Nabenschaltung
Eine Nabenschaltung oder auch Getriebenabe ist eine in einer Hinterradnabe integrierte Gangschaltung bei Fahrrädern, früher auch bei Motorrädern. Im Gegensatz zur Kettenschaltung sind hier alle Bauteile dieses Getriebes vor Verschmutzung geschützt, wodurch der Verschleiß geringer 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.[1] Technisch verwandt mit der Nabenschaltung, aber selten, ist die Tretlagerschaltung.
Technik
Nabenschaltungen im Fahrradbereich sind fast immer Planetengetriebe. Die Kraft wird bei ihnen durch Zahnräder übertragen; 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, wodurch sich Schaltungen von 2 bis 14 Gängen realisieren lassen. Manche Schaltnabe gibt es wahlweise mit eingebauter Rücktrittbremse, manche ist zur Kombination mit einer bestimmten Kettenschaltung gestaltet.
Die Nabenschaltung muss kaum gewartet werden und verschleißt nur wenig. Durch die geschlossene Bauweise ist das Getriebe im Inneren der Nabe vor Schmutz und Wasser geschützt, und eine ausreichende Schmierung der Zahnräder ist gewährleistet. Mit einer Nabenschaltung kann im Gegensatz zur Kettenschaltung auch im Stand (z. B. beim Anhalten an einer Ampel) geschaltet werden. Die Kette kann beim Schalten nicht abspringen, da es an der Nabe nur ein Ritzel und an der Kurbel nur ein Kettenblatt gibt (von wenigen Ausnahmen abgesehen) und somit eine exakt gerade Kettenlinie möglich ist, bei der die Zugkraft optimal übertragen wird. 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.
Durch den geschlossenen Aufbau ist die Wartung der Nabe meist nur für geübte Mechaniker möglich, da es nicht einfach ist, die Nabe zu demontieren und sie wieder korrekt zusammenzusetzen. Zudem werden für einige Naben Spezialwerkzeuge benötigt. Die bei manchen Modellen deutlich hörbaren Betriebsgeräusche, die mit zunehmender Laufleistung allerdings abnehmen, empfinden viele Fahrer als störend.
Zudem ist der Wirkungsgrad eventuell geringer, er beträgt bei aktuellen Nabenschaltungen bei hoher Antriebsleistung 92–97 Prozent; bei einer gut gepflegten Kettenschaltung 96 Prozent.[2] Während bei einer Kettenschaltung durch Tausch des Zahnkranzpakets oder einzelner Kettenblätter die Übersetzungen an die Bedürfnisse des Fahrers in weiten Bereichen angepasst werden können, kann bei einer Nabenschaltung durch andere Kettenblätter und Ritzel nur die Primärübersetzung geändert werden; die Abstufung der einzelnen Gänge hingegen ist nicht änderbar.
Nabenschaltungen sind schwerer als Kettenschaltungen. Die aufwendigere Technik ist in der Anschaffung teurer, dafür sind die laufenden Kosten geringer, da sowohl Kette als auch Kettenblatt und Ritzel seltener gewechselt werden müssen und recht preisgünstig sind. Die Zielgruppen für Nabenschaltungen sind die Vielfahrer mit mehr als 500 km pro Monat und 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 verwendet wird. Hier wirkt sich der Massenunterschied zur Kettenschaltung nicht so stark aus bzw. ist kein Nachteil beim Bergabfahren.
Die meisten Nabenschaltungen besitzen eine Fettschmierung, die eine nahezu lebenslange Wartungsfreiheit ermöglicht. Einige der neueren und hochwertigeren Nabenschaltungen wie Shimano Alfine und Rohloff Speedhub besitzen eine Ölschmierung, die einen regelmäßigen Ölwechsel erfordert.
Planetengetriebe, vereinfachte Darstellung
Planetengetriebe in einer 14-Gang-Nabe (Rohloff-Speedhub 500/14)
Geschichte
Planetengetriebe wurden seit den 1880er Jahren für Dreiräder verwendet. Erste Nabenschaltungen mit zwei Gängen für Fahrräder wurden von dem Amerikaner Seard Thomas Johnson im Jahr 1895 und von dem Engländer William Reilly 1896 erfunden.[3] Reillys Zweigang-Nabe wurde ab 1898 von der Firma The Hub produziert.[4] 1902 entwarf Reilly eine Dreigangnabenschaltung, die unter dem Namen seines Kollegen James Archer patentiert und von der Firma Sturmey-Archer produziert wurde.[4]
Das erste deutsche Patent auf eine Nabenschaltung erhielt 1902 das Chemnitzer Unternehmen Wanderer,[5][6] 1907 brachte Fichtel & Sachs 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 brachte Fichtel & Sachs die erste Torpedo-3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse auf den Markt, 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 mit und ohne Trommelbremse erhältlich war, wurde nur zwei Jahre lang produziert.
Seit den 1930er Jahren wurden Nabenschaltungen nicht nur mit Trommelbremsen, sondern auch mit Nabendynamos angeboten.
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 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 (1997 wurde die Fahrradsparte von Fichtel & Sachs von SRAM übernommen). In der DDR waren Nabenschaltungen nicht erhältlich, teilweise wurde dies durch Import tschechoslowakischer Favorit-Kettenschaltungen kompensiert.
Mit dem Klapprad-Boom der 1960er und 1970er Jahre entwickelten und verkauften sowohl Fichtel & Sachs (Duomatic, ab 1964) als auch Sturmey-Archer 2-Gang-Nabenschaltungen; sie hatten keinen Schalthebel und -zug und ließen sich durch leichtes Zurücktreten der Pedale schalten («kick-back»). Eine Weiterentwicklung war die fliehkraftgesteuerte 2-Gang-Automatiknabe von Fichtel & Sachs, deren Schaltpunkt bei einer Geschwindigkeit des Fahrrads von etwa 18 km/h (vom Radumfang abhängig) lag und bis 1984 gebaut wurde. Sie wurde vom Rechtsnachfolger SRAM 2011–2017 als Automatix technisch nahezu unverändert wieder angeboten.
Ab 1987 erweiterte Fichtel & Sachs das Programm mit der Pentasport-5-Gang-Nabenschaltung, die 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. Die Firma stellte 3- und 4-Gang-Naben mit den unterschiedlichsten Grundübersetzungen und Ausstattungen her.
1996 brachte die Sachs AG eine 12-Gang-Nabe Elan auf den Markt, die mit 3,5 kg ausgesprochen schwer ist, einen Übersetzungsbereich von 339 % hat und wegen ihrer Größe einer Trommelbremse ähnelt. Der Sachs Elan haftet der Ruf mangelnder Zuverlässigkeit an. Sie erreichte nur eine sehr geringe Verbreitung.[7][8]
Einen Meilenstein der Nabenentwicklung bildete 1998 die Einführung der Speedhub 500/14 des Herstellers Rohloff. Mit 14 Gängen bei 526 % Übersetzungsbereich wiegt sie nur die Hälfte der Elan und ist für ihre extreme Zuverlässigkeit bekannt. Trotz ihres hohen Preises wird ihre Einführung zu einer andauernden Erfolgsgeschichte.
2010 brachte Shimano mit der Alfine 11 eine etwa gleich schwere Nabenschaltung auf den Markt, die grob ein Drittel derjenigen von Rohloff kostet.
Stand der Technik im Jahre 2004 im Marktsegment der mittelpreisigen Getriebenaben waren 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.
Von 2006 bis 2010 bot SRAM eine 9-Gang-Nabe (i-MOTION 9)[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. Ihre Besonderheit ist die gleichmäßige Abstufung der Gänge zwei bis acht.[10] 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.
Im Februar 2015 kündigte SRAM an, die 8- und 9-Gang-Schaltungen einzustellen.[11] Auch die klassischen 5- und 7-Gang-Nabenschaltungen wurden mittlerweile eingestellt. Derzeit bietet SRAM nur noch 2- und 3-Gang Nabenschaltungen an.[12] 2017 stellt SRAM die gesamte Nabenschaltungsproduktion ein.[13]
Daneben wird immer wieder versucht, mit Hybridschaltungen die Vorteile der Nabenschaltung mit denen der Kettenschaltung zu kombinieren.
- So gab es bei Fichtel & Sachs eine 12-Gang-Schaltung („Sachs-Huret Commander“, 2 × 6 Gänge) und Anfang der 1990er Jahre eine 3×7 genannte Variante.[14] Hier wurde die bekannte 3-Gang-Nabe mit einem 7-fach-Zahnkranz ausgestattet. Später wurde noch eine 3×8- und 3x9-Gruppe angeboten, die sich DualDrive nannte. Mit diesen Konstruktionsprinzip kann auf ein mehrfaches vorderes Kettenblatt sowie den dazugehörigen vorderen Umwerfer verzichtet werden. Traditionell wird eine solche Hybrid-Konstruktion von dem britischen Faltradhersteller Brompton angeboten; seine bewährte 2x3 Schaltung kombiniert eine 3-Gang Nabe des Herstellers Sturmey Archer mit weiter Gangspreizung („Wide Range“) mit einer 2-Gang Kettenschaltung. Im Hochpreisbereich der elektrischen Schaltungen verfolgt der belgische Hersteller Classified seit 2021 diesen Weg eines virtuellen 2. Kettenblattes. Mit seiner Power-Shift-Nabe entsteht eine virtuelle 2x11 Schaltung, die zum 46er-Kettenblatt ein 32er Kettenblatt durch Getriebeuntersetzung in der Hinterradnabe simuliert, die per Funk geschaltet wird.[15][16]
- Der gegenteilige Weg führt zu mehreren Kettenblättern, die mit einer klassischen Nabenschaltung kombiniert werden. 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 3-Gang-Naben von Fichtel & Sachs 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.
Entwurf der Torpedo-2-Gang-Nabe von 1905
Zerlegte 3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse
Zerlegte 3-Gang-Nabe (Fichtel & Sachs Modell 55)
2-Gang-Automatiknabe von Fichtel und Sachs
Sachs-12-Gang-Nabe
Bedienung
In der Regel gibt es in der Nähe des rechten Lenkergriffs einen Schalthebel, der auch 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. 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 einzigen unter Last schaltbaren Naben sind die Rohloff-Nabe, da dort die Getriebebauteile und die Lagerteile auf diese Lasten ausgelegt sind, und bauartbedingt die NuVinci-Naben (jetzt unter dem Namen enviolo vertrieben).
3-Gang-Nabe von Shimano
8-Gang-Nabe von Shimano
7-Gang-Nabe von Sturmey-Archer mit einer Laufleistung von 30.000 km
14-Gang-Nabe von Rohloff
Schalthebel für 3-Gang-Nabe von Sturmey-Archer
Übersetzungsbereich
Relevante Kenngrößen jeder Gangschaltung sind neben der Zahl der Gänge insbesondere der Übersetzungsbereich, also das Verhältnis zwischen größtem und kleinsten Gang, meist in Prozent angegeben, sowie die Gleichmäßigkeit der Gangabstufung. Die Übersetzungsverhältnisse der früher weit verbreiteten 3-Gang-Naben wurden bei Fichtel & Sachs mehrfach überarbeitet, so dass das Modell 25/29 noch bei 150 % anfing und heute bei 185 % endet. 5-Gang-Naben (z. B. Sachs Pentasport) haben ein Übersetzungsspektrum von etwa 250 %, was etwa demjenigen einer alten 2x5-Gang Rennradschaltung entspricht. Die aktuellen 8-Gang-Naben von Shimano und Sturmey-Archer sowie die 7-Gang-Nabe SRAM Spectro S7 haben Übersetzungsbereiche von knapp über 300 %. Die 9-Gang-Nabe i-MOTION 9 von SRAM hat 340 %, die Alfine 11 von Shimano hat 409 % und die 14-Gang-Nabe Speedhub 500/14 von Rohloff 526 %.
Beschreibung ausgewählter Nabenschaltungen
2-Gang-Naben Fichtel & Sachs / SRAM und Sturmey Archer
Eine interessante Besonderheit sind die 2-Gang-Naben-Schaltungen wegen ihrer technischen Reduziertheit, die ohne Schalthebel und Schaltzug auskommen.[17] Mit einem leichten Rücktritt (kick-back) geschaltet werden die Naben von Sturmey Archer (S2 Kick Shift, gebaut bis heute)[18] und von Fichtel & Sachs (Torpedo Duomatic Modell 102/102 (mit/ohne Rücktrittbremse)[19], später R 2110[20], 1964–1984). Automatisch mittels einer Fliehkraftkupplung schalten die Naben von Fichtel & Sachs (Torpedo Duomatic Modell A 2110, 1974–1984[21] und SRAM Automatix, 2011–2017[22]). Sie eignen sich als wartungsfreie Schaltungen für den Alltagsbetrieb im weitgehend flachen Gelände, sind allerdings nur wenig verbreitet. Sie sind wahlweise mit oder ohne Rücktrittbremse erhältlich (gewesen).[23] Die Einbaubreite der Naben liegt bei Fichtel & Sachs zwischen 110 und 115 mm, bei der Sturmey Archer ab 110/116 mm (ohne/mit Bremse, 135 mm mit Trommelbremse)[24] und bei SRAM bei 120 mm, was die Naben für ältere und Kinderräder geeignet macht.
Gewöhnungsbedürftig ist bei den kick-back-Schaltungen, dass die Naben beim Bremsen oder leichtem Zurücktreten auch den Gang wechseln. So ist nicht immer klar, welcher Gang – insbesondere beim Anfahren – eingelegt ist. Dieses Problem lösen auf elegante Weise die automatische Duomatic von Fichtel & Sachs und die technisch nahezu baugleiche von SRAM Automatix: Beim Anfahren liegt immer der leichte 1. Gang an. Erst bei ca. 18 km/h wird durch die Fliehkraftkupplung in den 2. Gang hochgeschaltet oder – bei Geschwindigkeitsreduktion – wieder herunter. Letzteres ist durch ein Nachlassen der Pedalkraft, was das Herunterschalten auslöst – z. B. bei einer Berganfahrt – einfach und schnell beeinflussbar. Passen Übersetzung und Schaltpunkt, so ermöglicht diese Nabenschaltung ein ausgesprochen sorgloses und komfortables Radfahren, insbesondere beim stop and go-Verkehr in der Stadt.[25]
Der Schaltpunkt der Nabe – also bei welcher Geschwindigkeit die Nabe (hoch-)schaltet – liegt allerdings grundsätzlich fest und ist mit ca. 18 km/h herstellerseitig gut gewählt. Aufgrund individueller Vorlieben oder Produktionsschwankungen kann der Schaltpunkt aber im Einzelfall unpassend sein. Dies äußert sich in einer unbequemen Trittfrequenz beim Schalten oder in einem Hin- und Her-Schalten zwischen den beiden Gängen genau bei der bevorzugten Fahrgeschwindigkeit. Geringfügig kann die Trittfrequenz beim Schalten optimiert werden, indem das Ritzel ausgetauscht wird (15-21 Zähnen sind möglich). Aber nicht immer kann die Optimierung durch Ritzelwahl ausreichend erfolgen. Nutzer bemängeln teilweise, dass die Geschwindigkeit beim Hochschalten zu niedrig ist und damit die – auf die bevorzugte Fahrgeschwindigkeit ausgerichtete – Trittfrequenz beim Schalten ebenfalls zu niedrig ist. Dann kann nur noch ein Eingriff in den Schaltmechanismus der Nabe helfen. Dieser ist mit mechanischer Erfahrung möglich, wenn man die Nabe öffnet. Dazu gibt es Anleitungen im Netz, soweit bekannt nur englischsprachige.[26][27]
3-Gang-Naben Fichtel & Sachs
Nach den Vorkriegsmodellen 25 und 29 wurden von Fichtel & Sachs zwischen 1953 und 1955 die „Dreigang-Torpedo“ Modell 53 produziert. Ihr 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. Der Freilauf ist als Antriebskonus gestaltet (wie bei der Komet-Nabe), beim Rücktritt wird ein Bremsmantel gespreizt. 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 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 verchromten Schalter mit Gestänge auf dem Oberrohr oder mit einem verchromten Schalter mit Kabelzug auf der Lenkstange betätigt.
Das verchromte Modell 55, das zwischen 1955 und 1962 hergestellt wurde, 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 zweiten und dritten 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).
Modell 55
Schalter Modell 55 (blau)
Laufrad mit Modell 55 und zwei Ritzeln
Die beiden Modelle 415[28]/515[29] (ohne/mit Rücktrittbremse) aus den Jahren 1962–1984 ähneln in ihrer Konstruktion weitgehend den heutigen 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 haben 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 zweiten und dritten Gang. Sie war am Lenkerschalter nicht einrastbar und diente nur zur Feineinstellung der Bowdenzuglänge mit Hilfe einer langen Überwurfmutter am Schaltkettchen. Der Torpedo-Schriftzug hat sich Anfang der 1970er-Jahre geändert. Der bis dahin vorhandene Schmiernippel entfiel später bei diesem Modell. 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). Die Einbaubreite ist 108/ 116 mm (ohne/mit Rücktrittbremse).
Die Firma Magura bot seinerzeit sowohl für die 55 als auch für die 415/515 cremeweiße Drehgriffschalter an. Ab dem Modell 415/515 können alle 3-Gang-Naben von Fichtel & Sachs mit dem gleichen Schalter ausgestattet werden. Sie haben einen anderen Schaltweg als das Modell 55 und dieses wiederum einen anderen als die älteren Modelle 25/29, 53 und 55 (s. Bedienungsanleitung Modell 55).
Modell 415 (ohne Rücktritt)
Schalter-Modell 415/515 (rot), alter Torpedo-Schriftzug vor 1970
Modell 515 mit Rücktrittbremse, Baujahr 1962
Modell 515 – Ansicht von der Bremsseite
Schalter Modell 515 ab 1970
Das Modell H3111S (ab 1975)[30] ähnelt dem Modell 515, wobei aus Sicherheitsgründen auf die Leerlaufstellung zwischen dem zweiten und dritten Gang verzichtet wurde (in der Leerlaufstellung funktionierte die Rücktrittbremse nicht). Die Ausführung H3102 ohne Rücktrittbremse wurde ab 1982 hergestellt. Einbaubreite ist 117 mm. Die Farbe des zugehörigen Lenkerschalters ist schwarz.
Nachdem Fichtel & Sachs 1997 durch die amerikanische Firma SRAM übernommen wurde, wird die bewährte 3-Gang-Nabe als „Spectro T3“, später als „T3“ vertreiben. Sie hat eine Einbaubreite von 118 mm. Die Nabe lässt sich weiterhin durch einfaches Lösen der Muttern auf der Achse vollständig zerlegen. Anstelle des Schmiernippels gibt es auf der Bremshebelseite zwei kleine Löcher im Staubdeckel des Lagers. 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. Bei den ersten Versionen brachen wegen eines Konstruktionsfehlers häufig die zur Kraftübertragung im zweiten und dritten Gang dienenden Sperrklinken am Hohlrad, was zu einer Zerstörung des gesamten Getriebes führte. Seit dem Einbau einer Sicherungsscheibe ist die Nabe aber ausgereift und weist bis heute die mit Abstand höchsten Produktionszahlen auf. Es gibt die Nabe mit abgeflachter und nicht abgeflachter Achse; nur bei der ersten wird das Rück-Drehmoment des Getriebes auf den Bremsbügel übertragen, bei der zweiten führen lockere Außenmuttern zum Ausfall des ersten Ganges oder der Gänge 1 und 2.
Die Übersetzungsverhältnisse der Nabe sind heute: 1. Gang 1:0,734 – 2. Gang 1:1 – 3. Gang 1:1,362.[31] Die Gesamtübersetzung beträgt 187 %.
Modell H3111S
Schalter Modell H3111S/H3102
3-Gang-Nabe Sturmey Archer
Das 3-Gang-Nabe 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. Eine Variante ist das Modell Wide Range, das in die Falträder des britischen Herstellers Brompton eingebaut wird.
Die Ähnlichkeit zur Fichtel & Sachs-Nabe 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 hat einen Helmöler (ähnlich einem Schmiernippel mit Klappdeckel) 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.
Modell Tricoaster W, die Rücktrittvariante der AW
Schalter-Modell AW (oben links) und Sturmey-Archer-Schalter als Lizenzprodukt für Fichtel und Sachs (unten rechts)
5-Gang-Nabe Fichtel & Sachs / SRAM
1987 kam mit der Pentasport-Nabe von Fichtel & Sachs die 1. alltagstaugliche und wartungsfreie 5-Gang-Schaltung auf dem Markt. Zumeist wurde sie mit Rücktrittbremse gebaut (H5111, H5113)[32], aber es gab auch die selteneren Freilauf-Versionen ohne Rücktrittbremse (H5100, 5103)[33] oder mit Trommelbremse (H5120)[34]. Die frühen Versionen bis Anfang der 1990er Jahre haben je ein Schaltkettchen rechts und links der Nabe, die über 2 Züge zum Lenkerschalthebel geführt wurden. Sie haben 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). Da sie ohne Sturzbügel ausgeliefert wurden, konnte wie bei den 3-Gang-Naben ein Umkippen des Fahrrads auf harten Untergrund ein Schaltkettchen beschädigen. Abhilfe schaffte die Nachrüstung von Sturzbügeln auf der Hinterradachse.
Die späteren Modelle von Fichtel & Sachs (H52xx) und von SRAM (Spectro P5, später SRAM P5) haben nur noch 1 antriebsseitigen Schaltzug. Sie wurden zuerst mit Daumenschalter, dann mit Drehgriffschalter über eine Schaltbox („Klickbox“) 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.[31] Zusätzlich zur Spectro P5 wurde die Spectro P5 Cargo, später SRAM P5 Cargo, eingeführt, die vornehmlich für Transporträder, Tandems und Fahrradtypen mit ähnlichen Belastungen ausgelegt ist. Ihr Übersetzungsbereich entspricht mit 224 % der Ursprungsversion, ebenfalls die Übersetzungsverhältnisse.[31]
Die Naben haben eine geringe Einbaubreite von 122 oder mit Trommelbremse 126 mm. Sie gelten auch heute noch als ausgesprochen zuverlässig und haben sich im dauerhaften Einsatz bewährt. In bisher nicht erreichter Weise verbinden sie hohe technische Qualität mit einem vergleichsweise geringen Gewicht (1330 g in der Freilaufversion!). Leider besitzen sie mit dem anfänglich erforderlichen 2-zügigen Schalthebel ein anfälliges Bauteil, das schwer zu reparieren[35] oder gebraucht als Ersatz verfügbar ist. Ein bekanntes Problem ist aufgrund der nur bei dieser Nabe genutzten Grafitschmierung verharzendes Fett, das nach einigen Jahren – insbesondere bei längerer Nichtnutzung – zu einem Defekt durch verklebte Federn im Inneren der Nabe führen kann. Um Beschädigung der Federn abzuwenden, sollte die Nabe bei Schaltproblemen zerlegt und neu gefettet werden. Manchmal helfen auch 5-10 Tropfen Öl, die in die Hohlachse(n) der – bestenfalls liegenden – liegende Nabe eingefüllt werden. Sie müssen dort einige Zeit einwirken, um die Verharzung aufzulösen. Bei Zerlegung der Nabe ist für den korrekten Zusammenbau ein Spezialwerkzeug erforderlich, mit dem die Planetenräder ausgerichtet werden.
Da Freilaufnaben heute begehrter als sind als solche mit Rücktrittsbremse, stellt sich häufig die Frage, ob bei der Pentasport-Nabe oder der SRAM P5 die Rücktrittsbremse nicht deaktiviert oder ausgebaut werden kann. Im Internet werden zum entsprechenden Umbau Anleitungen angeboten, auch erforderliche Ersatzteile.[36]
5-Gang-Nabe Sturmey Archer
Das 1967 eingeführte Modell S5 von Sturmey Archer ist als erste 5-Gang-Nabe eine Pionierleistung. Sie hat wie die ursprüngliche Pentasport von Fichtel & Sachs anfänglich 2 Züge mit einem Doppelschalthebel am Lenkerschaft, was das Schalten zu einer unübersichtlichen Angelegenheit macht. Die 1-zügige Version wurde 1993/94 als Sprinter S5 eingeführt. Die Naben sind schwerer als diejenigen von Fichtel & Sachs und gelten als anfällig. Sie sind in Deutschland wenig verbreitet.
Ab 2009 wird der deutlich zuverlässigere Nachfolger angeboten, der bis heute in vielen Varianten produziert wird. Neben der Variante mit Rücktrittbremse (Coasterbrake) gibt es Ausführungen für Scheibenbremsen und mit Trommelbremse. Die Einbaubreite beträgt 135 mm; die Freilaufnabe ist auch in 125 mm Breite erhältlich, was sie für ältere Räder geeignet macht. 32- oder 36-Speichen-Ausführungen sind erhältlich. Die Schaltung der Nabe erfolgt über einen Drehgriffschalter, der ab 2013 die Naben über eine Rotationssteuerung (statt durch eine Hohlachse) ansteuert. Die Nabe ist auch für Lastenräder und Tandems nutzbar, allerdings ist ihr Gewicht ist mit 1900–2400 g relativ hoch. Sie besitzt ein Übersetzungsverhältnis von 244 % und hat eine gute und gleichmäßige Abstufung der Gänge:[37]
| Übersetzung | 0,640 | 0,800 | 1,000 | 1,250 | 1,563 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstufung | 25 % | 25 % | 25 % | 25 % | |||||||||||
7-Gang-Nabe Fichtel & Sachs / SRAM
Die 7-Gang-Nabe Super 7 (H7213 mit Rücktritt) wurde aus der 5-Gang-Nabe Pentasport weiterentwickelt und kam 1993 in die Produktion. Sie wird über einen Drehgriffschalter geschaltet, der antriebsseitig eine Klickbox an der Nabenachse wie bei der späteren Pentasport ansteuert. Die noch von Sachs entwickelte Super 7 hatte zunächst einen Übersetzungsbereich von 284 %, später wurde er 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.[31] Die Einbaubreite ist 130 mm, mit Trommelbremse 135 mm. Die Nabe wurde zunächst als Spectro S7 verkauft, die spätere Bezeichnung lautet SRAM S7. Verändert wurden die Übersetzung des Planetenradgetriebes und die Ausführung der Bremse; der Aufbau der Nabe blieb ansonsten gleich.[31]
Die Super 7 / SRAM S7 hat 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.
Modell Spectro S7
Drehgriffschalter der Spectro S7
8-Gang-Naben Shimano
Die 8-Gang-Nabe Nexus Inter-8 von Shimano ist bis heute wegen ihres günstigen Preis-Leistungsverhältnisses eine der weitverbreitetsten Getreibenaben. Sie ist wie ihr Vorgängermodell Nexus Inter-7 wahlweise mit Rücktrittbremse verfügbar. In der alternativ erhältlichen Premium-Version (bis 2014 mit rotem Streifen auf dem Nabenkörper) verfügt sie über bessere Lager (Nadel- statt Gleitlager) und eine Servoeinrichtung der Schaltung, die durch Pedalkraft-Nutzung beim Schalten den Gangwechsel leichter macht.
Eine weitere, qualitativ hochwertigere 8-Gang-Nabe von Shimano ist das Modell Alfine, das ausschließlich mit Freilauf gebaut wird. Sie ist weitgehend wartungsfrei, leichter und gilt als deutlich zuverlässiger als die Nexus Inter-8. Sie ist auch in einer elektrisch geschalteten Version erhältlich.
Beide Naben haben die übliche Einbauweite von 135 mm und werden wahlweise für Folgen- oder Scheibenbremse angeboten. Die Nexus-Freilaufnabe soll – entgegen der Shimano-Spezifikation – auch für Einbaubreiten ab 127 mm tauglich sein, was sie für ältere Räder und Rennräder tauglich macht. Ihre Schaltung erfolgt mit Drehgriffschalthebel oder mit 2-Finger-Schalthebel. Die Gesamtbandbreite der Shimano 8-Gang-Naben ist 307 %. Die Abstufung der Gänge ist ausgesprochen unregelmäßig:[38]
| Übersetzung | 0,527 | 0,644 | 0,748 | 0,851 | 1,000 | 1,223 | 1,419 | 1,615 | |||||||||
| Abstufung | 22,3 % | 16,0 % | 13,9 % | 17,5 % | 22,3 % | 16,0 % | 13,9 % | ||||||||||
Der Wirkungsgrad ist vergleichsweise ungünstig und variiert stark je nach Gang. Jedem, der eine solche Nabe mal länger genutzt hat, bleibt nicht verborgen, dass der 4. Gang erheblich ineffizienter (10 %-Punkte) als der fünfte Gang funktioniert; der 5. liegt mit 96 % Wirkungsgrad auf Rohloff-Niveau, er ist der direkte, bei dem kein Planetengetriebe zum Einsatz kommt.[39]
8-Gang-Nabe Sturmey Archer
Die 8-Gang Sturmey Archer Naben besitzen 3 hintereinanderliegende Planetensystemen. Jedes der drei Module entwickelt eine unterschiedliche Übersetzung. Wenn ein Sonnenrad eines Moduls mit der Achse verbunden ist, erhöht sich die Übersetzung, wenn nicht, ist die jeweilige Übersetzung 1:1. Die acht möglichen Kombinationen ergeben die acht Gänge der Nabe. Da diese Naben nur Übersetzungssprünge nach oben darstellen können, benötigen Sie ein wesentlich kleineres Kettenblatt als üblich, was sie für Fahrräder mit kleinen Laufrädern interessant macht. Demzufolge besitzen die Ritzel mit 20-25 auch mehr Zähne als üblich.
Die Freilauf-Nabe ist für Felgen- und für Scheibenbremsen erhältlich sowie mit Trommelbremse. Sie besitzt die übliche Einbaubreite von 135 mm, als Felgenbremsvariante (X-RF8) ist auch ein 120 mm-Version erhältlich, die für ältere Rahmen mit schmaler Einbaubreite geeignet ist. Das ist schmaler als bei jeder anderen Nabenschaltung mit 7 oder mehr Gängen. Sie wurde ab 2009 mit breiteren Übersetzungsabstufungen ausgestattet, insgesamt 325 %. Die Abstufungen sind etwa gleich groß mit Ausnahme der beiden Randgänge (z. B. Modell X-RF8):[40]
| Übersetzung | 1.000 | 1.303 | 1.481 | 1.677 | 1.931 | 2.186 | 2.485 | 3.239 | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Abstufung | 30 % | 14 % | 13 % | 15 % | 13 % | 14 % | 30 % | |||||||||||||||||
Konstruktionsbedingt ist die Nabe im kleinsten Gang besonders effizient, in dem die Kraftübertragung direkt vom Mitnehmer auf den Nabenkörper erfolgt. Im höchsten Gang ist sie dahingegen am wenigsten effizient, da dort alle drei Übersetzungsmodule benutzt werden.
11-Gang-Nabe Shimano
2010 brachte Shimano mit der Alfine 11 eine 11-Gang-Nabenschaltung mit Freilauf auf den Markt, die bei ähnlichem Gewicht etwa ein Drittel derjenigen von Rohloff-Nabe kostet. Es gibt die Nabe auch mit elektronischer Di2-Schaltung. Aufgrund der Ölschmierung ist ein regelmäßiger Ölwechsel erforderlich. Der technische Aufbau ähnelt der Alfine 8 von Shimano. Die Übersetzungsspanne der 11-Gang-Nabe liegt bei 408 %. Die Abstufung der Gänge untereinander ist relativ gleichmäßig, allerdings ohne eine Direktgang ohne Über-/Untersetzung. Ausnahme bildet die Stufe zwischen dem 1. und 2. Gang, die etwa doppelt so groß ist wie die anderen Stufen.[41]
| Übersetzung | 0,527 | 0,681 | 0,770 | 0,878 | 0,995 | 1,134 | 1,292 | 1,462 | 1,667 | 1,888 | 2,153 | ||||||||||||
| Abstufung | 29,2 % | 13,1 % | 14,0 % | 13,3 % | 14,0 % | 13,9 % | 13,2 % | 14,0 % | 13,3 % | 14,0 % | |||||||||||||
Die Alfine 11 erreicht einen für Nabenschaltungen recht hohen Wirkungsgrad, der insbesondere in den kleineren Gängen demjenigen der Rohloff-Nabe nur wenig nachsteht.[42][43]
14-Gang-Nabe Rohloff
Einen Meilenstein in der Entwicklung von Schalt- bzw. Getriebenaben bildete 1998 die Einführung der Freilaufnabe Speedhub 500/14 des hessischen Herstellers Rohloff mit 3 hinter einander liegen Planetensystemen. Mit einem Übersetzungsverhältnis 526 % erreichte sie eine bisher nur von 2x10 Kettenschaltungen erreichte Bandbreite und verband dies mit gleichmäßigen Gangsprüngen von 14 %. Auch der Wirkungsgrad der Nabe erreicht gangabhängig mit 96-98 % einen Wert, der etwa gepflegten (!) Kettenschaltungen entspricht und damit allen anderen Nabenschaltungen überlegen ist.[44][45] Legendär ist die Belastbarkeit und Haltbarkeit der Nabe;[46] so erreichte 2019 die erste Nabe eine Laufleistung von über 384.000 km, also weiter als bis zum Mond.[47] Das alles hat seinen Preis: nämlich etwa 1000 €.
Die Schaltung erfolgt über einen 2-zügigen Drehgriffschalter (pull-pull-System), der auch im Stand betätigt werden kann und die Nabe linksseitig ansteuert. Sie hat die für Schaltnaben übliche Einbaubreite von 135 mm (mit Schraubachse oder mit Hohlachse für Schnellspanner) oder bei Steckachsen 142 oder 148 mm. Für Fatbikes gibt 4 Einbaubreiten von 170 bis 197 mm. Gebaut werden Versionen u. a. für Scheibenbremse und für Speichenzahlen von 32 oder 36. Zur Anpassung der Übersetzung sind neben dem serienmäßigen 16er Ritzel auch Ritzel mit 13-19 und 21 Zähnen möglich. Auch Scheiben für den Riemenantrieb sind erhältlich. Aufgrund der Ölschmierung ist ein regelmäßiger Ölwechsel erforderlich. Das Gewicht der Nabe beträgt 1700–1825 g je nach Version, in der Fatbike-Ausführung knapp 2000 g. Die Drehmoment-Abstützung erfolgt über verschiedene Achsplatten für die verdrehsichere Achsaufnahme im Rahmen oder über eine lange Drehmomentstütze. Die Nabe ist eine der wenigen, die – seit 2021 – auch für Tandems zugelassen ist.[48]
2018 wurde eine elektrische Schaltung für E-Bikes eingeführt, die Getriebeansteuerung Rohloff E-14. Sie besteht aus zwei Komponenten, der elektronischen Schalteinheit am Lenker, sowie der Schaltansteuerungseinheit an der Nabe, die mit Kabel verbunden werden.
Übersichtstabelle der Nabenschaltungen
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 erste Gang bzw. bei den älteren Naben der dritte Gang; siehe Tabelle unten). Diese Stellung ist an der vollständigen Entspannung aller beteiligten Züge zu erkennen.
Zum Einstellen einer Schaltungsnabe muss am 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
Korrekte Überdeckung der Markierungen im 4. Gang
Markierungen am Gehäuse und am Schaltstück decken sich hier nicht
| Hersteller | Modell | Getriebe- masse |
Gänge | Übersetzungs- bereich |
Produktions- zeitraum |
neutraler Gang | Demontage- gang |
Nabeneinstellung | Wirkungs- grad |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fichtel & Sachs | Doppel-Torpedo | 2 | 1907 bis ca. 1957 | ||||||
| Fichtel & Sachs | Universal Torpedo | 4 | 1912–1916 | 3. Gang | |||||
| Fichtel & Sachs | Torpedo Modell 53 |
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 |
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 |
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 Duomatic
Modell 101/102, R2110 |
1150 g ohne, 1300 g mit Rücktrittbremse | 2 | 137 % | 1964–1984 |
|
2-Gang-Rückttrittschaltung | ||
| Fichtel & Sachs | Torpedo Duomatic
Modell A 2110 (Automatik) |
1150 g ohne, 1300 g mit Rücktrittbremse | 2 | 137 % | 1974–1984 |
|
2-Gang-Automatikschaltung
20-22"-Räder: Rote Banderole 24-28"-Räder: Blaue Banderole | ||
| Fichtel & Sachs | Torpedo Modell H3111S und H3102 |
3 | 186 % | seit 1975 (ab 1997 als SRAM) | 2. Gang | 3. Gang | auf Zugspannung 3. Gang | ||
| Shimano | 3-Gang (z. B. „3CC“) | 3 | 170 %–185 % | 2. Gang | 3. Gang | auf Markierung der Nabenachse 2. Gang (Markierung am Hebel und Achsmutter) | |||
| Sturmey-Archer | 3-Gang | 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)[31] | 3 | 186 % | -2017 | 2. Gang | 1. Gang | spielfreie Einstellung des Schaltseils im 3. Gang | |
| Fichtel & Sachs | Pentasport alt (zweizügig) | 5 | 224 % | 1987 (oder früher) bis ? | 3. Gang | 4. Gang | beide Züge auf Zugspannung 4. Gang | ||
| SRAM / Fichtel & Sachs | Spectro P5 / Pentasport neu (einzügig) | 1495 g (ohne Bremse 1330 g)[31] | 5 | 251 % (Spectro P5) 225 % (Spectro P5 Cargo) |
-2017 | 3. Gang | 2. Gang | auf Markierung Klickbox 3. Gang | |
| SRAM | Spectro S7 | 1714 g (ohne Bremse 1556 g)[31] | 7 | 303 % | 1993–2017 | 4. Gang | 1. Gang | auf Markierung Klickbox 4. Gang | |
| Fichtel & Sachs | Super 7 | 1714 g (ohne Bremse 1556 g)[31] | 7 | 284 % | 1993–2017 | 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 | 1890 g (SG-7C25 mit Bremse) | 7 | 244 % | ? bis heute | kein neutraler Gang | 1. Gang | auf Markierung 4. Gang | |
| Shimano | SG-C7000-5[49] | 1650 g (SG-C7000-5D ohne Bremse mit Disk-Aufnahme), 1970 g (SG-C7000-5C mit Rücktrittbremse) | 5 | 263 % | seit 2019 | 1. Gang | |||
| Sturmey-Archer | S2 Kick Shift | ca. 1400 g mit Rücktrittbremse | 2 | 138 % | 2009 bis heute | 1. Gang | 2-Gang Rücktrittschaltung | ||
| SRAM | Automatix | 1150 g ohne, 1300 g mit Rücktrittbremse | 2 | 137 % | 2011–2018 |
|
2-Gang-Automatikschaltung | ||
| Sturmey-Archer | 5-Gang alt (S5/2) | 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 | 5 | 225 % | ? bis heute | 3. Gang | auf gelbe Markierung Zugstange auf Achsenende im 2. Gang | |||
| Sturmey-Archer | Sprinter 7 | 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[2] |
| 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[50] | 11 | 409 % | seit 2010 | kein neutraler Gang | auf Markierung an der Achse 6. Gang | 78–89 % bei 50 W Antriebsleistung, 87–94 % bei 200 W Antriebsleistung[2] | |
| Sturmey-Archer | 8-Gang | 1770 g | 8 | 325 % | 1. Gang | 1. Gang | auf Markierung an der Achse 4. Gang | ||
| SRAM | i-Motion 9 | 2400 g[31] | 9 | 340 % | 2006 bis 2011 | 5. Gang | 1. Gang | auf Markierung an der Achse 6. Gang | |
| SRAM | i-Motion 9 Freilauf | 1960 g[31] | 9 | 340 % | 2007 bis 2011
0 |
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) |
1700–2005 g[51] | 14 | 526 % | seit 1998 | 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[2] |
| NuVinci | N170S | 4300 g | stufenlos | 350 % | 2007–2010 | ||||
| NuVinci | N171B | 3900 g | stufenlos | 350 % | 2007–2010 | ||||
| NuVinci | N360[52] | 2450 g | stufenlos | 360 % | seit 2010 | 78–84 % bei 50 W Antriebsleistung, 80–86 % bei 200 W Antriebsleistung[2] | |||
Weitere Nabenschaltungen
Die obige, ausführliche Tabelle kann marktbedingt keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben. Weiter zu erwähnen sind, aus geschichtlichen oder technischen Gründen oder im Versuch, das aktuelle Spektrum zu erfassen:[53][54][55]
- die historischen Sturmey-Archer-Viergangnaben (verschiedene Konstruktionen)
- die Sturmey-Archer-Dreigangnaben mit erweiterter oder verringerter Übersetzung, etwa für Sporträder
- die Bendix-Typen
- die historischen Shimano-Dreigangtypen 333 und 3cc (und weitere Baureihen)
- die Sachs-Huret Orbit („Commander“, „VT“) aus den 1980er Jahren, die eine Zweigangnabenschaltung mit einer 6fach-Kassette (und ggf. einer Trommelbremse) kombinierte
- die Sachs 3×8 und 3×9 als Orbit-Nachfolger
- die auf dieser Grundlage fortgeführte „SRAM Dual Drive“-Kombination (Dreigangnabe und Kettenschaltung)
- die aktuelle 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 Achtgangnabe SRAM G8, Nachfolger der i-Motion-9-Neungangnabe
- die Sturmey-Archer-Dreigang-Nabe S3X ohne Freilauf, mit starrem Gang („Fixie“)
- die historischen Sturmey-Archer-Dynohub-Naben, Drei- oder Viergangnaben mit Nabendynamo
- Brompton „6-speed wide range hub“,[56] eine Kombination aus Bromptons Sturmey-Archer-Nabenteilen (zuvor auch Sachs Torpedo und SRAM) und zwei Ritzeln
- die NuVinci-Weiterentwicklungen N330 und N380, die nach dem Konkurs der Mutterfirma Fallbrook Technologies jetzt unter dem Markennamen enviolo vertrieben werden
Die verbreitetsten Varianten bezüglich der verwendeten oder verwendbaren Bremstechnik sind Freilauf (ohne Bremse, es muss eine Felgenbremse verwendet werden) und Rücktrittbremse. Hinzu kommen Varianten mit integrierter Trommelbremse und mit Aufnahmen für eine Rollenbremse (heute nur noch Shimano, kurzzeitig auch „i-Brake“ von SRAM) oder Scheibenbremse.
Manchmal sind Naben wahlweise in Aluminium oder Stahl erhältlich oder, seit einigen Jahren, in verschiedenen Farben (bsw. Eloxierungen).
Nabenschaltungen stellen konstruktionsbedingt, neben Tretlagergetrieben,[57] 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 zusätzlichen Ritzel im Flanschbereich. Nabenschaltungen sind ohne Probleme mit geschlossenen Kettenkästen (Hollandrad) und Rücktritt kombinierbar, was bei Kettenschaltungen in der Regel nicht der Fall ist.
Wartung
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 fälschlich 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 rücktrittgebremsten Naben angezeigt war, um ein Quietschen der Bremse zu vermeiden. Die Bremsmäntel für Ölschmierung sind aus Bronze, die für Fettschmierung aus Stahl. Da die Nabe beim Bremsen u. U. heiß wird, kann es bei Dreigangnaben mit ihrem relativ einfachen Aufbau nicht schaden, das Schmierfett (Kugellagerfett) mit ein wenig Graphit zu vermischen.
Heute wird bei praktisch allen Naben auch für das Getriebe eine Schmierung mit Getriebefett verwendet (Ausnahmen sind die ölgeschmierte Speedhub von Rohloff und die 11-Gang-Nabe von Shimano). 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 mit der Zeit verharzt, kann es nicht schaden, es 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.[58] Der 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 teures Spezialfett. Einige Mechaniker verwenden dafür Öl für Automatikgetriebe (ATF), hiervon ist jedoch abzuraten, da es die Funktion beeinträchtigen kann.[59]
Allgemein sind Schmierstoffe aus dem Automobilbereich gut geeignet.[60] Getriebenaben sollten alle fünf bis zehn Jahre gereinigt und neu geschmiert werden.[61]
Literatur
- Bike-Reparatur-Handbuch. Delius Klasing, Bielefeld 1994, ISBN 3-7688-0867-X.
- 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.
- 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
- Planetengetriebe am Fahrrad: 3. Planetengetriebe in Nabenschaltungen
- Velojournal 6/2006:Sportschaltung in der Dose (Memento vom 7. Juli 2014 im Internet Archive) Vergleich von Shimano Alfine mit 8 Gängen und SRAM i-Motion 9
- Stiftung Warentest: Fahrradschaltungen im Überblick mit Links zu Hersteller-Dokumentationen (Memento vom 10. Januar 2016 im Internet Archive), in: test.de, 25. Oktober 2012 (abgerufen am 1. Februar 2013)
- Tabellen u. a. zur Einstellung von Nabenschaltungen
- Technische Informationen zur Sachs Elan 12
- Übersicht und technische Details (Memento vom 7. Mai 2012 im Internet Archive) über historische und aktuelle Naben auf All-about-hubs.
- Zerlegte Naben, hier Shimano-Naben auf Rideyourbike.
Einzelnachweise
- Paolo Faccinetti, Guido P. Rubino: Campagnolo – ein Unternehmen schreibt Fahrradgeschichte; Delius Klasing Moby Dick; 1. Auflage 2009; ISBN 978-3-7688-5275-3
- NuVinci und andere – Wirkungsgrad-Messungen an Nabenschaltungen – Teil 2 in der Zeitschrift Fahrradzukunft, erschienen Februar 2014
- Patent GB189606062A: Improvements in Two-speed Driving Gear for Bicycles. Angemeldet am 18. März 1896, veröffentlicht am 23. Januar 1897, Erfinder: William Reilly, Charlton Haigh.
- Tony Hadland: The Sturmey-Archer-Story. Pinkerton Press, Birmingham 1987, ISBN 0-9507431-2-7.
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- Historische und aktuelle Kataloge Sturmey Archer, Manuals Sturmey Archer, PDF und Bilddateien vom Hersteller
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- Bebilderte Wartungsanleitung für Pentasport-Naben bei Scheunenfun.de
- Ausführliche Informationen zu Nabenschaltungen auf Englisch bei Sheldon Brown
- Diskussion verschiedener Schmierstoffe auf Englisch in den Kommentaren der Seite Hubstripping.wordpress.com
- Hinweise zum Schmieren von Getriebenaben bei Scheunenfun.de (Memento vom 9. September 2010 im Internet Archive)