超軽量ホイール 「CeraLight」 は、なぜそこまで軽くできたのか？

 

顧客が魅力を感じるCeraLight 超軽量ホイールの要素は以下のようなものがあります。

1.超軽量
他社製品と比較して圧倒的に軽量なCeraLightホイールは,ホイール外周部の軽さから加速や登りがスムーズであり、操作性やパフォーマンスを向上させます。

2.高剛性
剛性のあるホイールは力を効果的に伝えるため、スプリントや登り坂でのパワー伝達が優れています。
ライダーの体重や出力によって「硬すぎる」と感じる場合は、スポークテンションを調節することで最適なホイール剛性を得ることが可能です。

3.エアロダイナミクス性能
空力的特性に優れたホイールは空気抵抗を減らし、高速走行時の効率を向上させます。

4.品質/信頼性
高品質な素材と製造プロセスにより、耐久性や信頼性が確保されているホイールは、長期間に渡り安定したパフォーマンスを提供します。

5.ブレーキ性能
優れたブレーキ性能を持つホイールは、確実なストッピングパワーとスピードコントロールの容易さを提供します。高い安全性と信頼感を提供します。

6.デザイン/外観
一切の過剰な装飾を排除したCeraLightホイールは、塗料のぶんまで重量をそぎ落とし軽量化を達成します。 ※カーボン繊維を保護するために透明（またはマット色）なバリヤー皮膜のみ施します。

7.バリュー/コストパフォーマンス
高性能ホイールでありながら、重量的に競合する他社製品と比較して廉価な価格設定も魅力です。

8.カスタマイズ可能
ヒルクライムに特化したい場合は、リムハイト30mm が究極の選択
エアロ性能を求めスピードを追求するならリムハイト50mmからのディープリムを
さらに使いたいタイヤの太さに合せてリム幅まで選択可能

顧客の好みや目的に合わせた高性能ホイールを提供することが CeraLight の価値であると確信します。

 

 

下図は、ピレリ P ZERO チューブレスレディタイヤ　について　メーカーが推奨している体重と空気圧の関係を　リム幅べつに計算し直したグラフと近似式です。 　新ETRTO規格によれば26mm幅のタイヤの場合、適合するリムは19Cですがリム幅を広くすれば空気圧を下げて使用するべきである事がこのグラフから読みとれます。 セラライトホイールの場合は、リム幅を選ぶことができるので使用したいタイヤのころがり抵抗とインピーダンスロスのうち　インピーダンスロスを狙って下げることが可能になります。　この手法は、ヒルクライムだけではなくロードレース、トライアスロンにおいて記録向上に有効です。

 

セラライトCarbonSpoke　スペック一覧　

■リムタイプ：クリンチャー と　チューレスレディ対応 　
■リムの素材：東レ　トレカ　高弾性カーボン
■ブレーキ：ディスクブレーキ専用
■リム幅      29mm (内幅22mm)
      28mm (内幅21mm)
                   26mm (内幅19mm)
■リムハイト　標準仕様 30mm ～ 6 0mm 　

■スポークパターン：前後１：１
■スポークの本数：前後24本

■スポークの種類：カーボンスポーク
■ニップルの種類：サピム　アルミ
■ハブの種類　：　ﾌﾛﾝﾄ　100x12mm　　
　　　　　　　　　リア　142x12mm　　
■アフターフォロー　　日本国内において対応
■重量：フロント：553グラム、リア：648グラム　リムハイト30mm仕様の重量

※1　重量には、若干の個体差があります。　※2　商品の仕様は、予告なく変更される場合があります。 ※３　片輪あたり ±15g 程 重量に個体差が出る場合があります。※4 カットモデルの図示は、技術漏洩を防止するため実際の商品とは異なる個所があります。

 

 

4種類のフリーボディをご用意

　CeraLight Carbon Spoke は、12S,11S 両対応の ShimanoHG フリーボディの他、オプションで SRAM XDR, Campagnolo, フリーボディをご用意しています。

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構造解析によって導かれた形状

 

【　リム幅 3mm の拡大は、横剛性を　 １９％　増加させる　】

剛性と重量の関係

　テーマは「ワイドリム化 によって発生するメリットについて」　履歴参照型3D-CAD によるリム断面の設計検討についてご紹介します。 リム高さは、35mm そのままでリム幅のみ3mm拡大した場合、　検討の仕方について各所の形状や肉厚については同様であると定義します。　また材質も同じ、積層方向も同じ、プリプレグを切断する輪郭は相似形であると定義します。　つまり基準となる緑色のリムと青色のリムの相違点は、リム幅が3mm 違うだけ　という条件での比較です。 リム幅が3mm増えたことで断面積は７㎟増加します。　この断面でグルッと360°回転すると重量は1%しか増加しません。　5g の差　です。 しかし剛性を司る関数である「断面二次モーメント」は、横方向で19%　も増加します。　3mm幅が広くなっただけなのに横剛性は19%も増加するなんて　ほとんどメリットだけしか感じませんね。　ついでに縦剛性も 4% 増加しています。 リムの「たわみ量」は、次の式で求めることができます。　この式に先の断面二次モーメントを代入するとリムの幅を3mm広くすれば たわみ量は、17% 抑制されることが解ります。

公式の分母にあるもう一つ　「縦弾性係数」は、リムに用いる材料の特性です。　アルミからカーボンに変わった際には、３倍ほど変化しました。　しかし２５年の時を経て開発され尽くした感があり縦弾性係数の劇的改善は難しいのです。　そこで構造解析などのＣＡＥを駆使してプリプレグの配向特性を突き詰めるなどのアプローチが必要になるわけです。
　株式会社スミスは、自動車部品メーカーの研究開発支援事業を本業とする企業です。　大規模流体解析をはじめ構造解析、機構解析に長年の実績があります。　百花繚乱の競技用自転車ホイールにおいて更なる軽量化、特に慣性モーメントを低減するためのリム重量の軽量化は困難を極めます。　動輪として極めて大きな直径に対して極端に軽い重量を求められ既に最高峰のカーボン素材が用いられているリムの強度を保ったまま更に軽量化するためには、高度な数値解析技術（CAE）が不可欠でした。

SMITH CeraLight 製品案内