Effect of chainring ovality on joint power during cycling at different workloads and cadences

Abstract

Non-circular chainrings theoretically enhance cycling performance by increasing effective chainring diameter and varying crank velocity, but research has failed to consistently reproduce the benefits in cycling trials. The aim of this study was (1) to investigate the effect of different chainring shapes on sagittal knee joint moment and sagittal lower limb joint powers and (2) to investigate whether alterations are affected by cadence and workload. Fourteen elite cyclists cycled in six conditions (70, 90 and 110 rpm, each at 180 and 300 W), for 2 min each, using three chainrings of different ovalities (1.0-1.215). Kinematic data and pedal forces were collected. For most conditions, only the chainring with the highest ovality (1.215) was characterised by smaller sagittal knee joint moments, smaller relative sagittal knee joint power contribution and larger relative sagittal hip joint power contribution, which suggests a change from maximising efficiency to maximising power production. Effect sizes increased with higher cadences, but not with higher workload. This study has application for athletes, clinicians and sports equipment industry as a non-circular chainring can change joint-specific power generation and decrease knee joint moment, but certain ovality seems to be necessary to provoke this effect.

Efeito do uso de coroas não circulares sobre o desempenho de ciclistas: revisão de literatura.

“…A Tabela 1 mostra um resumo dos artigos selecionados. Dos 13 artigos relacionados na revisão, três estudaram a CNC Biopace® 5,16,17 , cinco a CNC Osymetric® 6,7,11,12,19 , cinco a CNC Q-Ring® 8,11,12,15,18 e três artigos analisaram outros tipos de CNC 9,10,17 . Alguns artigos analisaram mais de um formato de CNC 9,11,12,17 .…”

“…Dos 13 artigos relacionados na revisão, três estudaram a CNC Biopace® 5,16,17 , cinco a CNC Osymetric® 6,7,11,12,19 , cinco a CNC Q-Ring® 8,11,12,15,18 e três artigos analisaram outros tipos de CNC 9,10,17 . Alguns artigos analisaram mais de um formato de CNC 9,11,12,17 . Sete dos artigos revisados, analisaram variáveis fisiológicas 5,7,[15][16][17][18][19] , dos quais dois apresentaram variações significativas 5,18 .…”

“…Nove estudos analisaram variáveis biomecânicas [5][6][7][9][10][11][12]15,18 , sendo que sete apresentam variações significativas 6,7,[9][10][11][12]15 . Todos os 13 artigos revisados analisaram variáveis relacionada ao desempenho, dos quais oito apresentaram variações significativas [5][6][7][8][9][10][11][12] . Apenas um dos artigos não utilizou como amostra ciclistas experientes 7 .…”

“…Dentro das melhorias mecânicas, o uso de coroas-não-circulares (CNC), ou seja, coroas com diâmetro variável, é algo que vem sendo estudado. Estudos sugerem que um determinado formato de CNC pode melhorar consideravelmente o desempenho [5][6][7][8][9][10][11][12] . As CNC surgiram há muito tempo, por volta dos anos 1980 13 , mas as informações para o design das CNC parecem se basear mais em dados empíricos do que científicos 14 , o que dificulta saber o quanto elas podem ajudar, de fato, na melhoria do desempenho.…”

“…Muitos estudos com vários tipos de CNC buscaram melhorar a eficiência mecânica da pedalada [5][6][7][8][10][11][12][15][16][17][18][19] , mas ainda existem variações nos resultados, muito possivelmente em função das variações nos protocolos de testes empregados nos estudos e também em relação aos vários formatos de CNC encontrados no mercado. Portanto, o objetivo da presente pesquisa foi, mediante revisão de literatura, analisar a influência de CNC nas variáveis biomecânica, fisiológica e desempenho e, dessa forma, poder identificar possíveis tendências e direcionar futuros estudos sobre o tema.…”