Fahrradzukunft

Ausgabe 20

Juni 2015

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Braucht ein Fahrradsattel eine Nase?

von Ralf Stein-Cadenbach

1 Worum es geht

Das heute verfügbare Angebot an Fahrradsätteln stellt sich äußerst variantenreich dar. Zahlreich sind auch die Begründungen für jede dieser Varianten. Diskussionen über Sättel enden regelmäßig in der richtigen aber wenig befriedigenden Feststellung, dass jeder Hintern nun mal verschieden ist.

Die allgemeine Unzufriedenheit gebiert neue exotische Modelle. Von verschiedenen Erfindern und Kleinherstellern wird die Grundform des Sattels selbst bezweifelt: Die Sattelnase soll weg.

In erster Linie werden Radfahrer angesprochen, für die der Gesundheitsaspekt das wichtigste Motiv fürs Radfahren ist. Inzwischen erweisen sich aber auch andere Radfahrer offen für Neuerungen.

Zum Einstieg ins Thema:

Ich möchte hier mehrere Gründe aufzählen, die in diesen Zusammenhang genannt werden oder davon abgeleitet werden können:

  1. Perineum

    Blut- und Nervenbahnen, Harnröhre, Geschlechtsorgane sollen nicht gepresst werden. Wo nichts ist, kann auch nichts drücken. [1] [2] [3] [4]

    Kritiker weisen darauf hin, dass es sehr stark auf die genaue Einstellung und Sitzposition ankommt. Außerdem existieren für Extremfälle immer noch Liegeräder.

    Die meisten Hersteller ziehen konservative Lösungen vor wie z. B. Sicken, Langlöcher, Stufen oder weiche Elemente in der Sattelmitte. Es haben sich Erzeuger extremer Sättel auf dem Markt behauptet, die revolutionär die Sitzfläche veränderten, ohne dem Kunden eine ungewohntes Design zuzumuten.

    Bild 1: Sattelflächen mit und ohne (unten) Nase mit vergleichbarer Sitzflächenbelastung
  2. Hoseneinsatz

    Für Radsportler sind sehr schmale Rennsättel üblich. Ein gepolsterter Einsatz im Schritt verteilt die Belastung. Er wärmt allerdings auch – besonders unpassend für männliche Fahrer.

  3. Unisex

    Hersteller mit hochwertigem Anspruch differenzieren zwischen Sätteln, die für männliche oder weibliche Anatomie zugeschnitten ist. Bei ausschließlicher Belastung der Sitzbeine kann darauf verzichtet werden. Das Angebot konzentriert sich. Die Chance steigt, (schneller) einen passenden Sattel zu finden.
    Anmerkung: Stufensättel sind ebenfalls geschlechtsneutral (Bild 1, Modell rechts oben)

  4. Anpassung und Beweglichkeit

    Der Wegfall der Sattelnase ergibt einen neuen konstruktiven Spielraum. Passend zur Anatomie können zwei Sattelhälften getrennt stufenlos in Breite und Winkel (zueinander) eingestellt werden. Die individuelle Anpassung ist ein wesentlicher Bestandteil für einen ergonomisch optimalen Sitz. Es kommt auf Nuancen an. [5] [6]

    Mit einer Winkeländerung der Schenkel ist eine Anpassung an die Schambeinbögen möglich. Damit ist auch ein Unisex-Angebot mit teilweiser Schambeinbelastung denkbar.

  5. Durchstieg

    Die Mehrheit der Radfahrer im Alltagsbetrieb steigt innen auf. Dabei erweist sich die Sattelspitze als hinderlich. Alte Menschen brauchen Erleichterung beim Auf- und Abstieg, weil sie weniger beweglich sind, und Kinder, weil sie relativ hoch sitzen müssen (Pedalaufsetzer). Radfahrer sitzen ergonomisch häufig viel zu tief, um leichter mit den Füßen den Boden zu erreichen. Hier kann ein unkomplizierter Auf- und Abstieg hilfreich sein.

    Wenn Kinder absitzen und zwischen den Rädern stehen, geht es recht beengt zu.

    Unter schwierigen Verhältnissen ist ein niedriger Durchstieg vorzuziehen. Aus diesem Grund sind auch die Oberrohre von Mountainbikes tiefergelegt, um ein unkompliziertes »Standover« zu erleichtern.

  6. Kleidung

    In der europäischen Geschichte spielte das Fahrrad eine beachtenswerte Rolle für Selbstbewusstsein und -ständigkeit von Frauen. Im Vordergrund der Auseinandersetzung stand die Kleiderfrage. [7]

    Herausragende Teile am Fahrrad sind mit geräumiger luftiger Kleidung nicht vereinbar und führten zum bekannten »Rocksattel«. Leider war dieser anatomisch sehr ungünstig gestaltet. Heutzutage ist das Problem weniger aktuell, weil Frauen mehrheitlich Hosen tragen.

    In zahlreichen Ländern der wärmeren Hemisphäre sind eng anliegende Kleidung bzw. Damenhosen aber bis heute nicht üblich und erwünscht. Radfahren ist eine rein männliche Angelegenheit.

    Wer das Radfahren dort auch unter Frauen fördern möchte, wird um die Kleiderfrage nicht herumkommen. Eingrenzungen der Bekleidungswahl sind beim Fahrrad generell kontraproduktiv, weil sie dem unvergleichlichen Vorteil unkomplizierter Verfügbarkeit zuwiderlaufen. Die Kleiderfrage darf keinesfalls unterschätzt werden, aus Gründen der thermischen Regulation und des Respekts gegenüber anderen Kulturen.

  7. Sturzfolgen

    Jedes Teil, das beim Fahrrad herausragt, stellt bei einem Unfall eine potentielle Verletzungsursache dar. Allgemein werden bei sportlichen Disziplinen mit großer Sturzgefahr (BMX, MTB-Downhill) Sättel mit stumpfen Spitzen und gerundeten Ecken bevorzugt.

  8. Gewicht

    Auch die Sattelnase wiegt etwas! Es mag überspannt klingen, aber Sportler oder die, die sich als solche fühlen, eifern um jedes Gramm Gewichtsreduzierung. [8]

  9. UCI-Regeln (indirekter Punkt)

    Die UCI gibt für Rennmaschinen Maße vor, die die Position der Nasenspitze gegenüber dem Tretlager eingrenzt. Dadurch soll verhindert werden, dass sich der Fahrer mit einer extremen Aero-Position einen Zeitvorteil erschleicht. Mit einem nasenlosen Sattel kann diese Vorgabe stärker ausgereizt werden.

    Beispielsweise sitzt der Benutzer eines Adamo-Sitzes weit vorne: der größte Teil der gabelförmigen Spitze ist keine Doppelnase, sondern mittlere Sitzfläche – vergleichbar einen Nasensattel mit Langloch, dem man ein Drittel vorne abgesägt hat (Bild 1, Modell unten links). [9] [10]

    Sättel der Hersteller »ISM« oder »Dash« haben im Triathlonsport ihren Ursprung. Diese Sättel sind im Gegensatz zu anderen »noseless«-Vertretern keine Sitzbeinbelaster, beanspruchen aber auch eine Dammentlastung.

Es gibt also mehrere Gründe, die Sattelnase in Frage zu stellen. Auf eine nähere Bewertung möchte ich hier verzichten. Dahinter steht jedoch die Überlegung: Inwieweit ist die längliche dreieckig-taillierte Grundform des Fahrradsattels überhaupt begründbar? Warum ist ein Sattelteil notwendig, der definitiv nicht zum Sitzen gedacht ist?

Im Unterschied zu medizinischen/ergonomischen Publikationen möchte ich mich im folgendem auf die Frage konzentrieren, welche prinzipiellen dynamischen und kinematischen Voraussetzungen für eine Konstruktion eines Sattels zu beachten sind.

Auf eine sorgfältige Ausarbeitung, die die übliche Form des Fahrradsattels begründet, bin ich nicht gestoßen. Es gibt keinen ernstzunehmenden Experten, der als Anwalt der Geschichte auftritt. Er trüge zwingend die Beweislast. Ich bin auf vereinzelte Zitate angewiesen, aus denen ich im Folgenden die Argumente generiere und ergänze.

2 Definition und Erläuterung der Ebenen

Bild 2: Definitionen zu Sattelform und Sitzbereich

Das Druckbild entspricht einem Sattel mit teilweiser Entlastung des Perineums.

Die Sattelnase ist nicht per se definiert. Und damit auch nicht »noseless«-Sättel – die Bandbreite ist also groß. Gemeinsam ist allen Modellen, dass eine Berührung der Oberschenkel an der Spitze nicht möglich ist. Die vordere Sitzfläche ist dagegen nicht oder nur teilweise vorhanden.

Beispiel: Die gestrichelte Kontur in Bild 2. Für einen Nasenlosen ist die Form (teilentlastetes Perineum) sehr großzügig geschnitten, zumindest ausreichend für Zielsetzungen wie leichteren Durchstieg oder Freiheit der Bekleidungswahl. Ob es anatomisch/medizinisch sinnvoll ist, ist sicherlich nur individuell zu beantworten (vgl. auch [11]).

Die meisten »noseless«-Sattel sind radikale Sitzbeinbelaster: die vordere Sitzfläche unter den Schambeinbögen entfällt. Auch Nasensättel können einseitige Sitzbeinbelaster sein, z. B. Stufensättel mit ausgeprägter Stufe.

Orientierung liefert das Bild 2: für die Ebenen XY und YZ ist die Sattelkontur (schwarz) maßgebend, für die Ebene XY die reale Sitzfläche, hier vereinfacht als buntes Druckbild dargestellt. Die Behandlung der Ebene XZ ist nur für die oben genannten Gründe 1–3 relevant.

3 Versuche

Die folgenden Versuche führte ich an meinem Mountainbike (Hardtail) in einer für Touren geeigneten Sitzposition aus.

Versuch mit Sitzbein- und Schambeinbelastung
Bild 3: Gekürzter Sattel mit neuem Sattelgestell

Basis des gekürzten Versuchsmodells war ein 9-Euro-Discounter-Sattel. Die Spitze kappte ich um 115 mm – ein brutales Unternehmen, dass im merkwürdigen Kontrast zur diffizilen Profilgebung von Sätteln mit hohen ergonomischen Anspruch steht, aber gegenüber käuflichen »Noseless«-Sättel einen gewichtigen Vorteil besitzt: besondere Eigenarten oder gar Konstruktionsmängel können bei der Interpretation nicht stören. Wichtig ist vor allem: eine seitliche Berührung der Oberschenkel an der Sattelspitze ist nicht mehr möglich. Weil sich dabei das Gestell verhärtete, federte ich die neue Spitze mit einer Druckfeder gegenüber den Streben ab. Ich fuhr dieses Modell etwa 5 Stunden auf Landstraße, Radweg, sandigen oder verwurzelten Wegen, abwärts, aufwärts, freihändig – alle Zustände. Besonderheiten bei der Fahrt konnte ich nicht registrieren. Nach einer gewissen Zeit verlor ich das Gefühl, dass sich etwas geändert hat, und musste mich regelrecht zwingen, konzentriert Fahrzustände zu beobachten (vgl. auch [12]).

Versuch mit reiner Sitzbeinbelastung
Bild 4: Verkehrt montierter Sattel, Fahrtrichtung nach links

Ich montierte eine rückwärtsgewandte Sattelstütze und setzte einen Sattel mit gerundeter Hinterkante (BMX) ein – Nase nach hinten. Der Sattel wurde so eingestellt, dass die Po-Auflage die ursprüngliche Position einnahm.

Ich unternahm meine erste Testfahrt. Der verkehrte Sattel war natürlich zu hart.

Meine Fahrt umfasste gepflasterte Fahrbahn, Feldwege und eine Abfahrt über einen steinigen Waldweg.

Einziges Manko: es war nur schwer möglich, damit freihändig zu fahren.

»Sattel ohne Nase sind gefährlich, weil die Seitenführung fehlt. Man kann nicht mehr geradeaus fahren. So was ist nicht nur Menschenverdummung, solche Sattel gehören als lebensgefährlich eigentlich verboten.« [13]

Nun – inzwischen hat sich herumgesprochen, dass es nicht wenige Radfahrer gibt, die problemlos nasenlose Sättel benutzen.

Aber: Es kann doch nicht sein, dass ein Jahrzehnte lang bewährtes typisches Element des Fahrrads keine zweckmäßigen Ursachen hat!

Es hat rationale Gründe – aber andere als die kolportierten.

4 Sattel und Steuerung – Ebene XY

Bild 5

»… a›standard‹ saddle has a nose for a reason: it aids steering, a cyclist’s inner thighs having more influence over direction and ›feel‹ than most people think.« [14]

»We’ve tried noseless seats in our role as product testers … There’s nothing between your thighs, nothing to slide forward on. When you turn your hips, the bike doesn’t turn with you.« [15]

Dank des Nachlaufs drehen sich nicht nur Lenker, Gabel und Vorderrad, sondern auch der gesamte Rahmen um den hinteren Aufstandspunkt (rot). Man könnte also die Lenkbewegung als eine Bewegung des Rahmens/Hinterrads gegenüber Lenker/Gabel/Vorderrad beschreiben. Freilich: Die extrem ungünstigen Hebelverhältnisse und der ergonomisch schlechte Kraftangriff führen dazu, dass nur der Lenker bewegt wird und Rahmen/Fahrermasse den trägen Gegenpart spielen (Ausnahme: Knicklenker). Die entsprechende Drehbewegung am Sitz liegt normalerweise unter 1° und wird vom Fahrer per Torsion über den Körper unbemerkt übernommen. Er kann sich noch so sehr den Po verrenken, er wird immer mit dem Arm lenken. Ein Vergleich: Ein Bootsfahrer bewegt das Ruder nach links. Tatsächlich wird das Boot dank Gegenkraft leicht in entgegen gesetzter Richtung gedreht.

Bild 6: Kräfte in Lenkebene XZ (Draufsicht)

Das Hebelverhältnis vorne c:d ist ungleich besser als das hintere a:b.

Es ist tatsächlich möglich, ohne Lenker ein Fahrrad zu steuern (freihändig) bzw. bei der Steuerung mitzuwirken, indem mittels Gewichtsverlagerung verschiedene Effekte ausgelöst werden: Kreiselpräzession, Lenkkopfabsenkung, kegelförmiges Abrollen des Reifens. Die Sattelnase bleibt dabei unbeteiligt.

Im Zusammenhang zur angeblichen Steuerung über den Sattel taucht häufig der Begriff »führen« auf. Ohne Sattelnase würde »sich das Rad nicht mehr mit den Oberschenkeln führen« lassen. [16]

Der Begriff »Führen« steht für einen speziellen Vorgang, bei dem mit einer geringen Kraft über einen langen Weg die Richtung eines relativ schweren Fahrzeugs/Tiers bestimmt wird (Schiene, Deichsel, Seil). Das passt scheinbar sehr gut zur Erfahrung sehr niedriger seitlicher Kräfte an der Sattelnase. Allerdings: »Führen« ist ein Steuervorgang, der von außen eingeleitet wird. Der oder das Führende kann nicht gleichzeitig zur geführten Masse gehören. Die Lokomotive nimmt nicht ihre eigene Schiene mit sich und der Esel lenkt sich nicht selbst mit dem Zügel im Maul. »Führen« mit der Sattelspitze ist Münchhausen-Physik.

Ergebnis

Ein Steuern mit der Sattelspitze ist nicht notwendig und aus Dimensionsgründen auch nicht möglich. Der Fahrer kann sein Fahrrad prinzipiell nicht mit der Sattelnase »führen«.

5 Seitenhalt in Kurven – Ebene YZ

Bild 7

Nasenlose Sättel »haben jedoch nie größere Verbreitung gefunden, da man keinen Seitenhalt hat und die Kontrolle über das Fahrrad bei Kurvenfahrt verliert. Ohne Sattelnase fehlt der Seitenhalt beim Fahrradfahren, ein sicheres Lenken ist nicht mehr möglich.« [17]

»Wieso haben Fahrradsattel eine Nase? Zum Auflegen der Weichteile und für die Balance auf dem Rad. In Kurven drückt man automatisch die Oberschenkel gegen die Sattelnase.« [18]

In der Kurve nimmt der Fahrer mit Fahrrad eine Schräglage mit dem Winkel φ ein, der dem Tangens von Gewichtskraft Fg und Zentripetalkraft Fz entspricht. Lenkwinkel α, Neigungswinkel φ und die Geschwindigkeit v stehen im funktionalen Zusammenhang. Ist der Lenkwinkel zu stark, stürzt der Fahrer nach außen, ist er zu niedrig, kann er nach innen fallen.

Bild 8: Kräftegleichgewicht mit gemeinsamen Schwerpunkt (übliche Darstellung)

Kräftegleichgewicht
Fz = m ∙ v2 ÷ R
Fg = m ∙ g
tan φ = Fg ÷ Fz = g ∙ R ÷ v

Kurvenradius
R = f (α)

Neigungswinkel
φ = f (α,v)

Primäre Steuergröße
Lenkwinkel α

Die Drehmomente der trägen und schweren Masse heben sich auf; es spielt keine Rolle, wenn der Fahrer ca. 5 mal so schwer ist wie sein Fahrrad. Er wird also nicht aus der Kurve herausgetragen, sondern bleibt in seiner Position. Sie ist vergleichbar einem Kind auf seinen Sitz im Kettenkarussell: Es muss sich nicht entgegen der Fliehkraft an der äußeren Kette abstützen. Ein dickes Kind fliegt auch nicht höher und weiter.

Der Ausgleich der Kräfte ist grundlegend für das Zweiradgleichgewicht. Fahrer und Zweirad können mit hoher Genauigkeit dynamisch als eine gemeinsame Masse dargestellt werden. Es ist auch nicht notwendig, dass der Fahrer auf dem Sattel sitzt (Tretroller, BMX u.a.). Er kann sich auch schräg oder versetzt auf seinen Rad positionieren. Entscheidend ist ausschließlich die gemeinsame Hochachse durch den Schwerpunkt bzw. der Neigungswinkel. Seitenkräfte oberhalb der Aufstandspunkte sind besser als Scherkräfte zu bezeichnen.

Ergebnis

Der Ausgleich der Kräfte bei Kurvenfahrt verhindert, dass der Fahrer seitlich vom Sattel geschoben wird.

6 Seitenhalt und Gleichgewicht unter äußeren Störgrößen – Ebene YZ

Die zentrale Rolle der Zentripetalkraft führt zu einer allgemeinen Beschreibung des Ungleichgewichts: Neigung, Lenkeinschlag und Geschwindigkeit stimmen nicht mehr überein. Fahrrad und Radfahrer reagieren auf seitliche Störgrößen durch Lenkeinschlag, um sich dank Trägheit wieder aufzurichten. Das Fahrrad samt Fahrer kippt um den Aufstandspunkt. Normalerweise sind seitliche Störgrößen sehr gering. Wenn aber die entstandene Abweichung nicht mehr durch einen Lenkeinschlag ausgeglichen werden kann, kommt es zum Sturz.

Seitlich wirkende Störgrößen führen zum Kippen, sehr große zum Sturz – und eben nicht zum Ablösen vom Sattel. Radfahrer und Fahrrad stürzen gemeinsam – jedenfalls seitlich. Die Situation ist anders als bei Pferd und Reiter: das Pferd wiegt ein mehr Faches seiner Last und stützt sich als Mehrspurer auch seitwärts am Boden ab. Ein feindlicher Ritter konnte weiland seinen Gegner mit der Lanze vom Pferd stoßen – bei einem ebenbürtigen Vorgang reißt der Fahrer sein Rad mit.

Es ist bekannt, dass mit einem »noseless«-Sattel durchaus gefahren werden kann. Mit erhöhten Ansprüchen dagegen – so die verbreitete Meinung – käme man nicht ohne zusätzlichen formschlüssigen Halt an der Sattelspitze aus. Das ist nicht das Problem: es geht für den Fahrer gar nicht darum, sich auf den Sattel zu halten. Er ist nicht die Last des Fahrrads. Er gehört dazu. Seine Position zum Fahrrad ist dem Bestreben untergeordnet, das Gleichgewicht zu halten. Dabei kann es sinnvoll sein, den Sattel zu verlassen.

Beispiel: Bergab ein Wurzeltrail bei hoher Geschwindigkeit auf dem MTB. Was macht der Fahrer, wenn es kritisch wird? Er erhebt sich aus dem Sattel, wie alle Radfahrer, deren Gleichgewicht gefährdet ist, siehe BMX oder MTB-Trial. Mit dem erhöhten Gesamtschwerpunkt verbessert er das Trägheitsmoment über den Aufstandspunkt.

Ein weiterer Grund: Im Stehen hat er einen besseren Zugriff. Kräfte und Hebel an den Extremitäten sind weit überlegen. Der Fahrer zieht es vor, seine träge Masse vom hin- und herspringenden Fahrrad zu trennen. Finanziell besser betuchte MTB-Fahrer stellen im Downhill den Sattel mit einer Vario-Stütze herunter. Sattel weg!

Der dynamische Ausgleich von seitlich wirkenden Störkräften beim Zweiradprinzip bedeutet nicht, dass deren schädliche Wirkung verschwunden ist. Sie erscheinen an anderer Stelle: tatsächlich ist das Zweiradprinzip in sehr starken Maße vom Kontakt von Fahrbahn zu Reifen abhängig (Bild 8: rot schraffiert). Ohne Fremdeinwirkung sind seitwärtige Stürze im Alltagsbetrieb meistens Wegrutsch-Unfälle. Die schädlichen Auswirkungen der Seitenkräfte verschieben sich nach unten.

Ergebnis

Seitliche Störgrößen wirken sich empfindlich auf das Gleichgewicht aus. Zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts ist der Kontakt zum Sattel nicht notwendig, unter extremen Ansprüchen sogar schädlich. Oberhalb des Radaufstands sind extern ausgelöste Scherkräfte quer zur Fahrtrichtung nicht charakteristisch für das Zweiradprinzip.

7 Kräfte für den Seitenhalt – Ebene YZ

Annahme: Der Sattel wird mit einem Gewicht von 40 kg belastet. Der Haftreibungskoeffizient dürfte sehr unterschiedlich ausfallen, normalerweise aber 0,5 nicht unterschreiten. Dazu addiert sich ein Formwiderstand durch Polsterung. Der seitliche Widerstand kann also bis zum Faktor 100 größer sein, als das mehr oder weniger zufällige Schleifen an der Sattelspitze. Starkes Reiben, Quetschen oder Verklemmen tritt nicht auf.

Offensichtlich wird die Haftreibung unterschätzt, weil die Sitzfläche eines normalen Fahrradsattels sehr klein ist. Die geläufige Vorstellung ist falsch: Eine größere Reibfläche beeinflusst die Größe der Haftreibung fast gar nicht.

Weil die Nase nun mal da ist, kommen Berührungen zustande, zufällig, aber auch bewusst. Es gibt Radfahrer, die ihr Verhalten danach ausrichten – aus welchen Gründen auch immer. In Grenzen ist das Verhalten sicherlich dynamisch und ergonomisch tolerabel. Problematisch wird es, wenn es – fern aller technischen Definition – zu einem »Führen« erhoben wird und damit einen quasi-notwendigen Charakter erhält.

Ist die Sattelnase breit und das Becken schmal, so treten häufiger Kontakte auf. Wer von einem Sattel mit breiter Nase auf einen mit schmaler wechselt, wird normalerweise nichts vermissen. Für den umgekehrten Fall gilt ähnliches: Der Fahrer erkennt keinen Vorteil. Menschen sind anpassungsfähig – und die meisten ergonomischen Regeln nicht in Stein gemeißelt.

Die Normalkraft Fn des Haftreibungswiderstands wird nicht nur durch das Gewicht bestimmt. Es treten zusätzlich andere Kräfte auf:
Fn = Fg + Fsy – Fty

Störgrößen von unten haben fast immer auch eine vertikale Komponente Fsy, die Fn erhöht!

Dagegen wird die Normalkraft reduziert, wenn starke Beinkräfte Fty wirksam werden.

Bild 9

Der sportliche Fahrer erarbeitet seine erwünschte Position gegenüber dem Rad vorwiegend mit Armen und Beinen. Fahrrad und Mensch stehen ständig unter wechselnder Spannungen, die in der Summe eine dynamische Einheit Mensch-Maschine erzeugen. Er selbst ist die größte Störgröße – und gleichzeitig die Regelgröße. Störungen von außen werden im Wechselspiel der eigenen eingeleiteten Kräfte regelrecht geschluckt. Bei großen Leistungen wird das Gewicht vom Sattel auf Pedale und Lenkergriffe verlagert. Der Abnahme der Normalkraft am Sattel (passiv) stehen also Haltekräfte (aktiv) gegenüber, die wesentlich besser in der Lage sind, Scherkräfte aufzunehmen. Zwar steigen die Ansprüche im sportlichen Betrieb, aber nicht am Sattel. Dessen Bedeutung sinkt. Die aktive Lastaufnahme an Pedalen und Lenkergriff löst die passive ab (Sattelwiderstand).

Ergebnis

Die Haftreibung auf einer üblichen Sitzfläche reicht sicher aus, um ein seitliches Verschieben unter Störgrößen zu verhindern. Eine Absenkung der Haftreibung durch eigene Trittkraft hat keine negative Folgen: Der sportliche Fahrer bestimmt seine Sitzposition mittels eingeleiteter Kräfte auf Lenker und Pedale.

8 Kräfte und Störgrößen in Fahrrichtung – Ebene XZ

Bild 10

Die Satteloberfläche muss eine Streckung der Oberschenkel hindernisfrei ermöglichen. Gleichzeitig darf der Fahrer auch nicht nach vorne abrutschen/abkippen, beispielsweise beim Überfahren von Hindernissen. Die abstützende Handkraft arbeitet dem entgegen. Ein Verrutschen nach vorne kann durch Stöße von vorne oder starke Bremsmanöver verursacht werden. Der Schwerpunkt wird verlagert und der Radfahrer stürzt vornüber. Wenn die Haftreibungsschwelle erst überwunden ist, gibt es auch keinen »Bremsweg« auf der Sattelnase mehr.

In Fahrtrichtung kann die Körpermasse nicht pendelnd nachgeben. Die entsprechenden Scherkräfte an der Satteloberfläche sind also um ein Vielfaches größer.

Bild 11: Drehmomentaufnahme für extrem unterschiedliche Sitzflächen am Beispiel bremsender Radfahrer

Der Körper oberhalb des Sattels wird mit Gewichtskraft Fg und der Beschleunigungskraft Fa belastet. Die Beschleunigung a resultiert aus einer dynamischen Störung in Fahrtrichtung. Die resultierende Kraft Fr greift mit dem Hebel r an. Dem steht das abstützende Moment am Lenker Fl ∙ l und die Abstützung am Sattel Fk ∙ k gegenüber.

Die Sitzlänge l ist wesentlich länger als der Hebel k. Folge: Am Lenker können fast alle Kräfte aufgenommen werden. Ob die reale Sitzlänge l 15 oder 30 Mal so groß ist wie die kurze Stützlänge k, ist dimensionsmäßig irrelevant. Auch sind keine negativen Auswirkungen auf die ergonomisch korrekte Sitzhaltung zu befürchten (einschließlich: Stufensättel).

Anders sieht es aus, wenn die Haltekraft am Lenker entfällt, der Lenker locker in der Hand liegt oder gar freihändig gefahren wird. Geringe Unregelmäßigkeiten der Fahrbahnoberfläche führen zu Kippbewegungen nach vorne, die der freihändig Fahrende seinerseits durch gezieltes Beschleunigen ausgleicht (vergleichbar: Segway-Regelung). Eine relativ große Stützlänge kann den sensiblen Regelungsvorgang durchaus unterstützen [19].

Hollandräder sind Klassiker, deren Defizite durch einen anspruchsvollen Fahrstil mit fließenden Bewegungen und geringen Lastspitzen ausgeglichen werden. Für scharfe Bremsmanöver beispielsweise sind sie nicht gemacht.

Die verbreitete Zuordnung »noseless Sattel – aufrechte Sitzhaltung« hat zwei Ursachen: Die hierzulande bekannten Modelle und die medizinische Indikation eines Nischenprodukts. Aufrecht auf dem Rad sitzen gilt generell als gesund. Auch findet keine Differenzierung der unterschiedlichen Formen aufrechter Sitzhaltung statt (Cruiser, Cityrad, Hollandrad).

Bild 12

Im Gegensatz zu geschulten Sportlern besitzt der normale Radfahrer nicht die Körperspannung, die die Gelenke im Oberkörper praktisch still legt. Folgerichtig lassen sich aus der obigen Darstellung (Bild 12) nicht die realen Auflagekräfte ermitteln. Es treten Kraftkomponenten in Längsrichtung auf. Auf der Satteloberfläche werden sie durch Reibung aufgenommen. Bei starken negativen Beschleunigungen (Bremsen, Stöße) kann es durchaus zu unerwünschten Bewegungen (Rutschen) kommen, weil mit der Verlagerung der Auflagekräfte nach vorne auch die Normalkraft/Haftreibung an der Satteloberfläche reduziert wird. Mit der Größe der Sitzfläche hat dagegen der Reibwiderstand fast nichts zu tun. Reine Sitzbeinbelaster sind also nicht benachteiligt.

Der Sattel besitzt in Fahrtrichtung einen Widerstand dank Formgebung, Verformung und Haftreibung. Daneben ist der wichtigste Faktor die Sitzposition, insbesondere der Winkel zwischen Armen und Oberkörper. Hängende Arme können kaum Kräfte in Fahrtrichtung aufnehmen.

Das primäre Ziel bei der Entwicklung von nasenlosen Sätteln ist, gesundheitlichen Schaden zu vermeiden. Darüber hinaus verlangt der Kunde einen verbesserten Komfort. Ein zwiespältiges Motiv. Radfahren und eine gewisse Anstrengung gehören nun einmal zusammen. Andererseits wird bei einem reinen Sitzbeinbelaster der Druck lokal erhöht, wenn auch nur gering.

Hier zwei Konzepte, die offensichtlich vom Wunsch eines erhöhten Komforts geprägt sind:

  1. Der geteilte Kippelsattel ist eine Sonderkonstruktion mit zwei beweglichen Sitzelementen. Ein geteilter Sattel erleichtert die Realisierung einer entkoppelten Bewegung. Er ist aber nicht zwingend »noseless«. Tatsächlich wird der Kippelsattel inzwischen auch mit Sattelnase(n) angeboten.

    Kennzeichnend für den Kippelsattel ist die Gelenkachse G (blau) unterhalb des Sattels, um die herum sich die beiden Sitzelemente drehen.

    Bild 13: Bewegungen am Kippelsattel

    Tritt der Fahrer auf einer Seite zu, wird ein gegenläufiges Moment ausgelöst: Die Sitzfläche wird gegen den Oberschenkel gedrückt, bevor sie sich in die gewünschte Richtung bewegt. Ein anderes Problem ist, dass der Oberkörper auf den Lenker zu stürzt, was natürlich unerwünscht ist. Kippelsättel werden folgerichtig nur für besonders aufrechte Sitzhaltung empfohlen. Beim Treten schiebt sich das Becken – im Widerspruch zur natürlichen Bewegung – nach vorne.

    »Das Design sieht auf dem Papier gut aus, funktioniert in der Praxis eher schlecht.« (Sheldon Brown, [20]). Richtig ist: Die eingängige Idee sieht auch in der Theorie schlecht aus. Die Sitzposition ist statisch instabil. Wenn weder eine Unterscheidung der Ebenen noch die verwirrende Kinematik im Bewusstsein des Fahrers ist, liegt der Schnellschuss nahe, die fehlende Sattelnase sei die Ursache für das gewöhnungsbedürftige Fahrgefühl (vgl. [21] [22]).

  2. Es werden Sättel angeboten, die zwar keine ausgeprägte Nase, aber einen Zwiesel haben. Unter einem Zwiesel versteht man einen Formwiderstand am Sattel vorne oder hinten, um ein verschieben in Fahrtrichtung zu verhindern. Auch wenn er nur sehr klein ist: er ist an einer kritischen Stelle angeordnet. Erstaunlich ist, wenn deren Hersteller auch noch beanspruchen, ein besonders dammentlastendes Produkt anzubieten. Sie seien ja »nasenlos« …

    Bild 14: Sattel mit Gefälle und Zwiesel

Auf Liegerädern mit eher aufrechter Sitzhaltung (»Sesselräder«) besteht die Neigung, nach vorne wegzurutschen. Tatsächlich finden sich bei ihnen Sitze mit Zwiesel oder/und besonders weichen Sattel, die durch die Eigenbelastung eine ähnliche Wirkung haben.

Der Zwiesel ist kein Kuriosum, sondern gehört ursprünglich zum Sattel dazu, genauer: zum Kernledersattel, also dem Klassiker schlechthin.

Bild 15: Kernledersattel

Das Grundprinzip: ein von vorne nach hinten aufgehängtes Leder passt sich dem Körper des Radfahrers an. Die Spanneinrichtung vorne und die Einspannung hinten ist nicht zum Sitzen geeignet – die entsprechende Sattelfläche muss also herausragen. Die größte Zugspannung verläuft durch die Mitte – eben da, wo auch der Damm aufliegt. Seitlich fällt das Leder ab und schafft Raum für die freie Bewegung der Oberschenkel: die glatten Flanken fallen schräg ab. Um nicht herunter zu rutschen, bildet das gespannte Leder in der Mitte eine Art Keil, der sich in den Schritt drückt. Dieser Keil ist der vordere Zwiesel.

Das Prinzip der aufgehängten Satteldecke hat etwa 140 Jahre lang den Fahrradsattel dominiert und damit das Design geprägt. Die Sattelnase des klassischen Ledersattels besteht funktional gesehen aus zwei Teilen: der Einspannung vorne und dem vorderen Zwiesel. Andere Begründungen für eine Sattelnase gibt es nicht.

Nachdem ich auf das MTB umgestiegen bin, liegt der dargestellte Sattel (Bild 15) auf einem Regal im Keller. Ein feines Stück Handarbeit. Er ist in meiner Familie äußerst verhasst.

Wer seinen Ledersattel liebt und damit gut klarkommt, für den ist auch die Sattelnase seines Modells begründbar. Die Entwicklung des Sattels in den letzten 20 Jahren hat sich dagegen in eine andere Richtung bewegt.

Ergebnis

Es gibt keinen schwerwiegenden Grund gegen radikale Sattelkonstruktionen mit ausschließlicher Sitzbeinbelastung. Eine eindeutige Abstützung des Fahrers zu den Kontaktpunkten Lenker und Sattel sollte gewährleistet sein. Glatte, geneigte Sitzflächen erzwingen eine Sattelnase, um die Sitzposition in Fahrtrichtung zu fixieren.

9 Zusammenfassung

  • Die Sattelnase kann prinzipiell keinen Beitrag zur Lenkung, zum Gleichgewicht oder zur Stabilität in Kurven liefern – unabhängig von einer sportlichen oder gemächlichen Fahrweise. Extern wirkende Seitenkräfte haben eine Störung der Gleichgewichtslage zur Folge und kein Verschieben auf der Satteloberfläche.
  • Ein »Führen« mit der Sattelspitze ist physikalisch nicht möglich.
  • Fahrrad und Fahrer stellen eine erstaunliche dynamische Einheit dar. Sie wird durch die abstützenden und steuernden Armkräfte stabil gehalten. Der antriebsstarke Radfahrer positioniert sich mittels seiner Kräfte auf Pedale und Lenker.
  • Abgesehen von artistischen Techniken gibt es keine Begründung, den Sattel nennenswert über die reale Sitzfläche hinaus zu verlängern.
  • Die charakteristische Form eines üblichen Sattels ist historisch auf den dominierenden Ledersattel mit längs aufgehängter Satteldecke zurückzuführen.
  • In Fahrtrichtung kann es zu unerwünschten Reaktionen bei nasenlosen Sätteln kommen, wenn die Kraftaufnahme in der Bewegungsrichtung nicht garantiert ist.
  • Mit der Reduktion der zu berücksichtigen Funktionen verbessern sich die Chancen für Sattelkonstruktionen, die vorhersehbar günstige Ergebnisse liefern.

Zum Autor

Ralf Stein-Cadenbach hat bislang keine großartigen Probleme mit Sätteln gehabt. Er studierte Maschinenbau/Konstruktion und war neun Jahre in der »Interdisziplinären Projektgruppe für angepasste Technologie« an der TU Berlin tätig. Seine speziellen Arbeitsgebiete: Windkrafttechnik und Verdrängerpumpen. Nach Tätigkeiten in der Industrie ließ er sich mit Familie in Niedersachen nieder, wo er seitdem als Hausmann universal beschäftigt ist. In der Zeitschrift »Pro Velo« – Vorgänger der »Fahrradzukunft« – veröffentlichte er theoretische Artikel zum Kinderrad. http://www.cadenbach.de

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