【高速巡行】ホイールを変えて速く走ろう

あなた

ホイールを変えたらどのぐらい速くなるの？

自転車のパーツでも高価な部類になるホイールは、投資に見合う効果があるか分かりませんよね。

サイシスト

この記事は以下の様な人におすすめ！
高速巡行用ホイールのアップグレードを検討している人

平坦路向けのホイールについてまとめました。

この記事を読んで、平坦路をより速く走りましょう。

それでは、どうぞ。

本記事の要約

ディープリムホイールに履き替えたとしても、わずかしか速くなりません。

ミドルハイトのアルミリムホイールでも、スポーク形状や本数によってはディープリムホイールに近い空力性能があります。

前輪は後輪より走行風が大きく当たりますので、前輪だけディープリムホイールにしても十分な効果があります。

遅い場合、走る距離に対して走行時間が長くなりますので、速く走れない人でもディープリムホイールを使う事でわずかに速くなります。

ホイールについて

記事の冒頭で購買意欲を削ぎますが、高価なカーボンディープリムホイールに付け替えたとしても激的に速くはなりません。

ですが、空力性能が高いホイールを使う事で、初心者から上級者まで脚力を問わずわずかではありますが速く走れます。

ホイールを変えても大して速くならない

ディープリムホイールに履き替えますと激的に速くなると多くの人が考えて高価なホイールに投資していますが、残念ながら体感できる程速くはなりません。

計算上ではホイールをアップグレードする事により0.1～0.2km/h程度速くなる効果がありますが、35km/hで走れている人が35.2km/hに速くなったとしてもサイクルコンピュータを見ない限り速くなったか気づきません。

その事からギヤ1枚分速くなる訳ではありませんので、過大な期待を持って高価なカーボンディープリムホイールを買って実際に使ってみたとしても、大して速く走れていない事に気づいてガッカリするでしょう。

空力性能のデータの諸元について

15年以上前の古いホイールになりますが、風洞実験の結果を公開しているウェブサイトがあります。

そのサイトには50km/hの外周速度でホイールを回転させた時に同速度の風を前方から当てて、ホイールを回転させる時に負荷がどれだけ加わるかについて検証しています。

本記事ではこのデータを基に、速度の3乗に比例させる事で実際に走る巡航速度に当てはめられる様にして計算しました。

スポーク本数と形状による影響が大きい

ホイールの抵抗実測値データを公開しているサイトには、製品名とリムハイトとスポーク本数と計測した抵抗値をまとめたリストが掲載されています。

www.rouesartisanales.com

外部リンク

 

http://www.rouesartisanales.com/article-15505311.html

Great wheel test 2008 – Part 1 – Aerodynamics | Roues Artisanales

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そのリストを見てみますと、確かにリムハイトが高いカーボンホイールがリストの上位を占めていますが、リムハイトが低くても空力性能の高いアルミホイールはリストの中間部分にランキングしています。

そのリムハイトが低いアルミホイールでもスポーク本数が少ないと抵抗値が小さくなる傾向ですし、該当するアルミホイールをネットで調べてみますと丸スポークより抵抗が小さいエアロスポークが採用されています。

そして、最上位のホイールと比べますと大きく劣りますが、カーボンディープリムホイールとスポークの少ないミドルハイトのアルミホイールを比べますと、それ程大きく抵抗値がかけ離れてはいません。

ミドルグレードのアルミホイールはコスパが良い

ホイール空気抵抗リスト上位のホイールはどれも高価なカーボンディープリムホイールですが、リスト中間にランキングされているアルミホイールになりますと５万円程度と手が届きやすい価格帯です。

平坦路のロードレースで着を狙える人はカーボンディープリムホイールにする事でライバルにわずかな差を付けられますので効果がありますが、集団に紛れ込んでのゴールをする様な一般的な脚力のライダーにはレースでは効果があまりありません。

ですので、一般的な脚力のライダーにはある程度の空気抵抗軽減効果が期待できるアルミリムホイールにしますと、コストパフォーマンスに優れていて良いです。

前輪だけディープリムにしても十分な効果がある

フロントホイールはホイールに当たる風を遮る物がありませんので、風の影響を大きく受けます。

走行条件によって変わりますが、リアホイールはフレームやライダーに風の一部を遮られる事で走行風が直接当たりにくい為、リアホイールはフロントホイールの1/3程度の影響しか受けない様です。

ですので、見た目さえ気にしなければフロントに高価なカーボンディープリムホイールを履いて、リアはエアロスポークが採用されているミドルグレードのアルミリムホイールを履きますと、約半額の投資費用でフロントとリアが高価なカーボンディープリムホイールにほぼ匹敵する高い性能が得られる事になります。

リムの剛性も重要

アルミリムはカーボンホイールと同じリムハイトで作りますと重くなる為、アルミリムのリムハイトは30mm以下が大半です。

ですが、リムハイトが低すぎますとリムの強度が弱くなります。

その為、ライダーが自転車に乗った時にリムが変形しやすくなりますので、空気抵抗の他にリムの変形抵抗が加わります。

詳細は書籍「サイクルサイエンス」のp111に記載されています。

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ですので、アルミリムでも30mmに近い物を選定しますと変形が少なくて良く転がるホイールで走れます。

ディープリムは風を受けると速くなる

書籍：「ロードバイクの科学」のp30には斜め前方の風を受けた時のホイールの空気抵抗データが記載されています。

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標準的な丸スポークは、斜め前方の風を受ける程スポーク回転面積あたりに受ける風が大きくなりますので、ホイールの回転抵抗が増えてしまいます。

エアロスポークを採用しているカーボンディープリムホイールは、15°までの角度の斜め前方の風でしたらヨットの帆の様にホイールの回転抵抗が減ります。

そして、ディスクホイールは20°までの斜め前方の風でしたらホイールの回転抵抗は大きく減っていますし、20°から30°までの角度で斜め前方の風を受けたとしてもホイールの回転抵抗は減ったままです。

ただし、斜め前方の風を利用する為に道路に対してジグザグに走行しますと走行距離が増えますので、単独で走るトライアスロンやタイムトライアルレースの場合でも真っ直ぐ走った方が多少ホイールの回転抵抗が増えたとしても速くゴールできます。

意外にも遅い人程走行時間短縮効果がある

ディープリムホイールは速く走れる人にしか恩恵がないと思われている人が大多数ですが、意外にも脚力が低い貧脚ライダーである程、ディープリムホイールによる走行時間短縮効果があります。

速度が低い程ホイールの空気抵抗が少なくなりますが、遅くなる分だけ長時間走る事になりますので、ホイールの空力性能を長時間受け続けられます。

逆に脚力のあるライダーがディープリムホイールを履いたとしても、速く走れる分だけ走行時間が短くなる事でホイールの空力性能を受ける時間も短くなる為、それ程走行時間は短縮されません。

ロングライドでは走行時間が短縮できる

200kmのロングライドを行う場合、信号停止を除く加速後の巡航速度28km/hで走りますとA-Class ALX 440 SL 2007 から Shimano WH-R550 2007 にホイールを履き替える事で117秒速く自宅に到着できます。

117秒は信号待ち1回分に相当する時間ですので微妙ですが、ロングライドではホイールのアップグレードによる空気抵抗軽減効果が期待できます。

レースでは大きな差を付ける事ができる

1時間程度の平坦路ロードレースでは、平均速度38km/hで走りますとA-Class ALX 440 SL 2007 から Shimano WH-R550 2007 にホイールを履き替える事で17.7秒速くゴールできます。

レースでの17.7秒の差は結構大きく、距離で表しますと約180mの差が生まれます。

ヒルクライムでは効果がない

マウンテンサイクリングin乗鞍のヒルクライムコース’ (距離20.5km 標高差1260m)’をライダー(体重61kg+機材重量7.5kg)が平均速度15km/hで走った場合、A-Class ALX 440 SL 2007 から Shimano WH-R550 2007 に履き替えたとしても、ホイールのエアロ効果では1秒も速くなりません。

ですので、ヒルクライムではホイールのエアロ効果には期待しない方がよいでしょう。

サイシスト

ホイールに過度の期待を持つのは、購入した後で絶望しますのでやめましょう。

ホイールアップグレード効果算出フォーム

今回の記事で計算した結果は下記の算出フォームから算出された値を使用しています。

ホイールやライダーの数値を入力してみましょう。

タイヤの転がり抵抗係数とホイールの抵抗係数は本記事の一番下に記載しています。

予算別おすすめホイール

予算別に3種類の価格帯のリムブレーキ用ホイールを紹介します。

ハイエンドホイールに履き替えても決してギヤ1枚分速くなる事はあり得ませんので、ホイールに過大な期待を持たない様にしましょう。

ミドルグレードのホイールからハイエンドホイールに履き替えますと1時間のレースで15～20秒のタイムが短縮できます。

ミドルグレードのホイールで練習してからハイエンドホイールに履き替えてレースに出場しますと、体感できる程速くはなりませんが確実にタイムが縮まります。

10万円以下　ミドルグレードは費用対効果が高い

ミドルグレードのホイールはコストパフォーマンスが高いです。

プロや上級者は練習用ホイールとして使用しています。

リムハイトの違いにより空力性能は上位モデルと比べますと若干劣りますが、ミドルグレードのホイールもエアロスポークを採用しておりスポーク本数もハイエンドモデルと同じですので、スポーク部の抵抗はミドルグレードもハイエンドも同じです。

サイシスト

6万円台で買えるミドルグレードのアルミホイールです。
エアロスポークを採用していて、フロント16本、リア21本で組まれていますので、スポーク全体で受ける空気抵抗が小さいです。
練習用ホイールですが、安い完成車に付いているホイールからのアップグレードに適しています。

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サイシスト

ゾンダより少し高い7万円台で買えるミドルグレードのアルミホイールです。
こちらのホイールもエアロスポークを採用していて、フロント16本、リア21本で組まれています。
空力性能はゾンダとほぼ同じですが、ハブはゾンダよりもよく転がります。

10万円以上　ミドルハイグレードは軽くて剛性が高い

ミドルハイグレードのホイールは、アルミホイールの中ではハイエンドホイールになります。

また、アルミリムはブレーキを掛けても熱が籠りにくい為、転がり抵抗が小さいラテックスチューブが使えるメリットがあります。

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サイシスト

ゾンダやレーシング3とリムハイトやスポーク本数は同じですが、ステンレススポークより伸びにくいアルミスポークを採用していますので、剛性がかなり高いです。

30万円以上　上位入賞者はカーボンディープリムがおすすめ

平坦路ロードレースで上位入賞を狙える脚力の人がライバルに秒の差でせめぎ合いをするのでしたら、カーボンディープリムホイールがおすすめです。

軽いチューブラーホイールがありますが、平坦路走行の場合はクリンチャータイヤやチューブレスタイヤの方が転がり抵抗が小さく、チューブラータイヤよりも速く走れます。

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サイシスト

アルミリムよりリムハイトが高いカーボンリムホイールです。
空力性能はアルミリムより大きく優れています。
脚力がない人が使ってもそれなりに速く走れますが、着を狙える人がライバルに僅かな差を付けたい場合におすすめです。

まとめ

ディープリムホイールに履き替えても、わずかしか速くならない。

ミドルハイトのアルミリムホイールでも、スポーク形状や本数によってはディープリムホイールに近い空力性能がある。

ミドルグレードのアルミホイールでも製品によってはそれなりに空力性能が良いので、コストパフォーマンスが高い。

前輪は後輪より走行風が大きく当たるので、前輪だけディープリムホイールにしても十分な効果がある。

リムに剛性がないとライダーが自転車に乗った時に体重でリムが変形し、リムの変形抵抗によるパワーロスが発生するので、アルミリムでもリムハイトが30mmに近い物が良い。

リムハイトが高いと斜め前方から風を受けた時、ヨットの帆の様に推進力が発生するので、一定角度までならホイールの空気抵抗が減る。

速く走れない人は走る距離に対して走行時間が長くなるので、速く走れない人でもディープリムホイールを使う事で速く走れる。

高価なディープリムホイールを使ったとしても脚力を覆す程効果がありませんが、予算に見合った空力性能が高いホイールを履いてライドを楽しみましょう。

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タイヤとホイールの抵抗係数

タイヤの転がり抵抗係数とホイールの抵抗係数です。

ホイールアップグレード効果算出フォームを使う時に、表の中の数値を入力して下さい。

タイヤ転がり抵抗出典：
Bicycle Rolling Resistance RSS feed

ホイール空気抵抗出典：
Great wheel test 2008 – Part 1 – Aerodynamics | Roues Artisanales