Niet-ronde kettingbladen - Fiets
Niet-ronde kettingbladen - Fiets
Niet-ronde kettingbladen - Fiets
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
De pijl geeft de richting aan waarin het pedaal<br />
beweegt. In region 1 (figuur 2), met de crank verticaal<br />
en in de buurt van het bovenste dode punt wordt<br />
minder kracht geleverd en is de richting van de kracht<br />
ook niet optimaal ten opzichte van de crank. Hier<br />
moet je een klein verzet hebben, waardoor de crank<br />
deze zone snel voorbij is. In region 2 is de trapkracht<br />
op zijn grootst en is de richting van de kracht beter<br />
gericht ten opzichte van de crank. Hier moet je een<br />
groot verzet hebben.<br />
Ovaliteit<br />
Het verschil in de verschillende soorten ketting<br />
bladen zit hem in de mate van ovaliteit, de vorm en<br />
de oriëntatie waarmee het tandblad wordt gemonteerd<br />
ten opzichte van de crank. De ovaliteit zegt wat<br />
over de grootte van het verschil tussen het virtuele<br />
minimale en maximale verzet. Dus eigenlijk hoeveel<br />
zwaarder het wordt als het zwaarder zou moeten<br />
worden. Een te lage ovaliteit (verhouding van de<br />
assen dicht bij 1) heeft geen groot effect ten opzichte<br />
van een rond kettingblad. Een te hoge ovaliteit zorgt<br />
ervoor dat het fietsen als minder prettig wordt<br />
ervaren. Het verschil tussen het minimale en<br />
maximale verzet per omwenteling is dan te groot.<br />
Oriëntatie<br />
De oriëntatie van het kettingwiel ten opzichte van de<br />
crank is de tweede belangrijke variabele van een ovaal<br />
tandblad. Het maakt uit of je de crank loodrecht op<br />
de richting van de grootste as monteert of dat je de<br />
crank eerst een aantal graden draait en dan monteert.<br />
Grofweg moet het zo zijn, dat als de kracht het<br />
grootst is en de richting van de kracht ten opzichte<br />
van de crank het gunstigst is – ergens in region 2 –,<br />
het verzet het grootst moet zijn. Dus dan moet de<br />
afstand van de crankas en daar waar de ketting<br />
aangrijpt aan dit kettingblad het grootst zijn.<br />
Vorm<br />
Een derde variabele is de vorm van het ovaal. Zo<br />
benadert de vorm van de Q-Ring zeer dicht een ellips.<br />
46<br />
Profs en techniek<br />
Info<br />
www.osymetric.com<br />
www.rotorbike.com<br />
www.highpath.co.uk<br />
www.fiets.nl / juli 2009<br />
Bij O.symetric is de vorm meer complex en samengesteld uit gedeeltelijk<br />
een spiraal van Archimedes, een cirkelboog en een quasi recht stuk.<br />
De ingenieurs Malfait, Storme en Derdeyn hebben in 2006 een vergelijkende<br />
biomechanische studie gemaakt van acht ovale kettingwielen en<br />
die ook vergeleken met het <strong>ronde</strong> tandblad door middel van een<br />
geavanceerd computermodel. Zij onderzochten de Q-Ring, de<br />
O.symetric, de Rasmussen oval, de Hull oval, de Ogival, de Polchlopek<br />
oval, de Ovum en de Biopace.<br />
Computermodel<br />
Een groot voordeel van het gebruiken van een computermodel ten<br />
opzichte van een onderzoek waarbij we daadwerkelijk mensen laten<br />
fietsen met en zonder deze tandbladen is dat alle storingsfactoren die<br />
het bestuderen van het menselijk lichaam met zich meebrengt worden<br />
Op voorwaarde dat dit kettingblad optimaal wordt gemonteerd<br />
(crankoriëntatie) valt er in theorie een winst te behalen van<br />
3 procent<br />
geëlimineerd. Een vereiste bij onderzoek met computermodellen is<br />
natuurlijk dat het model wel moet aansluiten bij de realiteit. Als het<br />
computermodel niet deugt, zijn er geen goede conclusies te trekken. Als<br />
je gedegen onderzoek met mensen wilt doen, dan moet je met veel<br />
proefpersonen een zeer groot aantal keren meten. Dat is een enorme<br />
arbeidsintensieve klus en daardoor ook erg duur. Er zijn wel pogingen<br />
gedaan door onder anderen de professoren Cullen en Hull (beiden<br />
afkomstig uit de VS) en Ratel (Frankrijk), maar deze vonden geen<br />
significante toename in maximaal vermogen of een afname van de<br />
zuurstofopname of hartslagfrequentie tijdens submaximale belastingen<br />
bij getrainde wielrenners. Het kan zijn dat er geen verschillen zijn<br />
gevonden eenvoudigweg omdat ze er niet zijn. Maar het kan ook zijn dat<br />
de methode waarmee getracht wordt de verschillen tussen <strong>ronde</strong> en<br />
ovale <strong>kettingbladen</strong> aan te tonen niet nauwkeurig genoeg is. Of dat de<br />
testgroep te klein was, en er te weinig meetgegevens waren… Een<br />
computersimulatie kent deze problemen niet en kan eventuele kleine<br />
verschillen wél aantonen.<br />
In de studie van de drie ingenieurs worden twee dingen onderzocht. Ten<br />
eerste wordt berekend wat er met het piekvermogen in de heup- en<br />
315º<br />
225º<br />
0º<br />
Region1<br />
Region4 Region2<br />
Region3<br />
De Rotor Q-Ring Figuur 2. De verschillende fasen van een<br />
crankomwenteling<br />
180º<br />
45º<br />
135º<br />
De vorm van de Q-Ring benadert zeer dicht<br />
een ellips<br />
kniegewrichten gebeurt als er een uitwendig vermogen wordt geleverd<br />
dat over de hele cyclus (360 graden) gelijk loopt bij circulair en nietcirculair.<br />
Ten tweede wordt er berekend hoe het uitwendige vermogen<br />
reageert op een gelijke belasting van de knie- en heupgewrichten bij het<br />
gebruik van de verschillende <strong>kettingbladen</strong>.<br />
De uitkomsten zijn zeer interessant. Het falen van de Biopace van Shimano<br />
wordt ineens erg logisch. De oriëntatie van het tandblad is ongeveer het<br />
tegenovergestelde van wat efficiënt zou zijn en heeft hierdoor zelfs<br />
negatieve effecten ten opzichte van een rond kettingblad. Zo is er sprake<br />
van vermogenverlies en overbelasting van het kniegewricht.<br />
Van de ovale <strong>kettingbladen</strong> die op dit moment te koop zijn, is de O.<br />
symetric het meest efficiënt. Op voorwaarde dat dit kettingblad<br />
optimaal wordt gemonteerd (crankoriëntatie) valt er in theorie een<br />
winst te behalen van 3 procent als er evenveel kracht wordt gegeven in<br />
het knie- en heupgewricht. Andersom hoeft er maar 92,5 procent van<br />
het oorspronkelijke knie piekvermogen te worden gegeven bij een<br />
gelijkblijvend uitwendig vermogen. Dit alles blijkt uit bovenvermeld<br />
theoretisch onderzoek.<br />
Vakmanschap<br />
De Q-Ring van Rotor is een prachtig staaltje vakmanschap. Maar de<br />
ovaliteit van dit kettingblad is echter niet groot genoeg en er is ook geen<br />
optimale oriëntatie geadviseerd door de constructeur om zeer efficiënt<br />
te zijn. Toch is ook dit kettingblad met een optimale crankpositionering<br />
volgens het computermodel beter dan een rond tandblad.<br />
Een renner als<br />
Christian Vande<br />
Velde zou met<br />
O.symetric op een<br />
klim van 40<br />
minuten bijna een<br />
minuut tijdwinst<br />
kunnen halen!<br />
Profs en techniek<br />
De optimale vorm van het tandwiel is afhankelijk van de<br />
trapfrequentie. De solide (zwart), de streepjes (groen) en punten<br />
(rood) geven de optimale vorm van het kettingblad<br />
achtereenvolgens bij 60, 90 en 120 omwentelingen. De blauwe lijn<br />
is het <strong>ronde</strong> kettingblad<br />
Voor elk van de acht onderzochte niet-<strong>ronde</strong><br />
kettingwielen blijkt bij een optimale crankoriëntering<br />
de grote as van het ovaal verticaal te staan en staat de<br />
crank er ongeveer loodrecht op.<br />
Een biomechanische analyse in 2008 uitgevoerd door<br />
de professoren Rankin en Neptune (VS) komt tot<br />
ongeveer dezelfde conclusies als Malfait, Storme en<br />
Derdeyn. Rankin en Neptune geven echter aan dat de<br />
optimale vorm en stand van het ovale kettingblad<br />
ook afhangt van de trapfrequentie waarmee wordt<br />
gefietst (zie figuur 4). Daarnaast speelt het spiervezeltype<br />
en het geleverde vermogen blijkbaar ook<br />
nog een rol.<br />
Er zijn ook nadelen aan niet-<strong>ronde</strong> <strong>kettingbladen</strong>. Bij<br />
<strong>kettingbladen</strong> met een grote ovaliteit kan het<br />
schakelen moeilijker zijn, vooral als er geen kettinglifters<br />
noch kettingdoorgangen voorzien zijn en<br />
als de tandvorm niet correct is (O.symetric). De<br />
voorderailleur moet dus goed worden afgesteld. Maar<br />
met een beetje huisvlijt is het wel op te lossen.<br />
De Q-Ring maar vooral de O.symetric (beide bij<br />
optimale crankoriëntatie) zijn een stap in de goede<br />
richting ter verbetering van de efficiëntie van het<br />
fietsen als we dit vergelijken met <strong>ronde</strong> <strong>kettingbladen</strong>.<br />
Rankin en Neptune berekenen het voordeel van<br />
een optimaal vormgegeven kettingblad ook op zo’n 3<br />
procent ten opzichte van een rond kettingblad. Een<br />
renner als Christian Vande Velde zou met O.symetric<br />
op een klim van 40 minuten bijna een minuut<br />
tijdwinst kunnen halen…<br />
Wat de toekomst ons gaat brengen? Ik denk dat<br />
uiteindelijk topatleten een op hun eigen fysiek<br />
gemaakt kettingblad krijgen. Hierbij wordt dan<br />
rekening gehouden met hun lichaamsbouw, voorkeur<br />
van trapfrequentie, maar ook met de activatie- en<br />
déactivatie dynamica van hun spiervezels en<br />
kracht-lengte relaties van hun spieren. Hiervoor zal<br />
nauwe samenwerking nodig zijn tussen specialisten<br />
op het gebied van fysiologie, biomechanica en<br />
mechanica.<br />
www.fiets.nl / juli 2009 47