Elektronische Schaltung am Fahrrad: Funktion und Überblick

Die Erfindung der Seilzug-gesteuerten Schaltung war eine Revolution in der Fahrradtechnik. Und man muss sagen: Dieses Funktionsprinzip hat durch stetige Weiterentwicklung bis heute eine hohe Perfektion erreicht. Dennoch sind Bowdenzug-Systeme seit jeher anfällig gegen Verschmutzung und Verschleiß. Die Folge: Schwergängige und ungenaue Gangwechsel verbunden mit einem relativ hohen Wartungsaufwand. Aber die Tage der Seilzüge sind gezählt!

Servomotor statt Bowdenzug

An modernen Mountainbikes und Rennrädern drängen sich bis zu 13 Ritzel am Hinterrad. Der Platz zwischen Hinterbau und Speichen ist jedoch begrenzt. Deshalb sind die Abstände zwischen den einzelnen Ritzeln mit jeder Generation geringer geworden. Die Folge: Der Schaltkäfig muss heute pro Gangstufe extrem wenig Weg zurück legen. Und darüber hinaus präzise aufs Zehntel-Millimeter unter dem gewählten Ritzel stehen bleiben. Mit dieser Aufgabe sind Bowdenzüge, die einer gewissen Dehnung und Verschleiß unterliegen, zunehmend überfordert.

Bei elektronischen Schaltungen übernimmt diesen Job ein präziser Servomotor, der sich direkt im Schaltwerk beziehungsweise im Umwerfer befindet. Die Mini-Motoren erhalten ihre Schaltbefehle via Kabel oder besser noch via Funk vom Schalthebel am Lenker. Dadurch sind alle Gangwechsel stets identisch, präzise und schnell. Die Servos werden von kleinen Akkus mit Energie versorgt, die sich je nach Hersteller an unterschiedlichen Stellen des Bikes befinden.

Funktionsweise einer elektronischen Schaltung

Bei den elektronischen Schaltungen wird ein elektrisches Signal zum Schaltwerk geschickt, welches dann einen Stellmotor startet und dadurch einen Schaltwechsel auslöst. Dieser Stellmotor, der sich im Schaltwerk befindet, stößt den Gangwechsel dadurch an, indem er sich bewegt und die Kette über die Ritzel führt. Im Prinzip der gleiche Vorgang wie bei den mechanischen Schaltungen, nur eben nicht hervorgerufen durch einen Bowdenzug. Beim Hersteller Shimano ist eine Stromleitung vom Schalthebel bis zum Schaltwerk verlegt. Beim Hersteller Sram wird dieses Signal über Funk übertragen. In beiden Varianten befindet sich ein kleiner, wiederaufladbarer Akku am Schaltwerk.

Vorteile von E-Schaltungen gegenüber mechanischen Schaltgruppen

• Du musst Dich nicht mehr um Bowdenzügen kümmern.
• Kabel oder Funkverbindungen müssen weder nachgestellt noch regelmäßig ausgetauscht werden.
• Einmal eingerichtet, liefern sie Dir konstante Schaltpräzision.
• Sie haben keine langen Hebelwege, erfordern keine großen Bedienkräfte und ihre Mechanik verschleißt nicht durch Schmutz.
• Motoren in Schaltwerk und Umwerfer übernehmen die Hauptarbeit - jedes Mal gleich schnell und stark.
• Optionale Erweiterungen erlauben Dir das Schalten auch von anderen Griffpositionen aus - etwa am Oberlenker oder Lenkeraufsatz Deines Rennrads.
• Einfache Konfiguration und Individualisierung per App.

Reine Funkschaltungen sind äußerst einfach zu montieren und erlauben ein besonders aufgeräumtes Bike. Dein Rahmen benötigt dafür keinerlei Kabelführungen.

Mechanische Schaltungen vs. Elektronische Schaltungen

Mechanische Schaltungen haben nach wie vor ihre Stärken: Sie sind unkompliziert, leicht und im Vergleich zu elektronischen Systemen meist günstiger. Ein großer Pluspunkt ist das Gewicht: Ohne Akku, Motor oder zusätzliche Kabel ist eine mechanische Schaltung in der Regel leichter als ein elektronisches System. Auch preislich liegt die mechanische Variante meist deutlich unterhalb elektronischer Lösungen - sowohl bei der Anschaffung als auch bei Ersatzteilen und Reparaturen. Dank des einfachen, gut verständlichen Aufbaus können Defekte schnell behoben werden, oft sogar unterwegs. Schaltvorgänge sind bei mechanischen Systemen meist etwas schwergängiger und weniger präzise als bei elektronischen Varianten. Zudem verschleißen Schaltzüge mit der Zeit, was regelmäßige Wartung erfordert.

Elektronische Schaltungen liegen im Trend - und das nicht nur bei Rennrädern. Auch Gravel Bikes, E-Mountainbikes und Trekking-Bikes profitieren von der präzisen, komfortablen Technik. Ein großer Pluspunkt ist der hohe Schaltkomfort. Schon ein leichtes Antippen reicht, um den Gang zu wechseln - ganz ohne Kraftaufwand. Das ist besonders angenehm bei langen Touren, Anstiegen oder wenn die Hände ermüdet sind. In Sachen Präzision sind elektronische Systeme klar im Vorteil. Ein Stellmotor sorgt dafür, dass die Kette oder das Getriebe immer exakt in Position läuft - Nachjustieren ist nicht nötig. Selbst unter hoher Last, etwa beim Bergauffahren oder Sprinten, bleiben die Schaltvorgänge sauber und schnell. Auch die Optik profitiert: Sichtbare Schaltzüge entfallen, Kabel verlaufen intern oder entfallen komplett bei kabellosen Systemen wie SRAM AXS. Elektronische Systeme sind in der Anschaffung teurer als mechanische Varianten und meist auch etwas schwerer. Sie sind zudem vom Akku abhängig - dieser muss regelmäßig geladen werden.

Shimano Di2

Der Komponenten-Marktführer stellte seine erste elektronische Schaltgruppe fürs Rennrad im Jahr 2010 vor: Die Dura Ace Di2. Die Ultegra Di2 Gruppe folgte einige Jahre später. Bis zur Generation 2022 wurden die Schaltbefehle bei beiden Gruppen via im Rahmen verlegter Kabel übertragen. Mit Präsentation der elektronischen 105 Di2 Gruppe im Jahr 2022 hielt bei Shimano die Drahtlos-Technik Einzug. Während die preiswerte „Volksgruppe“ 105 Di2 ausschließlich per Funk schaltet, hat man bei den aktuellen Gruppen Ultegra Di2 und Dura Ace Di2 die Wahl zwischen Kabel und Wireless-Technik.

Vor einigen Jahren wurde die Di2-Technik auch für Mountainbikes vorgestellt. Und relativ neu auch im Lifestyle-Bereich. Aktuell gibt es eine Shimano XT Di2 MTB-Gruppe und die zuletzt präsentierten CUES Di2 Komponenten für Trekking- und Citybikes. Im Gegensatz zu den elektronischen Rennrad-Schaltungen sind diese Di2 Gruppen jedoch ausschließlich an E-Bikes zu finden. Und auch nur, wenn die E-Bikes ab Werk mit den Di2-Komponenten ausgestattet sind. Weitere Besonderheiten: Bei den Schaltungen stehen die beiden neuen Modi Auto-Shift und Free-Shift zur Wahl. Auto-Shift kann die Schaltvorgänge vollautomatisch übernehmen. Mit Free-Shift lassen sich die Gänge im Leerlauf wechseln, also ohne zu treten.

Bedienung und Energieversorgung

Am Rennrad kommen die optisch bekannten Schalt-/Bremshebel zum Einsatz. Anders als bei den mechanischen Schaltungen ist der Bremshebel aber nicht schwenkbar. Dafür liegen hinter dem Bremshebel zwei leichtgängige Taster, mit denen die Schaltvorgänge ausgelöst werden. Optional erhältlich sind Satelliten-Schalter, die am Oberlenker, den Lenkerenden oder vorne an Zeitfahrlenkern montiert werden können. Bei den Di2 Mountainbike Gruppen sitzt der (Doppel-)Taster an der üblichen Position unter dem rechten Lenkergriff und wird mit dem Daumen bedient.

Der zum Schalten benötigte Strom kommt von einem zentralen Akku, der meist im unteren Teil des Rahmens oder in der Sattelstütze sitzt. Die zentrale Ladebuchse befindet sich am Schaltwerk. Die Schalt-Bremshebel sind mit Knopfzellen-Batterien ausgestattet. Bei einer Reichweite von rund 2000 Kilometern und entsprechend vielen Gangwechseln, muss man kaum Angst haben, dass die Energie unerwartet ausgeht. Und das Aufladen ist in anderthalb Stunden erledigt.

Individualisierung

Mithilfe von Bluetooth und der Verbindung zum Smartphone (E-Tube App) lassen sich die Schaltgruppen in vielen Funktionen individualisieren. Beispiel Rennrad: Der Syncro-Shift Modus ermöglicht, dass die Schaltung lediglich mit dem rechten Schalthebel fürs Schaltwerk bedient werden kann. Das heißt, bei entsprechender Übersetzung führt der Umwerfer die nötigen Wechsel am Doppelkettenblatt automatisch durch. Des weiteren wird die Feinjustierung von Schaltwerk und Umwerfer via App erledigt.

Die Belegung der Schalter ist in der Standardkonfiguration an mechanische Schalthebel angelehnt: Du hast zwei Taster, einen zum Hoch- und einen zum Runterschalten. Beim Mountainbike sind die beiden Taster, wie gewöhnlich, unter dem Lenker montiert. Beim Rennrad befinden sich die beiden Schalter direkt hinter dem Bremshebel. Das gemeinsame Bewegen von Schalt- und Bremshebel entfällt - Kraft gespart!

Über die E-Tube-Project-App kann jeder Knopf - eventuell nachgerüstete Zusatzschalter und die bereits vorhandenen - nach Deinen Wünschen konfiguriert werden. Zudem lassen sich über die App die Schaltgeschwindigkeit, die Anzahl der Schaltvorgänge bei gedrückt gehaltener Schalttaste und die Umwerfer-Schaltmodi konfigurieren.

Shimano bietet bei Di2 mit „Synchronized“, „Semi-Synchro“ und „Manuell“ drei verschiedene Schalt-Modi. Das bedeutet, dass Du nicht nur ein kabelfreies Cockpit wie bei den Semi-Wireless-Di2-Systemen hast, sondern komplett kabellos unterwegs bist. Der Akku sitzt hier im Schaltwerk. Am Schaltwerk findest Du eine Status-LED für den Ladestand und den aktuellen Schaltmodus, den Einstellknopf für die Auswahl der Schaltmodi und beim Semi-Wirelss System den Ladeanschluss des Akkus. Über das Schaltwerk erfolgt auch die Kommunikation mit der E-Tube-Project-App und das Pairing mit externen Geräten, wie zum Beispiel einem Trainingscomputer.

Shimano Di2 Gruppen im Überblick

Je nach Fahrradtyp stehen Dir folgende Gruppen zur Auswahl:

Sram AXS

Der US-amerikanische Komponentenhersteller SRAM hat ganze 10 E-Gruppen für Rennräder und Mountainbikes im Programm. Zu erkennen sind die Komponenten am Namenszusatz AXS. Neuester Zuwachs sind die vier Transmission Gruppen, die grundsätzlich mit Strom schalten.

Transmission ist die Bezeichnung der neu entwickelten Schaltwerke, die direkt am hinteren Ausfallende mit Hilfe der Steckachse montiert werden. Die Übertragung der Schaltbefehle erfolgt bei SRAM stets kabellos. Die Montage einer SRAM Wireless-Schaltgruppe ist deshalb so einfach wie nie, denn es gibt auch keine Kabel, die zu einem separaten Akku führen. Denn dieser sitzt direkt am Schaltwerk, beziehungsweise am Umwerfer.

SRAM hat mit AXS (gesprochen: „access") von Anfang an komplett auf kabellose Technik gesetzt. Und so ist es auch heute noch: Alle SRAM-AXS-Gruppen übertragen die Schaltsignale per Funk.

Bedienung

Auch bei der Bedienung und der Schaltlogik geht Sram seinen eigenen Weg. Beispiel Rennrad-Gruppen: An jedem Brems-/Schalthebel gibt es einen Schalthebel, die in Kombination wie die Lenkrad-Schaltwippen an einem Sportwagen funktionieren. Drücken links schaltet am Schaltwerk in einen leichteren Gang (Kette steigt). Drücken am rechten Hebel schaltet hinten in einen schwereren Gang (Kette fällt). Drückt man beide Taster gleichzeitig, schaltet der Umwerfer aufs große beziehungsweise aufs kleine Kettenblatt, je nachdem, wo die Kette gerade aufliegt.

Wie bei Shimano lassen sich optional erhältliche Zusatzschalter an Ober- oder Unterlenker montieren. Es handelt sich dabei um einfache Schaltknöpfe, so genannt Blibs.

Bei den Mountainbike-Gruppen sitzt ein kompakter Daumen-Schalter unterhalb des rechten Lenker-Griffs, so wie man es von herkömmlichen Daumen-Schalthebeln her kennt. Je nach Baureihe/Gruppe funktionieren sie wie kleine Wippschalter (AXS) oder über zwei separate Tasten zum hoch- und runterschalten (Transmission). Da es bei Sram MTB E-Gruppen ausschließlich mit 1-fach Kettenblatt gibt, fallen Umwerfer und linke Schalthebel weg.

Individualisierung

Wie bei modernen Systemen üblich lassen sich die elektronischen Sram Schaltgruppen über eine App feinjustieren und sogar auf die eigenen Bedürfnisse hin anpassen. Das geht so weit, dass man sogar die Schaltlogik ändern kann. Interessant ist auch, dass die Komponenten der AXS Gruppen untereinander kompatibel sind. Beispielsweise lässt sich ein Eagle AXS Schaltwerk (MTB) mit AXS Rennrad-Hebeln ansteuern. Das Eröffnet tolle Möglichkeiten, ein Adventure-, Reise- oder Gravelbike mit breitbandigem 1-fach Antrieb aufzubauen. Auch die elektronisch gesteuerte Reverb Teleskop-Sattelstütze lässt sich ins System integrieren.

Mit einem gekoppelten Smartphone oder Trainingscomputer bekommst Du noch genauere Informationen. In der kostenlosen AXS-App kannst Du neben Deinen Schalt-Modi und der Tastenbelegung ein ganzes Ökosystem von AXS-fähigen Komponenten von SRAM, Quarq, RockShox und Zipp zentral verwalten. Im webbasierten AXS-Web-Tool lässt sich das Ganze auch mit den Fahrdaten verschiedener Trainingscomputer kombinieren.

SRAM AXS Gruppen im Überblick

Campagnolo Wireless

Campagnolos Daumenschalter war ikonisch - und polarisierend. Mit dem Update der elektronischen, kabellosen Rennrad-Top-Gruppe Super Record ist er wieder zurück!

Mit Hilfe der Smartphone-App MyCampy 3.0 kannst Du Daten auslesen, den Ladezustand sehen und die Schaltergonomie individuell anpassen.

Campagnolo Wireless Gruppen im Überblick

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