Nabenschaltung

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9-Gang-Nabe von SRAM

Eine Nabenschaltung ist eine Hinterradnabe mit Gangschaltung (also eine Schaltnabe) bei Fahrrädern, früher auch bei Motorrädern. Im Gegensatz zur Kettenschaltung sind hier alle Bauteile dieses Getriebes vor Verschmutzung geschützt, wodurch der Verschleiß gering ist. Wegen des höheren Aufwands bei der Herstellung ist ihr Verkaufspreis höher als bei der Kettenschaltung. Im Straßenradsport werden nur Kettenschaltungen eingesetzt, weil Nabenschaltungen von der UCI seit den 1920er Jahren verboten sind. Eng verwandt mit der Nabenschaltung, aber sehr selten, ist die Tretlagerschaltung.

Technik[Bearbeiten]

Explosionsdarstellung einer Sturmey-Archer-3-Gang-Nabe ohne Rücktrittbremse

Alle Nabenschaltungen im Fahrradbereich arbeiten mit Planetengetrieben. Die Kraftübertragung findet dabei in der Regel mittels Zahnrädern statt; Ausnahme sind stufenlose Getriebe, bei denen dazu Kugeln eingesetzt werden. Bei mehr als drei Gängen werden verschiedene Planetengetriebe in einer Nabe kombiniert und zum Teil auch in Reihe geschaltet. Auf diese Weise lassen sich Schaltungen von 2 bis 14 Gängen realisieren. Häufig werden diese Schaltungen auch mit einer Rücktrittbremse, einem Fahrraddynamo oder mit einem Elektromotor kombiniert. Aber auch Kombinationen mit einer herkömmlichen Kettenschaltung kommen vor, um die Vorteile beider Systeme nutzen zu können.

Die Vorteile der Nabenschaltung liegen vor allem darin, dass sie relativ wenig gewartet werden muss sowie im geringeren Verschleiß. Durch die geschlossene Bauweise der Nabe ist das Getriebe im Inneren jederzeit vor Schmutz und Wasser geschützt und eine ausreichende Schmierung der Zahnräder ist gewährleistet. Außerdem kann mit einer Nabenschaltung im Gegensatz zur Kettenschaltung auch im Stand (z. B. beim Anhalten an einer Ampel) geschaltet werden. Auch ein Abspringen der Kette bei Schaltvorgängen kommt nicht vor, da es an der Nabe nur ein Ritzel und an der Kurbel nur ein Kettenblatt gibt (von wenigen Ausnahmen abgesehen) und somit im Idealfall eine exakt gerade Kettenlinie möglich ist. Trifft dies zu, so ist hier eine optimale Zugkraftübertragung möglich. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei der geringere Verschleiß von Kette und Zahnrädern. Zudem ist es einfacher, die Kette mit einem Schutz zu versehen, um sie besser vor Verschmutzung zu schützen. Ein weiterer Vorteil ist die symmetrische Einspeichung des Hinterrads; die gleichmäßigere Spannung verringert die Gefahr von Speichenbrüchen.

Bedingt durch den geschlossenen Aufbau des Getriebes ist die Wartung der Nabe meist nur für geübte Mechaniker möglich, da es nicht einfach ist, die Nabe zu demontieren und im Anschluss wieder korrekt zusammenzusetzen. Zudem werden eine werkstattmäßige Ausstattung und für einige Naben Spezialwerkzeuge benötigt. Die bei manchen Modellen deutlich wahrnehmbaren Betriebsgeräusche, die mit zunehmender Laufleistung allerdings abnehmen, empfinden viele Fahrer als störend. Zudem ist der Wirkungsgrad geringer, er beträgt bei aktuellen Getriebenabenschaltungen bei hoher Antriebsleistung 92–97 %; bei einer gut gepflegten Kettenschaltung 96 %[1]. Während bei einer Kettenschaltung durch Tausch des Zahnkranzpakets oder einzelner Kettenblätter die schaltbaren Übersetzungen an die Bedürfnisse des Fahrers in weiten Bereichen angepasst werden können, kann bei einer Nabenschaltung eine Anpassung nur durch die Wahl der Primärübersetzung (Kettenblatt & Ritzel) erfolgen. Die Abstufung der einzelnen Gänge hingegen ist nicht änderbar. Weiterhin ist das Gewicht einer Nabenschaltung höher als das einer Kettenschaltung. Zudem macht sich die aufwändigere Technik im höheren Preis bemerkbar, dafür sind die laufenden Kosten geringer, da sowohl Kette als auch Kettenblatt und Ritzel seltener gewechselt werden müssen und diese recht preisgünstig sind. Die Zielgruppe für Nabenschaltungen sind die Vielfahrer mit mehr als 500 km pro Monat oder die Touren- und Sorglosfahrer, denen die Zuverlässigkeit und der geringe Wartungsaufwand wichtig sind. Im Radsport sind Nabenschaltungen fast nicht zu finden. Ausnahme ist die Speedhub 500/14 von Rohloff, die in Sportarten wie Mountainbike-Marathon und Downhill Verwendung findet. Hier wirkt sich der Massenunterschied zur Kettenschaltung nicht so stark aus bzw. ist kein Nachteil beim Bergabfahren.

Geschichte[Bearbeiten]

Planetengetriebe wurden seit den 1880er Jahren für Dreiräder verwendet. Erste Nabenschaltungen mit zwei Gängen für Fahrräder wurden vom Amerikaner Seard Thomas Johnson im Jahr 1895 und vom Engländer William Reilly 1896 erfunden. Reillys Zweigang-Nabe wurde ab 1898 von der Firma „The Hub“ produziert.[2] 1902 entwarf Reilly eine Dreigangnabenschaltung, die unter dem Namen seines Kollegen James Archer patentiert und von der Firma Sturmey-Archer produziert wurde.[2]

Das erste deutsche Patent auf eine Nabenschaltung erhielt 1902 das Chemnitzer Unternehmen Wanderer, 1907 brachte der deutsche Hersteller Fichtel & Sachs (1997 wurde die Fahrradsparte von Fichtel & Sachs von SRAM übernommen) eine Nabenschaltung mit zwei Gängen (Modellbezeichnung: Torpedo) auf den Markt, ein Jahr nach dem Debüt der Torpedo-Freilaufnabe. Der sogenannte Doppel-Torpedo wurde mit wenigen Veränderungen fast 50 Jahre lang gebaut. 1912 kam das nach einem Patent der Wanderer-Fahrradwerke von Fichtel & Sachs gefertigte Nachfolgemodell Universal-Torpedo mit vier Gängen und Rücktrittbremse auf den Markt. Der wirtschaftliche Erfolg blieb aber aus, und so wurde die Produktion 1916 eingestellt.

1924 wurde von Fichtel & Sachs die erste Torpedo-3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse auf den Markt gebracht, die bis Anfang der 1940er Jahre produziert wurde. 1941 erschien zudem eine 3-Gang-Nabe, die hauptsächlich für den Export bestimmt war und wieder unter dem Namen Universaltorpedo vermarktet wurde. Diese Nabe, die entweder mit Trommelbremse oder ohne Bremsvorrichtung erhältlich war, wurde lediglich zwei Jahre produziert.

Nach dem Zweiten Weltkrieg begann in Deutschland die Markteinführung weiterer Torpedo-3-Gang-Nabenschaltungen mit den Modellen 53 (mit Rücktritt), 55 (mit und ohne Rücktritt), 515 (mit Rücktritt), 415 (ohne Rücktritt) und H3113S. Kommerziell besonders erfolgreich waren die seit Anfang der 1960er Jahre produzierten Modelle 415 und 515. Mitte der 1970er Jahre musste aus Sicherheitsgründen speziell das Modell 515 durch das Modell H3111S ersetzt werden, da bei einer fehlerhaften Einstellung der Nabe beim Modell 515 wegen der Leerlaufstellung zwischen dem zweiten und dritten Gang die Rücktrittbremse ausfallen konnte. Das Modell H3111S wird mit kleinen Abwandlungen auch heute noch von SRAM hergestellt.

Ab 1987 erweiterte Fichtel & Sachs das Programm mit der Pentasport-5-Gang-Nabenschaltung, die in ihrer Ausführung der Sturmey-Archer-5-Gang-Nabenschaltung ähnelt. Sturmey-Archer besaß das Patent auf diese Bauart seit Mitte der 1920er Jahre, ohne allerdings davon Gebrauch zu machen. Diese englische Firma stellte 3- und 4-Gang-Naben mit den unterschiedlichsten Grundübersetzungen und Ausstattungen her.

Seit den 1930er Jahren wurden neben Nabenschaltungen mit Trommelbremsen auch welche in Kombination mit Nabendynamos angeboten.

Parallel zum Klapprad-Boom der 1960er und 1970er Jahre (siehe auch Faltrad) entwickelten und verkauften sowohl Fichtel & Sachs (ab 1964) als auch Sturmey-Archer 2-Gang-Nabenschaltungen. Diese Naben besaßen keinen Schaltungszug und ließen sich durch bloßes Zurücktreten der Pedale schalten (Fichtel & Sachs „Duomatic"). Etwas gewöhnungsbedürftig bei diesen Naben war, dass sie beim Bremsen auch den Gang wechselten. Eine Sonderkonstruktion war die fliehkraftgesteuerte Automatiknabe von Fichtel & Sachs, deren Schaltpunkt bei einer Geschwindigkeit des Fahrrads von etwa 18 km/h (vom Radumfang abhängig) lag. Dieser technisch interessanten Konstruktion war jedoch kein Markterfolg beschieden.

1996 brachte die Sachs AG eine 12-Gang-Nabe („Elan“) auf den Markt, die mit 3,5 kg im Vergleich zur 1999 erschienenen Rohloff-14-Gang-Nabe mit 1,7 kg mehr als das doppelte wog. Der Sachs Elan haftet der Ruf mangelnder Zuverlässigkeit an. Die Elan-12-Gang findet sich mittlerweile in einigen Custom-Bikes, da sie optisch ein wenig an eine Trommelbremse erinnert. Wirkungsgrad und Übersetzungen der Rohloff-14-Gang sind mit denen einer serienmäßigen 27-Gang-Kettenschaltung vergleichbar (die Nabe ist aber robuster und wartungsärmer). Hauptnachteil ist ihr relativ hoher Preis. 2010 brachte Shimano mit der Alfine 11 eine Nabenschaltung auf den Markt, die etwa ein Drittel der Rohloff kostet und mit 1600 Gramm etwa 100 Gramm leichter ist.

Stand der Technik im Jahre 2004 im Marktsegment der mittelpreisigen Getriebenaben war die 7-Gang-Nabe Comfort S7 von SRAM und die 8-Gang-Nabe Nexus Inter-8 von Shimano. Letztere ist auch in einer vom Vorgängermodell Nexus Inter-7 bekannten Variante mit Rücktrittbremse verfügbar und wird wahlweise mit Drehgriffschalthebel oder mit 2-Finger-Schalthebel angeboten. Die 8-Gang-Nabe von Shimano wird in zwei Versionen angeboten, einer Standardversion und einer Premiumversion. Sie unterscheiden sich im Gewicht und in der Lagerung. Die Besonderheit der 8-Gang-Nabe liegt in der Servoeinrichtung der Schaltung, das heißt, durch Pedalkraft wird beim Herunterschalten der Gangwechsel leichter ausgeführt. Für die Nexus Inter-8 gibt es keine vorgesehene Möglichkeit, Bremsscheiben zu installieren.

Ab Oktober 2006 bot SRAM eine 9-Gang-Nabe (i-MOTION 9) an, die preislich im Bereich der 8-Gang-Nabe von Shimano lag. Sie ist mit Rücktrittbremse, als Freilauf- und Scheibenbremsversion sowie als i-BRAKE-Variante erhältlich. Die Besonderheit dieser Nabenschaltung besteht darin, dass die Gänge 2…8 gleichmäßig abgestuft sind.[3] Auch sind bei dieser Nabe sämtliche zur Schaltung benötigten Teile in der Nabe untergebracht, statt wie bisher in der sogenannten Klickbox, was die Wartung sowie den Aus- und Einbau des Hinterrads vereinfachen soll. Die Produktion wurde 2010 eingestellt.

Daneben wird immer wieder versucht, die Vorteile der Nabenschaltung mit denen der Kettenschaltung zu kombinieren, wobei systembedingt aber auch einige Nachteile beider Systeme kombiniert werden. So gab es bei Fichtel & Sachs eine 12-Gang-Schaltung (2 × 6 Gänge) und Anfang der 1990er Jahre eine „3×7“ genannte Variante. Hier wurde die bekannte 3-Gang-Nabe verstärkt und mit einem 7-fach-Zahnkranz ausgestattet. Später wurde noch eine „3×8“-Gruppe angeboten. Aktuell (2007) gibt es zwei Varianten (3×8 und 3×9), die sich „DualDrive“ nennen. Der Hersteller Shimano bietet mit der Baugruppe „Alfine“ auf Basis der 8-Gang-Nabe Nexus eine 16-Gang-Variante an. Hierbei werden vorn zwei Kettenblätter mit Umwerfer montiert. Diese Variante wurde kurzzeitig auch zur Erweiterung der Fichtel & Sachs 3-Gang-Naben angeboten, woraus sich eine 6-Gang-Schaltung (2 × 3 Gänge) ergibt. Allen hier erwähnten Konzepten ist gemein, dass sie die Vorteile des geraden Kettenlaufs und der Schmutzunempfindlichkeit bei nur mit Nabenschaltung ausgestatteten Fahrrädern aufgeben.

Bedienung[Bearbeiten]

Der Radfahrer hat in der Nähe des rechten Lenkergriffs einen Schalter, der den eingelegten Gang anzeigt. Im Stand kann ein gewünschter Gang eingestellt werden, indem der Griff betätigt wird; es ist kein Umlaufen der Kette wie bei Kettenschaltungen erforderlich. Während der Fahrt tritt man zum Schalten mit wenig Kraft weiter. Schalten unter Volllast kann die Nabe beschädigen. Vorausschauendes Fahren ist mit allen Schaltsystemen erforderlich. Ältere Zweigang-Nabenschaltungen, die keinen Schaltgriff haben, erfordern zum Wechseln des Gangs ein kurzes Rückwärtstreten.

Selbst moderne Nabenschaltungen sollten nicht unter Last geschaltet werden, da die Stellfedern und weitere Mechanismen im Inneren des Getriebes nicht dafür ausgelegt sind. Zudem treten beim Schalten unter Last hohe Kurzzeitbelastungen auf kleinen Flächen der Zahnradflanken auf, die dabei Schaden nehmen können. Die dabei gelösten Fragmente können dann das Getriebe stark beschädigen. Die einzige unter Last schaltbare Nabe ist die Rohloff-Nabe, da dort die Getriebebauteile und die Lagerteile auf diese Lasten ausgelegt sind.

Übersetzungsbereich[Bearbeiten]

Relevante Kenngrößen jeder Gangschaltung sind neben der Zahl der Gänge insbesondere der Übersetzungsbereich, das ist das Verhältnis zwischen größtem und kleinsten Gang, meist in Prozent angegeben, sowie die Gleichmäßigkeit der Gangabstufung. Die hier behandelten 3-Gang-Naben besitzen Übersetzungsbereiche von 178 % bis 185 %, die aktuellen 8-Gang-Naben von Shimano und Sturmey-Archer sowie die 7-Gang-Nabe SRAM Spectro S7 besitzen Übersetzungsbereiche von knapp über 300 %. Die 9-Gang-Nabe i-MOTION 9 von SRAM besitzt einen Übersetzungsbereich von 340 %. Die Shimano Alfine 11 (AL11 genannt) hat einen Übersetzungsbereich von 409 %. Der Übersetzungsbereich der 14-Gang-Nabe Speedhub 500/14 von Rohloff wird mit 525,8 % angegeben.

Besonderheiten einiger Bauarten[Bearbeiten]

Ab dem Modell 415/515 können alle 3-Gang-Naben von Fichtel & Sachs mit dem gleichen Schalter ausgestattet werden. Die neueren Modelle haben einen anderen Schaltweg als das Modell 55 und dieses wiederum einen anderen als die älteren Modelle 25/29 und 53. (Quelle für letzteres: Das originale Heft, das der 3-Gang-Nabe Modell 55 beigelegt wurde). Die Übersetzungsverhältnisse wurden bei Fichtel und Sachs mehrfach überarbeitet, so dass das Modell 25/29 noch bei 150 % anfing und heute bei 185,6 % endet.

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modell 53[Bearbeiten]

Die äußerst massiv wirkende Nabe wurde zwischen 1953 und 1955 produziert und zeichnet sich durch einige konstruktive Besonderheiten aus: Das Gehäuse ist aus Aluminium und enthält ein Planetengetriebe, das im ersten Gang von außen nach innen (von der Getriebehülse zum langsamer umlaufenden Planetenradträger) und im dritten Gang von innen nach außen angetrieben wird.

Die Nabe läuft nahezu geräuschlos, weil sich in ihrem Inneren keinerlei Sperrklinken befinden. Freilauf und Rücktritt wurden in ihren konstruktiven Prinzipien von der Komet-Nabe übernommen. Der Schmiernippel der Nabe sitzt auf dem Speichenflansch der Bremshebelseite. Das Ritzel für die Kette wird auf den zugehörigen Antreiber gesteckt und mit einer Sicherungsmutter fixiert. Der Steckmechanismus des Ritzels unterscheidet sich von späteren 3-Gang-Naben, daher ist es heutzutage schwierig, noch einen Ersatz für dieses Verschleißteil zu bekommen. Die heutigen Schalter können nicht mehr verwendet werden, da sich die Schaltwege verändert haben. Das Differenzmoment des Getriebes wird über den Hebel der Rücktrittbremse auf dem Fahrradrahmen abgestützt. Die Nabe wurde entweder mit einem auf dem Oberrohr befindlichen verchromten Schalter mit Gestänge oder mit einem auf der Lenkstange befestigten verchromten Schalter mit Kabelzug betätigt.

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modell 55[Bearbeiten]

Diese verchromte und zwischen 1955 und 1962 hergestellte Nabe ist der heutigen Bauart schon sehr ähnlich. So können problemlos die heutigen Ritzel verwendet werden, der Antreiber bietet sogar Platz für zwei Ritzel, zwischen denen mit einer Kettenschaltung gewechselt werden kann. Im Inneren präsentiert sich die Nabe in einer sehr dauerhaften Form, denn das Planetengetriebe ist mit größeren konstruktiven Reserven als heute üblich ausgeführt, und auch die Sperrklinken können durch ihre Lagerung auf Zapfen deutlich größere Lasten aufnehmen. Die beiden Ziehkeile im Inneren der Achse sind verschleißfrei gelagert, denn sie berühren keinerlei rotierende Teile. Die Nabe besitzt durchweg einen großen Helmöler auf dem Nabenkörper. Ein Schwachpunkt der Konstruktion ist der Kupplungsklotz („Mitnehmer“), der bei fehlerhafter Einstellung der Schaltung innerhalb kürzester Zeit verschleißt und sich durch Herausspringen des 2. und 3. Gangs in den Leerlauf bemerkbar macht. Abhilfe ist möglich durch Abfeilen der beschädigten Stellen des Kupplungsklotzes. Die Nabe lässt sich nur durch Herausschrauben der Lagerschale auf der Ritzelseite vollständig zerlegen. Das Modell 55 wurde mit und ohne Rücktrittbremse ausgeführt, die Farbe des Lenkerschalters war Blau (die ersten Naben hatten noch den Schalter des Modells 53, jedoch mit Modell 55-Aufschrift).

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modelle 415 und 515[Bearbeiten]

Diese beiden Naben (Modell 415 ohne – 515 mit Rücktritt) ähneln in ihrer Konstruktion den heute ausgeführten Nabenschaltungen. Die Unterschiede machen sich in erster Linie bei der Lagerung bemerkbar (7/32"-Kugeln statt 1/4"-Kugeln beim Modell 53), denn beide Modelle besitzen auf der Antreiberseite geschraubte Lagerschalen. Die Farbe des Modell 415/515 Lenkerschalters war anfangs noch blau, aber in kleinerer Bauform und mit dem Vormodell 55 nicht austauschbar, dieser hat eine andere Stufung. Danach kam die Farbe Rot. Neu war außerdem die Leerlaufstellung (Dreiecksymbol) zwischen dem 2. und 3. Gang. Sie war am Lenkerschalter nicht einrastbar und diente nur zur Feineinstellung der Bowdenzuglänge mit Hilfe einer langen Überwurfmutter am Schaltkettchen. Die Firma Magura bot seinerzeit sowohl für die 55 als auch für die 415/515 cremeweiße Drehgriffschalter an. Der Torpedo-Schriftzug hat sich Anfang der 1970er-Jahre geändert.

Beide Modelle wurden ab 1962 bis 1975 (Modell 515) bzw. bis 1984 (Modell 415) produziert. In den ersten Jahren wurden beiden Naben noch mit einem kleinen Schmiernippel ausgestattet. Die Nabe lässt sich ebenfalls nur durch Herausschrauben der Lagerschale auf der Ritzelseite vollständig zerlegen. Ein häufiger Fehler bei falscher Einstellung dieser Nabenschaltung ist der Bruch des Ziehkeils im Inneren der Achse; ein derartiger Defekt lässt sich aber problemlos mit einem Ersatz-Ziehkeil beheben. Ferner zerfällt das Lager am kleinen Konus (Ritzel), beide große Lagerschalen in der Nabenhülse verschleißen (bei der 515 häufiger an der Bremsseite).

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modelle H3111S und H3102; SRAM T3[Bearbeiten]

Das Modell H3111S (ab 1975) ähnelt im Wesentlichen dem Modell 515, wobei aus Sicherheitsgründen auf die Leerlaufstellung zwischen dem 2. und 3. Gang verzichtet wurde (in der Leerlaufstellung funktionierte die Rücktrittbremse nicht). Die Ausführung H3102 ohne Rücktrittbremse wurde ab 1982 hergestellt. Die Konstruktion des Getriebes wird mit kleineren Änderungen beim aktuellen Modell T3, das von SRAM zunächst „Spectro T3“ genannt wurde, verwendet und war die Grundlage der heutigen 3- bis 9-Gang-Nabenschaltungen von SRAM. Bei den ersten Versionen brachen wegen eines Konstruktionsfehlers häufig die zur Kraftübertragung im 2. und 3. Gang dienenden Sperrklinken am Hohlrad, was zu einer Zerstörung des gesamten Getriebes führte. Seit dem Einbau einer Sicherungsscheibe ist die Nabe weitestgehend ausgereift und hat bis heute die mit Abstand höchsten Produktionszahlen vorzuweisen. Die Nabe lässt sich durch einfaches Lösen der Muttern auf der Achse vollständig zerlegen. Die Nabe besitzt keinerlei Schmiernippel mehr, stattdessen befinden sich zwei kleine Löcher im Staubdeckel des Lagers auf der Bremshebelseite. Sie lässt sich aber auch durch die Hohlachse mit einer Pumpkanne ölen, wenn man zuvor das Kettchen herausschraubt. Die Bohrung reicht bis in den Hohlschlitz der Achse. Die Farbe des zugehörigen Lenkerschalters ist Schwarz. Die Übersetzungsverhältnisse der Nabe sind: 1. Gang 1:0,734 – 2. Gang 1:1 – 3. Gang 1:1,362[4]

Fichtel & Sachs Pentasport / SRAM P5 (Fünfgang)[Bearbeiten]

Die 5-Gang-Nabe Pentasport erschien 1987 auf dem Markt und wurde ebenfalls mit oder ohne Rücktrittbremse hergestellt. Die frühen Versionen (Modell H5111 (später H5113) mit Rücktritt – H5100 ohne) bis Anfang der 1990er Jahre haben zwei Schaltkettchen rechts und links der Nabe und einen dazugehörigen Hebelschalter am Lenker. Sie besitzen einen Übersetzungsbereich von 224 % (1. Gang 1:0,67 – 2. Gang 1:0,78 – 3. Gang 1:1 – 4. Gang 1:1,28 – 5. Gang 1:1,50). Die späteren Modelle von Fichtel & Sachs (H52xx) und von SRAM die SRAM P5, die von SRAM zunächst „Spectro P5“ genannt wurde, werden mit Drehgriffschalter über eine Schaltbox („Klickbox") an der rechten Nabenseite ähnlich der Super 7 / S7 betätigt. Außerdem wurde der Übersetzungsbereich auf 251 % erhöht, die Übersetzungsverhältnisse sind: 1. Gang 1:0,633 – 2. Gang 1:0,781 – 3. Gang 1:1 – 4. Gang 1:1,281 – 5. Gang 1:1,579[4]. Zusätzlich zur Spectro P5 wurde die Spectro P5 Cargo, heute SRAM P5 Cargo, eingeführt, die vornehmlich für Transporträder, Tandems und Fahrradtypen mit ähnlichen Belastungen ausgelegt ist. Der Übersetzungsbereich liegt bei 225 %, die Übersetzungsverhältnisse sind: 1. Gang 1:0,667 – 2. Gang 1:0,778 – 3. Gang 1:1 – 4. Gang 1:1,286 – 5. Gang 1:1,500[4].

Die Pentasport-Versionen mit Schaltkettchen wurden ohne Sturzbügel ausgeliefert. Bereits ein Umkippen des Fahrrads im Stand auf hartem Untergrund führt häufig zu einer irreparablen Beschädigung eines der beiden Schaltkettchen. Abhilfe schafft nur die Nachrüstung von Sturzbügeln auf beiden Seiten des Hinterrads. Für den korrekten Zusammenbau der demontierten Nabe gibt es ein Spezialwerkzeug, mit dem die Planetenräder ausgerichtet werden.

Ein bekanntes Problem ist verharzendes Fett, welches nach einigen Jahren zu einem Defekt durch verklebte und beschädigte Federn im Inneren der Nabe führen kann. Beim Auftreten von Schwierigkeiten beim Schaltvorgang sollte daher die Nabe zerlegt und neu gefettet werden. Durch die Hohlachse ist der Innenraum der Nabe nach außen verbunden.

Fichtel & Sachs Super 7 / SRAM S7 (Siebengang)[Bearbeiten]

Die 7-Gang-Nabe Super 7 (H7213 mit Rücktritt) wurde aus der 5-Gang-Nabe Pentasport weiterentwickelt und kam 1993 in die Produktion. Die noch von Sachs entwickelte Super 7 besaß zunächst einen Übersetzungsbereich von 284 %, später wurde der Übersetzungsbereich von SRAM auf 303 % erhöht, die Übersetzungsverhältnisse sind: 1. Gang 1:0,574 – 2. Gang 1:0,677 – 3. Gang 1:0,809 – 4. Gang 1:1 – 5. Gang 1:1,236 – 6. Gang 1:1,476 – 7. Gang 1:1,742[4]. Die Nabe wurde zunächst als Spectro S7 verkauft, die aktuelle Bezeichnung lautet SRAM S7. Verändert wurde die Übersetzung des Planetenradgetriebes und die Ausführung der Bremse, der Aufbau der Nabe blieb ansonsten gleich.

Die Super 7 / SRAM S7 besitzt in ihrem Inneren ein Planetengetriebe mit drei Sonnenrädern, einen Planetenradträger mit drei Planetenradsätzen und einem Hohlrad. Jeweils ein Gang wird von einem Sonnenrad und dem zugehörigen Planetenradsatz angetrieben, nur das geschaltete Sonnenrad steht fest, die anderen zwei können sich mitdrehen. Betätigt wird die Schaltung über zwei in die Achse eingeführte Stifte, die ihrerseits von einer auf die Achse geschobenen Schaltbox angesteuert werden. Mit den zuvor beschriebenen Naben hat die Super 7 / SRAM S7 das Achsgewinde (Steigung und Durchmesser) gemein; somit können Achsmuttern und die zur Aufnahme des Drehmomentes notwendigen Unterlegscheiben untereinander ausgetauscht werden. Das Gleiche gilt für das Ritzel.

Eine weitere Gemeinsamkeit findet sich im Inneren der Nabe in der Anordnung der Sperrklinken, die seit der Entwicklung des Modells 55 unverändert geblieben ist. Die Nabe wird in Deutschland vornehmlich mit einer Rücktrittbremse kombiniert, hergestellt werden jedoch auch Naben mit Trommelbremsen und Naben ohne Bremse. Geschaltet wurde die Nabe ursprünglich über einen Daumen-Lenkerschalter mit starrem Schaltdraht, später wurde ein Drehgriffschalter mit Schaltseil (Schaltzüge für Kettenschaltung passen) eingeführt. Ältere Super 7 können durch Austausch der gesamten Drehgriffschalter-Klickbox-Einheit von Daumenschalter auf Drehgriff umgerüstet werden. Dies ist zu empfehlen, wenn der Schaltdraht beschädigt ist, da es dafür keinen Ersatz mehr gibt. Alternativ kann aber auch ein Shimano-Positron-Schaltdraht verwendet werden: Der Kopf und der Draht haben kompatible Maße.

Für den korrekten Zusammenbau der demontierten Nabe gibt es ein Spezialwerkzeug, mit dem die Planetenräder ausgerichtet werden. Dies lässt sich aber auch mit ein wenig Geschick und Augenmaß ohne Werkzeug erreichen. Dafür müssen die kleinen Markierungen (Körnungen) auf den Planetenrädern im eingerasteten Zustand alle von der Nabenachse weg zeigen, also den größten Abstand von dieser haben und somit die gedachten Linien von der Achsmitte durch die Drehachsen der Planetenräder und die Markierungen auch gleichzeitig einen Winkel von 120 Grad zueinander haben. Falls ein oder zwei der Planetenräder verdreht sind: Planetenträger wieder abziehen, ohne ihn auf der Achse zu verdrehen, und erneut aufsetzen, bis das benötigte Ergebnis erreicht ist.

Sturmey-Archer Dreigang, Modell AW[Bearbeiten]

Das Modell AW ist die verbreitetste Sturmey-Archer Dreigang-Nabe. Funktion und Bauweise ähneln dem Modell 55 von Fichtel & Sachs, jedoch hat das Modell AW keinen Rücktritt. Die Rücktrittvariante des Modells AW war das unten abgebildete Modell TCW. Die Ähnlichkeit geht so weit, dass eine heutige 3-Gang-Nabe der Firma SRAM immer noch mit einem Schalter von Sturmey-Archer betrieben werden kann, obwohl die zugrundeliegende Norm über 50 Jahre alt ist. Die zugehörigen Ritzel sind ebenfalls problemlos untereinander austauschbar. Dagegen können Getriebeteile nicht mit den Produkten von Fichtel & Sachs kombiniert werden. Auch diese Nabe lässt sich nur durch Herausschrauben der Lagerschale auf der Ritzelseite vollständig zerlegen; ältere Modelle besitzen sogar eine schraubbare Lagerschale auf der Gegenseite. Die Nabe besitzt einen Schmiernippel und wird mit Öl geschmiert. Eine weitere technische Besonderheit der Nabe ist die Möglichkeit, in das Gehäuse der Nabe ein anderes Planetengetriebe mit einer unterschiedlichen Übersetzung oder unterschiedlichen Gangzahl einzubauen. Auf diese Weise lässt sich dieser Typ in eine 4- oder auch 5-Gang-Nabe umrüsten.

Übersicht und Einstellungen der Nabenschaltungen[Bearbeiten]

Als „neutraler Gang“ wird der Gang bezeichnet, in dem sich das Ritzel genauso schnell wie der Nabenkörper dreht; dies bedeutet eine Übersetzung von 1:1. Der neutrale Gang wird dadurch erreicht, dass die Nabenschaltung außer Funktion gesetzt wird und die Kraft direkt vom Ritzel auf den Nabenkörper geleitet wird. Zugspannung heißt: Der Schaltzug ist ganz gestrafft, hat aber das Schaltkettchen gerade noch nicht gezogen.

Zur Demontage des Hinterrades sollte der Gang eingelegt sein, bei dem im Inneren der Nabe alle Federn entspannt sind (dies ist meist der 1. Gang bzw. bei den älteren Naben der 3. Gang; siehe Tabelle unten). Diese Stellung ist an der vollständigen Entspannung aller beteiligten Züge zu erkennen.

Zum Einstellen einer Schaltungsnabe müssen an Schaltgriff und in der Nabe ein bestimmter (und natürlich der gleiche) Gang eingelegt sein. Dann ist das Einstellen mit den Einstellschrauben sehr schnell und einfach erledigt. Mit diesen Einstellschrauben wird die zur Verfügung stehende Länge der Schaltzüge geringfügig verlängert oder verkürzt, bis sie gerade eben straff gespannt sind bzw. bis die Markierungspunkte am Gehäuse und Schaltstück (bzw. am Handschalter) mit übereinstimmen.

Exemplarische Darstellung einer Schaltbox SRAM 7-Gang
Hersteller Modell Getriebe-
masse
Gänge Übersetzungs-
bereich
Produktions-
zeitraum
neutraler Gang Demontage-
gang
Nabeneinstellung Wirkungs-
grad
!a !a -9e99 9e99 9e99 9e99 9e99 9e99 !a
Fichtel & Sachs Doppel-Torpedo 100000 g 2 1907 bis ca. 1957
Fichtel & Sachs Universal Torpedo 100000 g 4 1912–1916
Fichtel & Sachs Torpedo
Modell 53
100000 g 3 170 %–185 % 1953–1955 2. Gang 3. Gang Schalter auf Leerlaufmarkierung zwischen 2. und 3. Gang, ursprünglich jedoch per Lehre auf Achsmutter und Schaltzug – oder auf Zugspannung 3. Gang
Fichtel & Sachs Torpedo
Modell 55
100000 g 3 170 %–185 % 1955–1962 2. Gang 3. Gang Schalter auf Leerlaufmarkierung zwischen 2. und 3. Gang, ursprünglich jedoch per Lehre auf Achsmutter und Schaltzug – oder auf Zugspannung 3. Gang
Fichtel & Sachs Torpedo
Modell 415
900 g 3 170 %–185 % 1962–1984 2. Gang 3. Gang Schalter auf Leerlaufmarkierung zwischen 2. und 3. Gang am Schalter oder auf Zugspannung 3. Gang
Fichtel & Sachs Torpedo
Modell 515
100000 g 3 170 %–185 % 1962–1975 2. Gang 3. Gang Schalter auf Leerlaufmarkierung zwischen 2. und 3. Gang am Schalter oder auf Zugspannung 3. Gang
Fichtel & Sachs Torpedo
Modell H311S und H3102
100000 g 3 186 % seit 1975 (als SRAM) 2. Gang 3. Gang auf Zugspannung 3. Gang
Shimano 3-Gang (z. B. „3CC“) 100000 g 3 170 %–185 % 2. Gang 3. Gang auf Markierung der Nabenachse 2. Gang (Markierung am Hebel und Achsmutter)
Sturmey-Archer 3-Gang 100000 g 3 seit 1936 2. Gang 3. Gang auf Markierung der Nabenachse 2. Gang (Markierung am Hebel und Achsmutter)
SRAM i-Motion 3 1390 g (Scheibenbremse 1210 g, ohne Bremse 1120 g)[4] 3 186 % 2. Gang 1. Gang spielfreie Einstellung des Schaltseils im 3. Gang
Fichtel & Sachs Pentasport alt (zweizügig) 100000 g 5 224 % 1987 (oder früher) bis ? 3. Gang 2. Gang beide Züge auf Zugspannung 4. Gang
SRAM / Fichtel & Sachs Spectro P5 / Pentasport neu (einzügig) 1495 g (ohne Bremse 1330 g)[4] 5 251 % (Spectro P5)
225 % (Spectro P5 Cargo)
3. Gang 2. Gang auf Markierung Klickbox 3. Gang
SRAM Spectro S7 1714 g (ohne Bremse 1556 g)[4] 7 303 % 1993–? 4. Gang 1. Gang auf Markierung Klickbox 4. Gang
Fichtel & Sachs Super 7 1714 g (ohne Bremse 1556 g)[4] 7 284 % 1993–? 4. Gang 1. Gang auf Markierung Klickbox 4. Gang
Shimano 4-Gang 1700 g (ohne Bremse 1370 g) 4 184 %  ?–2004 1. Gang auf Markierung 4. Gang
Shimano 7-Gang 100000 g 7 244 %  ? bis heute kein neutraler Gang 1. Gang auf Markierung 4. Gang
Sturmey-Archer 5-Gang alt (S5/2) 100000 g 5 3. Gang Einstellen beider Züge auf Zugspannung 4. Gang, auch Markierung Nabenachse möglich, wenn Original-Achsmutter mit Loch vorhanden
Sturmey-Archer 5-Gang neu 100000 g 5 225 %  ? bis heute 3. Gang auf Markierung 3. Gang
Sturmey-Archer Sprinter 7 100000 g 7 1995–? 4. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 5. Gang
Shimano Nexus Inter-8
Premium SG-8R36 Seit 2014 bei Shimano ohne "Premium" unter derselben Nr. erhältlich.
1665 g 8 307 % seit 2004 5. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 4. Gang bis 96 %
Shimano Nexus Inter-8
SG-8R31
1775 g 8 307 % 2004–2013 5. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 4. Gang bis 92 % (?)
Shimano Nexus Inter-8
Rücktrittbremse
SG-8C31
2040 g 8 307 % seit 2004 5. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 4. Gang 81–89 % bei 50 W Antriebsleistung,
85–95 % bei 200 W Antriebsleistung[1]
Shimano Alfine (SG-S500) 1590 g 8 307 % seit 2007 5. Gang auf Markierung an der Achse 4. Gang bis 96 %
Shimano Alfine (SG-S700) 1665 g[5] 11 409 % seit 2010 auf Markierung an der Achse 6. Gang 78–89 % bei 50 W Antriebsleistung,
87–94 % bei 200 W Antriebsleistung[1]
Sturmey-Archer 8-Gang 1770 g100000 g 8 325 % 1. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 4. Gang
SRAM i-Motion 9 2400 g[4] 9 340 % 2006 bis ? 5. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 6. Gang
SRAM i-Motion 9 Freilauf 1960 g[4] 9 340 % 2006 bis ? 5. Gang 1. Gang auf Markierung an der Achse 6. Gang
SRAM / Fichtel & Sachs Spectro E12 / Elan 3500 g 12 339 % 1995–2000 3. Gang 12. Gang auf Markierung im Sichtfenster 6. Gang
Rohloff Speedhub 500/14
(DB)
1545 g[5] (DB Variante) und 1518 g (CC-OEM) 14 525 % seit 1999 11. Gang in jedem Gang (empfohlen 14. Gang) Diese Nabe braucht nicht eingestellt zu werden und ist sehr tolerant, was die Zugspannung der Schaltzüge betrifft. Sie ist als einzige in der Nabe und nicht im Schalter indiziert. 89–94 % bei 50 W Antriebsleistung,
92–97 % bei 200 W Antriebsleistung[1]
NuVinci N170S 4300 g stufenlos 350 % 2007–2010
NuVinci N171B 3900 g stufenlos 350 % 2007–2010
NuVinci N360[6] 2450 g stufenlos 360 % seit 2010 78–84 % bei 50 W Antriebsleistung,
80–86 % bei 200 W Antriebsleistung[1]
~z ~z 9e99 -9e99 -9e99 -9e99 -9e99 -9e99 ~z

Weitere erwähnenswerte Naben[Bearbeiten]

Die obige, ausführliche Tabelle kann marktbedingt keinen Anspruch auf absolute Vollständigkeit erheben. Weiter zu erwähnen sind, aus geschichtlichen oder technischen Gründen, oder im Versuch das aktuelle Spektrum zu erfassen:[7][8][9]

  • die historischen Sturmey-Archer-Viergangnaben (verschiedene Konstruktionen)
  • die Sturmey-Archer-Dreigangnaben mit erweiterter oder verringerter Übersetzung, etwa für Sporträder
  • die aktuelle, nur bedingt erhältliche Shimano-Fünfgangnabe
  • die Bendix-Typen
  • die historischen Shimano-Dreigangtypen 333 und 3cc (und andere Baureihen)
  • die gut bekannte Sachs Orbit (Zweigangnabe mit Sachs-Kettenschaltung)
  • die aktuelle SRAM Dual Drive Kombination (Dreigangnabe und Kettenschaltung)
  • die aktuellen Sturmey-Archer-Kombination F30 aus Nabenschaltung und Kettenschaltung (Cassette Freehub 3-Speed)
  • die Shimano IF Intego, eine 3×8 Nabenschaltungs-Kettenschaltungskombination (Internally Geared Rear Freehub)
  • der frühe Sachs Umbausatz Torpedo 2×3, der eine Dreigangnabe mit einer Zweigangkettenschaltung kombinierte
  • der Shimano Change-Hub (Zweigangschaltung)
  • die Sachs 3×8 und 3×9 als Orbit Nachfolger
  • die SRAM G8 Achtgangnabe, aktueller Nachfolger der I-Motion-9-Neungangnabe
  • die Sturmey-Archer-Dreigang-Starrgang-Nabe S3X ohne Freilauf, für Fixies
  • aktuelle Kickbacknaben, etwa Sturmey S20
  • die aktuelle SRAM Automatix-Schaltungnabe
  • die Sturmey-Archer Dynohub-Naben, Drei- oder Viergangnabe mit Nabendynamo
  • Brompton „6-speed wide range hub“[10], eine Kombination aus Bromptons Sturmey-Archer-Nabenteilen (zuvor auch Sachs Torpedo und SRAM) und zwei Ritzeln.

Die Varianten sind, jahrgangsbedingte Designänderungen abgezogen, in der Regel Freilauf und Rücktritt. Hinzu kommen Trommelbremse, Rollenbremse und analoge Bauarten sowie Scheibenbremse. Manchmal sind Naben in Alu oder Stahl erhältlich, oder, seit einigen Jahren, in verschiedenen Farben und Eloxierungen.

Nabenschaltungen stellen konstruktionsbedingt, neben Tretlagergetrieben[11], die bei Zahnriemen verwendbare Gangschaltung dar. Sie sind, wie Kettenschaltungen, auch als Zwischengetriebe bei Dreirädern nutzbar. Hier existieren Umbaulösungen neben herstellerkonfektionierten Naben, mit jeweils einem zusätzlichem Ritzeln im Flanschbereich. Nabenschaltungen sind ohne Probleme mit geschlossenen Kettenkästen (Hollandrad) und Rücktritt kombinierbar, was bei Kettenschaltungen in der Regel konzeptionell und technisch bedingt nicht der Fall ist.

Wartung[Bearbeiten]

Bis in die 1970er Jahre wurden die Naben im Getriebeteil und am Bremsmantel mit einem Vaseline-Öl-Gemisch geschmiert. Zum Nachschmieren wurde Öl verwendet. Deshalb heißt der oft fälschlicherweise als Schmiernippel bezeichnete Ölnippel tatsächlich Helmöler. Seitdem hat Fichtel & Sachs (jetzt SRAM) ein säurehaltiges und hitzebeständiges Bremsmantelfett im Angebot, das insbesondere für den Bremskonus und -mantel bei rücktrittsgebremsten Naben angezeigt war, um ein Quietschen der Bremse zu vermeiden. Die Bremsmäntel für Ölschmierung sind aus Bronze, die für Fettschmierung aus Stahl.

Heute wird bei praktisch allen Naben auch für das Getriebe eine Schmierung mit Getriebefett verwendet (Ausnahmen sind die ölgeschmierte Rohloff Speedhub und die Shimano 11-Gang-Nabe). Es sollte ebenfalls für die seitlichen Keilflächen der Bremsbacken, die Gleitlager an der Hohlachse, die Friktionsfedern und evtl. für die angrenzenden Kugelringe verwendet werden (die ansonsten Wälzlagerfett erhalten). Da manches Fett die Eigenschaft hat zu verharzen, kann es nicht schaden, das Fett mit Öl zu vermischen (z. B. für den Kupplungsblock) oder nachträglich Öl durch die Hohlachsen einzufüllen. Manche Werkstätten verwenden für die Sachs-Naben auch reines Öl (z. B. Getriebeöl), das nicht zu dünnflüssig sein darf und nicht zu großzügig verwendet werden sollte, damit es nicht aus der Nabe austritt.[12] Bremskonus und alle übrigen beweglichen Teile sollten geölt werden, besonders auch die Sperrklinken, um sie nicht mit Fett zu verkleben.

Die modernen Shimano-Schaltnaben mit Klemmrollen-Kupplung (engl. roller clutch) brauchen ein teueres Spezialfett. Einige Mechaniker verwenden dafür jedoch Öl für Automatikgetriebe (ATF), hiervon ist jedoch abzuraten, da dies die Funktion beeinträchtigen kann.[13]

Allgemein sind Schmierstoffe aus dem Automobilbereich gut geeignet.[14] Getriebenaben sollten alle fünf bis zehn Jahre gereinigt und neu geschmiert werden.[15]

Fußnoten[Bearbeiten]

  1. a b c d e NuVinci und andere – Wirkungsgrad-Messungen an Nabenschaltungen – Teil 2 in der Zeitschrift Fahrradzukunft, erschienen Februar 2014
  2. a b Tony Hadland: The Sturmey-Archer-Story. Pinkerton Press, Birmingham 1987, ISBN 0950743127.
  3. SRAM: i-Motion-Vergleich (PDF, 99 kB)
  4. a b c d e f g h i j http://www.sram.com/_media/pdf/sram/dealers/SRAM-TechManual-MY10-GearHubSystems-German-RevA.pdf (PDF-Datei; 22,6 MB)
  5. a b Systemvergleich der Nabenschaltungen Alfine SG-S700 und Speedhub 500/14
  6. N360 Datenblatt des Herstellers (PDF; 899 kB)
  7. Anleitungen Shimano, PDF vom Hersteller
  8. Historische und aktuelle Kataloge Sturmey Archer, Manuals Sturmey Archer, PDF und Bilddateien vom Hersteller
  9. Kataloge und Werbung von Fichtel und Sachs
  10. Brompton Product Announcement, Brompton Wide Range Hub, PDF, 8. September 2012
  11. http://www.schlumpf.ch/hp/schlumpf/antriebe_dt.htm Schlumpf-Drive-Herstellerwebseite zu Zahnriemen
  12. Bebilderte Wartungsanleitung für Pentasport-Naben bei Scheunenfun.de
  13. Ausführliche Informationen zu Nabenschaltungen auf Englisch bei Sheldon Brown
  14. Diskussion verschiedener Schmierstoffe auf Englisch in den Kommentaren der Seite Hubstripping.wordpress.com
  15. Hinweise zum Schmieren von Getriebenaben bei Scheunenfun.de

Literatur[Bearbeiten]

  • Richard Ballantine & Richard Grant: Richard’s Bicycle Repair Manual. Dorling Kindersley, 1994.
  • Béatrice Couzereau: Fachwörterbuch der Zweiradtechnik/Two Wheeler Technical Dictionary. Deutsch-englisch-französisch. BVA, Bielefeld 1990, ISBN 3-87073-054-4.
  • Pryor Dodge: The Bicycle. Flammarion, 1996 Faszination Fahrrad. Geschichte – Technik – Entwicklung. Vorwort von Hans-Erhard Lessing. Moby Dick, Kiel 1997, ISBN 3-89595-118-8; Delius Klasing, Bielefeld 2007, ISBN 978-3-7688-5253-1.
  • Michael Gressmann: Fahrradphysik und Biomechanik. Technik – Formeln – Gesetze. Moby Dick, Kiel 1987; 9. durchgesehene und ergänzte Auflage: Delius Klasing, Bielefeld 2005, ISBN 978-3-7688-5222-7.
  • [www.smolik-velotech.de Christian Smolik: Velotech]
  • Fritz Winkler & Siegfried Rauch: Fahrradtechnik. Konstruktion, Fertigung, Instandsetzung. Bielefelder Verlagsanstalt, Bielefeld 1980; 10., durchgesehene und aktualisierte Auflage ebd. 1999, ISBN 3-87073-131-1.

Weblinks[Bearbeiten]