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Shimano Biopace ® Kettenblätter: Unterschied zwischen den Versionen

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Shimano Biopace ® Kettenblätter (Quelltext anzeigen)

Version vom 11. Oktober 2021, 12:37 Uhr

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==Klassische elliptische Kettenblätter==
==Klassische elliptische Kettenblätter==
Zur Jahrhundertwende vom 19. ins 20. Jahrhundert, kurz nachdem das kettengetriebene Fahrrad entwickelt wurde, kam jemand auf die tolle Idee, elliptische [[Kettenblatt|Kettenblätter]] zu bauen. Die Idee dahinter war, dass der größere Radius des Kettenblatts die Kette mitzieht, wenn die [[Kurbel]]n horizontal zum Boden stehen und der kleinere radius die Kette antreibt, wenn die Kurbeln vertikal stehen.
Zur Jahrhundertwende vom 19. ins 20. Jahrhundert, kurz nachdem das kettengetriebene Fahrrad entwickelt wurde, kam jemand auf die tolle Idee, elliptische [[Kettenblatt|Kettenblätter]] zu bauen. Die Idee dahinter war, dass der größere Radius des Kettenblatts die Kette mitzieht, wenn die [[Kurbel]]n horizontal zum Boden stehen und der kleinere Radius die Kette antreibt, wenn die Kurbeln vertikal stehen.


Die Theorie war, dass man effizienter pedaliert, wenn die Kurbeln horizontal stehen, und man so in eine höheren Übersetzung fahren kann. Wenn die Kurbeln vetikal stehen, hat man effektiv eine kleinere Übersetzung, weil der anliegende Radius des Kettenblatts, kleiner ist. Die geringere Übersetzung ist leichter zu treten und man kommt um den Totpunkt leichter herum. Auf dem Papier sieht das großartig aus, funktioniert in der Praxis aber eher schlecht.
Die Theorie war, dass man effizienter pedaliert, wenn die Kurbeln horizontal stehen, und man so in eine höheren Übersetzung fahren kann. Wenn die Kurbeln vertikal stehen, hat man effektiv eine kleinere Übersetzung, weil der anliegende Radius des Kettenblatts, kleiner ist. Die geringere Übersetzung ist leichter zu treten und man kommt um den Totpunkt leichter herum. Auf dem Papier sieht das großartig aus, funktioniert in der Praxis aber eher schlecht.


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* [https://cdn-0.sheldonbrown.com/images/chainwheel-durham-640.jpg Beispiel für ein klassisches elliptisches Kettenblatt - Durham Camel (auf der Website von Sheldon Brown)]
''Beispiel für ein klassisches elliptisches Kettenblatt - Durham Camel''
[[Datei:Chainwheel-durham-640.jpg|center|Durham elliptisches Kettenblatt]]
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Das Hauptproblem dieses Designs ist die Tatsache, dass es die Knie der Fahrer verletzt. Die hohe Übersetzung bei horizontaler Kurbelstellung ermutigt die Fahrer, härter zu treten. Wie wir wissen, ist das Drücken bei zu hoher Übersetzung schädlich für die Knie. Zusätzlich bedeutet die geringere Übersetzung bei vertikaler Kurbelstellung, dass die Knie sich besonders schnell bewegen müssen, wenn sie die Richtung von oben nach unten oder umgekehrt ändern. Dieser "Peitschenschlag-Effekt" führt dazu, dass die meisten Fahrer elliptische Kettenblätter schnell wieder abschaffen. Seit die Kettenschaltung erfunden wurde, wurden elliptische Kettenblätter alle 10 bis 15 Jahre immer wieder neu erfunden und wieder verworfen.
The major problem is that this design tends to hurt people's knees. The high gear when the cranks are horizontal encourages the rider to push too hard, and we all know that pushing too high a gear is a common cause of knee problems. In addition, the low gear when the cranks are vertical means that the knees are moving extra fast when they are changing direction from going up to down and vice versa. This "whiplash" effect caused most users to abandon elliptical chainwheels. Ever since the chain driven bicycle was invented, elliptical chainwheels have been re-invented and re-abandoned for the same reason every ten or fifteen years.


==Biopace==
==Biopace==
[[File:Biopacesticker.jpg|left|thumb|Biopace Aufkleber]][[Biopace]] sind patentierte unrunde Kettenblätter, deren Design von [[Shimano]] stammt und von Shimano hergestellt und lizensiert wurde.  Oberflächlich betrachtet ähneln Biopace Kettenblätter elliptischen Kettenblättern (siehe oben). Bei näherer Betrachtung ist das Design gegensätzlich zu klassischen elliptischen Kettenblättern. Als Produkt aus extensiver Forschung und CAD Prozessen ist der kleinere Radius bei horizontaler und der große Radius bei vertikaler Kurbelstellung erreicht. Das wurde so umgesetzt, weil das Biopace Design sich an dynamischer Analyse der Bewegung und dem Impuls sich bewegender Kurbeln und Beine orientiert. Das ist anders als die statische geometrische Analyse, die zur Entwicklung klassischer elliptischer Kettenblätter führte.


Biopace stickerBiopace is a patented non-round chainwheel design made and licensed by Shimano. To a casual glance, Biopace chainwheels resemble elliptical chainwheels, but on closer examination they turn out to be the opposite of the classical elliptical design. The product of extensive research and computer-aided design, Biopace chainwheels have the small radius engaged when the cranks are horizontal, the large when they are vertical. This is because the Biopace design is based on a dynamic analysis of the motion and momentum of moving cranks and legs, unlike the static, geometric analysis that produced classical ellipticals.
Die Theorie lautet, dass während des Kraftwegs, wenn die Kurbeln mehr oder weniger horizontal stehen, nutzt man die Kraft der Beine, die Füße zu beschleunigen, was durch die geringere Übersetzung in diesem Teil der Kurbelbewegung leichter funktioniert. Der Impuls der Füße trägt einen über den Totpunkt bei nahezu vertikaler Kurbelstellung. Da der Fahrer hier nicht so kräftig tritt wie in der Kraftphase der Kurbelumdrehung und die Füße langsamer sind, wenn sie die Richtung wechseln, ist das Biopace Design sanfter zu den Knien als vollständig runde Kettenblätter.
 
The theory is that during the power stroke, when the cranks are more or less horizontal, you are using the power of your legs to accelerate your feet, which get going quite fast in the lower gear provided for that part of the stroke. The momentum of your feet then carries the pedals through the "dead spot" when the cranks are near vertical. Since the rider doesn't push as hard during the power phase of the stroke, and motion is slower when the leg is changing direction, the Biopace design is gentler on the knees than even round chainwheels.
 
Shimano Biopace chainwheels.
Photos by Rado bladteth Rzeznicki from Wikimedia Commons


The image above shows 48-38-28 Biopace chainrings on a triple crankset. Note that the smallest diameter is at a right angle to the crank, so the crank turns fastest when horizontal -- in the middle of the power stroke.
[[Datei:Biopacemtb.jpg|center|Shimano Biopace Kettenblätter]]
Obiges Bild zeigt 48-38.28 Zähne Biopace Kettenblätter einer [[Dreifachkurbel]]. Man beachte, dass der kleinste Durchmesser in einem rechten Winkel zur Kurbel steht, so dass die Kurbel sich am schnellsten bewegen, wenn die Kurbeln horizontal - in der Mitte Bewegung mit der höchsten Kraft - stehen.


===Wofür sind sie gedacht?===
===Geeignete Einsatzgebiete===
Biopace Kettenblätter sind vor allem für Reiseradler und Zeitfahrer oder jegliche Form des Fahrens, die einen gleichmäßige und recht konstante [[Kadenz]] erfordern, passend Sie ermöglichen gesünderes und  effizienteres Pedalieren bei geringen Kadenzen als bei runden Kettenblättern. Besonder geeignet sind sie für Triathleten und [[Mountainbike]]r. Triathleten profitieren, weil der Bewegungsablauf minimal näher am Laufen ist und den Übergang zum Laufen erleichtert.


Biopace chainwheels are particularly suitable for touring cyclists and time trialists, or any application that involves a steady, fairly constant cadence. They allow healthy, efficient pedaling at slower cadences than is possible with round chainwheels. They are especially suitable for triathletes and mountain bikers. The triathlete benefits because the motion is a little bit closer to that of running, making the transition easier.
Mountainbiker profitieren insbesondere, weil das Biopace Design die Kraftübertragung auf das Hinterrad glättet.  Beim Klettern auf losem Untergrund, ist oft Traktion der limitierende Faktor. Das Hinterrad tendiert während des höchsten Kraftaufwands in der Pedalumdrehung zum Durchrutschen, so dass der Großteil der Energie des Fahrers verschwendet wird. Das Biopace Kettenblatt wirkt wie eine Art Speichergerät, welches Energie in der Hauptkraftphase der Kurbelumdrehung speichert und die aufgesparte Kraft in der Totphase (Kurbeln nahezu Vertikal) an das Hinterrad ausgibt. Die gleiche Menge Energie wird auf das Hinterrad abgegeben, aber das passiert gleichmäßiger mit weniger pulsierendem Fluss. Das Fahrrad kann sich mit gleichmäßigerer Geschwindigkeit bewegen. Die gesamte Energie kann genutzt werden, das Fahrrad vorwärts zu treiben, ohne das Leistungsspitzen auftreten, die zum Durchrutschen des Hinterrads oder zum Abheben des Vorderrads führen können.


The mountain biker particularly benefits, because the Biopace design somewhat smooths out the delivery of power to the rear wheel. In climbing on loose surfaces, the limiting factor is often traction. The rear wheel tends to break loose during the maximum power phase of the pedal stroke, wasting most of the cyclist's energy. The Biopace chainwheel works like a storage device, storing power during the main power phase of the stroke as the feet accelerate, then delivering the stored power to the rear wheel during the "dead center" phase when the cranks are nearly vertical. The same average amount of power is delivered to the rear wheel, but in a smoother, less pulsating flow. The bicycle moves at a more even speed. All the energy is used to propel the bike forward, without the high-power peaks' spinning the rear tire or causing the bike to "wheelie."
Ein Fahrradfahrer kann einen ähnlichen Effekt erzielen, indem er sich zurücklehnt, um das Fahrrad zu beschleunigen, wenn die Kurbeln vertikal stehen und sich dann vorwärts lehnt, während er die meiste Kraft bei horizontaler Kurbelstellung aufbringt. Diese "Taubengang"-Technik ist wenig effizient und man wird sie bei bei hohen Kadenzen nicht durchhalten können.


(A bicyclist may achieve a similar effect by leaning back to accelerate the bicycle when the cranks are vertical, then leaning forward during the power stroke, but this "pigeon walk" technique has a cost in efficiency and is not possible when spinning at high RPMs.)
===Kadenzthemen===
===Kadenzthemen===


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A couple of years ago, I added a 28-tooth Biopace chainring, using the previously unoccupied 74-mm bolt circle of the Bike Friday's crankset. I haven't contrived a front derailer yet to work with the Bike Friday's unusual frame, so I have to shift the chain manually. That's OK because, thanks to the bicycle's small wheels, I only need to use the 28T chainring for very steep, long climbs. It has taken me to the summit of Mt. Wachusett, here in Massachusetts, at age 65, without walking, spinning all the way!
A couple of years ago, I added a 28-tooth Biopace chainring, using the previously unoccupied 74-mm bolt circle of the Bike Friday's crankset. I haven't contrived a front derailer yet to work with the Bike Friday's unusual frame, so I have to shift the chain manually. That's OK because, thanks to the bicycle's small wheels, I only need to use the 28T chainring for very steep, long climbs. It has taken me to the summit of Mt. Wachusett, here in Massachusetts, at age 65, without walking, spinning all the way!
==Fazit==
==Fazit==


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