なぜいくつかの自転車はほとんどのオートバイよりもはるかに大きな車輪を持っていますか？

マウンテンバイクとバイクについて考えてみましょう。それぞれが可能な限り使いやすく、障害をより効果的に克服する必要があります。ホイールが大きいほど、通常、クロスカントリー能力が向上します。それでは、通常、バイクよりも大きな車輪を持つ自転車の背後にある理論は何ですか？

ギアリングは要因ですが、決して唯一の要因ではありません。一般的なホイールサイズにより、フロントとリアの両方のサイズに合ったサイズのスプロケットを使用できます。自転車業界は常にレーサーが必要とするものによって駆動されており、プロのサイクリストは下り坂で100 kph +に到達できます。ギアを高くするほど、「スピンアウト」する可能性が低くなり、効果的にペダルをこぐことができなくなります。ホイールが大きいほど、1回転で先に進みます。内燃エンジンは、人間の足が耐えられる以上の桁である1000のRPMを達成できます。少なくとも実験室の設定では、約100 rpmで効率が低下し始めます（http://link.springer.com/article/10.1007 ％2Fs00421-004-1175-5）、そして特定のポイント（おそらくそれ自体の問題のトピックです）を超えると、ペダルに追いつくことができず、意味のある力を適用することはできません。クランクがホイールに直接取り付けられているため、ペニーファーシングスタイルの自転車には大きなホイールが付いていたので、速くなる唯一の方法は大きなホイールを手に入れることでした。

チェーンドライブとギアリングはこの問題を修正し、小さくて軽いホイールと股下の高さ以下のトップチューブを可能にしました。ただし、使用できるチェーンリングの大きさとリアスプロケットの大きさには実際的な制限があります。チェーンリングが大きすぎると曲がり始めます（これは現代の素材よりも以前の問題でした）。現在、標準カセットの最小のリアスプロケットは11歯で、古い5速フリーホイールでは通常14歯でした。25mmのタイヤを備えた700cホイールは、標準的な53の歯のチェーンリングと11のリアスプロケットで、120 rpmのケイデンスで最大73 kphに達することができます。同じギアを使用するには、20インチBMXホイールには直径約12インチの75歯チェーンリングが必要で、16インチ折りたたみ自転車ホイールには83歯、直径14インチのチェーンリングが必要です。

また、折りたたみ自転車のように、実際には非常に小さな車輪を備えた自転車もあります。しかし、最高速度は制限されています。9歯の最小スプロケットを備えたリアカセットがいくつか作られています（http://www.sheldonbrown.com/capreo.htmlを参照）が、エンジニアリング上の懸念により、高価で摩耗しやすくなっています。さらに、標準の26インチと28インチ（別名700C、別名29インチ）のホイールサイズは100年以上前に設定されていました。レーシングバイクは、ダイヤモンドフレームと55〜70 cmのホイールを含む、70年代とほぼ同じ形式です。

マウンテンバイクが26インチのホイールより29インチのホイールを好む理由として考えられるもう1つの標準的な理由は、彼らが「より良く転がる」ことです。直径が大きいということは、小さなわだちや穴にくっつかず、下に落ちるのではなく転がるということです。タイヤが大きいということは、空気の量が多いことも意味するため、サスペンションの必要性が少なくなります。オートバイはすでにはるかに重いため（より多くの重量を移動するために必要な力があるため）、サスペンションの強化はそれほど問題ではありません。26 "対29"（対27.5 "）の質問は解決にはほど遠いですが、トレンドは小さなホイールではなく、大きなホイールに向かっています。

「はるかに大きい」は適切な説明ではないと思います。

せいぜい、自転車の車輪は「わずかに大きい」傾向があります。

どちらの場合でも、制限要因の1つは「スタンドオーバーハイト」です。つまり、ライダーの最低位置（比較的まっすぐなフレームスタイルの場合）は、基本的にホイールサイズによって制限されます。ホイールが大きいと、ライダーの脚が長くなる、奇数ボールフレーム設計（自転車が長くなり、扱いにくくなる）、または「ペニーファーシング」スタイルの取り付け/取り外しが必要になります。

まとめ：バイクのホイールは重いため、小さくすると操縦しやすくなります。バイクの速度は速くなるため、空気抵抗がより重要になり、大きな車輪にはより多くの空気抵抗があります。バイクはより多くのパワーを利用でき、より速く走るので、サスペンションは持ち運びが簡単で、より必要です。

ただし、単なるバンプ以上の考慮事項があります。はい、大きなホイールは小さなホイールよりもバンプをうまく処理します。ホイールのサイズが購入できるホイールによってのみ制限されることを気にする場合-36 "/ ISO787ホイールサイズが四分の一で人気があるのはこのためです。タイヤ、チューブ、リムを自分で作成する必要があります。

同じ重量に対して大きな車輪は弱く、自転車にとって重量は重要です。事実上、同じ量の素材をより大きなリムとタイヤに広げているので、すべてが薄くなります。同時に、自転車のハブ幅は少なくともかなり制限されているため、レバーアームが大きくなると同時に左右のスポーク間の角度が小さくなるため、車輪は横方向に弱まります。

ホイールの面積が大きいほど、空気抵抗が大きくなります。もちろん、あなたはそれに取り組むことができますが、小さな車輪にもできるビットホイールの空気抵抗を減らすためにできることは何でも...そしてバトルマウンテンバイクを見ると、彼らは同じ技術を使用します彼らの小さな車輪のUCIバイク。

たとえば、モールトン小型ホイールバイクによって設定された自転車の世界速度記録：

1986年、ジムグローバーはこの自転車を51マイルで200メートルのフライングコースに乗って、今日までの世界速度記録を樹立しました。

では、なぜ自転車のホイールは大きいのですか？

あなたが言ったように、大きなホイールはバンプをよりよく処理します。これは、サスペンション（ロードバイク）がほとんどまたはまったくない場合に特に当てはまりますが、マウンテンバイクにも当てはまります。ホイールが大きくなってもディップに落ちないので、サスペンションのエネルギー損失が少なくなります。

バイクは自転車よりも速く走行し、最高速度が高くなります。それから多くのことが起こります。

つまり、バイクにはサスペンションが必要であり、自転車ではオプションです。バイクが衝突して空中に浮かぶ場合、それは刺激的で異常です。しかし、多くの自転車ライダーでさえ、自転車の車輪が地面から落ちることを知りません。なぜなら、それは自転車に乗ることの一部にすぎないからです（バンプで自転車の「サドルの重量を減らし」、サスペンションの一部として体を使用します）。しかし、サスペンションを使用するとすぐに、大きなホイールのバンプの利点はほとんどなくなります。

「より大きな車輪は弱い」ことの裏返しは、バイクが車輪により多くのストレスをかけることです。それらはより重く、よりパワーがあり、より速く動きます。彼らはまた、より長い距離を移動します-1000kmの自転車に乗るのは長い道のりであり、数日かかりますが、バイクでは例外的な要因がない限り顕著ではありません。多くのバイクライダーは、バイクで年間50,000km以上を移動しますが、自転車を運転する人はほとんどいません。そのため、バイクは自転車よりも長持ちしなければならず、強度がより重要になります。故障は、高速ではより危険であり、重いバイクは衝突時にライダーに落ちる可能性があります。繰り返しますが、より強いことが重要であり、小さな車輪がより強くなります。

大きいタイヤほどゴムが多いため、長持ちします。自転車のタイヤは曲がるので薄くする必要があります。つまり、タイヤを厚くして長寿命にするバイクのソリューションは実際には機能しません。これにより、大きなホイールが数少ないオプションの1つになります。

粗い表面での乗り心地と効率の両方が役割を果たします。大きなホイールは、これらの両方に役立ちます-快適さのためにバンプを滑らかにし、垂直方向の動き（無駄なエネルギー）を減らします。

折りたたみ自転車などの小さな車輪の自転車は、滑らかな路面でも耐えられますが、オフロードの能力、快適さ、速度で有名ではありません。

大きな車輪の極端な点は、ダイレクトドライブホイールで適切な「ギア」を提供する普通の自転車（別名ペニーファーシング）でしたが、時代の未舗装の道路で快適さと効率性（それほど安全ではありません！）も提供しました。

ギアリングが実用的で受け入れられるようになったとき、車輪のサイズは利便性と安全性のために縮小しました-実際、ギア付き自転車は「普通の」自転車とは対照的に「安全」として知られていましたが、これまでのところ、悪路での快適さと効率の必要性のおかげです。

バイクには1/4馬力以上の遊びがあるため、同じ効率性は必要ありません。したがって、より洗練されたサスペンションとはるかに柔らかく太いタイヤを使用して、快適なフロントで勝利することができます。小さいホイール。

サイクリストが通常経験しない速度でより良い路上走行を行うには、太いタイヤも重要です。

そのため、両方の形式の輸送が、それぞれの条件に最適なホイールのサイズに収まったようです。

これまでの回答では、さまざまなギア比、さまざまな耐久性、さまざまな快適性に取り組んでいます。他の理由もあります。

1. トルク

tl; dr自転車はリズムにより制限されています。バイクは、材料の最大引張強度によって制限されます。

Morotbikeエンジンは、クランクシャフトの比較的小さなトルクで12,000 RPMを実行できます。人は比較的高いトルクで100 RPMを行うことができます。バイクでは、エンジンとホイールの間にギア、ギアボックス、チェーンギア（カルダンギア）があります。すべてのギアは角速度（部品RPM）を減少させますが、トルクは増加します。人間の脚と車輪の間の歯車は速度を上げ、トルクを減らします。

ためヤマハYZF-R1（2003）ギヤ比（クランク/軸）10.6からの変化：1〜4.7：1です。最初のギア; つまり、ホイールはエンジンよりも10倍低いRMPを実行し、トルクはクランク軸よりもホイール軸で10倍高くなります。

11-25ケースと26-48チェーンホイールの自転車の場合、ギア比（足/車軸）は0.96：1（1：1.04）から0.22：1（1：4.36）の範囲です。

トルクが車軸（ホイールの円周のみで力を除算する）とトップギアで測定されると仮定します。そのヤマハの最大トルクは、車軸で約100 Nmであり、これにより、クランクシャフトで21.28 Nm、第1ギアが適用された車軸で225.57 Nmが得られます。80kgの男性は、チェーンホイールで140 Nm、車軸で30.8-134.4 Nmを生成できます。

自転車のサイズ（700x38C、2117 mm）の1.05倍のサイズのバイクのホイールサイズ（190/55 R17、2013 mm）を使用する場合は、ギア比を小さくして、人間が生成するトルクの範囲を広げる必要があります。 29.3-127.8 Nm。
自転車のホイールサイズを使用する場合は、ギア比を大きくする必要があり、その結果、エンジンで生成されるトルクは105.2〜237.2 Nmの範囲になります。

2. 機動性

バイカー-自転車システムでは、バイカーは重い部分です。バイカーとバイクのシステムでは、通常、バイクは重く、バイカーの体重はほとんど無視できます。ホイールが大きいほど、運動量が大きくなり、ジャイロ効果が大きくなります。自転車の場合、安定性が向上します。転倒や野生のターンに対して脆弱ではありません。バイクの場合、旋回に対する抵抗が大きくなり、操縦性が著しく低下します。

3. 表面感度

tl; dr小さいホイールは、大きいホイールよりもスタックしやすくなります。

これについてはすでに述べましたが、さらに拡張します。小さなホイールは、大きなホイールよりもはるかに簡単に穴に固定できます。それは、小さなコインのために大きなコインを穴に入れるようなものです。
小さなホイールがバンプに来ると、大きなホイールよりも大きな取り付け角度があります。小さいホイールはそのバンプで停止する傾向がありますが、大きいホイールはそれを越える傾向があります。extemeの例として、砂利舗装のローラースケーターとバイカーを比較します。
小さいホイールは、大きいホイールよりも柔らかい表面（泥、砂、雪）に引っかかる傾向があります。同じ貫入深さの場合、大きなホイールはより多くの材料を含むため、より大きな領域に負荷を散逸させ、小さなホイールでより良い迎え角を持ちます。大きなホイールは、破片から遠いチェーンも持っています。

バイクはサイクリストよりも重く、パワー/トルクがはるかに大きくなります。スタックすると、バイクの重心が低くなり（前輪の周りを回るのに弱くなります）、運動量が高くなり（泥をすり抜けます）、パワー（掘り起こします）が向上します。バイクははるかに専門的です-ロードバイクをオフロードで使用することはほとんどできません。一方、自転車は路上や起伏の多い地形でも非常に快適に走行できます。