チェーンのたすき掛について ~アウターか インナーか

【注意】

以下の記事につきましては,内容が正しくないとの指摘があります。

私の力ではその指摘について判断ができないので,眉につばをつけてお読みいただくよう,お願いします。

でたらめ書いてる可能性もありますので,スミマセン。 (2015.11.10)




(以下,原文)

ギアを選択するときに,「チェーンのたすきがけを避けるように」ということがよく言われます。その理由として「効率が悪い」と書かれています。

以前,このシリーズを書き始めたときに,まっさんから,「同じギア比なら,どういう選択をした方がいいか」についても書いてほしいと言われました。

それ以後,「たすきがけはどのくらい効率が悪いのか」が,ずっと気になっていました。
今回は,どの程度なのか,はっきりさせてみることにしました。


【チェーンが斜めにかかると力のロスがある】

まず,効率が悪いと言われる理由です。

これは,ずばり,チェーンが斜めにかかっているからです。

もし,チェーンがまっすぐなら,フロントのチェーンリングがチェーンを引っぱる力はそのままリアのギアに伝わり,力のロスはありません。

ところが,チェーンが斜めになると,リアのギアを回す力は小さくなってしまいます。

力のロス


これは,ギアの回転方向が決まっているので,上の図の F1のように斜めに引っぱると,回転方向の力 F2 とスプロケ軸方向の二つに分割されてしまうせいです。

せっかく,チェーンが F1 の力をリアのギアに加えてくれるのに,回転させるために使われるのは F2 となってしまいます。

要するに,チェーンが斜めにかかっているときには,力をロスしてしまうのです。



【何速のときチェーンがまっすぐになるか】

ところで,チェーンがまっすぐにかかるのは10段もあるうちの,どのギアでしょうか。

シマノのお客様相談に問い合わせてみたところ,はっきりしませんでした。

そこで実験。

自転車を垂直に立てて,おもりを下げた糸を垂らしてみました。

まず,アウターの場合,リア7速のときチェーンはまっすぐ。

130617_Out.jpg

インナーの場合,4速でチェーンがまっすぐでした。

130617_in.jpg
           (バイクを立てて,下側から撮影しています)


アウターにチェーンがかかっている状態を,実際の縮尺で図を描いてみると,下のような感じです。

たすき掛け

そのつもりで実際のバイクを見てみると,アウターローは,かなりチェーンが斜めになっていることがわかります。




【どれくらいのロスになるのか】

そこで,最大の斜めがけとなるアウター×1速と,まっすぐかかるアウター×7速をくらべてみました。

力の平行四辺形を作図すると,リアだけで0.25%の効率のちがいです。

チェーンリングから出るチェーンも斜めに出ますから,合わせると0.5%の効率の差が出てきます。

最大で0.5%の効率のちがいを,「たしかにちがう」と見るか,「ほとんど変わらないね」と見るか。

もう少しこの数値をわかりやすいものにしてみます。


アウターローでゆるめの坂を走ることを考えます。

ぼくのバイクは,コンパクトクランクで,歯数は 50-34T,リアのスプロケは 12-25T です。

アウターロー(1速)のギア比は「2」ですから,インナー×5速とぴったりギア比が同じです。

両者とも,チェーンは斜めがけになります。
しかし,アウターローの方がチェーンがより斜めになっているので,効率が悪くなります。(効率のちがいは,0.25%)

この効率のちがいをわかりやすくするために,ケイデンスを使って大まかに換算します。

今,アウターロー,ケイデンス80で走っているとします。これを,インナー×5速なら,わずかに効率がいいので,同じパワーを出すのなら,ケイデンスは80.2で回せることになります。

これを,速度で表すと,20.1km/h と,20.4km/h のちがいです。

つまり,上の条件で,同じパワー(物理学上の「動力」)でクランクを回すとすると,1時間で300メートルの距離差が出てくるちがいということです。

もっとも,ヒルクライムとなれば,ケイデンスや平均速度はもう少し落ちますから,差は小さくなるでしょう。しかし,伊吹山ヒルクライムあたりで,1時間半程度走るとなれば,100~200メートルぐらいの差が出てくるでしょう。

でも,ヒルクライムレースなら,アウターローで走る人なんていないか(笑)


要するに,

「効率はそれほど大きなちがいではない」

しかし,動力学は時間の関数でもありますから

「長い時間になればなるほど,わずかなちがいがじわっと効いてくる」

ということになります。


【チェーンにかかる負担】

もうひとつ,チェーンにかかる負担もちがいます。

斜めに引っぱられると,ピンやプレートに斜め方向の力が加わり,全体に結合部分が緩くなってくると思われるため,力の伝達効率が下がるはずです。

チェーンの変形率が高くなれば,そこで運動エネルギーが熱エネルギーに変わってしまいますから,リアのギアに伝わる力がほんの少し小さくなってしまうはずです。

ずっとアウターローで斜度の高い坂をこぎ続けていると,チェーン自体が伝達効率の悪い,不利なチェーンになる,と言えるでしょう。

もっとも,これはさきの斜めがけの現象よりも,もっとずっと小さな差でしょう。


【結 論】

「チェーンを斜めがけにしても,大したちがいはない」

「長い距離を乗る人なら,気にかけた方がちょっとお得」

「おおらかな人は気にしなくてもよい」

なんと,ゆるい結論(笑)

ま,楽しく乗りましょう!


にほんブログ村 自転車ブログ ロードバイクへ
にほんブログ村



関連記事
スポンサーサイト

Comments 36

rr  

rikiさんこんばんは

難しい話は算数で終わっている私には厳しいですが最後の「楽しく乗りましょう!」が何よりです( ´ ▽ ` )ノ

でも数字におこせるなんてスゴイです!
私にはとてもとても(^_^;)
色々考えてはいるんですが…

2013/06/18 (Tue) 22:17 | EDIT | REPLY |   

riki  

rr 様

めんどうな話しにおつきあいくださり,ありがとうございます。
自分で納得したかっただけです。

数字にできても,速く走れませんから,あんまり意味がないです(笑)

あっ,そうそう,rr さん,いつか二之瀬を案内していただきたいので,よろしければ,今度,鍵コメント(管理者だけに表示を許可)で,連絡先をお教え願えれば幸いです。

2013/06/18 (Tue) 22:23 | EDIT | REPLY |   

ケン  

タイトル

結論を見て安心しました。なにせ違いの判らん男なもんで。

以前同じことが気になり、アウターローとインナー5速を試した事があります。
私は元々アウターローまで来てからインナーに落とす癖があるのですが、インナー5速よりアウターローの方がスムースに漕げるのです。
アウターローは一番チェーンが張った状態ですが、インナー5速はそれよりは張っていないためか、チェーンがバタつく感じがします。
それとアウターの方がチェーンと歯が噛み合っている歯数が多いので、トルクがかかりやすいのかなと思ったり。
この辺の感覚はクランクやチェーンリングの剛性によっても違うでしょうし。

あれっ?何の話でしたっけ?

まあ、頑張って漕ぐとしましょうか(笑)

2013/06/18 (Tue) 22:36 | EDIT | REPLY |   

KOU  

rikiさん、こんばんは。

さすが、理論派です。ガリレオみたいで、カッコいいですね^_^

つい、走っている時にアウターのままローまで走って、それからインナーに落としているので、上手くギアを使いきれないんですよねσ^_^;
その辺の事も考えながら乗ってみます。

2013/06/18 (Tue) 22:47 | EDIT | REPLY |   

maa  

こんばんは!
長距離・長時間を走ると違いが出てくるんですね。ホント参考になります。
アウター・ローはフロントインナーにしたときチェーンが落ちやすいときいたことがあったのでほぼ使ったことがありませんでした。インナー・ローは走るたびにお世話になっておりますが…。(笑)
ウミガメ、カタツムリ…安全ピンで留めるゼッケンタイプでよければプリントしますよ。必要であればいつでも言ってくださいね。(^_^)v

2013/06/18 (Tue) 22:48 | EDIT | REPLY |   

-  

管理人のみ閲覧できます

このコメントは管理人のみ閲覧できます

2013/06/18 (Tue) 22:50 | EDIT | REPLY |   

こー  

タイトル

rikiさん、こんばんは!

すばらしいですね!でもちょっと僕には難しく何度も読み返してしまいました^^;
たすき掛。一応よく言われるNG=アウトハイロー、インハイトップには入れない様にしてます。


あと、ヒルクラで先で待つ友人のもとにやっとこさ上り着こうかという瞬間!!ハァ~ハァ~

ギア1~2枚上げます(笑)

時々、距離が足らずガチャガチャ(ー_ー)!!

…バレます(^^)




2013/06/18 (Tue) 23:49 | EDIT | REPLY |   

お名前  

MORIZOU

はにゃ??


RIKIさん、ロングライドでは結局どうしたらいいのですか?

最近、日本語がよく分からなくって(笑)

2013/06/19 (Wed) 00:31 | EDIT | REPLY |   

ayu  

自分もどちらかと言えば、アウター使い切ってからインナーに落とす派なんですが、やっぱりロスがありますか(^_^;)
自転車が多段階クロスレシオだからいけないんだ。自動車みたいに無段変速にならないかな(笑)

2013/06/19 (Wed) 07:02 | EDIT | REPLY |   

riki  

ケン様

なるほど,チェーンのバタつきですか。
それは知りませんでした。
もし,けっこうバタつくなら,それなりのロスはあるでしょうが,そんなに大きくはでしょうね。

それよりも,自分のギアを使うスタイルに合っている方が重要かもしれません。
かみ合っている歯数は,たぶん,力の伝達には関係がないと思います。

そういえば,剛性も関係あるでしょうね。
ぼくのは,「剛性低いな~」といわれるクランクです…。
ケンさんのようにDURAにしたいな。

あれ? 何の話でしたっけ?

2013/06/19 (Wed) 07:52 | EDIT | REPLY |   

riki  

KOU 様

ぼくは,早々にインナーに落とすタイプです。
早めに落としておいた方が,安心。
ただそれだけでしたが,少し効率がいいかなと思うと,もっと安心。

体でちがいかわかるというほどではありませんね(笑)

2013/06/19 (Wed) 07:54 | EDIT | REPLY |   

riki  

maa 様

そういえば,お得意分野でしたね。
かわいいゼッケンもいいですね~。
ただ,また「詐欺だ」と言われる可能性も秘めていますので,慎重に検討を要します(笑)

2013/06/19 (Wed) 07:57 | EDIT | REPLY |   

riki  

こー様

いいですね~。
最後にギアを1~2枚上げる。
必要なのはその心意気ですよね(笑)
そういうの好きです。

2013/06/19 (Wed) 07:59 | EDIT | REPLY |   

riki  

モリゾー様

あ,モリゾーさんのようなおおらかタイプの方は気にしなくていいです。
それより,空気圧を適正にした方がいいと思います(笑)

まじめな話,1400kmも乗るのなら,さまざまなところで,少しでも効率の良い乗り方がいいでしょうね。時間はかけ算されるので,小さなちがいでも,最終的には大きなちがいになって効いてきますよ。

2013/06/19 (Wed) 08:06 | EDIT | REPLY |   

riki  

ayu 様

そういえば,子どもの頃,自動変速の自転車に乗っていました。
どんな仕組みだったのか知りませんが,こいでいると自動でガチャッとギアが変わるので,「ぼくはすごい自転車に乗っている!」と誇らしかった覚えがあります。

なんか,とても懐かしいことを思い出しました。

2013/06/19 (Wed) 08:09 | EDIT | REPLY |   

チャップリン  

タイトル

rikiさん、こんにちは!

詳しい論理的な考察ありがとうございます。【結論】の3番目を読んであんしんあんしん!楽しければいいんですね。(*^_^*)

最初のころ、アウタ-で行けるとこまで頑張ってインナ-へ、スピ-ドが無いので失速脚付き(@_@;)の失敗があり、最近はインナ-へ落してから挑戦しています。効率などまったく頭になかったですよ。

SHOROsにガリレオがいて良かった!!!

2013/06/19 (Wed) 08:55 | EDIT | REPLY |   

おばさん  

タイトル

チェーン落ち防止を装着してから、 安心してf^_^;)アウターローを乱発していますf^_^;)
斜め掛けは良く無いと聞いてはいますが、何だかアウターの方が進みが良い様に感じてしまうんですf^_^;)
殿方達に必死でついて行こうとすると、殿方はインナーでも 私はアウターで回さないとついて行けません(ToT)/~~~
脚が太くなっても良い~~~!と言っていたら ホントに太くなった様な…( i _ i )

2013/06/19 (Wed) 09:45 | EDIT | REPLY |   

riki  

おねえさん様

たしかに,力をかけて踏んでいくタイプの人は少し足が太いかも…(笑)

アウターの方が進みが良いように感じるのも,何となくわかりますね。
印象として,「アウターの方が重い」というのがあるので,ぐいっと進む感じがするんですよね。人は感覚の生き物ですから,理屈だけでは割り切れませんね。

2013/06/19 (Wed) 10:41 | EDIT | REPLY |   

riki  

チャップリン様

チャップリンさん,こんにちは!

いやいや,そんなたいしたものではありません。
理屈をこね回しただけで,ほとんど収穫なし(笑)

でも,ちょっと自分で納得してみたかったんです。
「それほど気にしなくてもいい」という結論も大切かなと思います(笑)

2013/06/19 (Wed) 10:43 | EDIT | REPLY |   

フィリック  

rikiさん、おはようございます!

コッテリ文系頭の私には、図形やら数式やらは???の世界( ̄▽ ̄;)
ですが、アウターで頑張り過ぎず早目のインナーでも、効率よく坂に挑めるってこと・・ですか!?

2013/06/19 (Wed) 11:00 | EDIT | REPLY |   

まっさん  

タイトル

こんにちは。

いやー、今回も分かりやすい授業。とても参考になりました。

他の方がコメントされているように、「アウターの方が進みやすい気がする」の部分が私も同感で、インナーに落とすと進まないって感覚だけけで、いつもアウター縛りにこだわっていたように思いますw。でも今回のrikiさんの解説で、たすき掛けによる「力の伝動ロス」という観点が新たな発見でした。インナーの方が効率が上がるという意識も併せ持ちたいと思いました。←とかほざいてますケド、雨沢はほぼインナー縛りです^^;。

たすき掛けは、最初自転車を買った時お店から注意されましたが、その内容は、フロントディレイラーにチェーンが干渉するからというものでした。ま、いずれにせよたすきは良くない。これですね。

しかし、結論として、あまり気にしなくても良し、とは言え、そこに至る過程が緻密に計算されている。素晴らしい記事ですね^^。※長文コメントすみません^^;
ではヽ(´▽`)/

2013/06/19 (Wed) 11:58 | EDIT | REPLY |   

riki  

フィリック様

そうそう。
早めのインナーの方が効率は上がります。
でも,そんなに長くない峠では,あんまり差はないので,自分が気持ちよく漕げるギアを選択する方がいいかもしれませんね。

でも,理屈も確かな面があるので,ときには,感覚よりも理屈を優先してみると,新しい発見があると思います。

2013/06/19 (Wed) 12:11 | EDIT | REPLY |   

riki  

まっさん様

ありがとうございます。

まっさんにきっかけをもらったおかげで,気になっていたことを自分でもはっきりさせられたので,気持ちがいいです。

量的にはっきりさせると,「たいしたことないな」と思えるので安心です。

ちなみに,計算はものすごくアバウトです(^^ゞ

2013/06/19 (Wed) 12:14 | EDIT | REPLY |   

軽量化マニア  

タイトル

たすき掛け式は効率悪いけど、結論は大して差はないということ合点しました。が
意外な、驚きのコメント発見です。
アウターを使い切ってインナーに移る?マジッすか?こんな使い方ってありんすか?
私的には、絶対ありえない。まッ、riki-さん おっしゃる通り、
”自分のギアを使うスタイルに合っている方が重要”なんだと思います。
しかし、有り得ん。

2013/06/19 (Wed) 13:18 | EDIT | REPLY |   

riki  

軽量化マニア様

たしかに「これが自分のスタイルだ」と思っていることが,意外にもよくない方法だった,ということはあるかもしれませんね。

そういう点で,他の人と走ることで意外なことに気づくことがあります。
でも,ギアの使い方は,よほど注意していないと見えないので,難しいですね。

ぼくは,すぐ前を走る人のギアの使い方はけっこう注目しています。
まねもしてみます。
それが意外に良かったり,自分に合わなかったりするのでおもしろいです。

2013/06/19 (Wed) 15:57 | EDIT | REPLY |   

きいち  

さすがに論理的!!(ガリレオ風)
もちろん、我々レベルでは全く関係ない数値ですが、プロのレベルでは、この積み重ね(他に転がり抵抗とか)で、ライバルに数パーセントの差をつけていき、結果勝つってことだそうです。(僕の行きつけの自転車屋さん受け売り)
何が、言いたいかって「まずはエンジン鍛えろってことです」

2013/06/20 (Thu) 21:11 | EDIT | REPLY |   

riki  

きいち様

いやいや,そんな大したことないんですが…。

200km近い距離を平均40km/h以上で走るプロなら,コンマ数%のちがいは大きく効いてくるでしょうね。

「アマチュアはまずはエンジン鍛えろ」ですね。承知しました!
ハハハ,それがなかなかね。

2013/06/20 (Thu) 21:34 | EDIT | REPLY |   

お名前  

タイトル

残念ながら…
同じギア比にしていても、インナーで小さいギアの方が、
アウターで大きいギアを回す事にに比べ、チェーンの曲がり角が大きくなります。

チェーンのたすき掛けによる摩擦増加による損失よりも
チェーンがより深く曲がる事によるコマ部分の摩擦抵抗の方が大きくなる為
一般に、同じギア比では大-大ギアの方が小-小より抵抗が減ります。

極論を言えば、横方向でのロスより、
可能な限りとことんアウターを使った方が有利となります。

2015/01/30 (Fri) 11:54 | EDIT | REPLY |   

リキ  

Re: タイトル

それは残念!
せっかく,一生懸命考えたのにな~。
そんな要素もあったとは!

ところで,横方向のロスは,摩擦力でなく,ななめにかかる力をベクトルで考えたロスなのですが,その分と横方向の摩擦力と比べて,小さなギアのロスはどの程度大きいのですか?
少し? かなり? 桁が違うくらい?

2015/01/30 (Fri) 15:36 | EDIT | REPLY |   

しぃたけ  

タイトル

はじめまして。
「ロードバイク 抵抗」の検索で来ました。

たすき掛けの件ですが、最も効率の良い回転数を求めると、アウターローは論外になります。

なぜなら、スプロケ12-25の10速なら25~17の5枚、11速なら25~19までの4枚が2歯違いになり、回転数にムラが出やすくなる為です。

アウターロー付近を使うと、スプロケの比率は25/23で1.086ですが、インナーに落としてやると、17/16で1.062となり、回転数の微調整が可能となります。

なお、インナーとアウターのたすき掛けを比較すると、インナーの方が回転数の調整がしやすいです。

スプロケ、ロー付近の比率
21 / 19 = 1.105
23 / 21 = 1.095
25 / 23 = 1.086

トップ付近
13 / 12 = 1.083
14 / 13 = 1.076
15 / 14 = 1.071

2015/05/07 (Thu) 07:15 | EDIT | REPLY |   

リキ  

しいたけ様

コメントありがとうございます。

ちょっと素人にはむずかしい議論のようです。
「効率」と「回転数の調整」がどのようなことを指しているのは,わかりませんでした。
理解力が低くてスミマセン。

2015/05/07 (Thu) 18:47 | EDIT | REPLY |   

しぃたけ  

タイトル

えっと、人間というエンジンにも、最も効率のよい回転数(ケイデンス)があるわけで、そこへの調整のしやすさという意味です。

自転車の機械的な効率以外にも、注目すべき点があるかと思いまして。

ちょっと説明不足でした。

2015/05/07 (Thu) 23:00 | EDIT | REPLY |   

リキ  

しいたけ様

なるほど。

よく,「その人に合ったケイデンス」ということも言われますが,もっと一般的に,人間に共通の効率のよいケイデンスというのが存在するということでしょうか。

ケイデンス90が基本のように語られますが,そのような数値が経験的に導かれただけのものでなく,合理的である理由が存在するのでしょうか。

また,そのケイデンスの具体的数値は?

その具体的数値を規定するものは何か?

速度や斜度などのパラメータの変化にどの程度従属するのか,しないのか?

そのケイデンスは,レース,ヒルクライムなど,ライドのスタイルによって違いがあるのか,かなり幅広く一般的に通用するものなのか,など,次々と興味が湧いています。

2015/05/07 (Thu) 23:43 | EDIT | REPLY |   

しぃたけ  

タイトル

万人に共通する効率のよいケイデンスは存在しないでしょうね。
もし存在するなら、プロロード選手のTT時のケイデンスは皆いっしょになるでしょう。

ケイデンスは各々が経験的に探すしかないと思います。

【速度や斜度】とありますが、もし緩い上りならば、上った後の下りでの回復を考慮して、すこしケイデンスを上げて頑張るでしょうし、キツイ上りなら、低めのケイデンスとダンシングの組み合わせになるというか、ならざるを得ないでしょうね。

下りでは速度が出ますから、出力を出してもたいして時速は上がりません。よって必然的に休むことになります。休める分、上りではちょっとがんばった方が効率的です。

下りで速度が出るからといって、ここぞとばかりに嬉しげに踏んでも、効率は悪いです。速度にならずに空気抵抗に食われます。その踏む力は、上りの時に。自戒を込めて。(^-^;

2015/05/08 (Fri) 02:21 | EDIT | REPLY |   

-  

管理人のみ閲覧できます

このコメントは管理人のみ閲覧できます

2015/11/10 (Tue) 13:18 | EDIT | REPLY |   

リキ  

Re: タイトル

ご指摘ありがとうございました。
私の力では理解が難しく,申し訳ありません。
注意書きをつけさせていただきました。

2015/11/10 (Tue) 16:35 | EDIT | REPLY |   

Leave a reply