Ovale Kettenblätter à la Q-Rings: Was steckt dahinter?

An einem Fahrrad sind alle für den Vortrieb relevanten Teile rund; die Laufräder, die Ritzel, die Kettenblätter, selbst die Scheibenbremsen. Sogar die angestrebte Fahrtechnik, der „runde Tritt“, weist darauf hin, dass sich im Radsport alles im Kreis dreht.

Seit einigen Jahren verkauft Rotor ovale Kettenblätter unter dem Namen Q-Rings und behauptet, dass die ovale Form der Kettenblätter den runden Tritt begünstigt und zu einer Leistungssteigerung führen kann.

Dieses Produkt erfreut sich unter Radsportlern immer größerer Beliebtheit. Grund genug für uns von TrainingDigital.info diese ovalen Rundmacher in einem Langzeittest genauer unter die Lupe zu nehmen. Das getestete Material wurde uns freundlicherweise von der Firma Rotor zur Verfügung gestellt.

Doch bevor wir über den Test und die Ergebnisse reden erstmal etwas Hintergrundwissen über die Funktion und die Idee hinter den Q-Rings.

 

Der „runde Tritt“:

Wie bereits erwähnt, wird im Rahmen der Optimierung und Ökonomisierung des Radfahrens ein großes Augenmerk auf den Runden Tritt gelegt. Dies bedeutet, dass der Tretzyklus in vier Phasen unterteilt wird (Druckphase, Gleitphase, Zugphase und Schubphase).

Wie den vier unterschiedlichen Bezeichnungen bereits zu entnehmen ist, wird die Kraft des Fahrers in den unterschiedlichen Phasen einer Kurbelumdrehung auf unterschiedliche Weisen auf das Pedal übertragen.

Abbildung 1: Kräftezerlegung und Abbildung 2: Wirkende Kräfte beim Pedallieren

Abbildung 1: Kräftezerlegung Abbildung 2: Wirkende Kräfte beim Pedallieren

Zur Erklärung folgt ein kurzer Ausflug in die Mechanik:

Wie in Abbildung 1 dargestellt ist, lässt sich jede Kraft, welche in eine Richtung wirkt in einzelne Kraftvektoren aufteilen. So lässt sich die Kraft Fg, welche weder parallel zur X- oder Y-Achse verläuft, in zwei Kraftvektoren in X- (Fx) und Y-Richtung (Fy) aufteilen. Nach dem gleichen Schema lässt dich die auf ein Pedal aufgebrachte Kraft, wie in Abbildung 2, aufteilen. Die zwei vorherrschenden Kräfte werden hier mit Fr und Ft bezeichnet. Da sich der Vortrieb eines Fahrrades durch die Drehung der Kurbel ergibt, ist jede auf das Pedal aufgebracht Kraft, welche diese Bewegung nicht fördert, überflüssig. In Abbildung 2 führt die Kraft Fr nur zu einer theoretischen Längung des Kurbelarms und einer Belastung des Tretlagers, jedoch trägt sie nichts zum Vortrieb bei. Einzig die Kraft Ft führt zur einer rotatorischen Bewegung der Kurbel und treibt das Fahrrad an. Mit dem runden Tritt versucht man in jeder Phase eines Tretzyklusses die Kraft Fr zu minimieren, so das möglichst die gesamte aufgebrachte Kraft, der Kraft Ft entspricht und dem Vortrieb dient.

Nachdem wir uns dies verdeutlich haben, ist die Aufteilung des Tretzykluses ebenfalls verständlicher. Betrachten wir die Kurbel analog dem Zeiger einer Uhr, so sind die für den Vortrieb aufzubringenden Hauptkräfte die Druckkraft nach unten (1:30 bis 4:30 Uhr Position), Zugkraft nach hinten (4:30 bis 7:30 Uhr Position), Zugkraft nach oben (7:30 bis 10:30 Uhr Position) und die Schubkraft nach vorne (10:30 bis 1:30 Uhr Position). Idealerweise gehen diese Phasen fließend ineinander über.

Rotor Q-Rings mit Kraftvektoren

Die vier Phasen eines Tretzyklusses

 

Vorteil ovaler Kettenblätter:

Der Vorteil der ovalen Kettenblätter ist es, dass diese dem Sportler helfen die ungleiche Kraftentfaltung des menschlichen Körpers auszugleichen und so den runden Tritt zu fördern. Da der Mensch in der Druckphase die größte Kraft aufbringt und diese durch den Zug des anderen Beines noch gesteigert werden kann, herrschen die Hälfte der Zeit einer Kurbelumdrehung optimale Kraftverhältnisse. Der Problembereich im Tretzyklus sind die oberen und unteren Totpunkte (Schub- und Gleitphasen). In diesen kann der Mensch, im Vergleich zur Druckphase, nur eine sehr viel kleinere Kraft auf das Pedal ausüben.

Dieses Problem wurde von Rotor erkannt und Kettenblätter entwickelt, welche diesem Phänomen entgegenwirken. Die Q-Rings variieren in ihrem Durchmesser von einem 56er bis zu einem 50er Kettenblatt. Der größte Durchmesser, der eines 56er Kettenblattes, liegt in den Druckphasen an, welches es dem Sportler ermöglicht seine gesamte Kraft optimal in Vortrieb umzuwandeln. Hat der Sportler die optimalen Bereiche verlassen, verringert sich der Durchmesser des Kettenblattes auf den eines 50er Kettenblattes. Auf diese Weise liegt in den suboptimalen Bereichen ein kleinerer Gang an, welcher es ermöglicht diesen Bereich der Kurbelumdrehung mit geringerem Kraftaufwand und schneller zu durchfahren.

Der Wechsel von einem 56er auf ein 50er Kettenblatt entspricht in etwa der Differenz von 2 Zähnen. So ändert sich das Übersetzungsverhältnis innerhalb einer Umdrehung der Q-Rings äquivalent zu einem normalen runden Kettenblatt bei dem man im optimalen Bereich einen entsprechend dicken Gang fährt, dann aber im suboptimalen Bereich zwei Gänge zurückschaltet. Dies führt dazu, dass die suboptimalen Bereiche schneller durchlaufen werden, welches zu einer gesteigerten Trittfrequenz führt. Die für den Menschen optimierte Kraftverteilung, mit einer gezielten Be- und Entlastung, führt zu einer geringeren Gesamtbelastung der Muskeln und der Gelenke. Zusätzlich wurde in Studien gezeigt, dass der Einsatz von Q-Rings zu einer verringerten Herzfrequenz und Laktatproduktion bei gleichzeitiger Steigerung der erbrachten Leistung führen kann.

Die Q-Rings bieten jedem Fahrer individuell die Möglichkeit durch 5 unterschiedlich positionierte Aufnahmen die genaue Position der Kettenblätter im Verhältnis zum Kurbelarm selbst zu bestimmen. Auf diese Weise wird auf die unterschiedlichen Gewohnheiten der Fahrer eingegangen, je nachdem in welcher Kurbelstellung der individuelle Fahrer die maximale Kraftentfaltung gerne hätte.

 


 

Die Praxis:

Nachdem wir uns bereits intensiv mit dem Vorteil von ovalen Kettenblättern beschäftigt hatten, waren wir sehr gespannt darauf, am eigenen Leib zu erfahren welche Vorteile diese bieten. Da wir bei TrainingDigital.info besonderen Wert darauf legen, dass unsere Reviews möglichst praxisnah sind, werden wir im Folgenden unsere persönlichen Erfahrungen mit den Q-Rings im alltäglichen Training und Wettkampf schildern.

 

Persönliche Erfahrungen von Max:

Die Montage der Q-Rings war denkbar einfach. Das größte Problem, welches auftrat und sicher jedem ambitionierten Radsportler bekannt ist, war es die Hände vom Kettenöl zu befreien mit welchem man unweigerlich in Kontakt kommt, wenn man am Antriebstrang eines Fahrrades arbeitet. Nach dem Einsatz einer Bürste und etwas Handwaschpaste konnte ich mit sauberen Händen meine erste Testfahrt mit den Q-Rings beginnen.

Optisch hebt man sich mit den Q-Rings deutlich von dem Standardradfahrer mit runden Kettenblättern ab und muss so manche Fragen bezüglich des neuen Equipments über sich ergehen lassen. “Fährt sich das nicht komisch?” Zu meinem Erstaunen stellte ich fest, dass ich von der Ovalität, der in der anfangs empfohlenen Standardposition (3) montierten Q-Rings, nichts merkte. In den Instruktionen, welche man mit den Q-Rings erhält, wurde empfohlen sich langsam an die Q-Rings zu gewöhnen und darauf hingewiesen, dass es in der Anfangsphase der Benutzung zu Muskelkater kommen kann. Doch von Anfang an hatte ich keinerlei Probleme mit den Q-Rings. Weder fühlte sich der Tritt komisch oder unrund an, noch hatte ich in irgendeiner Art und Weise Muskelkater oder Probleme mich an die Q-Rings zu gewöhnen. Wären hierbei Probleme aufgetreten, hätte mich der Test der Q-Rings in meiner Wettkampfvorbereitung deutlich zurückgeworfen, da ich in der Eingewöhnungsphase nicht in dem gewünschten Umfang hätte trainieren können. Daher war ich über die Ergebnisse der ersten Ausfahrt hoch erfreut.

Mindestens ebenso erfreut war ich über das Schaltverhalten der Q-Rings. Im Vorfeld hatte ich gelesen, dass sich einige Personen über das Schaltverhalten der Q-Rings beschwert hatten. Diesbezüglich muss ich sagen, dass ich keinen Unterschied beim Schalten zwischen den Q-Rings und den runden Kettenblättern von Shimano oder SRAM feststellen konnte.

Nachdem die Montage abgeschlossen war, hieß es nun die Q-Rings unter den verschiedensten Bedingungen und Wettkämpfen zu testen.

Eines meiner ersten Rennen, bei denen die Q-Rings zum Einsatz kamen, war ein 100km langes, bergiges Eintagesrennen. Hierbei bemerkte ich, dass es mir mit den Q-Rings einfacher viel die teilweise 20% steilen Steigungen mit Kraft hochzufahren, da ich den Totpunkt schneller durchtreten konnte und so schneller wieder in die nächste Druckphase kam. Nachdem sich im Laufe des Rennens das Hauptfeld an den verschiedenen Anstiegen in kleine Gruppen zerteilt hatte, wurde das Rennen  auf den letzten 30km zu einem großen Mannschaftszeitfahren oder vielleicht besser ausgedrückt Gruppenzeitfahren. Hierbei zeigte sich der gleiche Vorteil, den ich in den Anstiegen verspürt hatte. Es fiel mir einfacher einen dicken Gang in der Ebene flüssig zu treten und mich so aktiv an der Tempoarbeit in der schnellen Schlussphase zu beteiligen. Dieser Eindruck verstärkte sich noch, als ich einige Kilometer vor dem Ziel einen Defekt hatte und danach alleine die letzten Kilometer als Einzelzeitfahren zurücklegen musste.

In der Woche nach dem Rennen habe ich ein einstündiges Zeitfahren in meinen Trainingsplan eingebaut um diesen beobachteten Effekt erneut zu überprüfen. Auch hier zeigten sich die Q-Rings wieder als zeitfahrfreundlich. Als Sprinter, der viel über Kraft fährt, habe ich es als äußerst angenehm und vorteilhaft empfunden die Q-Rings in kraftintensiven Einheiten zu fahren.

Später in der Saison habe ich mich dann meinen Lieblingsrennen zugewandt, den Kriterien. Bei diesen Rennen wird auf öffentlichen Straßen eine Strecke abgesperrt, deren Länge meist zwischen 800-1400m beträgt und die im Kreis befahren wird. Dies Gesamtdistanz beträgt meistens zwischen 60 und 75km. Ein durchschnittlicher Kurs ist flach, 1km lang und hat zwischen vier und acht Kurven. Die bei einem solchen Rennen erzielte Durchschnittsgeschwindigkeit beträgt zwischen  42 und 45 km/h. Um einen solchen Schnitt bei all den Kurven zu erreichen, kann man sich vorstellen, dass vor den Kurven dementsprechend spät gebremst und nach den Kurven extrem angetreten wird. Im Vergleich zu einem Zeitfahren oder in den Bergen ist der benötigte Krafteinsatz viel größer, aber auch viel kürzer. So werden im Schnitt in jedem Antritt aus einer Kurve heraus zwischen 800 und 1400 Watt getreten, um wieder auf Tempo zu kommen. Diese enorm hohe Leistung wird natürlich nur für einige Sekunden abgerufen, jedoch wiederholt sich dies bei jeder Kurve und über die gesamte Renndistanz. Um sich zwischen den Antritten erholen zu können, wird in diesen „erholungsorientierten Rennphasen“ mit einer sehr hohen Trittfrequenz gefahren. Diese Tatsache ist es, die die Q-Rings für mich persönlich nicht als ideale Wahl für speziell diesen Renntyp gezeigt haben. Den Vorteil der gesteigerten Trittfrequenz im Zeitfahren und in den Bergen tritt nach meiner Erfahrung in an sich schon sehr hochfrequenten Disziplinen nicht mehr auf. D.h. die Q-Rings vermögen meine Trittfrequenz in den Bergen von 80 auf 85 anzuheben, jedoch haben sie sich in den von mir gefahrenen Kriterien, bei denen meine durchschnittliche Trittfrequenz normalerweise um die 100 liegt (man beachte, dass in den Kurven nur selten getreten wird und daher die Trittfrequenz auf den Geraden umso höher ist) als nachteilig erweisen, da meine Beine schneller ermüdeten. Meine Vermutung ist, dass die Ovalität Kettenblätter bei niedrigeren Trittfrequenzen positiv beeinflusst, sie jedoch bei sehr hohen Trittfrequenzen durch die unterschiedliche Beinrotationsgeschwindigkeit innerhalb eines Tretzyklusses hinderlich ist. Meiner Meinung nach, wirkt durch die unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten innerhalb eines Tretzyklusses eine zusätzliche Kraft auf die Beinmuskulatur ein, welche die Erholung einschränkt. Desto höher die Trittfrequenz ist, desto mehr Belastung tritt also pro Zeiteinheit auf. Dieser Effekt macht sich daher bei hohen Trittfrequenzen besonders bemerkbar.

Ich möchte aber klarstellen, dass die Q-Rings, nach meinen Erfahrungen, in einem Sprint keine Probleme darstellen und wer mit einer niedrigeren Trittfrequenz und hohem Krafteinsatz sprintet hier sogar die angesprochenen Vorteile der Q-Rings merkt.

Des Weiteren sollte einem bewusst sein, dass eine existierende Dysbalance oder Verkürzung der Beine bei der Verwendung der Q-Rings ebenfalls nachteilig sein kann. Durch die individuelle Anpassung der Kettenblätter an den Tretzyklusses des Fahrers, ist die Position bedingt durch die ovale Form, immer für ein Bein richtig eingestellt und für das andere suboptimal.

Basierend auf meinen Erfahrungen und den nachgewiesenen gelenkschonenden Eigenschaften kann ich die Q-Rings für jeglichen Radeinsatz (Rennrad, MTB, Zeitfahren, etc.) und jeden Fahrertyp uneingeschränkt empfehlen. Die verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten der Q-Rings erlaubten die Anpassung an jeden Fahrstil und macht die Q-Rings universell einsetzbar. Die einzige Einschränkung, die ich für den Einsatz der Q-Rings sehe, sind Rennen bei denen eine sehr hohe Trittfrequenz erforderlich ist, da sich hierbei der Vorteil der Q-Rings, meiner Meinung nach, in einen Nachteil verwandelt.

Da es sich bei meinen Aussagen um rein subjektive Einschätzungen handelt, kann es durch aus sein, dass ein anderer Fahrer meine Einschätzungen nicht teilt und anderer Meinung ist.

 


Persönliche Erfahrungen von Alex:

Also auch bei mir war die Montage denkbar einfach. Allerdings verwende ich, scheinbar im Gegensatz zu Maximilian Einmalhandschuhe, wenn ich an der Kette oder dem Antrieb rumfummle. Meine Q-Rings kamen allerdings zunächst nur auf der Zeitfahrmaschine in Verbindung mit einem Power2Max Leistungssensor zum Einsatz. Später dann auch auf meiner normalen Rennmaschine und der Bergziege mit kompakter Übersetzung. Bei letzterer ebenfalls wieder mit einem Leistungssensor aus Sachsen. Insgesamt kamen also verschiedenste Kettenblätter und Abstufungen zum Einsatz. Die Umwerferjustierung war an für sich kein Problem, allerdings musste ich an jedem Rad den Umwerfer leicht Versetzen und neu Justieren. Einzig der SRAM red Umwerfer war etwas zickig,so dass ich Ihn gegen einen Force Umwerfer getauscht habe.

Der Subjektive Fahreindruck war am Anfang sehr unterschiedlich. Das Tretgefühlt war deutlich “eierig” und ungewohnt. Einige Ausfahrten später und hat sich der “motorische Apparat” scheinbar auf die neue Arbeitsweise gewöhnt und man merkt auch keinen Unterschied mehr. Wenn man konzentriert darauf achtet, kann man allerdings schon den Unterschied beider Systemansätze fühlen. Von den ungewohnten Muskelkatern, welche in manch einem Erfahrungsbericht und auch den Hersteller Instructions gewarnt wird, konnte ich auch nicht nachvollziehen. Auch ich befand mich in der Vorbereitung für die TOUR-Transalp und wollte nicht unnötig zurückgeworfen werden.

Im Gegensatz zu Maximilian trainiere ich ausschließlich für lange Distanzen wie die erwähnte TOUR Transalp aber auch für die Raddisziplin bei auf der Triathlon Langdistanz, welche ja immerhin 180km umfasst. Gerade bei umfangreichen Trainingseinheiten mit einer Zieltrittfrequenz von ca. 100rpm erwiesen sich, aus meiner zugegeben subjektiven Sicht, die ovalen Kettenblätter nicht nur als angenehm sondern führten auch zu einer späteren Ermüdung. Dies kann aber teilweise auch durch den zunehmenden Trainingsfortschritt begründet sein. Aufgrund meiner positiven Erfahrungen am Zeitfahrrad habe ich mich aber auch bei meinen übrigen Rädern zu einem Umstieg entschieden. Dies liegt zum Einen beim positiven subjektiven Eindruck zum Anderen auf dem nachweislich positiven Effekt im Bezug auf die Belastung der Gelenke. Rad fahren ist ohnehin eine gelenkschonende Sportart, durch die ovalisierte Kettenblattform, werden die Gelenke aber noch mehr geschont. Dies vielleicht jetzt noch keine große Rolle, mein Körper wird es mir aber vielleicht in 50 Jahren danken…

Ovale Kettenblätter à la Q-Rings: Was steckt dahinter?
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    #1 Artikel von Oval  (Vor 2 Jahren)

    Wenn man sich natürlich alles so definiert, wie’s gerade passt geht alles. Das mach aber m.E. keinen Sinn. Ein Übersetzungsverhältnis ist durch #zAntrieb / #zAbtrieb definiert und nicht anders (http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9Cbersetzung_%28Technik%29).

    Richtig ist aber, das sich die Hebelverhältnisse vom Kettenblatt ändern !!! Das ist auch das Prinzip der Kettenblätter.

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      #2 Artikel von Max  (Vor 2 Jahren)

      Lies doch mal deinen zitierten Artikel genauer. Da steht “Das Übersetzungsverhältnis einzelner Paarungen kann über verschiedene Beziehungen zwischen dem antreibenden Konstruktionselement und dem angetriebenen Konstruktionselement berechnet werden…”

      Aufgeführte Verhältnisse sind:

      -Wirksame Durchmesser
      -Anzahl der Zähne
      -Drehzahl Getrieberäder
      -Übertragene Drehmoment

      Allgemein betrachtet stimmt deine Aussage, wenn man eine gesamte Kurbelumdrehung als Grundlage der Berechnung betrachtet. In meinem Artikel betrachte ich die Bewegung innerhalb einer Kurbelumdrehung.
      Anhand des Übersetzungsverhältnisses kann man eine Aussage über die benötigte Kraft/Leistung treffen die man z. B. bei einem Fahrrad benötigt um die Kurbel ein Mal zu drehen (bei gleichem Ritzel, gleichen äußeren Einflüssen etc.). Mit einer 40/14 Übersetzung ist es viel einfacher die Kurbel ein Mal zu drehen als bei 50/14. Dies zeigen auch die Übersetzungsverhältnisse von 2,86 (40/14) zu 3,57 (50/14). Wenn man sich nun eine Kurbelumdrehung bei den Q-Rings betrachtet, sieht man, dass während einer Umdrehung die benötigte Kraft/Leistung entsprechend des Durchmessers variiert.

      Ich denke nicht, dass eine weitere Diskussion über dieses Thema an dieser Stelle sinnvoll ist. Sollte eine weitere Diskussion dennoch gewünscht werden, können wir diese ja an anderer Stelle weiterführen.

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    #3 Artikel von Oval  (Vor 2 Jahren)

    Zitat : “So ändert sich das Übersetzungsverhältnis innerhalb einer Umdrehung der Q-Rings…”

    Das ist definitv falsch! Die Kettenumschlingung des Kettenblattes ist zu jedem Zeitpunkt identisch. Man kann das recht einfach durch einen Abroll-Versuch feststellen. Wer es nicht glaubt kann die ovalen auch auf einen Bahnrad (Fixi) montieren und wird feststellen, das kein Kettenspanner erforderlich ist.

    Würde sich tatsächlich das Übersetzungsverhältnis ständig ändern, so würde die Kettenspannung dermaßen varieren, so das die Sache nicht fahrbar währe.

    Wer wissen will wie’s richtig funktioniert kann sich bei mir melden.

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      #4 Artikel von Max  (Vor 2 Jahren)

      Man kann sich darüber streiten, ob sich das Übersetzungsverhältnis ändert oder nicht. Es kommt hier auf die Definition an. Das Übersetzungsverhältnis, allgemein mit i angegeben, kann durch das Verhältnis des Durchmessers des Kettenblattes zum Ritzel oder Verhältnis der Zähne von Kettenblatt zu Ritzel errechnet werden.
      Da die Anzahl der Zähne am Kettenblatt konstant bleibt, kann man argumentieren, dass das Übersetzungsverhältnis konstant bleibt. Was sich aber unweigerlich ändert, ist der relevante Durchmesser des Kettenblattes im Laufe einer Umdrehung. Setzt man die Durchmesser ins Verhältnis, so gibt sich sehr wohl eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses.
      Des Weiteren kann man das Übersetzungsverhältnis auch durch das Verhältnis der Drehmomente errechnen. Hierbei ist klar zu erkennen, dass sich die auftretenden Drehmomente ändern, da sich die Hebelverhältnisse vom Kettenblatt ändern.

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    #5 Artikel von Daniel  (Vor 2 Jahren)

    Wo ist denn der Unterschied zu den Shimano Biopace (ich hoffe, das schreibt man so) von Anfang der 90er?

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      #6 Artikel von Max (Vor 2 Jahren)

      Der Unterschied liegt darin, dass die Biopace Kettenblätter von Shimano um 90° gedreht waren im Vergleich zu den Q-Rrings. Des Weiteren konnte man sie nur in einer vorgegebenen, festen Position montieren und nicht wie die Q-Rings den Wünschen des Fahrers entsprechend anpassen.

      LG,
      Max

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