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軽量バイク VS エアロバイク どちらを選択するのがベストですか?

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新しく自転車を買う場合や、コンポーネントのアップグレードに関しては頭を悩ませますね。

軽量化をするか空力性能を高めるか?
どちらがあなたに最大の利点を提供するでしょうか?

常につきまとう疑問と問題です。

ほとんどの主要メーカーのレースバイクは、軽量バイクとエアロバイクにわかれていてプロライダーはコースによって使い分けてます。

代表的なメーカーのバイクは以下の通り。

  • Trek Emonda軽量バイク Madoneエアロバイク
  • Giant TCR軽量バイク Propelエアロバイク
  • Merida Scultura軽量バイク Reactoエアロバイク
  • Bianchi Range 軽量バイク Oltre XR4エアロバイク
それでは、軽量化と空力向上のどちらを選ぶべきでしょうか?

 

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メリダの開発陣の場合

メリダがReactoエアロロードバイクを発売したとき、ツール・ド・フランスのステージを分析するために外部の科学コンサルタントを雇ってReactoエアロロードバイクを開発した。

メリダの設計責任者であるユルゲン・ファルケは、次のように述べている。

自転車の重量は、加速と非常に急な山にのみ関係します。重量の影響は、ロードバイクで最も過大評価されている問題です。」

 

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Merida Reacto aero road

重量が課題評価されているとはどういう意味でしょうか?

重量は非常に明確で、自転車を手に取ると軽量かどうかすぐにわかる。

人のバイクを見せて貰う時に良く、手に取って持ち上げてみますよね。

最近では、エアロバイクの効果についてあいまいな考えを持っているかもしれませんが、実際に空力効率を測定することははるかに困難。風洞実験やCFD(計算流体力学)ソフトウェアが必要となる。

メリダは、特定の出力で平坦な道路を30km/hで走行している場合、重量を2kg減らすと速度が0.05km/hだけ増加すると言う。

1時間のサイクリングでは50メートル。

平地ではたった50mしか差がないの?

 

軽量バイクとエアロバイクの重量差

ビアンキのRange を例にとると、軽量ロードバイクのフレーム重量は780g、フォークは340g、合計1,120g

ビアンキ Oltre XR4エアロロードバイクのフレーム重量は980g、フォーク重量は370g、合計1,350g

つまり、2つの違いは230gしかない。Oltre XR4にエアロホイールとエアロハンドルバーを装備すると、その重量差はもう少し広がるでしょう。

 

言い換えれば、フラットで安定した速度で走行しているときに大きな違いを生むために、バイクの重量を減らすことは非常に困難だということになる。

 

しかも、ほとんどの場合には、ずっとフラットなコースに乗っているわけではない。

では、アップダウンのコースを走る時はどうでしょうか?

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ホイールブランドSwiss Side、さらに詳細な検証データを教えてくれる。

120 kmのロングライドで、1,200 mの獲得標高のあるコースでの実験で、時速30km/h(211.4Wの平均出力)で走ると仮定した場合。

バイクの重量を100g(8kgバイクから8.1kgバイク、75kgライダー)追加するとどのような違いがあるか実験。

その結果は3秒追加されるだけだった。100g追加でたった3秒なの?

100gの軽量化は、2kgの軽量化よりもはるかに現実的だが、その利点はわずかだということがわかる。

しかし、空気抵抗の場合にはかなりの価値がある。

所定の割合で空力を改善すると、同じ割合で重量を減らすことで得られる時間の6倍の時間が節約されるというのだ。

平坦で起伏の多い地形では、空力を高めるのが価値があることになる。

 

空力よりも重量が重要になる転換点はどこだろう?

Swiss Sideによると、平均的なライダーの体重増加は、ライドの平均勾配が4.5%以上の場合、大幅に時間を節約できることを教えてくれる。

したがって、ヒルクライムでレースをしている場合、または本当に丘陵で走っている場合は、体重とバイクの重量を削ることが重要になる。

それ以外の場合は、空力に集中したほうが良いという結論のようだ。

 

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趣味のライダーの場合、エアロよりも重量が重要な平均勾配は4.5%以上。

より高速のプロライダーの場合、約7.5%となる。

15km/hを超えると、空力抵抗はライダーにとって最大の抵抗になり時速35km/hでは、体重の効果よりも4倍強力となってくる。

 

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つまり、平均勾配が4.5%以上のヒルクライムのように登り続ける場合には軽量バイクが有効だ。

アップダウンがある場合には、エアロ性能を高めたほうが効果的のようだ。

 

遅く走っていても空力は重要なの?

空力が重要になるほど速く乗れないと言うのを聞いたことがあるかもしれません。

空気力学は、時速40km/h以上で走行している時にのみ重要というのがこれまでの定説だった。

なぜ40km/hなのかは良く理解出来ていない。

だが、風洞実験によると、速度が遅くなるほどエアロホイールを装着することで得られる利益が大きくなることも実験で分かっている。

 

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速く進むほど、経験する相対的な風の角度の範囲が狭くなる。

自転車に対する風の角度は、通常ヨー角という用語で表される

向かい風に直接サイクリングしている場合、ヨー角はゼロであり、直接横風で停止している場合は90°となる。走行中のヨーは、風速、風向、および速度の組み合わせとなる。

 

「プロのライダーは通常の状態ではヨー角が約10°を超えることはありませんが、スポーツ用のバッカーと下位のカテゴリーのライダーは同じ風に対してより速いヨーとなる。
気流がリムから外れてエアロの利点が失われる約20°まで、最大の利益が得られるのはヨー角が大きいことです」

 

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抗力が高速で大幅に増加するのは事実だが、より速いライダーが空力の改善から最も利益を得るということにはならない。

抵抗が速度の2乗に比例するため、より速いライダーはより多くの抵抗を生成する。

シミュレーションを通して、遅いライダーは実際により多くの絶対時間を節約することがわかっていて、長い間走っているため、より長い間空力の恩恵を受けることができるというのだ。
つまり、遅く走ったほうが空力から得られる利益は大きいということだ。

 

これらは、計算によって確認すること出来る。

CyclingPowerLabではオンラインで電力/速度シナリオ計算機に接続し、1キロの低下が、特定のワット数で速度にどれだけ影響するかを確認することが可能。

重量を変更するだけでなく、平均勾配と風速、およびCdA(抗力係数)を変更することが出来、自転車の重量を減らすことで、ほとんどの状況で得られる利益がどれだけ少ないかに驚くかもしれない。 

 

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結論

軽量バイクが良いのか、エアロバイクが良いのかだが、特定の条件下では軽量化が最も役に立つ。

しかし、アマチュアサイクリストの場合、プロのように軽量バイクとエアロバイクの両方を持つような贅沢は出来ない場合がほとんどだろう。

最後の結論は、Swiss Sideの言葉を借りると

「一般的に、ケース(バイク)の90%以上で、エアロセットアップを選択する」

となるようです。

遅く走るライダーでも、エアロ性能を持ったバイクを買い、エアロホイールやエアロ反動を装着したほうが得られる効果が高いということが結論のようだ。

私の場合には、家の前の坂を電動ママチャリよりも速く上がらないといけないので、軽量バイクを選びましたが、軽量なエアロバイクがあれば選んでいたでしょうね。

バイク購入を考えている人は自分の走るコースによって、エアロバイクか軽量バイクを選び、まよったらエアロバイク購入が良さそうです。

 

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