ロードバイクのホイールバランスについて

機材
ホイールバランスについて考える

2022年2月13日 測定してみる

自動車でホイールバランスに偏りがある場合、振動で出るらしい。でも、ホイールバランス以外にも振動の要因があるらしい。ランアウト(タイヤの変形)とユニフォーミティ(タイヤの硬さの不均一性)が挙げられている。タイヤの硬さの均一性を測るのは難しいけど、タイヤの変形(静止時、外径の不均一性)は測定できるので、測ってみた。

Youtube動画にある様に、停止した時に上の部分が軽いから…と思っていたら、MAVIC Open Pro-CDはほとんど偏りが無かった。未走行のホイールは少し偏りがあるが、1円玉をセロテープで貼り付ければ方の方に動くので、偏りは1g未満と思う。

振れ取り台に乗せて回転させる
1円玉が調整用の重り 

この結果から、アルミリムのMAVIC OpenPro-CDはホイールバランス調整は不要と思われる。

次に、タイヤ外径の変動を見た。

未走行ホイールの外径変動、約1mmでほとんど均一、凄いんだ
1554km走行したホイールの外径変動、約1mm、路面の凸凹の方が大きそうだな

リムがMAVIC Open Pro-CDでタイヤがContinental Ultra Sport 2の私の場合、2つともタイヤ外径の変動幅は約1mmで、構造を考えたら、ピッタリ嵌めている感じですなあ。

・測定結果

 バランスの偏り(g)タイヤ外径の変動(mm)
使用中のホイール01
使用前のホイール11

この測定から推定すると、MAVICのアルミリムはホイールバランスの偏りは1g未満で調整不要で、かつタイヤ外径の変動も1mm以下で修正不要と分かった。それなら、カーボンホイールって調整が必要な程、質量の偏りがあるってことなのかなぁ…?

2022年2月12日 計算してみる

ホイールバランス調整の記事は多数あって、あるYoutube動画を見たら、これは調整しないとなぁと思った。でも、それでエネルギーロス(Wが減る)になるとは考え難いから、振動が嫌われるのかもしれないなぁ。また、自動車では当たり前なんだが、自転車ではメジャーでもなく、やってみる前にその大きさを計算してみました。

ここではとりあえず、アンバランスによる振動と仮定して、その遠心力を求めてみることにした。

アンバランスの、質量m(kg)、偏芯量ε(m)、回転数N(rpm)

遠心力F=mε(2πN/60)^2 (単位はニュートン)で求めることができる。

比較のため自動車の場合も算出した。

1)前提条件

 タイヤリム径 Ε(m)走行速度回転数 N(rps)
自動車15×185/650.381120km/h17.0  
ロードバイク700×25C0.63540km/h5.3  

2)計算結果

 アンバランス質量 M(kg)偏芯距離 Ε(m)回転数 N(rpm)  遠心力 F(N)遠心力 F(gf)
自動車0.0150.381/217.0  0.3031
ロードバイク0.0050.635/25.3  0.055

3)結果

調整用の重りが自動車で15g、ロードバイクで5gとした場合、その遠心力は自動車で0.3N、ロードバイクで0.05Nとなった。 ロードバイクの場合は(体重+車重)の半分が片輪に加重されていることを考えると、0.05Nはかなり小さく、無視できるレベル様な気がします。5Hz前後の振動になるから、Youtube動画の様に支持体の剛性が小さければ、そりゃ振動もするよ…と思う。

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