Als Nabenschaltung bezeichnet man bei Fahrrädern ein mechanisches Getriebe, das geschlossen in der Hinterradnabe eingebaut ist.
Bedienung
Im Gegensatz zu Kettenschaltungen, mit deren Bedienung Anfänger oft überfordert sind, sind Nabenschaltungen sehr einfach zu bedienen. Man hat in der Nähe des rechten Lenkergriffes einen Schalter, der den eingelegten Gang anzeigt. Im Stand kann ein gewünschter Gang eingestellt werden, indem man den Griff betätigt, 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.
Technik
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. Außerdem ist es einfacher, die Kette mit einem Schutz zu versehen, um sie besser vor Verschmutzung zu schützen. Ebenfalls ein Vorteil im Vergleich zur Kettenschaltung ist die Möglichkeit, die Gänge im Stand wechseln zu können - ein Verschalten ist so quasi ausgeschlossen, und man kann immer im richtigen Gang (an)fahren. 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 leider meist nur vom Hersteller selbst durchführbar, da ein Hobbymechaniker selten in der Lage ist, die Nabe zu demontieren und im Anschluss wieder korrekt zu montieren. Die Lärmbelästigung des Antriebes (nur in einigen Gängen, wird mit zunehmender Laufleistung geringer) empfinden viele Fahrer als störend, außerdem 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. Außerdem macht sich die aufwendigere Technik im höheren Preis bemerkbar, dafür sind die laufenden Kosten geringer, da sowohl Kette als auch Kettenblatt und Ritzel viel seltener gewechselt werden müssen. Gerade aus diesen Gründen sind Nabenschaltungen aber nicht für jeden interessant. So ist die Zielgruppe vor allem unter den Vielfahrern (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 (der Hersteller Honda scheint an einer ähnlichen Technik zu arbeiten, welche allerdings bereits die G-BOXX-Idee aufgreift, die im Gegensatz zu Rohloff aber auf einer konventionellen Kassettenschaltung basiert), die jedoch nur in wenigen Unterarten wie z.B. Downhill Verwendung findet, bei denen das Gewicht der Fahrräder nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Geschichte
1904 brachte die deutsche Firma Fichtel & Sachs (wurde 1997 von SRAM übernommen) die 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 Rücktrittsbremse 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 außerdem 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 erfolgreich war man mit den Modellen 415 und 515, welche seit Anfang der 60er Jahre produziert wurde. Sie mussten allerdings aus Sicherheitsgründen Mitte der 70er Jahre wegen einer gefährlichen Leerlaufstellung zwischen dem zweiten und dritten Gang durch das Modell H3111S ersetzt werden. Dieses Modell 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 20er 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 (s. a. 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 ca. 18 km/h (vom Radumfang abhängig) lag und fliehkraftgesteuert war. Dieser technisch interessanten Konstruktion war jedoch kein Markterfolg beschieden.
Konnte man die Modell 55 (bis ca. 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 8-Gang-Nabe Nexus Inter-8 von Shimano. Diese 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.
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. Die Naben werden durchgehend mit Fett geschmiert.
Fichtel & Sachs, Modell 53
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 befindet. 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 ist mit dem zugehörigen Antreiber verschraubt, 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 mit einem auf dem Oberrohr befindlichen verchromten Schalter betätigt.
Fichtel & Sachs, Modell 55
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 Planetegetriebe ist mit größeren konstruktiven Reserven als heute üblich ausgeführt, und auch die Sperrklinken können durch ihre Lagererung auf Zapfen deutlich größere Lasten aufnehmen. Der Ziehkeil im Inneren der Achse ist verschleißfrei gelagert, denn er berührt 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.
Fichtel & Sachs, Modell 515 und Modell 415
Diese beiden Naben ähneln auch in ihrer Kostruktion 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 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.
Fichtel & Sachs, Modell H3113S
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 des 1. Ganges, 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 befindet sich ein kleines Loch im Staubdeckel des Lagers auf der Bremshebelseite. Die Farbe des zugehörigen Lenkerschalters war Schwarz.
Sturmey-Archer Modell AW
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. Als weitere Besonderheit besteht die Möglichkeit, in das gleiche Nabengehäuse ein Getriebe mit vier oder auch fünf Gangen vom gleichen Hersteller einbauen zu können. Die Nabe besitzt einen Schmiernippel und wird im Gegensatz zu den Produkten von F&S mit Öl geschmiert.
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). Man erkennt diese Stellung an der vollständigen Entspannung aller beteiligten Züge.
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 gelangt 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: | 3. Gang |
2. Gang |
beide Züge auf Zugspannung 4. Gang |
| SRAM Pentasport neu: | 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 | 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 |
im jedem Gang (empfohlen 14. Gang) |
im jedem Gang (empfohlen 14. Gang) |