Start Omhoog Vélo-Physique Bicycle Physics Fisica de la Bici
                                            Het dode punt omzeilen
                

    

Is het mogelijk dit dode punt te omzeilen en dus de traptechniek efficiënter te maken? In de loop van de fietsgeschiedenis heeft deze vraag vele uitvinders bezig gehouden. Het resultaat zijn soms de meest bizarre voorstellen.
Vandaag zijn er wel enkele die onze aandacht verdienen

Een voor de hand liggende oplossing is het ovale kettingblad. Dit kettingblad heeft dus een kleine diameter en een grote diameter en wordt zó gemonteerd dat de grote diameter ongeveer loodrecht staat op de cranks. Wanneer de crank horizontaal staat rijden we dus met een groot verzet, terwijl met een verticale crank een klein verzet overeenkomt, waardoor we dus met minder kracht sneller over het dode punt gaan. Deze ovale kettingbladen hebben echter twee problemen;

bulletIedere fietser heeft zijn eigen traptechniek, en dus is de ideale hoek tussen de crank en de lange as van de ovaal niet voor iedereen de zelfde. Er zouden dus tientallen kettingblad-crank combinaties moeten gemaakt worden. Sinds enkele jaren zijn ook verstelbare ovale kettingbladen op de markt, de Q-rings. Niettegenstaande allerlei tests uitwijzen dat deze ovale kettingbladen echt wel prestatiebevorderend zouden kunnen zijn worden zij bijna systematisch geweerd door beroepsrenners. Dit is eigenlijk wel begrijpelijk: beroepsrenners zijn fijn afgeregelde machines, die liever geen risico's lopen door alternatieve dingen te gaan uitproberen. Blijkbaar zijn jongeren en vrouwen iets minder conservatief. Q-rings worden wel degelijk met succes gebruikt, en niet door de minsten, zoals Marianne Vos, en Daphny Van den Brand,
bulletWanneer de opgaande voet in horizontale stand komt voelt hij ook het "groot" verzet. Eigenlijk zou de opgaande voet sneller naar het bovenste punt moeten, er er reeds over zijn wanneer de neergaande voet beneden staat.

Om de opgaande voet sneller naar het bovenste dode punt te brengen zouden we een speciaal mechanisme nodig hebben en het lijkt wel onmogelijk want dan zouden de twee cranks niet meer in elkaars verlengde staan.
Dit lijkt helemaal onmogelijk, maar toch bestaat er een oplossing voor. Alle details over deze ROTORcranks en over de Q-rings zijn te vinden op www.rotorbike.com

Klik hier om de werking van de ROTOR te zien

Een andere poging om het dode punt te omzeilen is de E-HUB

Deze E-HUB is een achternaaf met een  ingebouwde veer. Wanneer maximale kracht op de trappers wordt uitgeoefend wordt de veer opgespannen. Een deel van de kracht wordt dus gebruikt om een hoeveelheid energie op te sparen in de veer. Wanneer de kracht op de trappers vermindert, bijvoorbeeld bij het naderen van het dode punt, ontspant de veer en zet de opgespaard energie terug om in bruikbare energie. Althans, dit is de bewering van de fabrikant.

Werkt dit systeem effectief? De meningen zijn verdeeld en bij mijn weten bestaat er hierover nog geen enkel wetenschappelijk verantwoord onderzoek.

 

Last but not least en waarschijnlijk de beste oplossing is de VISTA pedaal.

Bij deze pedaal werd het drukpunt, het punt waar de kracht van de voet effectief wordt uitgeoefend, tegenover de normale pedaalas 18 mm naar voor en 10 mm naar beneden verplaatst. Dit zorgt dus voor een heel onconventionele pedaal. Aangezien bij een "normale" pedaal het drukpunt ongeveer 10 mm boven de pedaalas ligt, is de Vista dus 20 mm verlaagd. In de eerste plaats moet de positie van de fietser aangepast worden. Het zadel moet 18 mm naar voor, en 20 mm lager zodat de biomechanica van de benen behouden blijft.

   
Hiernaast zien we het effect van de pedaalgeometrie op de draaibeweging van de voet. De stippellijn is voor een standaardpedaal, de volle lijn voor een Vista pedaal. Nemen we als voorbeeld een cranklengte van 170 mm.
Bezien we eerst de standaard pedaal: In horizontale stand van de cranks is de effectieve traplengte 170 mm zowel voor de voet vooraan (op 90°) als de voet achteraan (op 270°). In verticale positie is de traplengte voor de voet onderaan (op 180°) gelijk aan 160 mm, en voor de voet bovenaan (op 0°) gelijk aan 180 mm. Ook voor de standaardpedaal is de trapcirkel dus eigenlijk een soort ovaal.
Voor de VISTA pedaal; De ganse trapcirkel is nu vervormd zodat de langste hefboom optreedt tussen 90° en 180°, daar waar volgens studies de meeste kracht kan uitgeoefend worden. De kortste hefboom is voor de opgaande voet tussen 270° en 0°, daar waar deze voet eigenlijk naar boven geduwd wordt door de neergaande voet. Wanneer de crank op het onderste dode punt staat (180°) staat het krachtpunt nog 18 mm voorwaarts en kan dus ietsje gemakkelijker over dit dode punt gedrukt worden. Met de crank op 0° is het krachtpunt reeds 18 mm verder en kan dus ook gemakkelijker beginnen kracht uit te oefenen

Een team van de Universiteit Leuven onderzocht het mogelijke effect van deze pedalen op twee belangrijke aspecten namelijk het maximaal sprintvermogen en het mechanisch rendement bij 22 goed getrainde fietsers. (Klik)

Het maximaal sprintvermogen werd gemeten gedurende een reeks korte sprints (5 seconden) en dit voor omwentelingsfrequenties van 40 tot 120 rpm.
Dit onderzoek wees uit dat het maximaal sprintvermogen met de Vista pedaal duidelijk hoger is dan met gewone pedalen. Bij een trapfrequentie van 40 rpm is deze vermogenswinst ongeveer 6.0 %, terwijl de winst bij een trapfrequentie van 120 rpm nog 1.8% is.
De grootste sprintvermogenswinst is dus duidelijk bij lage trapfrequenties en hoge trapkracht, maar ook bij hoge trapfrequentie is er nog een zeer belangrijke winst van 1.8%
Deze vermogenswinst bij lage trapfrequentie zou dus een belangrijke factor kunnen zijn bij demarrage vanuit stilstand b.v. vertrek voor een achtervolging op wielerbaan.

Het mechanisch rendement werd gemeten op de manier die we reeds eerder beschreven  door de meting van VO2 en VCO2 in een inspanningstest. Het gemiddeld mechanisch rendement met de klassieke pedalen was 25.1% terwijl dit voor de Vista pedalen 27.2% was. Dit is een zeer beduidende verbetering.

Indien deze laboratorium testresultaten ook in de praktijk kunnen bevestigd worden hebben we hier misschien wel één van de belangrijkste technische vernieuwingen van het laatste decennium.

                        

 

Laatst bijgewerkt: 23 augustus 2010