ハンドルバーのデザイン革命

ハンドルバーは、耐久トラックレースで最も急速に進化している部品と言えるでしょう。近年、ハンドルバーのサイズと形状は大幅に変更されています。しかし、なぜ従来の Merckx スタイルのバーから変更されたのでしょうか。また、最近の技術革新はどのようにしてより速く走れるようにしているのでしょうか。その答えは、空気力学です。

1972 年に 1 時間記録を達成したエディ・メルクス (写真提供: ジェームズ・ロックウッド撮影)

ハンドルバーは、ライダーとバイクの重要な接点として常に知られています。ライダーのコントロールと快適性の多くは、この 1 つのコンポーネントによって決まります。しかし、最近では、ハンドルバーの革新は空気力学によって推進されています。

ハンドルバーは、トラック サイクリストのエアロ パッケージにおいて 2 つの重要な役割を果たします。

1. これは、ライダーが空気の流れの中で体をどのように位置付けるかに影響します。下の画像で正面から見たライダーの体のサイズとトラックバイクを比較すると、体の位置が抗力を生み出す最大の要因であることがわかります。一般的なルールは、レース速度で発生する総抗力の 80% 以上が体の位置によるもので、残りの抗力と摩擦損失はバイクによるものです。ハンドルバーは、空気を切り裂く体の形をさまざまな方法で操作できる点で多用途です。
   
   

   オランダのトラックサイクリスト、マタイス・ビュクリが 2019 年に DNW 風洞を訪問。(写真提供: DNW)

2. これは先端部分であり、システムの中で最初に風を受ける部分です。そのため、バーの形状とサイズは、空気がバー自体の上を移動し、下流の物体に到達するまでの流れに重要な影響を及ぼします。

これら 2 つの側面 (体の位置とハンドルバーの形状) を最適化すると、サイクリストの全体的な抗力係数と前面面積 (「CdA」とも呼ばれる) を低下させることができ、その結果、サイクリストは一定の速度でより少ないパワー出力で済みます。ハンドルバーは空力の実現要因であり、独立して考えるのではなく、システム内のコンポーネントとして考える必要があります。

ハンドルバーの開発

トラック耐久レースのハンドルバー設計の劇的な変化を見るのに、はるか昔に時計を戻す必要はありません。オリンピックの数回前までは、非公道対応のハンドルバーを見つけるのは不可能でした。エアロテスト施設の進歩にもかかわらず、業界がハンドルバーの最適化の可能性を認識するのには時間がかかりました。ここでは、世界クラスのパフォーマンスを促進し、機器愛好家を震えさせるハンドルバーの 5 つの設計変更を紹介します。

ハンドル幅

ロードレースでは、従来の幅は常に 40 cm 以上でした。バイク フィッティングはこの傾向に逆らい、ライダーのハンドル幅に合わせたサイズが採用されるようになりました。小柄なライダーは、幅 38 cm や 36 cm のバーを使用するようになりました。この理論は、手首と肩を一直線にすることで上半身の緊張を避けるというものでした。これは真実であり、長距離レースでは重要です。ただし、パフォーマンスとスピードが最優先される場合は、快適さが犠牲になることがあります。そのため、トラック サイクリストは、より短い距離でより速いレースを行うために、より狭いバーを早く採用しました。高いレベルでパフォーマンスを発揮するアスリートは、通常、トレーニング プログラムに筋力トレーニングとコンディショニング トレーニングを取り入れており、これにより、より極端なポジションの一部を吸収することができます。

ハンドルバーの幅が大きく変化したのは、空気力学者と機器開発者が狭いハンドルバーの機能性とサイクリストの CdA への影響を研究し始めたときです。正面面積の減少とより空気力学的な姿勢に関する彼らの研究結果により、27cm という狭いバーでのレースへの移行が起こりました。さらに狭いバーがテストされているという話もありますが、主要なイベントで使用されているのはまだ見られません。ライダーの腕を近づけると、空気の流れがより合理化され、肘とバーの広がりがなくなるため正面面積が最小限に抑えられます。

ハンドルバーの配置

狭いハンドルバーを採用し、ライダーの膝と肘がぶつからないようにするには、バイクのリーチが十分に長くなければなりません。この認識により、より長いバイクとステムの必要性が生まれ、以下のキャンベル・スチュワートのようなポジションになりました。幸いなことに、リーチを長くすることを認める 2023 年の UCI ルール変更により、これらのポジションが可能になりました。ハンドルバーをフロント アクスルから 100 mm 超えることができるようになりました。以前は 50 mm でした。

キャンベル・スチュワート（写真提供：ダルジョ・ベリンゲリ、2023年）

トラック ハンドルバーのリーチが長いもう 1 つの理由は、トラック バイクにシフター/ブレーキ レバーがないことです。ロード バイクのシフターは手をより前に移動させます。これは、シフターの接触点がどれだけ前方にあるかによって、下図のようにわかります。この差はトラック ポジションで補う必要があるため、ステムとフレームは一般的に長くなります。

シフター付きロードバイクのハンドルバー（写真提供：FSA）

エアロプロファイルチューブ

円筒は空気を効率的に切り抜けません。以下は、円形断面 (左) と翼断面 (右) 上の空気の流れのシミュレーションです。翼形状では後流がはるかに小さくなることがわかります。

これまでのところ、設計の大部分はバー自体と隔離された環境に焦点を当てています。しかし、Ribble などのブランドは、空気の流れを操作して下流の物体とよりよく相互作用する形状の使用を試みています。このコンセプトはライダーに大きく依存し、検証するには広範なテストが必要です。しかし、アイデアは、流入する高速の流れを乱すことで下流の物体の高圧ゾーンを小さくすることです。

Ribble の Ultra SL R 用ハンドルバー。(写真提供: Ribble)

これは、流れの「分離」を最小限に抑えることに重点を置くほとんどのエアロハンドルバーとは異なります。流れが分離すると、物体の後ろに低圧ゾーンが形成されます。このゾーンと前方の高圧ゾーンの差が、結果として生じる圧力抵抗を引き起こします。ほとんどの場合、これによって速度が低下するため、ほとんどのハンドルバーは、以下の層流線でわかるように、流れの分離を最小限に抑えることを目指しています。

グリップC付きVelobike Skatハンドルバー

形

人間工学はハンドルバーの設計において依然として重要な要素であるため、ドロップ ハンドルバーは長年にわたって何度も改良されてきました。アグレッシブなフード位置が空気力学的に優れていることが認識されたため、「伝統的」から「コンパクト」への移行がありました。コンパクトなバーを使用すると、フード位置を下げてもドロップは同じ場所に留まります。

コービン・ストロング（写真提供：ユージン・ボントゥイス）

統合

一体型コックピットは、今やプロのロード サイクリングでは当たり前のものです。トラック サイクリングは、個々のコンポーネントの空力特性よりも、システム全体の空力特性を優先するという点で異なります。それにもかかわらず、予算に余裕のある一部のチームは、パリ オリンピックに備えて、個々のライダーの仕様に合わせた一体型コックピットに投資しています。バイクのフィットは動的であり、トレンドが進化し、個々のフィットが進歩するにつれて、これらのアスリートは将来的にモジュラー システムに戻ることを選択する可能性があります。

結論

タイムトライアルやパシュートポジションの最適化については広範な研究が行われていますが、耐久トラックのハンドルバーは2020年まで比較的手つかずの領域のままです。これは、集団の中間部分の空力シミュレーションの複雑さによるものかもしれません。他のライダーからの空力「ウォッシュ」が作用している場合、風洞試験はあまり適用できません。CFD（数値流体力学）がより広く使用され、理解されるようになった今、乱流中のサイクリングのシミュレーションが将来のイノベーションを推進する可能性が高く、従来のドロップバーのデザイン変更がさらに進むでしょう。

サイクリストの CFD シミュレーション (写真提供: INEOS グレネード選手、2024 年に挑戦準備、YouTube 動画)

狭いハンドルバーのようなコンセプトが徐々に受け入れられるには時間がかかりました。これは、ライダーがロードポジションを真似しようとしていることに関係している可能性があります。しかし、トラック サイクリングは、独自の要求がある独特の競技です。トラック サイクリングの独特な性質を認識し、それに応じて装備を適応させることで、ライダーはパフォーマンスを向上させることができます。私たちはすでに、世界クラスのトラック ライダーの適応意欲と成功の間に相関関係があることを確認しています。この姿勢が広まり、スポーツの勢いの拡大に貢献し続けるのを見るのはエキサイティングです。

ダン・ガードナーがVelobike Innovationのエンジニアリングインターンシップの一環として執筆