E-Bike Nabenschaltung und Riemenantrieb: Vorteile und Nachteile

Lange Zeit schien es, als wäre die Kettenschaltung das Nonplusultra. Doch es gibt gute Gründe für ein Fahrrad mit Nabenschaltung. Seit einiger Zeit gewinnt die Nabenschaltung wieder an Bedeutung. Gründe dafür gibt es viele - allen voran der, dass sich die Nabenschaltung auch technisch stark weiterentwickelt hat. Inzwischen gibt es Modelle standardmäßig mit drei bis elf Gängen.

Die Gangschaltung gehört zu den wichtigsten Bauteilen eines Fahrrads. Sie macht das Vorankommen angenehmer, effizienter und schneller. Nur bei den wenigsten Modellen wird auf eine Schaltung verzichtet - etwa bei Fahrrädern für kleine Kinder, weil der Umgang mit ihr für sie noch zu kompliziert ist. Am häufigsten verbaut werden Kettenschaltungen. In den 1970er-Jahren setzte sich die vielgängige Kettenschaltung zunehmend gegen die bis dahin übliche Nabenschaltung mit meist nur drei Gängen durch.

Einfluss der Übersetzung aufs Fahren

Aus technischer Sicht ist dafür die sogenannte Übersetzung verantwortlich. Oder, wenn es gar nicht so schnell sein soll, dass man eine bestimmte Geschwindigkeit mit geringerem Kraftaufwand erreichen und halten kann. Wer einen hohen Gang einlegt, fährt mit einer großen Übersetzung. Das heißt, dass sich bei einer vollen Pedalumdrehung die Hinterachse mehrfach dreht. Klar, dass man schnell vorankommt, dies erfordert aber viel Kraft beim Treten. Bei einem niedrigen Gang ist die Übersetzung klein. Zügiges Radfahren klappt so eher nicht, man strampelt mit hoher Trittfrequenz. Dafür fällt das Treten leicht. Beim Fahren im Gegenwind, beim Anfahren und vor allem an Steigungen ist das wichtig.

Nur der Kettenschaltung vorbehalten ist die Untersetzung: Bei einer vollen Pedalumdrehung dreht sich die Hinterachse nicht einmal ganz um sich. Hier befindet sich das komplette Schaltgetriebe in der Hinterradnabe. Die beweglichen Getriebeteile sind damit gut geschützt. Zeitgemäße Nabenschaltungen arbeiten mit einem Planetengetriebe in der Radnabe. Dabei drehen sich äußere Zahnräder - die Planetenräder - um innere, fest mit der Achse verbundenen Zahnräder - die Sonnenräder. Der am Schalthebel ausgewählte Gang bestimmt, welche Konstellation aktiviert wird. Damit lassen sich bis zu elf Gänge realisieren, bei einigen Fabrikaten sogar noch mehr.

Wie fährt sich eine Nabenschaltung?

Auf jeden Fall äußerst komfortabel. Geschaltet wird mit einem einzigen Schalthebel, denn es werden nicht wie bei einer Kettenschaltung der Zahnkranz vorne und hinten gewechselt. Und man kann die Gänge auch im Stand verändern. Es reicht also, beim Warten an der roten Ampel gemächlich in den ersten Gang fürs Losfahren herunterzuschalten. Dafür können die Gänge nicht unter Volllast gewechselt werden. Das bedeutet, dass man zum Schalten mit dem Treten kurz innehalten muss - nichts für Biker, die Wert auf maximale Performance legen.

Wer ein Fahrrad mit Nabenschaltung kauft, hat zudem die Wahl, zwischen einem Rad mit freilaufender Hinterachse oder einer Rücktrittbremse. Bei Letzterer bremst das Hinterrad, sobald man rückwärts in die Pedale tritt.

Vorteile einer Nabenschaltung

Abgesehen von den fahrerischen Vorzügen einer Nabenschaltung punktet sie vor allem mit ihrem geringen Wartungs- und Pflegebedarf. Durch ihre geschützte Lage in der Nabe des Hinterrads ist sie nicht nur vor äußeren mechanischen Einflüssen gut abgeschirmt, sondern verschmutzt auch nicht. Bisweilen wird das Schaltsystem als wartungsfrei bezeichnet, wartungsarm ist es auf jeden Fall. Denn wer hin und wieder das Öl der Schaltnabe wechselt, darf von extrem geringem Verschleiß ausgehen. Auf jeden Fall stehen der geringe Wartungsaufwand in keinem Verhältnis zur großen Aufmerksamkeit, die man der Kettenschaltung widmen muss.

Vielfahrende und Pendelnde, die zum Beispiel das Fahrrad täglich für den Weg zum Arbeitsplatz nutzen, sollten sich die Nabenschaltung näher ansehen. Ihr geringer Verschleiß und ihre hohe Widerstandsfähigkeit sind im Alltag ein echter Gewinn. Aber auch Personen, die vor allem unkompliziert und sorglos radeln wollen, sind mit der Nabenschaltung gut beraten.

Dass es auch E-Bikes mit Nabenschaltung gibt, hat einen besonderen Reiz: Hier werden die Nachteile von höherem Gewicht und geringerer Effizienz durch das höhere Gesamtgewicht des E-Bikes und die kräftigen E-Motoren relativiert - elektrisch zu fahren, wird damit noch entspannter.

Weniger bekannt: Die Tretlagerschaltung

Als weitere Variante einer Fahrradschaltung sei noch die Tretlagerschaltung erwähnt. Sie ist im Vergleich zur Ketten- und Nabenschaltung weit weniger verbreitet. Auch, weil sie sehr teuer in der Anschaffung ist. Am bekanntesten dürfte das Pinion-Getriebe des gleichnamigen Herstellers sein. Fahrräder mit diesem Bauteil haben Einstiegspreise ab 2500 Euro.

Neben dem hohen Preis ist auch das vergleichsweise hohe Gewicht einer Tretlagerschaltung ein Manko. Vor allem, wenn man ein Fahrrad aus dem hochpreisigen Segment besitzt, bei dem man für die Reduktion von Gewicht bezahlt. Noch eine Besonderheit ist, dass sich die meisten Tretlagergehäuse aufgrund ihrer Bauart nicht am Standardrahmen montieren, also nicht nachrüsten lassen. Doch diese Schaltung hat auch Vorteile: Das Getriebe ist geschützt im Gehäuse am Fahrradrahmen oder an der Tretkurbel untergebracht. Durch ihre robuste Bauweise ist sie nahezu wartungsfrei und sehr unempfindlich. Da die Konstruktion sehr komplex und hochwertig ist, ist dieser Schalttyp bei Kennern und Tüftlern beliebt. Entwickelt wurde sie vor allem für Fahrräder, die sehr hohen Belastungen ausgesetzt sind. Auch werden Tretlagerschaltungen geschätzt für ihren geschmeidigen Schaltkomfort und ihre aufgeräumte Optik.

Riemenantrieb am E-Bike

Vor ein paar Jahren wurde der Riemenantrieb - welcher aus Carbonfasern besteht, die über 2 Riemenscheiben gespannt sind - weiterentwickelt und ist daher mittlerweile bekannter und mehr im Einsatz als in den ersten Jahren. Immer öfter wird nun auch bei E-Bikes ein Riemenantrieb verbaut. Bei herkömmlichen Fahrrädern kommt diese Technologie schon länger zum Einsatz - immerhin gibt es sie schon seit über 10 Jahren.

Für wen eignet sich ein Riemenantrieb?

Ein Riemenantrieb kann für viele Anwender sinnvoll sein. Ein wichtiger Faktor ist der geringe Verschleiß und die daraus resultierende deutlich längere Lebensdauer eines solchen Antriebs. Dies kann vor allem für Vielfahrer interessant sein, da ein regelmäßiger Austausch der Kette und der dazugehörigen Zahnräder entfällt. Hinzu kommen der geräuscharme Lauf und die geringere Reibung des Riemens. Da am Riemenantrieb weder Kettenöl noch Kettenfett verwendet wird, ist er auch völlig schmutzfrei und kann z.B. problemlos mit einer Anzughose gefahren werden. Damit eignet sich der Riemenantrieb gleichermaßen für sportliche Mountainbiker, Trekking-Fahrer, Commuter und alle, die einen wartungsfreien, leisen und effizienten Antrieb an ihrem Fahrrad wünschen.

Vor- und Nachteile eines Riemenantriebs

Kann ich mein Fahrrad mit einem Riemenantrieb nachrüsten?

Die Nachrüstung eines Fahrrades mit einem Riemenantrieb ist grundsätzlich möglich, wobei einige Faktoren zu beachten sind. Zunächst ist zu prüfen, ob der Fahrradrahmen mit einem Rahmenschloss ausgestattet werden kann, um den geschlossenen Riemen aufziehen zu können. Bei Stahlrahmen ist dies deutlich einfacher als beispielsweise bei Aluminium- oder Carbonrahmen.

Ist der nachträgliche Einbau eines Rahmenschlosses nicht möglich, kannst du auch einen teilbaren Riemen verwenden. Damit entfällt das Öffnen des Rahmens mit einem Rahmenschloss. Dies gilt jedoch nicht für die Kettenblätter und Ritzel. Diese müssen in beiden Fällen durch Riemenscheiben ersetzt werden, da ein Riemen nur auf spezielle „Antriebsräder“ aufgezogen werden kann. Grundvoraussetzung ist übrigens auch eine Naben- oder Tretlagerschaltung oder ein Singlespeed-Hinterrad. In Kombination mit einer Kettenschaltung ist die Montage eines Riemens nicht möglich.

Bei senkrechten Ausfallenden des Fahrradrahmens ist zusätzlich die Montage eines Riemenspanners erforderlich, da der Riemen sonst nicht auf die erforderliche Spannung gebracht werden kann. Bei waagerechten Ausfallenden ist dies nicht notwendig, da das Hinterrad horizontal verschoben werden kann, um den Riemen zu spannen.

Was muss bei der Montage eines Riemenantriebs beachtet werden?

Die Ketten- bzw. Riemenlinie muss zwingend gerade sein, da eine reibungslose Funktion sonst nicht gewährleistet ist und der Riemen schneller verschleißen bzw. reißen kann. Der Riemen ist unter keinen Umständen zu knicken, da sonst irreparable Schäden entstehen können. Die Montage des Riemens kann nur in Kombination mit entsprechenden Riemenscheiben erfolgen. Der Antriebsriemen benötigt eine entsprechende Spannung, sodass entweder horizontale Ausfallende oder ein Riemenspanner notwendig sind.

Wie ist der Riemenantrieb aufgebaut?

Der geschlossene Antriebsriemen besteht aus extrem zugfesten Carbonfasern und längt sich somit auch nach sehr langer Benutzung nicht. Auf der Innenseite des Riemens sind Zähne geformt, die so in die Zähne der Riemenscheiben greifen. Das Aufbau-Prinzip ist also dem einer Kettenschaltung gleichzusetzen, auch wenn es unterschiedliche Faktoren gibt, die für und gegen einen Riemenantrieb im Vergleich zur Kettenschaltung sprechen.

Welche Hersteller gibt es?

Platzhirsch auf dem Gebiet der Fahrradriemen ist der Hersteller Gates Carbon Drive. Aber auch die Contitech Power Transmission Group hat sich diesem Thema gewidmet wie auch Veer Cycle. Dieser Hersteller hat sich sogar dem Problem angenommen, dass man einen Riemen bisher nur fahren konnte, wenn der eigene Fahrradrahmen über ein Rahmenschloss verfügt. Als Lösung hat Veer Cycle einen teilbaren Riemen gebaut.

Was kostet mich ein Riemenantrieb mehr?

Mittlerweile werden Riemenantriebe in alle Arten von Kompletträdern eingebaut. In diesem Fall fällt der Kaufpreis nicht groß ins Gewicht, da es Räder mit Riemen in allen Preisklassen gibt. Der Preis einer Nachrüstung ist schwer zu kalkulieren, da vor allem der Aspekt des Rahmenschlosses nicht pauschal berechnet werden kann. Rein für den Antrieb kann man je nach Ausführung mit rund 150-300 Euro Materialkosten rechnen, was vergleichsweise wenig ist, wenn man im Gegenzug den Preis einer hochwertigen Kettenschaltung betrachtet.

Riemenantrieb vs. Kettenschaltung

Nie wieder Kettenantrieb reinigen und ölen, kein Geschmiere mehr an den Hosenbeinen! Der offensichtlichste Vorteil von Antriebsriemen am Fahrrad und E-Bike ist, dass kein Öl mehr im System ist, das Schmutz anzieht und weiter verteilt. Carbonriemen benötigen keinen Schmierstoff, es reicht, wenn du den gröbsten Schmutz mit Wasser und einem Tuch abwischst. Auch ohne Schmierstoff macht der Riemen so gut wie kein Geräusch beim Fahren, die Kraftübertragung ist auf ähnlichem Niveau wie bei einer ordentlich gepflegten Kette.

Zunächst funktioniert der Riemen nur mit Naben- oder Getriebeschaltungen sowie an Singlespeedbikes. Kettenschaltungen und Riemen passen - das steht schon im Namen - nicht zusammen. Ketten hingegen sind flexibler und können in Kombination mit allen Schaltungsarten genutzt werden.

Ein wesentliches Argument für den Riemenantrieb ist die Lebensdauer: Selbst bei optimaler Pflege kommen Ketten selten auf 10.000 Kilometer Laufleistung, empfohlen wird zumeist sogar, eine Kette nach 2.000 oder 3.000 Kilometer zu wechseln. Mit der Zeit dehnt sich die Kette aus und droht irgendwann, Ritzel zu beschädigen. Infolgedessen kann die Kette dann beim Treten sogar durchrutschen, was im schlimmsten Fall sogar Radler*innen zu Fall bringen kann. Riemenhersteller werben damit, dass fünfstellige Kilometerzahlen mit ihrem Antriebssystem locker drin sind.

Um die Kosten von Ketten und Riemen miteinander zu vergleichen, solltest du nicht nur die Anschaffung, sondern auch die Lebensdauer ins Verhältnis setzen. Wenn der Riemen zwar doppelt so teuer wie eine Kette ist, aber dreimal so lange hält, kommst du auf Dauer günstiger weg. Überdies kann dir der Riemen nicht nur einige Euro sparen, sondern auch Zeit, die du oder dein Fahrradmechaniker beim Reinigen und Wechseln der Antriebsteile einer Kettenschaltung verbringst. Während eine Kette zwar gereinigt werden muss, aber mit geübten Händen schnell gewechselt ist, dauern Ein- und Ausbauen des Riemens etwas länger.

Insbesondere im Winter kommt das System Kettenschaltung an seine Grenzen: Streusalz und Feuchtigkeit setzen dem Material zu. Sorgenfrei fahren im Winter, weniger Wartung insgesamt: Der Riemen spielt seine Stärken eindeutig an Alltagsfahrrädern aus. Und ganz nebenbei kannst du auch Reinigungstuch und Kettenöl im Rad-Urlaub zu Hause lassen.

Grundsätzlich gilt, dass besonders E-Bikes profitieren, da die Last vom Mittelmotor zur Hinterradnabe insgesamt größer ist, was bei Ketten zu höherem Verschleiß führt.

Sportfahrräder - Mountainbikes, Rennräder, Gravelbikes - werden auch in absehbarer Zeit mit Kettenschaltung angetrieben.

Riemen oder Kette: Ein Vergleich

E-Bike Antriebsarten im Systemvergleich

Die Faszination E-Bike springt auf immer mehr Zweiradfans über. Das E-Bike ist inzwischen nicht nur bei Pendlern etabliert, die es für die Fahrt ins Büro nutzen, sondern auch bei Radsportlern, die durch die elektrische Unterstützung ihren Aktionsradius deutlich erhöhen. Außerdem sorgt es für ein gutes Gefühl, sich bei Gegenwind oder der nächsten Steigung nicht mehr so plagen zu müssen wie auf einem herkömmlichen Fahrrad.

Beim Riemenantrieb, häufig auch als Zahnriemen bezeichnet, läuft der Riemen, der in seinem Inneren „Zähne“ aufweist, über die sogenannten Riemenscheiben und überträgt die Kraft aus den Radlerbeinen und dem Akku über ein Nabenschaltwerk auf das Laufrad. Hier tritt dann auch der entscheidende konstruktive Unterschied beider E-Bike Antriebe in Erscheinung.

Interessant ist übrigens die Diskussion über den Wirkungsgrad beider Antriebskonzepte. In der Biker-Szene kursiert ein Test, der vor Jahren in den USA durchgeführt wurde und unter den damaligen Testbedingungen zu dem Ergebnis kam, dass der Riemenantrieb etwas ineffizienter ist als die Kette. Allerdings spielen sich die Unterschiede in Messgrößen ab, die selbst der sportliche Durchschnittsradler kaum spüren dürfte.

Die Unterschiede sind also weniger technischer Natur oder in puncto Performance zu finden, vielmehr unterscheiden sich beide Antriebssysteme eher mit Blick auf Kosten, Komfort und Wartungsintensität. Durch die „verbaute“ Schaltung in der Nabe und das witterungsbeständige Carbon-Material des Riemens ist im Vergleicht zum Kettenschaltwerk so gut wie keine Wartung notwendig. Auch der Wechsel des Zahnriemens ist erst nach dreimal so viel Zeit notwendig, wie der einer E-Bike Kette, die man nach 3.000 Kilometer wechseln sollte.

E-Bike Antrieb: Welches Konzept für welches E-Bike-Einsatzgebiet?

Beinharte Mountainbike-Freaks werden wohl immer der Kettenschaltung für Ihr E-Bike den Vorzug geben. Sie schätzen das Gefühl der direkten Kraftübertragung über die Ritzel und die Möglichkeit, aktiv zu schalten und ihr Schaltwerk stets sehen zu können. Denn hier liegen die klaren Vorteile des E-Bike Riemenantriebs. Da der Riemen nicht geschmiert wird, hinterlässt er keine Spuren an Hosenbeinen oder Socken - ein wichtiges Argument für Radfahrer, die beispielsweise gepflegt im Büro erscheinen wollen. Auch der geringe Wartungsaufwand spricht für den Riemen.

Generell ist zu sagen, dass der Riemenantrieb für E-Bike bei Rädern in Frage kommt, die hauptsächlich in der City und in der Freizeit als Verkehrsmittel genutzt werden.

E-Bike Antrieb über Riemen oder Kette: Die wichtigsten Hersteller

Die Fans der klassischen Fahrradkette für das E-Bike müssen werden vom selben Hersteller-Duo bedient, das auch vor den Elektrifizierung den Schaltungsmarkt beherrschte: das sind Shimano und Sram. Beide Unternehmen sind inzwischen auch im E-Bike Segment gesetzte Erstausrüster.

Bei den Riemenantriebs-Spezialisten ist die Marktdominanz noch lange nicht entschieden. Seit 34 Jahren ist Rohloff auf dem deutschen Fahrradmarkt als Komponentenhersteller aktiv und liefert Schaltungen für Fahrräder aller Bauarten. Enviolo ist mit einem Planetengetriebe erfolgreich, das stufenlos schaltet. Pinion ist auf Getriebe spezialisiert, die auf dem Prinzip von Autogetrieben aufbauen. Gates Carbon Drive ist bereits seit Jahren mit seinen Riemenantrieben erfolgreich und führt inzwischen auch zahlreiche Produkte für E-Bikes. Feine Zahnriementechnik bietet Conti unter dem Namen Conti Drive System seinen E-Bike-Kunden an.

Die Wahl der richtigen E-Bike Gangschaltung

Die Wahl der e-Bike Gangschaltung richtet sich in erster Linie danach, was du mit deinem e-Bike vor hast. Denn nicht jede Gangschaltung ist für jeden Einsatzzweck gut geeignet. Ketten- und Nabenschaltungen gehören bei allen e-Bike-Typen zum Standard.

Vor- und Nachteile der Kettenschaltung

Die Kettenschaltung ist die bekannteste Gangschaltung. Wenn du dich und dein e-Bike gerne herausforderst, sportliche Ambitionen hast oder aber in bergigen Gebieten wohnst, solltest du eine Kettenschaltung wählen. Der Wartungsaufwand bei dieser Gangschaltung ist im Vergleich zur Nabenschaltung hoch - Ritzel und Kettenblätter nutzen sich durch die wirkenden Kräfte schneller ab. Dennoch kann die Kettenschaltung in Elektro-Fahrrädern die höchsten Drehmomente verarbeiten. Sie kann also auch mit sehr starken Motoren kombiniert werden, weshalb dieses Schaltsystem in Sport-Pedelecs, wie e-Mountainbikes oder auch Trekking e-Bikes die Schaltung der Wahl ist.

Vor- und Nachteile der Nabenschaltung

Die Nabenschaltung ist der beliebte Klassiker bei Alltags- und Stadtfahrern. Der Gangwechsel mit dieser Schaltung ist nicht nur intuitiv, sondern auch überaus komfortabel. So kannst du auch im Stand schalten - praktisch ist das an der roten Ampel oder nach einem plötzlichen Bremsmanöver. Du schaltest einfach an Ort und Stelle in den gewünschten Gang und fährst entspannt weiter. Auch die Gangwahl ist bei einer Nabenschaltung in der Regel übersichtlicher: Die meisten dieser Schaltsysteme werden über einen Drehgriff am Lenker bedient.

Die Nabenschaltung ist zuverlässig und wartungsarm, weil sie geschützt in der hinteren Radnabe verbaut ist. Die geballte Kraft aus Mensch und Motor kann diese Gangschaltung allerdings nicht gut verarbeiten, weshalb leistungsstarke e-Bike-Motoren in Kombination mit einer Nabenschaltung oft auf 50 Nm gedrosselt werden müssen.

Was macht die stufenlose Nabenschaltung so besonders?

Nie wieder verschalten! Das Schaltsystem von NuVinci kommt ohne vordefinierte Gänge aus. Durch ein Bedienungselement am rechten Lenker kann der Grad der Übersetzung ohne Einrasten und rein nach Gefühl eingestellt werden. Möglich wird dies, weil das Planetengetriebe im Innern der Nabe nicht mit Zahnrädern, sondern mit Kugeln ausgestattet ist. Du kannst dich voll und ganz auf das Rad fahren konzentrieren und musst dir um den richtigen Gang keinerlei Gedanken mehr machen!

Elektronische Schaltungen

Elektronische Schaltungen sind auf dem Vormarsch und werden selbst in Sportbikes, wie zum Beispiel Rennrädern, immer häufiger verbaut. Der Gangwechsel erfolgt bei diesen Systemen nicht mehr über Bowdenzüge, sondern über kleine Servomotoren. Elektronische Schaltungen stehen in ständigem Kontakt mit den Sensoren des Antriebssystems. Anhand der Trittfrequenz, dem Pedaldruck und der Geschwindigkeit erkennt das System also, ob du in der optimalen Übersetzung fährst und gibt dir bei Bedarf eine Schaltempfehlung.

Automatikschaltung

Mit einer Automatikschaltung für das e-Bike musst du dir über den richtigen Gang keine Sorgen mehr machen, denn das übernimmt das System für dich! Mit der NuVinci H-Sync Nabenschaltung schaltet das System anhand einer zuvor definierten Trittfrequenz absolut selbstständig - du kurbelst also immer gegen denselben Widerstand an, bergauf und bergab. Die Shimano Di2 Gangschaltungen gehen sogar noch einen Schritt weiter und wählen den richtigen Gang durch Daten der Trittfrequenz und der Geschwindigkeit. Manuell kann jederzeit ein anderer Gang eingelegt werden, dieses Eingreifen merkt sich das System, schließt darauf auf die Vorlieben des Fahrers und passt zukünftige Gangwechsel daran an.

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