Die Kette gehört zu den ältesten Lösungen für die mechanische Kraftübertragung. Eine aus beweglichen Metallgliedern bestehende Kette verbindet zwei oder mehr Zahnräder. Deren Zähne greifen formschlüssig in die Kettenglieder. Anders als beim klassischen Riemenantrieb wird die Kraft damit nicht über Reibung übertragen. Schlupf ist bei normalem Betrieb ausgeschlossen.
Rollenketten bei Zwei- und Motorrädern
Bei Fahrrädern und Motorrädern kommen häufig Rollenketten zum Einsatz. Sie bestehen aus Innen- und Außenlaschen, die über Bolzen und Hülsen miteinander verbunden sind. Drehbare Rollen greifen in die Zähne der Kettenräder. Dadurch kann sich die Kette auch um vergleichsweise kleine Zahnräder legen und hohe Zugkräfte übertragen. Die Übersetzung ergibt sich aus dem Verhältnis der Zähnezahlen beider Kettenräder. Bei Fahrrädern mit Kettenschaltung ist die Kette zugleich Bestandteil des Schaltsystems. Unterschiedlich große Kettenblätter und Ritzel ermöglichen verschiedene Übersetzungen. Beim Motorrad übernimmt dagegen meist ein separates Getriebe die Gangwahl. Die Kette verbindet das vordere Ritzel mit dem Kettenrad am Hinterrad. Die Übersetzung dieses sogenannten Sekundärantriebs bleibt dabei konstant.
Kettenmechanismen waren bereits lange bekannt, für schnell laufende Fahrzeuge wurden sie jedoch erst mit präziser gefertigten Gelenk- und Rollenketten interessant. Der Brite James Slater entwickelte 1864 eine Antriebskette mit Rollen. Einen weiteren Entwicklungsschritt machte Hans Renold, der 1880 in England eine verbesserte Buchsenrollenkette patentieren ließ.
Das Fahrrad als Wegbereiter
Eine wichtige Rolle spielte das Fahrrad. Bei frühen Hochrädern waren Pedale und Vorderrad noch direkt miteinander verbunden. Der Kettenantrieb ermöglichte die räumliche Trennung von Tretkurbel und Antriebsrad. Das 1885 vorgestellte Rover Safety Bicycle von John Kemp Starley verfügte über annähernd gleich große Räder, eine niedrigere Sitzposition und einen Hinterradantrieb per Kette. Auch frühe Motorräder übernahmen das Prinzip. Zunächst konkurrierte die Kette allerdings mit Riemen, Zahnradübersetzungen und verschiedenen Mischformen. Mit steigender Motorleistung und höheren Geschwindigkeiten setzte sie sich zunehmend durch. Im Lauf des 20. Jahrhunderts entwickelte sich die Kette bei Motorrädern zu einer weit verbreiteten Lösung für den Sekundärantrieb.
Im Auto weitgehend verschwunden
Auch im frühen Automobilbau wurden Ketten eingesetzt, um die Motorkraft auf die Antriebsräder zu übertragen. Mit höheren Leistungen und Geschwindigkeiten änderten sich jedoch die Anforderungen. Kardanwellen und gekapselte Achsgetriebe boten Vorteile bei Geräuschentwicklung und Wartung. Der offene Kettenantrieb verschwand deshalb weitgehend aus dem Pkw-Antriebsstrang. Zu den Stärken des Kettenantriebs zählen seine kompakte Konstruktion und die Möglichkeit, hohe Kräfte zu übertragen. Gut geschmierte und richtig gespannte Ketten können unter günstigen Bedingungen Wirkungsgrade von mehr als 95 Prozent erreichen. Durch den Austausch der Kettenräder lässt sich zudem die Übersetzung vergleichsweise einfach verändern.
Technik verstehen - Vom Elektroantrieb zum Scheinwerfer
BildergalerieWartung entscheidet über Verschleiß
Der Nachteil offener Ketten liegt im Pflegebedarf. Sie müssen gereinigt, geschmiert und auf die richtige Spannung geprüft werden. Wasser, Schmutz und mangelnde Pflege erhöhen den Verschleiß. O- und X-Ring-Ketten schützen die Schmierung innerhalb der Gelenke mit Dichtringen. Die äußeren Kontaktflächen benötigen dennoch Pflege. Gekapselte Systeme können die Kette zusätzlich vor Umwelteinflüssen schützen.
Zahnriemen und Kardan als Alternativen
Zahnriemen arbeiten leise und benötigen keine Schmierung, stellen aber höhere Anforderungen an Ausrichtung und Spannung. Kardanwellen gelten als langlebig und wartungsarm, benötigen jedoch mehr Bauraum und bringen zusätzliches Gewicht mit. Weitere Getriebestufen können zudem höhere Antriebsverluste verursachen. Welche Technik sinnvoll ist, hängt deshalb stark vom jeweiligen Fahrzeugkonzept ab. Die Elektrifizierung bedeutet nicht automatisch das Ende des Kettenantriebs. Bei E-Bikes bleibt die Kette ein wichtiger Bestandteil des Antriebsstrangs. Bei Elektromotorrädern konkurriert sie stärker mit Zahnriemen und anderen Konzepten. Die elektrische Can-Am Origin nutzt beispielsweise eine Zahnkette in einem geschlossenen, ölgeschmierten Gehäuse sowie einen automatischen Kettenspanner.
Mehr als 140 Jahre Kette
Das Grundprinzip des Kettenantriebs hat sich seit dem 19. Jahrhundert kaum verändert, die technische Ausführung dagegen deutlich. Dichtringe, Kapselung, Ölbad und automatische Spannsysteme reduzieren den Wartungsaufwand. Damit bleibt die Kette trotz alternativer Antriebslösungen vor allem dort interessant, wo hohe Kräfte auf engem Raum übertragen werden müssen.
