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Details zu Lochkreismustern bei Kettenblättern

Die meisten Kettenblätter haben zwischen drei und sechs Löcher, mittels derer sie mit der Kurbel entlang eines Lochkreismusters verschraubt werden. Dieser Artikel beschreibt die Details dieser Lochkreismuster und sollte in zusammenhang mit dem Artikel Lochkreisdurchmesser von Kurbeln (Tabelle) gelesen werden.


Faktoren, die die Austauschbarkeit bestimmen

Ein Kettenblatt und eine Kurbel mit unterschiedlichen Lochkreismustern sind definitiv nicht kompatibel. Jedoch das Lochkreismuster alleine sagt nicht genug über die Kompatibilität aus. Lochkreisdurchmesser, Gewinde, dicke der Zähne und die Schalthilfen können voneinander Abweichen. Manchmal kann man ein solches Problem lösen, indem man die Innenseite des Kettenblatts nach Außen montiert und man mit Unterlegscheiben die Abstände zwischen Kettenblättern einstellt. Oder man bohrt die Schraubenlöcher zu größeren Durchmessern auf, um ein Kettenblatt passend zu machen. Prüfe auf folgende Sachverhalte:

  • Die meisten Vier- und Fünf-Loch-Kettenblätter nutzen 10 mm Schraubenlöcher. Jedoch haben manche nur 8 mm Löcher und ein Gewinde. Die meisten Drei- und Sechs-Loch-Kettenblätter haben sieben bis neun Millimeter Schraubenlöcher.
  • das Gebinde aus Kettenblättern/Kettenblatt, Kurbelspider und Unterlegscheiben muss lang genug sein, so dass die Kurbelschrauben und Kurbelschraubenhülsen gegen das Kettenblatt/die Kettenblätter festziehen, ohne dass sie komplett ineinander verschraubt werden. Dieses Problem tritt zumeist auf, wenn man nur ein Kettenblatt mit einer Kettenblattschraubenhülse verwendet, die für zwei Kettenblätter ausgelegt ist. Hier muss man entweder das Kettenblatt herumdrehen, so dass der Kragen der Schraube nicht in die Versenkung hineingeht oder man benötigt zusätzliche Unterlegscheiben unter dem Kragen der Hülse.
  • Die Zähne des Kettenblatts zeigen möglicherweise nach Außen, nach Innen oder wechseln sich ab. Der Schaltvorgang am Kettenblatt ist am besten, wenn die Zähne des äußeren Kettenblatts nach innen geneigt sind oder die Innenseite hat eine leichte Abschrägung, die in Richtung der Zähne geneigt ist, so dass die Kette mitgerissen wird, wenn sie sich beim Hochschalten den Zähnen nähert.
  • Ein Kettenblatt mit abwechselnd breiten und schmalen Zähnen kann nur als einzelnes Kettenblatt in einem 1xX System eingesetzt werden, weil die Kette nach dem Abwerfen nicht korrekt auf dem nächsten Kettenblatt landen würde.
  • Die meisten Kettenblätter ziehen die Kette in beide Laufrichtungen gleich gut. Jedoch gibt es speziell geformte Zähne, die eine Kette nur in eine Richtung gut mitnehmen.
  • Ein Kettenblatt für schmale Ketten kann auch mit einer breiteren kette genutzt werden. Jedoch müssen die Abstände zwischen den Kettenblättern möglicherweise richtig eingestellt werden, damit der Schaltvorgang sauber funktioniert.
  • Kettenblätter für breitere Ketten können mit leicht zu schmalen Ketten eingesetzt werden. Jedoch müssen die Kettenblätter enger zusammenstehen, damit der Schaltvorgang sauber funktioniert.
  • Rampen und Zähne, die als Schalthilfen dienen, sind bei den Kettenblättern aufeinander abgestimmt. Kettenblätter ohne Schalthilfen funktionieren besser mit alten Ketten, bei denen die Nieten leicht hervorstehen.

Nachdem du den Lochkreisdurchmesser bestimmt hast, kannst Du Dich auch bei WolfTooth (englisch) über neuere Straßen- und MTB-Kettenblätter mit Vier- und Fünf-Loch-Befestigungen informieren. Genauso interessant dürft die Kaompatibiltätstabelle von RaceFace (pdf/englisch) diesbezüglich sein. Etwas weiter unten auf der Seite von WolfTooth werden die Aufnahmesysteme von Direct-Mount-Kettenblättern beschrieben (englisch) (Montage ohne Spider).

Früher hatten alle Kettenblätter gleichmäßig verteilte Schraubenlöcher entlang des Lochkreises. Etwa seit 2010 gingen hersteller dazu über, Lochmuster einzuführen, deren Muster unregelmäßig verteilt waren. So können Schraubenköpfe in einem Muster kleinen Lochkreisduchmessers an breiten Kurbeln geschickt vorbei platziert und eine eindeutige Kettenblattausrichtung erzwungen werden. Das ist insbesondere bei Kettenblättern mit Schalthilfen wichtig, damit der Schaltvorgang geschmeidiger verläuft.

Die Kraftentfaltung während einer Pedalumdrehung hat zwei Hochs und zwei Tiefs. Kettenblätter mit ungleichmäßigen Lochkreismustern verhindern, dass man das Kettenblatt umorientieren kann, um die verschleißbedingte Lebensdauer des Kettenblatts zu erhöhen. Manche Muster sind geschützt und können daher nur von einer Herstellermarke bedient werden. Andere Muster können durch mehrere Hersteller bedient werden. WolfTooth erklärt die Inkompatibilität des CAMO Systems mit anderen Herstellern wie folgt:

Das CAMO Kettenblatt kann nur in einer einzigen Orientierung mit der rechten Seite nach außen gerichtet montiert werden. So wird verhindert, dass das ovale Kettenblatt zufälligerweise in der falschen Orientierung oder ein asymmetrisches Kettenblatt rückwärts laufend montiert wird. Ein weiteres wichtiges Detail ist, dass das CAMO Kettenblatt keine konventionellen Kettenblattschrauben nutzt.

WolfTooth und FSA stellen Kettenblätter her, die sowohl auf die Kurbeln anderer Hersteller als auch ausschließlich auf eigene Kurbeln passen. Auf der Website pardo.net findet sich eine Diskussion zu technischen Details, Preisinformationen und Verfügbarkeitsinformationen zu Kettenblättern mit ungleichmäßigen Lochkreismustern (englisch).

Lochkreisdurchmesser-Dimensionen, die hier für gleichmäßige Lochkreis-Muster wiedergegeben werden, sind trigonometrisch berechnet und sind mit exakten Winkelangaben versehen. Bei ungleichmäßigen Lochkreis-Mustern werden geradzahlige Winkelangaben angegeben, von denen einige noch zu verifizieren sind. Die gemessenen Winkel aller Shimano Vier-Loch-Kettenblättern mit ungleichmäßigen Lochmustern waren alle so nahe an 70° und 110°, dass die Werte so gut wie sicher korrekt sind. SRAM musste sich natürlich etwas anderes ausdenken und die Winkel scheinen sich bei 72° (wie bei Fünf-Loch-Kettenblättern) und 108° zu befinden. Ähnlich ist es bei Campagnolo mit 80° und 100° und unterschiedlichen Lochkreisdurchmessern.

Wenn Du weiterführende oder exaktere Daten hast, melde Dich bei uns und wir lassen die Daten ändern. Auf der Website von Sheldon Brown gibt es eine Excel-Tabelle mit allen Dimensionen, die auf dieser Seite Verwendung finden.

Vielen Dank an Ulrik Hansen und Samuel He für Aktualisierungen der Vier-Loch-Kurbel-Liste und an WolfTooth wegen der Bestätigung der CAMO Maße.

Warum ungleichmäßig verteilte Lochkreis-Muster?

Viele neuere Kettenblätter haben ein unregelmäßiges Lochkreis-Muster. Diese sind der Hauptgrund für die neueren Einträge m Artikel Lochkreisdurchmesser von Kurbeln (Tabelle). Es gibt ein paar wirklich gute Gründe für unregelmäßige Lochkreis-Muster:

  • Kettenblätter mit Schalthilfen können in nur genau einer Orientierung montiert werden, so dass die Schaltvorgänge sehr sanft werden;
  • Man kann die Kettenblattschraubenlöcher so platzieren, dass man problemlos auch an breiten Kurbeln vorbei kommt.

Man ist allerdings auf genau eine Marke festgelegt, weil jeder Hersteller seine eigenen Spezifikationen festlegt. Daraus resultieren einige technische Probleme:

  • Elliptische Kettenblätter funktionieren am besten in verschiedenen Orientierungen. Bei einem Liegerad ist möglicherweise diese Orientierung anders. Viele elliptische Kettenblätter funktionieren genau entgegengesetzt zu den klassischen Shimano Biopace Kettenblättern (siehe Shimano Biopace ® Kettenblätter).
  • Schalthilfen benötigen einige Kompromisse. Denn obwohl Schalthilfen mehrfach um ein Paar Kettenblätter ausgerichtet sind, ist der Schaltvorgang am besten Nahe der Totpunkte der Kurbelumdrehung, um Kräfte auf den Umwerfer und Unterbrechungen der Kurbelumdrehung zu minimieren. Um diese Kriterien zu erfüllen, kann nur einen Satz Zähne und Rampen an den entgegengesetzten Seiten der Kettenblätter geben und Ketteblätter müssen sich in der Zähnezahl möglichst immer um ein Mehrfaches von Zwei unterscheiden. Diese Bedingung ist Beispielsweise bei Kettenblättern der Größe 52-36 oder 50-34 am Rennrad erfüllt. Kettenblätter mit einer bevorzugten Orientierung für den Schaltvorgang können nicht bei der Wartung um den Spider rotiert werden, um die Lebensdauer zu erhöhen. Es ist denkbar, dass man das Problem durch bewegliche Schalthilfen löst, die man abbauen und wieder neu montieren kann. Uns ist allerdings kein Hersteller bekannt, der so etwas anbieten.

Ein neues Lochkreis-Muster einzuführen ist nun einfacher denn je. Früher wurden Kettenblätter mit einer großen Metallpresse ausgestanzt (wie Kekse mit einer Keksform), danach leicht abgefräst, um die Dicke der Zähne zu reduzieren und am Schluss wurden die Schraubenlöcher gebohrt. Es mussten eine Menge Kettenblätter produziert werden, um die Werkzeugkosten bei geringen Stückkosten zu minimieren. Nun jedoch kann jeder, der ein CAD Programm bedienen kann und eine CNC Fräse hat, ein neues Lochkreismuster zu geringen Kosten erfinden. Jedoch werden die Stückkosten höher.

Die Beliebtheit von mehrfach 1X ("einfach") Systemen, die keinen Umwerfer haben - führte zur Innovationen. Bei einem 1X System kann die Breite zwischen den äußeren Laschen durch einen breiteren Ritzelzahn genutzt werden. Dadurch kann man das Abspringen der Kette verhindern und den Verschleiß an den Zahnaußenseiten verringern. Jedoch gibt es keinen Spielraum für nachträgliches Spannen der Kette, weil die Rollen der Kette zwischen die inneren Laschen der Kette passen müssen. Kettenblätter mit abwechselnd breiteren und schmaleren Zähnen lassen sich nur mit einer geradzahligen Zähnezahl produzieren und sind ausschließlich bei 1X System einsetzbar, weil die Ketten beim Schalten sonst versetzt auf die Kette gelangen könnte.

Jedoch werden alles in allem zu Beginn des 21. Jahrhunderts weniger verschiedene Lochkreis-Muster hergestellt als in der Mitte bis ins späte 20. Jahrhundert, weil viele legendäre Hersteller vom Markt verschwunden sind, aufgekauft wurden oder sich gängigeren Lochkreis-Mustern der größten Hersteller angepasst haben

Messen oder Rechnen?

Die Arbeit an der Überarbeitung der Tabelle der Lochkreisdurchmesser begann für John Allen mit den bekannten Lochkreisdurchmessern von gleichmäßigen Lochkreis-Mustern. Die Maße können mit simpler Trigonometrie berechnet werden. Er fand diverse kleinere Fehler bei den Maßen der Liste und auch in anderen referenzierten Seiten. Offensichtlich haben die meisten Leute einfach gemessen und nicht mathematisch nachgerechnet. Deswegen wurden bei offensichtlichen Fehlern Korrekturen an der Liste vorgenommen.

Bei ungleichmäßigen Lochkreis-Mustern sind die Berechnungen komplizierter. Ein Kettenblatt jeder Marke zu kaufen, hätte zum Bankrott geführt. Daher hat John Allen bei vielen Kettenblättern die Spezifikationen der Hersteller herangezogen oder mittels Reverse Engineering die geometrische Konstruktion aus Bildern hergeleitet. Das ist recht schwierig. Daher wird im nächsten Abschnitt erklärt, wie das geht.

Berechnen der Skalierung aus einem Foto

Während sich Lochkreisdurchmesser unterscheiden folgt die Geometrie des (runden) Kreises der Kettenblattzähne einem festen Muster, weil der Abstand der Kettenglieder und der Durchmesser der Rollen immer gleich ist. Die Spitzen der Zähne können unterschiedlich hoch sein, jedoch sind die Täler zwischen ihnen immer - mit geringen Toleranzen - auf exakt dem gleichen Durchmesser, wenn die Zähnezahl zweier Kettenblätter gleich ist. Der Abstand zweier sich auf dem Kreis genau gegenüberliegender Täler kann nach Standard berechnet werden und man kann die Korrektheit der Berechnung an einem echten Kettenblatt mit gerader Zähnezahl nachmessen. John Allen hat beides gemacht und mit dem JIS Handbuch von 1982 überprüft.

Wie man Lochkreismaße berechnet

Um die Maße des Lochkreises eines Kettenblatts zu bestimmen, macht man sich eine größtmögliche Kopie des Fotos auf ein DIN-A4 Blatt. Um sicher zu stellen, dass die Ebene des Kamerasensors parallel zum Kettenblatt war, bestimmt man den Mittelpunkt - den Schnittpunkt zweier Linien, die von gegenüberliegenden Seiten des Kettenblatts gezogen werden. Bei einem geradzahlig bezahnten Kettenblatt ist das recht einfach. Man legt ein Lineal an die Zahnspitzen zweier gegenüberliegender Zähne und hat eine hohe Genauigkeit erreicht. Nun misst man den Abstand der Schraubenlöcher von diesem Mittelpunkt. Wenn Ebene von Kamerasensor und Kettenblattebene parallel waren, sind die radialen Entfernungen exakt gleich. Die meisten Kettenblätter haben diesen Lochkreis genau auf der gleichen Distanz um den Mittelpunkt, so dass man den Mittelwert der Messung hernehmen kann. Wenn die Differenzen zum gemessenen Radius zu stark sind, ist das Foto nichts wert.

Wenn man sichergestellt hat, dass das Foto verwertbar ist, zeichnet man ein Polygon, das die Mittelpunkte der Schraubenlöcher verbindet und misst die Seitenlängen. Zur Sicherstellung der Genauigkeit, sollte man von der rechten Seite zur rechten Seite und von der linken Seite zur linken Seite der Schraubenlöcher statt durch deren Mittelpunkte messen.

Wenn der Hersteller den Lochkreisdurchmesser nicht angegeben hat, muss man ihn bestimmen. Wenn man den Durchmesser entlang der Täler zwischen den Zähnen im Bild bestimmt hat, misst man den radialen Abstand vom Zähnetal zur Mitte eines Schraubenlochs. Das Verhältnis zwischen dieser Messung und den berechneten Maßen bestimmt die Skalierung des Bilds. Das folgende Bild kann man als Beispiel dieser geometrischen Konstruktion hernehmen.

Der Lochkreisdurchmesser in der Skalierung des Bilds ist der Abstand zwischen den Tälern minus zweimal der radiale Abstand zwischen Zähnetal und Schraubenlochmitte. Der Lochkreisdurchmesser ergibt sich aus der Multiplikation von dem Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Abstand zwischen den Zähnetälern und dem Maß aus dem Foto.

Das Bild unten zeigt die Messungen von John Allen an einem WolfTooth CAMO Kettenblatt, das subtil unregelmäßige Lochkreis Abstände hat. Er berechnete den Lochkreisdurchmesser und die Winkel des Lochkreis-Musters mittels Messungen wie im Bild gezeigt, indem er mehrere verschiedene CAMO Bilder von der WolfTooth Website heranzog.

Nachdem er das für mehrere Kettenblätter mit dem gleichen Lochkreis-Muster gemacht hatte, nahem er die Durchschnitswerte und rundete unter der Annahme, dass Lochkreise mit ganzzahligen Winkelwerten voneinander entfernt sind.

Er sendete seine Berechnungen an WolfTooth und diese bestätigten seine Berechnungen als korrekt, so dass seine Berechnungsmethode als valide bewertet werden kann. Dann wendete er seine Methode auch auf andere Kettenblätter anderer Marken an. Zudem hat er auf der Website von WolfTooth einige Maße unregelmäßiger Lochkreis-Muster gefunden, die seine Messmethode stärker unterstützten.

Wenn ein Hersteller den Lochkreis-Durchmesser ausweist, ist die Aufgabe des Messens simpel. Man kann die Skalierung des Fotos direkt aus dem Radien der abgebildeten Schraubenlöcher ableiten. Das FSA-Kettenblatt aus folgendem Bild ist mit einem 110mm Lochkreis-Durchmesser bezeichnet.

Die Ergebnisse der Berechnungen sind im Artikel Lochkreisdurchmesser von Kurbeln (Tabelle) und in die Vorlagen, die John Allens Sohn Jacob gezeichnet hat, aus dem Artikel Vorlagen zur Bestimmung von Kettenblatt-Lochkreisdurchmessern eingeflossen. Man kann diese Vorlagen ausdrucken, um Kettenblatt Lochkreisdurchmesser zu bestimmen.

Siehe auch

Quelle

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Understanding Chainring Bolt-hole Patterns von der Website Sheldon Browns. Originalautor des Artikels ist John Allen.