Automatische Fahrradschaltung: Funktion und aktuelle Entwicklungen

Die Fahrradsaison 2024 steht vor der Tür und das Thema Schaltautomatik rückt immer stärker in den Fokus. Immer mehr Anbieter verbauen diese Technik, wodurch mehr E-Bikes mit Halb- und Vollautomatikgetrieben auf den Markt kommen, was den Fahrkomfort deutlich verbessern soll.

Komfortabler E-Biken dank Schaltautomatik

Jeder Radfahrer kennt die Situation: Man rollt entspannt auf eine rote Ampel zu und bleibt an der Haltemarkierung stehen. Wenn man bei Grün wieder losfahren möchte, ist aber noch ein hoher Gang eingelegt. Das Anfahren ist entsprechend mühsam, man kommt ins Schwitzen. Doch außer vorausschauendem Schalten gibt es auch eine technische Lösung für das Problem: automatische bzw. intelligente Schaltungen. Sie sorgen dafür, dass Radfahrende in solchen Situationen immer in den passenden Gang kommen - und zwar bevor sie in die Pedale steigen.

Elektronische Schaltung als Voraussetzung

Um zu verstehen, worum es überhaupt geht, lohnt ein Blick auf die Funktionsweise der Schaltungen: Immer öfter finden sich am Fahrrad bzw. speziell am E‑Bike statt mechanischer Schaltungen elektronische Gangwechsler. Diese übertragen Schaltbefehle per Funk oder Kabel. Der Vorteil: Die Schaltungen arbeiten schneller, zuverlässiger und wartungsärmer. Auch können individuelle Schaltlogiken eingerichtet werden, um die Schaltung besser auf die Fahrweise der Radfahrenden abzustimmen.

Solche „intelligenten“ Schaltungs-Features sind der nächste Schritt in der Entwicklung der Schaltautomatiken. Eine Möglichkeit ist dabei die sogenannte Halbautomatik, wie das oben genannte Beispiel an der Ampel zeigt: Das System wechselt unter bestimmten Bedingungen automatisch in einen vordefinierten Gang, um beispielsweise das Anfahren zu erleichtern. Der nächste Schritt ist dann die Vollautomatik: Radfahrende schalten nicht mehr selbst, sondern das System wählt abhängig von einer im Vorfeld definierten Trittfrequenz die passenden Gänge. So soll stets der perfekte Schaltpunkt erreicht werden. Die Hersteller benutzen zwar unterschiedliche Bezeichnungen für diese Features, im Kern dreht es sich aber immer um diese beiden Funktionen.

Neue Schaltungen von Shimano

Egal ob E-Bike oder normales Fahrrad, kaum ein Modell ist nicht mit Komponenten von Shimano ausgestattet. Scheibenbremsen, Umwerfer oder Kassetten - all diese „Kleinteile“ stammen von den Japanern. Auf der Eurobike zeigten sie zwei neue Schaltungen.

Cues: Neue Schaltung für das niedrigpreisige Segment

Wer sich bei Fahrradkauf schonmal mit Schaltungen von Shimano beschäftigt hat, wird vermutlich schnell viele Fragezeichen im Kopf gehabt haben. Alivio, Tiagra, Altus, so die verschiedenen Modellnamen. Aber was bedeutet das und welche ist besser? Um für den Verbraucher Klarheit zu schaffen und es auch Fahrradherstellern bezüglich Kompatibilität einfacher zu machen, räumt Shimano hier auf. Die alten Namen werden abgeschafft und eine neue Schaltung für das niedrigpreisige Segment namens Cues hält zu nächster Saison Einzug. In Kombination mit der Link-Glide-Technologie, die für sanftes Schalten auch unter Last sorgen soll, ist das Bauteil sowohl für E-Bikes als auch für normale Fahrräder vorgesehen.

Q-Auto: Die Automatikschaltung für Bio-Bikes

Noch ist die Q-Auto, eine Automatikschaltung für normale Fahrräder, ein Prototyp und ob sie überhaupt auf den Markt kommen soll, ist auch noch nicht ganz sicher. Dazu will Shimano erstmal entsprechendes Feedback sammeln und zeigen ihre Erfindung dem breiten Publikum. Die Funktionsweise klingt dabei recht simpel: In der Nabe ist ein Sensor verbaut, der die Trittfrequenz, Geschwindigkeit und Steigung spürt und den Gang entsprechend automatisch anpasst.

Fährt der Fahrer beispielsweise bergauf, erkennt ein Sensor anhand der Trittfrequenz eine Veränderung und schaltet automatisch. Wie beim Nabendynamo, versorgt auch hier die Nabe das Schaltwerk mit Strom, der beim Treten erzeugt wird und braucht daher keine eigene Batterie. Denkbar wäre, dass der Nutzer noch eine Feinabstimmung per App vornehmen kann oder es zusätzliche Schalthebel gibt, falls der Fahrer einmal schneller reagieren möchte als die Schaltung selbst.

Bosch eShift

Seit der Eurobike 2024 kann Boschs E-Bike-System auch an sportlichen Bikes mit Kettenschaltung automatisch die Gänge wechseln. Abhängig von Fahrsituation und einer vorher eingestellten Trittfrequenz würde so immer der ideale Gang vorgewählt, so die Entwickler.

Wie jede Automatik-Schaltung arbeitet auch das Bosch-System mit zwei Komponenten. Auf der Hardware-Seite steht aktuell die gemeinsam mit Bosch neu vorgestellte E.A.S.I.-Schaltung von TRP. Sie arbeitet nach dem Prinzip einer herkömmlichen Kettenschaltung und sortiert zwölf Gänge. Die Bandbreite liegt - typisch Mountainbike - um 500 %. So stehen sowohl kleine Berggänge als auch große Gänge für schnelle Abfahrten bereit. Damit hebt sich das neue eShift-System von bisherigen Automatik-Schaltungen mit Bosch ab. Der neue Bosch CX Motor funktioniert natürlich mit eShift, aber auch andere Motoren des smarten Systems sind kompatibel.

Der zweite und vielleicht noch wichtigere Teil des Systems ist der Automatik-Algorithmus. Er sitzt in den Steuereinheiten von Bosch und bestimmt, wann welcher Schaltvorgang durchgeführt werden soll. Das klingt erstmal trivial. Tritt man zu schwer, braucht man einen leichteren Gang. Tritt man zu leicht, braucht man einen schwereren. Was als zu leicht und zu schwer empfunden wird, kann aber je nach Fahrsituation unterschiedlich sein.

Auch sollte das System zwar schnell auf Änderungen in Gefälle und Geschwindigkeit reagieren, aber nicht ständig hin- und herschalten. Sonst nervt’s am Ende mehr, als dass es einen Mehrwert bringt. Wie genau der Algorithmus funktioniert, ist bei Bosch wie bei allen Konkurrenten Firmengeheimnis. Kompatibel sind prinzipiell alle Bikes mit Boschs Smart System, die Schaltung selbst wird aber aktuell nicht als Nachrüst-Teil verkauft. Geschaltet wird natürlich elektronisch, der Saft dafür kommt per Kabel aus dem Haupt-Akku des E-Bikes.

Bosch eShift in der Praxis

Im Rahmen unserer Tests mit dem neuen Bosch Performance CX konnten wir uns mit einem Prototypen-Bike von Boschs neuer Schaltautomatik einen genauen Eindruck verschaffen. Das Setup der Schaltautomatik ist denkbar einfach. Trittfrequenz einstellen, aufsteigen und losfahren! Ein- und Ausschalten sowie Einstellen lässt sich die Automatik über den zusätzlichen Knopf am Shifter, das E-Bike Menü (Kiox, Purion 200, Purion 400) oder über die Bosch-App eBike Flow.

In der Praxis arbeitet eShift meist unkompliziert und stellt im gleichmäßigen Betrieb zuverlässig sinnvolle Trittfrequenzen ein. So zum Beispiel beim Pendeln oder auf dem Weg zum Trail. Allerdings: Schon hier fällt auf, dass die Gangwechsel der TRP unter Last manchmal etwas hakelig sind. Bei Automatik-Schaltungen ein besonderes Problem, schließlich kann der Fahrer den Schaltvorgang nicht mehr antizipieren und dafür etwas Last aus dem Pedal nehmen. Leider ist das System selbst mit moderatem Anbremsen für Stopps wie an einer roten Ampel überfordert. Der Schaltvorgang in einen kleinen Gang zum Anfahren wird dann zwar eingeleitet aber nicht abgeschlossen. Fährt man wieder an, quittiert die Schaltung das oftmals mit einem lauten metallischen Klonk, wenn die Kassette durch mehrere Gangwechsel auf einmal malträtiert wird.

Bosch eShift auf dem Trail

Die wenig geschmeidigen Schaltvorgänge mit hoher Motorpower werden Boschs eShift-Schaltung in Kombination mit TRP auch auf dem Trail zum Verhängnis. Hier scheint der Bosch-Algorithmus zwar grundsätzlich gut zu arbeiten. Das metallische Geräusch, wenn die Kassette mitten im steilen Anstieg mit einem Gangwechsel malträtiert wird, bringt einen aber leicht aus dem Tritt. Von zusätzlichem Komfort durch die Schalt-Automatik kann man hier kaum sprechen. Auch beim Materialverschleiß dürfte sich die Hyperglide bemerkbar machen.

Wie alle Automatik-Schaltungen hat Boschs eShift System außerdem das Problem, dass sie nur reagieren, aber nicht vorausschauen kann. Nimmt man zum Beispiel im Uphill vor einer Geländestufe Tempo auf, schaltet das System viel zu schnell in einen für die Stufe unpassenden, schweren Gang. Ändert sich das Gefälle plötzlich, reagiert die Automatik oft zu langsam. Für anspruchsvolle Uphills oder stark wechselndes Gefälle würden wir daher in jedem Fall in den manuellen Modus wechseln. Kein exklusives Bosch-Problem, denn auch die Systeme von Sram und Shimano haben in diesem Einsatzszenario systembedingt klare Schwächen.

Lob gibt’s dafür für die Bedienung des eShift-Systems. Die Einstellung der Trittfrequenz ist simpel aufgebaut und in wenigen Sekunden erledigt. Der elektronische Shifter von TRP kommt ohne Kabel aus und überzeugt mit definiertem Feedback und wenig Verwechslungsgefahr bei den Schalthebeln - das war bei anderen Elektro-Shiftern schon deutlich schlechter. Nur der zusätzliche Knopf zum Ein- oder Ausschalten der Automatik könnte noch etwas klareres Feedback geben.

Pinion: Von Smart-Shift zur Motorgetriebeeinheit

Ein Beispiel ist der Zentralgetriebespezialist Pinion, der sein Konzept „Smart-Shift“ auf der Eurobike 2022 vorstellte. Dabei handelt es sich um eine elektronische Schaltung mit den intelligenten Schalt-Features „Start-Select“ für den richtigen Gang beim Anfahren und „Pre-Select“, wofür man die gewünschte Trittfrequenz einstellt und das System den Gang wechselt, wenn man nicht pedaliert. Das System verarbeitet dabei die Daten verschiedener Sensoren, insbesondere des Speed- und Kadenzsensors, um den optimalen Gang zu finden. Je nach Modell stehen neun oder zwölf Gänge zur Wahl. Der Gangwechsel während der Fahrt findet über einen kleinen Schalthebel statt und wird elektronisch gesteuert. Das System ermöglicht somit äußerst schnelle Gangwechsel, die kaum spürbar sind. Der Gangwechsel dauert laut Henkel gerade einmal 0,2 Sekunden.

Der nächste Entwicklungsschritt für Pinion war die 2023 präsentierte Motor-Gearbox-Unit, kurz MGU. Die Stirnradgetriebe der smarten Schaltung sind dabei mit einem eigens entwickelten Elektromotor kombiniert. Alle Antriebskomponenten werden in einem Gehäuse, einer Einheit, verbaut, was Vorteile bei der Wartung bringen soll, insbesondere, wenn das System mit Riemenantrieb genutzt wird.

Von diesen Entwicklungen profitieren können laut Henkel eigentlich so gut wie alle Radfahrenden: „Wir sehen die MGU nicht als die Lösung, die die beste in einem Segment ist, sondern sie kann überall eingesetzt werden.“ Auch in Kombination mit Hinterradnabenmotoren überzeuge die Smart-Shift-Technologie mit einer hohen Wartungsarmut und Zuverlässigkeit. Ein zusätzlicher Vorteil: Ab kommender Saison wird es Smart Shifting auch für unmotorisierte Räder geben, was gerade für Mountainbiker:innen äußerst interessant werden könnte. Die Räder brauchen dafür eine eigene Stromversorgung in Form einer kleinen Lithium-Ionen-Zelle und eine Aufnahme für das Pinion-Getriebe.

Sram: Kettenschaltung mit Automatikfunktion

Ein anderes Konzept wählt der US-deutsche Schaltungsspezialist Sram. Das Unternehmen hat bereits 2019 mit einer Funkschaltung für Aufsehen gesorgt und bringt nun auf Basis der Schaltkomponenten mit der „Eagle Powertrain“ eine Automatikschaltung speziell für E‑Mountainbikes auf den Markt. Die Kettenschaltung bleibt dabei in ihrer Grundfunktion erhalten, d. h. die Schaltungskomponenten liegen offen, sind leicht und sehr effizient.

Das Besondere an dem System: Es schaltet während des Pedalierens vollautomatisch. Radfahrende müssen dafür lediglich aus sechs Stufen die gewünschte Trittfrequenz festlegen. Während der Fahrt ist es beispielsweise möglich, von einem sportlichen in einen gemütlichen Bereich zu wechseln. Das System schaltet dadurch deutlich öfter und nutzt die vorhandenen Gänge besser aus.

Neben der sogenannten „Auto-Shift“-Funktion verfügt das Sram-System auch über eine „Coast-Shift“-Funktion, die während des Rollens den Gang wechselt. Als Motorenpartner holte sich Sram Brose mit an Bord.

Brose: automatisches Schalten in Konzeptphase

Auch in Berlin bei Brose tüftelt man aktuell an einer Automatikschaltung. In einer Konzeptstudie wurde bei der Eurobike 2023 eine Motorgetriebeeinheit auf Basis eines CVT-Getriebes vorgestellt. Die Abkürzung steht für „Continuous Variable Transmission“, also ein stufenloses Schaltsystem, das über endlos viele Gänge verfügt.

In der Einheit sind zwei Elektromotoren eingebaut, die durch gegenseitiges Drehen mit einem Planetengetriebe die Gänge stufenlos einstellen. Durch den Wegfall der externen Schaltungskomponenten sei das System weniger wartungsbedürftig, leichter und kostengünstiger. Sack sieht den Anwendungsbereich für diese Schaltung hauptsächlich im City- und Trekkingbereich.

Weitere Systeme und Komponenten

Neben den genannten Herstellern gibt es noch weitere Anbieter von automatischen Schaltungen und Komponenten für Fahrräder und E-Bikes:

• Enviolo: Stufenlose Nabenschaltung, die manuell oder automatisch bedient werden kann.
• Rohloff E-14: Automatik Nabenschaltung, die in Kombination mit Bosch eShift oder Panasonic FIT E-Bike-Systemen funktioniert.
• 3x3 Shift E9: Nabenschaltung, die mit Bosch eShift kompatibel ist und Schaltbefehle per Kabel oder Bluetooth empfangen kann.

Elektronische Schaltungen im Überblick

Elektronische Schaltungen kommen inzwischen an vielen hochwertigen Fahrrädern zum Einsatz. Ein Überblick über die Systeme:

• Sie schalten schnell & präzise.
• Umwerfer und Schaltwerk erhalten die Signale der Schalthebel entweder kabelgebunden oder über Funk.
• Durch den Wegfall von Wartungsarbeiten sparst Du wertvolle Zeit, die Du von nun an auf dem Bike verbringen kannst!

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.
• 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.
• Elektronische Schaltsysteme bieten Konnektivität mit Trainingscomputern oder Apps auf Deinem Smartphone.
• Einfache Konfiguration und Individualisierung per App.
• Reine Funkschaltungen sind äußerst einfach zu montieren und erlauben ein besonders aufgeräumtes Bike.

Shimano Di2: Alle Gruppen für MTB, Rennrad & Gravel im Überblick

Shimanos elektronisches Schaltsystem ist länger am Markt als alle anderen und unter anderem bekannt für seine hohen Schaltgeschwindigkeiten. Die Abkürzung Di2 steht für „Digital Integrated Intelligence“.

Je nach Fahrradtyp stehen Dir folgende Gruppen zur Auswahl:

Aufgepasst beim E-MTB: Die neuen Shimano E-MTB-Schaltwerke bieten Dir mit einem Shimano-EP8- oder -EP6-Motor ein optimal aufeinander abgestimmtes System. Dadurch kannst Du smarte Funktionen, wie etwa automatisches Schalten, nutzen.

Aufgepasst bei der Shimano-CUES-Di2-Gruppe: Die CUES Di2 mit ihrer automatischen Schaltfunktion wurde für urbane E-Bikes entwickelt, aber auch schon an anderen E-Bike-Kategorie verbaut. Zusammen mit Shimanos 2025 vorgestelltem Q'AUTO-System bringt die CUES Di2 automatisches Schalten nun auch an nicht-motorisierte Urban- und Gravelbikes.

SRAM AXS: Alle Gruppen für MTB, Rennrad & Gravel im Überblick

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. Eine Ausnahme gibt es: Beim E-MTB ist das Eagle-Transmission-Schaltwerk bei einem Eagle-Powertrain-System in der Regel an den Hauptakku angeschlossen.

Folgende Gruppen stehen zur Auswahl:

Aufgepasst beim Gravelbike: Die Zwölf-Gang-Komponenten der AXS-Familie sind untereinander kompatibel und Du kannst sie am Gravelbike zum sogenannten Mullet-Antrieb kombinieren.

Campagnolo Wireless: Alle Rennrad Gruppen im Überblick

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

Automatik E-Bikes: Komfort und Technik

Nicht nur für das Auto, auch für Fahrräder sind automatische Schaltungen erhältlich. Gerade ein E-Bike mit Automatikschaltung ist komfortabel und bietet technische Vorteile. Grundsätzlich bieten verschiedene Komponenten-Hersteller Schaltungen mit Automatik-Funktion an.

Grundsätzlich schaltet das System - auch wenn man den Gangwechsel manuell einleitet - zum optimalen Zeitpunkt und setzt dabei die Motorunterstützung für Sekundenbruchteile aus, um Last von der Kette bzw. der Schaltung zu nehmen. Das kann auch die 2023 von Pinion auf den Markt gebrachte MGU (Motor-Getriebe-Einheit).

Bei Bosch eShift ist es ebenfalls möglich einen Anfahrtsgang zu definieren, wenn der Antrieb mit einer elektronischen Nabenschaltung gekoppelt ist. Vollautomatische Schaltungen für das E-Bike gibt es für Getriebeschaltungen und Kettenschaltungen.

Bei Enviolo etwa kann die Schaltung als Teil des integrierten Systems in die Steuereinheit des E-Bikes eingebaut werden. Man wählt einfach in der App von Enviolo, der des Antriebsherstellers, oder per Bedieneinheit am Lenker seine bevorzugte Trittfrequenz aus. Die Automatikschaltung des E-Bikes wählt die Übersetzung stets so, dass diese Trittfrequenz gehalten wird. Auch das E-Bike Automatikgetriebe Rohloff E-14 funktioniert so.

Getriebeschaltungen bieten, ob automatisch oder nicht, ob am E-Bike oder am „Biobike“ gegenüber der Kettenschaltung einige Vorteile. Zwar sind sie schwerer - was am E-Bike weniger ins Gewicht fällt - aber sie sind normalerweise wartungsärmer und schmutzresistenter. Außerdem kann eine Getriebeschaltung mit einem Antriebsriemen anstatt einer Kette kombiniert werden, was den Wartungsaufwand weiter reduziert.

Shimano bietet seit 2022 Automatik für das E-Bike mit Kettenschaltungen an, Sram hat 2023 nachgezogen. Free Shift“ erlaubt Schaltvorgänge auch im Freilauf - wie bei der „Pre Select“-Funktion von Pinion. In Kombination beider Shimano-Funktionen kann die Schaltung den passenden Gang auch selbstständig vorwählen.Ein E-Bike mit Automatik macht auch Srams Eagle Powertrain möglich. Eagle Powertrain schaltet per „Auto Shift“ automatisch, soll den Fahrstil des Fahrers erkennen und orientiert sich ebenfalls an der vorgewählten Ziel-Trittfrequenz.

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