Nabenschaltung

9-Gang-Nabe von SRAM

Als Nabenschaltung wird eine Gangschaltung bezeichnet, die geschlossen in der Hinterradnabe von Zweirädern eingebaut ist, früher auch bei Motorrädern, heute ausschließlich bei Fahrrädern. Sie unterscheidet sich von einer Kettenschaltung durch ihren geschlossenen Aufbau innerhalb der Nabe des Hinterrades. Sämtliche Komponenten des Getriebes sind dort vor Verschmutzung geschützt. Der Verschleiß einer Nabenschaltung ist im Vergleich zu einer Kettenschaltung sehr gering. Wegen des höheren Aufwandes bei der Herstellung der Nabenschaltung im Vergleich zur Kettenschaltung ist ihr Verkaufspreis entsprechend höher. Ein weiteres Kennzeichen ist ihr geringfügig höheres Gewicht gegenüber der Kettenschaltung, welches aber nur innerhalb des Radsports von Bedeutung ist. Eng verwandt mit der Nabenschaltung, aber sehr selten, ist die Tretlagerschaltung.

Bedienung

Der Radfahrer 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 wie bei Kettenschaltungen erforderlich. Während der Fahrt tritt man mit etwas weniger Kraft weiter, während man schaltet. Schalten unter Volllast kann die Nabe beschädigen. Der in der Werbung oft behauptete Vorteil der Nabenschaltungen, 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 Zweigang-Nabenschaltungen, die keinen Schaltgriff haben, erfordern zum Wechseln des Ganges ein kurzes Rückwärtstreten.

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 %. Der Übersetzungsbereich der 14-Gang-Nabe Speedhub 500/14 von Rohloff wird mit 525,8 % angegeben.

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.

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  3-Gang-Nabe von Shimano

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  8-Gang-Nabe von Shimano

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  7-Gang-Nabe von Sturmey-Archer mit einer Laufleistung von 30.000 km

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  14-Gang-Nabe von Rohloff

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  Schalthebel für 3-Gang-Nabe von Sturmey-Archer

Technik

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 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 Hinterrades; 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 den meisten Nabenschaltungen 92 bis 97 Prozent; bei einer gut gepflegten Kettenschaltung erreicht er 96 bis 99 Prozent. Während bei einer Kettenschaltung durch Tausch des Zahnkranzpaketes 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 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. Radmarathon und Downhill Verwendung findet, bei denen das Gewicht der Fahrräder nur eine untergeordnete Rolle spielt.

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  Planetengetriebe, vereinfachte Darstellung

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  Planetengetriebe in einer 14-Gang-Nabe (Rohloff Speedhub 500/14)

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  14-Gang-Nabe Rohloff Speedhub 500/14

Geschichte

Planetengetriebe wurden seit den 1880er Jahren für Dreiräder verwendet. Erste kompakte Nabenschaltungen mit zwei Gängen für Fahrräder wurden vom Americaner Seard Thomas Johnson im Jahr 1895 und vom Engländer William Reilly 1896 erfunden, der letztere Zweigang wurde mit Erfolg ab 1898 von der Firma „The Hub“ produziert.^[1] 1902 entwarf William Reilly eine Dreigangnabenschaltung, die unter dem Namen seines Kollegen James Archer patentiert und von der Firma Sturmey-Archer produziert wurde.^[1]

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) seine 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. Fünf Jahre später, im Jahre 1912, kam das Nachfolgemodell Universal-Torpedo mit vier Gängen und Rücktrittbremse auf den Markt und wurde von Fichtel & Sachs nach einem Patent der Wanderer Fahrradwerke gefertigt. Wirtschaftlich war sie aber kein großer Erfolg, und so wurde die Produktion 1916, zwei Jahre nach Beginn des 1. Weltkrieges, eingestellt.

1924 wurde von Fichtel & Sachs dann 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 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. 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 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 1930er Jahren wurden neben Trommelbremsen auch Nabenschaltungen in Kombination mit Nabendynamos angeboten.

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

Im Jahre 1999 brachte die deutsche Rohloff AG die technisch stark weiterentwickelte 14-Gang-Nabenschaltung Speedhub 500/14 auf den Markt. Wirkungsgrad und Übersetzungen sind mit denen einer serienmäßigen 27-Gang-Kettenschaltung vergleichbar, die Nabe ist robuster und wartungsärmer. Hauptnachteil ist ihr relativ hoher Preis. Parallel versuchte die Sachs AG, eine 12-Gang-Nabe („Elan“) auf den Markt zu bringen, was aber an ihrem enormen Gewicht (3,5 kg im Vergleich zu 1,7 kg bei der Rohloff-Nabe) und ihrer mangelnden Zuverlässigkeit scheiterte. Diese Nabe findet sich mittlerweile in einigen Custom-Bikes, da sie optisch ein wenig an eine Trommelbremse erinnert.

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. Es ist jedoch möglich, entsprechend der Roller-Brake-Geometrie einen Adapter zu verwenden (cesur; Cannondale, nicht einzeln erhältlich).

Seit Oktober 2006 bietet SRAM eine 9-Gang-Nabe (i-MOTION 9) an, die preislich im Bereich der 8-Gang-Nabe von Shimano liegt. 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.^[2] Auch sind bei dieser Nabe sämtliche zur Schaltung benötigten Teile in der Nabe untergebracht, statt wie bisher in der sog. Klickbox, was die Wartung sowie den Aus- und Einbau des Hinterrades vereinfachen soll.

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, hinten ist die 8-Gang-Nabe verbaut. 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.

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  Entwurf der Torpedo-2-Gang-Nabe von 1905

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  Zerlegte 3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse

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  Zerlegte 3-Gang-Nabe (Fichtel & Sachs Modell 55

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  2-Gang-Automatiknabe von Fichtel und Sachs

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  Sachs-12-Gang-Nabe

Besonderheiten einiger Bauarten

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, sodass das Modell 25/29 noch bei 150 % anfing und heute bei 185,6 % endet.

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modell 53

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 insgesamt zwei Planetengetriebe, die jeweils einen Gang ermöglichen. 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.

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  Modell 53

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modell 55

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 rotierenden Teile. Die Nabe besitzt durchweg einen großen Helmöler 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 des Modells 53, jedoch mit Modell 55-Aufschrift).

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  Modell 55

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  Schalter Modell 55 (blau)

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  Laufrad mit Fichtel & Sachs Modell 55 und zwei Ritzeln

Fichtel & Sachs Torpedo-Dreigang, Modelle 415 und 515

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, denn beide Modelle besitzen auf der Antreiberseite geschraubte Lagerschalen. Die Farbe des Modell 415/515 Lenkerschalters ist Rot. Er ist mit dem Vormodell 55 (Blau) nicht austauschbar, da er eine andere Stufung hat. 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.

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 komplett zerlegen. Ein häufiger Fehler bei falscher Einstellung dieser Nabenschaltung ist der Bruch des Ziehkeiles im Inneren der Achse; ein derartiger Defekt lässt sich aber problemlos mit einem Ersatz-Ziehkeil beheben.

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  Modell 415 (ohne Rücktritt)

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  Schalter Modell 415/515 (rot)

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

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. Die Ausführung H3102 ohne Rücktritt 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, statt dessen 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^[3]

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  Modell H3111S

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  Schalter Modell H3111S/H3102

Fichtel & Sachs Pentasport / SRAM P5 (Fünfgang)

Die 5-Gang-Nabe Pentasport erschien 1987 auf dem Markt und wurde ebenfalls mit oder ohne Rücktritt hergestellt. Die frühen Versionen (Modell H5111 mit Rücktritt – H5113 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 %. 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^[3]. 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^[3].

Die Pentasport-Versionen mit Schaltkettchen wurden ohne Sturzbügel ausgeliefert. Bereits ein Umkippen des Fahrrades 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 Hinterrades. 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. Vorbeugend kann versucht werden, durch die Hohlachse Öl einzufüllen, um das Fett zu verdünnen ^[4].

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  Modell H5111

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  Schalthebel für Modelle H511x

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  Spezialwerkzeug für den korrekten Zusammenbau der demontierten Nabe

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  Sturzbügel zur Nachrüstung für Nabenschaltungen mit Schaltkettchen

Fichtel & Sachs Super 7 / SRAM S7 (Siebengang)

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^[3]. 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/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 kompletten Drehgriffschalter-Klickbox-Einheit von Daumenschalter auf Drehgriff umgerüstet werden. Dies ist zu empfehlen, wenn der Schaltdraht beschädigt ist, da es für diesen keinen Ersatz mehr gibt. Für den korrekten Zusammenbau der demontierten Nabe gibt es ein Spezialwerkzeug, mit dem die Planetenräder ausgerichtet werden.

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  Modell Spectro S7

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  Drehgriffschalter der Spectro S7

Sturmey-Archer Dreigang, Modell AW

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 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 4- oder auch 5-Gang-Nabe umrüsten.

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  Modell Tricoaster W, die Rücktrittvariante der AW

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  Schalter-Modell AW (oben links) und Sturmey-Archer-Schalter als Lizenzprodukt für Fichtel und Sachs (unten rechts)

Übersicht und Einstellungen 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 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.

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  Schaltbox SRAM 7-Gang: Korrekte Überdeckung der Markierungen im 4. Gang

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  Schaltbox SRAM 7-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
!a	!a	-9e99	9e99	9e99	9e99	9e99	9e99	!a
Fichtel & Sachs	Doppel-Torpedo	100000 g	2		1907 - 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 %	1975 - heute (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			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)[3]	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) -	3. Gang	2. Gang	beide Züge auf Zugspannung 4. Gang
SRAM / Fichtel & Sachs	Spectro P5 / Pentasport neu (einzügig)	1495 g (ohne Bremse 1330 g)[3]	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)[3]	7	303 %	1993 -	4. Gang	1. Gang	auf Markierung Klickbox 4. Gang
Fichtel & Sachs	Super 7	1714 g (ohne Bremse 1556 g)[3]	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%		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 %		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	1665 g	8	307 %	2004 - heute	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
Shimano	Nexus Inter-8 SG-8R31	1775 g	8	307 %	2004 - heute	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
Shimano	Nexus Inter-8 Rücktrittbremse SG-8C31	2040 g	8	307 %	2004 - heute	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
Shimano	Alfine (SG-S500)	1590 g	8	307 %	2007 - heute	5. Gang		auf Markierung an der Achse 4. Gang
Shimano	Alfine (SG-S700)	1665 g[5]	11	409%	2010 -			auf Markierung an der Achse 6. Gang
Sturmey-Archer	8-Gang	100000 g	8			1. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 4. Gang
SRAM	i-Motion 9	2400 g[3]	9	340 %	2006 - heute	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 6. Gang
SRAM	i-Motion 9 Freilauf	1960 g[3]	9	340 %	2006 - heute	5. Gang	1. Gang	auf Markierung an der Achse 6. Gang
Sachs	Elan 12	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 %	1999 - heute	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.
NuVinci	N170S	4300 g	stufenlos	350 %	2007 - 2010
NuVinci	N171B	3900 g	stufenlos	350%	2007 - 2010
NuVinci	N360[6]	2450 g	stufenlos	360%	2010 -
~z	~z	9e99	-9e99	-9e99	-9e99	-9e99	-9e99	~z

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 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.

Heutzutage wird bei praktisch allen Naben auch für das Getriebe eine Schmierung mit (evtl. graphithaltigem) Getriebefett verwendet (Ausnahmen sind die ölgeschmierte Rohloff Speedhub und die neuen Shimano 11-Gang-Naben). 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^[7]. 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 hierfür jedoch Öl für Automatikgetriebe (ATF) ^[8].

Im Allgemeinen sind Schmierstoffe aus dem Automobilbereich gut geeignet^[9]. Getriebenaben sollten alle 5–10 Jahre gereinigt und neu geschmiert werden ^[10].

Quellen

1. ↑ ^{a b} Tony Hadland: The Sturmey-Archer Story. Pinkerton Press, Birmingham 1987, ISBN 0950743127.
2. ↑ SRAM: i-Motion-Vergleich (PDF, 99 kB)
3. ↑ ^{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)
4. ↑ Beschreibung der Reparatur von beschädigten Pentasport-Naben bei Scheunenfun.de
5. ↑ ^{a b} Systemvergleich der Nabenschaltungen Alfine SG-S700 und Speedhub 500/14
6. ↑ N360 Datenblatt des Herstellers
7. ↑ Bebilderte Wartungsanleitung für Pentasport Naben bei Scheunenfun.de
8. ↑ Ausführliche Informationen zu Nabenschaltungen auf Englisch bei Sheldon Brown
9. ↑ Diskussion verschiedener Schmierstoffe auf Englisch in den Kommentaren der Seite Hubstripping.wordpress.com
10. ↑ Hinweise zum Schmieren von Getriebenaben bei Scheunenfun.de

Weblinks

 Commons: Nabenschaltungen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Velojournal 6/2006:Sportschaltung in der Dose Vergleich von Shimano Alfine mit 8 Gängen und SRAM i-Motion 9.
• TrekkingBike Special aus 3/2008 Aktuelle Nabenschaltungen ab 8 Gängen im Vergleich
• Stiftung Warentest: Fahrradschaltungen im Überblick mit Links zu Hersteller-Dokumentationen
• Tabellen u.a. zur Einstellung von Nabenschaltungen
• Technische Informationen zur Sachs Elan 12
• was tun, wenn die Nabenschaltung spinnt?