転がり抵抗とは？クリンチャータイヤ、チューブレスタイヤ、チューブラータイヤの転がり抵抗の比較。

転がり抵抗とは？

転がり抵抗は、サイクリストが走行中に克服しなければならない重要な力である。坂を登るときは重力に対抗し、下りで利用できる位置エネルギーを得る。2020年のMaliziaとBlockenによる研究 風工学・産業空力学会誌 自転車の空気力学によると、平地で時速40キロ以上のスピードでは、抵抗の約90%が空気抵抗によるもので、ロードサイクリストが空気力学にこだわるのはそのためである。空気抵抗以外にも、転がり抵抗として知られるタイヤと路面の間の摩擦は、スピードを出し、維持するために克服しなければならない主要な力である。

タイヤメーカーのシュワルベによれば、転がり抵抗とはタイヤが転がるときに失われるエネルギーのこと。この損失には複数の原因があるが、主なものはタイヤの変形によるエネルギーの散逸である。タイヤと路面の間の摩擦もその一因で、砂利道やオフロードよりも滑らかなアスファルトの上を走る方が楽なのだ。タイヤの変形や相対的な変位は熱や音を発生させ、エネルギーロスをさらに助長する。タイヤの幅、直径、空気圧などの要素は変形に影響し、タイヤの柔軟性とゴム配合比も重要である。タイヤコンパウンドに含まれるカーボンブラックの一部をシリカに置き換えることで、変位によるエネルギーロスを減らすことができる。ヴィットリアがプレミアムタイヤに追加したグラフェンも同様の効果があると主張されている。

タイムトライアルやレースでは、スピードのためにタイヤの耐久性やパンク防止性能を犠牲にし、より薄いケーシングやパンク層のないサイドウォールを使うかもしれない。逆に、悪路を走ったり、道端での修理を嫌う場合は、パンク防止性能、グリップ力、耐久性を高めるために転がり抵抗が高くなることを受け入れるかもしれない。

転がり抵抗とは？

転がり抵抗は、走行速度を低下させる最も顕著な力のひとつであり、また最も簡単に対処できる力のひとつでもあります。空気抵抗の他に、遭遇する抵抗の大部分を占め、低速では空気抵抗を上回ることがよくあります。ほぼすべてのサイクリストが、より速く、より遠くへ、より少ない労力で走ることを目指しており、転がり抵抗を減らすことは、これを達成するためのシンプルで費用対効果の高い方法です。シュワルベが言うように、"サイクリストの体力は非常に限られており、それをできるだけ効率的に使いたいのだ"。転がり抵抗の少ないタイヤへの交換は比較的安価で、現在の走行条件やルートを最適化することができる。

転がり抵抗はどのようにテストされますか？

タイヤはテストホイールに装着され、所定の空気圧まで膨張させられる。タイヤはテストドラムに接触し、上から圧力をかけてライダーの体重をシミュレートし、タイヤの変形を引き起こす。システムは、指定された速度を維持するために必要な余剰パワーまたはトルクを測定し、転がり抵抗を決定します。何度も繰り返すことで、精度と再現性を確保し、多くの場合、システムとタイヤのバランスをとるためのウォームアップ期間を設けます。自転車タイヤの転がり抵抗は通常、ライダーや愛好家にとって馴染みのある単位であるワット（W）で表されますが、転がり抵抗係数（Crr）（抵抗を克服するのに必要な力を車輪の荷重で割ったもので、多くの場合N/kg単位）も使用されます。

オープンタイヤ、クリンチャータイヤ、チューブラータイヤの比較

転がり抵抗に影響を与える要因のひとつは、荷重がかかった際の変形時に発生するインナーチューブとアウタータイヤ間の摩擦である。あるテストでは、10種類のTPU、ラテックス、ブチルのインナーチューブと25mmのコンチネンタルGP5000 STRアウタータイヤを組み合わせ、チューブレスセットアップとの比較も行い、その影響を評価した。その結果、インナーチューブはチューブレスに比べて転がり抵抗を0.2～3.8W増加させた。ラテックス製インナーチューブの影響は最も小さく、ほとんどのTPU製インナーチューブはブチル製を上回った。結論としては、効率を最大化するためにはチューブレスタイヤが有利で、インナーチューブの場合は、チューブレスでないGP5000クリンチャーバージョンの方が速く、軽く、安かった。チューブレスタイヤはクリンチャーに似ているが価格が高く、転がり抵抗ではクリンチャーとラテックス製インナーチューブに匹敵するかもしれない。

コットンケーシングのタイヤも転がり抵抗を減らすことができますが、接着剤の種類、量、乾燥時間が結果に影響するため、比較による明確な結論は困難です。一般的に、チューブレスとラテックスまたはTPUインナーチューブの転がり抵抗の差はわずかであるため、好みに応じて選択することができる。チューブレスタイヤにはパンク防止効果があり、シーラントを塗ればほとんどの場合、パンクしても乗って帰ることができる。

転がり抵抗はタイヤ幅によってどう変わるか？

ピレリPゼロレースTLRの2つのバージョン（26mmと30mm）の比較テストで、ワイドタイヤが速いかどうかを評価した。結果は条件によって異なる。屋内のローラーでは、同じ空気圧の場合、30mmタイヤの方が、広く短いコンタクトパッチによる変形が少ないため、スピードを維持するために必要なパワーが少なかった。同じ空気圧で幅を調整した場合、幅の狭いタイヤの方が効率的だった。理論的には、同じ接地面積を維持するために空気圧を完璧に調整すれば、転がり抵抗は同じになる。実際のライディングでは、幅の広いタイヤは良い道では遅くなく、不整地では幅の狭いタイヤよりも優れたコンプライアンスとグリップを発揮する。エリートグラベルレーサーがアンバウンドのようなイベントで超幅広タイヤを選ぶのはそのためだ。タイヤサイズは地形やライディングの目的に合わせて選ぶべきだ。

転がり抵抗は重要か？ マウンテンバイク そして グラベルバイク?

短い答えはイエスだが、ロードバイクほどではない。多くのマウンテンライダーやグラベルライダーにとって、転がり抵抗は最優先事項ではない。軽くて薄く、転がり抵抗の低いタイヤはパンクしやすく、耐久レースや難易度の高いトレイルでは不向きです。マウンテンバイクのライダーは、XCレースでは転がり抵抗を低くするためにグリップを犠牲にするかもしれない。グラベルでも同様だ。ほとんどのオフロード走行では、グリップとパンク防止性能が転がり抵抗の低さを上回る。

転がり抵抗試験結果の再現性は？

ほとんどのテストタイヤの転がり抵抗の差は小さく、タイヤの空気圧、リムの内幅、自転車との合計重量など、その他の要因が効率に影響する。テストでは、80psiのラテックス製インナーチューブで変数をコントロールしたが、この圧力は、Zipp 454 NSWフックレスリム（最大72.5psi/5BAR、内幅23mm）とHunt 54 Aerodynamicist Carbon Disc（内幅20mm）のように、いくつかのセットアップには高すぎ、どちらも転がり抵抗を変えた。自動車分野ではISO規格が転がり抵抗試験を統一していますが、自転車試験はテスター次第です。経験豊富なテスターが最も包括的で一貫性のある方法を提供します。最終的には、転がり抵抗は空気抵抗、耐久性、グリップ力とのトレードオフになり、タイヤの選択、条件、空気圧についてバランスの取れた判断が必要になります。