Vraag ovale tandwielen

Kort antwoord

Er zijn theorieën gepubliceerd waaruit blijkt dat er aanwijzingen zijn dat een kleine winst te behalen is door te fietsen met ovale tandwielen. Er zou sprake zijn van minder belasting van de gewrichten en het vermogen zou toenemen met ongeveer drie procent. Een ovaal tandwiel zou helpen om het zogenaamde dode punt tijdens de trapcyclus (de pedalen loodrecht op de rijrichting) makkelijker te overwinnen. Hoewel dit in theorie lijkt te werken, is het in de praktijk niet aangetoond dat het fietsen met een ovaal tandwiel tot betere prestaties kan leiden. De prestatie op een 10 kilometer tijdrit verbetert bijvoorbeeld niet. Het was meestal niet duidelijk of de wielrenners uit de wetenschappelijke studies gewend waren aan het fietsen met een ovaal tandwiel. Wat het langetermijneffect van het fietsen met een ovaal tandwiel is, is daarom niet bekend.

Uitgebreid antwoord

Je ziet ze steeds vaker in het wielerpeloton verschijnen: ovale tandwielen. Zo fietste bijvoorbeeld Bradley Wiggins tijdens zijn tijdritten in de Tour de France van 2012 en tijdens de olympische tijdrit op een fiets met een ovaal tandwiel. Aangezien Wiggins zeer succesvol is geweest in deze wedstrijden rijst natuurlijk de vraag of dit soort tandwielen hier aan bijdragen. Toch zijn ovale tandwielen niet nieuw in het peloton. Carlos Sastre reed in 2008, het jaar waarin hij de Tour de France won, al met een ovaal tandwiel, evenals zijn collega Bobby Julich. En ook Marianne Vos is al gesignaleerd met een fiets met een ovaal tandwiel. Maar zelfs in de jaren tachtig waren tandwielen al aan experimenten onderhevig. Zou een ovaal tandwiel daadwerkelijk kunnen bijdragen aan het verbeteren van de fietsprestatie?

Er zijn veel ideeën over de voordelen van het fietsen met een ovaal tandwiel. Een gegeven is dat de meeste kracht gegenereerd kan worden als de crank op 90° is (op ‘3 uur’). De minste kracht kan geleverd worden op het zogenaamde dode punt, oftewel 0° en 180° (op 12 en 6 uur) van de trapcyclus. Een van de theorieën over het voordeel van het fietsen met een ovaal tandwiel is het meer geleidelijk kunnen verdelen van de kracht tijdens de trapcyclus. Daaropvolgend zou de ‘top dead center’ makkelijker te overbruggen zijn ^[1].

In 2008 is een onderzoek gepubliceerd waarin een theoretisch model is gebruikt om de precieze werking van het fietsen met een ovaal tandwiel te testen ^[8]. Aan de hand van een computermodel is een goede poging gedaan om heel gecontroleerd te onderzoeken wat de verschillen zijn tussen het fietsen met een ovaal tandwiel en met een klassiek rond tandwiel. Uit dit onderzoek van Rankin en Neptune kwam naar voren dat het theoretisch mogelijk zou zijn om bij een trapfrequentie van 60, 90 en 120 omwentelingen per minuut bijna drie procent meer vermogen te leveren tijdens het fietsen met een ovaal tandwiel.

Deze theorieën zijn hoopgevend. Maar een goed werkend computermodel is uiteraard nog geen garantie voor succes in de praktijk. De oorzaak hiervan is dat computermodellen bijna altijd werken met bepaalde aannames. En juist deze aannames zorgen ervoor dat zo’n computermodel nog weleens af zou kunnen wijken van de sportpraktijk.

Inmiddels is er een aantal wetenschappelijke studies verschenen waarin de theorie is getoetst. Wielrenners kregen de opdracht om te fietsen met een ovaal en een rond tandwiel. Hierbij zijn verschillende uitkomstmaten vergeleken, zoals het geleverde vermogen en zuurstofverbruik.

Uit meerdere studies komt naar voren dat het fietsen met een ovaal tandwiel niet leidt tot een hoger geleverd vermogen. Dit geldt bij het sprinten (8 seconden), tijdens duurinspanning (10 km tijdrit) en bij submaximale en maximale inspanning ^[3,5,7].

Ook fysiologische verschillen bleven bij maximaaltesten en bij testen met een gelijkblijvend submaximaal vermogen in bijna alle gevallen uit. Zo waren de zuurstofopname en hartfrequentie vergelijkbaar op verschillende meetmomenten tijdens de verschillende testen ^[4,6,9]. De resultaten uit twee studies lieten geen verschil in lactaatconcentraties zien ^[6,9]. In één studie is een lagere lactaatconcentratie van 0,2 mmol/L gevonden bij het fietsen met een ovaal tandwiel op 180 Watt ^[6]. De vraag is echter of een verschil van 0,2 mmol/L praktisch relevant is. Daarnaast is het bekend dat de betrouwbaarheid van een lactaatmeting nogal te wensen overlaat en dat een verschil van 0,2 weleens binnen de foutmarge kan vallen.

Er is een (geringe) aanwijzing dat het vermogensverloop binnen één trapcyclus anders is bij het fietsen met een ovaal tandwiel ^[2,5]. Zo zou er bijvoorbeeld sprake zijn van een lager piekvermogen gedurende een trapcyclus in vergelijking met het fietsen met een rond tandwiel ^[2]. Aangezien het netto geleverde vermogen binnen één trapcyclus niet lijkt te verschillen, zou dit kunnen betekenen dat de belasting voor bijvoorbeeld het kniegewricht wat lager is. Maar nogmaals, het bewijs hiervoor is mager, aangezien dit getest is bij vijf inactieve mensen.

Ovale tandwielen bestaan in verschillende vormen. In de bestudeerde studies zijn verschillende soorten tandwielen gebruikt met verschillende posities van de crank ten opzichte van het ovale tandwiel (dit is overigens niet altijd beschreven). Er is tot op heden te weinig onderzocht om uitsluitsel te geven over het effect van de vorm van het ovale tandwiel. Op basis van de beschikbare resultaten lijkt de vorm van het tandwiel in ieder geval weinig effect te hebben.

In de meeste studies is niet beschreven hoeveel ervaring de proefpersonen hadden met het fietsen met een ovaal tandwiel. Het kostte Carlos Sastre bijvoorbeeld drie weken om te wennen aan zijn ovale tandwiel. Tot op heden is niet onderzocht wat de effecten op lange termijn zijn. Adrie van Diemen suggereert op zijn website dat iedere renner wellicht zijn/haar eigen ontworpen ovale tandwiel zou moeten hebben, dat afgestemd is op individuele fysieke eigenschappen ^[10]. Deze suggestie lijkt te volgen naar aanleiding van het artikel van Rankin en Neptune, die het theoretisch computermodel beschrijven waar in de beantwoording van de vraag al bij is stilgestaan ^[8]. Of dit werkelijk zo is zal moeten blijken uit vervolgonderzoek waarin de individuele optimalisatie van het tandwiel centraal staat. Dit is tot nu toe nog niet uitgevoerd. Tot op heden zijn er geen wetenschappelijke aanwijzingen dat door het fietsen met een ovaal tandwiel daadwerkelijk de fietsprestatie verbetert, of verslechtert.