Der „runde Tritt" beim Radfahren - Mythos oder Realität <BODY> <P>Abstract</P> <P>&nbsp;</P> <P>Im Radsport wird dem runden Tritt als Technikleitbild eine hohe Bedeutung zugemessen. Der Beitrag beschreibt zun&auml;chst die theoretische Sicht des runden Tritts und untersucht dann mit biomechanischen Methoden das Trittverhalten von 8 bundesdeutschen Spitzenathleten der Disziplin Bahnrad. Mit einem dreidimensionalen Kraftme&szlig;pedal wurden im Rahmen einer Leistungsdiagnose biomechanische Parameter wie z.B. der biomechanische Wirkungsgrad erfa&szlig;t. Die Ergebnisse zeigen, da&szlig; sich starke individuelle Unterschiede zwischen einzelnen Fahrern finden. Dem Leitbild kommt allerdings nur ein Fahrer relativ nah. Eine aktive Zugbewegung am Pedal kann nur bei einem Fahrer nachgewiesen werden. Die anderen Fahrer scheinen die Aufw&auml;rtsbewegung des Pedals als Erholungsphase zu nutzen. Grunds&auml;tzlich zeigt sich, da&szlig; mit zunehmender Leistung die biomechanischen Wirkungsgrade der Fahrer zunehmen, die Leistungserh&ouml;hung aber weitgehend durch zunehmende Kr&auml;fte in der Abw&auml;rtsphase des Pedals produziert wird. Eine isolierte Betrachtung des biomechanischen Wirkungsgrades zur Optimierung der Trittechnik wird als Ergebnis der Untersuchung nicht als sinnvoll angesehen. Eine Optimierung der Trittechnik mu&szlig; auch immer die Prozesse der Energiebereitstellung ber&uuml;cksichtigen. Nur dann ist eine Interpretation des Leistungszustandes und der Leistungsentwicklung eines Athleten m&ouml;glich.</P></FONT></BODY> <P>&nbsp;</P> <FONT SIZE=5><P> <a href="http://bildung.freepage.de/doc-hilli/INDEX.HTM" > Martin Hillebrecht </a> / Ansgar Schwirtz / Bj&ouml;rn Stapelfeldt / Wolfgang Stockhausen / Martin B&uuml;hrle</P> <P>&nbsp;</P> </FONT><B><FONT SIZE=6><P>&nbsp;</P> <P ALIGN="CENTER">Trittechnik im Radsport: </P> </FONT><FONT SIZE=5><P ALIGN="CENTER">Der &quot;runde Tritt&quot; - Mythos oder Realit&auml;t?</P> </B></FONT><FONT SIZE=4><P ALIGN="CENTER">&nbsp;</P> <P ALIGN="CENTER">&nbsp;</P> <OL> <LI>Einleitung</LI></OL> <P>&nbsp;</P> <P>Die sportwissenschaftliche Forschung im Radfahren hat eine lange Tradition. Schon fr&uuml;h erkannte man, da&szlig; das Radfahren unter Laborbedingungen auf Ergometern gut untersucht werden konnte. Standardisierte Untersuchungsbedingungen mit wiederholbaren Leistungsvorgaben und einfacher Me&szlig;wertaufnahme ergeben ideale experimentelle Voraussetzungen. Insbesondere die leistungsphysiologische Forschung brachte eine F&uuml;lle von Erkenntnissen hervor, die zur Leistungssteigerung von Radfahrern beigetragen haben.</P> <P>Neben den rein physiologischen Aspekten ist insbesondere seit Mitte der 70er Jahre ein vermehrtes Interesse an biomechanischen Analysen entstanden. Die Verbesserungen der elektronischen Me&szlig;technik erm&ouml;glichen seit dieser Zeit biomechanische Untersuchungen beim Radfahren. Hier sind insbesondere Analysen der Trittechnik zu nennen, die sowohl im amerikanischen Sprachraum als auch in Deutschland durchgef&uuml;hrt wurden (vgl. GREGOR 1976; HULL/DAVIS 1981; DAVIS/HULL 1981; LAFORTUNE/CAVANAGH 1983; ZSCHORLICH 1989; von der OSTEN-SACKEN 1993; HENKE 1994). Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen Aussagen &uuml;ber die Kraftverteilung &uuml;ber einen Umdrehungszyklus beim Radfahren zu. In verschiedenen Untersuchungen werden die Ergebnisse von Trittechikuntersuchungen herangezogen, um durch biomechanisches Feedback den runden Tritt zu erlernen (SANDERSON 1986, HENKE 1994; ZSCHORLICH/SIEMSEN/NEUMANN 1996).</P> <P>Interessant erscheint in diesem Zusammenhang der Vergleich von theoretischen Annahmen &uuml;ber die optimale Trittgestaltung (&quot;runder Tritt&quot;) mit den experimentell gewonnenen Daten. Decken sich die theoretischen Annahmen mit den realen Me&szlig;werten oder unterscheiden sich diese? Gibt es &uuml;berhaupt den so oft postulierten runden Tritt oder welches Bewegungsverhalten kann als runder Tritt bezeichnet werden? </P> <P>Zur Kl&auml;rung dieser Fragen soll im folgenden der runde Tritt beschrieben werden, wie er in der Literatur zu finden ist, und dann mit fremden und eigenen Untersuchungsergebnissen verglichen werden.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>2. Was ist der runde Tritt? Eine theoretische Ann&auml;herung</P> <P>&nbsp;</P> <P>Die Pedalbewegung beim Fahradfahren erfolgt auf einer Kreisbahn. Befindet sich die Kurbel im oberen Totpunkt, betr&auml;gt der Kurbelwinkel 0°. Zeigt die Kurbel z.B. waagerecht nach vorn in Fahrtrichtung betr&auml;gt, der Kurbelwinkel 90°. Durch die F&uuml;&szlig;e werden verschiedene Kr&auml;fte auf die Kurbel &uuml;bertragen. Dabei sind grunds&auml;tzlich 3 Kr&auml;fte zu unterscheiden:</P> <P>Vortriebswirksam wird nur die sogenannte Tangentialkraft. Sie wirkt immer rechtwinklig zur Kurbel und mu&szlig; demnach je nach Kurbelwinkel auch ihre Richtung &auml;ndern. Die Radialkraft erzeugt keinen Vortrieb, sondern verursacht lediglich eine L&auml;ngung bzw. Stauchung der Kurbel oder Reibung im Lager. Sie sollte demnach m&ouml;glichst gering gehalten werden.</P> <P>Beide Kr&auml;fte ergeben sich aus der resultierenden Kraft, die am Pedal angreift.</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT13.GIF" WIDTH=321 HEIGHT=455></P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 1: Am Pedal angreifende Kr&auml;fte</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Biomechanisch w&auml;re ein Optimum erreicht, wenn m&ouml;glichst die gesamte resultierende Pedalkraft in tangentiale Kraft umgesetzt werden k&ouml;nnte. Gleichzeitig w&uuml;rde dies bedeuten, da&szlig; der biomechanische Wirkungsgrad 100% erreichen w&uuml;rde. Die resultierende Kraft w&uuml;rde vollst&auml;ndig in vortriebswirksame Kraft &uuml;bergehen (vgl. Abb. 2).</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT14.GIF" WIDTH=443 HEIGHT=350></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 2: Optimale tangentiale Kr&auml;fte in den einzelnen Sektoren einer Kurbelumdrehung</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Der biomechanische Wirkungsgrad wird als das Verh&auml;ltnis zwischen der Summe der Tangentialkraft &uuml;ber eine Umdrehung und der Summe der resultierenden Kraft &uuml;ber eine Umdrehung definiert (vgl. DAVIS/HULL 1981; LAFORTUNE/CAVANAGH 1983; ZSCHORLICH 1989; HENKE 1994; ZSCHORLICH/SIEMSEN/NEUMANN 1996): </P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT15.GIF" WIDTH=320 HEIGHT=211></P> <P>&nbsp;</P> <P>Als prozentualer Wert kann der biomechanische Wirkungsgrad angeben, wieviel der eingesetzten Kraft in Reibung bzw. L&auml;ngung und Stauchung der Kurbel verloren geht. Ein Wirkungsgrad von 50% hie&szlig;e, da&szlig; nur die H&auml;lfte der insgesamt eingesetzten resultierenden Kraft tats&auml;chlich Vortrieb erzeugen w&uuml;rde. Als ein Beurteilungskriterium f&uuml;r die G&uuml;te der Bewegungstechnik der Radfahrers kann der biomechanische Wirkungsgrad deshalb herangezogen werden.</P> <P>H&auml;ufig wird die Trettechnik &uuml;ber die Kurbelumdrehung noch in vier Sektoren beschrieben. Diese teilen sich nach den Bewegungsaktionen auf, die in den jeweiligen Sektoren erfolgen sollen (vgl. Abb. 2). Befindet sich die Kurbel kurz vor dem oberen Totpunkt mu&szlig; der Fu&szlig; nach vorn geschoben werden (Schub-Phase). Anschlie&szlig;end wird das Pedal nach unten gedr&uuml;ckt (Druck-Phase). Es folgt eine Zugbewegung des Fu&szlig;es nach hinten (Zug-Phase), bevor das Pedal und der Fu&szlig; nach oben angehoben werden sollen (Hub-Phase). W&uuml;rde man eine biomechanisch optimale Tretbewegung anstreben, m&uuml;&szlig;ten in allen Sektoren m&ouml;glichst vortriebswirksame Kr&auml;fte wirken. &quot;F&uuml;r die radsportliche Trettechnik hat dies zur Folge, da&szlig; nicht nur bei der abw&auml;rtigen Kurbelbewegung Druck auf die Pedale auge&uuml;bt, sondern auch bei der Aufw&auml;rtsbewegung der Kurbel in der sogenannten Zugphase (Zug-Hub-Phase, Anm. d. Autors) vortriebswirksame Kr&auml;fte erzeugt werden sollten&quot; (HENKE 1994, 31). Eine gute Trettechnik ist demnach durch Druckkr&auml;fte in der Abw&auml;rtsbewegung des Pedals und Zugkr&auml;fte w&auml;hrend der Aufw&auml;rtsbewegung des Pedal gekennzeichnet. Vortrieb wird dann nicht nur w&auml;hrend der Abw&auml;rtstretbewegung erzeugt, sondern auch, wenn das Pedal wieder nach oben l&auml;uft. Ein derartiges aktives Bewegungsverhalten m&uuml;&szlig;te den biomechanischen Wirkungsgrad deutlich gegen&uuml;ber einem passiven Verhalten in der Hub-Phase verbessern. Das aktive Ziehen in der Pedalaufw&auml;rtsbewegung wird im allgemeinen als wesentlicher Bestandteil des runden Tritts betrachtet. So achten viele Trainer zur Beurteilung des Trittes eines Fahrers auf das Verhalten der Kette w&auml;hrend des Tretzyklusses. Zeigt die Kette Phasen der Entspannung in der Hub-Phase, wird dies als mangelnder Zug am Pedal und als unrunder Tritt interpretiert.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <OL START=3> <LI>Empirische Ergebnisse zur Kraftverteilung &uuml;ber einen Kurbelumdrehungszyklus</LI></OL> <P>&nbsp;</P> <P>In einer Reihe von Untersuchungen wurde die Trettechnik von verschiedenen Autoren betrachtet (HULL/DAVIS 1981; DAVIS/HULL 1981; LAFORTUNE/CAVANAGH 1983; SANDERSON/CAVANAGH 1988; ZSCHORLICH 1989; KAUTZ/FELTNER u.a. 1991; HENKE 1994). Die Untersuchungen kommen meist zu sehr &auml;hnlichen Ergebnissen. Der typische Verlauf der vortriebswirksamen Kraft bzw. des erzeugten Drehmomentes &uuml;ber eine Kurbelumdrehung ergibt sich dabei wie folgt:</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT16.GIF" WIDTH=754 HEIGHT=376></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 3: Drehmoment-Verlauf &uuml;ber eine Kurbelumdrehung (KAUTZ/FELTNER u.a. 1991)</P> <P>&nbsp;</P> <P>Sowohl bei Freizeitfahrern (LAFORTUNE/CAVANAGH 1983; ERICSON/NISSEL 1988) als auch bei Spitzenfahrern (LAFORTUNE/CAVANAGH u.a. 1983; CAVANAGH/SANDERSON 1986) ergeben sich sehr &auml;hnliche Ergebnisse (vgl. auch KAUTZ/FELTNER 1991). In den ersten 180° der Kurbelumdrehung werden hohe vortriebswirksame Kr&auml;fte erzeugt, danach nur noch geringe bzw. sogar negative vortriebswirksame Kr&auml;fte. Der Hauptvortrieb wird demnach im Sektor 2 erzeugt. Ein Ziehen am Pedal in der Aufw&auml;rtsbewegung l&auml;&szlig;t sich vereinzelt finden, hat aber nur einen relativ geringen Anteil am Gesamtvortrieb. Generell kann weiter ausgesagt werden, da&szlig; mit steigender Belastung insbesondere im Sektor 2 der Krafteinsatz erh&ouml;ht wird und damit auch der biomechanische Wirkungsgrad ansteigt. Bez&uuml;glich der Trittfrequenz kann man feststellen, da&szlig; mit zunehmender Trittfrequenz die Kr&auml;fte fallen und der Wirkungsgrad ebenfalls niedriger wird. Bei geringen Umdrehungszahlen werden im Sektor 4 vermehrt h&ouml;here vortriebswirksame Kr&auml;fte festgestellt.</P> <P>Problematisch beim Vergleich der einzelnen Untersuchungen ist die unterschiedliche Wahl der Versuchsbedingungen. So werden unterschiedliche Leistungen und Trittfrequenzen benutzt, die nur schwer miteinander vergleichbar bzw. oft nur wenig praxisrelevant sind (z.B. Tretfrequenzen von 60 oder weniger Umdrehungen pro Minute). Dar&uuml;ber hinaus differiert die Belastungsdauer in den einzelnen Untersuchungen. Die Qualifikation der Versuchspersonen unterscheidet sich deutlich in einzelnen Untersuchungen und auch die Anzahl der untersuchten Fahrer differiert stark. Untersuchungen mit mehreren Spitzenfahrern sind relativ selten.</P> <P>Um zu Aussagen &uuml;ber Spitzenfahrer zu kommen, haben wir eine Untersuchung mit bundesdeutschen Bahnradfahrern durchgef&uuml;hrt. Aus den theoretischen &Uuml;berlegungen und den referierten Untersuchungsergebnissen lassen sich folgende allgemeine Erwartungen ableiten:</P> <P>&nbsp;</P> <P>1. Wegen der extrem hohen Wiederholungszahlen bei der Tretbewegung sollte man annehmen, da&szlig; Fahrer der nationalen Spitzenklasse ein &ouml;konomisches Tretmuster entwickelt haben. Aus biomechanischer Sicht w&auml;ren demnach hohe Wirkungsgrade und insbesondere in der Aufw&auml;rtsbewegung des Pedals eine Zugbewegung am Pedal zu erwarten. Eine Umsetzung des runden Trittes sollte man hier am ehesten finden.</P> <P>&nbsp;</P> <P>2. Bei ansteigender Belastung ist mit vergr&ouml;&szlig;erten Wirkungsgraden zu rechnen. Da in anderen Untersuchungen insbesondere im zweiten Sektor Steigerungen des Krafteinsatzes bei zunehmender Belastung festzustellen sind, sollte auch der Wirkungsgrad zunehmen.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <OL START=4> <LI>Untersuchungsmethodik</LI></OL> <P>&nbsp;</P> <P>Im Rahmen der interdisziplin&auml;ren Leistungsdiagnose werden im Freiburger Radlabor auch biomechanische Untersuchungen durchgef&uuml;hrt, um Aussagen &uuml;ber den technomotorischen Leistungszustand eines Athleten machen zu k&ouml;nnen. Neben den physiologischen Daten tragen diese Werte zu einer verbesserten Einsch&auml;tzung des Leistungsverm&ouml;gens des Athleten bei. </P> <P>An der Untersuchung nahmen 8 Bahnradfahrer der nationalen Spitzenklasse teil. Alle Fahrer sind 4000-m-Einzelverfolger bzw. Mitglieder des Bahnvierers. 6 der Fahrer kamen in Atlanta bei den olympischen Spielen oder bei den Weltmeisterschaften 1996 zum Einsatz. Neben anderen Tests m&uuml;ssen die Athleten in der Leistungsdiagnostik einen Stufentest absolvieren. Der Test beginnt bei 100 Watt. Nach jeweils 3 Minuten wird die Leistung um 20 Watt gesteigert, bis der Athlet den Test abbricht. Der Test wurde auf einem SRM-Hochleistungsergometer (Fa. Schoberer Rad-Me&szlig;technik) durchgef&uuml;hrt, das eine sehr genaue Regelung der Leistungsvorgabe erm&ouml;glicht (Me&szlig;fehler &lt; 5%). Parallel zum Stufentest wurden mit einem dreidimensionalen Me&szlig;pedal am rechten Fu&szlig; die aufgebrachten Kr&auml;fte gemessen. Mit zwei Winkelgebern erfa&szlig;ten wir zus&auml;tzlich die Winkel der Kurbel und des Pedals (Me&szlig;fehler &lt; 1°). Diese werden zur Berechnung der vortriebswirksamen und radialen Kr&auml;fte ben&ouml;tigt. Alle anfallenden Daten wurden mit 1000 Hertz Einzugsfrequenz erfa&szlig;t und auf Festplatte abgelegt. Die Berechnung der Kr&auml;fte erfolgte anschlie&szlig;end mit einer speziell entwickelten Auswertungssoftware.</P> <P>Im folgenden sind einzelne Ergebnisse dieser Untersuchungen zur obigen Fragestellung zusammengefa&szlig;t.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>5. Untersuchungsergebnisse</P> <P>&nbsp;</P> <P>5.1 Trittverhalten bei gleicher Belastung</P> <P>&nbsp;</P> <P>In Tabelle 1 sind die von den Fahrern erreichten Wirkungsgrade &uuml;ber eine gesamte Kurbelumdrehng und in den einzelnen Sektoren einer Kurbelumdrehung aufgelistet. Alle Angaben beziehen sich auf die Leistungsstufe bei 300 Watt. Diese Stufe wurde ausgew&auml;hlt, weil sie von allen Fahrern absolviert wurde. Au&szlig;erdem entsprechen 300 Watt schon einer Belastung am &Uuml;bergang zur anaeroben Schwelle und stellen damit eine intensivere Belastung dar.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P></FONT> <TABLE BORDER CELLSPACING=2 BORDERCOLOR="#000000" CELLPADDING=2 WIDTH=631> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Name</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Gesamt</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Sektor 1</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Sektor 2</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Sektor 3</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#000000" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4 COLOR="#ffffff"><P>Sektor 4</B></I></FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>A</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">50.82</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">74.57</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">90.22</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">29.28</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">-59.58</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>B</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">45.50</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">66.76</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">90.82</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">22.07</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">-60.90</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>C</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">60.88</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">37.65</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">92.89</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">34.99</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">25.27</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>D</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">41.93</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">37.96</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">89.61</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">22.39</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">-66.54</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>E</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">35.88</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">14.32</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">89.74</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">24.75</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">-47.03</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>F</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">44.95</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">23.43</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">91.16</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">37.56</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">-54.46</FONT></TD> </TR> <TR><TD WIDTH="14%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <B><I><FONT FACE="Arial" SIZE=4><P>G</B></I></FONT></TD> <TD WIDTH="16%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">44.07</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">39.48</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT FACE="Arial" SIZE=4><P ALIGN="RIGHT">90.48</FONT></TD> <TD WIDTH="17%" VALIGN="TOP" BGCOLOR="#ffffff" HEIGHT=20> <FONT 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in einzelnen Sektoren bei 300 Watt</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Aus der Tabelle 1 wird ersichtlich, da&szlig; bei Spitzenfahrern Wirkungsgrade zwischen 35 und 60% &uuml;ber die Gesamtumdrehung zu finden sind. Die gr&ouml;&szlig;ten sektoriellen Wirkungsgrade werden im Sektor zwei erzeugt, da dort die biomechanischen Voraussetzungen f&uuml;r hohe Wirkungsgrade sehr g&uuml;nstig sind. Nur bei Fahrer C finden sich positive Wirkungsgrade im vierten Sektor. Bei allen anderen Fahrern lastet das Bein eher passiv auf dem Pedal und zieht nicht an diesem, was sich in negativen Wirkungsgraden ausdr&uuml;ckt. Zum Vergleich sind die Tabellenwerte noch einmal in der folgenden Abbildung grafisch dargestellt.</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT17.GIF" WIDTH=747 HEIGHT=362></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 4: Wirkungsgrade der Fahrer A-H bei 300 Watt &uuml;ber eine Umdrehung (Gesamt) und in einzelnen Sektoren [%]</P> <P>&nbsp;</P> <P>Dieses Ergebnis wird weiter verdeutlicht, wenn man die Entwicklung der vortriebswirksamen Kraft &uuml;ber einen Umdrehungszyklus grafisch betrachtet. Hier wird sichtbar, da&szlig; die meisten Fahrer ab einem Kurbelwinkel von ca. 200 Grad keine positiven vortriebswirksamen Kr&auml;fte mehr erzeugen. Wiederum weist lediglich Fahrer C &uuml;ber einen gr&ouml;&szlig;eren Winkelbereich positive Vortriebskr&auml;fte auf. Negative Kr&auml;fte bedeuten in diesem Fall, da&szlig; das Bein passiv auf dem Pedal lastet. Auff&auml;llig ist das Verhalten der Fahrer C, E und F. Sie erzeugen erst ca. 20-30 Grad nach dem oberen Totpunkt einen deutlichen Kraftanstieg. Dieses Bewegungsverhalten verringert die Fl&auml;che unter der Kurve und damit den Impuls. Es ist somit eher als ung&uuml;nstig einzusch&auml;tzen, anzustreben w&auml;re vielmehr ein m&ouml;glichst fr&uuml;her und steiler Kraftanstieg (vgl. ZSCHORLICH 1989).</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT18.GIF" WIDTH=672 HEIGHT=432></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 5: Verlauf der vortriebswirksamen Kraft (Ftangential, [N]) von allen Fahrern bei 300 Watt</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Auch bei den Maximalwerten der vortriebswirksamen Kraft zeigen sich Unterschiede bei den Fahrern. So erreicht Fahrer G nur einen Maximalwert von 336,5 N, w&auml;hrend Fahrer B 416,3 N entwickelt. Es ergibt sich zudem ein leicht negativer Korrelationskoeffizient von -0,28 zwischen den Maximalwerten der Tangentialkraft und den Gesamtwirkungsgraden, der allerdings nicht signifikant wird und wegen der niedrigen Zahl der Probanden nicht &uuml;berinterpretiert werden darf.</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT19.GIF" WIDTH=523 HEIGHT=308></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abbildung 6: Maximalwerte der Tangentialkraft [N] von allen Fahrern bei 300 Watt</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Betrachtet man die prozentuale Verteilung der Vortriebserzeugung &uuml;ber eine Umdrehung, stellt man fest, da&szlig; mehr als 70% des Gesamtvortriebs in Sektor zwei entsteht. Zus&auml;tzlich erzeugen die meisten Fahrer im dritten Sektor noch weitere 15-20% des Gesamtvortriebes. Dies ergibt sich aus den Winkelgraden von 135- ca. 200 Grad, wo noch positive Vortriebskr&auml;fte erzeugt werden. Im vierten Sektor, der unter biomechanischen Gesichtspunkten von besonderem Interesse ist, findet sich lediglich bei einem Athleten ein positiver Beitrag zum Vortrieb. Nur Athlet C kann 3,7% seines Gesamtvortriebes in diesem Sektor aufbringen.</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT20.GIF" WIDTH=661 HEIGHT=408></P> <P>Abbildung 7: Prozentuale Verteilung der Vortriebserzeugung in einzelnen Sektoren</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>5.2 Trittverhalten bei ansteigender Belastung</P> <P>&nbsp;</P> <P>Wie in den Erwartungen ge&auml;u&szlig;ert, finden sich bei ansteigender Belastung auch ansteigende Wirkungsgrade. Die Entwicklung verl&auml;uft bei allen Fahrern nahezu parallel. </P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT21.GIF" WIDTH=684 HEIGHT=455></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abb. 8: Entwicklung der Wirkungsgrade &uuml;ber die einzelnen Stufen (100-460 Watt)</P> <P>&nbsp;</P> <P>Da&szlig; sich diese Steigerungen des Wirkungsgrades haupts&auml;chlich aus der Steigerung des Krafteinsatzes im zweiten Sektor ergibt, kann man erkennen, wenn man den Verlauf der Tangentialkraft &uuml;ber eine Umdrehung bei verschiedenen Leistungsstufen auftr&auml;gt. Beispielhaft sind die Tangentialkr&auml;fte bei 200, 300 und 380 Watt der Fahrer C und H dargestellt. Man erkennt den deutlichen Anstieg der Tangentialkraftmaxima im zweiten Sektor, w&auml;hrend im vierten Sektor nur geringe Ver&auml;nderungen bei Fahrer C festzustellen sind. Au&szlig;erdem beginnen die Fahrer fr&uuml;her mit dem Krafteinsatz, was zus&auml;tzlich zur Vergr&ouml;&szlig;erung der Fl&auml;che unter der Kraft-Winkelkurve beitr&auml;gt.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P><IMG SRC="RUNDERTRITT22.GIF" WIDTH=751 HEIGHT=1074></P> <P>&nbsp;</P> <P>Abb. 9 Verlauf Tangentialkraft bei zunehmender Belastung</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <OL START=6> <LI>Diskussion der Ergebnisse</LI></OL> <P>&nbsp;</P> <P>Obwohl es sich bei den untersuchten Probanden um eine relativ homogene und hoch qualifizierte Gruppe handelt, findet man deutliche Unterschiede in einzelnen biomechanischen Parametern. So zeigen die gro&szlig;en Differenzen in den Gesamtwirkungsgraden, da&szlig; selbst bei Spitzenfahrern gro&szlig;e bewegungstechnische Unterschiede bestehen. Wirkungsgradunterschiede von fast 25% m&uuml;ssen als erheblich angesehen werden. Ein Wirkungsgrad von 35% bei 300 Watt ist aus biomechanischer Sicht als relativ ung&uuml;nstig zu beurteilen. Derartige Werte erreichen bei gleichen Leistungsvorgaben Triathleten und wie wir aus eigenen Untersuchungen wissen, auch wenig trainierte Sportstudenten. Ein deutlicher Trend zu hohen Wirkungsgraden bei hoher Qualifikation, wie wir in unseren Erwartungen &auml;u&szlig;erten, l&auml;&szlig;t sich daher in unseren Untersuchungen nicht feststellen.</P> <P>In der Gestaltung der Kraftverl&auml;ufe &uuml;ber eine Kurbelumdrehung zeigen sich einige Gemeinsamkeiten. So erreichen alle Fahrer ihre Kraftmaxima f&uuml;r die Tangentialkraft bei ca. 90 Grad Kurbelwinkel, weil dort die biomechanisch g&uuml;nstigsten Bedingungen gegeben sind. Bei ca. 200 Grad f&auml;llt die Kraftkurve auf sehr geringe oder sogar negative Werte zur&uuml;ck. Gr&ouml;&szlig;ere Unterschiede finden sich im Sektor 1, wo einzelne Fahrer positive und andere negative Tangentialkr&auml;fte zeigen.</P> <P>Im vierten Sektor, der f&uuml;r den runden Tritt als besonders bedeutsam angesehen wird, kann lediglich ein Athlet einen kleinen Beitrag zum Gesamtvortrieb leisten. Alle Fahrer scheinen diese Phase eher als Pausenphase zu nutzen und weniger zur Erzeugung von nennenswertem Vortrieb! Dies entspricht nicht der von uns anfangs ge&auml;u&szlig;erten Erwartung. </P> <P>Der runde Tritt, der durch eine aktive Zugbewegung am Pedal in der Aufw&auml;rtsphase gekennzeichnet ist, l&auml;&szlig;t sich in unseren Ergebnissen nicht finden. Hoch qualifizierte Fahrer erzeugen den Gro&szlig;teil des Vortriebs in der Abw&auml;rtsbewegung des Pedals. Sie zeigen h&ouml;chstens eine Entlastung des Pedal in der Aufw&auml;rtsphase, jedoch keine aktive vortriebswirksame Zugbewegung. Selbst bei steigender Belastung werden gro&szlig;e &Auml;nderungen der Kraftverl&auml;ufe nur im Sektor 2 sichtbar. Im vierten Sektor finden sich nur geringe Ver&auml;nderungen.</P> <P>Dieses Bewegungsverhalten k&ouml;nnte aus biomechanischer und physiologischer Sicht als runder Tritt bezeichnet werden, da man davon ausgehen kann, da&szlig; Spitzenathleten sich dem Technikoptimum stark ann&auml;hern. Es entspricht allerdings nicht dem biomechanisch als optimal bezeichneten runden Tritt.</P> <P>Eine aus biomechanischer Sicht sinnvolle Zugbewegung kann aus physiologischer Sicht unter Umst&auml;nden nicht als optimal angesehen werden. F&uuml;r eine aktive Zugbewegung ist der Einsatz von h&uuml;ft- und kniebeugenden Muskeln notwendig. Dieser zus&auml;tzliche Aufwand kann auf der biochemischen Seite zu negativen Effekten f&uuml;hren. ZSCHORLICH/SIEMSEN/NEUMANN (1996) weisen zurecht darauf hin, da&szlig; sich der Gesamtwirkungsgrad des biologischen Systems Radfahrer aus dem biomechanischen und dem physiologischen Wirkungsgrad ergebe. Eine Verbesserung des biomechanischen Wirkungsgrades mu&szlig; demnach nicht zwangsl&auml;ufig zu einer deutlichen Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades f&uuml;hren, sondern kann sogar zu dessen Verschlechterung beitragen, wenn darunter der physiologische Wirkungsgrad leidet! Interessant erscheinen in diesem Zusammenhang die Ergebnisse von L&auml;ngsschnittuntersuchungen. Erste Ergebnisse einer von uns angestellten L&auml;ngsschnittstudie zeigen, da&szlig; Fahrer bei verbesserter physiologischer Leistungsf&auml;higkeit z.T. sogar Verschlechterungen in den biomechanischen Wirkungsgraden zeigen. &Ouml;konomisierungen in der Energiebereitstellung gehen dabei nicht einher mit Verbesserungen in der Trettechnik. Besonders problematisch erscheint in diesem Zusammenhang der Einsatz von biomechanischen Feedbacksystemen zur Verbesserung von biomechanischen Wirkungsgraden (SANDERSON 1986; HENKE 1994), wenn dabei nicht gleichzeitig die physiologischen Parameter kontrolliert werden. Eine Konzentration auf den vierten Sektor der Kurbelumdrehung scheint aus unseren Erkenntnissen hier nicht sehr sinnvoll zu sein. Lediglich eine Entlastung des Pedals sollte im vierten Sektor angestrebt werden. Da der Gro&szlig;teil des Vortriebs selbst bei Spitzenathleten in der Abw&auml;rtsphase der Tretbewegung erzeugt wird, sehen wir hier den Ansatzpunkt f&uuml;r biomechanische Optimierungen. Die Optimierung des Kraftanstiegsverhalten, der Breite der Kraft-Winkelkurve und der Kraftmaxima sind vielversprechender als eine lediglich am Wirkungsgrad orientierte R&uuml;ckmeldung. Kleine Verbesserungen in diesem Bereich k&ouml;nnen auf Grund der g&uuml;nstigen biomechanischen Verh&auml;ltnisse einen relativ gro&szlig;en Effekt bewirken.</P> <P>Unsere Ergebnisse zeigen auch den hohen individuellen Auspr&auml;gungsgrad der Trittechnik bei einzelnen Athleten. F&uuml;r Verbesserungen der Technik sind daher vermutlich auch individuelle Vorgehensweisen notwendig, die sich zum einen nicht starr an einem biomechanischen Technikmodell orientieren d&uuml;rfen und zum anderen auch die Mechanismen der Energiebereitstellung ber&uuml;cksichtigen m&uuml;ssen. Nur ein interdisziplin&auml;res Vorgehen, das sowohl biomechanische als auch physiologische Parameter ber&uuml;cksichtigt, kann dieses Problem angemessen bearbeiten.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>7. Literatur</P> <P>&nbsp;</P><DIR> <DIR> <P>CAVANAGH, P.R. / SANDERSON, D.: The biomechanics of cycling: studies of the pedalling mechanics of elite pursuit riders. In: BURKE, E.R. (Ed.): The science of cycling. Champaign 1986, 91-122.</P> <P>DAVIS, R.R. / HULL, M.L.: Measurement of pedal loading in bicycling: II. Analysis and results. Journal of Biomechanics 1981, 14, 12, 857-872.</P> <P>ERICSON, M.O. / NISSEL, R.: Efficiency of pedal forces during ergometer cycling. International Journal of Sports Medicine 1988, 9, 118-122.</P> <P>GREGOR, R.J.: A biomechanical analysis of lower limb action during cycling at four different loads. Unver&ouml;ffentlichte Dissertation, Pennsylvania State University 1976.</P> <P>HENKE, T.: Zur biomechanischen Validierung der Komponenten der Fahrtechnik im Stra&szlig;enradsport. K&ouml;ln 1994.</P> <P>HULL, M.L. / DAVIS, R.R.: Measurement of pedal loading in bicycling: I. Instrumentation. Journal of Biomechanics 1981, 14, 12, 843-856.</P> <P>KAUTZ, S.A. / FELTNER, M.E. / COYLE, E.F. / BAYLOR, A.M.: The pedaling technique of elite endurance cyclists: changes with increasing workload at constant cadence. International Journal of Sport Biomechanics 1991, 7, 29-53.</P> <P>LAFORTUNE, M.A. / CAVANAGH, P.R. / VALIANT, G.A. / BURKE, E.R.: a study of the riding mechanics of elite cyclists. Medicine and Science in Sports and Exercise 1983, 15, 113.</P> <P>LAFORTUNE, M.A. / CAVANAGH, P.R.: Effectiveness and efficiency during bicycle riding. In: MATSUI, H. / KOBAYASHI, K. (Eds.): Biomechanics, Volume VIIIB. Champaign 1983, 928-936.</P> <P>SANDERSON, D.J.: An application of a computer based real-time data acquisition and feedback system. International Journal of Sport Biomechanics 1986, 2, 210-214.</P> <P>VON DER OSTEN-SACKEN, E.: Runder Tritt in der Fahrradforschung. TH Aachen mi&szlig;t Kraft. Radmagazin Tour 1993, Juli, 50-53</P> <P>ZSCHORLICH, V.: Untersuchung des koordinativen Wirkungsgrades bei Radsportlern zur Bewegungsoptimierung im Techniktraining. Forschungsbericht BISp 1989 - VF 0407/06/13/89. </P> <P>ZSCHORLICH, V. / SIEMSEN, K.H. / NEUMANN, F.: Echtzeit-Feedback zur Verbesserung der Koordination im Techniktraining des Radsports mit Hilfe von Parallelrechnern. Vortrag beim dvs-Symposium, Zinnowitz 1996.</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>&nbsp;</P> <P>Dr. Martin Hillebrecht, bis Anfang 1998 wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut f&uuml;r Sport und Sportwissenschaft in Freiburg, zur Zeit Leiter der zentralen Einrichtung Hochschulsport der Universit&auml;t Oldenburg.</P> <P>Dr. Ansgar Schwirtz, wissenschaftlicher Assistent am Institut f&uuml;r Sport und Sportwissenschaft der Universit&auml;t Freiburg mit den Schwerpunkten Ski- und Radsport.</P> <P>Bj&ouml;rn Stapelfeldt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f&uuml;r Sport und Sportwissenschaft der Universit&auml;t Freiburg. Koodinator der biomechanischen Betreuung f&uuml;r den Olympiast&uuml;tzpunkt Freiburg/Schwarzwald mit dem Schwerpunkt Radsport.</P> <P>Dr. Wolfgang Stockhausen, &auml;rztlicher Leiter der Abteilung innere Medizin und Leistungsdiagnostik am Sportmedizinischen Institut Frankfurt/Main, leitender Verbandsarztes der Bahnradnationalmannschaft des Bundes Deutscher Radfahrer.</P> <P>Prof. Dr. Martin B&uuml;hrle, Direktor des Institutes f&uuml;r Sport und Sportwissenschaft der Universit&auml;t Freiburg, Leiter der Arbeitsgruppe Sportmotorik.</P> <P>&nbsp;</P> <P>Anschrift der Verfasser:</P> <P>Dr. Martin Hillebrecht, Zentrale Einrichtung Hochschulsport Uni Oldenburg, Uhlhornsweg 49, 26129 Oldenburg.</P> <P>&nbsp;</P> <P>Diese Arbeit wurde vom Bundesinstitut f&uuml;r Sportwissenschaft unter der folgenden Projektnummer gef&ouml;rdert: VF0407/06/04/97</P> <P>&nbsp;</P></DIR> </DIR> </HTML>