Nederlands English Français Deutsch
Gereedschap

90 omwentelingen per minuut

Gepubliceerd op 08 oktober 2014 16:24, bijgewerkt op 08 oktober 2014 16:35 (1602 keer bekeken) 10Reacties

In de LML (Ligfiets Mailing List) stond een interessant onderwerp in voor alle liggers: het hoe en waarom van de 'hoge' trapfrequentie/cadans. Kort: het voorkomen van knieblessures

Ik, uw redacteur, is een diesel wat betreft fietsen. Ik trap graag traag rond met een toch relatieve hoge fietssnelheid. Dat doe ik mijn hele leven al, op voornamelijk de bukker.
Enkele jaren geleden werd ik overvallen door een hevige interesse voor ligfietsen, meer bepaald de velomobiel. Bij het inlezen van alle (!) verkrijgbare informatie over ligfietsen, velomobielen dus, kwam ik tegen dat je als ligfietser (en niet alleen die) beter een hogere trapsnelheid kan aanhouden met het oog op het heel houden van je knieën.
Ik heb het wel ergens genoteerd in mijn hoofd, maar er was veel meer interessante leeskost. Wel heb ik geëxperimenteerd met hogere trapfrequentie, maar ik verviel al weer gauw in mijn oude gewoonte: de diesel eentakter. Tot nu toe hebben mijn kniegewrichten er niet echt onder geleden, tenminste niet voelbaar!
Wel heb ik in mijn velomobielen een hogere trapfrequentie aangehouden, dus er is blijkbaar iets tot mij doorgedrongen…

Ja, mechanisch kan ik het verklaren, dat je minder kracht hoeft te zetten bij een hogere trapfrequentie, dan de, hogere, kracht die nodig is bij een lagere trapfrequentie, bij gelijkblijvende (fiets-)snelheid. Maar ja, het fietst zo lekker (voor mij dan).

En dan kom ik het volgende tegen: als je als (buk-)fietser teveel kracht zet, kom je uit het zadel. Je kan nooit meer kracht zetten (op je knieën) dan je eigen gewicht.
Het volgende zet mij in de alarmstand: bij een ligfietser kan, doordat je je tegen het zitje kan afzetten, wél meer kracht op de knieën zetten. Met andere woorden: met een ligfiets kan je je knieën aan gort rijden.

Nu moet ik zeggen dat ik al die jaren in mijn velomobiel(-en) nooit last van mijn knieën heb gehad. Ik heb sinds twee maanden een open ligger, en ik voel ze soms. Het zou kunnen dat daar iets verkeerd ingesteld staat. Maar drie verschillende velomobielen heeft dit fenomeen nog nooit veroorzaakt (en ik verstel nauwelijks iets aan mijn zitpositie: kopen, instellen en rijden maar).
Dit in totale tegenstelling tot mijn, tweedehands, open ligger. Deze was ingesteld voor een veel kleiner persoon.
De cranklengte is voor mij, in de velomobiel, altijd 155 mm geweest (mij aanbevolen en zo gelaten): een relatief korte crank.

Het is altijd verstandig om bij grotere weerstand, helling of tegenwind, terug te schakelen. Maar ja, welke trapfrequentie (omwentelingen per minuut òf revolutions per minute - rpm) het beste is?

Technische deel:

Vermogen = kracht × snelheid, en in het geval van trappers, die ronddraaien, geldt:

Vermogen = Moment × Hoeksnelheid

en bij fietsen geldt: Moment = trapkracht × cranklengte

waarbij de: Hoeksnelheid = 2 × pi / (tijd per omwenteling)

Dit geeft:
Vermogen = (trapkracht × cranklengte) × (2 × pi / (tijd per omwenteling))

Even werken met de twee uitersten:
Als het traptempo 0 is, wordt er geen vermogen geleverd.
Als het traptempo maximaal is, wordt er geen vermogen geleverd omdat er dan geen kracht kan worden uitgeoefend en het moment daardoor dus ook 0 is.
Ergens tussen 0 traptempo en maximaal traptempo ligt een optimum, waarbij het grootste vermogen wordt geleverd (dan fiets je het snelst bij de minste inspanning).
Het (duur-)vermogen van een fietser is het grootst bij een traptempo tussen de 90 - 110 rpm. En die omwentelingssnelheid is per persoon afhankelijk, maar ligt globaal tussen die waarden bij vlot doorrijden (bij sprinten ligt het maximum vermogen bij 130-140 rpm).

Uit de praktijk blijkt dat bij een traptempo van minimaal 90 rpm (of nog liever: 100 rpm) de ligfietsers over het algemeen geen last van hun knieën krijgen, en dat komt goed uit: 90 - 110 rpm is toevallig óók het traptempo waarmee je het meeste vermogen haalt en dus het snelst kan fietsen.
(Niet alleen fietsers fietsen optimaal rond 90 rpm, ook hardlopers lopen 90 stappen per minuut of 180 passen per minuut. Er is veel hardloop muziek te vinden met 180 bpm - beats per minute - voor hardlopen.)

Voor meer info, zie het boek Productergonomie deel 2a van Brecht Daams, paragraaf 5.4 Kracht en meer specifiek paragraaf 5.4.2 Moment, vermogen en efficiëntie.

Cranklengte:
Wat is de beste cranklengte?
De maximale kracht die je kan zetten is afhankelijk van de lengte van de spieren, dus in een bepaalde houding (waarbij de grootste spieren een optimale lengte hebben) kan je de meeste kracht zetten (Een ontspannen spier in 'rustlengte' kan optimaal kracht uitoefenen. Een samengetrokken spier en een uitgerekte spier kunnen beiden minder kracht uitoefenen). Bij een te korte of te lange crank komen je spieren niet in dat optimale gebied en kan je dus geen optimaal vermogen leveren. Bij een te lange crank is er eerder kans op knieproblemen omdat de knie dan belast wordt bij grotere buiging. Voor een crank die korter is dan efficiënt zou zijn, kan je kiezen als je de knie wilt ontzien (bijvoorbeeld bij knieproblemen) of als dat in het ontwerp van de fiets de efficiëntie groter maakt (bij een gestroomlijnde fiets: voor een minder hoog voorfront, wat resulteert in betere aerodynamica). De standaard 175 mm voor een crank zou goed zijn voor de gemiddelde binnenbeenlengte.
Maar, een onderzoek van James C. Martin geeft aan dat een cranklengte van 145 tot 195 mm weinig invloed heeft op het maximaal te leveren vermogen (1,9 % over dit bereik).
Met andere woorden: kies voor je knieën, neem de korte crank. Je racet niet (over het algemeen).

Voor open ligfietsen bestaat het idee dat kortere cranks een positief effect heeft op de CwA waarde (luchtweerstandscoëfficiënt / wrijvingskracht door luchtverplaatsing) omdat bij kortere cranks minder lucht wordt verstoord.

Het verschil tussen een 175 en 155 mm crank is de omwentelingssnelheid (bij gelijk geleverd vermogen):

uitgaande van 90 rpm bij een 175 mm crank, moet je bij een 155 mm crank meer omwentelingen maken: (90 × 175) / 155 = 102 rpm (voordeeltje met die kortere cracks, zoals al is gemeld: nog minder kans op overbelasting van knieën. Ook hoef je, met kortere cranks, je knieën minder te buigen).

In de praktijk:

Als je voor het eerst dat soort traptempo uitprobeert, voelt het onwennig aan, het lijkt het of je in het luchtledige trapt (lucht staat te kloppen). Maar het schijnt te wennen!
Omdat mijn open ligger met een niet werkende fietscomputer was uitgerust, heb ik een snelheidsmeter mét een trapfrequentiemeter aangeschaft. Nu alleen nog gaan wennen aan dat traptempo. Ook kan je naar muziek, met 90 bpm, op je mp3-speler/smartphone luisteren (misschien dat 180 bpm makkelijker is, dat is het tempo van een halve slag, bijvoorbeeld: Michael Jackson - They Don't Care About Us, Led Zeppelin - Rock and Roll, óf Queen - Don't Stop me Now).

Brecht maakt nog een aanbeveling: ook bij het wegrijden: trek vanuit stilstand altijd langzaam op en doe dat in een lage versnelling (hogere trapfrequentie). Let hier vooral op als je met volle bepakking fietst.
Maarten meldt: bij het versnellen, even terugschakelen.

Nou gaat er een mare door het land dat ovale tandbladen nog gunstiger uitpakken voor je knieën…
Het trapt lichter, het dode punt, zoals bij ronde tandbladen, zou ontbreken (en dat voel je bij 90 rpm?). Er zijn al vele positieve ervaringen, en eigenlijk, nog, geen negatieve.

Met dank aan Brecht Daams en Hans Wessels voor het technische gedeelte, en opmerkingen. Plus Pepijn voor het aanzwengelen van deze discussie, en de anderen voor hun bijdrage.

Redactie

Reacties (10)

avatar

Een factor dat vaak over het hoofd gezien wordt en nu ook niet genoemd wordt is de crank hoogte ten opzichte van het stoeltje. Op sportievere liggers is deze positie doorgaans hoger waardoor de hoek schuiner is en dat is gunstig voor de belasting op de knieën. Van fitness weet ik dat je bij sommige oefeningen je knieën behoorlijk de vernieling in kan helpen als je ze voorbij je tenen buigt omdat dan de belasting op het gewricht evenredig toeneemt. Ik heb dit toen ook een keer gehad en dan voel je dat het heel erg verkeert gaat!

Bij een velombiel zijn de cranks doorgaans niet zo hoog gemonteerd en is deze hoek dus relatief klein, het gevaar is dan ook groter dat het verkeert gaat.

Ik mis overigens de naam van de auteur van dit stukje behalve dat hij/zij onderdeel uitmaakt van de redactie.

koendert, 08 okt 2014 20:42

TeJayLigFts

Koen, als je een ligfiets koopt, koop je deze met een min of meer vaste afstand tussen crank en zitje (wijzigt alleen als je uitschuifbare benen hebt en de neuspijp niet horizontaal staat).
Overigens staat rechtsonder, als je ingelogd bent (en dat ben je als een reactie mag plaatsen), de auteur (ik dus, met Brecht Daams, Hans Wessels en de discussiebijdrage op de LML).

TeJayLigFts, 08 okt 2014 21:01, bewerkt op 08 okt 2014 22:47

Belle

Ik zie ook de auteur niet, er staat alleen een link naar het mailadres van de Redactie. Kennelijk zie je dat alleen als je redactierechten hebt?

Belle, 09 okt 2014 07:37

TeJayLigFts

Ik kan dat niet bevestigen Belle, maar jij en Koen hebben vast gelijk.

TeJayLigFts, 09 okt 2014 08:46

Joost.Evers

Ik kan dit stukje alleen maar beamen. In een zwaardere versnelling rijdt het rustiger en heb je meer controle over de fiets. Je hoeft tenslotte ook niet altijd met veel vermogen te rijden. Ik heb er een jaar over gedaan om aan een hoge trapfrequentie te wennen. Je kunt daardoor soepeler wegrijden en ook sneller, omdat je meer vermogen levert. Ben dit gaan doen omdat ik op een bukker last kreeg van mijn knieen. Ben zelfs zover gegaan dat ik op een indoorwedstrijd op een kartbaan mijn fiets op een kleine versnelling zette en niet meer opschakelde op de rechte stukken. Dit bleek sneller en dus efficienter te zijn dan schakelen. Schakelen kost ook tijd, maar dit is dus alleen in races op hele bochtige tracks van toepassing. Ik wist met mijn stalen 28-er vooraan tussen de carbon lage liggers te eindigen. Het is maar net hoe je fietst, rij je rustig of wil je snel zijn...
Een hogere trapfrequentie is zonder meer veiliger voor je knieen, maar vergeet niet dat de stand van je voeten op het pedaal ook van invloed kan zijn op je knieen. De houding is ook van invloed. Mijn rechtervoet staat bijvoorbeeld met de hak een klein beetje naar buiten, anders krijg ik geheid last van mijn knie. Het kan persoonlijk zijn, zoals in het uitgangsartikel is aangegeven.

Joost.Evers, 10 okt 2014 12:14

avatar

Er spelen natuurlijk veel meer factoren, zoals ook de afstand tussen bracket en stoeltje, het gebruik van klikpedalen. de positie van de je voeten op de pedalen enz. enz.. Het is moeilijk grijpbaar. Ik krijg soms last van me knieën ondanks dat ik let op de rpm. De trapfrequentie is nooit de hele rit boven de 90 rpm maar ik schakel snel terug en bij lagere rpm probeer ik weinig kracht te zetten. Het helpt maar toch voel ik soms nog een knie (afwisselend welke, ongemerkt compenseer je de pijnlijke knie). Bij vermoeide benen heb ik meer moeite de rpm hoog te houden zeker bij klimmetjes.

Dat punt wat ik noemde de hoek die je knie maakt ten opzichte van de voet, is denk ik een "overlooked" iets. Ik maak me daar een beetje zorgen om.

koendert, 10 okt 2014 20:46

twilwel

Om die hoek te verbeteren kun je denken aan een andere positie van de voetplaatjes. Ik heb ze 3 cm verder richting hak gezet dan standaard mogelijk met klikschoenen. Het bracket moet dan ook 3 cm dichter bij anders ga je overstrekken. Of dit mogelijk is in een velomobiel hangt er vanaf of je tenen de top niet raken.
Ik had overigens geen knieproblemen, maar de achillesblessure kon ik zodoende de baas worden.

H@rry Lieben, 11 okt 2014 08:20

TeJayLigFts

Joost, het rijdt inderdaad op een of andere manier rustiger bij een lager traptempo. Zou dat ook komen omdat het frame niet stijf genoeg is, m.a.w. tordeert (je zou zeggen dat als je sneller rondtrapt, dit minder in het frame voelbaar zou zijn). Of bij een volgeveerde fiets, de vering ook tegenwerkt op de stabiliteit.

Koen, ook ik, als nog niet echt geoefende hoogtempo trapper, zak bij toenemende vermoeidheid naar een lagere trapfrequentie.
Het zitje, tenminste op mijn fiets, is min of meer verstelbaar (drie standen), waardoor de hoek t.o.v. de pedalen wijzigt.

TeJayLigFts, 11 okt 2014 13:05

avatar

Ik heb mijzelf van jongs af aangeleerd om met hoge trapfreq. te fietsen op de racefiets en neem van mij aan dat het trainbaar is. Het is niet voor niets dat de jeugd tot 18 jaar met gelimiteerd verzet moet koersen om overbelasting te voorkomen. Buiten het wedstrijdseizoen reed ik altijd met bijv. 42X17 mijn kilometers, dit urenlang om weer te wennen aan hoge trapfreq. (souplesse houden). Wat mij al jaren een doorn in het oog is zijn beginnend fietsers, al dan niet op racefiets waarvan het verzet niet is aangepast (bijv.53X11 als zwaarste mogelijkheid) veel beter kun je een andere pion achter monteren waar meer kleine stapjes mogelijk zijn met bijv. 50X15/16 als zwaarste mog. dit is voor de meesten voldoende om bijv. 38-40 km/uur te halen. Let wel de trapfreq. ligt dan op 100-120t/min. en daar zit de cruX je moet jezelf aanleren om met 100-120 t/min te rijden je gebruikt minder energie, veel minder knie en peesbelasting, bovendien krijgt je rug/bekken het minder voor de kiezen zodat je minder snel blessures krijgt 90 t/min is wel het minimum. Op de ligfiets echter heb ik ook wat meer moeite met die hoge trapfreq. of zou het de leeftijd zijn?? En oh ja ik zit niet meer zoals vroeger 7 dagen /week 3-5 uur in de fiets. Ander punt is dat ik op een gewone fiets eerder verzuur maar dat heeft alles te maken met de lage luchtweerstand van de Q dan kun je beter je vermogen doseren. De stand van je onderbeen is ook heel belangrijk om knieklachten te voorkomen fixeer je ze (schoenplaten met weinig/geen speling?) of heb je veel speling nodig/ dat is ook een kwestie van de natuur zijn loop laten gaan ieder mens is anders ook hier geldt weer trainen en testen tot je goed zit en dan kijken of je kunt fijntunen.

Willem58, 11 okt 2014 13:44

avatar

Al sinds eind 2007 rij ik met veel plezier op een ligfiets. De eerste 3 jaar op een 2-wieler (Nazca Cruiser) en sinds eind 2010 op een trike (ICE QNT). Ondanks dat ik regelmatig lees over dat het beter is om te fietsen met een hoge trapfrequentie kan ik er zelf maar lastig aan wennen. Ik vind het persoonlijk rustiger en ontspannender rijden bij een lagere trapfrequentie dan met een hoge frequentie. Bovendien rij ik voor mijn plezier en ontspanning en niet om zo hard mogelijk te fietsen.
Meestal fiets ik met een frequentie ergens tussen de 70-80t/m bij een snelheid van 20-25km/uur. Ondanks dat ik een probleem heb met één van mijn knieën (dagelijkse pijn) heb ik na een flinke fietstocht daar een dag of twee weinig last van. Dat is voor mij een teken dat het allemaal wel mee valt.

Bert Hardeman, 20 okt 2014 21:46

Ligfiets.net 2.0

Inhoud website

E: redactie@ligfiets.net

Techniek website

E: webmaster@ligfiets.net

NVHPV

E: nvhpv@ligfiets.net
T: +31 172 23 34 52
KvK: 40259675
Meer informatie
Lid worden en opzeggen