ギアを上手に使おう、自転車の変速機の仕組みと使い方

自転車は変速機を操作してギア（歯車）を切り替えることで、勾配のある坂道を楽に駆け上れたりできます。

また、長距離移動も楽になりますね。

それほど、ギアは自転車にとって重要であり、そのギアを操作する変速機は必要不可欠な存在です。

なぜギアを切り替えることで、楽に走れるようになるのでしょうか。

本記事では、変速機に関する以下の内容を説明します。

本記事を一読して、変速機について理解を深めて頂ければ幸いです。

自転車の変速機を正しく使おう

自転車はペダルを漕いでホイール（車輪）を回して前へ進む乗り物です。

そこで、最もホイールを回すために足の力が必要となるのは、発車時と坂道でしょう。

この足の力をスムーズにペダルへ伝え、効率的な推進力に変えるための仕組みが変速機にあります。

つまり、変速機の仕組みを十分に理解し、上手な使い方をマスターすれば、発車時を始め、坂道や長距離も楽に走れるようになる訳です。

自転車の変速機は、主にママチャリで使用されている内装式変速機とロードバイクなどのスポーツ系自転車に使用されている外装式変速機があり、どちらもその目的や役割は同じです。

ただし、それぞれの特徴には違いあります。

特に外装式変速機は、フロント側とリア側のギアを組み合わせることで、16～24段も変速が可能となり、坂道の勾配に適したギアの選択肢が多いですね。

そのため、道路の地形に応じて早めに変速することで、スムーズに走れるようになります。

自転車の変速機を使いこなすことで、より自転車の運転が楽しくなるでしょう。

変速機の役割と必要性

自転車の変速機の役割とは、スムーズで滑らかな走りを実現し、快適に自転車へ乗れることにつきます。

例えば、坂道などは重力に反して上って行くため、平坦路と比べてペダルを漕ぐのが辛いですね。

どんな坂道でもギアを切り替えることで、ペダルが漕ぎ易くなれば上っていけます。

つまり、ペダルを強く踏まなくても軽いペダリングで、自転車を動かすことができる訳です。

坂道の勾配に合わせて、適切なギアを選択することで、よりスピーディーに駆け上ることも可能ですね。

更に平坦路では、自分の足に合う適切なギアを選択することで、快適さを失わず、スピード重視に走行できます。

そのため、長距離を短時間で走ることが実現できる訳です。

変速機の有り無しにより、自転車その物の扱い方が、天と地ほど変わってくるでしょう。

変速機の仕組み

ロードバイクやクロスバイクなどの変速機は、主にフロント側のギアが2段又は3段、リア側のギアが8～12段あります。

シティーサイクル（ママチャリ）の場合は、主にリア側のギアしかなく、そのギアも3～7段ぐらいしかありません。

ギア（歯車）の歯数が多くなるほどギアは大きくなり、以下のような特色があります。

上表より、フロント側のギアが大きかったり、リア側のギアが小さい場合は、ペダルを漕ぐために大きな力が必要ですが、クランクを一回転させることで、前へ進む距離は長くなります。

反対にフロント側のギアが小さかったり、リア側のギアが大きい場合は、ペダルを漕ぐための力は小さくなり、快調に回し続けれます。

しかし、クランクを一回転させることで前へ進む距離は短いです。

このギアの組合せを上手に使うことで、坂道や平坦路、追い風や向かい風など様々な環境の中で、一定のペダリングを保つことが可能となり、体にかかる負担を減らすことができます。

尚、リアギアとフロントギアの歯数の組み合わせは、大きく分けると以下の3つになりますね。

それぞれについてもう少し深堀します。

リアギアの歯数 ＞ フロントギアの歯数

リアギアの歯数が、フロントギアの歯数より多い組み合わせでは、下図のような状態になります。

こちらの図を見てわかる通り、リアを1周させるためには、フロント側は複数回まわさなければなりません。

フロントギアが小さくなるほど、ペダルを漕ぐ力は小さくなりますが、たくさん回さなけばリアギアが回らないため、足にかかる負荷より、心肺機能へかかる負荷が大きくなりやすいです。

リアギアの歯数 ＜ フロントギアの歯数

リアギアの歯数が、フロントギアの歯数より少ない組み合わせでは、下図のような状態になります。

図を見て分かるように、フロントギアが1周する間にリアギアは複数回まわりますね。

つまり、リアギアの歯数が少なくなるほど、フロントギアが1周した時に進む距離が長くなります。

この場合は、リアギアの歯数が少なくなるほどペダルを漕ぐ重さは大きくなるため、心肺機能より足に負荷がかかりやすいです。

リアギアの歯数 ＝ フロントギアの歯数

リアギアとフロントギアの歯数が同じならば、下図のような状態になりますね。

この状態ではフロント側のギアが回れば、リア側も同じように回ります。

つまり、フロント側が一周すれば、リア側も一周する訳ですね。

ある意味効率的なペダリングができそうですが、通常はリアギアの最大歯数は、大抵フロントギアの最小歯数より少ないため、この組み合わせは意識的に作らなければできません。

変速機の種類

変速機は、大きく分けて以下の2つに分かれます。

それぞれについて説明します。

外装式変速機の特徴

外装式変速機は、主にロードバイクやクロスバイクなどのスポーツ系自転車で使用されています。

構造がシンプルなため、軽量に造れることがメリットです。

そのためペダルを漕いだ時のパワーロスが少なく、長距離を走るのに向いていますね。

また、ギアの切り替え段数が多いため、低速から高速までより細かく自分に合ったギアを選択できるのは魅力的です。

しかし、チェーンが露出しているため走行中にゴミやほこりなどがチェーンに付着し、走りに影響を受けやすく、定期的なメンテナンスは必須になります。

更に落車などで転倒した際、ダメージを受けやすいなどと言ったデメリットがありますね。

内装式変速機の特徴

内装式変速機は、主にママチャリで使われています。

外装式と比較して、メンテナンスが少なく済むため、扱いやすいのがメリットです。

変速ギア自体リアのハブ内に内装されていることから、ほこりやゴミ、雨などに強く、特に調整も必要ありません。

しかし、外装式変速機と比べて重量が重くなる傾向がありますね。

特にパンクした時は、外装式のようにホイールを簡単に取り外すことができないため、チューブ交換などのパンク修理に手間がかかるデメリットがあります。

ギアを切り替える時の注意点

外装式変速機を使用してギアを切り替える場合は、ペダルを漕ぎながら行ないましょう。

そうしないと、チェーンが動いていないため、ギアからチェーンが外れず、ギアの切り替えができません。

しかし、内装式変速機の場合は、その限りでなく停止中でもギアの切り替えができます。

尚、ギアを切り替えする時は、以下に挙げることに注意して下さい。

特に「リア側から見てチェーンが最も斜めになるギアは使用しない」に関しては、チェーンやリアの変速機に過度の負担を与える要因となり、摩耗や故障の原因になります。

くわしくは、下記関連記事をお読みください。

上手な変速機の使い方

変速機の上手な使い方を以下の4つ紹介します。

それぞれについて説明しますね。

スタート時は軽いギアで発車する

自転車を停止状態から発車する時、軽いギアになっていれば、ペダルの漕ぎ出しが軽くスムーズにできます。

この状態では、足にかかる負担が少なく、出足の良いスタートができますね。

発車時にこのような状態を保つためには、赤信号などで停車する時に、予めギアを軽くして停車する習慣を身に付けましょう。

地形に応じて早めの変速を行なう

自転車で走っている道中で、目の前の路面状況を確認して、地形の勾配に合った適切なギアへ早めに切り替えしましょう。

もし、道中に急勾配の坂道へさしかかり、ギアを変えるタイミングが遅れてしまうと、坂道を上るのがかなり辛くなったりします。

尚、道の勾配だけでなく、向かい風や追い風など風の状態も考慮して、スムーズにペダルが漕げるギアの組合せで走ることで、体力の温存を図れます。

平坦路で高速移動する場合は、徐々にギアを重くする

平坦路で自転車のスピードを上げて走る場合は、いきなり重いギアにするのではなく、徐々にギアを重くしていきましょう。

そうしないと、いきなり重いギアでは、足にかかる負担が大きすぎます。

一般的に平坦路でスピード出して高速移動する場合は、フロント側は大きなギアにして、リア側で調整しますね。

停車時からスタートして、徐々にギアを切り替えていき、少しずつ重いギアに足を慣らしていきましょう。

長距離を走るならケイデンスを重視する

自転車で長距離を走るのならばケイデンスを意識しましょう。

ケイデンスとは、自転車のペダルを漕ぐ速さのことを表しています。

例えばトレーニングなどで運動強度を上げて走っていると、心拍数や呼吸数は上昇しますね。

反対に、強度を下げたり少し休んだりすることで、心拍数は徐々に落ち着いてきます。

しかし、心拍数が落ち着いてきたとしても筋肉には気付かない内に疲労が蓄積されており、完全回復するには時間が必要です。

そこで、心肺と筋肉の負荷のバランスがうまく取れていると、ある程度の負荷がある運動をしていても、長時間続けることが可能になります。

つまり、ケイデンスを意識して、両者のバランスを取ることが大事です。

rpm（revolution per minute）はケイデンスの単位で、1分間のペダルの回転数を表しているよ。90rpmならば1分間に90回ペダルを回すことだね。

【事例】ギア構成の考察

ギアの組合せは、人によって脚力などが違うためベストなギア構成は異なります。

私は主にロードバイクに荷物を載せて、自転車旅を行なっているため、より快適に旅ができるよう考えついたギアの組合せは、フロントギアが「50-34t」、リアギアが「14-32t」でした。

どのような考えでこのギア構成に辿り着いたのか下記関連記事で紹介します。

まとめ

自転車の変速機を使いこなせていると、スムーズな発車を始め、長距離も快適に走れるようになります。

この変速を上手に使えば、路面状況や風の状態などに合わせて、快適なペダディングにより、スムーズに自転車を動かすことができる訳です。

それは、上り坂をスピーディーに駆け上れたり、平坦路を高速移動できたり変速機のもたらすメリットは図り知れません。

ギアの組合せは色々ありますので、自分の走りに合ったギアを自転車に装着しましょう。