは電池の規格だ。一時期、シマノパワーメーターやSRM ORIGINのようなバッテリー式のパワーメーターが良いと考えていた時期もあったが、総合的に考えて電池交換式が非常に利便性が高いことがわかった。充電式は充電に時間がかかる。こまめに充電する人ならば問題ないが、忘れてしまうことが多々あった。4iiiiで使用する電池はおなじみのCR2032ボタン電池だ。コンビニや100円ショップで販売されている。

ツール缶に電池を忍ばせておけば出先でパワーメーターの電池が切れたとしても対処できる。バッテリー式はたしかに繰り返し充電できるというメリットがあるのだが、経年変化による充電容量の減少や、気温が低い場合の動作に不安が残る。その点、電池式は入手性や交換の手間を考えるとパワーメーターと相性が良い電力源と言える。

4iiiiはシマノクランクとセットで販売されいるものと後付のサービス2通りから選択できる。自身のバイクへの取り付けも通常のクランク取り付けと同じだ。特別な工具も不要である。合わせてケイデンスセンサーも内蔵されている。別途マグネットでセンサーを取り付ける必要もない。通信方式は、ANT+とBluetoothに対応している。

クランク型パワーメーターにありがちなマグネットも一切不要だ。フレームを新しくする場合でもマグネットの購入や取り付けは不要だ。また、センサーとチェーンステー間のクリアランス問題について懸念していたのだが、TREKのBB90にも対応しているため、旧型のEMONDAやTREK BOONEにも使用できる。なお、TREKのクロケット等一部のモデルは4iiiiの取り付けは不可だ。

ただ、4iiiiが欠点や不足が一切なく完璧かというとそうではない。1点だけ残念なのは、チェーンリング側の電池を格納する部品の固定方法である。クランクアームの下にぶら下がるように取り付けられているこの部品は、スポンジのような素材でクランクアームに接着している。この接着とスポンジは強く押すとグラグラと揺れて少々不安を感じた。

実際に一度トラブルがあった。電池交換をする際にボタン電池を押し込んだタイミングで接着が剥がれてしまった。そのためアロンアルファのゲル剤で補修して取り付け直している。4iiiiの次期モデルの発表はまだアナウンスされていないが、この接合部の構造は最も改良してほしい部分だ。4iiiiは測定精度、防水性、使い勝手が良いため、このような小さな問題がよけいに目についてしまった。

4iiiiの測定精度は第三者機関のコロラド大学の実験室が抜き打ち試験したように、測定精度はPRECISION Pro Powermetersが1.58%以下、Podiiiium Powermetersが0.84%以下である。小数点第二位まで測定精度が明らかになっていること、メモリーに保存されている温度カーブが相まって測定精度に対する疑いや懸念はほぼない。

最近、巷の広告で「プロチームが4iiiiを使用している」というプロモーションをよく見かける。しかし、プロモーション費用を使用してスポンサーするかしないかの違いでしかなく、性能の善し悪しを表しているわけではない。常々感じていることは、パワーメーターの良し悪しはプロが使っているか否かには左右されない。本当に純粋にサイエンス目的としてパワーメーターを使用するのならば、昔から使用しているSRMを採用するだろう。

SKYはステージパワーを使用していたが、防水用のゴムバンドをセンサーに巻きつけて使用していた。チームの中にはSRMを使用しているライダーもおり、「プロが使うから良い製品」という事など、よほど鈍感でない限り誰もが理解している。4iiiiは当初プロチームに多数スポンサーしていたが、パワーメーターとしては本来の性能も十分かつ、堅実な作りこみが評価できた。

ラインナップ

PRECISION (コインバッテリー仕様)パワーメーター付き左右クランクラインナップ。

  • シマノDura-Ace 9100
  • クランク長:165 / 170 / 172.5 / 175mm
  • チェーンリング : 50/34、52/36、53/39
  • 税別価格:99,000円
  • シマノUltegra 8000
  • クランク長:165 / 170 / 172.5 / 175mm
  • チェーンリング : 50/34、52/36、53/39
  • 税別価格:77,000円
  • シマノ105 7000
  • クランク長:165 / 170 / 172.5 / 175mm
  • チェーンリング : 50/34、52/36、53/39
  • 税別価格:66,000円

取付可能クランク一覧。

PRECISION PRO 左右クランク

  • Shimano (Road) : Dura-Ace R9100 / Dura-Ace 9000 / Ultegra R8000 / 105 R7000
  • Shimano (Gravel) : GRX FC-RX810
  • Shimano (MTB) : XTR M9100 1x / XTR M9120 1x / XTR M9000 1x / XTR M9020 1x / XT M8000 1x
  • SRAM (Road) : Force 1x / Force 1x AXS
  • SRAM (MTB) : XX1 (carbon) / X01 (cabon)
  • Campagnolo : Potenza
  • Praxis : Zayante Alloy M30 Turn / Zayante Alloy M30
  • FSA : Energy / K-Force (carbon)

Podiiiium PRO 左右クランク

  • Shimano (Road) :Dura-Ace 9000 / Ultegra 6800 / 105 5800
  • Shimano (MTB) : XTR M9000 1x / XTR M9020 1x / XT M8000 1x
  • SRAM (Road) : Force 1x / Force 1x AXS
  • SRAM (MTB) : XX1 / X01
  • Campagnolo : Potenza
  • FSA : Energy / K-Force (carbon)

PRECISION 左クランクまたは右クランク(単体)

  • Shimano (Road) : Dura-Ace R9100 / Dura-Ace 9000 / Ultegra R8000 / Ultegra 6800 / Ultegra 6700 / 105 R7000 / 105 5800 / 105 5700
  • Shimano (Gravel) : GRX FC-RX810
  • Shimano (MTB):XTR M9120 / M9100 / M9000 (Race) / XTR M9020 (Trail) / XTR M985 (Race) / XTR M980 (Trail) / XT M8000 / XT M785 / XT M782 / XT M780
  • SRAM (Road) : RED22 (carbon) / RED22 AXS (carbon) / Force (carbon) / Force AXS (carbon) / Rival OCT
  • SRAM (MTB) : XX1 (carbon) / X01 (carbon)
  • Campagnolo : Potenza / Record 11s (carbon) / Super Record 11s (carbon)
  • Cannondale : Hollowgram Si / Hollowgram SL / Hollowgram SiSL / Hollowgram SiSL2
  • Praxis : Zayante Alloy M30 Turn/ Zayante Alloy M30 / Zayante Carbon M30
  • Thesis : Hollow-Forged Al
  • FSA : FSA Energy / SLK LIGHT (carbon) / K-FORCE (carbon)

まとめ:高性能と低廉化を両立したパワーメーター

国産のパワーメーターとして高いシェアを保ってきたパイオニアペダリングモニターが廃盤になり、次のパワーメーターの選択に悩まされていた方も多いと思う。その上で手頃で高性能なパワーメーターとして4iiiiは性能と価格を考えても良い選択だと思う。また、初めてパワーメーターを使用する人にとって片側センターのラインナップは導入コストが抑えられるというメリットがある。

既存のクランクへの取り付けサービスも嬉しいが、カナダ本国まで送る手間と時間を要することと取り付け期間中はクランクが使えないためライドができないデメリットを忘れてはならない。結局、予備のクランクを用意するかバイクに乗らないという2つの選択肢しかなくなってしまう。よって、4iiiiがインストールされた既成品を購入するほうが結果的に良いという結論に至る。

取り付けに関してはパイオニアペダリングモニターは国産がゆえ非常に素早い対応が魅力的だった。静岡の工場へ送りインストールを手軽に行えた。しかし、4iiiiはカナダであるためそう簡単にはいかない。海外製品がゆえ仕方がないことだ。ただ、その点を割り切ればパワーメーターとして間違いのない製品といえる。

そして、日本で4iiiiを取り扱っているのは老舗代理店であるトライスポーツだ。国内の保守体制も万全である。4iiiiは測定精度の高さ、シマノクランク対応であること、クランク長のとギア構成の豊富さ、低価格であることを考慮すると、他社パワーメーターと比較しても導入への優位性が高いパワーメーターといえる。

4iiii | TRISPORTS
>>海外ブランドHPはこちらから 4iiiiパワーメーターのソフトウエアは常に改善が行われており、メーカーがファームウエアを更新後、パワー値がゼロになったり、低く表示されることがあります。パワー値に関して何かおかしいと思われたら、スマートフォンの4iiiiアプリに更新可能なファームウエアがないかどうかご確認ください。 ...
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