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Fahrradteile

Wie funktioniert eine Fahrradschaltung?

Wie funktioniert eine Fahrradschaltung?

24.04.2021 - Update: 05.08.2021



Der Antrieb deines Bikes hilft dir deine Muskelkraft in Vortrieb zu verwandeln. Wenn du in einen bestimmten Gang schaltest, entscheidest du dich im Prinzip für die Kraft, die du für eine Pedalumdrehung aufbringen musst. Wer die Gangschaltung und seine eigene Kraft richtig einsetzt, kann weiter und schneller fahren – und dabei noch mehr Spaß haben. Dafür ist es auch wichtig zu wissen, wie die Schaltung funktioniert. Hier erfährst du es.

Der Antrieb

Der Antrieb sorgt dafür, dass du mit deinem Bike überhaupt vorwärts kommst. Er umfasst alle Teile, mit denen du das Fahrrad in Fahrt versetzen und beschleunigen kannst. Bei einem herkömmlichen Mehrgang-Rad umfasst der Antriebsstrang die folgenden Komponenten:

  • Kurbel: Die Kurbel ist die Komponente, an der die Pedale befestigt sind. Die Kurbel besteht aus mehreren Teilen, die Kettenblätter (Zahnräder) sind eine Schlüsselkomponente beim Schalten. Fahrräder haben ein, zwei oder drei Kettenblätter. Trittst du in die Pedale, drehen sich Kurbel und Blätter.
  • Kassette: Die Kassette bezeichnet die Gesamtheit aller Zahnkränze, die auf der rechten Seite des Hinterrads angebracht sind. Ein einzelner Zahnkranz wird auch Ritzel genannt, die Kassette auch Ritzelpaket.
  • Kette: Die Kette verbindet die vorderen Kettenblätter mit den hinteren Zahnrädern (Ritzeln). Dadurch drehen sich nicht nur Kurbel und Blätter, wenn du in die Pedale trittst, sondern auch das Hinterrad rotiert. Die Anzahl der Zähne am ausgewählten Ritzel und am Kettenblatt bestimmt, wie leicht oder schwer das Treten ist.
  • Umwerfer: Der Umwerfer ist das mechanische System, das die Kette beim Schalten an der Kurbel von Kettenblatt zu Kettenblatt führt, und das Gegenstück zum Schaltwerk.
  • Schaltwerk: Das Schaltwerk ist das mechanische System, das die Kette beim Schalten zwischen den verschieden großen Zahnkränzen der Kassette am Hinterrad bewegt.
  • Schalthebel: Über die Schalthebel am Lenker steuerst du den Umwerfer und das Schaltwerk. Dadurch wechselt die Kette zwischen den einzelnen Zahnrädern hin und her. Bei den meisten Fahrrädern steuert der linke Schalthebel den Umwerfer in der Fahrradmitte und der rechte Schalthebel das Schaltwerk am Hinterrad.

Schaltung, Kette, Pedale: das Prinzip hinter dem Antrieb

Trittst du in die Pedale, dreht sich die Kurbel samt Kettenblättern. Da die sogenannte Kurbelgarnitur über die Kette mit dem Ritzelpaket hinten verbunden ist, versetzt du beim Pedalieren das Hinterrad in Bewegung.

Der eingelegte Gang und die Übersetzung entscheiden darüber, wie schwer das Treten ist. Die Übersetzung hängt davon ab, über wie viele Zähne Kettenblatt und Ritzel verfügen und beschreibt, wie weit sich das Rad dadurch pro voller Kurbelumdrehung fortbewegt.

Gleitet die Kette z. B. vorne über viele Zähne (großes Kettenblatt), hinten über wenige (kleines Ritzel), bewegt sich das Rad pro Kurbelumdrehung über eine weitere Strecke (hoher/großer Gang), bei einem Kettenlauf über weniger Zähne vorne und mehr hinten über eine geringere (niedriger/kleiner Gang).

Je höher der Gang, desto mehr Kraft benötigst du, um die Kurbel rotieren zu lassen. Kettenschaltungen können verschieden viele Gänge haben, sie berechnen sich aus der Anzahl der Kettenblätter mal der Anzahl der Ritzel. 

Der richtige Gang: Die Übersetzung

Das Kettenblatt ist größer als das Ritzel hinten und verfügt über mehr Zähne. Mit einer Pedalumdrehung dreht sich das Kettenblatt also einmal, das Ritzel und das Hinterrad aber gleich mehrfach.

Vorne schalten

Die meisten Fahrräder sind mit zwei oder drei Kettenblättern ausgestattet. Schaltest du vorne einen Gang höher, wandert die Kette auf ein größeres Blatt. Damit dauert eine Umrundung länger bzw. es kostet dich mehr Kraft, das Pedal einmal rundum zu treten. 

Hinten schalten

Die meisten Fahrräder verfügen über neun bis zwölf Ritzel. Schaltest du hinten einen Gang höher, wandert die Kette auf ein kleineres Ritzel. Da die Ritzel direkt mit dem Hinterrad verbunden sind, verändert sich mit der Ritzelgröße das Drehmoment: bei einem kleinen Ritzel genügen wenige Pedalumdrehungen, damit sich das Hinterrad schnell dreht.

Der Reifen überträgt durch die Haftreibung die Kraft auf die Straße. Wählst du hinten den höchsten Gang, liegt die Kette auf dem kleinsten Ritzel und du musst am meisten Kraft aufbringen, kommst aber auch schneller voran.

So wird die Übersetzung berechnet

Die Übersetzung zeigt, wie viele Umdrehungen das Hinterrad mit einer einzigen Pedalumdrehung macht. Sie bestimmt, wie leicht oder schwer du in die Pedale treten musst. Um die Übersetzung zu berechnen, teilt man die Anzahl der Zähne auf dem Kettenblatt durch die Anzahl der Zähne auf dem hinteren Zahnkranz.

Nehmen wir an, du fährst ein Rennrad mit zwei Kettenblättern (53 | 39). Das kleinere Blatt hat 39 Zähne, das größere 53 Zähne. Hinten gibt es Zahnkränze mit 11 bis 27 Zähnen (11 | 27). Am leichtesten fällt dir der Tritt in die Pedale, wenn die Kette vorne auf einem kleinem Blatt und hinten auf einem großen Zahnkranz liegt. In diesem Fall liegt die minimale Übersetzung, die mit der niedrigsten Tretkraft gleichzusetzen ist, bei 39/27 = 1,4. Das Hinterrad dreht sich bei einer Pedalumdrehung 1,4 mal.

Berücksichtige die möglichen Gangkombinationen und die minimale und maximale Übersetzung, wenn du dich für ein Fahrrad entscheidest. Bist du oft in Bergen unterwegs, kann eine Kompaktkurbel mit kleinerem Kettenblatt vorne und größerem Ritzel hinten (z. B. 50/34 statt 53/39) das Klettern leichter machen.

Welche Schaltungen gibt es?

Die meisten Fahrräder sind mit einer Kettenschaltung ausgerüstet. Alternative Schaltungen sind die Nabenschaltung, die Tretlagerschaltung oder die Kombinationsschaltung.

Kettenschaltung

Die Kettenschaltung kommt an Fahrrädern bis heute am häufigsten zum Einsatz. Hier entscheidet die Kette, die beim Gangwechsel mithilfe des Umwerfers vorne oder hinten auf ein anderes Zahnrad wechselt, über die Übersetzung und die Kraft, die du aufbringen musst, um voranzukommen.

Nabenschaltung

Bei einer Nabenschaltung ist die Gangschaltung in die Hinterradnabe eingebaut. Eine Veränderung der Übersetzung erfolgt durch Umlauf- oder Planetenräder, die in der Hinterradnabe untergebracht sind. Die Nabe mit Innenzahnrad ist eine Alternative zum Umwerfer.

Heute werden immer mehr Nabenschaltungen eingesetzt, wodurch Umwerfer, Kassetten und mehrere Kettenblätter überflüssig werden. Während das Spektrum der Gänge bei der Nabenschaltung im Vergleich zur Kettenschaltung begrenzt ist, bieten sie den Vorteil, dass sie weniger anfällig für Schäden sind. Da die Hinterradnabe die in ihr verbauten Komponenten vor Schmutz und Korrosion schützt, ist die Nabenschaltung verschleiß- und wartungsarm.

Mehr darüber, welche Schaltungen es gibt und wie du das Schaltwerk optimal einstellst, erfährst du in unserem Ratgeber „Schaltung einstellen“. Hier soll es vor allem um die Fahrtechnik und das richtige Schalten gehen.

Gangwechsel

So wechselst du die Gänge bei einem Fahrrad mit einer Kettenschaltung:

Gangwechsel vorne

Mit dem linken Schalthebel bewegst du die Kette zwischen den vorderen Kettenblättern hin und her. Damit nimmst du große Gangwechsel vor und das Treten wird merklich leichter oder schwerer.

Wenn du vorne drei Kettenblätter hast, solltest du deine Fahrt mit der Kette auf dem mittleren Blatt beginnen und bei Bedarf große Anpassungen nach oben oder unten vornehmen, wenn du im Rollen bist. Schaltest du einen Gang herunter, bewegst du die Kette zum kleinsten Blatt, wodurch du leichter in die Pedale treten kannst. So kommst du auch steilere Berge hinauf.

Willst du das Treten erschweren, etwa weil du leicht bergab fährst und dennoch einen Zahn zulegen willst, schaltest du stattdessen einen Gang höher. Dann bewegt sich die Kette zum größten Blatt.

Gangwechsel hinten

Mit dem rechten Schalthebel lässt du die Kette auf der Kassette auf einen anderen Zahnkranz übersetzen. So nimmst du feine Abstufungen vor, um den perfekten Gang zu finden. Bewege deine Kette zu einem größeren Zahnkranz, wenn du das Treten schrittweise erleichtern möchtest (etwa bei längeren Anstiegen), und zu einem kleineren Zahnkranz, wenn du den Kraftaufwand zunehmend erhöhen möchtest (auf der Geraden oder bergab).

Richtig schalten bei deinem Bike: E-Bike, MTB und Rennrad

Zwischen den verschiedenen Fahrradtypen und Gangschaltungen gibt es geringfügige Unterschiede, was die Schalthebel, die Bedienung und das richtige Schalten betrifft. Mit ein paar grundlegenden Infos und einfachen Tipps steht einer effizienten Fahrt jedoch nichts mehr im Wege.

E-Bike

Prinzipiell werden beim E-Bike alle gängigen Schaltungen verwendet. Verfügt das E-Bike über eine Kettenschaltung, stehen dem Fahrer oft vier verschiedene Hebel zur Auswahl. Mit etwas Übung hat man die Bedienung jedoch schnell raus. Im Vergleich dazu ist die Nabenschaltung mit nur einem Drehgriff am Lenker übersichtlicher, allerdings stehen weniger Gänge zur Auswahl.

Beim E-Bike kann die Kettenschaltung höhere Drehmomente verarbeiten, wodurch sie auch mit starken Motoren zurechtkommt. Sie kommt deshalb häufig bei sportlichen E-Bikes wie E-Mountainbikes oder E-Trekkingrädern zum Einsatz.

Beim E-Bike werden mit den Schalthebeln rechts und links nicht die vordere und hintere Schaltung bedient. Stattdessen nimmst du links die Einstellung der Unterstützungsstufe vor, wohingegen du rechts zwischen den Gängen hin- und herschaltest.

Mountainbike

Auch beim Mountainbike gilt: Bei einer Kettenschaltung wechselst du den Gang, wenn du mit leichtem Druck in die Pedale trittst. Bei der Nabenschaltung darfst du beim Gangwechsel hingegen eine kurze Tretpause einlegen.

Wenn du mit deinem Mountainbike im Gelände unterwegs bist, solltest du im Idealfall nicht bei starken Unebenheiten schalten, damit die Kette nicht abspringt. Ist ein Berg in Sicht, solltest du bereits vor dem Anstieg auf ein kleineres Kettenblatt wechseln. Du kommst auf diese Weise flüssiger und im Endeffekt meist schneller voran, da du während der Bergauffahrt keinen Druck vom Pedal nehmen musst, um sicher zu schalten, und schonst zudem die Kette.

Rennrad

Beim Rennrad ist der Schalthebel in den Bremshebel integriert. Drückst du den Bremshebel nach innen, kannst du zwischen den Gängen hin und her wechseln. Links erfolgt die Einstellung über den vorderen Gang, links die Einstellung über den hinteren Gang.

Rennradfahrer, die keine Zeit verlieren und dennoch Rücksicht auf die Kettenschaltung nehmen wollen, sollten den Straßenverlauf immer im Blick haben und vor dem Gangwechsel ein paarmal kräftiger in die Pedale treten.

So kannst du das Fahrrad so schnell beschleunigen, dass du Zeit hast, ein paar Umdrehungen sanfter zu pedalieren und den Gangwechsel unter leichtem Pedaldruck durchzuführen - ohne Geschwindigkeitsverlust. Um die Kraft bei langen Touren besser einteilen können, sollten Rennradfahrer eine angenehme Trittfrequenz aufrechterhalten und den Gang dementsprechend abstimmen. 

Tipps zum richtigen Schalten im Überblick

  • Gangwechsel: Bei einer Kettenschaltung musst du in die Pedale treten, um den Gang wechseln zu können. Bei einer Nabenschaltung kannst du eine kurze Tretpause genießen.
  • Verschleiß: Vermeide einen Schräglauf der Fahrradkette, indem du niedrige Gänge vorn mit niedrigen Gängen hinten kombinierst und umgekehrt.
  • Der richtige Start: Denk daran, vor dem Anhalten wieder in einen niedrigeren Gang zu schalten. Das erleichtert dir den Start, zum Beispiel an Ampeln. Als gute und verschleißarme Kombination erweisen sich der zweite Gang vorn und der erste Gang hinten.
  • Übung macht den Meister: Mit der Zeit entwickelst du ein Muskelgedächtnis. Dann wirst du den richtigen Gang intuitiv einstellen.

Nach ihrem Studium der Literaturwissenschaften widmet sich Luisa nun der Sonderpädagogik, wobei ihr Schwerpunkt auf der emotionalen und sozialen Entwicklung liegt. Ihrer Liebe zum Schreiben und zum Sport kann sie als Redakteurin für Bikes.de weiterhin nachgehen. Wenn sie nicht gerade am Studieren und Schreiben ist, trifft man sie zum Wandern, Joggen und Radfahren irgendwo im Wald an. Für Luisa ist das Fahrrad ein umweltfreundliches Fortbewegungsmittel, ein Sportgerät und ein tolles Fahrzeug, um Natur zu erleben und die Welt zu entdecken. Am liebsten ist sie mit ihrem Trekkingrad oder ihrem Mountainbike unterwegs.