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Ultra-schnelle Ketten

Ultra-schnelle Ketten

27.03.15 07:05 20.200Text: NoPainFotos: NoPain, Erwin HaidenJedes Watt zählt: Welche Rennrad-Ketten sind out-of-the-box die Schnellsten? Und: wie man sie im DIY-Verfahren oder per "UltraFast Optimization" noch schneller machen kann27.03.15 07:05 20.605

Ultra-schnelle Ketten

27.03.15 07:05 20.605 NoPain NoPain, Erwin HaidenJedes Watt zählt: Welche Rennrad-Ketten sind out-of-the-box die Schnellsten? Und: wie man sie im DIY-Verfahren oder per "UltraFast Optimization" noch schneller machen kann27.03.15 07:05 20.605

Am Fahrrad spielt die Kette eine zentrale Rolle und gehört mit einem Wirkungsgrad von 98-99% (unter idealen Bedingungen) zu den effizientesten Antriebsmitteln überhaupt. Das heißt, nur ein bis zwei Prozent der investierten Leistung gehen über die Reibung verloren. Im rauen Alltag liegt der realistische Wirkungsgrad eher bei 97% und kann durch Verschleiß, schlechte Schmierung und Schräglauf bis unter 95% sinken.

Für eine lange Lebensdauer empfehlen sich daher leichte Gänge, das Vermeiden von starkem Kettenschräglauf, die regelmäßige und schonende Reinigung sowie eine zweckmäßige (Straße, Gelände, Bahn, etc.) Schmierung der Kette. Neue Ketten werden von Werk aus mit einem speziellen Schmierstoff versehen, der eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit besitzt und auch die inneren Hohlräume der Kette vollständig durchdringt. In der Regel hält die Schutzwirkung mehreren hundert Kilometern stand, in denen der Original-Schmierstoff weder nachgefettet noch vorsätzlich entfernt werden sollte. Selbstverständlich reduzieren Fahrten bei Regen und in staubiger Umgebung die theoretisch möglichen Fahrleistungen.

ABC der Kettenpflege

Reinigung

+ sehr gut Putzlappen leicht in Öl getränkt (regelmäßig)
Putzlappen in Waschbenzin getränkt (effektive Erstreinigung)
alte Zahnbürste
o mittelprächtig Spülmittel-Konzentrat: sehr umweltverträglich, mittlere Reinigungswirkung, muss mit Wasser ausgespült werden
Petroleum/Diesel: Notlösung zum groben, oberflächlichen Reinigen per Lappen
- ungeeignet Kettenreinigungsgeräte: innere Schmierung wird herausgewaschen und kann nicht ersetzt werden
Kärcher: Wasser jeder Art ist Gift fürs Rad - mit Druck erst recht
Bremsenreiniger/Verdünner: wirkt in großen Mengen zu stark entfettend, so dass die Kette unbrauchbar werden könnte
WD-40 Vielzweckspray: nicht geeignet, weil es Öl und Fett verdünnt und die innere Schmierung auswäscht
Ausnahme: die Kette wird nach jeder Fahrt mit WD-40 behandelt

Ballistol Vielzweckspray: wirkt zwar nicht so stark entfettend wie WD-40, seine Langzeitwirkung ist aber ähnlich

* Die Liste samt Bewertung soll als grobe Übersicht dienen und spiegelt die Meinung des Verfassers wieder. Bitte keinesfalls als "the-one-and-only"-Lösung/Wahrheit einstufen.

Schmierung

+ sehr gut Kettenfett/-öl: dickflüssiges, hochviskoses Öl, optimalerweise in Flaschen
Kettenwachs: mittlere Schmierung, niedrige Schmutzanhaftung
Vaseline: gute Schmierung, verursacht allerdings einen dicken Dreckfilm

Öl für Kettensägen: billig, biologisch abbaubar, zieht Dreck an wie ein Magnet
o mittelprächtig Nähmaschinenöl: zur Pflege bei Kettenschaltungen eher ungeeignet
Silikonspray: verhindert die Verschmutzung, ist aber kein vollwertiges Schmiermittel
Graphit: schmiert gut ist aber für die Belastungen ungeeignet
Ausnahme: MoS2, ähnlicher Aufbau wie Graphit, besitzt besseres Haftvermögen an Metall

keine Pflege: akzeptable Möglichkeit, Kette und Ritzel werden zu Tode gefahren (Haifischzähne) und getauscht
- ungeeignet Motorradkettenöl: nur Notlösung, sehr zäh, zieht Schmutz an
WD-40: siehe oben
Ballistol: siehe oben
Exotische Methoden: Babyöl, Salatöl, Hautcreme, Sonnenschutzöl, etc.

* Die Liste samt Bewertung soll als grobe Übersicht dienen und spiegelt die Meinung des Verfassers wieder. Bitte keinesfalls als "the-one-and-only"-Lösung/Wahrheit einstufen.

Was einfach und logisch klingt, hat für den Wirkungsgrad der Kette nur bedingte Gültigkeit. Denn fast alle oberhalb genannten Maßnahmen zur Reduzierung von Verschleiß stehen der optimalen Kraftübertragung buchstäblich im Weg. Als Quellen seien hier die Lektüre "Fahrradphysik" (10. Auflage 2009, Gressmann), die Testergebnisse von Friction-facts.com (Jason Smith), der TOUR-Artikel "Fahrwiderstände" (2008-05 Kühnen) und die Human Power-Studie "On the efficiency of bicycle chain drives" (#50 2000, James B.Spicer) genannt.

Wirkungsgrad

Optimaler Wirkungsgrad*Schlechter Wirkungsgrad*
relativ neue Kette (nicht gelängt)
Kette gut eingefahren
saubere Kette
Kette gut geschmiert mit eher dünnflüssigen Stoffen
fahren großer Übersetzungen, große Ritzelgrößen
Kassetten mit großer Spreizung
größere Schaltröllchen
gerader Kettenlauf**
hohe Leistung (hohes Drehmoment)
niedrige Trittfrequenzen
hohe Kettenspannung (zwischen Kettenblatt und Ritzel)
niedrige Spannung der Feder am Schaltkäfig (langer Käfig, lange Kette)
alte, gelängte Kette
nicht speziell eingefahren
verschmutzt
nicht, schlecht oder zu dick geschmiert
fahren kleiner Übersetzungen
eng abgestufte Rennradkassetten
kleine/normale Schaltröllchen
Kettenschräglauf**
niedrige Leistung (niedriges Drehmoment)
hohe Trittfrequenzen
niedrige Kettenspannung (zwischen Kettenblatt und Ritzel)

hohe Spannung der Feder am Schaltkäfig (kurzer Käfig, kurze Kette)

* Wirkungsgrad (Ltr.): Smolik-Velotech: 98-99%, Rohloff: 96-98%, TOUR: 97,5%, Gressmann: 98%
** Ritzelgröße vs. Schräglauf: die Effizienz von 53-19 ist höher als bei verschleißarmen 39-14, extremer Schräglauf (Gänge im hinteren Drittel der Kassette) sollte dennoch vermieden werden

Rennradfahrern, Triathleten und Zeitfahrspezialisten, welche aus ihrem Antrieb das vorletzte Quäntchen Watt herausholen möchten, sei die folgende Vorgangsweise empfohlen:

1. Anschaffung einer neuen Kette (Shimano Dura-Ace oder Campa Record sind die besten).
2. Optimale Kettenlänge ermitteln und montieren (länger ist besser).*
3. Kette auf Rolle oder Indoor-Trainer mind. 15 Minuten lang bei ca. 250 Watt einfahren (saubere Umgebung, am 11er oder 12er Ritzel).
4. Kette gründlich von Schmierstoffen und abgeriebenem Metallstaub reinigen (oberflächliche Anwendung von Spiritus oder Lackverdünner sind erlaubt; auf Rahmen/Sticker/Komponenten achtgeben).**
5. Kette lufttrocknen lassen.
6. Kette auf großes Blatt und kleinstes Ritzel schalten.
7. Dünnflüssigen Schmierstoff über die ganze Länge auftragen (dabei nicht sparen).**
8. Eine Minute auf der Rolle oder dem Indoor-Trainer bei ca. 250 Watt fahren, danach das Rad ein paar Stunden bzw. über Nacht zum Einwirken stehen lassen.
9. Kurbel rückwärts drehen und überschüssiges Schmiermittel mit einem Fetzen abziehen (let it shine) und danach das große Kettenblatt reinigen.
10. Die Kette ist nach weiteren 10-15 Minuten vollständig eingefahren und ihr Wirkungsgrad befindet sich im Sweet-Spot.

* Vergesst beim Rennrad sämtliche Formeln, Regeln und Herstellerangaben. Für besten Wirkungsgrad lässt man die Kette über das kleine Blatt, das kleinste Ritzel, sowie durchs eingeklappte Schaltwerk laufen und kürzt sie auf die maximal mögliche Länge. Dabei steht die Feder vom Schaltwerk-Käfig nur minimal unter Spannung und die Kette läuft gerade noch (mit ca. 5-15 mm Abstand) unter dem Käfig bzw. dem Schaltröllchen vorbei.
Achtung: Gilt nicht für 1x11-Antriebe, Cyclocross- oder Paris-Roubaix-Einsätze!

** Das absolute Optimum - eine weitere Reduzierung von < 1 Watt - erreicht man ausschließlich durch vollständige Entfettung und anschließende Spezialbehandlung (UFO process) mit einem Wachs-/Teflon-/MoS2-Schmierstoff. Da es sehr schwierig und zeitaufwendig ist, diesen in die unzähligen, mikroskopisch kleinen Zwischen- und Hohlräume der Kettenglieder zu transportieren, rate ich von dieser Maßnahme eher ab.

Friction-Facts.com

Ketten (10fach)Out-of-the-Box, eingefahren, Hersteller-Schmierung*Gereinigt, mit dünnem Öl geschmiert*UFO**
Shimano CN-7901
Campagnolo Ultra Narrow 10
KMC X10SL Gold
Wipperman Connex 10SL
SRAM PC1091R (Red)

7,18 Watt (97,13% @ 250W)
7,60 Watt
8,04 Watt
8,80 Watt
10,04 Watt (95,98% @ 250W)
6,22 Watt (97,51% @ 250W)
6,45 Watt
7,03 Watt
7,16 Watt
7,04 Watt (97,18 % @ 250W)
< 5 Watt
-
-
-
< 6 Watt

* Full Load Test: Reibungsverlust-Avg @ 250W, 53/11 und 95RPM mit je 5 Ketten-Samples
** Optimierung einer Standard-Kette per UltraFast Optimization Process

UltraFast Optimization


"Ultra Fast Optimization" ist ein mehrteiliges Verfahren, das mit jeder handelsüblichen Fahrradkette durchgeführt werden kann. Es beinhaltet das Polieren, Reinigen und Aufbringen zweier Schichten eines speziellen Schmierstoffs, um den höchstmöglichen Wirkungsgrad (sprich: die beste Effizienz) zu erzielen. Mit Frederik Van Lierde zählt nun auch der amtierende Ironman-Weltmeister Sebastian Kienle zu den erfolgreichen Ambassadoren der jungen, amerikanischen Marke.

UFO Verfahren - Schnellüberblick: Die neue Kette wird unter Volllast (250 Watt) auf einem Laborgerät eingefahren. Dieser Prozess poliert die Gleitflächen der Kettenglieder und entfernt Oberflächenrauheit sowie Herstellungsmängel. Danach wird die Kette mittels einer 4-stufigen Ultraschallbehandlung vollständig gereinigt und entfettet. Ebenfalls per Ultraschall wird der trockenen Kette unter hoher Temperatur eine spezielle Wachs/ PTFE/MoS2-Mischung infundiert. Nach der Entnahme aus dem heißen Wachsbad kann die Kette abkühlen und es verbleibt eine feine Schmierschicht an der Oberfläche. Im letzten Arbeitsschritt wird eine hauchdünne Teflon-PTFE-Pulverschicht zum Schutz aufgetragen.

Die Kette ist nach weiteren 10-15 Minuten Fahrzeit vollständig eingefahren und race-ready. Der Optimierungs-Effekt soll für mehr als 300 Kilometer anhalten - saubere und trockene Fahrbedingungen vorausgesetzt. Danach kann sie wie jede Standard-Kette behandelt und nachgefettet werden.

Tipp: Da die Lebensdauer der UF-Optimierung auf 300 Kilometer limitiert ist, wird der Spezialeinsatz nur für wichtige Bewerbe empfohlen. Mit auswechselbaren Kettengliedern (Bsp. KMC, SRAM, etc.) kann rasch zwischen einer Trainings- und der UFO-Kette hin und her getauscht werden.

  • Anleitung und individueller Ketten-ReibungsverlustAnleitung und individueller Ketten-Reibungsverlust
    Anleitung und individueller Ketten-Reibungsverlust
    Anleitung und individueller Ketten-Reibungsverlust
  • Screenshot vom Performance-TestScreenshot vom Performance-Test
    Screenshot vom Performance-Test
    Screenshot vom Performance-Test
  • Gewicht Dura-Ace 11fach UFOGewicht Dura-Ace 11fach UFO
    Gewicht Dura-Ace 11fach UFO
    Gewicht Dura-Ace 11fach UFO
  • Gewicht Dura-Ace 11fach StandardGewicht Dura-Ace 11fach Standard
    Gewicht Dura-Ace 11fach Standard
    Gewicht Dura-Ace 11fach Standard

Wer daraus eine eigene Wissenschaft machen möchte, optimiert seine Kette gemäß des UFO-Do-it-yourself-Verfahrens. Der Rest bestellt, ohne sich die Hände schmutzig zu machen, die passende UFO-Kette um € 84,- im Netz oder verzichtet einfach auf das letzte Watt.

Probe aufs Exempel

Natürlich ließen mir die bescheinigten 4,52 Watt keine Ruhe. Ich wollte Gewissheit - nur wie? Dann die Idee: Am Cyclus2 müsste es doch mit einem kurbelbasierenden Leistungssensor möglich sein, den geringeren Reibungswiderstand der UFO-Kette im Vergleich zu einer Standard-Kette zu messen.

Versuchsaufbau - Standard vs. UFO Chain
Hintergrund: Im Zuge der Werkskalibrierung des Cyclus2 wird eine Standardkette mit einkalibriert und damit berücksichtigt.
Annahme: Bei einem höheren Wirkungsgrad der UFO-Kette müsste der power2max Powermeter vorne weniger Watt messen.
Versuchs-Kette-A: Originalkette Shimano Dura-Ace CN-9000, 11-fach, eingefahren, gereinigt, mit Rock"n"Roll Gold Chain Lube geschmiert, per SRAM 11s Kettenschloss verlinkt.
Versuchs-Kette-B: UFO Shimano Dura-Ace CN-9000, 11-fach, eingefahren, unbehandelt, per SRAM 11s Kettenschloss verlinkt.
Vorbereitung: Cyclus2 und Powermeter wurden auf gleiche Temperatur gebracht und eingefahren, zwischen den Intervallen wurde der Leistungsmesser stets abgenullt.

Insgesamt fuhr ich vier Intervalle mit je 330 Watt Cyclus2-Vorgabe und 96 RPM
Intervall 1, Standard-Kette: 330 Watt Cyclus2 -> 321 Watt gemessen am p2m
Intervall 2, UFO-Kette: 330 Watt Cyclus2 -> 321 Watt gemessen am p2m
Intervall 3, Standard-Kette: 330 Watt Cyclus2 -> 321 Watt gemessen am p2m
Intervall 4, UFO-Kette: 330 Watt Cyclus2 -> 321 Watt gemessen am p2m

Das wohl nur auf den ersten Blick "eindeutige" Ergebnis lässt in meinen Augen folgende Schlussfolgerungen zu:
1. Beide Ketten performen gleich gut bzw. ihre Performance liegt innerhalb eines Watts.
2. Mit dem mir zur Verfügung stehenden Test-Setup können Unterschiede in dieser Größenordnung nicht gemessen werden, die "exakten" Ergebnisse von 4x 321 Watt sind purer Zufall und sagen nichts aus.

Das meinen die Spezialisten

Cyclus2 Feedback, Jens Richter: "Das Problem deiner Vergleichsmessung besteht natürlich darin, dass beide Systeme in dieser Zeit absolut konstant bleiben müssen (Drift Powermeter und Last vom Cyclus2). Das ist bei einer zu erwartenden Messgröße von ca. 2 Watt kaum sicherzustellen, da der Messfehler beider Geräte bei einer Last von 300 Watt ja schon 2x 2%, d.h. ca. 12 Watt betragen kann."

Power2Max Feedback, Marco Rockstroh: "Unterschiede von weniger als 2 Watt sind mit dem Setup nicht zu reproduzieren. Auch wenn der Cyclus2 und unser Sensor doch recht genau sind, sehe ich für dein Vorhaben leider keine Prüfmöglichkeit."

Friction-Facts Feedback, Jason Smith: "Your results are to be expected. Theoretically, your experiment is logical. Yet, while power meters are great for training applications, they do not have the accuracy necessary to discern small wattage differences in the drivetrain."

 Since February 2013 I've been using UltraFast chains; no need to tell you 2013 has been my best year ever! The couple of watts I gain by using the chains make a huge difference for me. 

Frederik Van Lierde, 2013 Ironman World Champion

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  1. #1
    Admin Avatar von NoPain
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    Ultra-schnelle Ketten

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  2. #2
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    Gibt es eine logische Erklärung für die Effizienz des Schräglaufs? Toni Martin fuhr beim 2. TT in Nizza wiedermal das 58/32 Setup mit enorm hohem Schräglauf (7 von den 9km für er diesen Gang).
    Laut meinem Verständnis haben die Rollen in den Kettengliedern die wenigste Querbelastung wenn die Kettenlinie gerade ist, die Praxis dürfte was anderes sagen.

  3. #3
    Admin Avatar von NoPain
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    Ja. natürlich läuft eine gerade Kette besser und reibungsärmer als eine schräge Kette und hält auch länger.

    Edit (bezugnehmend auf die neueste Friction-Facts-Studie):
    Allerdings ist der Wirkungsgrad mit einem 58er Kettenblatt und der 11-32 Kassette wegen den vielen beteiligten Zähnen deutlich besser und bringt mehr, als die schräge Kette durch zusätzliche Schräglauf-Reibung, kostet. Deshalb fahren sie schräg, sparen sich das Risiko beim Schalten und vermutlich schmeissen sie die Kette danach weg oder schenken sie einem U23...

    Besonders extremer Schräglauf sollte aber dennoch vermieden werden, denn der könnte bis zu 0,75 Watt im Vergleich zu einem geraderen Lauf am kleinen Blatt kosten. In Watt kostet die Kombination 53-28 rund 0,75 Watt mehr als 39-21 (laut Friction Facts).
    Geändert von NoPain (10-04-2015 um 08:46 Uhr)

  4. #4
    Admin Avatar von NoPain
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    Du hast eh grad viel Zeit...
    http://www.ihpva.org/HParchive/PDF/hp50-2000.pdf

    Experimental results indicated that the efficiency of the chain drive varied as a function of chain tension. It was found that the efficiency varied linearly with the reciprocal of the average chain tension with the highest efficiencies occurring at high chain tensions and lowest at low chain tensions. For example, the highest efficiency measured in the study, 98.6%, was measured at a chain tension of 305 N and the lowest, 80.9%, at 76.2 N.

    It was found that chain-line offset and chain lubrication have a negligible effect on efficiency under laboratory conditions. Calculations of frictional loss resulting from offset indicate that this loss should be small compared to those produced by other mechanisms.This was verified experimentally.

  5. #5
    Admin Avatar von NoPain
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    Sehr interessant ist der neue Friction Facts Versuch, bei dem der Wirkungsgrad der ÜBERSETZUNGS-KOMBIS SAMT SCHRÄGLAUF gemessen wurde.

    Das Ergebnis besagt, dass es nach wie vor besser ist am großen Kettenblatt zu bleiben, allerdings nicht bis zum letzt möglichen Ritzel. Extrem schräge Kombinationen kosten ab einem gewissen Punkt wiederum mehr Leistung, als die große Übersetzung spart.

    Es hat sich herausgestellt, dass es bei einem modernen 11-fach Antrieb am besten ist, ab dem 8. Ritzel (von außen) auf das kleine Blatt zu schalten.

    Bsp. 53/39 & 11-28 11s => sobald 53-21 zu schwer werden, aufs kleine Blatt (39-17) schalten. D.h. 39-17 hat einen besseren Wirkungsgrad als 53-23.

    In Watt kostet die Kombination 53-28 rund 0,75 Watt mehr als 39-21.

    Wer also so schräg wie möglich schalten möchte, wählt den langen Schaltkäfig und eine 11-32er Kassette. Allerdings werden die Schaltabstufungen dadurch sehr groß. Ob das den ganzen Aufwand wert ist, sei dahin gestellt. Besser ist es wohl bei Schräglauf wie gewohnt hinunter zu schalten.

    Quelle: http://www.bikeradar.com/us/road/gea...hifting-44016/
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  6. #6
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  7. #7
    Keine Panik! Avatar von marty777
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    Laut der Liste ist hinten ein 11er sowieso Kraftverschwendung (0,6 Watt).

  8. #8
    Admin Avatar von NoPain
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    Zitat Zitat von marty777 Beitrag anzeigen
    Laut der Liste ist hinten ein 11er sowieso Kraftverschwendung (0,6 Watt).
    Das stimmt. Allerdings besser 0,6 Watt verschwenden als bei Rückenwind nur 50 statt 55 dertreten ;-). Bei hohen Geschwindigkeiten rücken diese geringen Wattwerte immer mehr in den Hintergrund (Luftwiderstand steigt im Quadrat).

    0,6 Watt sind zwar immer 0,6 Watt aber bei 250 Watt Dauerleistung beim Ironman spielt das mMn eine größere Rolle als bei 380 Watt (TT) auf eine halbe Stunde und deutlich höherem Speed.