Ovale kettingbladen: het hoe en waarom?

Techniek
13 May 2021 — Léo Kervran

Ovaal om rond te draaien? Dat is het voorstel van verschillende fabrikanten die (min of meer) ovale kettingbladen in het gamma hebben. Kleine spelers of reuzen uit de industrie, een simpele variant of een heus vlaggenschip, de mogelijkheden zijn legio. Wat is het principe? Is het interessant voor een mountainbiker? Vojo bestudeerde het onderwerp en geeft je graag wat meer duiding.

Een ovaal kettingblad, wat is het?

Een ovaal kettingblad is een kettingblad dat niet rond is. Zo, dat was eenvoudig. Niet? Eigenlijk praten we liever over een niet-cirkelvormig kettingblad, want in werkelijkheid zijn veel ovale kettingbladen niet echt ovaal. Ze zijn noch rond, noch ovaal, ze zijn gewoon niet rond.

Mechanisch voordeel

Om te begrijpen hoe ovale kettingbladen werken, moet je eerst nagaan waar in het traject van een trapbeweging meer of minder vermogen geleverd wordt. Met een rond kettingblad schommelt dat vermogen aanzienlijk. Ruwweg gesteld is het vermogen dat je kan leveren het hoogst wanneer je traparmen net voorbij de loodrechte verticale positie staan (zeg maar, ergens tussen twee en vijf uur). Dat vermogen hou je aan tot de traparmen horizontaal staan. Vervolgens neemt het vermogen snel af om zijn laagste niveau te bereiken wanneer de traparmen verticaal – in de neutrale positie – staan. Trap je een kwartslag verder, dan neemt het vermogen opnieuw toe. Deze variaties zijn te wijten aan de bewegingen van onze benen, die afhankelijk van de positie van de segmenten en gewrichten meer of minder kracht kunnen ontwikkelen.

Strutzenberger & al, 2014. Effect of chainring ovality on joint power during cycling at different workloads and cadences.         C = cirkelvormig kettingblad, NCR = Rotor niet-cirkelvormig, NCO = Osymetric niet-cirkelvormig

Het idee achter een niet-cirkelvormig kettingblad is optimaal gebruik maken van de mechanische voordelen in de krachtfase. Door de rotatiesnelheid in de neutrale positie te verhogen, breng je minder tijd door in de niet-efficiënte zone van je trapbeweging. Je probeert dus de fase van veel vermogen te verlengen en zodoende de fase waarin je minder kracht kan gebruiken, zo kort mogelijk te houden. Dit principe kan heel gemakkelijk worden geïllustreerd door te proberen een rugbybal over de lengte te rollen. De bal heeft veel moeite om over de scherpe hoek te kantelen om vervolgens heel snel op de stompe hoek te rollen, en dan weer met de meeste moeite naar de scherpe hoek te kantelen… De snelheid is dus groter op de grootste hoek en lager op de meest gemarkeerde hoek. Om effectief te zijn, moet een niet-cirkelvormig kettingblad zo worden geplaatst dat de ketting op de grote diameter zit wanneer de traparmen horizontaal staan. De ‘dode’ zone en het ‘dode’ punt worden weggewerkt om zo mechanisch voordeel te halen.

Een stukje geschiedenis

Ovale kettingbladen zijn helemaal geen nieuw idee. Aan het begin van de twintigste eeuw werd er reeds mee geëxperimenteerd. Het zou echter nog meer dan zeventig jaar duren vooraleer ze met het Polchlopek-crankstel – in 1978 het eerste systeem in zijn soort – daadwerkelijk op de markt komen.

In 1983 volgde Shimano met de Biopace, maar dit product werd al snel een van de grootste mislukkingen van het Japanse merk. Biopace werkte namelijk tegenovergesteld aan het principe zoals hierboven beschreven, waarbij de grootste diameter werd uitgelijnd met de crankarmen. Het idee was om het trappen soepel te laten verlopen en de gewrichten te beschermen door de tijd die in de krachtfase wordt doorgebracht te verkorten en de overgangsfase te verlengen, en zo het been meer tijd te geven om van richting te veranderen (naar beneden of naar boven). In feite verminderde het vooral het ontwikkelde vermogen en bleek het nodig om meer kracht te produceren in de dode zone dan in de zone waar je het meeste vermogen hebt. Het leidde tot veel knieklachten bij de gebruikers. Voor iets anders dan een rustig fietstochtje bleek de Biopace niet geschikt. Shimano zou de productie voortzetten tot 1993, maar sindsdien blijft het merk trouw aan ronde kettingbladen.

Niet-cirkelvormige kettingbladen kwamen rond 2012 opnieuw in de belangstelling dankzij Team Sky (nu Ineos-Grenadiers), toen geleid door Bradley Wiggins en Christopher Froome. Beiden omarmden het Osymetric-kettingblad en reden ermee naar de eindoverwinning in de Tour de France. De discussies over de ovale kettingbladen laaiden opnieuw op. Tot op heden is de vraag niet opgelost, maar veel merken hebben niet-cirkelvormige kettingbladen in hun assortiment. We noemen Rotor, Ogival, OneUp, Absolute Black, Race Face en zelfs Sram dat er in 2017 mee van start ging.

Voor- en nadelen volgens de wetenschap

In theorie is het belangrijkste voordeel van een niet-cirkelvormig kettingblad dat de rijder meer vermogen kan ontwikkelen. De mechanische voordelen werden onderhand voldoende bewezen in verschillende onderzoeken. Of je er daadwerkelijk harder mee gaat rijden, is echter van meerdere factoren afhankelijk. Naast onder meer lichaamsbouw, trainingsniveau, gewoonte en traptechniek is het voordeel sterk afhankelijk van welk type kettingblad gebruikt wordt en vooral, het voordeel is van relatief korte duur. Vermits een ovaal kettingblad het mogelijk maakt meer tijd in de ‘sterke’ zone door te brengen, moeten onze spieren (met name de quadriceps en de grote bilspier) langer werken waardoor ze sneller vermoeid raken. Tevens is het nog steeds erg moeilijk om te bepalen wanneer het effect van vermoeide spieren groter wordt dan de vermogensopbrengst van het ovale kettingblad.

Toch kan men vanuit mechanisch oogpunt ook vragen stellen over het effect van deze kettingbladen op de trapefficiëntie. Om optimaal te zijn, moet deze loodrecht op de crankarmen staan. Dit wordt in procenten aangeduid aan de hand van een trapefficiëntie-index (IEP). Studies hebben aangetoond dat de IEP het hoogst is wanneer de crankarmen horizontaal staan, wat precies het gebied is waar meer tijd wordt doorgebracht met een niet-cirkelvormig kettingblad.

Andere studies hebben echter aangetoond dat de IEP afneemt wanneer de trapfrequentie toeneemt en het lijkt erop dat de ovale kettingbladen de neiging hebben om de trapfrequentie te verhogen. Dus, hebben deze kettingbladen echt een effect op de mechanische efficiëntie van het trappen? Tot op heden zijn er niet genoeg gegevens en studies over dit onderwerp om deze vraag te beantwoorden.

Wat betreft trapfrequentie lijkt het erop dat deze bij niet-cirkelvormige kettingbladen toeneemt, zolang uiteraard de vermoeidheid nog geen rol speelt. Het is echter moeilijk in te schatten of dit al dan niet een voordeel is. We kunnen optimale trapfrequenties bepalen bij wegwielrenners om zo het energieverbruik, het gevoel van moeilijkheid, vermoeidheid of lactaatopbouw te minimaliseren, maar bij mountainbiken varieert de trapfrequentie bijna constant. Het is aan ieder van ons afzonderlijk om na te gaan of het ovaal kettingblad interessant is of niet, afhankelijk van rijstijl en doel.

Bovendien moeten deze gegevens in verhouding tot het gevoel van de rijder geplaatst worden. Het blijft tot op vandaag een eerder subjectief gegeven, maar we horen vaak van mountainbikers die met ovale kettingbladen rijden, dat ze zich minder snel vermoeid voelen, zowel tijdens de inspanning als erna.

Ook met betrekking tot het metabolisme (hartslag, VO2, lactaat, …) worden de effecten besproken. In het huidige kennisstadium lijken niet-cirkelvormige kettingbladen geen directe invloed te hebben op deze parameters.

Een andere trend die in onderzoek naar voren komt, maar nog moet worden bevestigd, is dat deze voordelen afnemen naarmate de staat van fitheid en getraind zijn, toeneemt. Het gebruik van een niet-cirkelvormig kettingblad impliceert inderdaad een wijziging in het gebruik van spieren. Het lijkt logisch dat voor een fietser die al jaren meer dan 10000 kilometer per jaar met een rond kettingblad rijdt, het moeilijker wordt zich hieraan aan te passen dan voor iemand die pakweg vijf keer minder kilometer per jaar doet.

Eindigen doen we met een aantal mountainbike-specifieke bedenkingen. Zo zouden ovale kettingbladen in theorie beter moeten werken op steile hellingen, omdat ze het dode punt beperken. Liefhebbers van marathons in de bergen, waar je je fiets al eens moet dragen, maar ook triatleten hebben gemerkt dat een ovaal kettingblad de overgang naar wandelen of lopen, vergemakkelijkt. Dit fenomeen moet nog nader onderzocht worden, maar houdt waarschijnlijk verband met de wijziging in spieractiviteit (vooral van hamstrings en kuitspier). Niet onbelangrijk nadeel als mountainbiker is dat het gebruik van een kettinggeleider door de variatie in radius minder evident is.

Afhankelijk van de kettingbladen variëren de aanpassingstijd en het effect op de prestaties sterk

Deze algemene conclusies moeten echter met een korreltje zout worden genomen. Er zijn immers veel verschillende modellen van ovale kettingbladen, allen met meer of minder opvallende effecten. Gewenning is eveneens een belangrijke factor: met een erg uitgesproken ovaal kettingblad zoals Ogival of Osymetric is de gewenning een pak lastiger dan met meer discrete modellen zoals die van Rotor, OneUp, Absolute Black of Sram die amper tot geen aanpassingstijd vragen.

En op het terrein?

Theorie is prima, maar hoe zit het in de praktijk? We hebben geen echte vergelijkingstest met vermogensmeter, gechronometreerde lussen en een superfitte biker gedaan. Er zijn immers te veel verschillende kettingbladen op de markt en te veel parameters om de test echt zinvol te maken. In plaats daarvan delen we graag onze eigen ervaringen met ovale kettingbladen, want een aantal Vojo-redacteurs rijdt reeds jarenlang rond met ovale bladen.

Jurgen: Ik rij al jarenlang rond met niet-cirkelvormige kettingbladen. Mijn eerste kennismaking was met Rotor Q-rings. Die hebben een bijna perfect ovale vorm waarbij het verschil tussen de grootste en kleinste diameter amper 10% is. Q-Rings werken met een Optimum Chainring Position waarbij je tijdens het monteren de keuze krijgt uit een meer of minder extreme mate van ovaliteit. Tegenwoordig rij ik met ovale bladen van Absolute Black. Op een vroegere full-suspension had ik een 30-tands kettingblad op een XTR-crankstel gemonteerd. Talloze marathons en vaak bijzonder steile beklimmingen werden hiermee vlot overwonnen. Op mijn hardtail zit nu een 32-tands Absolute Black, gemonteerd op een Sram XO1-crankstel. Door de ovaliteit komt dat overeen met 31 tandjes op zijn kleinst en pakweg 33 op zijn grootst. Ideaal voor steile beklimmingen, maar ook uitermate geschikt om vaart te maken op het vlakke. Ergens in de garage ligt ook nog een kettinggeleider voor die Absolute Black, maar die heb ik nog nooit gebruikt. De ketting is er werkelijk nog geen enkele keer afgelopen. Zowel Rotor als Absolute Black kettingbladen voelen heel natuurlijk aan, aanpassing is amper nodig, de pedaaltred erg soepel. Je trapefficiëntie lijkt er vrijwel meteen van te verhogen en in beklimmingen kan je een betere cadans – en dus ook je inspanning langer – aanhouden. Het dode punt is amper merkbaar. En vermits ik nogal vaak van fiets wissel en de meeste testfietsen voorzien zijn van gewone ronde kettingbladen is een zo kort mogelijke aanpassingstijd toch wel van belang voor mij. Nooit problemen mee gekend. Ik ben fan.

Jeffry: Ik maak veelvuldig gebruik van niet-cirkelvormige kettingbladen. Ik heb zowel Absolute Black (in 32 en 34 tandjes) als custom bladen van The Mechanic Parts (in 40 en 42 tandjes). Ik rij behoorlijk veel strandraces en zelfs daar vind ik de ovale kettingbladen een meerwaarde. Op steile beklimmingen – denk aan de Sella Ronda Hero in de Dolomieten – krijg je, doordat je krachten beter verdeeld worden, een merkelijk betere tractie. Ik sukkel met een flexiebeperking in mijn heupen en dankzij de niet-cirkelvormige kettingbladen wordt het dode punt veel makkelijker overwonnen. Mijn indruk is eveneens dat – doordat je minder op en neer duwt – je zwaartepunt stabieler blijft en je daardoor makkelijker klimt. In het mulle zand op het strand ga je jezelf veel minder snel ingraven. Aanpassen duurt pakweg dertig minuten en terug naar ronde kettingbladen overschakelen verloopt moeiteloos. Verder heb ik niet het gevoel dat de ketting er sneller afloopt, noch dat alles slechter zou schakelen of sneller zou verslijten.

YannickDe grootste verrassing voor mij bij niet-cirkelvormige kettingbladen is de souplesse waarmee ik plotseling kan blijven klimmen. Neen, dat gaat nog steeds niet hard, ik ben geen goede klimmer. Maar de niet-cirkelvormige kettingbladen helpen me veel beter om in kadans te blijven. Waar ik zonder tijdens elke trapbeweging op het ‘dode’ punt bij wijze van spreken even zou stilvallen, duwt mijn Absolute Black (32T) me daar als het ware overheen. Ik gebruik het ovale blad op mijn Orbea Rallon. Voor een enduro-bike is dat zeker geen slechte klimmer en dankzij het ovale kettingblad kom ik toch met iets meer reserves boven aan de klim dan voorheen. Een aanpassingsperiode had ik niet, het voelde meteen goed aan. Op de een of andere manier heb ik ook het gevoel dat die niet-cirkelvormige kettingbladen gunstiger zijn voor mijn knieën. Ik ben er echt heel tevreden van.

Olivier: Ik test al meer dan 15 jaar mountainbikes en onderdelen. Begin 2000 had ik reeds de kans een aantal systemen met ovale kettingbladen te testen. Ik heb het hele systeem echter nooit als revolutionair beschouwd. Alleen het systeem van Osymetric gaf me de indruk daadwerkelijk te helpen op de rollende gedeeltes en tijdens marathons voelde ik me minder snel vermoeid. Ik pas me heel snel aan aan de ovale kettingbladen maar de winst op fysiek vlak lijkt me marginaal, indien niet onbestaande. Terug naar een klassiek systeem van ronde bladen verloopt probleemloos. Waar ik wel een voordeel voel, is bij technische passages bergop. Omdat zowel de piek als het dieptepunt van je krachtoverbrenging bij elke pedaalslag vermindert, heb ik wel de indruk dat deze ovale kettingbladen een hulp zijn op wortelpassages of technische beklimmingen. Doordat de kracht minder onverwacht overgedragen wordt, behoud je meer grip en ga je minder snel slippen. Uiteindelijk is het niet zozeer op XC- of marathonfietsen dat ik dit type kettingblad het meest op prijs stel, maar eerder bij trail/enduro-gebruik op zeer technisch terrein. Toch is het naar mijn mening echt maar een kleine kers op de taart. Een goed afgestelde vering of zelfs gewoon de juiste bandendruk doen minstens evenveel wonderen …

Geen definitief oordeel dus, maar afgaand op onze eigen ervaringen lijkt het wel alsof de niet-cirkelvormige kettingbladen een reeks voordelen kent, zonder echt revolutionair te zijn. Hou de inzichten die we in dit artikel delen in het achterhoofd wanneer je de overstap overweegt. Heb je ooit ergens de kans niet-cirkelvormige kettingbladen te testen, aarzel dan vooral niet!