前の記事で、図のようなトラスの先端に重りを吊り下げたときに、アームＢにどれだけのトルクをかけなければならないか、その時のワイヤー張力がどれだけ必要かを検討しました。
この図の（ｂ）はリム－スポーク－ハブが一直線にならんだ、いわゆるラジアル組を示しています。
「ラジアル組ホイールは駆動には向かない、後輪に採用することはない」
「NDS側がラジアル組になっているホイールはDS側だけで駆動力を伝えている」
というのは、先ほど見たように（ｂ）の状態では、駆動トルクを無限大にしてもオモリを保持することができない（駆動力を伝えられないから）です
ですが「ほんとに？ラジアル組で組んだけど走れたよ？」という意見に対して、従来は「ラジアル組ホイールでも、駆動力が加わるとハブとリムに位相差が発生する。そのときスポークに角度がつくので、それで駆動するのです」と説明されてきました。
この説明の妥当性を検証してみたいと思います。
計算の事例として、先ほどのモデルの中でハブとリムが5度ずれたと仮定して、再度計算してみましょう。
まず、ハブとリムが5度ずれるためには、スポークが伸びなければなりません。スポークはバネと同じですから、スポークに掛かる張力が計算できます。
増加した張力の大きさから、ハブを回すトルクの大きさが計算できます。
ついでに増えた張力がリムを引っ張る力も計算できるはずです。
まず、変形前のホイールを次のようにします。
ハブの半径を３０ｍｍ 、 リムの半径を 300ｍｍ
ラジアル組では、最短距離でハブとリムを結ぶので、スポーク長２７０ｍｍ
スポークはステンレス製で、ニップルやフランジ部分の変形を考慮して、ばね定数を1000[N/mm] とします(100kgの荷重で1mm伸びる。スポーク単体なら2000N/mm程度になる）
ハブの５度回転を実現するためには、スポークは0.13ミリ伸びなければなりません。スポークはバネですから、0.13[mm]ｘ1000[N/mm]=130[N]だけ張力が増加します。
ハブに作用したモーメントはハブの円周に沿って力を作用させますから、スポークと駆動力Ｆは直交しません。今回の例ではスポーク角度174.5°から
Fsin174.5°=130 [N]
F=130÷0.096＝1356[N]
ハブに入力しなければならないトルクはτ＝40.7[Nm]になります。（ハブ半径が0.03ｍ）
さて130[N]増加した張力は、反対側のスポーク端でリムを横方向（回転方向）に押すことで推進力を生み出します。
スポークがリムに入射する角度は当初のラジアル線から 0.55°ズレています。
リム接線方向成分は 130 sin(0.55)=1.25[N]
つまり、なにが起きているかといえば、ハブに40.7[Nm]のトルクを作用して、リムが出力する駆動力が1.25[N]です。もし半径300mmの円盤に40.7[Nm]のトルクを作用させたら、135｢N]の出力が得られるはずです。それに対してトラス構造であると仮定して計算すると1.25[N]、期待される出力の0.9%しかない、ということになります。これではまったくホイールとしての様を為していません。
以上が
「ホイールはトラス構造であるがゆえに、スポークの張力変化のみで駆動力を伝達する」
「張力変化以外に駆動力の伝達があったとしても、無視できる」
という論を採用して計算した結果になります。
40.7[Nm]というのは、１ｍの棒の先端におおよそ4kgの力を作用させています。それで出力が1.25[N]しかない、つまり図のようにハブ（半径30mm)とリム（半径300mm)に重りをぶらさげて釣り合うのだということです。
ラジアル組ホイールでは、図のような状態で本当にバランスするのでしょうか？
