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スポークとは、車輪の中心（車軸が接続されるハブ）から放射状に伸びる多数の棒状の部品のうちの1本で、ハブと円形の接地面をつないでいる。
この用語は元々、丸太を縦方向に4つまたは6つの部分に割ったものを指していました。荷馬車の車輪の放射状の部材は、丸太からスポークを削り出して最終的な形状に仕上げることで作られました。スポークシェーブは、もともとこの目的のために開発された工具です。やがて、「スポーク」という用語は、車輪職人が使用した材料よりも、彼らの作品の完成品を指す言葉として使われることが多くなりました。
スポーク付き車輪は、より軽量で高速な乗り物の製造を可能にするために発明されました。スポーク付き車輪の最古の物理的証拠は、紀元前2000年頃のシンタシュタ文化で発見されました。[ 1 ]その後まもなく、コーカサス地方の馬文化は、3世紀近くにわたって馬が引くスポーク付き車輪の戦車を使用しました。彼らはギリシャ半島奥深くへと移動し、既存の地中海の人々と合流して、ミノア文明の支配が崩壊し、古典期以前のスパルタとアテネが主導した統合を経て、最終的に古典期ギリシャを生み出しました。
レバントのヒクソスは、下エジプトを征服し、紀元前1650年から1550年にかけてエジプト第15王朝を樹立した際に、スポーク付き車輪、戦車、馬、青銅製の武器をアフリカにもたらしたとされている。[ 2 ] [ 3 ]
新銅器時代／原史時代（紀元前1800～1200年）[注1 ]チッバル・ヌッラ、チャトゥル・ボージ・ナート・ヌッラ、カトティアなど、インドのさまざまな地域の絵画には、スポーク付きの車輪を持つ戦車の使用が描かれている。[ 6 ] [ 7 ]
ケルトの戦車は紀元前1千年紀に車輪の周りに鉄製の縁を導入した。スポーク付きの車輪は、ワイヤーホイールとゴムタイヤが発明された1870年代まで大きな変更なく使用され続けた。[ 8 ]
スポークは、張力がかかるか圧縮力がかかるかによって、木材、金属、または合成繊維で作られる。
木製のスポークを備えた原始的なタイプの車輪は、馬車や荷馬車に使用されていました。初期の自動車では、砲車型の木製スポーク車輪が一般的に使用されていました。
単純な木製の車輪では、ハブに荷重がかかると、一番下の木製スポークが短くなり圧縮されるため、車輪のリムが地面に対してわずかに平らになる。他の木製スポークには大きな変化は見られない。
木製のスポークは放射状に取り付けられています。また、ぐらつきを防ぐために、通常は車両の外側に向かって凹状に加工されています。さらに、この凹みによって、スポークが水分を吸収して膨張した場合、ホイールがそれを補正することができます。[ 9 ]
自転車では、重い木製スポークの車輪は、張力を調整可能な金属線で作られたスポークを持つ軽量の車輪、いわゆるワイヤーホイールに置き換えられた。これらは車椅子、オートバイ、自動車、初期の航空機にも使用されている。
車輪の種類によっては、スポークが破損したり曲がったりした場合に個別に交換できる取り外し可能なスポークを備えているものがあります。これには、自転車や車椅子の車輪が含まれます。従来の車輪を備えた高品質の自転車はステンレス鋼のスポークを使用していますが、安価な自転車は亜鉛メッキ（「錆びない」とも呼ばれる）またはクロムメッキのスポークを使用している場合があります。高品質のスポークは約 225 kgf（約 500ポンド力または 2,200ニュートン）の張力を支えることができますが、疲労破壊を避けるために、この荷重のほんの一部で使用されます。自転車や車椅子の車輪のスポークは張力のみがかかるため、合成繊維などの柔軟で丈夫な材料も時々使用されます。[ 10 ]金属製のスポークは、空気抵抗を減らすために楕円形またはブレード状にしたり、強度を維持しながら重量を減らすためにバテッド（ダブルまたはトリプル）にすることもできます。
ワイヤースポークホイールのバリエーションとして、ティオガの「テンションディスク」があった。これは一見すると一枚の円盤のように見えるが、実際には通常のテンションスポークホイールと同じ原理で作られていた。個々のワイヤースポークの代わりに、ケブラー（アラミド）の連続した糸がハブとリムを高張力で固定するために使用されていた。糸は保護と若干の空力効果のために半透明のディスクで覆われていたが、これは構造部品ではなかった。
ワイヤースポークはハブに対して放射状に配置されることもありますが、多くの場合、ハブに対して接線方向に取り付けられます。接線方向のスポーク配置により、リムとハブの間でトルクを伝達できます。そのため、ペダリングによってハブにトルクが発生する駆動輪や、ディスクブレーキやバンドブレーキなど、ブレーキ時にリムからブレーキへ（ハブを介して）逆方向にトルクを伝達するハブマウント式ブレーキを使用するホイールには、接線方向のスポークが必要となります。
張力スポークホイールを構成部品から組み立てることをホイールビルディングといい、丈夫で長持ちする最終製品を作るには正しい組み立て手順が必要です。張力スポークは通常、スポークニップルを使ってリム、またはハブに取り付けられます。もう一方の端は、ハブの穴から抜けないように、一般的にはディスクに押し込まれるか、まれに「Z」字型に曲げられます。曲げられたタイプには、後輪のスポークが折れても、後輪ギアを取り外す必要がないという利点があります。
ワイヤーホイールは、重量対強度比に優れているため、すぐに小型車両で人気を博しました。乗用車においては、ワイヤーホイールはより安価な金属製ディスクホイールに取って代わられましたが、スポーツカーでは1960年代までワイヤーホイールの人気が続きました。スポークホイールは、現在でもオートバイや自転車で人気があります。
自転車のホイールを組み立てる際、スポークの長さは正しくなければなりません。長さが適切でないと、ネジ山が十分に噛み合わず、ホイールの強度が低下したり、リムからスポークが突き出てインナーチューブを突き破ったりする可能性があります。
自転車のスポークの場合、スポークの長さはフランジ座からねじ山の先端までの長さで定義されます。端部が曲がっているスポークの場合、公称スポーク長さには曲がった端部の幅は含まれません。
交差スポークのホイール（これが一般的）の場合、必要なスポークの長さは
どこ
dについて：ディスクブレーキのない前輪のような対称的なホイールの場合、dはフランジ間の距離の半分です。ディスクブレーキ付きの前輪やチェーンディレイラー付きの後輪のような非対称なホイールの場合、 dの値は左右で異なります。
a は、(1) スポークが取り付けられているリムのニップル穴の半径と、(2) スポークを保持するフランジ穴の半径との間の角度です。スポークは、スポークの組み方に応じて、反対方向を向いた 1、2、または 3 本のスポークと交差します。フランジでは、隣接する穴の半径間の角度は 360°/ mです(等間隔の穴の場合)。スポークが交差するたびに、ハブはリムに対して「隣接するフランジ穴間の角度」だけ回転します。したがって、「隣接するフランジ穴間の角度」にkを掛けると、角度aが得られます。たとえば、32 本のスポークのホイールは、片側に 16 本のスポークがあり、360° ÷ 16 = 22.5° です。22.5° (「隣接するフランジ穴間の角度」) に交差の数を掛けると、角度aが得られます。3 回交差する場合、32 本のスポークのホイールの角度aは67.5° になります。 r 3について：フランジのスポーク穴のサイズは、必要なスポークの長さには影響しません。この項は穴のサイズの影響を排除します。穴は通常小さいため（ 直径2mm強）、影響は小さく、実際にはほとんど問題になりません。
放射状スポークのホイール（ゼロクロス）の場合、式はピタゴラスの定理に簡略化され、スポークの長さl + r 3が傾斜、r 2 - r 1が底辺、dが立ち上がりとなります。
スポークの長さの公式は、仮想の長方形ボックスの空間対角線の長さを計算します。ニップルが上になるようにホイールを目の前に持っていると想像してください。ホイールを軸に沿って見てください。上側の穴を通るスポークは、仮想ボックスの対角線になります。ボックスの深さはd、高さはr 2 - r 1 cos( α )、幅はr 1 sin( a ) です。
同様に、余弦定理を使用して、まず車輪の平面に投影されたスポークの長さを計算し（図に示すように）、次にピタゴラスの定理を適用することもできます。
