Radfahren

In kurzen Schritten zur optimalen Sitzposition beim Radfahren

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So finden Sie die optimal Sitzposition

Die Beobachtung der Biomechanik beim Radfahren hat einiges zum Verständnis beigetragen, wie der Körper die Kraft auf das Fahrrad überträgt und inwiefern sich äußere Kräfte auf den Fahrer auswirken. Die Kenntnis dementsprechender Mechanismen erlaubt es Freizeitfahrern, eine effiziente und bequeme Position einzunehmen, genauso wie es Wettkampffahrernermöglicht, ihre Leistung im Rennen zu steigern.

Solches Wissen unterstützt auch Menschen, die sich in der Rehabilitation nach einer Verletzung befinden oder sich einer physischen Therapie unterziehen, indem es ihnen hilft, mit maximaler Effizienz auf dem stationären Ergometern zu arbeiten. Therapeuten nutzen die Analyse der Biomechanik um sich zu vergewissern, ob die angewandten Übungen auch wirklich zu einer Verbesserung des Gesundheitszustands führen.
Der Kraftaufwand ist sowohl für Freizeit- als auch für Wettkampfsportler von Bedeutung. Denn jeder Sportler wird mit dieser Größe konfrontiert, die die Kraft bezeichnet, die aufgewendet werden muss, um das Fahrrad unter verschiedenen Bedingungen unabhängig von der eigenen Erfahrung zu bewegen. Die Fähigkeit, die Kraft auf die Pedale zu übertragen, ist im Training und im Rennen ein wichtiger Aspekt, während sich die korrekte Position auf dem Rad entscheidend auf eine erfolgreiche Leistung und Verletzungsprävention auswirkt.

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Die richtige Sattelhöhe

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Die Anpassung der Sattelhöhe verändert die Winkel der Gelenke und die Länge der Muskeln. Dadurch wird die Kinematik des Radfahrens ebenso wie die Kraftleistung der Muskeln verändert. Das Ergebnis einer Reihe von Studien über die Beziehung von Ausgangsleistung und Sattelhöhe zeigte, dass die optimale Sattelhöhe in einer aufrechten Sitzposition 109 % der Beinlänge beträgt (Abb. 1).(1,2) Diese Höhe wird als die effizienteste betrachtet, wenn es um hochintensive, anaerobe Aufgaben auf kurzer Distanz geht. Wenn die Sattelhöhe von 109 % der Beinlänge abweicht (in beide Richtungen), wird 1 % weniger Kraft für jedes abweichende Prozent übertragen. Das ist besonders für Sprinter wichtig, die auf sehr kurzer Distanz extrem viel Kraft aufwenden müssen. Studien, die sich mit den Auswirkungen der Sattelhöhe auf den Sauerstoffverbrauch und die Kinematik der unteren Extremitäten befassten, haben belegt, dass unter moderater Dauerbelastung der geringste Sauerstoffverbrauch bei einer Sattelhöhe von 105–107 % der Beinlänge benötigt wurde.(3,4) Ein geringerer Sauerstoffverbrauch für die gleiche Ausgangsleistung bedeutet eine gesteigerte Effizienz, was für Tourenfahrer ebenso wichtig ist wie für Ausdauerfahrer, da beide lange Distanzen zurücklegen müssen.
Mit zunehmender Sattelhöhe nimmt auch die Beugung der Plantarflexion des Fußes (Zehen nach unten) am unteren Totpunkt (UT) zu, um das Knie vor einer kompletten Streckung zu schützen. Am oberen Totpunkt (OT) befindet sich das Knie in seinem normalen Beugungsbereich und der Winkel des Fußgelenks verändert sich nicht. Beträgt die Sattelhöhe mehr als 107 % der Beinlänge, so kann die Plantarflexion die erforderliche Beinstreckung am UT nicht länger kompensieren. Um eine weitere Streckung des Knies zu vermeiden, kippt das Becken, um die zusätzliche effektive Beinlänge zu liefern: Dies ist eine Bewegung, die zu Verletzungen führen kann.
Weitere Studien haben gezeigt, dass die Sattelhöhe auch die Muskelaktivität in den Beinen beeinflusst.(5) Mit abnehmender Sattelhöhe nimmt der Umfang der Muskelaktivität in Quadrizeps (vordere Oberschenkelmuskulatur, Hüftbeuger und Kniestrecker) und Bizeps femoris (hintere Oberschenkelmuskeln, Hüftstrecker und Kniebeuger, zusammen mit der Wadenmuskulatur) zu. Ein höher gestellter Sattel gestattet es Radfahrern daher, mit größerer Leichtigkeit in die Pedale zu treten, besonders bei höheren Belastungen.

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Kurbellänge

Die Länge des Kurbelarms (siehe Abb. 1) stellt eine weitere Variable dar, die zur Effektivität der Krafterzeugung beiträgt. Eine Änderung der Länge des Kurbelarms anstelle der Sattelhöhe verändert auch den Abstand zwischen Sattel und Pedal, aber mit anderen Auswirkungen. Die Verlängerung der Kurbel ermöglicht z. B. eine höhere Drehmomenterzeugung, was nicht der Fall ist, wenn Sie lediglich die Sattelhöhe steigern. Umgekehrt würde die Verringerung der Länge des Kurbelarms die Muskelspannung bei der Krafterzeugung vergrößern, was zu einer früheren Ermüdung führen kann. Die Länge des Kurbelarms ist begrenzt, da das Pedal am UT vom Boden fernbleiben muss und den Lenker des Vorderrades nicht behindern darf, wenn der Fahrer um die Kurve fährt. Der Geländetyp und die Fahrtdauer müssen bei der Einstellung der Kurbellänge ebenfalls beachtet werden, da längere Kurbelarme bei Steigungen hilfreich sind, während sich kürzere für Wettkämpfe auf Rennstrecken besser eignen, da in dieser Situation schnelle Umdrehungen gefragt sind.
Da die Länge des Kurbelarms die Größe des Pedalkreises festlegt, wirkt sie sich auf Knie- und Hüftbewegungen und somit auf den Komfort des Radfahrers aus. Verwendet ein Fahrer zu lange Kurbelarme, werden Hüfte und Knie zu einer extremen Beugung am OT verleitet (sie werden „weggedrückt“), was selbst bei korrekter Sattelhöhe sehr unbequem ist. Wird die Länge des Kurbelarms verändert, muss der Abstand zwischen Sattel und Pedal dementsprechend angepasst werden, um dieselbe effektive Sattelhöhe zu gewährleisten. Einige Forscher haben vermutet, dass eine Abweichung von 5 cm vom Optimum der Kurbellängeneinstellung in einer 1 %igen Abnahme der Ausgangsleistung resultieren würde, während sich eine ähnliche Abweichung in cm von der optimalen Sattelhöhe in einer 5–8 %igen Abnahme der Effizienz bzw. Kraft sowohl beim Fahren im aeroben als auch im anaeroben Bereich bemerkbar macht.(6) Der Zusammenhang von zu langen Kurbelarmen und Verletzungen des Gelenk- und Bindegewebes, vor allem, wenn in hohen Gängen gefahren wird, ist erwiesen. Deshalb ist Vorsicht angebracht, wenn Sie mit langen Kurbelarmen experimentieren.

Sitzrohrwinkel

Das positive Zusammenspiel zwischen Fahrer und Rad, das für eine maximale Leistung erforderlich ist, hängt von der geometrischen Bauweise des Rads ab. Der Sitzrohrwinkel (SRW) zwischen dem oberen Rohr und dem Sitzrohr (siehe Abb. 2) ist dabei von Bedeutung, da er den Komfort des Fahrers bestimmt.
Wettkampf-Straßenfahrer sagen, dass SRW zwischen 72° und 76° am effektivsten für die optimale Leistung sind, während Wettkampf-Triathleten oftmals mit steileren Winkeln von 76–78° fahren. Einige haben schon SRW von 80–90° ausprobiert. Bei steileren SRW wird das Körpergewicht des Fahrers weiter vorn über dem Kurbelarm positioniert. Viele Triathleten glauben außerdem, Komfort, Effizienz und Krafterzeugung zu gewinnen, wenn sie einen aerodynamischen Lenker verwenden.
Radfahrer neigen dazu, sich bei schnellen Fahrten auf flachem oder abfallendem Gelände auf den vorderen Teil des Sattels zu schieben, und bei Steigungen auf den hinteren Teil zu rutschen. Deswegen ist es vorteilhaft, wenn bei der Auswahl des SRW das zu befahrene Gelände als Faktor mit in Betracht gezogen wird. Wissenschaftler, die die Effekte des SRW auf das Herz-Kreislauf-System während einer Dauerbelastung auf dem Fahrrad untersuchten, fanden heraus, dass der Sauerstoffverbrauch bei flacheren Winkeln (unter 76°) höher und bei steileren Winkeln (größer als 76°) deutlich niedriger ist.(7,8) Straßenfahrer bevorzugen in der Regel einen SRW, der unter 76° liegt, ungeachtet der Tatsache, dass sich der Sauerstoffverbrauch erhöhen könnte. Dies könnte damit zusammenhängen, dass es bei den niedrigeren getesteten Winkeln zu einer systematischen Abnahme des Hüftwinkels kam, der zu einer verbesserten Leistung durch die Längenveränderung der arbeitenden Muskeln und der Art der Beanspruchung beitragen kann. Die Standardempfehlung für Fahrer in Bezug auf den SRW besteht darin, einen Winkel auszuwählen, der dazu führt, dass die Patella (Kniescheibe) des vorderen Beins direkt über der Pedalachse liegt, wenn die Kurbelarme waagerecht positioniert sind. Woher diese Empfehlung kommt ist unklar, es könnte aber sein, dass diese Position für eine ausgeglichene Gewichtsverteilung sorgt. Wird dieser Empfehlung gefolgt, hängt der SWR von der Länge des Oberschenkelknochens ab, ein kürzerer Knochen erfordert einen steileren SWR.

Der Nachsitz des Sattels

Mit dem Nachsitz ist die Lage des hinteren Sattelbereichs hinter einer senkrechten Linie gemeint, die durch die Mitte der Kurbelachse gezogen wird (dort ist der Kurbelarm befestigt). Der Sattel wird so eingestellt, dass ein von der Patella gefälltes Lot die Pedalachse halbiert, wenn sich der Kurbelarm in einer waagerechten, nach vorn gerichteten Position befindet. Auf diese Weise wird eine mögliche Belastung auf das Kniegelenk reduziert und die potenzielle Krafterzeugung maximiert. Wird der Nachsitz verändert, wirkt sich dies auf die Winkel der Gelenke aus. Die Stellung der Knie über der Pedalachse sollte als Ausgangspunkt betrachtet werden, von dem aus kleinere Anpassungen gemacht werden können. Ein zu weit nach vorn eingestellter Sattel verkleinert den Winkel des Knies am oberen Totpunkt (OT). Dann ist eine verstärkte Aktivität des Quadrizeps nötig, um das Knie zu strecken, was Patella-Femur-Verletzungen auslösen kann. Umgekehrt kann ein zu weit nach hinten positionierter Sattel die effektive Arbeit der Hüftstrecker (Oberschenkelmuskel und Gluteus maximus) und Kniebeuger (Gastrocnemius und Bizeps femoris) einschränken.
Triathleten und Zeitfahrer, die mit der Längsausrichtung des Sattels experimentierten, nahmen vielfach eine extrem nach vorn gerichtete Haltung ein, um so den Luftwiderstand zu senken und gleichzeitig die Ausgangsleistung zu maximieren. Aus Gründen der Sicherheit sollten sich derartig extreme Positionen aber auf Sprint- und Zeitrennen beschränken.

Schuhe und Pedale

Es ist generell anerkannt, dass die Verwendung von Pedalen, die an den Schuhen (als Klickpedale oder mit Schlaufen) befestigt sind, eine antreibende Drehmomenterzeugung auf einen besonders großen Teil des Pedals erlaubt.
Es hat sich gezeigt, dass Clips die Effizienz im frühen Bereich des zyklischen Bewegungsablaufs steigern, da die normale (senkrechte) Belastung auf das Pedal besser genutzt wird. Außerdem wird die effektive Scherkraft (horizontal) am unteren Totpunkt (UT) und während der Hebungsphase besser genutzt. Die Verwendung von Pedalen mit Zehen-Clips (wie bei vielen Übungsrädern zu sehen) oder klicklosen Pedalen (ähnlich einer Skihalterung) erhöht die Aktivität des Rectus femoris (Hüftbeuger), des Bizeps femoris (Hüftstrecker) und des Tibialis anterior (Fußgelenkheber), wodurch es zu einer gleichzeitigen Abnahme der Aktivität von Vastus medialis, Vastus lateralis (Kniestrecker) und Soleus (Waden-Plantarflexor) kommt. (Es heißt Dorsalflexion, wenn die Zehen nach oben gezogen werden, und Plantarflexion, wenn die Zehen nach unten zeigen.)
Mit der Einführung der Klickpedalen traten Verletzungen auf, die auf eine schlechte Einstellung und Ausrichtung der Fußhaken (oder Platte) am Radschuh zurückgeführt wurden. Biomechaniker waren sich darüber einig, dass ein starres Anbringen des Fußes an das Pedal während des Tretens nur unnötig viel Belastung auf das Knie ausübt. Aus diesem Grund wurde ein Pedalsystem entworfen, das einem drehenden Bewegungsfreiraum für den Schuh Platz lässt. Platziert man den Fußballen direkt über dem Pedal, so nimmt die Belastung auf die Kniebänder ab. Dies wird als die effizienteste Radfahrposition angesehen, da sie einen höchstmöglichen mechanischen Vorteil für die Knöchel-Plantarfelxionsmuskeln (Gastrocnemius und Soleus) bietet, wenn der Kurbelarm gedreht wird. Eine weiter hinten liegende Fußhaltung, z. B. mit dem Pedal in der Fußwölbung oder unter der Ferse, steigert die Aktivität der Hüftstrecker und -beuger, gestattet aber nicht den vollen Bewegungsbereich des Fußgelenks, der für eine effektive Krafterzeugung notwendig ist, während das Pedal den UT passiert.
Einige Radfahrer bevorzugen es, die Stollen ihrer Radschuhe so zu montieren, dass sich der Fußballen ein wenig vor oder hinter der Pedalachse befindet. Liegt der Fußballen vor der Achse, wird der effektive Hebelarm vom Fußgelenk zur Pedalachse verkürzt, wodurch weniger Kraft zur Stabilisierung des Fußes auf dem Pedal benötigt wird. So werden auch Achillessehne und Gastrocnemius einer geringeren Belastung ausgesetzt. Triathleten und Zeitfahrer bevorzugen diese Position, da sie ihnen ermöglicht, beim Fahren in hohen Gängen mehr Kraft zu erzeugen, auch wenn es die Möglichkeit einschränkt, in hohen Trittfrequenzen zu treten.
Die Haltung des Fußballens hinter der Pedalachse verlängert in wirksamer Weise den Hebelarm vom Fußgelenk zur Pedalachse. So wird es für den Fuß schwieriger, als starrer Hebel zu fungieren. Achillessehne und Gastrocnemius müssen so härter arbeiten, um den Fuß auf dem Pedal zu stabilisieren. Sprinter verwenden bevorzugt diese Einstellung, da sie es ihnen ermöglicht, bei Disziplinen, in denen nur ein Gang verwendet wird, in höheren Trittfrequenzen zu treten. Die Position der Stollen sollte anhand einer biomechanischen Analyse anatomische Variationen des Normalzustandes zulassen. Ein Radfahrer mit einer äußeren Schienbeinrotation sollte beispielsweise die Stollen in einer etwas nach außen gedrehten Haltung anbringen. Besonders für Fahrer mit einem fixierten Schließensystem stellt dies einen kritischen Aspekt dar, denn anders als beim Gleitsystem sind Bewegungen des Fußes zum Ausgleichen dieser Variationen nicht möglich.

Haltung des Oberkörpers

Das beim Triathlon und Zeitfahren beliebte Lenkerdesign „Aerobars“ wurde entwickelt, um die Aerodynamik der Fahrer zu verbessern, indem eine „liegende“ Position, ähnlich dem Ski-Abfahrtslauf, eingenommen werden kann. Ein aerodynamischer Lenker mit Armlehnen ermöglicht es dem Fahrer, eine Haltung mit flacherem Rücken und gesenktem Oberkörper einzunehmen. Letztlich bestimmt die Flexibilität des Fahrers die komfortabelste Position auf dem Rad. Einige Fahrer haben Schwierigkeiten, den Rücken flach zu halten, weil dadurch das Becken nach vorne gedreht wird. Auf diese Weise gerät die Hüfte am oberen Totpunkt in eine größere Beugung. Die gesteigerte Hüftbeugung verlängert effektiv die Hüftstrecker, während die Beuger verkürzt werden. Dadurch könnte die Fähigkeit des Fahrers, korrekt zu treten, beeinträchtigt werden. Zudem wird das Einatmen durch die ungewohnte und eingekrümmte Haltung am Anfang erschwert: Im Vergleich zum aufrechten Radfahren kommt es bei Verwendung von Aerobars zu einer geringeren maximalen Sauerstoffaufnahme und einer niedrigeren maximalen Ventilation.

Sarah Phillips

Quellenangaben
1. The Physiology and Biomechanics of Cycling, 1978, John Wiley and Sons, New York.
2. Exercise and Sport Science Reviews, 1991, Bd. 19, S. 127–169
3. Medicine & Science in Sports & Exercise, 1977, Bd. 9, S. 113–117
4. Medicine & Science in Sports & Exercise, 1976, Bd. 8, S. 119–126
5. Journal of Biomechanics, 1985, Bd. 18, S. 631–644
6. Ergonomics, 1983, Bd. 26, S. 1139–1146
7. Medicine & Science in Sports & Exercise, 1995, Bd. 27, S. 730–735
8. Journal of Sports Sciences, 1997, Bd. 15, S. 395–402
 

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