前回4月19日で自転車の後輪ホイールバランスのテストが簡単に出来ることが分かりました。現在、手持ちのホイールは、

1）ALX430
2）MavicのOpenProを使った手組みホイール
3）フレッタ用の18インチ小径ホイール

です。この３つのホイールで後輪ホイールバランスを詳しく比較・検討して見ました（右の画像）。

分かっていたこと：

Mavicのリムはタイヤのバルブの位置と重さを考慮してバルブ穴の反対側のリム溶接部分を調節することによりタイヤ装着状態でバランスが取れるようにしてある。

自動車のホイールバランスはホイール外周の１箇所にオモリを装着することで調節している（重心と回転軸を結んだ延長線上）。

今回の検討で分かったこと：

1）タイヤを装着しただけの状態なら３種類全てのホイールで回転バランス（ホイールバランス）は取れていませんでした。回転軸とホイールの重心が一致していないということです。一番酷いのは、18インチ小径ホイールでした。次に酷いのはALX430でした。MavicのOpenProも振動は出ましたが比較的マイルドでした（それでもかなり振動してます）。タイヤを装着した状態でバランスが取れるように設計してあるというのはどうやら本当のようです。

2）現在のロードバイクの場合には、後輪にセンサーマグネットを付けるタイプのサイクルコンピュータを使っているので、どの位の速度からホイールが振動を始めるのか分かります。逆さにしてペダルを思い切り廻してから手を離すと後輪が振動しています。振動がスーッと収まる速度域は大体40km/h前後のところにありました（下補足参照）。

3）後輪マグネットセンサーの場合には、これをオモリのようにしてある程度調節が可能です。外周に沿ってマグネットの位置を変えてテストしてみました。MavicのOpenProの場合には、かなり振動が押さえられる位置とその反対側で振動がかなり酷くなる位置が見つかります。一番良い位置だと速度が60km/h以上にならないと振動が現れません。バルブの反対側から少し外れた位置にありました。逆の位置では振動の現れる速度が低くなり、より激しく振動するようになります。

4）実際に一番振動が抑えられる位置にマグネットを置いたホイールでいつもの40kmコースを走ってみました。35km/h以下では違いは分かりませんでした。35km/h以上に加速する場合に、頭打ち感がなくどこまでも滑らかに加速するような乗り心地でした。一旦加速してしまうと速度が落ち難いと感じました。貧脚で高速走行する場合には非常に大きなメリットであるという印象です。

5）ALX430の場合には、マグネットを円周上どこに置いても振動は収まらなかったのでマグネットの重さ以上のアンバランスがあることが分かります。軽量ホイールの場合にはより厳密な工作精度が求められるということでしょうか？軽量化しても、より重いオモリで調節するしかないならば軽量化の努力が無駄になるということです。タイヤの工作精度・重量バランスも考慮すると軽量ホイール製作は非常に難しい技術かも知れません。自動車のホイールと同じでタイヤを交換する度にバランスを取る必要がありそうです。軽量化とバランス調整の両立は、どのようにすれば良いのでしょうか？より軽くなればチョットした重量アンバランスが大きく影響することは明らかです。

6）以前（2008年9月29日）、スポーク張力を下げると高速走行がより楽になるということを報告しましたが、この理由も今回のホイールバランスと関係していることが分かります。ホイールバランスが悪くてもスポーク張力が低ければ回転振動の現れ方がよりマイルドになるからです。振動そのものは重心バランスに起因しますから抑えられませんが、スポークテンションがこの振動をある程度吸収してくれるからです。

7）自動車のホイールバランスが取れると得られるメリットはそのまま自転車の高速走行にも当てはまるのではないでしょうか？

直進安定性が良くなる。
振動が無くなる。
偏磨耗（片減り）を抑制する。
燃費が良くなる。
タイヤが長持ちする。
運転で疲れ難くなる。

8）今回のテストでは実際にペダルクランクを廻して確かめるので、前輪ではテスト出来ませんでした。高速走行で上記メリットを実現するには前輪の振動も抑える必要がありそうです。前輪では、どの位の速度から振動するのかを確かめる簡単で上手い方法はなかなか思いつきません。

9）小径ホイールの場合には、回転バランスの調整はよりシビアになります。同じ速度で走るときの回転数がより高くなるからです。回転数が高いほど重量のアンバランスに起因する振動がより大きくなります。調整の難しさは軽量ホイールと似た状況かも知れません。もっと難しいかも知れません。慣性モーメントで比較すると、18インチホイールは外周が同じ重さでも27インチホイールの44％しかありません（慣性モーメントの比率は18/27の2乗になります）。同じ慣性モーメントの27インチホイールではタイヤとリムの合計重量を44％に下げることに相当します。小径ホイールの加速力は同じ重さのタイヤを使うとすると現在入手可能な最軽量ロードホイールよりも更に軽量なホイールに相当します（タイヤ300g＋リム400gの44％＝タイヤ300g＋リム8gです！）。

補足：フレームの固有振動数と関連しているかも知れません。