13. September 2025

Die Funktion von Zahnrädern am Fahrrad

Hier findest Du einen Überblick über die wichtigsten Technologien & Bauteile rund um die Schaltung am MTB, Rennrad & Alltagsfahrrad. Gerade bei Fahrradschaltungen finden sich Unmengen an technischen Begriffen und Marketing-Bezeichnungen, die nicht immer selbsterklärend sind. Die Bauteile einer Kettenschaltung sind aber immer die Gleichen: Kettenblatt, Kassette, Kette, Schaltwerk, Umwerfer und Schalthebel. Jeder Hersteller hat eigene Ansätze zur Optimierung der Schaltqualität und Haltbarkeit, aber die grundsätzliche Funktionsweise ist bei Kettenschaltungen immer gleich. Wie die Bauteile genau miteinander arbeiten und welche die wichtigsten Begriffe sind, die Du kennen solltest, erklären wir Dir hier in unserem Glossar.

Wer heutzutage den Markt für Fahrradschaltungen überblickt, kann schon einmal kurz ins Schwitzen geraten: Denn eine so große Auswahl an verschiedenen Schaltsystemen, Gängen und Modellen ist atemberaubend. Sie haben quasi bei jedem Fahrradmodell die Entscheidung zwischen mehreren Herstellern und Ausführungen, was Ihre individuelle Schaltung betrifft. Dabei unterscheiden die Hersteller generell zwischen sogenannten Kettenschaltungen und Nabenschaltungen.

Grundlagen des Antriebs

Der Antrieb deines Bikes hilft dir deine Muskelkraft in Vortrieb zu verwandeln. 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.

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.
Kassette: Die Kassette bezeichnet die Gesamtheit aller Zahnkränze, die auf der rechten Seite des Hinterrads angebracht sind. Je nach Anzahl der Gänge an deinem Fahrrad bestehen Kassetten aus unterschiedlichen Mengen an Ritzeln. Gängig sind 8 bis 12 Ritzel.
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.
Schalthebel: Über die Schalthebel am Lenker steuerst du den Umwerfer und das Schaltwerk. Dadurch wechselt die Kette zwischen den einzelnen Zahnrädern hin und her.

Trittst du in die Pedale, dreht sich die Kurbel samt Kettenblättern. Der eingelegte Gang und die Übersetzung entscheiden darüber, wie schwer das Treten ist. 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.

Das Ritzel

Das Ritzel ist ein elementarer Bestandteil deines Antriebs. Es handelt sich dabei um die kleinen Zahnräder, die sich vorne an der Kurbel oder hinten an der Kassette befinden. Jedes Ritzel spielt eine wichtige Rolle in der Kraftübertragung. Die Zähnezahl eines Ritzels bestimmt, wie schwer oder leicht das Treten der Pedale ist.

Weniger Zähne: Hier wird mehr Kraft benötigt, dafür kannst du höhere Geschwindigkeiten erreichen.
Hohe Zähnezahl: Das Zusammenspiel der Kassette mit mehreren Ritzeln erlaubt es dir, das Fahrrad individuell auf die aktuelle Strecke und deine Bedürfnisse anzupassen. Es sorgt für eine optimale Kombination aus Kraftaufwand und Geschwindigkeit.

Auf den ersten Blick könnte man meinen, Zahnrad und Ritzel seien das Gleiche. Zahnrad: Dieser Begriff ist allgemeiner und beschreibt jedes mechanische Bauteil mit Zähnen, das an der Kraftübertragung beteiligt ist.

Ein verschlissenes Ritzel kann dazu führen, dass die Kette überspringt oder der Antrieb sich “ruppig” anfühlt. Um sicherzugehen, dass dein Fahrrad immer zuverlässig funktioniert, ist es wichtig, die Abnutzung im Auge zu behalten. Immer, wenn du die Kette wechselst, solltest du auch die Ritzel auf Verschleiß prüfen. Fachleute empfehlen, die Kette und Kassette regelmäßig zu prüfen. Falls du dein Ritzel selbst wechseln möchtest, benötigst du das richtige Werkzeug, wie einen Kassettenabzieher und eine Kettenpeitsche für die hintere Kassette.

Kettenschaltung

Die Kettenschaltung kommt an Fahrrädern bis heute am häufigsten zum Einsatz. Besonders leicht ist der Aufbau der weit verbreiteten Kettenschaltung zu verstehen. Auf der Kurbelseite sitzen bis zu drei Zahnräder (Kettenblätter) nebeneinander auf einer Achse. Je nach Verwendungszweck des Rades (z.B. Rennrad oder Mountainbike) sind die Radien der Zahnräder etwas unterschiedlich. Es ist üblich, bei einem Zahnrad nicht den Radius oder Durchmesser anzugeben, sondern die Zahl z der Zähne (diese Zahl ist proportional zum Zahnradradius bzw. -durchmesser).

Hinten am Rad ist das Schaltwerk dafür verantwortlich, die Kette zwischen den kleinen und großen Zahnrädern hin und her zu schieben. Versuchst du Gangkombinationen zu vermeiden, bei denen ein extrem großer Winkel der Kette entsteht. Nach diesem Prinzip ist die Kombination aus kleinstem Kettenblatt vorne und kleinstem Ritzel hinten am Fahrrad besonders schlecht. Neben der Anzahl der Gänge ist außerdem der sogenannte Übersetzungsbereich eine relevante Kenngröße jeder Gangschaltung.

Bei einer Kettenschaltung wird die Fahrradkette von einem Kettenblatt zum nächsten bewegt, während sie sich gleichzeitig weiter vowwärts bewegt. Dabei sind sowohl am Vorder- als auch am Hinterrad kleine Zahnräder, auch Ritzel genannt, angebracht. Das Gesamtpaket aller einzelnen Ritzel nennt der Hersteller dann Kasette.

Grundsätzlich lässt sich auf (fast) jedem Fahrrad eine Kettenschaltung installieren. Eine Kettenschaltung mit nur 16-24 Gängen eignet sich jedoch, je nach Zusammenstellung der Kettenräder, vor allem für leicht hügeliges oder bergiges Terrain. Bei Rennrädern verwenden die meisten Hersteller in der Regel nur zwei Kettenblätter vorne und neun, zehn oder elf Ritzel hinten.

Übersetzung bei der Kettenschaltung

Der Kraftaufwand zum Pedalieren ist dann besonders gering, wenn man an der Kurbel den Zahnkranz mit der niedersten und am Hinterrad den Zahnkranz mit der höchsten Zahl der Zähne wählt. Das Kettenblatt habe \( z_1 \) Zähne, das Ritzel \( z_2 \) Zähne. Dann gilt für die Umdrehungszahlen \( n_1 \) und \( n_2 \) dieser Zahnräder: \[ \frac{{z_1}}{{z_2}} = \frac{{n_2}}{{n_1}} \] Je kleiner das Ritzel bei gleichem Kettenblatt ist, desto öfter dreht sich das Hinterrad. Je größer das Kettenblatt bei gleichem Ritzel ist, desto öfter dreht sich das Hinterrad.

Das Verhältnis \( z_2 : z_1 \) wird als Übersetzung bezeichnet. Die vom Fahrrad bei einer Kurbelumdrehung (n1 = 1) zurückgelegte Strecke wird als Entfaltung bezeichnet.

Schaltverhalten und Tipps

Auch beim Mountainbike gilt: Bei einer Kettenschaltung wechselst du den Gang, wenn du mit leichtem Druck in die Pedale trittst. 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.

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. Denk daran, vor dem Anhalten wieder in einen niedrigeren Gang zu schalten. Das erleichtert dir den Start, zum Beispiel an Ampeln.

Mit der Zeit entwickelst du ein Muskelgedächtnis. Mit Hilfe einer Gangschaltung kannst du den notwendigen Kraftaufwand beim Fahren eines Fahrrades deinen körperlichen Möglichkeiten und den unterschiedlichen Anforderungen des Geländes anpassen.

Nabenschaltung

Im Aufbau deutlich komplexer als die Kettenschaltung ist die sogenannte Nabenschaltung, die man sehr häufig bei robusten Gebrauchsrädern findet. Waren die ersten Nabenschaltungen nur mit drei Gängen ausgestattet, so besitzen moderne Schaltungen schon mehr als 10 Gänge.

Als Nabenschaltung bezeichnet man im Fahrradbereich ein mechanisches Getriebe, welches geschlossen in der Hinterradnabe eingebaut ist. Dabei arbeiten alle Nabenschaltungen ausschließlich mit Umlaufgetrieben, sogenannten Planetengetrieben. Info: Die Schaltung in verschiedene Gänge erfolgt beim Fahren über einen Schaltgriff, der sich am Lenker befindet. Typische Nabenschaltungen mit bis zu neun Gängen werden normalerweise bei Alltagsfahrrädern und Kurzstrecken eingesetzt, beispielsweise beim klassischen Citybike. Es gibt allerdings auch anspruchsvollere Nabenschaltungen, etwa 11-Gang oder 14-Gang-Nabenschaltungen, welche über weitergehende Funktionen und Optionen verfügen, etwa die Verwendung von Scheibenbremsen. Sie haben einen deutlich höheren Übersetzungsbereich von bis zu 500% und eignen sich daher optimal für so gut wie jedes Terrain.

Aufbau und Funktionsweise

Der Aufbau einer Nabenschaltung erinnert an das Getriebe eines Motorfahrzeuges. Es wird hier nicht näher auf die Funktionsweise eingegangen. Nur soviel: zahlreiche Zahnräder greifen ineinander und sorgen so für eine Übersetzung. Durch das Spannen oder Entlasten des Schaltseils werden Zahnräder mit unterschiedlichen Zahnzahlen in Kontakt gebracht.

Vor- und Nachteile der Nabenschaltung gegenüber einer Kettenschaltung

Vorteile:
- Das Getriebe ist sicher vor Nässe und Schmutz geschützt.
- Die Kette läuft immer optimal gerade. Dadurch ist der Verschleiß geringer. Außerdem ist das Anbringen eines Kettenschutzes leichter möglich.
- Das Schalten ist auch im Stand möglich.
- Sehr einfache Bedienungsmöglichkeit.
- Nabenschaltungen sind meist mit Rücktrittbremsen versehen, die auch bei Nässe sicher funktionieren.
Nachteile:
- Der Preis der neuen Nabenschaltungen mit vielen Gängen ist im Vergleich zur Kettenschaltung höher.
- Die Gangabstufung kann nicht wie bei Kettenschaltungen den Bedürfnissen des Fahrers angepasst werden.
- Der Wirkungsgrad der Schaltung ist etwas schlechter als derjenige der Kettenschaltung.
- Das Gewicht der Nabenschaltung ist (trotz jüngster Reduktionen) immer noch höher als das einer guten Kettenschaltung.

Weitere Aspekte der Fahrradschaltung

Anzahl der Gänge und Übersetzungsverhältnis

Grundsätzlich ist die Anzahl der Gänge schon ausschlaggebend dafür, wie viele verschiedene Übersetzungen sie individuell einstellen können. dabei sollten Sie sich allerdings nicht von den 27-Gang Schaltungen bei Kettenschaltungen täuschen lassen. Effektiv nutzen können Sie davon vielleicht 18 Gänge, die anderen Kombinationen überschneiden sich häufig gegenseitig. Die Anzahl der Gänge alleine sagt übrigens noch nichts über die Eignung des Fahrrads in bergigem und steilem Gelände aus. Wichtig hierfür ist vor allem das Übersetzungsverhältnis.

Kettenschaltung oder Nabenschaltung?

Nachdem der Irrtum mit den Gängen aufgeklärt ist, bleibt für manche von Ihnen immer noch die Frage: Nehme ich jetzt eine Kettenschaltung oder doch lieber eine Nabenschaltung? Welche Übersetzung? Sind Sie eher im flachen Terrain zu Hause, reichen Ihnen wenige Gänge womöglich schon aus. Wie wichtig ist Ihnen ein geringer Wartungsaufwand? Grundsätzlich ist eine Nabenschaltung mit weniger Wartungsaufwand verbunden als eine Kettenschaltung. Sollten Sie sich dennoch für eine Kettenschaltung entscheiden, ist es jedoch extrem wichtig. dass Sie Ihr Rad regelmäßig pflegen und warten. Wie wichtig Ihnen ist ein hoher Bedienungskomfort? Gerade älteren Leuten fällt die Bedienung einer Nabenschaltung oft leichter, da sie „intuitiver“ ist.

Neben der Anzahl der Gänge ist außerdem der sogenannte Übersetzungsbereich eine relevante Kenngröße jeder Gangschaltung.

Wartung und Pflege der Fahrradschaltung

Eine regelmäßige Pflege deiner Antriebsgruppe ist für ihre Langlebigkeit und Effizienz unumgänglich. Eine saubere Antriebsgruppe mindert Verschleißerscheinungen und sorgt für präzise und flüssige Schaltvorgänge.

Reinigung der Fahrradkette: An der Fahrradkette sammeln sich meist zuerst Schmutzpartikel, was zu einer vorzeitigen Abnutzung führt und die Leistungsfähigkeit der Antriebsgruppe vermindert. Für eine gründliche Reinigung deiner Fahrradkette solltest du einen speziellen Fahrradentfetter verwenden. Trage ihn großzügig auf die Kette auf und entferne mithilfe einer Bürste sämtliche Schmutzrückstände. Spüle die Kette anschließend mit klarem Wasser ab und lass sie trocknen. Sobald alles getrocknet ist, kannst du ein paar Tropfen eines Schmiermittels für Fahrradketten auftragen. Das Schmiermittel zieht Schmutz meist magisch an, entferne daher überschüssiges Öl.
Reinigung von Kassette und Kettenblättern: Die Kassette und Kettenblätter müssen ebenfalls regelmäßig gesäubert werden. Wie schon bei der Fahrradkette kannst du mithilfe einer Zahnbürste bzw. einer speziellen Fahrradbürste den Schmutz zwischen den Ritzeln und den Zähnen der Kettenblätter entfernen.
Wartung von Schaltwerk und Umwerfer: Bei der Wartung von Schaltwerk und Umwerfer solltest du sicherstellen, dass die Schaltröllchen am Schaltwerk sauber und geschmiert sind. Überprüfe auch die richtige Einstellung von Schaltwerk und Umwerfer, um sicherzugehen, dass sie flüssig schalten. Wenn du beim Schalten Probleme feststellst, könnte der Zeitpunkt gekommen sein, an dem du einen Profi ins Boot holst, der die Spannung der Züge optimal einstellt bzw. Schaltwerk und Umwerfer richtig ausrichtet.
Prüfung und Austausch von Zügen und Zughüllen: Die Züge und Zughüllen können sich im Lauf der Zeit abnutzen, sodass der Schaltvorgang weniger effizient vonstatten geht. Prüfe daher regelmäßig den Zustand von Zügen und Zughüllen, um Abnutzungserscheinungen und Rost rechtzeitig zu bemerken. Tausche sie bei Bedarf aus. Die Zughüllen müssen intakt sein und die Züge sollten sich in ihrem Innern problemlos bewegen lassen.
Prüfung und Einstellung der Kurbelgarnitur: Auch die Kurbelgarnitur sollte in regelmäßigen Abständen überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Kettenblätter richtig ausgerichtet und die Kurbeln fest angezogen sind. Die Kettenblätter können sich nämlich manchmal lösen oder verziehen und so die Leistung der Antriebsgruppe beeinträchtigen. Richte beschädigte Kettenblätter bei Bedarf neu aus oder ersetze sie.