Schaltungsarten

Speziell im Mountainbikebereich kommt man ohne Schaltungen nicht aus. Zwar gibt es mittlerweile einige Nabenschaltungen, die für das Mountainbike entwickelt wurden und eine hohe Gesamtkapazität haben, aber der Löwenanteil der Schaltungen wird weiterhin von den Kettenschaltungen gestellt.

Am Mountainbike hat sich weitgehend das System mit drei Kettenblättern vorne und hinten 8 oder 9 Ritzeln durchgesetzt. Ältere Bikes haben auch noch 7 oder nur 6 Ritzel.

Zweck der Schaltung

Beim Fahrradfahren überträgt man Leistung auf die Straße und sorgt so für Fortbewegung. Dabei werden aber zuerst die Pedale bewegt und über die Kette erst das Hinterrad.

Mit der Schaltung kann man nun das Verhältnis der Umdrehungszahlen zwischen Hinterrad und Tretkurbeln ändern. Beim Mountainbike sind dabei extreme Verhältnisse möglich, im kleinsten Gang ist oft eine Kurbelumdrehung nicht einmal eine Drehung des Hinterrades, im schwersten Gang dagegen dreht sich das Hinterrad über vier mal bei jeder Kurbeldrehung.

Wozu braucht man eigentlich die Schaltung? Ähnlich wie ein Motor kann der menschliche Körper nicht beliebig hohe Drehzahlen und Kräfte aufbringen. Ohne Schaltung würde man bergab viel zu schnell treten müssen und bergauf viel zu hohe Kraft benötigen.
Erst durch die Schaltung kann man Kraft und Drehzahl auf die persönlichen Bedürfnisse anpassen.

Trittfrequenz

Wie schnell man tritt, wird in Umdrehungen der Kurbeln pro Minute angegeben, das nennt man die Trittfrequenz. Als relativ ideal für den Menschen haben sich Trittfrequenzen von 90 rpm bis 120 rpm herausgestellt. Je niedriger die Trittfrequenz ist, desto größer ist bei gleicher Fahrgeschwindigkeit der Kraftbedarf. Man tritt dann langsamer, muß aber viel mehr Druck auf das Pedal ausüben. Da das Knie beim Radfahren stark gebeugt wird, führt dies zu einer hohen Belastung des Kniegelenks.

Auch mechanisch ist eine hohe Trittfrequenz von Vorteil. Bei plötzlichen Geschwindigkeitsänderungen ist durch die Massenträgheit der Beine bei kleinen Trittfrequenzen die Beschleunigung geringer und der Kraftaufwand höher.

Steht man beim Fahren auf und bewegt sich im Wiegetritt vorwärts, ist die Belastung des Knies viel geringer, weil das Bein deutlich weniger gebeugt wird. Im Wiegetritt kann man also auch mit niedrigen Trittfrequenzen und hohem Kraftaufwand fahren, ohne die Gelenke zu sehr zu belasten.

Übersetzung

Mit der Schaltung will man also erreichen, bei unterschiedlicher Geschwindigkeit und an Steigungen immer in seiner optimalen Trittfrequenz fahren zu können.

Das Verhältnis zwischen der Drehzahl an der Kurbel und der Drehzahl am Hinterrad ist die Übersetzung. Dieses Verhältnis ist proportional zum Verhältnis zwischen dem Umfang des gewählten Kettenblattes und des hinteres Ritzels. Der Umfang wiederum ist proportional zur Anzahl der Zähne.

Die Übersetzung definieren wir also als Quotient aus der Zahnzahl von Kettenblatt und Ritzel. Wird beispielsweise ein Kettenblatt mit 42 Zähnen gefahren und ein Ritzel mit 12 Zähnen, ist die Übersetzung 3,5.

Entfaltung

Bei jeder Kurbelumdrehung macht das Hinterrad also 3,5 Umdrehungen. Tritt man mit 90 Umdrehungen pro Minute und der Umfang des Hinterrades wäre 2 Meter, fährt man also mit 90 x 60 x 2 x 3,5 = 37800 m / h oder 37,8 km/h.

Der Radumfang multipliziert mit der Übersetzung wird als Entfaltung bezeichnet, sie gibt an, wieviele Meter man mit einer Kurbelumdrehung bei einer bestimmten Übersetzung vorankommt.

Schaltungsabstufung

Da die Ritzel und Kettenblätter immer eine ganze Anzahl von Zähnen haben müssen, ist die Übersetzung nie stufenlos. Zwischen zwei Gängen gibt es immer einen Sprung. Zudem sind oft einige Übersetzungen mehrfach vorhanden. Beispielsweise wären die Kombinationen 42/21 und 32/16 gleich, nur die Kettenführung ist unterschiedlich.

An meinem Mountainbike beispielsweise habe ich Kettenblätter mit 26, 36 und 48 Zähnen. Die Ritzel sind 30-26-23-20-17-15-13-11. Damit ergeben sich folgende Übersetzungen:

Theoretisch sind das 24 Übersetzung. Praktisch sieht man aber, daß einige mehrfach vorkommen oder sich nur sehr wenig unterscheiden. In solchen Fällen nimmt man normalerweise dann immer den Gang, in dem die Kette nicht so schief läuft, weil durch die Schieflage die Kette schneller verschleißt. Generell sollte man im kleinen Kettenblatt die beiden kleinsten Ritzel nicht benutzen, im mittleren Kettenblatt das kleinste und das größte Ritzel nicht und im größen Kettenblatt die beiden größten Ritzel nicht.

In der Tabelle sind nicht nutzbare Gänge hell unterlegt, weil entweder die Kette zu schräg läuft oder die Übersetzung doppelt vorkommt. Wie man sieht, bleiben von den angeblichen 24 Gängen nur etwa die Hälfte übrig.

Ein weiteres Problem erkennt man, wenn man versuchen will, die Übersetzung, im kleinsten Gang beginnend, in möglichst kleinen Schritten zu erhöhen. Dann muß man nämlich dauernd sowohl das hintere Schaltwerk als auch den Umwerfer für die Kettenblätter benutzen.

Verschleiß

Beim Mountainbike verschleißen sowohl Ritzel als auch Kette sehr schnell im Vergleich zu alten Rädern. Dies liegt nicht nur an der rauheren Umgebung mit viel Sand, sondern auch am Material selbst.

Um die Schaltvorgänge selbst am Berg unter Vollast zu ermöglichen, sind moderne Ritzel und Kettenblätter ausgefräst. Die Kette gleitet so viel leichter von einem Zahnkranz auf den anderen. Andererseits ist aber der Zahnkranz viel filigraner und die Kette hat weniger Auflagefläche. Dies führt zu höherem Abrieb.

Außerdem sind aus Gewichtsgründen Ritzel und Kettenblätter kleiner gefertigt. Wie man aber aus der Physik weiß, sind bei gleichem Drehmoment und geringerem Durchmesser die Zugkräfte auf die Kette entsprechend größer. Dazu kommt noch, daß die Kette wegen der 8 oder 9 Ritzel auch noch viel schmaler ist als früher.

Als Faustregel sollte man am Mountainbike daher die Kette schon nach 1500 gefahrenen Kilometern austauschen, damit sich die teureren Ritzel nicht so abnutzen. Fährt man nämlich mit einer gelängten Kette, greifen die Kettenglieder nicht richtig in die Ritzel und verschleißen diese zusätzlich. Nach meinen Erfahrungen lohnen sich dabei teure Ketten nicht unbedingt. Ihre zusätzliche Haltbarkeit und Schaltfähigkeit ist deutlich geringer als der Preiszuwachs. Eine billige Kette hält fast genauso lange wie eine dreimal so teure. Im Renneinsatz ist das natürlich etwas anderes, das Minimum an Vorteil kann den Preis rechtfertigen.