自転車ギアの軽重の謎

こんにちは。
少し自転車のギアのことで疑問がありまして、質問させていただきます。

マウンテンバイク・クロスバイク・ロードバイクなど、競技やレクリエーション用途を前提にしている自転車には
後ろだけでなく、前にも多段ギアが装備されてるものが殆どです。

そこで疑問なのが、ギアの歯数による漕ぎが軽く・重くなるという構造についてです。
フロントギア（チェーンリング）は、歯数が多くなるに連れてペダリングが重くなります。
しかし、リアギア（スプロケット）は歯数が少なくなるに連れてペダリングが重くなりますよね。
回転方向は同じにもかかわらず、抵抗が増える歯数が逆なのは不思議ではないですか？

こういった物理学（？）に関しては全く知識がないので
この理由をご存じの方がいらっしゃいましたら是非教えてください。
よろしくお願い致します。

No.7 ベストアンサー 回答者： take6 回答日時： 2011/02/20 14:06

「ギヤ比」とか「チェーン」とか気にするから分かりにくくなるんです。

結局は『てこの原理』です。
（てこの原理が分からなければお手上げですが、一応こちら
→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%A6%E3%81%93）

まず前のギヤから考えます。
・力点→ペダル
・支点→ボトムブラケット（ギヤの真ん中）
・作用点→チェーンの掛かっているところ

前のギヤを変えるという事は、
「支点～作用点の距離を変える」事となり
短くなる方が軽くなるのは、分かりますか？


同様に後ろギヤは
・力点→チェーンの掛かっているところ
・支点→ギヤの中心部
・作用点→タイヤが路面に接しているところ
となり、
後ろのギヤを変えるという事は
「力点～支点の距離を変える」事となり
長くなる方が軽くなるのです。

いかがでしょう？分かりましたか？

この回答へのお礼

画像まで添えてくださって大変助かります。
なるほど、テコの原理ですか。それならよくわかります。
大変わかり易かったです。どうもありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:29

No.6 回答者： O-Gon 回答日時： 2011/02/20 13:58

自転車はペダルを踏むことによってクランク(ペダルが付いている棒)を動かし、クランクに付いているギャを回します。

この時、てこの原理によって、クランクが長いほどギヤは軽く回り、ギヤが小さいほど軽く回ります。
つまり、てこでいうところの力点がペダル。支点がクランクやギヤの動きの中心であるシャフト。作用点がギヤのチェーンが掛かっている所になるわけですね。

で、ここからか本題ですが、前ギヤが大きいとクランクを同じくらい動かしてもチェーンは大きく動きます。
つまり、後ギヤが同じなら、後輪は大きく動かされるわけですから力が要ります。
これが前ギヤの歯数が多くなる(つまりギヤが大きくなる)と重くなる理由です。

後ギヤの場合は前ギヤと逆に動きます。
つまり、まず動かすのはチェーンから力を得たギヤです。
で、ギヤが車軸に力を伝え、ホイールが回りタイヤが地面をけって進むのです。

チェーンの動きが一緒なら、ギヤが大きければギヤの回転は少なくなります。
つまり、ホイールの動きは小さくなり、少しの力で動かせます。

簡単に言うと、タイヤの外周の長さは二メートルほどありますが、これと同じでかさのギヤがあったとすると、タイヤを一回転させるにはチェーンを二メートル動かさなければなりませんが、ギヤの一番小さい奴だと２０～３０センチも動かせばタイヤは１回転するのです。
ペダルはいっぱい動かさなくてはなりませんが、当然、大きいギヤの方が少しの力で動かせますよね。

この回答へのお礼

なるほど、よくわかりました。
どうもありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:26

No.5 回答者： marisuka 回答日時： 2011/02/20 13:57

前のギヤは力を出すほう。

大きくなるほど一回転でたくさんのギヤの歯を送ります。だから重くなる。

後ろのギヤは力を受けて使うほう。小さくなるほど、一回転で少ないギヤの歯でタイヤを回さなくてはならない。だから重くなる。

これでわかりますか？

この回答へのお礼

はい、わかりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:20

No.4 回答者： neppi 回答日時： 2011/02/20 13:41

ギア比ですよ。

前ギア歯数÷後ギア歯数
例えば前48後12ならペダル1回転で後輪が4回転します。
前を36と小さくすると3回転になります。
(自転車のギアはチェーンでつながれてますので前48Tを1回転させるということは、チェーンのコマ48個分後輪のギアも進む。1周12コマの48コマ分というのは48÷12で4周です。)
当然3回転より4回転の方が自転車本体の移動距離は伸びますのでペダル1回転で生み出す移動エネルギーは増えなければなりません。
つまり、ひと漕ぎにより力が必要＝重い、ということになります。

前後の歯数を色々組み合わせて計算してみてください。
前÷後で得られる数字が大きいほど『重く』なりますよ。

前28後12＝2.33
前38後27＝1.40
など前が大きい方が重いとは限らないんですよね。組み合わせ次第です。

この回答へのお礼

なるほど、非常にわかり易い説明ありがとうございました。
よく理解できました。

お礼日時：2011/02/20 18:18

No.3 回答者： debukuro 回答日時： 2011/02/20 13:28

小学校で「輪軸」を習ったでしょう？

クランクギア（前）からスプロケット（後ろ）に力が加わります
その点をよく見て考えてください

この回答へのお礼

小学生の問題が分からなかったなんて、誠に恥ずべきことです。
どうもありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:16

No.2 回答者： RTO 回答日時： 2011/02/20 13:22

物理学と言うより　小学生の算数の問題です

いまのゆとり課程は知りませんけど3年生くらいの問題では？

30/10　（じゅうぶんのさんじゅう）という数字の、分母を小さくしたら　その数は大きくなりますか小さくなりますか？
分子を小さくしたら　その数は大きくなりますか小さくなりますか？
これでもわからない？
（30-2）/10　のこたえと、　30/（10-2）は　どちらがおおきいですか？

この回答へのお礼

小3の問題ですか…。お恥ずかしい限りです。
30/10の分母を小さくしたら数が大きくなりますね。
つまり、これはスプロケットの歯数が少なくすると、数が大きく（重く）なるということですね。
分子を小さくしたら、数は小さくなります。これがチェーンリングのことですね。
よくわかりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:14

No.1 回答者： noname#127720 回答日時： 2011/02/20 13:14

全くの同ギア比から片側のギアを１０倍程度増減させて、今度は反対側のギアを増減させたときの互いの回転の違いを見てください。

この回答へのお礼

今度自転車弄りするときに見てみます。
どうもありがとうございました。

お礼日時：2011/02/20 18:09