ケイデンス・速度の計算

最終更新: 2026-05-16

ケイデンスの定義と役割

ケイデンスとは1分間あたりのペダル回転数（rpm）のことです。パワーとギア選択と並んで、ケイデンスはすべてのサイクリストが努力と速度をコントロールするための3つのレバーのひとつです。ギアを変えれば同じ速度をまったく異なるケイデンスで達成できますが、その選択には生理学的に明確な違いがあります。

この計算機はドライブトレインの恒等式を3方向に解きます。モードを選ぶと、残り3つの値は入力として残ります。

• 速度を求める — ケイデンス・ギア・タイヤ周長から走行速度を計算。
• ケイデンスを求める — 目標速度と現在のギアから、必要なペダル回転数を計算。
• スプロケットを求める — 目標速度と維持したいケイデンスから、必要なリアスプロケット歯数を計算。

計算の仕組み

基本となる恒等式

走行速度は、クランクの回転速度・ギア比（1クランク回転あたりの後輪回転数）・タイヤ周長の3つで決まります。

ここで $v$ は m/s 単位の速度、ケイデンスは rpm、$C_w$ はタイヤ周長（m）です。この1本の式を変形すれば、4つの未知数（$v$・ケイデンス・スプロケット・チェーンリング）のいずれも単独で解くことができます。

ギア比

チェーンリングの歯数（$T_c$）をスプロケットの歯数（$T_s$）で割った値。50Tチェーンリングと17Tスプロケットなら $G = 50/17 \approx 2.94$ で、1ペダル回転で後輪が2.94回転します。

展開距離（ロールアウト）

ギア比にタイヤ周長を掛けると展開距離（1ペダル回転あたりの移動距離）が求められます。

700c × 25mmタイヤ（周長2105mm）で50/17ギアを使うと、$2.94 \times 2.105 \approx 6.19$ m の展開距離になります。

3つのモード

同じ恒等式を3通りに変形しています。

モード2の結果は連続値です。実際のカセットの歯数は整数で、しかも所有しているコグは限られているため、最も近い歯数に丸め、速度かケイデンスのどちらかがわずかにずれることを前提に扱う必要があります。

ケイデンスと生理学

最適な範囲

Vercruyssen & Brisswalter（2010年）の研究では、トレーニングを積んだサイクリストにとって代謝効率が最も高いケイデンスは80〜100 rpm付近とされています。この範囲では、1回あたりのトルクが適度で局所的な筋肉疲労が起きにくく、心肺系と筋肉系のバランスが最適に保たれます。

初心者は60〜70 rpmに落ち着きがちです。低いケイデンスのほうが「力を入れている感覚」があるためですが、心肺機能の向上とともに自然とケイデンスは上がっていきます。

ケイデンスとパワー

パワー = トルク × 角速度。同じパワーを出しながらケイデンスを上げると、1回転あたりのトルクが下がり、遅筋繊維を温存して筋肉疲労を遅らせることができます。プロ選手がタイムトライアルで95〜105 rpmを維持するのは、瞬間的には低ケイデンスのほうが楽に感じても、持続的には心肺系の疲労耐性を活かしたほうが有利だからです。

高ケイデンスの注意点

110 rpmを超える非常に高いケイデンスにはトレードオフがあります。神経協調コストの上昇・心拍への過負荷・ペダリングフォームの乱れなどです。高ケイデンスで効率を保つにはテクニックが必要で、アンクリング（足首の無駄な動き）や腰の揺れが増幅するとエネルギーのロスが大きくなります。

実践的な活用シーン

1. 巡航ギアの確認（速度を求める）

よく使うケイデンス（例：90 rpm）・チェーンリング・スプロケットを入力して速度を確認します。その速度が普段の走行速度と一致していれば、ギア選択とケイデンスがうまく合っていると確認できます。

2. 登坂戦略（スプロケットを求める）

10%の急な登りで速度が12 km/h程度まで落ちる場合、クランクを止めないためには75 rpm程度で回したいとします。スプロケットを求めるモードに切り替え、目標速度 12 km/h、ケイデンス 75 rpm、インナーチェーンリング、タイヤ周長を入力すると、必要なスプロケット歯数が出ます。答えが28Tなのにカセットが25Tまでしかなければ、そのケイデンスではギアが不足していると分かるので、ゆっくり回すか、より強く踏むか、ワイドレシオのカセットに交換するかを検討します。

3. タイムトライアルのペーシング（ケイデンスを求める）

平坦なタイムトライアルで保ちたい速度（例：40 km/h）が決まっているとします。ケイデンスを求めるモードに切り替え、その速度・アウター＋トップ寄りのギア・タイヤ周長を入力すると、その組み合わせで強いられるケイデンスが算出されます。105 rpmを超えるなら心肺系が先に潰れ、75 rpmを下回るなら膝に負担が集中します。快適な範囲に収まるギアを選択することが重要です。

4. ローラー台・トレーナーとの整合

屋内トレーナーは速度に応じた負荷曲線を持つものが多く、ケイデンスとギアから速度を算出すれば、屋外感覚に近い負荷設定が可能です。

タイヤ周長を正確に測るために

タイヤ周長の誤差はすべての速度・距離計算に影響します。最も正確な方法はロールアウト法（タイヤと地面に印をつけて1回転転がして計測）です。通常の空気圧で、実際にライダーが乗った状態に近い条件で測ることが重要です。10mmの誤差は速度の計算誤差約0.5%に相当し、サイクルコンピューターのキャリブレーションには注意が必要です。

注意事項

• ドライブトレインのロスは計算に含まれていません。 実際のドライブトレインではチェーン摩擦・たわみ・ベアリング抵抗で1〜4%のパワーが失われます。
• タイヤ周長は荷重と空気圧によって変化します。 重い荷物を積んだ自転車ではコンタクトパッチが広がり、実効周長がわずかに短くなります。
• GPS速度と計算速度の違い。 GPS速度はサンプリングレートとマルチパス誤差に影響され、ケイデンスセンサーから算出した速度は周長の精度に依存します。どちらも絶対的な真値ではありません。
• スプロケットを求めるモードの結果は連続値です。 実際のカセットは整数歯数しかなく、所有しているコグも限られています。最も近い歯数に丸め、わずかなずれが生じることを前提に扱う必要があります。