では、科学的に考えたとき、どれが正解なのか考えてみました。

角度によって上がっていたり下がっていたり

結論から言うと、「踵は、上がっている方がよいクランク角と下がっている方がよいクランク角がある。」です。

クランクの力の方向

前に書いた記事のおさらいです。クランクを回すとき、中心線からペダルに向けて引いた線に対して90°回転させた方向に力を入れるのが、一番効率のよいペダリングです。

踵の上下による力

「踵が上がっていないとダメ。」とか「踵は上がっていても、下がっていてもかまわない。」をもう少し丁寧に話をすると、「踵が”ペダルよりも”・・・」という形になります。

イメージから単純に踵が上がっているときと、踵が下がっているときの力のかかり方を考えてみました。踵が上がっているときは、前と下に力が掛かります。踵が下がっているときは、後ろと下に力が掛かります。

踵の力関係とクランクの力関係を見比べると、どの範囲にあるときに踵が上がっていた方がよいのか、どの範囲にあるときに踵が下がっていた方がよいのかが分かります。

踵は上がっていたほうがいい

と言うひとは、ペダリングのときに力を入れる範囲は決まってる。それは凡そ、0～90°付近だから、その範囲では踵は上がっていた方がいいのだから「踵は上がっていたほうがいい。」と言っているのだと思われます。実践的な視点からのコメントと言えます。

踵が下がっていてもよい

と言うひとは、90～180°付近では踵が下がっていても良いということを言っていると思います。科学的に視点からのコメントと言えます。

180～360°は？

この範囲での踵の上げ下げとペダルの力の方向は、一致しないので0～180°の範囲に比べると、効果が小さいです。

敢えて言うなら、180～270°の範囲では下がっているほうがよく、270～360°の範囲では上がっている方がよいです。

ただし

関節は考慮していない

人には関節があるので、力の掛け方によっては、踵が上がっていようが、下がっていようがあまり関係なくなることも考えられます。上記の考察では関節は、全く考慮していません。

60～100rpmで・・・

大体、上記のケイデンスで、ペダリングをしていると思います。

となると、1回転で0～90°の時間は、0.25～0.15秒になります。この時間内に意識的に踵の上げ下げをするのは、難しいと考えます。無意識下で行えるようになるにしても、かなりのトレーニングが必要になりそうです。

実際は

どの様にペダリングをするといいかということは、ガチレーサーにとっては重要なことだと思いますが、普通のサイクリストは自分に合ったペダリングをするのがいいと思います。

距離を乗っていれば、自然と自分に合ったペダリングになっていきます。

想定

まずは、どんな効果がありそうかをイメージして、それを実際に計算してみたいと思います。

空気抵抗が減り、ハンドル操作が敏感になるような気がします。

優劣を言っているわけではない

今回は、何が良くて何が悪い、こっちが優れていてこっちが劣っている、と結論付けるのではなく、どんな変化が起きるのか考えてみました。

追記（ステムの影響も考える）

この記事を書いた後、サイクリングしているときに、ふと「これは、ステム長の変化もハンドリングに大きく影響するなぁ」と気が付きました。ステム長の変化についても、考えてみました。

空気抵抗

サイクルロードレースにおいて空気抵抗の削減は、勝つための有効な手段のひとつとして、重要視されています。

メーカーやチーム、選手などが、空気抵抗の削減と低重心を狙って、色々な乗り方、アイテムを考えだしています。

ルールで禁止されてしまいましたが、下り坂でのスーパータックポジション、直線でのTTポジションなどは、空気抵抗の削減策として分かりやすかったと言えます。（絵はTTバイクに乗っていますが、ロードバイクでハンドルバーの上に肘を乗せて、この格好なるようにするのをTTポジションと呼ぶことがあります。）

数値化できません

ライドポジションでの面積効果などを計算するのは、私の頭脳では難しくできません。申し訳ないです。

ドロッパーシートポスト

スーパータックやTTポジションの禁止を受けて、空気抵抗削減、低重心化の新たな手段として、ドロッパーシートポストが脚光を浴びています。さらに、ドロッパーシートポストを使用してレースに勝利した。というニュースが入ってきました。

ドロッパーシートポストは、MTBなどでは一般的なもので、今回の勝利を受けて、新UCIルール下でのロードレースにおいても有効ではないかと、巷でささやかれています。勝利にはドロッパーシートポストは関係がないく、選手の能力があったから勝利したと言っているひともいます。一般化するかどうかについては、もう少し時間が必要なようです。

操舵角

よくよく考えると、ハンドルリングに関する構成要素は、ステムも重要だと感じました。一緒にステム長についても考えてみたいと思います。

まずは、ハンドル幅が変わるとどうなるか、次に、ステム長が変わるとどうなるか、最後に、ハンドル幅とステム長が同時に変わるとどうなるか、考えてみたいと思います。

ハンドル幅を変更する

前提条件

横から見てハンドルとホイールの軸は一致

前提条件下では、ハンドル動作角度と舵角は一緒になります。ハンドル幅を広くすれば、操作量(円周移動距離)は大きくなります。

移動距離は数ミリ・・・

数値にしてみると、想像よりも大したことないと感じました。300kmとかのレースになると、この数ミリが影響してくるのでしょうか。今回は数値がはっきりと出るように、とあるハンドルの最大と最小サイズで比較しているので、1サイズ違いだともっと少ないので効果は、もっと限定的だと思われます。

プラシーボ効果？

実際に乗ってみると変わる、もしくは、プラシーボ効果か・・・。

実際の操舵角がどのくらいなのかわかりませんので、もし、角度が20°になってくると10mmを越えてくるので、効果はありそうですが、20°は稀な気がします。

ステムについて考えてみます。

ステム長を変更

前提条件

ハンドル幅は変更しない。

ステム長変更による操作量の変化

下図の様な場合で、舵角を5°動かすためには、ハンドルをどのくらい操作するのか考えてみます。

ヘッドチューブ下部の動きは変わらないので、ヘッドチューブ上部の動きを考えます。

同一舵角で考えたとき、ステム長が短ければハンドルの操作量(円周移動距離)は小さくなり、長くなれば大きくなります。

こちらも変化は微量

ハンドルに続いて、変化は微量でした。どちらも微量なので、一緒に変更する効果はありそうに感じます。

まとめ

空気抵抗削減

操舵角については、効果が限定的に感じるので、主目的は「空気抵抗の削減」ではないかと思われます。

ステム・ハンドル 両方 変更している？

巷では、「プロ選手が幅の狭いハンドルを使っている傾向にある。」と言われています。今回の考察で、単純にハンドル幅を狭めているだけでなく、「ハンドル幅を狭めてステム長を伸ばしている。」可能性があると思いました。加えて、空気抵抗の削減効果もあります。

仕事かつ鍛え方が尋常じゃないプロ選手だからできることで、普通の人がやるには、体への負担が大きく故障の原因になりそうなので適用できなそうです。

体感は無視

今回の考察では、体が感じる影響は全く考えていません。体感は個人差がありますので、実際につけて走ってみないと分からないところだと思います。

貴重な情報

プロの貴重な情報を教えて頂きました。読みやすく納得の内容です。

ハンドル幅を考える 1 | プロサイクリスト 伊藤雅和

masakazu-ito.com

リンク切れの為に要約を載せておきますが、記事を読んで頂きたいです。

人によって感じ方は変わると思うが、体が狭まるので窮屈。バイクを振りにくい（＝ダンシングがしにくい。）

ブログ「プロサイクリスト 伊藤雅和」

ペダリングを物理学視点で考えてみました。

回転させるという事

石臼

力を入れて回すものを考えたとき、ふと「石臼」が頭に浮かびました。まずは、石臼の場合を考えます。

石臼は、そば粉を入れるところがあって、石臼を手で回す回し棒が付いています。回し棒をまわして石臼を動かします。

「回し棒への力の加え方」の関係は、次のような図になります。

中心から回し棒に向けて引いた線に対して常に直角に力を加えると、一番効率よく回転させられます。(力のモーメント)

力の加える方向を数学的な用語でいうと、円の接線方向となります。

ロードバイクのペダル

石臼で、回転させるときの力の加える方向について確認をしました。外側にあるペダルを回して中心のシャフトを回転させるという意味では、ペダリングも同じことが言えると思います。

ペダルの絵を描いてみました。

【脱線】クランクアームがオフセット

絵を描いていて分かったのですが、シャフトとアームって少しオフセットしていますね。

オフセットしているので、ペダルが90°のときの一番効率がよい力の向きは、真下ではなく少し右下に傾いています。ペダルひとつについても、考えて設計されていることがわかります。

石臼と同じように、効率の良い力の加え方を絵で表現しました。

こんな感じです。

360°どこでも良い

つまり、物理学の視点でいえば、矢印の方向（アームに対して90°の方向）に力を加えることができれば、0～90°だけでなく、360°どこで力を加えても力は加わることになります。

なぜ0～90°がよいのか

本章タイトルにもある通り、なぜ0～90°なのでしょうか。これは、ヒトの体とロードバイクが関係していると考えます。

ここからは、ヒトの体に関することが主になってきます。ヒトの体の仕組みについては、専門的に学んだことがなく、間違っているかもしれません。とは言え、テレビや雑誌などの知識や感覚から、そう大きく間違っていないのではないかとも思っています。

ロードバイクに乗った時のヒトの体

ロードバイクに乗ってペダルをこいでいる時の、ヒトの体の特性を考えます。ポイントはふたつだと思います。当たり前のことですが、ロードバイクに乗ったとき、体の中心(腰・尻)はペダルより後ろにあります。この状態で考えてみました。引き脚の話をしているので、足とペダルはクリートで固定されているのが前提です。

力を分解

ペダルに対して90°に力を掛けているときが、一番効率よく伝達できています。この力を、垂直方向と水平方向に分解してみます。

力の入れやすい方向について考えてみます。

垂直方向

体重も乗せられるので、引き上げるよりも、踏みこむ力の方が力強くできます。

ペダルが3時の位置にあるとき、垂直方向下向きに力が最大になります。

水平方向

体の中心が、ペダルよりも後ろにあるので、後ろに蹴るよりも、前に蹴り出す方が力がはいります。

ペダルが0時の位置にあるとき、水平方向前向きの力が最大になります。

物理的にも0時～3時

つまり、垂直、水平方向の力が入る区間が0時～3時ということになり、世間で言われている0時から3時の区間で踏み込むは科学的にも正しいことになります。その間を更に読み解くと、0時付近は前方方向に力を入れ、3時になるにつれて下方向に力を入れていくと効率が良くなる。

但し、一分間に80回転前後で走っているので、0.75秒前後の内に行うので、最初はゆっくり回して間隔を掴んで体に浸みこませて、最終的には感覚で回すことになります。

360°効率よく力をいれる

全く根拠がありませんが、360°に近い間隔で力を入れられる人というのは、プロになる要素のひとつなのではないでしょうか。

60～100rpmでペダリングしているので、普通の人であれば、0～90°の区間に絞って力を加えるのが効率がよいのだと思います。

新城幸也さんが、ペダリングを解説している動画があるのを思い出しました。しかも、そのタイトルが「新城幸也選手を科学する」です。全く意図しないところで一致しました。

このペダリングが、360°に近いペダリングではないかと感じています。

ペダルと力の関係の絵を連続的、力の合成的に考えると真円を描くようにペダリングになるのだと思います。

効率の良いペダリングは、早く走る以外にも長距離走ることができるようにもなるはずです。

なんて偉そうに語っているが

なんて語ってきましたが、私自身は全く早く走れません。ペダリング以前に、サイクリングをする為の筋力、維持する為の体力どれをとってもヘッポコです。少しずつ強くなれればよいなと思っています。

と言うことで、ふとした疑問をつらつらと書いてみました。