Fahrradkette

Kettenantrieb

Aufbau einer nur noch bei Nabenschaltungen verwendeten Fahrradkette mit Hülsen: 1. Außenlasche 2. Innenlasche 3. Bolzen 4. Hülse 5. Rolle

Zerlegte, hülsenlose Fahrradkette: die Rollen liegen auf den Kragen der Innenlaschen

Auf dem Bolzen einer hülsenlosen Kette sind die Laufspuren der beiden Lagerkragen zu erkennen.

Größenvergleich Fahrrad- und Motorradkette

Die Fahrradkette ist Teil des beim Fahrrad verwendeten Kettengetriebes, mit dem das durch die Tretkraft des Fahrers erzeugte Drehmoment auf das Antriebsrad übertragen wird. Der Wirkungsgrad einer Kette kann dabei bis zu 98 % betragen. Schaltwerk und Umwerfer einer Kettenschaltungen verschieben die laufende Kette seitlich bis sie auf den danebenliegenden Zahnkranz bzw. das nächste Kettenblatt springt. Um das Überspringen zu erleichtern, sind die Außenlaschen der Kette oft etwas nach außen gewölbt.

Beim Fahrradrahmen wird die Kette in der Regel durch das Rahmendreieck auf der rechten Seite des Hinterbaus geführt und mit einem Kettennieter dauerhaft vernietet oder durch ein lösbares Kettenschloss verbunden. Es gibt auch Fahrradrahmen die eine Öffnung haben um den Antrieb einzufädeln ohne den Antriebsstrang zu öffnen. Dies ist insbesondere notwendig wenn ein Antriebsriemen anstelle einer Antriebskette verwendet wird. Da diese nicht geöffnet und geschlossen werden kann.

Geschichte

Historische Blockkette an einem Fahrrad von Laurin & Klement, ausgestellt im Škoda Muzeum

Simpson-Hebelkette

• 1878: Erste in größerer Serie gefertigte Rollenketten mit großer Teilung werden gleichzeitig mit dem Sicherheitsniederrad eingeführt. Nachteilig ist der unruhige Lauf aufgrund der großen Teilung.
• 1880: Für die Rollenkette erhält der Schweizer Hans Renold (* 1852 in Aarau) ein erstes englisches Patent. Eine Firma Renold produziert Rollenketten.
• 1898: Die Gebrüder Nevoigt, Eigentümer der sächsischen Diamant-Fahrradwerke, erfinden die Doppelrollenkette, die zum heutigen Weltstandard gehört.
• 1895: William Spears Simpson erfindet die Simpson-Hebelkette, bei der das Kettenblatt an den inneren Bolzen und das Ritzel an den äußeren Bolzen der dreieckförmigen Kettenglieder eingreift.
• 1978: Das französische Unternehmen Sedisport baut die erste Lagerkragenkette in Serie. Die Bohrungen der Innenlaschen werden zu Lagerkragen ausgeformt, welche die Hülse ersetzen. Dies verbessert Schmierstofffluss und seitliche Beweglichkeit. Gewicht und Herstellungskosten verringern sich.
• 1982: Shimano führt die Uniglide-Kette ein, mit ausgestellten Außenlaschen, die die Schalteigenschaften verbessern.
• 1987: Regina entwickelt eine bolzenlose Kette, bei der die Hülsen durch die Außenlaschen hindurchgeführt werden. Die Gewichtsersparnis von 65 g wird mit einem erhöhten Verschleiß erkauft.
• 1988: Rohloff verbessert die Flexibilität und Schaltqualität durch Wiegegelenke statt Bolzen und Hülsen und nach innen angebogene Außenlaschen.

Heute verwendet man bei Nabenschaltungen Ketten mit Hülsen und bei Kettenschaltung Lagerkragenketten, jeweils fast ausschließlich mit einer Teilung von 1/2".

Maße und Ausführungen

Ausführungen

Die übliche Maßkennzeichnung für eine Fahrradkette besteht aus zwei Maßangaben in Zoll (Maß 1 × Maß 2). Das erste Maß bezeichnet den Abstand von Gelenk zu Gelenk (die Kettenteilung), die bei allen heute üblichen Fahrradketten 1/2" beträgt. Das zweite Maß bezeichnet die innere Breite an der schmalsten Stelle, also zwischen den Innenlaschen.

Für Kettenschaltungen werden spezielle Schaltungsketten benötigt. Gemäß der am Zahnkranzpaket maximal unterstützten Schaltstufen $n$ werden diese auch als "$n$-fach-Ketten" bezeichnet. Je mehr Ritzel das hintere Zahnkranzpaket enthält, desto schmaler sollte die Kette sein.

Übersicht gängiger Kettenmaße

Verwendung	Innenbreite (Zoll)	Außenbreite (mm)
Antriebe ohne Kettenschaltung	1/8"	ca. 9 mm
moderne Nabenschaltung, Kettenschaltungen bis 8-fach	3/32"	7–8 mm
9-fach-Kettenschaltungen	11/128"	6,5–7 mm
10-fach-Kettenschaltungen	11/128"	6 mm 5,9 mm (Campagnolo)
11-fach-Kettenschaltungen	11/128"	5,62 mm 5,5 mm (Campagnolo)
12-fach-Kettenschaltungen	11/128"	5,3 mm 5,15 mm (Campagnolo)
13-fach-Kettenschaltungen	11/128"	4,9 mm

Historisch waren auch Blockketten und andere Maße wie 5/8" x 5/32" üblich.

Das Gewicht einer Kette variiert je nach Anwendungsfall und Länge. Fahrradketten für Kettenschaltungen wiegen etwa 250 bis 350 g, Nabenschaltungsketten 275–350 g je 100 Kettenglieder.

Während die Hersteller den Ketten für Fahrräder ohne Kettenschaltung meist ein robustes und wiederverwendbares Kettenschloss beilegen, werden moderne schmale Ketten überwiegend durch Vernietung verschlossen. Shimano legt den schmalen Ketten einen speziellen Nietstift zum Verschließen der Kette bei, der zur Vereinfachung der Handhabung einen Führungsstift besitzt, welcher nach dem Vernieten abgebrochen wird. Zur Verlängerung der Haltbarkeit wird empfohlen, diesen Stift in der gleichen Richtung einzudrücken, in der der vorher vorhandene Stift herausgedrückt wurde (sofern die Kette zuvor gekürzt worden war). Zusätzlich sollen die äußeren Laschen in Kettenlaufrichtung vorn liegen, bevor sie vernietet werden. Und sofern die Kette später wieder geöffnet werden soll, sollte dies nicht an der Stelle geschehen, an welcher bei der Montage der spezielle Verschlussstift eingesetzt worden war.

Ein auf der Kettenstrebe befestigter Kettenstrebenschutz verhindert beim Überfahren von Bodenunebenheiten das Schlagen der Fahrradkette auf das Rohr der Kettenstrebe.

Kettenschloss

Kettenschloss für eine Schaltungskette

Ein Kettenschloss ersetzt die Außenlaschen und Bolzen eines regulären Kettengliedes und dient zum Verschließen und zum Austausch der Kette.

Breite Ketten zur Verwendung mit Nabenschaltungen werden mit Kettenschloss mit verlängerten Bolzen verbunden. Die Enden der Bolzen sind ringsum genutet, so dass ein länglicher Sicherungsring darübergeschoben werden kann. Der Sicherungsring lässt sich mit einer Kombizange verriegeln und wieder lösen.

Bei Kettenschaltungen dürfen die Bolzen des Kettenschlosses seitlich nicht überstehen, da sonst der Sitz und Lauf der Kette behindert würde (etwa im Käfig des Schaltwerks). Der zusätzliche seitliche Sprengring wird daher durch Außenlaschen ersetzt, die mit einem Langloch versehen sind, welches sich zur Mitte der Außenlasche hin etwas verbreitert. Die mit einer feinen Nut versehenen Bolzen können dort eingesteckt werden und rutschen bei kräftigem Zug in den schmaleren Teil des Langlochs und rasten ein. Das Kettenschloss wird durch Zusammenschieben geöffnet, entweder indem eine Spitzzange zwischen die Rollen geführt wird oder durch Z-förmiges Falten der Kette am Kettenschloss und Zusammendrücken mit einer Wasserpumpenzange.

Kettenlinie

In der Aufsicht des Fahrrads ist die Kettenlinie die Linie, als welche die Kette in ihrer gedachten mittleren Stellung erscheint. Sie verläuft durch das mittlere Ritzel und durch das mittlere Kettenblatt oder, bei gerader Ritzel- bzw. Kettenblattzahl, durch die Mitte zwischen zwei Blättern bzw. Ritzeln. Der Abstand zwischen Rahmenmitte und Kettenlinie wird ebenfalls kurz Kettenlinie genannt. Übliche Werte für diesen Abstand sind 47,5 mm oder 50 mm, bei Bahnrädern meist 42 mm.

Die Kettenlinie bestimmt, unter welchem Winkel die Fahrradkette zwischen den vorderen Kettenblättern und den hinteren Ritzeln verläuft. Idealerweise liegen Kettenblatt und Ritzel in einer geraden Linie. In diesem Fall ist die optimale Kraftübertragung möglich – der Wirkungsgrad erreicht sein Maximum, der Verschleiß ein Minimum. Die Kettenlinie einer Kettenschaltung sollte so gewählt werden, dass die Kette in den am häufigsten verwendeten Gängen möglichst gerade läuft.

Ebenso wie der Q-Faktor (der waagerechte Abstand zwischen den Außenkanten der linken und der rechten Kurbel) kann die Kettenlinie durch die Verwendung einer Innenlagerwelle mit einer anderen Länge oder einer Kurbel mit anderer Ausladung verändert werden. Moderne Kurbelsätze mit außenliegenden Lagern sind oft nur in wenigen Varianten erhältlich. Kleinere Veränderungen können auch durch die Verwendung von Unterlegscheiben zwischen dem Flansch der Lagerhülsen und dem Tretlagergehäuse vorgenommen werden.

Einlauflängung

Bei neuen Ketten berühren sich Kettenbolzen und Kettenhülse bzw. Lagerkragen linienförmig. Auf den ersten 100 bis 200 km kommt es aufgrund der kleinen Kontaktfläche beider Teile zu einer erhöhten Längung, während sich die Radien einander anpassen.

Verschleiß und Pflege

Neue (oben) und gebrauchte Schaltungskette nach 5000 km

Bolzen einer Fahrradkette nach 4.000 km Laufleistung mit deutlichen Einlaufspuren der beiden Lagerkragen. Länge 7 mm; Durchmesser 3,7 mm

Beim Gebrauch kommt es zu einem Abrieb zwischen Verbindungsbolzen und Hülsen bzw. Lagerkragen und infolgedessen zu einer Längung der Kette. Wenn eine bestimmte Länge überschritten wird, kommt es auch an den Ritzeln und später auch am Kettenblatt zu einem erhöhten Verschleiß. Um deren Lebensdauer zu maximieren, sollte die Längung der Kette regelmäßig mit einer Kettenlehre, einem Stahllineal oder einem Messschieber auf Kettenverschleiß überprüft werden.

Die Abbildung rechts vergleicht eine neue mit einer gebrauchten Kette. Ketten üblicher Qualität längen sich nach etwa 5000 km um 1 bis 2 %. Das Bild darunter zeigt einen einzelnen Kettenbolzen. Dort, wo er in der Außenlasche verpresst war, beträgt der Durchmesser unverändert 3,7 mm. Der Verschleiß durch die Bewegung des Lagerkragens der Innenlasche unter Zugbelastung führte nach etwa 4000vkm zu einer Abrasion von ungefähr 0,2 mm. Bezogen auf ein Kettenglied von ~13 mm Länge entspricht dies der beobachteten Längung.

Der Verschleiß wird überwiegend durch die Reibung der Lagerkragen auf den Bolzen beim Abwinkeln der gelenkigen Kettenglieder beim Umlauf um Kettenblätter und Ritzel bewirkt. Je größer Kettenblätter und Ritzel sind, desto geringer der Drehwinkel der Kettenglieder beim Auf- und Ablaufen vom Kettenrad. Verstärkt wird dieser verschleißsenkende Effekt dadurch, dass sich auch die Kettenspannung verringert, wenn die Kette über größere Kettenblätter und Ritzel läuft.

Der bei Kettenschaltungen unvermeidbare Schräglauf der Kette und das Schalten unter Last erhöhen den Verschleiß. Lange Ketten wie die von Liegerädern halten länger, da jedes einzelne Kettenglied seltener in den Eingriff kommt, wodurch sich der Verschleiß auf eine größere Anzahl Kettenglieder verteilt.

Die Laufleistungen variieren von 1000 km bei Einsatz mit Kettenschaltung bei Schlechtwetter auf unbefestigten Wegen, über 3000 bis 5000 km bei Kettenschaltung mit guter Pflege oder weitgehend trockenen Einsatzbedingungen bis weit über 6000 km bei breiten Ketten ohne Kettenschaltung und mit guter Pflege. Geschützt laufende Ketten, wie bei Hollandrädern und Velomobilen, können erheblich länger halten; es wird von Laufleistungen bis 100 000 km berichtet.

Verschleiß und Lebensdauer der Kette hängen im Wesentlichen von der Menge der abrasiv wirkenden, mineralischen Partikel ab, die in die Gelenke eindringen. Ketten, die mithilfe von Schutzblechen bzw. Schmutzfängern vor direktem Bewurf mit Schlamm und Feinsand durch Vorder- und Hinterrad geschützt sind, können wesentlich länger halten.

Ein geschlossener Kettenkasten hält zusätzlich auch Straßenstaub von der Kette fern und erhöht ihre Lebensdauer in der Regel um ein Vielfaches.

Durch eine regelmäßige Reinigung der Kette kann ein Teil des abrasiv wirkenden Staubs entfernt werden. Bei einer offen laufenden Kette kann jedoch letztlich nicht verhindert werden, dass sich feine Partikel mit dem notwendigen Schmiermittel vermischen.

Kettenpflege

Die Fahrradkette ist ein Verschleißteil und bedarf der regelmäßigen Pflege. Ersten muss der Schmutz entfernt werden da er die Reibung und damit den Verschleiß zusätzlich erhöht. Zweitens muss die Schmierung erneuert werden da dies mit Zeit gerade durch Feuchtigkeit verloren geht. Dies würde wiederum zu Rost und Geräusch Entwicklung führen was ebenfalls die Reibung und damit den Verschleiß erhöht. Es gibt verschiedene Schmiermittel von dem mache besser vor Feuchtigkeit andere besser vor der wieder- Verschmutzung schützen und unterschiedliche Standzeiten haben.

Neue Ketten werden meist mit einem eher festen Schmierstoff ausgeliefert, der gut haftet, bei Nässe kaum abgewaschen wird und wenig Staub bindet. Hat sich dieser vom Hersteller aufgebrachte Schmierschicht abgenutzt, so muss der Schutz erneuert werden:

• Spezielle Kettenöle oder Haftschmierstoffe, bleiben meist nach dem Auftrag etwas klebrig, sodass sie in gewissem Maße Staub binden. Sie werden auch auf Motorradketten verwendet und sind meist so zäh und dickflüssig, dass sie den Staub nicht ins Innere der Kette tragen, jedoch verbleibt ein schwarzer Schmierfilm auf der Kette, der bei Berührung Kleidung und Haut verschmutzt. Diese sollten idealerweise auf Ketten verwendet werden, die in einem geschlossenen Kasten laufen.
• Dünnflüssiges Öl auf der Kette wird feinen Staub bis in die Gelenke der Kette tragen. Läuft die Kette allerdings trocken, so kann bei nassem Wetter dünnflüssiger Schlamm ins Innere der Kette gelangen.
• Es gibt auch ölfreie Schmierstoffe auf Silikon- oder PTFE-Basis (Polytetrafluorethylen; DuPont-Handelsname: Teflon), die nicht klebrig sind. Vielfach werden diese bei Regenwetter jedoch abgespült, was ein Nachschmieren nach Regenfahrten erforderlich macht. Solche Schmiermittel sind schwer abbaubar und damit von der Umweltbilanz ungünstiger.

Kettenpflege mit Wachs

Als alternatives Schmiermittel kommt auch Wachs in Frage. Hierfür muss jedoch das bereits vorhandene Öl und Fett entfernt werden. Auch das Werksseitig aufgebrachte Öl aus dem inneren der Kettenglieder muss entfernt werden. Vorteilhaft ist das die Fahrradkette sauberer bleibt ein etwas besserer Wirkungsgrad sowie eine möglicherweise bessere Umweltbilanz wenn man von dem notwendigen entfetten der Kette mit Lösemitteln absieht. Nachteilig ist der höhere Aufwand und der geringere Schutz gegen Feuchtigkeit. Das Wachsen von Fahrradketten wurde aus dem Motorradbereich übernommen und verbreitet sich in den letzten Jahren. Um das Wachs aufzutragen kommen zwei Varianten in Frage, heiß oder kalt. Bei der Heißwachsvariante muss die Kette vom Fahrrad abgenommen werden und fett- und lösemittelfrei in einem Topf mit geschmolzenen Wachs getaucht werden. Bei der Kalt- oder auch Flüssigwachsvariante kommt Wachs aus ein Flasche zum Einsatz, welches mit Lösemitteln verflüssigt ist. Die Lösemittel verflüchtigen sich nach dem Auftragen. Die gründlichere Variante ist Heißwachs, allerdings mit mehr Aufwand in der Anwendung verbunden. In beiden Fällen muss vorher das Lösemittel des Reinigungsprozess verdampft sein. Ein solch gründliche Reinigung ist nur bei der erst Anwendung notwendig. Beim Nachwachsen entfällt dieser Schritt des entfetten.

Kettenblätter und Zahnkränze

Da sich die Teilung von Kettenblättern und Zahnkränzen im Gegensatz zur Kette durch Verschleiß nicht ändert, führt die Längung der Kette dazu, dass nur noch die letzten Zähne von den Rollen der Kette belastet werden. Schließlich greift die Kette nur noch auf einem einzigen Zahn und rollt ein Stück weit am Zahn entlang, bis die nächste Rolle in Kontakt mit der Zahnflanke tritt. Wird die Kette nun nicht gewechselt, so nutzen sich die Zähne durch die auf ihnen abrollende Kette zur Spitze hin ab, bis zuletzt nur noch Zahnstümpfe verbleiben, auf deneb die Kette keinen Halt mehr findet.

Obwohl die Ritzel meist aus weicherem Material sind als die Kette, nutzt sich die Kette schneller ab als das Ritzelpaket, weil sich der Verschleiß auf mehrere Ritzel verteilt.

Wird die Kette immer rechtzeitig gewechselt, so liegt der Kontaktpunkt mit dem Zahn stets nahe der Basis der Zahnflanke. Findet der Verschleiß durch häufigen Kettenwechsel somit lediglich an dieser Stelle statt, so bildet sich mit der Zeit eine hakenförmige Zahnform aus, die letztlich dazu führen kann, dass die Kette am Auslauf vom Ritzel noch ein Stück weit mit nach unten bzw. vom Kettenblatt mit nach oben gezogen wird. Wird die Kette zu spät gewechselt, so können die schräg abgenutzten Zahnflanken auch dazu führen, dass die neue Kette aufreitet und überspringt.

Anhaltspunkte:

• Bei einer Kettenlängung von 0,075 mm (bezogen auf ein Kettenglied) sollte die Kette gewechselt werden (typ. nach ca. 1000–2000 km, je nach Kettentyp, Belastung und Verschmutzung).
• Bei einer Längung von 0,1 mm zeigen insbesondere die kleinen Zahnkränze Abnutzungen (nach 2000–4000 km)
• Bei einer Längung von 0,2 mm sind deutliche Abnutzungen auf den Ritzeln zu sehen, ebenso auf den großen Kettenblättern (nach 3000–4000 km).
• Bei einer Längung über 0,2 mm reicht es vermutlich nicht mehr, nur die Kette zu wechseln, sondern es müssen auch die hinteren Zahnkränze ausgetauscht werden.

Synchronkette beim Tandem

Die meisten Tandems sind mit einer zweiten Kette, der Synchronkette ausgestattet. Diese verläuft meist auf der linken Seite und verbindet die beiden Kurbelgarnituren miteinander. Dabei handelt es sich um eine gewöhnliche Fahrradkette mit angepasster Länge.

Sekundärkette beim Dreirad

Dreiräder sind häufig mit einem Differentialgetriebe ausgestattet. Für Schaltnaben oder Kettenschaltungen ist dann an der Hinterachse kein Platz. Das Problem wird konstruktiv so gelöst, dass vor der Hinterachse beispielsweise eine Schaltnabe angeordnet wird, die vom Kettenblatt aus über eine normale Fahrradkette – die Primärkette – angetrieben wird. Auf der linken Seite der Nabe ist am Gehäuse ein weiteres Kettenrad angebracht, das über eine zweite kurze Kette – die Sekundärkette – dann das Differentialgetriebe auf der Hinterachse antreibt.

Alternativen

Als seltene Alternativen zur Fahrradkette gibt es

• Zahnriemenantrieb (Fahrrad)
• Fahrrad#Kardanwellentrieb zum Hinterrad.
• Keilriemenantrieb – Mercedes-Benz verkaufte Ende der 1990er Jahre einige Fahrradmodelle mit einem gezahnten Keilriemen.

Literatur

• Michael Gressmann, Franz Beck, Rüdiger Bellersheim: Fachkunde Fahrradtechnik. 1. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 2006, ISBN 3-8085-2291-7.

Weblinks

Commons: Fahrradketten – Sammlung von Bildern

• die Fertigung von Fahrradketten in der Sendung mit der Maus
• ADFC-Fachausschuss Technik Fahrradkette
• Olaf Schultz’ Kettenblog – Untersuchungen zum Verschleißverhalten
• Kettenpflege
• Ausführliche Anleitung und Video zum Wechseln der Fahrradkette