INHALTSANGABE

1  Vorwort und Danksagung  3

2  Einleitung  3

3  Der runde Tritt  5

3.1  Markante Punkte der Tretbewegung  9

3.2  Phasen des runden Tritts  0

3.3  Muskuläre Koordination während deiner Kurbelbewegung  12

3.4  Aktivierte Muskulatur beim runden Tritt  14

3.4.1  Gesäß- und innere Hüftmuskulatur  15

3.4.2  Muskulatur des Oberschenkels (Adduktoren)  15

3.4.3.  Muskulatur des Oberschenkels (Vorderseite)  16

3.4.4  Muskulatur des Oberschenkels (Rückseite - ischiocrurale  

Muskulatur  )  16

3.4.5  Muskulatur des Unterschenkels (Extensoren)  17

3.4.6  Muskulatur des Unterschenkels (Peronaeusgruppe)  17

3.4.7  Muskulatur des Unterschenkels (Flexoren)  18

4  Vergleich der Tretökonomie bei verschiedenen Pedalsystemen  18

4.1  Untersuchungsaufbau und Methodik  18

4.2  Probandendaten  21

4.3  Verwendete Untersuchungsmaterialien  21

4.4  Qualitative Auswertung  22

4.5  Quantitative Auswertung  31

4.5.1  Berechnung der Ergebnisse  32

4.5.2  Diskussion  38

5  Vergleichende Studien  41

5.1  Studie nach Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W,  

B  ührle M.  42

5.2  Zusammenfassung  44

6.  Literaturverzeichnis  46

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1 VORWORT UND DANKSAGUNG

Diese Arbeit wurde im Zuge der VU Quantitative Forschungsmethoden am USZ Schmelz verfasst. Als Grund für die Themenwahl kann in erster Linie persönliches Interesse meinerseits dem Radsport - speziell dem Mountainbikesport - gegenüber gesehen werden. Da ich im Studium und im Speziellen in meiner Ausbildung zum staatlich geprüften Mountainbikeinstruktor oftmals mit diesem Thema konfrontiert worden bin, beschloss ich mich mit diesem Thema eingehender zu beschäftigen.

An dieser Stelle möchte ich mich beim Lehrveranstaltungsleiter Herrn Ass.-Prof. Mag. Dr. Harald Tschan und dem Leiter der Biomechanikabteilung Herrn Dipl.-Sporting. Dr. Mario Heller für die Kooperation und die Bereitstellung des Biomechanischen Labors bzw. des nötigen Equipments bedanken. Weiters möchte ich hier meine beiden Kollegen Herwig Langer und Peter Cermak erwähnen, ohne deren Hilfe die Entstehung dieser Arbeit nicht möglich gewesen wäre. Auch sei hier die Unterstützung und Kooperation unserer Untersuchungsprobanden erwähnt

2 EINLEITUNG

Der Radsport zählt zu den am meisten verbreiteten - und in der Sportwissenschaft bezüglich Biomechanik und Trainingswissenschaft am häufigsten untersuchten -Sportarten weltweit. In jeder der großen Vielzahl von Disziplinen und deren Unterkategorien werden von Sportlern im Allgemeinen und Hochleistungsathleten im Speziellen teils extreme Leistungen erbracht. So zählt beispielsweise im Straßenradsport die Tour de France mit …. Km in ….Tagen zu den härtesten Herausforderungen, in Österreich speziell sei der Mountainbikemarathon in Bad Goisern erwähnt, welcher mit 203 km mit knappen 6818 Höhenmeter vom Sieger 2006 in unglaublichen 10h und 15 min bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 9.8 km/h absolviert wurde.

Angesichts solcher körperlicher Leistungen wird deutlich, dass ebensolche Ergebnisse nicht rein auf einen perfekt erarbeiteten Trainingsplan, sondern zum Beispiel auch auf die Interaktion mit der Biomechanik bzw. der Bewegungswissenschaft zurückzuführen sind. So ist es beispielsweise unerlässlich, dass der Sportler und sein Gerät betreffend Rahmengröße, Sitzhöhe, Übersetzungsverhältnis, Lenkerbreite und Oberrohrlänge optimal aufeinander abgestimmt sind. Weiters spielt in diesem Bereich das Know-how

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zum Erreichen einer optimalen Rahmengeometrie bzw. -steifigkeit und -gewicht zur Maximierung der Übertragung der Vortriebsenergie der arbeitenden Muskulatur eines Radsportlers in Vortriebsenergie eine nicht zu verachtende Rolle, da jeder Energieverlust in diesem Bereich eine schnellere Ermüdung mit sich zieht und damit über Sieg und Niederlage im Wettkampf entscheidend ist.

An dieser Stelle wird nun deutlich, dass zur Umsetzung des optimalen Vortriebs auch die Tretökonomisierung eine bedeutende Rolle spielt. Der in der sportwissenschaftlichen Fachliteratur oft beschriebene - und umstrittene - so genannte „runde Tritt“ soll laut einer Vielzahl von Autoren die Tretökonomie und damit den Vortrieb effektivieren und durch Entlastung der Streckermuskulatur die psychophysische Ermüdungswiderstandsfähigkeit - also die Ausdauerfähigkeit erhöhen. Jedoch finden sich in der Literatur unterschiedliche Meinungen bzw. Untersuchungsergebnisse bezüglich der Sinnhaftigkeit und der grundsätzlichen Existenz des Phänomens „runder Tritt“.

Ziel der vorliegenden Arbeit soll es nun sein, mittels Auswertung von EMG-Signalen die Existenz des runden Tritts zu beweisen oder zu verneinen. An dieser Stelle sei an die Arbeiten von Herwig Langer bzw. Peter Cermak verwiesen, deren EMG-Daten im Zuge der vorliegenden Arbeit an den selben Probanden unter gleichen Bedingungen aufgenommen wurden, sich aber mit abweichenden Themen beschäftigen.

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3. DER RUNDE TRITT

In diesem Kapitel sollen die theoretischen Annahmen betreffend den runden Tritt zum besseren Verständnis genau erklärt werden. Wie bereits in Kapitel 2 erwähnt, wird im Radsport dem runden Tritt als Technikleitbild eine hohe Bedeutung zugemessen. Interessant erscheint in diesem Zusammenhang der Vergleich von theoretischen Annahmen über die ideale Trittgestaltung - bezeichnet als runder Tritt - mit den im Zuge einer Untersuchung experimentell gewonnenen Daten. Hier stellt sich die Frage ob sich diese theoretischen Annahmen mit den realen Messwerten decken oder unterscheiden. Gibt es überhaupt den so oft postulierten runden Tritt oder welches Bewegungsverhalten kann als runder Tritt bezeichnet werden?

In der Praxis des Radsports ist schon lange bekannt, dass der perfekte runde Tritt offenbar nur in der Theorie existiert. Viele Autoren beschreiben dass RadfahrerInnenegal ob Hobby, Amateur oder Profi - fast ausnahmslos Vortrieb über die Kraft ihrer Gesäß- und Oberschenkelstreckmuskulatur erzeugen (vgl. Gressmann 1995, Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M, 1997). Hier besteht das Problem, dass bei einer ausschließlichen Aktivierung der Streckmuskulatur der Vortrieb rein über Druck am Pedal erfolgt (Druckphase), die Zug-, Hub- und Schubphase wird hierbei außer Acht gelassen. Diese von Gressmann (1995) als Hackstil bezeichnete Methode bringt zum einen den Nachteil, dass der Kraftarm des Drehmoments nur zu einem kurzen Zeitpunkt ideal ist (vgl. Gressmann M, 1995, S. 164), zum anderen muss das Gewicht des inaktiven Beines („Leerbein“) in der Tretphase von der kontrahierenden Muskulatur des Gegenbeines mit angehoben werden muss. Bei einem 80 kg schweren Fahrer würde dies bedeuten, dass das Leerbein mit einer Kraft von ca. 160 N von der Streckermuskulatur des anderen Beines hochgehievt werden muss (vgl. Gressmann 1995, S. 163). Gressmann beschreibt den Energieverlust beim unrunden Treten mit 36%, für die Praxis würde dies nur mehr eine 64%ige Energieeffizienz bedeuten.

Ein weiteres Beispiel für die Unökonomie des Hackstils bringen Pflug D. und Wochinger K. (2006/07). Nimmt man bei einer 2.5-stündigen Ausfahrt eine Trittfrequenz von 90 rpm an (insgesamt 13.500 Umdrehungen) und ein Beingewicht von 15 kg an (reine zusätzliche

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Hubarbeit des aktiven Beines 20%), werden in jenen 2.5 Stunden 30.500 kg zusätzliche Hubarbeit geleistet.

Wie bereits kurz erwähnt, wird nur die tangentiale Kraftkomponente am Pedal als Vortriebskraft wirksam, kommt die Pedalkraft genau senkrecht von oben, wird weder im oberen, noch im unteren Totpunkt Drehmoment in das Kettenblatt bzw. die Tretlagerwelle übertragen, da der Kraftarm des Drehmoments null ist.

„Nur der senkrechte Abstand vom Drehpunkt zum Kraftangriffspunkt wandelt die Kraft in ein maximales Drehmoment um.“ (Gressmann, 1995, S. 160)

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Betreffend der am Pedal wirkenden Kräfte beschreiben Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M, (1997) drei verschiedene Kräfte, welche auf das Pedal wirksam werden:

1. Radialkraft - sie erzeugt keinen Vortrieb, sondern verursacht primär eine Längung/Stauchung der Kurbel oder Reibung im Lager

2. Tangentialkraft - vortriebswirksame Kraft. Steht immer im rechten Winkel zum Kurbelarm

3. resultierende Kraft - beide genannten Kräfte ergeben die resultierende, tatsächlich a Pedal angreifende Kraft

Je näher die resultierende Pedalkraft der Tangentialkraft angenähert werden kann, desto höher ist der biomechanische Wirkungsgrad, die Radialkraft sollte also möglichst gering gehalten werden. Aus biomechanischer Sicht wäre ein Optimum erreicht, wenn möglichst die gesamte resultierende Pedalkraft in tangentiale Kraft umgesetzt werden könnte - dies

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würde bedeuten, dass der biomechanische Wirkungsgrad 100% erreichen würde, was in der Radsportpraxis jedoch nicht zu erreichen ist. (vgl. auch Ückert, 2004, Stapelfeldt et al. 2005).

Eine optimale Trettechnik wäre demnach nicht nur durch Druckkräfte in der Abwärtsbewegung, sondern auch durch Vortriebserzeugung während der

Aufwärtsbewegung charakterisiert. Ein derartiges Bewegungsverhalten sollte in der Theorie dazu beisteuern, den biomechanischen Wirkungsgrad deutlich gegenüber passiven Verhaltens des „Leerbeines“ zu verbessern.

Der biomechanische Wirkungsgrad als prozentualer Wert beschreibt, welcher Anteil der eingesetzten Kraft in Reibung/Längung der Kurbel verloren geht bzw. welcher Kraftanteil tatsächlich in Vortrieb umgewandelt werden kann. Dieser Wert kann als Beurteilungskriterium für die Qualität der Bewegungstechnik eines Radfahrers herangezogen werden. Zeigt die resultierende Kraft jedoch entgegen der Kurbelrichtung, wirkt diese bremsend - wenn bei beispielsweise 270° Kurbelwinkel keine Aktivität der Beugemuskultur nachweisbar ist, also das Bein auf dem Pedal lastet.

Jedoch muss hier erwähnt werden, dass jene Überlegungen aus rein biomechanischen Gesichtspunkten getroffen wurden, welche in der Praxis nahezu unmöglich zu realisieren sind - keine der bisher in diesem Bereich durchgeführten Studien konnte bisher einen optimalen runden Tritt eines Fahrers nachweisen (vgl. dazu Kapitel 5f). Dazu schreiben Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M (1997), dass laut deren Erkenntnissen eine Konzentration auf eine aktive Hubphase nicht sinnvoll erscheint, hier sollte lediglich eine Entlastung des Pedals angestrebt werden.

„Eine Konzentration auf den vierten Sektor der Kurbelumdrehung scheint aus unseren Erkenntnissen nicht sinnvoll. Da der Großteil des Vortriebs selbst bei Spitzenathleten in der Abwärtsphase der Tretbewegung erzeugt wird, sehen wir hier den Ansatzpunkt für biomechanische Optimierungen. Die Optimierung des Kraftanstiegsverhalten, der Breite der Kraft-Winkelkurve und der Kraftmaxima sind vielversprechender als eine lediglich am Wirkungsgrad orientierte Rückmeldung. Kleine Verbesserungen in diesem Bereich können auf Grund der günstigen biomechanischen Verhältnisse einen relativ großen Effekt bewirken.“ Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M, (1997).

Weiters kann eine aus biomechanischer Sicht sinnvolle Zugbewegung aus physiologischer Sicht nicht zwingend als optimal abgegeben werden, da für eine aktive Zugbewegung der Einsatz der Hüft- und Kniebeugenden Muskulatur notwendig wird. Dieser zusätzliche energetische Aufwand kann auf der biochemischen Seite zu negativen Effekten führen. Zschorlich, Siemsen, Neumann, (1996) weisen zurecht darauf hin, dass

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sich der Gesamtwirkungsgrad des biologischen Systems Radfahrer aus dem biomechanischen und dem physiologischen Wirkungsgrad ergebe. Eine Verbesserung des biomechanischen Wirkungsgrades muss demnach nicht zwangsläufig zu einer deutlichen Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades führen, sondern kann sogar zu dessen Verschlechterung beitragen, wenn damit der physiologische Wirkungsgrad negativ beeinflusst wird (vgl. Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M, (1997).

3.1 MARKANTE PUNKTE DER TRETBEWEGUNG

Mehrere sportmedizinische Untersuchungen haben ergeben, dass bei einer isolierten Betrachtung einer Kurbelbewegung 2 Optimen in der Bewegung auftreten (vgl Gressmann M. 1995; Pflug D, Wochinger K. 2006/07; Hillebrecht M, Schwirtz A, Stapelfeldt B, Stockhausen W, Bührle M. 1997).

• Physikalisches Optimum: Jener Punkt, bei dem die Kraftlinie des Beines (vom Knie zum Zehenballen) mit der Kurbel einen rechten Winkel bildet, d.h. das größte Drehmoment auf die Tretlagerwelle entsteht, da die Kraft tangential wirkt. Zu finden ist dieser Maximalwert bei ca. 65° (65° - 75°) ausgehend vom oberen Totpunkt einer Kurbelumdrehung.

• Biomechanisches Optimum: Jene Stellung der Kurbel, bei der das Bein die optimale Kraftentfaltung hat (Stellung des Pedals mit der optimalen Muskellänge der Streckerschlinge) - zu finden bei etwa 100° - 110°. Jedoch beträgt der Hebelarm auf die Tretlagerwelle bei diesem Winkel jedoch nur ca. die Hälfte, sodass wiederum ein Teil der Trittkraft verloren geht.

Diese beiden Punkte sind jedoch mehr oder weniger individuell. Während das physikalische Optimum aus geometrischer Sicht festliegt, verschiebt sich das biomechanische Optimum bei besserem Trainingszustand in Richtung des physikalischen Optimums (Differenz bis 10°). Je geringer der Abstand dieser beiden Punkte differiert, desto größer ist der Wirkungsgrad und damit die Übertragung der Leitung auf das Hinterrad (vgl. Pflug D, Wochinger K, 2006/07, S. 21).

Weiters existieren bei zwei so genannte Totpunkte, bei denen weder die Beuger- noch die Streckermuskulatur ihre Wirkung entfalten können, da die Hebelverhältnisse an diesen Punkte zu ungünstig sind. Laut Gressmann M. ist vor allen der untere Totpunkt durch Umschaltprobleme der Beuger und Streckermuskulatur gekennzeichnet, sodass

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