カーボンスポークとスチールスポーク：どちらが最適？

カーボンスポークとスチールスポーク

カーボンロードホイールやグラベルホイールにおける最新のトレンドの一つが、カーボンスポークの登場です。従来、ホイールにはスチールスポークが使われてきましたが、技術の進歩により、現在では複数の選択肢があります。この記事では、カーボンスポークとスチールスポークの違いを探り、技術としてのカーボンスポークの未来について考察します。

スチールスポークの設計

現在、スチールスポークの大半はJベンドではなく、ストレートプルです。ストレートプルスポークは軽量化でき、金属を曲げると脆くなりやすいため、疲労も少なくなります。スチールスポークは信頼性が実証されており、技術としても非常に成熟しています。軽量化も可能で、たとえばSapim CX-Rayスポークの中には、ニップル込みで1本わずか4.7グラムのものもあります。スチールスポークには丸形の断面や、エアロ形状のブレード型がありますが、スチールで完全性を損なわず、材料の使用量を大幅に増やすことなく、より複雑な形状を作るのは難しいため、この形状にはある程度の制約があります。

カーボンスポークの設計

カーボンスポークは、1本のホイールに3本または4本の太いスポークを使用するトライアスロン用ホイールやタイムトライアル用ホイールから始まりました。これらのホイールは、通常のロードやグラベルでの走行にはあまり実用的ではありません。しかし、空力性能の面ではメリットがありました。その後、より多くのスポークを使用する、より伝統的なホイールが登場しました。これらのホイールは日常的なライダーにとってより実用的になった一方で、大きな欠点もありました。スポークまたはリムが1本破損すると、リム全体が損なわれ、廃棄しなければならなかったのです。これは、スポークがハブとリムの両方に接着されていたためです。

新しいカーボンスポークは、スチールスポークと同じように簡単に交換できるようになり、便利で、廃棄物も大幅に削減できます。

主な違い

スチールスポークと交換可能なカーボンスポークを比較すると、両者にはいくつかの違いがあります。

価格

製造コストのため、カーボンスポークは製造費が高く、場合によってははるかに高くなります。カーボンリムがアルミ合金製リムよりも製造費が高く、手間もかかるのと同様に、スポークでも同じことが言えます。さらに、規模の経済や研究開発の影響により、最新世代のカーボンスポークはさらに高価です。

重量

カーボンスポークは、最も軽量なスチールスポークよりもさらに大幅に軽量化できます。第2世代および第3世代のカーボンスポークは、ニップル込みで1本あたり約3.5グラム、第4世代のスポークは、ニップル込みで1本あたり約2.1グラムです。Sapim CX-Rayのような最軽量クラスのスチールスポークは、ニップル込みで1本あたり4.7グラムです。

応答性

カーボンスポークは、同等のスチールスポークより大幅に剛性が高くなっています。これにより、動力伝達が向上します。同じ強度と剛性を実現するために必要なスポーク数を減らせるため、より少ない本数で構成できます。

耐久性

スチールスポークはカーボンスポークより安全だ、というのが一般的な認識の一つです。しかし、一般的にはそうとは限りません。接着式スポークは、初期設計のスポークと同様に、製造上の不備や均一性の不足が原因で故障する可能性がはるかに高くなります。一方、交換可能なカーボンスポークの登場は大きな転機となりました。WorldTourのレースで最も過酷なレースにも耐えられます。また、スチールスポークよりはるかに高いねじり強度を備えています。もちろん、クラッシュで折れることはありますが、スチールスポークも同じです。長年カーボンスポークを扱い、プロのバイクチームやお客様と話をしてきた経験から、カーボンスポークはスチールスポークと同等に信頼性と安全性に優れていると確信しています。

カーボンスポークの比較

スチールスポークは非常に成熟した技術ですが、カーボンスポークは革新を続け、世代を重ねるごとに改良されています。カーボンスポークがどのように変化してきたのか、そして私たちがホイールに採用しているのはどのタイプなのかを見ていきましょう。

第1世代カーボンスポーク

第1世代のスポークは、多くの人がよく知っているタイプです。これらのスポークはハブとリムの両方に接着されていました。画期的な製品であり、その後の発展への道を切り開きました。一方で、修理ができないこと、高コスト、故障率の高さなど、いくつかの大きな欠点もありました。それでも非常に魅力的な製品です。モノコックカーボンホイールには、特別なものがあります。交換可能なスポークを採用した設計に徐々に置き換えられつつありますが、TTやトライアスロン競技用のトライスポークをはじめ、現在も多くの最新ホイールで重要な役割を果たしています。

第2世代カーボンスポーク

第2世代カーボンスポークが市場に登場すると、すぐに画期的な製品となりました。カーボンスポークホイールは、均一性によって、はるかに容易に、かつより大きな安全マージンを確保して製造できるようになったのです。現在、カーボンスポークホイールで主流となっているのはこのスポークです。通常のスチールスポークと同じくらい簡単に交換できます。ただし、スポーク同士が接触しないよう、リムには特定の角度で専用のスポーク穴を開ける必要がありました。

第2世代スポークには、新しい世代のスポークと比べていくつかの欠点があります。1つ目は、すべて丸形のスポークヘッドを使用していることです。そのため、スポークが非常に簡単にねじれ、空力性能が低下する可能性がありました。加えて、第2世代スポークは比較的新しい製品だったため、品質管理上の問題が起こりやすい傾向もありました。

さらに、こうしたハブ設計はフランジが開いている傾向があり、スポークテンションが失われるとスポークが外れる可能性がありました。まれなことではあるものの、その可能性は存在し、多くのライダーにとって懸念材料でした。

第3世代カーボンスポーク

第3世代スポークがそれ以前のスポークと異なる点は、機械的に固定できるようになり、スポークのねじれが発生しないことです。これにより、第2世代スポークに対して大きな空力上の利点があります。これらのスポークは普及しつつありますが、依然として少数派です。第3世代スポークを使用するには、専用設計のハブも必要です。こうしたハブ設計の中には、当社のものも含め、スポークが外れる可能性を完全になくしているものもあります。

第4世代カーボンスポーク

現時点では、第4世代スポークの採用を始めたブランドはまだごくわずかです。第4世代スポークが第2世代および第3世代のスポークに対して持つ主な利点は、2つあります。これらの新しいスポークは50%以上軽量で、ニップルを含めても1本あたりわずか約2グラムです。チタン製のねじ部品とスポークヘッドを使用していることも、これほどの軽量化を実現できた理由の一つです。さらに、柔軟性も大幅に高く、スチールスポークのような乗り味をもたらします。入手可能な中で最も軽いスポークを使用しているため、Berdスポークよりもさらに軽量です。