Nabenschaltung

Als Nabenschaltung wird bei Fahrrädern ein mechanisches Getriebe bezeichnet, das geschlossen in der Hinterradnabe eingebaut ist.

Bedienung

Im Gegensatz zu Kettenschaltungen, mit deren Bedienung Anfänger oft überfordert sind, ist die Bedienung von Nabenschaltungen sehr einfach. Der Radler hat in der Nähe des rechten Lenkergriffes einen Schalter, der den eingelegten Gang anzeigt. Im Stand kann ein gewünschter Gang eingestellt werden, indem der Griff betätigt wird; es ist kein Treten erforderlich. Während der Fahrt tritt man mit etwas weniger Kraft weiter, während man schaltet. Schalten unter Vollast kann die Nabe allerdings ruinieren. Der in der Werbung oft behauptete Vorteil der Kettenschaltungen, in jeder Situation schalten zu können, gilt heute zwar für fast alle Komponenten, lässt aber die Kette schneller verschleißen. Vorausschauendes Fahren ist mit allen Schaltsystemen erforderlich. Ältere Zweigangnaben, die keinen Schaltgriff haben, erfordern zum Wechseln des Ganges ein kurzes Rückwärtstreten.

Relevante Kenngrößen jeder Gangschaltung ist 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. Der Übersetzungsbereich der Rohloff-Nabe wird mit 525,8 % angegeben. Die hier behandelten Dreigang-Naben liegen zwischen 178 % und 185 %, die aktuellen Achtgang-Naben von Shimano und Sturmey-Archer besitzen eine Gesamtübersetzung von über 300 %.

Technik

Getriebenabe_01_KMJ.jpg Alle Nabenschaltungen im Fahrradbereich arbeiten mit sogenannten Planetengetrieben. 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 zwei bis 14 Gängen realisieren. Häufig werden diese Schaltungen auch mit einer Rücktrittbremse, einem Dynamo oder gar 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 gewährleistet. Auch ein Abspringen der Kette bei Schaltvorgängen kommt nicht vor, da es sowohl an der Nabe selbst als auch an der Kurbel jeweils nur ein Kettenblatt gibt (von wenigen Ausnahmen einmal 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 Kettenblättern. 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 Hinterrades; die gleichmäßigere Spannung verringert die Gefahr von Speichenbrüchen.

Bedingt durch den geschlossenen Aufbau des Getriebes ist die Wartung der Nabe meist nur vom Hersteller selbst durchführbar, da ein Hobbymechaniker selten in der Lage ist, die Nabe zu demontieren und im Anschluss wieder korrekt zusammen zu setzen. Die Lärmbelästigung des Antriebes (nur bei einigen Modellen, wird mit zunehmender Laufleistung geringer) empfinden viele Fahrer als störend, zudem ist der Wirkungsgrad geringer, er beträgt bei den meisten Nabenschaltungen 92 bis 97 Prozent; bei einer gut gepflegten Kettenschaltung erreicht er 96 bis 99 Prozent. Weiterhin ist das Gewicht einer Nabenschaltung meist höher als das einer Kettenschaltung. Zudem macht sich die aufwendigere 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. Gerade aus diesen Gründen sind Nabenschaltungen nicht für jeden Radfahrer interessant. So ist die Zielgruppe vor allem unter den Vielfahrern mit mehr als 500 km pro Monat oder bei Touren- und Sorglosfahrern zu finden, denen die Zuverlässigkeit wichtig ist oder die von den geringeren Unterhaltungskosten profitieren können. Im sportlichen Umfeld sind Nabenschaltungen fast nicht zu finden. Ausnahme ist hier lediglich die Speedhub 500/14 von Rohloff, die mittlerweile in Sportarten wie z.B. Marathon und Downhill Verwendung findet, bei denen das Gewicht der Fahrräder nur eine untergeordnete Rolle spielt.

Geschichte

Nabenschaltung zerlegt01.jpg]] Das erste deutsche Patent auf eine Nabenschaltung erhielt 1902 die Chemnitzer Firma Wanderer, 1904 brachte die deutsche Firma Fichtel & Sachs (wurde 1997 von SRAM übernommen) ihre erste Nabenschaltung mit zwei Gängen (Modellbezeichnung: Torpedo) auf den Markt, ein Jahr nach dem Debüt der ersten Torpedo-Freilaufnabe, und baute den Doppel-Torpedo mit diversen Veränderungen fast 50 Jahre lang. Neun Jahre später, im Jahre 1913, kam das Nachfolgemodell Universal-Torpedo mit vier Gängen und Rücktrittbremse auf den Markt und wurde von Fichtel & Sachs nach einem Patent der Firma Wanderer Fahrradwerke gefertigt. Wirtschaftlich war sie aber kein großer Erfolg, und so wurde die Produktion 1916, zwei Jahre nach Beginn des 1. Weltkrieges, eingestellt.

1926 wurde von Fichtel & Sachs dann die erste Torpedo-3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse auf den Markt gebracht, die bis Anfang der 40er Jahre produziert wurde. 1941 wurde zudem eine 3-Gang-Nabe auf den Markt gebracht, die hauptsächlich für den Export bestimmt war und ebenfalls 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. Besonders kommerziell erfolgreich waren die Modelle 415 und 515, welche seit Anfang der 60er Jahre produziert wurde. Sie mussten allerdings aus Sicherheitsgründen Mitte der 70er Jahre durch das Modell H3111S ersetzt werden, da am Modell 515 wegen einer gefährlichen Leerlaufstellung zwischen dem zweiten und dritten Gang bei einer fehlerhaften Einstellung der Nabe die Rücktrittbremse ausfallen konnte. Das Modell H3111S wird mit kleinen Abwandlungen auch heute noch von SRAM hergestellt.

Später folgte dann eine Torpedo-5-Gang-Nabenschaltung, die in ihrer Ausführung sehr der Sturmey-Archer-5-Gang-Nabenschaltung ähnelte. 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 30er Jahren wurden neben Trommelbremsen auch Nabenschaltungen in Kombination mit Nabendynamos angeboten.

Parallel zum Klapprad-Boom der 60er und 70er Jahre (siehe auch Faltrad) entwickelten und verkauften sowohl F&S als auch Sturmey-Archer 2-Gang-Nabenschaltungen. Diese Naben besaßen keinen Schaltungszug und ließen sich durch bloßes Zurücktreten der Pedale schalten. Ein Sonderfall war in diesem Zusammenhang die F&S-Automatiknabe, deren Schaltpunkt bei einer Geschwindigkeit des Fahrrades von etwa 18 km/h (vom Radumfang abhängig) lag und fliehkraftgesteuert war. Dieser technisch interessanten Konstruktion war jedoch kein Markterfolg beschieden.

Konnte man das Modell 55 (bis etwa 1960) von Fichtel & Sachs noch über einen Schmiernippel von außen fetten und sich einer hohen Kilometerleistung sicher sein, hat die Lebenserwartung der heutigen Billigware einen erschreckend niedrigen Stand erreicht. Als Faustregel für F&S-Naben gilt: Je älter, desto robuster und wartungsärmer ist die Nabe.

Im Jahre 1999 brachte die deutsche Rohloff AG die technisch stark weiterentwickelte Nabenschaltung Speedhub 500/14 (mit 14 Gängen) auf den Markt. Wirkungsgrad und Übersetzungen sind mit denen einer herkömmlichen 27-Gang-Kettenschaltung vergleichbar, die Nabe ist robuster und wartungsärmer.

Derzeitiger (2004) Stand der Technik im Marktsegment der preiswerten Getriebenaben ist die 7-Gang Nabe Comfort S7 von SRAM und die 8-Gang-Nabe Nexus Inter-8 von Shimano. Letztere soll ab (2005) auch in einer vom Vorgängermodell Nexus Inter-7 bekannten Variante mit Rücktrittbremse verfügbar sein und wird wahlweise mit Drehgriffschalthebel als auch 2-Finger- Schalthebel angeboten werden.

Ergänzung Juni 2006: Die Shimano 8-Gang Nabe 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 und präziser ausgeführt. Für den Radfahrer ergibt sich ein Treten ohne große Rhytmusstörung. Im Oktober 2006 soll die Firma SRAM eine 9-Gang Nabe in Deutschland präsentieren und anbieten.

Besonderheiten einiger Bauarten

Sämtliche der hier vorgestellten Naben von Fichtel & Sachs können mit dem gleichen Schalter ausgestattet werden, so dass beispielsweise ein Modell 53 ohne weiteres mit dem heutigen Drehgriff betätigt werden kann, wenn das originale Bauteil aus Verschleißgründen ausgetauscht werden muss. Alle hier behandelten Dreigangnaben besitzen ein Übersetzungsverhältnis von 185 % (Fichtel & Sachs) beziehungsweise 178 % (Sturmey-Archer) über alle drei Gänge.

Bis in die Siebziger wurden die Naben im Getriebeteil und am Bremsmantel mit einem Vaseline-Öl-Gemisch geschmiert. Die Kugelringe wurden mit Wälzlagerfett behandelt. Zum Nachschmieren wurde Öl verwendet. Später hatte Fichtel & Sachs ein Spezialfett im Angebot.

Heutzutage wird bei praktisch allen Naben auch für das Getriebe eine Schmierung mit Fett verwendet (Ausnahme: Rohloff Speedhub). Beim Selbst-Schmieren ist darauf zu achten, die Sperrklinken nicht mit Fett zu verkleben.

Fichtel & Sachs, Modell 53

Modell53 01.jpg Diese 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 insgesamt zwei Planetengetriebe, die jeweils einen Gang ermöglichen. Die Nabe läuft absolut 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. Dagegen können die heutigen Drehgriffschalter der Firma SRAM problemlos verwendet werden, da sich die zugrundeliegenden Abstufungen seit 50 Jahren nicht mehr 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, Modell 55

Modell55 01.jpg Diese verchromte und zwischen 1955 und 1961 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 Lagererung auf Zapfen deutlich größere Lasten aufnehmen. Die beiden Ziehkeile im Inneren der Achse sind verschleißfrei gelagert, denn sie berühren keinerlei rotierenden Teile. Die Nabe besitzt durchweg einen großen Schmiernippel auf dem Nabenkörper. Ein Schwachpunkt der Konstruktion ist der Kupplungsklotz, der bei fehlerhafter Einstellung der Schaltung innerhalb kürzester Zeit verschleißt und sich durch Herausspringen des 2. und 3. Ganges in den Leerlauf bemerkbar macht. Die Nabe lässt sich nur durch Herausschrauben der Lagerschale auf der Ritzelseite komplett zerlegen. Das Modell 55 wurde mit und ohne Rücktrittbremse ausgeführt, die Farbe des Lenkerschalters war Blau (die ersten Naben hatten noch den Schalter der Mod. 53, jedoch mit Mod. 55 Aufschrift).

Fichtel & Sachs, Modell 515 und Modell 415

Modell415 01.jpg Diese beiden Naben ähneln auch in ihrer Konstruktion den heute ausgeführten Nabenschaltungen. Die Unterschiede machen sich in erster Linie bei der Lagerung bemerkbar, denn beide Modelle besitzen auf der Antreiberseite geschraubte Lagerschalen. Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist das Vorhandensein einer Leerlaufstellung zwischen dem 2. und 3. Gang. Beide Modelle wurden von 1962 bis etwa 1978 produziert, wobei sich die Modelle durch das Vorhandensein eines Rücktrittes (Modell 515 mit, Modell 415 ohne) unterschieden. In den ersten Jahre wurden beiden Naben noch mit einem kleinen Schmiernippel ausgestattet. Die Nabe lässt sich ebenfalls nur durch Herausschrauben der Lagerschale auf der Ritzelseite komplett zerlegen. Die Farbe des Lenkerschalters war Rot. Ein häufiger Fehler dieser Nabenschaltung war der Bruch des Ziehkeiles im Inneren der Achse bei falscher Einstellung der Schaltung, ein derartiger Schaden läßt sich allerdings problemlos mit dem gegenwärtig verfügbarem Ersatzteil in Stand setzen.

Fichtel & Sachs, Modell H3113S

ModellH3113S 01.jpg Das Modell ähnelt im wesentlichen dem Modell 515, wobei aus Sicherheitsgründen auf die Leerlaufstellung zwischen dem 2. und 3. Gang verzichtet wurde. Die Konstruktion des Getriebes wird auch heute noch mit kleineren Änderungen beim aktuellen Modell T3 verwendet und war die Grundlage zur Weiterentwicklung zu den heutigen 5- und 7-Gang-Nabenschaltungen der Firma SRAM. Bei den ersten Versionen brachen wegen eines Konstruktionsfehlers häufig die Sperrklinken am Hohlrad, die zur Kraftübertragung im 2. und 3. Gang dienen, 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 Produktionzahlen vorzuweisen. Die Nabe lässt sich durch einfaches Lösen der Muttern auf der Achse vollständig zerlegen. Die Nabe besitzt keinerlei Schmiernippel mehr, statt dessen befinden sich zwei kleine Löcher im Staubdeckel des Lagers auf der Bremshebelseite. Die Farbe des zugehörigen Lenkerschalters war Schwarz.

SRAM Spectro S7

Modell T7 01.jpg | Modell T7 Schalter01.jpg Aus den bereits seit Jahrzehnten gebauten Dreigangnaben entwickelt der Hersteller Fichtel & Sachs zunächst eine Fünfgangnabe und später eine Siebengangnabe. Die Spectro S7 besitzt bei einem gesamten Übersetzungsverhältnis von 305 % im ihren 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 2 können sich mit drehen. 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 Dreigangnaben hat die Spectro S7 den Durchmesser und den Typ des Gewindes gemein; somit können Achsmuttern und die zur Abstützung des Drehmomentes notwendigen Unterlegscheiben immer noch untereinander ausgetauscht werden. Das gleiche gilt für das Ritzel der Fahrradkette. Eine weitere Gemeinsamkeit findet sich im Inneren der Nabe in der Anordnung der Sperrklinken, die seit der Entwicklung von Modell 55 unverändert geblieben ist. Die Nabe wird in Deutschland vornehmlich mit einer Rücktrittbremse kombiniert, hergestellt werden jedoch auch Naben mit Trommelbremsen und Naben ohne eine Bremse. Geschaltet wurde die Nabe ursprünglich über einen Lenkerschalter, mittlerweile wird sie serienmäßig mit einem Drehgriffschalter ausgestattet.

Sturmey-Archer, Modell AW

ModellAW 01.jpg

Funktion und Bauweise ähneln dem Modell 55, wobei die Nabe nie mit einer Rücktrittbremse produziert wurde. 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 komplett 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 einbauen zu können. Auf diese Weise lässt sich dieser Typ in eine Vier- oder auch auch Fünfgangnabe umrüsten.

Einstellen der Schaltungen

Als 'neutraler Gang' wird der Gang bezeichnet, in dem sich der Zahnkranz 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 Zahnkranz auf den Nabenkörper geleitet wird. Zugspannung heißt: Der Schaltzug ist ganz gestrafft, hat aber das Schaltkettchen noch nicht gezogen. Zur Demontage des Hinterrades sollte der Gang eingelegt sein, bei dem in Inneren der Nabe alle Federn entspannt sind (dies ist meist der 1. Gang und bei den älteren Naben der 3. Gang). 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 beiderseits 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 das die Markierungspunkte am Handschalter mit der an der Nabe übereinstimmen.

Dies gilt nicht für die Rohloff-14-Gang-Nabe, denn diese muss nicht eingestellt werden und ist sehr tolerant, was die Zugspannung der Schaltzüge betrifft. Sie ist als einzige in der Nabe und nicht im Schalter indiziert.

Nabentyp	neutraler Gang	Demontagegang	Einstellung der Nabe
Torpedo ganz alt (Mod.53 und Mod.55)	2. Gang	3. Gang	auf markierte Leerlaufstellung zwischen 2. und 3. Gang am Schalter, ursprünglich jedoch per Lehre auf Achsmutter und Schaltzug - oder auf Zugspannung 3. Gang
Torpedo alt (Mod. 415 und Mod.515)	2. Gang	3. Gang	auf markierte Leerlaufstellung zwischen 2. und 3. Gang am Schalter oder auf Zugspannung 3. Gang
Torpedo neu (Mod.H3111S)	2. Gang	3. Gang	auf Zugspannung 3. Gang
Sturmey-Archer 3-Gang	2. Gang	3. Gang	auf Markierung der Nabenachse 2. Gang (Loch in der Achsmutter zum Reinschauen)
Shimano- 3-Gang	2. Gang	3. Gang	auf Markierung der Nabenachse 2. Gang (Markierung am Hebel und Achsmutter)
SRAM Pentasport alt(zweizügig):	3. Gang	2. Gang	beide Züge auf Zugspannung 4. Gang
SRAM Pentasport neu (einzügig):	3. Gang	2. Gang	auf Markierung Klickbox 3. Gang
SRAM Super 7	4. Gang	1. Gang	auf Markierung Klickbox 4. Gang
Shimano 4-Gang	kein neutraler Gang		auf Markierung 4. Gang
Shimano 7-Gang	kein neutraler Gang	1. Gang	auf Markierung 4. Gang
Sturmey-Archer 5-Gang alt (S5/2)	3. Gang		Einstellen beider Züge auf Zugspannung 4. Gang, auch Markierung Nabenachse möglich, wenn Original Achsmutter mit Loch vorhanden
Sturmey-Archer 5-Gang neu	3. Gang		auf Markierung 3. Gang
Sturmey-Archer Sprinter 7	4. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 5. Gang
Shimano 8-Gang Nexus	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
Sturmey-Archer 8-Gang	1. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
Rohloff Speedhub 500/14	11. Gang	in jedem Gang (empfohlen 14. Gang)	in jedem Gang (empfohlen 14. Gang)

Siehe auch

Weblinks

Gangschaltung | Getriebelehre | Fahrradtechnik

Hub gear | Naafversnelling | Stebulės pavara

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