info

Ovale tandwielen bestaan al sinds 1890 maar een bekend merk bracht in de jaren 90 iets op de markt. De wat oudere fietsers onder ons kennen vast wel het Biopace systeem van Shimano. Inmiddels is Rotor een bekend merk dat ovale tandwielen produceert. Carlos Sastre won hierop in 2008 de Tour de France en Ryder Hesjedal won in 2012 de Giro d'Italia onder andere dankzij de Q-rings van Rotor. In 2012 kwam het merk O'symetric sterk opzetten dankzij een uitmuntend goed seizoen van Bradley Wiggins en Chris Froome (Tour de France en Olympische spelen). Overigens reden zij hier al enkele seizoenen mee en presteerden toen al goed maar als je de Tour wint krijg je natuurlijk de meeste aandacht. Oud Tourwinnaar Bernard Hinault heeft zijn naam verbonden aan nog weer een ander merk ovaal tandwiel: Ogival. Daarmee zal Hinault uiteraard geen Tour meer rijden maar Ogival kent inmiddels wel een groot kampioen in Maas van Beek die in 2012 het werelduurrecord achter de derny aanscherpte op de wielerbaan van Moskou.

Als je je wat verder gaat verdiepen in ovale tandwielen dan komt er ineens een ware geschiedenis aan diverse ontwerpen naar boven drijven. In de loop van tijd hebben diverse professoren zich gebogen over het begrip ovale tandwielen of eigenlijk beter gezegd: niet-ronde tandwielen want niet elk tandwiel dat ooit bedacht werd om een impuls te geven aan de fietsprestaties was of is rond.

Maar waarom zou je nou eigenlijk afwijken van een rond tandwiel? De mens is altijd op zoek naar verbetering zo bestudeerden de bovenstaande heren ook het ronde tandwiel. Het nadeel van een rond tandwiel is dat je moeilijk door het dode punt komt. Dit is het moment waarin de crank verticaal staat. In die positie kun je relatief weinig kracht leveren. Veel mensen zullen herkennen dat ze best een 52 tands blad kunnen trappen maar dat na een paar minuten het toch wel lastig wordt. Dit heeft te maken met energiesystemen in je lichaam maar ook met het feit dat je wel de kracht kunt leveren om de crank naar beneden te trappen maar niet om hem makkelijk door het dode punt te krijgen. Als we nou makkelijker door dat punt zouden kunnen komen, met minder moeite, dan zouden we dat 52 tands blad kunnen blijven trappen zonder achter te hoeven bijschakelen! Dat zou betekenen dat we lekker op snelheid kunnen blijven doorfietsen ipv terug te moeten schakelen en wat lichter te gaan trappen en veelal ook wat langzamer te moeten gaan fietsen. Ook een voordeel is dat de ketting mooier in 1 lijn blijft met het voorste blad. U herkent ook vast wel de situatie dat u de 52 trapt maar dat er wat wind opsteekt of de verzuring treed in uw benen en u bent op een gegeven moment achteraan bijna op het grootste tandwiel aan het fietsen. Dit geeft al aan dat de 52 te zwaar is maar ja terug naar het binnenblad betekend snelheidverlies!

Zoals u hierboven kunt lezen is het dode punt de beperkende factor in de trapbeweging. U kunt misschien zelfs wel een 56 tands blad trappen. In de horizontale crankstand (3 uur stand) heeft u waarschijnlijk genoeg kracht om dit naar beneden te trappen. LET OP: NAAR BENEDEN TE TRAPPEN. Dat is wat anders dan de 56 ROND te trappen zoals we dat in spreektaal zeggen. U krijgt namelijk de 56 te moeilijk door het dode punt en dat elke trapbeweging weer wordt op een gegeven moment te vermoeiend waardoor de noodzaak ontstaat terug te schakelen en eigenlijk nog beter een kleiner tandwiel te monteren. In feite is het dus zonde dat u kracht genoeg hebt om 56 tanden te trappen maar dat door dat vervelende dode punt u die 56 tanden niet kunt gebruiken.

Oke, het dode punt, klinkt logisch maar wat kun je daar aan veranderen dan? Dit is het moment waarop het idee van ovale tandwielen om de hoek komt kijken. Men is gaan studeren omtrent hoe we makkelijker door het dode punt zouden moeten kunnen komen. "BIOPACE" roepen dan meteen de wat oudere fietsers onder ons. Shimano bedacht in de jaren 90 het BIOPACE systeem. Een tandwiel dat in de horizontale crankstand kleiner was dan in de verticale stand. Een ovaal tandwiel dus. Het idee hierachter was dat in de horizontale crankstand je een klein tandwiel hebt waardoor je sneller dan met een groot tandwiel door dat punt heen komt en dat je met die extra snelheid makkelijker door het dode punt komt. Dit zou ook knieklachten moeten verminderen volgens Shimano echter latere studies wezen uit dat dit juist omgekeerd was. In 1992 werd Biopace dan ook uit de handel genomen.

 

Het idee achter een ovaal tandwiel is dat je in de horizontale crankstand maximale kracht kunt leveren en dat je in de verticale kracht zo min mogelijk kracht hoeft te leveren. Maximale kracht ofwel een grote kracht kun je leveren met een groot tandwiel. Minimale kracht ofwel een kleine kracht kun je leveren met een klein tandwiel. Als je deze 2 verschillen combineert krijg je een ovaal tandwiel: Namelijk een tandwiel dat groot is en tegelijkertijd ook klein. Dat klinkt een beetje cryptisch maar de volgende plaatjes verduidelijken dit principe:

Oke dus een ovaal tandwiel dat groot is in de horizontale crankpositie en klein in de verticale crankpositie en klaar zijn we

Inderdaad, dat zou je denken, echter er zijn altijd geleerden die de zaken nog wat slimmer aanpakken. De heren Lievin Malfait en Gilbert Storme, ingenieurs , vroegen zich af hoe ovaal een kettingwiel dan wel moet zijn om er optimale efficientie mee te bereiken. Daarnaast stelden ze zichzelf ook nog een veel belangrijkere vraag: waar bevindt dat dode punt zich nou in de trapbeweging? Iedereen gaat er vanuit dat dat de verticale crankstand ofwel de 6 uurs stand is maar is dat wel zo?

De heren van het onderzoeksteam hanteerden hiervoor een wiskundig model en een simulatieprogramma waarbij gegevens zoals geometrie van het niet-ronde kettingwiel, het fietsframe, beenafmetingen en -massas evenals de cranklengte werden gebruikt. Men ontdekte dat het dode punt zich niet bevindt in de vertikale  crankstand maar juist iets daarvoor. Zodoende moet dus, als  de kleinste diameter van het ovale tandwiel vertikaal staat, de crank iets daarvoor gepositioneerd staan. Het ovale blad moet dus wat verdraaid worden t.o.v. eerdere aannames. De juiste positie kan dus worden geoptimaliseerd als je exact weet waar het dode punt zich bevindt in de trapbeweging. Men had in het wiskundig model een fietsframe met een standaard zitbuishoek van 73 graden. De heren erkenden dat wanneer die hoek verandert naar bijvoorbeeld 78 graden (tijdritframe) het dode punt verschuift in de trapbeweging. Daarvoor zou je dus ook het ovale tandwiel wat anders moeten verdraaien.

 Zie ook: http://www.fietsrecords.nl/uncategorized/marianne-vos-bevestigd-ovaal-werkt-nu-nog-mechanisch-dynamisch-voordeel-froome/