(M)Eine Theorie zu: Fahrradgangschaltungen

... auf dieser Seite ergründen wir 'die Aufgabe' einer Gangschaltung. Das ist deshalb so 'schwierig', weil das 'eigentlich offensichtliche' eben 'greifbar, untersuchbar' gemacht werden soll.

Ich werde versuchen, die Sachverhalte 'allgemeingültig und individuell nachvollziehbar' sowie kurz abzuhandeln. Dabei verzichte ich auf eine wissenschaftliche Zitiertechnik - natürlich mache ich darauf aufmerksam, wenn ich von Ideen anderer Menschen profitiert habe. An dieser Stelle möchte ich auch darauf hinweisen, dass ich nicht unter sportwissenschaftlichen Gesichtspunkten an das Thema herangegangen bin (Stw. "Runder Tritt").

Allerdings gehe ich davon aus, dass an meinen Kernaussagen aus bewegungstheoretischer (=biomechanischer) Sicht nichts zu bemängeln ist. Ein(e) jede(r) LeserIn mag entscheiden, ob ich Ihre (seine) Erfahrungen korrekt wiedergebe.

Um das Thema sinnvoll zu durchleuchten, benötigt man nicht mehr als:

Fangen wir rein praktisch an - Sie fahren Rad: Mit körperlichen Erfahrungen meine ich hier nicht das Schmerzen im Po oder in den Handballen, weil Sie den falschen Sattel fahren oder einen zwar schicken, aber ergonomisch katastrophalen Lenker auf Ihrem Rad montiert haben.

Vielmehr meine ich das Ziehen im Oberschenkel an einer langen Steigung oder die wackligen Knie nach dem Absteigen vom Rad, wenn Sie nicht mehr ganz sicher sind, ob Sie die Stufen hinauf zum nächsten Gasthaus wirklich noch stehenden Fußes überwinden, oder gleich auf den Knien liegen.

Woran liegt es denn, dass es am Berg in den Oberschenkeln zieht oder dass Ihre Knie nach dem Absteigen wackeln?

In beiden Fällen ist die Antwort die gleiche: Sie fahren mit der falschen Trittfrequenz. (In beiden Fällen ist hier die Trittfrequenz zu gering gewählt - im 1. Fall kurzfristig, im 2. Fall über einen längeren Fahrabschnitt. Sie wenden in beiden Fällen zuviel Kraft auf, um die Strecke zu bewältigen.)

Was also ist die richtige Trittfrequenz und: Was haben Trittfrequenz und Gangschaltung miteinander zu tun?

Ohne jede sportwissenschaftliche Durchleuchtung: Die richtige (optimale) Trittfrequenz ist so hoch, wie Sie schnell treten können und dabei gleichzeitig einen ruhigen Sitz behalten.. Eine hohe Trittfrequenz ist also auf der einen Seite kraftsparend, auf der anderen Seite aber koordinativ anspruchsvoll. Je schneller Sie trampeln, umso geringer ist die Kraft die Sie aufwenden müssen - probieren Sie es aus!. 'Alles fließt'. Treten Sie aber zu schnell, ist es Ihnen unmöglich, einen ruhigen Sitz zu behalten. Sie wackeln auf dem Rad 'hin und her', Oberkörper und Po bewegen sich seitlich von links nach rechts und wieder zurück. Sportwissenschaftler nennen so etwas 'Luxusmotorik' und meinen damit, dass Sie Kraft aufwenden, die an falscher Stelle'verpufft', nicht zur Vorwärtsbewegung genutzt wird, sondern um den Oberkörper immer wieder in's Gleichgewicht zu bringen. Es ist dabei nicht etwa die Trittfrequenz eines (Hochleistungs)sportlers gemeint, die bei ca. 1001/min - also bei 100 Pedalumdrehungen in der Minute, das sind fast 2 Kurbelumdrehungen pro Sekunde! - liegt, vielmehr ist Ihre subjektiv optimale Trittfrequenz hier angesprochen, nach den gerade definierten Prinzipien.

Ihre 'optimale' Trittfrequenz ist also:

Natürlich kann 'die optimale Trittfrequenz' nur einen möglichst klein zu haltenden Bereich meinen, es ist nicht ein bestimmter Wert, der optimal ist, sondern ein kleiner(?) Bereich, innerhalb dessen Sie sich wohlfühlen.Denn: beim Schalten muss automatisch die Trittfrequenz absinken und vor dem Wechsel auf einen neuen Gang wird man die Beine automatisch flinker bewegen, sonst entstände ja überhaupt nicht die Notwendigkeit, einen Gang weiter zu schalten. Nehmen wir das Beispiel des Leistungssportlers mit dem optimalen Wert von 1001/min noch einmal auf, so wird man ein kurzzeitiges Absinken auf z.B. ca. 901/min wohl häufig in Kauf nehmen müssen. Später dazu mehr!

Was ist nun die Aufgabe einer Fahrradgangschaltung?

Beginnen wir damit, was passieren würde beim Fahren eines Rades ohne Gangschaltung. Auf gerader Strecke und ohne Gegenwind fahren Sie z.B. angenehme 25km/h, Ihre Beine bewegen sich in einem angenehmen Tempo (s. ob., Sie fahren in der richtigen: Trittfrequenz, die Sonne lacht, das Leben ist schön.

Es naht eine Steigung (oder: Gegenwind kommt auf), hoch auf die Anhöhe sinkt Ihre Trittfrequenz, das Treten wird immer schwerer. Dann geht es wieder bergab, Sie möchten Fahrt aufnehmen, schon wieder eine 'Beschwernis': Sie fahren zwar bereits schneller als 30 km/h, Sie möchten noch schneller werden, aber Ihre Beine fliegen derartig schnell am Rahmen vorbei, dass Ihr Tritt immer unruhiger wird. Es schmeißt Sie fast aus dem Sattel, weil Ihr Oberkörper so stark hin und her wackelt.

Also: Hier eine erste Annäherung an eine sinnvolle Theorie:

Die Aufgabe einer Gangschaltung ist, die Möglichkeit zu bieten, 'jede Geschwindigkeit', also 'immer' mit der optimalen Trittfrequenz zu fahren. Berg hoch oder bei Gegenwind soll ein 'leichterer Gang' zur Verfügung stehen, Berg runter soll ruhig ein 'langer Gang', eine große Entfaltung dafür sorgen, dass Sie mit einer Pefalumdrehung einen sehr viel größeren Weg als bergauf hinter sich bringen.

Auf 'gut Deutsch': Sie benötigen eine Gangschaltung an Ihrem Rad.

Was bedeutet nun dieses 'immer', wofür stehen der oben angesprochene Gegen- oder Rückenwind?

Ganz einfach, beim Fahrradfahren haben wir wechselnde Bedingungen, der Widerstand, der uns entgegensteht, ist unterschiedlich hoch. Nehmen wir den Fall, Sie wohnen in einem typischen deutschen Mittelgebirge, ständig geht es rauf und runter, selten können Sie sich mal ausruhen, so wie es unsere Landsleute an den Küsten ja immer können, die bekanntlich immer nur 'langweilig' geradeaus fahren müssen. Ihre optimale Trittfrequenz und der gerade eingelegte Gang ergeben eine ganz genau berechenbare Geschwindigkeit - weiter unten werde ich dies vorführen.

Drehen wir die Sichtweise doch mal um, dann folgert daraus: Sie haben Ihre optimale Trittfrequenz und erklimmen gerade einen Berg, dann wäre es doch wunderprächtig, Sie hätten nun den dazu passenden Gang.

(Ein Radrennfahrer macht sich hier nicht den Riesenkopf, der bretzelt einfach einen Berg, an dem ein(e) NormalfahrerIn entnervt absteigt, mit Geschwindigkeiten jenseits der 20 km/h hoch, einen anderen Gang haben diese 'bemeitleidenswerten' Zeitgenossen auch gar nicht zur Verfügung.)

Zurück zu Ihnen: Endlich sind Sie oben angekommen, Ihre Kumpels sind lange weg, nun benötigen Sie bergab einen Gang, der Ihnen die Möglichkeit gibt, mit "Ihrer Trittfrequenz" eine hohe Geschwindigkeit zu fahren.
Auf den Punkt: Bergauf mit ca. 10km/h, bergab mit ca. 40km/h, das sollte Ihnen eine ordentliche Gangschaltung schon erlauben, an Ihrem Fahrrad, für das Sie viel Geld ausgegeben haben.

Da - bei einer vorgegebenen, 'konstanten' Trittfrequenz - Geschwindigkeit und Gang 'direkt' voneinander abhängen, stellt das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten Geschwindigkeit. die Sie fahren können möchten, direkt auch das Verhältnis zwischen dem höchsten, dem längsten, dem größten Gang und dem kürzesten, dem kleinsten Gang an Ihrem Fahrrad, dar. Nun bezeichnet man gemeinhin das Verhältnis zwischen dem größten Gang und dem kleinsten Gang als den übersetzungsbereich. Das ist zwar eine technisch korrekte Definition, gleichwohl hat Sie mit dem persönlichen Empfinden, mit den Wünschen der FahrradfahrerIn nichts zu tun. Deshalb meine Definition:

Der Übersetzungsbereich einer Gangschaltung sollte abgestimmt sein auf die höchste und die niedrigste Geschwindigkeit, die die RadfahrerIn üblicherweise fährt. Genauer: Das Verhältnis zwischen der höchsten und der niedrigsten (sinnvoll) gewünschten Geschwindigkeit ist der richtige übersetzungsbereich meines Rades.

Im Beispiel ergibt sich damit ein Verhältnis von: 40km / h/10km/h=4=400%

Ergo ist man (möglicherweise) im Flachland mit einer 3-Gang-Schaltung, die üblicherweise einen übersetzungsbereich von 186% hat, ganz zufriedenstellend ausgestattet. (Meine Erfahrungen sprechen dagegen, aber: nicht jede(r) ist so anspruchsvoll). Sie könnte dann z.B. eine Fortbewegung von ca. 16 bis ca. 30 km/h bei einer komfortablen Trittfrequenz ermöglichen.

Im Bergland hingegen bedeutet dies, z.B. lediglich den Geschwindigkeitsbereich von z.B. (12km/h bis(12km/h*1,86≈ 22,3km/h) abdecken zu können, für langsamere Geschwindigkeiten - also steilere Berge bzw. größeren Gegenwind, muss man seine Trittfrequenz 'erheblich' reduzieren, damit wird die aufzuwendende Kraft höher, und damit explodiert die Belastung. Möchte man hingegen schneller fahren, so muss man seine 'Komforttrittfrequenz' nach oben überschreiten, ein unruhiges Fahren wird die Folge sein, auch dies hat unschöne Begleiterscheinungen, wie jeder aus seiner eigenen Praxis weiß.

Lassen Sie mich also bitte präzisieren:

  1. "Die richtige" Fahrradgangschaltung hat die Aufgabe, den benötigten übersetzungsbereich zur Verfügung zu stellen.
  2. Für möglichst viele Geschwindigkeiten, die man fahren möchte, stellt die "optimale Fahrradgangschaltung" einen Gang zur Verfügung, der die Trittfrequenz im subjektiv empfundenen günstigsten Bereich hält.

Der hier beschriebene Sachverhalt mit der optimalen Umdrehungszahl (besser sollte man sagen: dem optimalen Umdrehungsbereich) und der Aufgabe der Gangschaltung, das beförderte Individuum in diesem Bereich zu halten, ist so neu nun wieder nicht. Ich mag den Vergleich nicht, aber beim Auto ist es genauso: Ein Motor bringt nur in einem bestimmten Drehzahlbereich seine optimale Leistung.


Was ist denn dann neu an meiner Darstellung?

Ich versuche, die Darstellung der Technik der Fahrradgangschaltung weg von den rein technischen Begriffen - übersetzungsbereich, Entfaltung, Stufensprung - auf die Anforderungen der Fahrer(In) zu wenden. Ich sehe hier einen sog. "Paradigmenwechsel" (ernsthafte Wissenschaftler mögen mir diesen Begriff bitte verzeihen!).

Für mich sind die zentralen Begriffe: Trittfrequenz und Geschwindigkeit, über die Trittfrequenz reguliert der Fahrradfahrer (unbewusst) seine Belastung, die Geschwindigkeit ist der Wert, das Maß, der (das) beim Fahrradfahren angestrebt wird.

Dies wird in den weiteren Darstellungen noch klarer, spätestens bei den Diagrammen, die den Aufbau einer Gangschaltung verdeutlichen.

Zur Kritik an meiner Theorie:

1. Dabei spricht für die traditionelle technische Darstellung eine gewisse 'Objektivität'.

Dementgegen ist mein Ansatz durchaus als 'subjektiv' zu bezeichnen, denn der Komfortbereich für die Trittfrequenz ist kein objektiver Wert!

2. Meine Theorie ist mathematisch anspruchsvoller, ich benötige all die 'vertrauten' Begriffe, aber noch einige mehr.

Aber: Es ist nicht unbedingt notwendig, die Mathematik nachvollziehen zu können, die grundsätzlichen Thesen sind bereits verständlicher als die herkömmliche Darstellung und die Diagramme sind sowieso besser und mit Mehrwert interpretierbar.
Außerdem:


Ich habe Dir Nie einen Rosengarten versprochen!


(Andreas Gastreich, Jan 2006; Jan 2017)