変速機 (自転車)
変速機 (自転車)の最新ニュースをまとめて検索！
変速機（へんそくき）は自転車部品の一つで、クランクの回転角に対するホイールの回転角の比率を変更する装置である。通常、変速機という場合にはリアディレーラー及びフロントディレーラーのみを指すことが多いが、ここでは便宜上シフターなども扱う。
目次 |
[編集] 歴史
[編集] フリーホイールの登場
変速機が出る前提としてフリーホイール機構がなくてはならない。
安全型自転車が登場して現在の自転車の基本デザインは決まったものの、駆動方式が固定ギアであったため、変速機という概念が登場するには時間がかかった。変速は「ダブルコグ」という、リアハブの両側に歯数の違うスプロケットを設けたものによって、ホイールの左右を入れ替えることで行なっていた。変速機が登場するのにはまずフリーホイールの登場を待たなくてはならなかった。
[編集] 変速機の登場
まず内装式の変速機が1900年代に登場する[1]。重量が大きい、信頼性に欠けるなどの欠点もあったが、1936年にスターメーアーチャー社が「AW-3」を開発して品質は向上した。対して外装変速機の開発は内装に比べて遅れた。理由は内装に比べて複雑な機能が露出しているので、舗装路の少ない当時の道路状況では壊れやすく頻繁なメンテナンスを必要としたことも挙げられるが、なにより当時の自転車競技の世界では変速機は女や子供のようなひ弱な人間が使うものという観念が強かったからである。ツール・ド・フランス創始者のアンリ・デグランジュもそのような考えを終生持っており、固定ギアにこだわっていた。ツールで変速機の使用が認められるのは、デグランジュがディレクターを辞した1937年からである。
[編集] 外装変速機の進化
その後、自転車の普及と自転車競技の興隆に伴って外装変速機はさまざまな試みが行なわれ、基本的な構造（すなわち重ね合わせた大小のチェーンリングないしスプロケットの束で、チェーンを横に移動させることにより変速させる仕組み）第二次世界大戦前後に定着した。そしてサンプレックス、ユーレ、シクロ(cyclo)、ゼウス、カンパニョーロなどの会社が現れる。当時のリアディレーラはクランクを逆転させて変速する物であったが、次第に改良が加えられ、逆転の必要がないスライドシャフト方式、更には変速性能に優れたパンタグラフ方式へと徐々に進化して、1971年にカンパニョーロ社より『ヌーヴォレコード』が発表され現在のリアディレイラーの基本設計がほぼ定着する。この時期で前のギアが2段、後ろが5段変速が一般的だった（現在の最新機種ではロードバイク向けが後ろ最高11段、MTB向けが後ろ最高9段である）。
シフターの形状は、進歩の著しかったリアディレイラーなどに比べ長らく変わらなかった。シフターと言えばダウンチューブに取り付けるWレバーという小型なレバーが中心で、ドロップエンドに取り付けるバーエンドコントローラーやフラットハンドル向けのサムシフターなども現れたものの、その圧倒的なシェアには変わりがなかった。また当時のレバーは無段階に動き（「フリクション」という）、レバーの引き具合によるディレイラーの位置決めはライダー各人の勘に頼り、それを熟達しているかが勝敗を決めもした。しかし初心者には使いづらく、ちょっとしたことでギアを変速しそこなったり音鳴りがすることも多かった。当時はコンポーネントこそ存在したものの、前変速機、後変速機、シフターを個別で使用する場合もあった。違うメーカーの変速機の互換性に対応するために、ある意味では調節の許容範囲の大きいフリクションでないと不都合だった。ロードレースはこの状態がしばらく続いた。
[編集] マウンテンバイクによる技術革新
新たな変革はマウンテンバイクから起こった。当時フラットハンドル用のシフターはサムシフターが主流だったが、これは従来のフリクションでは荒れ地での変速がおぼつかなく確実な変速が求められた。この要求にシマノは『SIS（シマノ・インデックス・システム）』を1983年に開発、ロードレースにも適用され、状況は劇的に変わる（ただしSISの市場投入はロードバイク用が先。マウンテンバイク用のSIS搭載モデルは1986年に登場した）。このシステムではレバーが段階的に動くため、予め調整しておけば必ず正しい位置にディレイラーを移動させることができ、飛躍的に操作が楽になった。またこの頃からスプロケットの段数も一気に増えていく。
実はこの種の変速システムは、1970年代に既にジュニア向けスポーツサイクルで実用化されていたものだった（詳しくは少年用スポーツサイクルを参照）。しかし当時は「変速時にカチカチ音がして、しかもバカでかい変速レバーがついて、まるでおもちゃみたい」「ジュニア用ならともかくレース用に使える精度・サイズのものは作れない」との意見が業界の大勢を占めていた。それに対しシマノは地道に精度の向上・小型化に向けた開発を続け、ロードバイクやマウンテンバイクにおいても実用化にこぎつけた。
そしてシマノは1989年、旧来のサムシフターに代わり『STI（シマノ・トータル・インテグレーション）』に基づくマウンテンバイク用シフター『ラピッドファイアー』を発表。更に1991年、ロードコンポーネントにおいてもこの技術を活かし、ブレーキレバーによってシフティング操作することでハンドルから手を離さなくとも変速できる画期的な仕組み、『デュアルコントロールレバー』を開発した。これを追う形でカンパニョーロもほぼ同機能をもった『エルゴシステム』を開発。これらの登場によりWレバーは徐々に廃れ、ロードレースの世界から姿を消した。また、フラットハンドル向けのサムシフターも、後発のグリップシフトやラピッドファイヤーなどといったシフターに刷新されていった。
[編集] 内装変速機の進歩
内装変速機の開発のスピードは外装変速機の発達に比べると速くはなかった。理由としてはまず変速機がハブ内部にあるため部品交換に車輪を組み直す手間がかかること、そして競技用用途としての変速機が早い段階から外装変速機が主流となってしまったので、最新技術が常に求められる需要がなかったからと考えられる。すでにスターメーアーチャーが5段変速、7段変速の変速機を、ザックスが12段変速の変速機を出してはいたが、前者は操作性では往年のAW-3ほどの完成度はなく、後者は生産中止となってしまった。その中でシマノが名作『インター7』を発表。つづいてザックスを吸収したSRAMが参入し、ローロフが14段変速の内装変速機を開発する。台湾サンレース社に吸収合併された新生サンレース・スターメーアーチャーもオーバロックナット寸法が120mmから調整できて使用できる8段変速を開発している。
[編集] 変速機
自転車の変速機では、クランクまたはリアハブのスプロケットに取り付けられた歯数の異なる歯車にチェーンを架け替えるか、ハブなどに内蔵された遊星歯車機構のギヤ比を変更することによって変速する。前者を外装式、後者を内装式と呼んで区別する。
[編集] 内装変速機
『内装ハブ』『ハブギア』とも呼ぶ。工業技術の未熟な時代の初期にできあがった変速機。遊星歯車機構を内部で密封しているために、泥汚れに強く非常に耐久性がある。また停止時にも変速ができるので、交通量の多い市街地を走る自転車に向く。また一部ではあるが、チェーンの張力が一定のため、チェーントラブルが少ないのが特徴。欠点は外装変速機に比べて重いことと、変速段数が限られることである。後述の外装変速機で、スプロケット間の架け替えができないベルトドライブ・シャフトドライブの自転車では内装変速機を用いる。
[編集] 外装変速機
通常『ディレイラー』と呼ばれ、クランク側でチェーンを移動させる装置を「フロントディレーラ」、ハブのスプロケット側でチェーンを移動させる装置を「リアディレーラ」と呼ぶ。 「ディレーラー derailleur、（注：derailerは鉄道の脱線器を指すことが多い）」は「脱線機」の意味で、フロントディレーラが単純に脱線の機能のみ有しているのに対してリアディレイラーはチェーンテンショナーを兼ねているため、より複雑な構造で一般に高額である。また、仮にフロントの変速機構だけを使用する場合は、別にテンショナーが必要になる。 初期においては内装変速機のようにワイヤーにつながれた小さなチェーンで変速機ごと真横にずらすというタケノコ式変速機も登場したが、現在ではカンパニョーロ社が開発したパンタグラフ式が主流である。軽量で確実な操作が行えるが、外部に機能が露出しているため泥などに弱く、また頻繁なメンテナンスを要する。自転車競技用のものに向く。
現在では外装変速機はおおよそロードバイク用とマウンテンバイク用とに二分されている。特にリアディレイラーはその違いが顕著である。
- ロードバイク用のものは可動部分が水平に近い「横型」になっており、対応できるスプロケットの最大歯数は比較的小さいが、機敏な変速が可能。
- マウンテンバイク用のものでは可動部分が垂直に近い「縦型」であり、ロードバイク用ほどは機敏な変速ではないものの、大きいスプロケットに対応できる。これは変速の際のチェーン移動量を考慮したものである（マウンテンバイクの方が大きな移動量を要する）。またツーリング用自転車にもマウンテンバイク用のものが用いられる事が多い。
可動部分の傾きは、カセットスプロケットの組み合わせに応じて設計されている。最小歯数は11か12が多く、製品差はないから最大歯数に合わせて作られる。また、リアディレイラーの仕様にはもう一つキャパシティというものがあるが、これはフロント変速も含めた最大歯数と最小歯数の差であり、チェーンテンショナーとしての能力を表している。 ロードバイク用はＭＴＢ用に比べ最大歯数、キャパシティ共に小さく作られている。ＭＴＢの競技によっては、ロード用のカセットスプロケットとリアディレイラーの組み合わせが積極的に利用されることがある（ダウンヒルなど）。
[編集] 外装＋内装変速機
古典的な内装3段変速と外装変速を合体させた変速機。主に折り畳み自転車など自転車競技で以外のもの、またはチェーンテンションがある程度一定で外装変速機なみの変速数があるために、リカンベントのような使用するチェーンが通常より長い自転車に使われる。「デュアルドライブ」はSRAMの商標、「インテゴ」はシマノの商標である。
[編集] シフター
変速の指示を出す装置をシフターといい、古くは金属製のロッドで直接変速装置を動かしていた（ファウスト・コッピが使ったカンパニョーロ「パリ・ルーベ」など）。現在の主流はワイヤーでできた筒（アウター）の中にワイヤー（インナー）を通し、インナーを動かすことによって変速装置を動かすワイヤー方式が主流である。現在では技術の進歩に伴って、電動式や油圧式の開発も盛んに行なわれている。 前述のSISなどの位置決め機構のついたインデックスタイプと、付いていないフリクションタイプとがある。
[編集] ドロップハンドル向け
[編集] ダブルレバー
2本の小型レバーをダウンチューブに取り付ける伝統的シフター。バンドを介してダウンチューブに取り付けるものと、ダウンチューブに予め溶接されている台座に取り付けるものがある。
長所としてはシンプルなため軽量かつ安価であること、耐久性に秀でていること、整備性・分解性に秀でていることが挙げられる。このため、輪行を前提とした車輌（ランドナーやスポルティーフ）では現在でも主流である。またフリクションタイプの場合はリア・ディレイラーの厳密な調整が不要なので、多段化したリア・ディレイラーの調整を厭う愛好家の中には、敢えてフリクションタイプのWレバーを使用する例も見られる。
短所としては、変速の際ハンドルからいちいち手を離して、ダウンチューブまで持っていかなくてはならない点が挙げられる。これはレース中の局面（ダンシング、ダウンヒル、スプリントなど）ではインテグレーテッド・タイプに較べ、明らかに不利であり、現在ではロードレース用の競技車両には殆ど用いられない。一瞬の操作遅れが敗北につながるのである。
インデックスタイプとフリクションタイプの両方があるが、シマノのDURA-ACEグレードの現行製品は、フロント変速側がフリクション、リア変速側はインデックス・フリクションに切り替えられるようになっている。後述の#バーエンドコントローラーも同様である。
ちなみにランス・アームストロングは山岳ステージ用の車両でフロントの変速のみWレバーを用いていた。理由は軽量化の為だと言われているが、当時既に競技車両の最低重量が決められており、インテグレーテッドレバーでも最低重量を達成することは可能であった。そのため今中大介は単なる験担ぎではないかと指摘しているが、今中は別の書籍の中で「STIレバーはハンドルの両端に重量物が付くため、Wレバーに比べハンドル部の慣性モーメントが大きくなり、選手の中にはそれを嫌うものも少なくなかった」と語っており[1]、アームストロングの場合も似たような理由の可能性がある。
[編集] デュアルコントロールレバー
1991年にシマノが初めて実用化した、ブレーキレバーによって変速操作を行える一体型レバー。変速の際ハンドルから手を離さずにすむという非常に大きなメリットがあるため、プロ用から入門用まで非常に多くの自転車に取り付けられており、現在のレース機材には標準装備されることが普通である。しかしやや重く、内部機構が複雑な上に高価などといった欠点もあるので、タイムトライアルなどの特殊な状況では使われないこともある。インデックスタイプのみ。またシマノ以外にもほぼ同じ機能をもったカンパニョーロの「エルゴパワー」、SRAMの「デュアルタップコントロール」や、その他マイナーな形式が存在する。国内では、この種のシフター全てをデュアルコントロールレバーやSTIと呼ぶこともあるが、どちらもあくまでシマノの商標である。海外でSTIといえば多くはシマノのデュアルコントロールレバーを指す。本来はブレーキレバーとシフターが一体化されたものを指すので、同社で一体化されているタイプの「ラピッドファイヤー」、「ラピッドファイヤープラス」、「EZファイヤーレバー」などもSTIと言える。
[編集] バーエンドコントローラー
ハンドルの末端に差し込んで使うシフター。Wレバーを専用台座でハンドル末端に取り付けた物に近い。略称は「バーコン」と言い、こちらの方が良く用いられる。ハンドルから完全に手を離す必要は無くなるが、やはり手を大きく移動させなければならないこと、ワイヤーの取り回しが長大になることなどから、デュアルコントロールタイプほどは好まれない。レース機材としては、個人タイムトライアルやトライアスロンでドラフティング禁止のルールのレースにおいて、空力特性を高めるために、ブルホーンバーやTTバーといった特殊なハンドルと組み合わせて使われることがほとんどである。特にタイムトライアルバイクについてはブルホーンハンドル+エアロバーの組みあわせとなり、機構上STIが取り付けられないため、バーエンドコントローラー以外の選択肢がない。
バーコンの有利な点は複雑な構造を有しているデュアルコントロールレバーに比べて構造がシンプルで耐久性、ローメンテナンス性が挙げられる。そのため耐久性能に着目してブルベなどの競技ではないものに使われる事[2]、折り畳み自転車のように海外遠征の際に故障のリスクを少なくするために使われる事[3]がある。シマノ製品の場合はロードレーサー用とマウンテンバイク用でフロントディレイラーの規格が異なる為、ドロップハンドルの車両にマウンテンバイク用のクランクセットを用いる場合には、インテグレーテッドレバーではなくバーエンドコントローラー（あるいはダブルレバー）を選択するしかない。
インデックスタイプとフリクションタイプの両方がある。
デュラエースDi2では変速機構が電動化されたため、バーエンドコントローラーならぬ「バーエンドスイッチ」で変速が可能になっている。
[編集] コマンド
かつてサンツアーが発売していたシフター。シーソーのような構造をしており、これをブレーキレバーの根本に取り付けることで手元での変速を可能となる。軽量でブレーキレバーを自由に選べるなどの利点もあったが、結局デュアルコントロールレバーには勝てず、サンツアーの終焉に伴い姿を消した。しかし、今でもマニアの中では根強い人気があり、ネットオークションでは高額で取り引きされている。9速や10速用に改造する為のキットも、元サンツアーの技術者が開発して販売している。なお、「コマンド」はサンツアーの商標である。シマノもシマノ A050で｢コマンド」と同様にハンドルバーにバンド締めで取り付けることができるシフターを供給しているが、安価な入門用ロード向けのパーツのため7速にしか対応していない。
[編集] フラットハンドル向け
[編集] デュアルコントロールレバー
フラットハンドル向けにもデュアルコントロールレバーは存在する。ブレーキをかけながら変速できるのが最大の特徴であるが、ブレーキレバーとシフターの単品を組み合わせるよりも高価になり、もともと「ラピッドファイヤー」や「トリガーシフター」の操作性がよかったためか、ドロップハンドル向けのように絶大な支持を受けるには至っていない。また歴史も浅い。発売しているのはシマノのみで、こちらも「STI」と呼ばれることがある。
[編集] ラピッドファイヤー、トリガーシフター
2本のレバーにシフトアップとダウンがそれぞれ振り分けられている形式。フラットハンドル向けでは圧倒的な支持を得ているため、単にシフトレバー若しくはシフターと呼んだ場合、フラットハンドルにおいてはこのタイプを指すことが多い。なお、「ラピッドファイヤー」という名称はシマノの、「トリガーシフター」はSRAMの商標である。
[編集] グリップシフト
SRAMが開発したシフター、バーエンドコントローラーの機能をグリップの根本に持たせたものと考えられる。シフトは本体をひねることによって行う。グリップの根本に取り付けて使うため、専用の短いグリップが必要となる。利点としてはシフト時に指を離すことなくシフト出来るため、安定感が非常に高い事が上げられるが、ブレーキを引きながら手首を捻るのが難しいため、ブレーキ中シフトが行いにくいのと、一度に多段変速しようとすると手首の移動量が大きくなりブレーキから指が離れてしまうこと。現在はシマノもレボシフトという名前で同様機構のものを製作しているが、SRAMもシマノ用のグリップシフターを用意している。レボシフトについてはフロントフリクション、リアインデックスの組みあわせ。
[編集] サムシフター
ハンドルに取り付けられた一本のレバーを左右に回転させることにより変速する形式。主に親指で操作したことからこの名前がある。フラットハンドル用としては最も古く、構造もWレバーを専用台座でハンドルに取り付けた物に近い。構造が単純で軽量、安価であるが、操作感で劣るため、現在ではMTBルック車に採用されているのみである。SIS開発前から流通しているタイプなので（1970年代後半には既に存在した）、サムシフターに限りフリクションで使えるものもある。
[編集] 外部リンク
- Cycling glossary, links to articles
- Detailed discussion on gearing
- Calculate your gear ratios
- Calculate your gear ratios and shifting pattern
- Calculate speed based on gearing and cadence
- Gearing 101
- Cadence training
- Bicycle Gearing article by Dave Hood
[編集] 脚注
 |
この「変速機 (自転車)」は、自動車に関連した書きかけ項目です。 この記事を加筆・訂正下さる協力者を求めています（自動車ポータル/自動車PJ/乗用車PJ）。 |
最終更新 2009年10月17日 (土) 13:43 （日時は個人設定で未設定ならばUTC）。
【変速機 (自転車)】変更履歴
