Warum schwingt eine Kette?

MOTORRAD beantwortet nie gestellte Fragen Warum schwingt eine Kette?

Gerade bei konstanter Geschwindigkeit schwingt die Antriebskette. MOTORRAD erklärt warum.

TechnikProfi_2021_08_01_1 BMW (7), Jo Deleker (4), Louis (3), Yamaha (1)
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Gesehen haben dürfte es schon jeder: Bei konstanter Fahrt auf ebener Straße schwingt die Antriebskette des Nebenfahrers fast hüpfend. Je nach Situation erkennt man das bei seiner eigenen Kette in gleicher Situation. Woher kommt die schwingende Kette? MOTORRAD beantwortet die Frage, die keiner stellt.

Kette schwingen: Fünf Gründe

Wer nach der Frage der schwingenden Kette sucht, der findet viele Antworten. Die meisten sind falsch, manchen wohnt ein Stück Wahrheit inne und führen am Ende zum Auslöser des Schwingens.

  1. Die Kette schwingt, weil die Kette zu wenig gespannt ist.
  2. Die Kette schwingt, weil die Kette zu stark gespannt ist.
  3. Die Kette schwingt, weil die Kette zu wenig geschmiert ist.
  4. Die Kette schwingt, weil sie Spiel auf den Zähnen hat.
  5. Die Kette schwingt, weil der Motor auch schwingt.

In mancher der Weisheiten liegt etwas Wahrheit.

Zu. 1.: Ist der Kettendurchhang zu hoch, schwingt die Kette nur stärker als sonst. Der Grund dafür ist ein anderer.

Zu. 2.: Umgekehrt schwingt die Antriebskette weniger, je weniger Durchhang sie hat. Doch durch die engere Umschlingung von Ritzel und Kettenrad kann die Kette womöglich lauter rasseln. Es gilt immer: Den Kettendurchhang nie unter die Herstellerangaben senken.

Zu 3.: Das Schwingen der Kette verstärkt oder senkt der Schmierzustand im Grunde nicht. Sie könnte womöglich lauter rasseln, durch die fehlende Geräuschdämpfung des Schmierstoffs.

Zu 4.: Abgenutzte Ritzel und Zahnräder geben der Ketten wirklich mehr Spiel, was das Schwingen grundsätzlich fördert. Doch wie bei 1.: Es wird nur die Ursache des eigentlichen Grundes verstärkt.

Zu. 5: Nein, denn würden die normalen mechanischen Schwingungen des Motors oder der Räder die Kette anregen, dann wäre das Motorrad im Grunde nicht fahrbar. Der Endantrieb würde sich durch die unterschiedlichen Amplituden nach kurzer Zeit selbst zerstören.

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Die Wahrheit ist unrund

Der grundlegende Effekt, der das Schwingen und Rasseln auslöst, ist das unrunde Laufen der Kette über Ritzel und Kettenrad: der Polygoneffekt. Er tritt auf, wenn ein Zugmittel wie ein Zahnriemen oder eine Kette eine Maschine oder beim Motorrad das Hinterrad antreibt. Dabei läuft das Zugmittel nicht formschlüssig über die Zahnräder. Im Falle einer Kette wird das deutlich, da die Kettenglieder und Bolzen ein Vieleck, ein Polygon bilden, während sie auf den runden Zahnrädern läuft. Jedoch: Die Rollen der Kette greifen nie so exakt zwischen die Zähne, wie benötigt. Dadurch ändert sich ständig die Umlaufgeschwindigkeit der Kette in Relation zum Antrieb. Die Geschwindigkeit der Kette schwankt also, selbst wenn das Motorrad mit der gleichen Geschwindigkeit fährt und es keine Änderung im wirkenden Drehmoment gibt. Dieses Ändern der Kettengeschwindigkeit ergibt das Schwingen einer Kette und verursacht auch das Rasseln.

Große Räder oder Zahnriemen dämpfen

Wie beschrieben unterliegt ein Antrieb per Kette dem Polygoneffekt. Dessen Stärke resultiert aus der Anzahl der Zähne auf dem Zahnrad und dem Umschlingungswinkel der Kette. Ein Rad mit wenig Zähnen und kleinem Durchmesser erzeugt mehr Schwingungen als ein in beiden Dimensionen größeren Zahnrad. Bei einer Zähnezahl von 16 beträgt der Geschwindigkeitsunterschied bei einem Umlauf 2 Prozent und nimmt je zwei Zähne mehr um 2 Prozent ab. Bei weniger als 16 Zähnen nehmen die Schwingungen stark zu. Nahezu keinen Unterschied der Umlaufgeschwindigkeit haben Kettenräder ab 19 Zähnen (knapp über 1 Prozent). Bei 40 Zähnen ist der Effekt nahezu komplett aufgehoben. Bildlich für den Effekt bei einem Ritzel mit 16 Zähnen: Stellt euch ein Motorrad vor, das eigentlich 100 km/h fährt, aber ständig zwischen 98 und 102 km/h schwankt.

Schwingungen beim Zahnriemen

Durch sein Material und die große Zähnezahl des Pulley wirkt der Polygoneffekt bei einem Zahnriemenantrieb grundsätzlich weniger.

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Fazit

Es gibt einige mögliche Antworten auf die Frage, warum eine Motorradkette während der konstanten Fahrt ständig schwingt und ruhig läuft. Wartung und Pflege des Endantriebs haben einen Einfluss auf das Verhalten, ausgelöst wird das Schwingen allerdings vom Polygoneffekt.

Er besagt, dass eine Kette oder Zahnriemen niemals so rund läuft wie die Räder darunter, sondern in einem Vieleck – Polygon – mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten um die Zahnräder läuft. Dadurch ergeben sich Schwingungen.

Gedämpft wird der Effekt entweder durch einen Zahnriemen aus Gummi oder durch eine große Zahl an Zähnen, die das Vieleck vergrößern und die Schwingung dämpft.

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