Der größte Unterschied zwischen einem Kettenrad und einem Zahnrad besteht darin, wie beide auf funktionaler Ebene funktionieren. Beide sind in der Regel gerillte Räder, die in Maschinen verwendet werden, und ihr grundlegendes Erscheinungsbild ist oft sehr ähnlich – aber wie sie funktionieren und was genau sie tun, ist in der Regel sehr unterschiedlich. Im Allgemeinen ist ein Zahnrad ein Zahnrad, das dazu bestimmt ist, mit anderen Zahnrädern zu kämmen und eine Bewegung auf diese zu übertragen, die wiederum eine Bewegung an anderer Stelle verursachen kann. Ein Kettenrad hingegen ist ein Zahnrad, das dazu bestimmt ist, ein flexibles, eingekerbtes oder perforiertes Element wie eine Kette oder einen Riemen einzugreifen und direkt zu bewegen. Die Anwendungen sind daher unterschiedlich. Kettenräder kommen am häufigsten vor, wenn ein sich bewegendes Band oder eine Kette enthalten ist, wie es bei Fahrrädern, Förderbändern und Filmprojektionsspulen üblich ist. In allen anderen Szenarien sind Getriebe in der Regel vorzuziehen, einschließlich Autos und schwerer Maschinen. Zahnräder sind nicht nur universeller einsetzbar, sondern benötigen auch weniger Reparaturen oder Nachrüstungen.
Grundfunktionalität
Kettenräder und Zahnräder werden beide verwendet, um Kraft innerhalb von Maschinen zu übertragen oder Gegenstände zu bewegen, indem sie mit ihnen ineinandergreifen. Ein Kettenrad interagiert jedoch normalerweise direkt mit einem Teil der betreffenden Maschinerie, während Zahnräder zuerst gegeneinander drücken können und dies oft tun, um dann diese kollektive Bewegung zu nutzen, um einen größeren mechanischen Prozess zu beeinflussen. Ein anderer Ausdruck dafür ist, dass Kettenräder unabhängig arbeiten müssen, aber Zahnräder können Netzwerke nutzen, um Kraft und Präzision aufzubauen. Der Unterschied ist normalerweise am deutlichsten, wenn man sich die Rillen oder Zähne jedes einzelnen genauer ansieht.
Bei einem Kettenrad sind die Zähne so konstruiert, dass sie genau in die Perforationen oder Schlitze der Gegenstände passen, die das Werkzeug bewegen soll. Dadurch sind die Gestaltungsmöglichkeiten tendenziell etwas eingeschränkt. Zahnräder hingegen kämmen direkt miteinander und bieten sich somit für verschiedenste Anwendungen an. Die Zähne eines Zahnrads können sich beispielsweise an der Außenseite des Rads oder am Innenumfang befinden; ein anderer Typ, der als Schneckengetriebe bezeichnet wird, ist überhaupt kein Rad, sondern eine Gewindestange.
Auswirkung von Schäden
Ein weiterer wichtiger Unterschied zwischen einem Kettenrad und einem Zahnrad besteht darin, was passiert, wenn eines von beiden beschädigt wird. Auch die beiden Ritzel, die beispielsweise eine Fahrradkette tragen, führen die Kette geradlinig, und wenn ein einzelner Zahn an einem der Ritzel bricht, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Kette abgeworfen wird. Eine gebrochene Kette macht in der Regel das gesamte Fahrrad außer Gefecht. Wenn hingegen ein Zahn ein Zahnrad abbricht, ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Maschine selbst ausfällt, obwohl sie einen verringerten Wirkungsgrad aufweist, wenn der abgebrochene Zahn aus dem Betrieb der Maschine fällt, unwahrscheinlich. In den meisten Fällen kann die Last des beschädigten Zahnrads ohne große Belastung auf ein anderes übertragen werden.
Allgemeine Verwendungen für Kettenräder
Neben Fahrrädern sind Kettenräder auch häufig an Kettenfahrzeugen wie Panzern und Bulldozern sowie in Filmkameras und Filmprojektoren zu finden. Bei jedem bewegt die Drehung des Kettenrads ein flexibles Gerät, wie eine Kette, einen Riemen oder einen fotografischen Filmstreifen. In den Fällen, in denen die flexible Vorrichtung eine kontinuierliche Schleife ist, wie bei Fahrrädern und Kettenfahrzeugen, machen die vielen Segmente, aus denen die Schleife besteht, sie anfälliger für Verschleiß. Dies erfordert in einigen Fällen mehr Wartung und bedeutet auch, dass Kettenräder typischerweise an der Außenseite von Geräten oder zumindest hinter relativ leicht zugänglichen Verkleidungen platziert werden.
Situationen, in denen Zahnräder am besten sind
Zahnräder finden sich im Innenleben vieler, wenn nicht der meisten Maschinen. Sie sind beispielsweise ein fester Bestandteil von Automotoren, wo sie die Kraft vom Motor auf die Antriebsräder übertragen. Einige Getriebeanordnungen, wie Schneckengetriebe, können die Kraftübertragung ohne zusätzliche Vorrichtungen wie Bremsen auf eine einzige Richtung begrenzen. Präzise gefertigte Zahnräder betreiben auch viele Uhren.
Die funktionellen Unterschiede zwischen einem Kettenrad und einem Zahnrad in Kombination mit der allgemeinen Überlegenheit des Zahnrads gegenüber dem Kettenrad führen normalerweise dazu, dass Konstrukteure nach Möglichkeit Zahnräder wählen. Ein häufig zitiertes Beispiel sind Autos und Lastwagen mit Hinterradantrieb, die eine starre Antriebswelle verwenden, um die Kraft vom Motor auf die Antriebsräder zu übertragen. Kettenantriebe vom Fahrradtyp waren bei einigen der ersten Automobile beliebt, aber ihre Popularität nahm mit der Zeit ab; das letzte kettengetriebene Auto wurde in den 1960er Jahren hergestellt.