ホイールの材質と重量分布で走りの質は変わるのか

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これまで様々なホイールを使用してきたが、ひとつひとつのホイールに走りの個性があり、どれも異なる印象を持った。それらを「走りの質」として感じていたものの、ホイールの走りの質を決定しているものが一体何者なのか、その正体はわからずにいた。

ホイールの開発では、細かい構造部分も、気になる箇所はすべて改良を施していった。ユーザーにわかりやすい「エアロ」や「軽量化」といった部分よりも、得体のしれない、ホイールの「走りの質」を高めることに心をくだいた。

最後まで悩んだのがスポークの設計と素材だった。カーボンスポーク、CX-RAY、チタンスポークは14Gと13Gをテストした。結果、チタンスポーク14Gを最終仕様とした。ハブはDT180とDT240をテストした。コスト増になりつつもDT180EXPを選択した。

そして、最も軽く、最も走り、最も相性が良い組み合わせを突き詰めていった結果、最も良いと思える結論にたどり着くことができた。そして、この完成に至る過程の中で「走りの質」を決めているものがぼんやりと見え始めてきた。

今回の記事は、ホイールの最後の詰めの部分である「走りの質」についてまとめる。エアロや軽さといった物理的な要素ではなく、一見するとあいまいであり、つかみどころのない部分だ。しかし、選手たちからのフィードバックや意見から走りの質のようなものが見えてきた。

エアロでも軽さでもなく

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ごく限られた選手にホイールをテストしてもらいながら、地道な改善や実走試験を実施していた。特に松木選手や池川選手から率直なフィードバックを数多く得ることができた。いま、開発したホイールを使用している両選手がJBCF Elite Tourの総合1位と2位だ。

とはいえ、彼らはどんなホイールを使ってもこの位置に落ち着く強さを持っている。ホイールなど何でもいい。強い人は何を使っても強い。ただ、使ってくださっているということ自体が何よりの励みであり、最高の実証実験だ。そして、どんなに良いホイールを作っても、使ってくださる方がいなければ意味がない。

自分が今はそれほど走れない分、成績を出してくれたことがこの上なくうれしかった。ライダーが成績を出すことを第一に考えると、ホイールに必要とされているのは「軽量性」「エアロ」「ローフリクション」だ。

物理的に考えてもその要素が特に重要であり、常に大手メーカーが追い求めていることも納得できる。しかし、実際に使っていただいて得られたフィードバックには一様にして一貫性があった。「重い、軽い」や「エアロ」といったものではなく、「走りの質」に関する意見だった。

ロードレース界隈(かいわい)では名の通った雑賀選手も開発したホイールを購入していただいた一人なのだが、「重い軽い」や「エアロ」という話題よりも、「巡行のしやすさ」や「かかりの良さ」に関するフィードバックを多くいただいた。実際にこの傾向はプロトタイプを使ったほかの選手たちも同様だった。

ホイールを選択し購入する際に重要なのは、「重量」「空力性能」「価格」「使用部品」といった紙の上で確認できるカタログスペックで選ぶ場合が多い。これらの条件を他の製品と比較して納得できれば買うし、そうでなければ買わない。これらの要素は購入前に比較することで差がはっきりとわかる部分だ。

そのため、それ以外の魅力をプロモーションでいかにカスタマーに伝えられるかが重要になってくる。と、ここまではメーカーが「ユーザーに買わせるまで」に躍起になって見せ方を考える部分だ。

開発したホイールは、考えられる最高の部品を使っているのだが、もう一歩踏み込んだ課題に挑戦した。自分以外の第三者が使っても「かかりがいい」や「走る」と感じられるホイールを作り実際に人間の感覚として理解できるレベルにまで仕上げたかった。

たとえ話だが、車でも豪華絢爛なフロントグリルやメッキパーツが並んでいても、加速が悪かったり、走っているときに路面振動がダイレクトに伝わってきたりするような、見せかけだけの張りぼてでは意味がないのだ。

実際に開発したホイールを使って練習からレースまで走らせとき、ライダーがどう感じるのかが重要だ。スペシャライズドのライダーファーストエンジニアードと同じように、実際に走らせたときにライダーが「どう感じたのか」が知りたかった。

とはいえ、ライダーが感じる「走りの質」をチューニングするためにはライダーからのフィードバックを得て、製品に反映するという非常にシビアかつ答えのないものだった。

軽さにエアロ以外に

重量の「軽さ」は登りを軽快に駆け上がるメリットがある。「重さ」は慣性が働き巡航中のスピードを保つことに一役買う。しかし、あまりにも重量が軽すぎると減衰しやすく伸びないホイールだとライダーは感じてしまう。逆に重すぎると、立ち上がりやかかりが悪く鈍いホイールだと感じてしまう。

両者はトレード・オフの関係にある。「何を優先するのか」という方向性をホイール開発で明確にしておかねば、ホイールの特徴もぼやけてしまう。

ホイールの設計思想は「軽さにエアロ」だ。それはゆるがない。しかし、この軽さにエアロという言葉は物体の重量を計測した際の重さの話と、リムの側面を移動する空気がリムを引っ張らず(drag)に、どれだけ剥がれやすいか、という2つの要素だけに限った話だ。

この2つの要素はホイールの性能と結びついており、登りや平坦を「速く走る」ことと直結している。単純明快であり理解もしやすい部分だ。しかし、実際に使った際の反応、乗り心地、振動の伝わりかたといった、ライダーが感じるこれらの部分は、「軽さにエアロ」という言葉とは切り離して考えるべき課題だった。

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走りの質と重量分布

重量分布は頭で考えるよりも、実際に見て実感したほうがわかりやすい。

どちらもまったく同じ重量のホイールである。一方は勢いよく加速し、一方はのんびりと回っている。違いは「重量分布」だ。ホイール重量が1500gだとしても、一方は外周部分に重量が集中し、一方は中心部分に重量が集中している。ホイールの重量分布の違いは回転の特性に影響を与えていることがよくわかる。

ホイールを開発していくうちに気付いたこととして、「重量分布」と「部品重量」の違いはホイールの印象に大きな影響を与えていそうだ、ということが見えてきた。外周重量が軽ければ加速はよいが、速度維持はしづらくなる。かたや外周重量が重いディープリムは速度維持をしやすいが、初速のかかりは鈍く感じられるといった具合だ。

ライダーから得たフィードバックも同様だった。フィードバックを総合的に判断していくと、ホイールの重量分布と部品重量をかなり正確にとらえていることがわかった。ライダーがホイールに対する評価(感覚)は素材と重量、そして重量分布の可能性がある。

このように仮定したうえで、部品重量の違いが及ぼすホイール特性の傾向を追及していった。

ホイールを構成する部品は、タイヤ、チューブ、リムテープ、リム、ニップル、スポーク、ハブ、ベアリング、シャフトという順番で接続されている(間にはグリスなどが充填される)。これらをひとかたまりにして「ホイールシステム」とよぶ。

これら9つの部品には1つ1つが重さを持っている。冒頭の動画で確認した通り、重量の散らばりの違いは回転に大きな影響が生じる。

まず、ホイールの重量分布には大きく分けて4通りのパターンが存在する。

  1. リムが軽く、ハブも軽い。:(例 ENVE25にEXTRALIGHTハブなど)
  2. リムが軽く、ハブは重い。:(例 ENVE25にGOKISOハブなど)
  3. リムが重く、ハブは軽い。:(例 90mmディープリムにEXTRALIGHTハブなど)
  4. リムが重く、ハブも重い。:(例 90mmディープリムにGOKISOハブなど)

「軽い」「重い」という重量の表現で注意したいこととしては、それぞれ相対的な意味として存在している。たとえば、1500gの完成重量のホイールにおいてリム側に重量が集中しているのか、ハブ側に重量が集中しているのか、それとも均等なのか、という相対的な違いがある。

1~4のうち、加速が良いと感じるホイールは1番と2番だ。実験でも明らかになっている通り、ホイールシステム全体の重量分布が中心に集まっているほど外周が勢いよく回ってくれる。GOKISOのように中心部が重くても外周部分は相対的に軽くなるため、GOKISOハブを使ったホイールは重量よりも軽やかな印象をうける。

フィギアスケートのスピンでも手を広げているときはゆっくりと回転し、手を胸に近づけると早く回転する。ホイールにも同じことが起こっている。ただし、フィギアスケーターの体重は千差万別であるように、ホイールの重量もさまざまである。

ホイールに話を戻すと、「数値的な重さよりも、体感重量が軽い」というフィードバックがあったが、これら重量分布の違いを感じ取っている可能性が示唆される。

メーカーのカタログにはホイールの完成重量のみ表記されているが、ホイールの重量分布までは記載されていない(Reynoldsは記載しているが)。ホイールの開発で参考にしたのはROVAL CLX50だ。ホイールを開発するうえで、ROVAL CLX50の優れた乗り味はいったい何から生じているのか、まずは重量分布を確認することから始めた。

ROVAL CLX50の実測重量はフロント642gでリア 775gの合計1,417gだ。そしてパーツをすべてバラした重量分布は以下の通りである。

  • ROVAL CLX 50 DB: 1,417g
  • フロントリム 435g + フロントスポーク(ニップルを含む)105g + フロントハブ102g = 642g
  • リアリム 435g + リアスポーク(ニップルを含む)120g + リアハブ220g = 775g

一方、ITLAB 45の平均的な実測重量は以下の通り。

  • ITLAB 45: 1,230g
  • フロントリム 388g + フロントスポーク(ニップルを含む)85g + フロントハブ96g = 569g
  • リアリム 388g + リアスポーク(ニップルを含む)85g + リアハブ188g = 661g

フロントとリアそれぞれの重量分布の比率は以下の通り。

  • ROVAL CLX 50 DB
  • フロントリム 67.8% + フロントスポーク 16.4% + フロントハブ 15.9% ≒ 100%
  • リアリム 56.1% + リアスポーク 15.5% + リアハブ 28.4% ≒ 100%
  • ITLAB 45
  • フロントリム 68.5% + フロントスポーク 14.9% + フロントハブ 16.7% ≒ 100%
  • リアリム 59.0% + リアスポーク 12.9% + リアハブ 28.4% ≒ 100%

トータル重量だけで考えてみれば、ROVAL CLX50よりもITLAB 45は183g軽い。しかし、重量分布の割合は非常に近い。1~2%以内に収まっている。しかし、外周重量の差は前後で94gある。ROVAL CLX50とITLAB45をそれぞれ実際に走らせると、走りの質にどのような違いがあるのかをまとめた。

  • 初動の加速の良さ:ITLAB45 > ROVAL CLX50
  • 巡行のしやすさ:ROVAL CLX50 > ITLAB45
  • 登りやすさ:ITLAB45 > ROVAL CLX50
  • 剛性感:ROVAL CLX50 ≒ ITLAB45
  • 0スタートからの伸び:ITLAB45 > ROVAL CLX50
  • スピードが乗ってからの伸び:ROVAL CLX50 > ITLAB45
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重量分布がほとんど変わらないにも関わらず、違いははっきりとわかる。違いが生じた一つの可能性としては、ライダーが「慣性モーメント(イナーシャ:moment of inertia)」の違いをホイールの「特徴の1つ」として感じ取っている可能性がある。

難しい話ではなく、先ほどの動画の通り単純に物体の「回しやすさ」、「回しにくさ」の度合いを感じ取り言語化している可能性がある。

ホイールに限らず、例えば「ピンポン玉」と「ピンポン玉と同じ大きさの鉄球」を、ある速度まで転がすことをイメージしてみてほしい。ピンポン玉は軽い力で勢いよく転がり出す。対して鉄球を動かすためには、ピンポン玉よりも大きな初動の力が必要になる。

そして、それぞれがある程度の速度にまで到達後し、自然に停止するまでの時間と距離を考えると、鉄球の方がはるかに遠くにまで転がっていくことが想像できる。

まとめると次の通りになる。

  • 鉄球:初動は「大きな力」が必要。速度が乗った後の速度低下は「緩やか」。
  • ピンポン玉:初動は「小さな力」で済む。速度が乗った後の速度低下は「急」。

鉄球をむりやり停止させようとした場合、鉄球を止めるためにはより大きな力が必要になる。物体をある速度まで動かすときの動かし易さ(いわゆる加速感)や、物体をある速度から停止させようとしたときにどれくらいエネルギーが残っているかを慣性と呼んでいる。

慣性はホイールの特徴として結びつき、ライダーは少なからずそれらを感じ取っているようだった。

実際にROVAL CLX50とITLAB45を走らせると、ROVAL CLX50のほうが巡行が若干楽だと感じた。そして、ゼロ発進やクリテリウムの立ち上がり、スプリント時のカカリや反応はITLAB45が感覚的に優れていると感じた。また、登りはROVAL CLX50はじんわりとした踏み方で上る。ITLAB45は小刻みにテンポよく進み軽快に駆け上がった。

重量分布やリム重量の違いがあるにせよ、実際に乗ってみるとそれぞれ明確に特徴の違いがある。これは好みの問題で、どちらが良いとは言い切れない。テストライダーとの意見交換やフィードバックからさまざまな知見を得ると重量分布や慣性はホイールの特徴を決めている要素の一つであることがわかった。

しかし、さらにもう一段掘り下げて、スポークの重量、素材、設計を突き詰めていくとまた違った傾向がわかってきた。

実験で判明!同じ重量のホイールでも転がり方がまったく異なる結果に
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素材と走り

スポークは素材を複数試した。「CX-RAY(ステンレス)」「カーボン」「チタン」の3つだ。

この中でCX-RAYは最も定番のスポークで入手性も高い。最も有名なスポークの一つだ。靭性が高い理由として、冷間圧延という特殊加工により扁平に整形している。スポークの太さは14Gでエアロ形状だ。突き上げ感は最も感じるスポークでかかる感覚も早い。

しかし、CX-RAYはカーボンやチタンよりも重量が重いというのがネックだ。

意外かもしれないが、カーボンスポークはしなやかに感じるスポークだ。独特の振動吸収性や、突き上げの少なさ、昔のTIMEフレームやLOOKフレームのようなばね感がある。実はこの話はLightweightやCosmic ULTIMATEには当てはまらない。そもそも構造が異なるため既製品のハブを使った場合は特徴が異なるようだ。

カーボンスポークは一見すると万能に見えるが、CX-RAYほどの薄さと細さに加工することが非常に難しいことが分かった。それはLightweightやMavic Cosmic ULTIMATEであってもCX-RAY並みに細いスポークを、現代でもいまだに採用できていないことからも納得した事実だった。VORTEX、CADEX、HUNTもしかりだ。

チタンはカーボンスポーク並みの軽さ、CX-RAYと同じ寸法で設計できる。ただ、問題は価格でCX-RAYの4倍だ。製造コストに目をつぶれば理想のスポークを備えたホイールが完成する。

「軽く、薄くエアロに」をかなえられるのはチタンスポークしかなかった。コストを除いては。最終的にはITLABのチタンスポークは初期型が14G、後期が13Gだ。13Gで決定してからは塗料ではなくイオン化処理で黒くしている。

小さなことかもしれないが、スポークの隅々までこだわりたかった。

チタンスポークの乗り味は、突き上げがあるわけでもなく、振動があるわけでもなく、柔らかいわけでもなく、とにかく特徴という特徴がない。逆に言えば、角がなさ過ぎてしっくりくる。無駄な主張をしない素材だった。

逆にとらえれば、突き上げが少なく、振動を減らし、ほどほどに硬いとみることもできる。チタンスポークは柔らかいと感じるかもしれないが、曲げた感じはCX-RAYそっくりなのだ。ただ、スポーク重量はCX-RAYと比較して48本あたりおよそ96g軽い。

ここまでは私の感想だ。あとは、実際に乗り手がITLABを使ってチタンスポークの乗り心地を楽しんでほしいと思っている。

設計面の特徴は以下の通り。

  • CX-RAY:重い(相対的に)。細く、薄くエアロ効果が高い。
  • カーボン:軽い。太く、厚くエアロ効果は普通。
  • チタン:軽い。細く、薄くてエアロ効果が高い。

かかりの特徴は以下の通り。

  • CX-RAY:かかる感覚が早い。
  • カーボン:ためがあるかかり方をする。
  • チタン:かかる感覚は遅くもなく早くもない。

突き上げの特徴は以下の通り。

  • CX-RAY:突き上げる感覚がかなりある。
  • カーボン:突き上げが柔らかく感じる。
  • チタン:突き上げをあまり感じない。

価格

  • CX-RAY:普通
  • カーボン:CX-RAYの4~5倍(ロット数による)
  • チタン:CX-RAYの4~5倍(ロット数による)

まとめ:走りの質を速さに

ホイール開発を進めていく中で、ぼんやりとしていた「走りの質」は重量分布や外周重量の影響を大きく受けているのではないかと現段階では結論付けている。しかし、スポークの材質やスポークの寸法の違いによってもその特徴は大きく変わってしまうことがわかった。また、タイヤの選定や空気圧も大きな影響を及ぼす。

それらを踏まえたうえで、総合的に「走る」と感じた組み合わせの結果をITLABに落とし込んだ。

しかし、いくら走りの質を追い求めたところで重要な「速さ」の部分が改善されるのかはいまだに未知数だ。走りの質が悪くとも、風洞実験室で空気抵抗が小さいホイールは実世界でも速さを得られるだろう。そのように考えていくと、「走りの質」は不要にも思えてくる。

車で考えてみてもCdAが小さい車体は燃費がよく速い。しかし、必ずしも速く走れるかといえばどうもちがう。車を意のままに操れる感覚や、走行性能、走りの質といった目には見えない部分、人間の精密なセンサーが感じ取る情報が勝ることで、速さにつながる可能性も捨てきれない。

それらの付加価値は数値化できないが、良い相性がライダーに速さをもたらす可能性はある。不確かながら、確実に存在している走りの質はライダーに何をもたらすのか。その答え合わせはこれからだ。

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