TECHNOLOGY

人と自転車が
前に進む力を最大に

車体が前に進む力を活かし切る技術、PROFORMATが、ほぼ全てのロードバイクを研ぎ澄ました。
ライダーの力を最大限、速さに変えるアンカーのロードバイクは、あなたをさらなる高みへ、表彰台へと押し上げる。

「人と自転車を前に進める技術の研究開発」
PROFORMAT

タイヤ開発における解析研究を担うブリヂストンの基盤技術部門とブリヂストンサイクルが共に作り上げた解析システムがPROFORMAT(プロフォーマット)だ。これは精緻な解析とシミュレーション技術を誇る『推進力最大化解析技術』のことを指しており、その目指すところは解析技術によって「人と自転車を前に進める技術を研究、開発する」、ということになる。自転車の推進力を最大にするために、言い換えればペダルを踏んだ力を無駄なく前へ進む力に変えるために、PROFORMATは、走りの無駄を一つ一つそぎ落としていく。解析するのは、素材、空力、強度、剛性、質量など、走りに関係するさまざまな要素だ。これらを計測し、シミュレーションし、そして解析して、より速く、より快適なバイクが生み出される。このブリヂストンの基盤技術部門の精密な解析技術と、アンカーの自転車開発技術とが組み合わさったことで、使用する状況や目的を明確にしたフレーム作りが可能となった。例えばロードレースでの勝利を目指した RSシリーズ、快適に長く走り続けるためのRLシリーズや、女性が乗る際に最大限のパフォーマンスを発揮するRLWシリーズといった目的が明確なフレーム、これらはPROFORMATの技術によって作り上げられたものだ。

カーボンラボ
ーPROFORMATが導く形状を素早くカタチに

PROFORMATによって導き出された理想の形状を、石膏型を用いて瞬時に(一般的な金属型の1/10のスピードで)、かつ高精度に生み出す場所が、研究施設カーボンラボだ。ここにはカーボンのスペシャリストが在籍し、後述するシミュレーションで得たフィードバックを、瞬時に新たなプロトタイプに反映させている。こうしたレスポンスの速さがさらなる試作とブラッシュアップを可能にし、高性能なバイク、そしてパーツ作りにも直結している。まさに、「日本のものづくり」が生きている現場だと言えるだろう。カーボンラボでの研究開発は、すでに日本代表チームの選手が選んで使用する機材にも反映されている。

計測·シミュレーション·解析
ーPROFORMATの開発プロセス

PROFORMATにおける過程は大きく3つ、計測・シミュレーション・解析に分けられる。まず人が自転車に乗った時の物理的な力、すなわち自転車と人に関わる力をくまなく測り、人の感覚を数値データという形に変える(=計測)。それを基に理想の形状へと設計を行うが、その設計が本当に想定通りの機能を発揮するのか、コンピュータで形を再現しながら仮想空間での走行実験を行う(=シミュレーション)。ここで得られたデータを組み合わせることで、力の向きや速さ、強さ、力の相関関係、といった詳細を明らかにしていく(=解析)。PROFORMATはこの過程を経ながら、物理現象を数値として捉え、再現し、理想のフレームを開発しているのだ。

トータルパッケージで開発される日本代表選手団(トラック競技)用トラックバイクトータルパッケージで開発される日本代表選手団(トラック競技)用トラックバイク

PROFORMATが目下、注力しているのが東京2020オリンピックの日本代表選手団(トラック競技)に向けたトラックバイクの開発だ。最速の一台を生み出すために導き出したのは、3つの要素のバランスをいかにとるか、だ。

PROFORMATによる技術開発は常に進化を続けており、目前に迫った東京2020オリンピックで日本選手が使用するトラックバイク開発においても、その技術が適用されている。進化したポイントとしては、ハンドルやステム、ホイールやタイヤといったバイクのすべての構成要素を考慮したトータルパッケージでの開発が挙げられる。理想のセッティングを追求すると、フレームの性能を活かしきるパーツ、そしてパーツの性能を活かし切るフレームとそれぞれの相互関係を理解し、バイク全体を考えて初めて最速のバイクが生まれる。その中でも重要視しているのが、車輛挙動を司る剛性と接地・質量・空力のバランスをいかにとるか、だ。剛性は高ければいいというものではなく、車輛挙動が最適化される状態を見つけなければならない。接地はタイヤが担う部分で、グリップ力と転がり抵抗との相反するバランスをいかに最適化するか。質量では世界的レギュレーションで定められた6.8kgの最低重量をターゲットに、空力ではライダーと自転車の全体での空気抵抗をいかに最小化するか検討を重ねる。そのうえでトレードオフとなるこれらの要素のバランスをどうとるのかが最も難しいところなのだが、PROFORMATでは幾度もシミュレーションを繰り返すことで、最適なバランスを見つけ出す。

車輛挙動を司る剛性と接地
ー短距離種目ケイリンのバイク

短距離種目であるケイリンのバイクに第一に求められる要素は、車輛挙動を司る剛性と接地だ。ライダーのパワーをロスなく進む力に変換する、いわゆる「推進効率最大化」のための剛性と、いかなるシチュエーションでも安心して走れるといった、操縦安定性を達成するための接地が重要なファクターとなる。これらを第一に、質量と空力のバランスをとりながらトータルなバイク開発が行われる。シミュレーションにより剛性は可視化され、フレームやパーツのどの部位にどのような負荷がかかるかが解析される。走行中のバイクの挙動も同様だ。時々刻々と変化する車輛データ(例えばフレーム挙動・ステア挙動など)が、可視化され開発に役立てられる。特に接地に関しては、タイヤを長らく研究開発してきたブリヂストンのノウハウが生きる部分だ。タイヤメーカーならではの特殊な計測機器によって、タイヤと地面との力関係、接地圧を解析する。これらのデータをシミュレーションシステムに落とし込むことで、実際のレースコースを走る状態に限りなく近い検証モデルを確立。さらに車輛剛性/空力解析も反映させることで複合的かつ高度な車輛挙動走行シミュレーション解析が可能となり、開発精度やスピードを飛躍的に向上させたのである。

空力の追求
ー中距離種目パシュートのバイク

「推進効率最大化」を達成する中で、中距離競技パシュートのバイクにおいてはより空力が占める割合が大きくなる。パーツ類まで含めた空気抵抗の最小化を達成しつつ、車輛挙動を司る剛性と接地、そして質量との最適なバランスを追求する。CFD(数値流体力学)を用いた空力解析ではスーパーコンピュータを用い、複雑な空気の流れを解析。加えてFEM(有限要素法)による構造解析では、フレームのみならず、ハンドルやホイールといったコンポーネント類も解析する。こうした解析を受けてバイクのプロトタイプが生み出されるのだが、特筆すべきはその試作が完成するまでのスピード。先に見たカーボンラボのスピード感ある製造プロセスにより、最適なカーボンの仕様がスペシャリストによって解析され、フレームとパーツが即時に完成する。早いのは試作品製造だけでない。チームブリヂストンサイクリングの選手によるクイックな評価体制が確立されており、試作品へのフィードバックもスムーズだ。こうして積層や仕様を変更したプロトタイプの実走データが、風洞実験で取得される。これらのデータの解析がさらにバージョンアップしたプロトタイプの製作へとつながり、空力を重視しつつ、剛性&接地と質量とをより高いバランスで両立する一台が生み出されるのだ。

本自転車トラック用機材の開発は
競輪の補助を受けて実施しました。

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