Funktionsweise der Shimano Kettenschaltung

Der Antrieb deines Bikes hilft dir deine Muskelkraft in Vortrieb zu verwandeln. Der Antrieb sorgt dafür, dass du mit deinem Bike überhaupt vorwärts kommst. Er umfasst alle Teile, mit denen du das Fahrrad in Fahrt versetzen und beschleunigen kannst. Wer die Gangschaltung und seine eigene Kraft richtig einsetzt, kann weiter und schneller fahren - und dabei noch mehr Spaß haben. Dafür ist es auch wichtig zu wissen, wie die Schaltung funktioniert.

Bestandteile der Kettenschaltung

Die Kettenschaltung besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten:

• Kurbel: Die Kurbel ist die Komponente, an der die Pedale befestigt sind. Die Kurbel besteht aus mehreren Teilen, die Kettenblätter (Zahnräder) sind eine Schlüsselkomponente beim Schalten. Fahrräder haben ein, zwei oder drei Kettenblätter.
• Kassette: Die Kassette bezeichnet die Gesamtheit aller Zahnkränze, die auf der rechten Seite des Hinterrads angebracht sind. Die meisten Fahrräder verfügen über neun bis zwölf Ritzel.
• Kette: Die Kette verbindet die vorderen Kettenblätter mit den hinteren Zahnrädern (Ritzeln). Dadurch drehen sich nicht nur Kurbel und Blätter, wenn du in die Pedale trittst, sondern auch das Hinterrad rotiert.
• Schalthebel: Über die Schalthebel am Lenker steuerst du den Umwerfer und das Schaltwerk. Dadurch wechselt die Kette zwischen den einzelnen Zahnrädern hin und her.

Wie funktioniert die Kettenschaltung?

Trittst du in die Pedale, dreht sich die Kurbel samt Kettenblättern. Der eingelegte Gang und die Übersetzung entscheiden darüber, wie schwer das Treten ist. Die Übersetzung zeigt, wie viele Umdrehungen das Hinterrad mit einer einzigen Pedalumdrehung macht. Sie bestimmt, wie leicht oder schwer du in die Pedale treten musst.

Gleitet die Kette z. B. Das Kettenblatt ist größer als das Ritzel hinten und verfügt über mehr Zähne. Die meisten Fahrräder sind mit zwei oder drei Kettenblättern ausgestattet. Schaltest du vorne einen Gang höher, wandert die Kette auf ein größeres Blatt. Damit dauert eine Umrundung länger bzw. Schaltest du hinten einen Gang höher, wandert die Kette auf ein kleineres Ritzel. Der Reifen überträgt durch die Haftreibung die Kraft auf die Straße.

Mit dem linken Schalthebel bewegst du die Kette zwischen den vorderen Kettenblättern hin und her. Wenn du vorne drei Kettenblätter hast, solltest du deine Fahrt mit der Kette auf dem mittleren Blatt beginnen und bei Bedarf große Anpassungen nach oben oder unten vornehmen, wenn du im Rollen bist. Schaltest du einen Gang herunter, bewegst du die Kette zum kleinsten Blatt, wodurch du leichter in die Pedale treten kannst. Willst du das Treten erschweren, etwa weil du leicht bergab fährst und dennoch einen Zahn zulegen willst, schaltest du stattdessen einen Gang höher. Mit dem rechten Schalthebel lässt du die Kette auf der Kassette auf einen anderen Zahnkranz übersetzen. So nimmst du feine Abstufungen vor, um den perfekten Gang zu finden.

Zwischen den verschiedenen Fahrradtypen und Gangschaltungen gibt es geringfügige Unterschiede, was die Schalthebel, die Bedienung und das richtige Schalten betrifft. Prinzipiell werden beim E-Bike alle gängigen Schaltungen verwendet. Verfügt das E-Bike über eine Kettenschaltung, stehen dem Fahrer oft vier verschiedene Hebel zur Auswahl. Mit etwas Übung hat man die Bedienung jedoch schnell raus. Beim E-Bike kann die Kettenschaltung höhere Drehmomente verarbeiten, wodurch sie auch mit starken Motoren zurechtkommt. Beim E-Bike werden mit den Schalthebeln rechts und links nicht die vordere und hintere Schaltung bedient.

Auch beim Mountainbike gilt: Bei einer Kettenschaltung wechselst du den Gang, wenn du mit leichtem Druck in die Pedale trittst. Wenn du mit deinem Mountainbike im Gelände unterwegs bist, solltest du im Idealfall nicht bei starken Unebenheiten schalten, damit die Kette nicht abspringt. Ist ein Berg in Sicht, solltest du bereits vor dem Anstieg auf ein kleineres Kettenblatt wechseln. Beim Rennrad ist der Schalthebel in den Bremshebel integriert. Drückst du den Bremshebel nach innen, kannst du zwischen den Gängen hin und her wechseln. So kannst du das Fahrrad so schnell beschleunigen, dass du Zeit hast, ein paar Umdrehungen sanfter zu pedalieren und den Gangwechsel unter leichtem Pedaldruck durchzuführen - ohne Geschwindigkeitsverlust.

Tipps zum richtigen Schalten

• Gangwechsel: Bei einer Kettenschaltung musst du in die Pedale treten, um den Gang wechseln zu können.
• Der richtige Start: Denk daran, vor dem Anhalten wieder in einen niedrigeren Gang zu schalten. Das erleichtert dir den Start, zum Beispiel an Ampeln.
• Übung macht den Meister: Mit der Zeit entwickelst du ein Muskelgedächtnis.

Einfluss des Schaltens auf den Energieverbrauch

Das Schalten hat einen erheblichen Einfluss auf den Energieverbrauch beim Radfahren, da es ermöglicht, die Kraftübertragung vom Fahrer auf das Rad zu optimieren. Bei langen Strecken oder in bergigem Terrain ist es wichtig, den richtigen Gang zu wählen, um die Muskelkraft effizient zu nutzen und Ermüdung zu vermeiden. In flachem Gelände ermöglicht ein höherer Gang, dass mit weniger Pedalumdrehungen eine höhere Geschwindigkeit erreicht wird, was die Effizienz steigert und den Energieaufwand reduziert. In bergigen Gebieten hingegen hilft ein niedrigerer Gang, die notwendige Kraft zu verringern, die für das Treten gegen die Steigung erforderlich ist, und ermöglicht so eine gleichmäßigere Energieverteilung über die Dauer der Fahrt.

Optimale Zeitpunkte zum Schalten

Ja, es gibt optimale Zeitpunkte zum Schalten, die dazu beitragen können, den Verschleiß der Kette und anderer Antriebskomponenten zu minimieren. Generell sollte der Gangwechsel erfolgen, während die Belastung auf dem Antriebssystem relativ gering ist, um einen sanften Übergang zwischen den Gängen zu ermöglichen und die mechanische Belastung zu reduzieren. Das bedeutet, dass es ideal ist, vor Beginn einer Steigung in einen niedrigeren Gang zu schalten und vor einer Abfahrt oder einem flachen Abschnitt in einen höheren Gang. Durch das Antizipieren der Geländeänderungen und das frühzeitige Schalten wird vermieden, dass unter hoher Last geschaltet wird, was die Kette und die Ritzel stark strapazieren kann.

Anpassung der Schaltung an den Fahrer

Die Anpassung der Schaltung und des Antriebs an unterschiedliche Fahrer und deren Stärken erfordert eine individuelle Betrachtung von mehreren Faktoren, einschließlich der physischen Kondition des Fahrers, des bevorzugten Fahrstils sowie der typischen Fahrumgebung. Für Fahrer mit starker Beinkraft und einer Vorliebe für schnelles Fahren auf flachen Strecken könnte eine Schaltung mit einem breiten Bereich an hohen Gängen ideal sein, während Fahrer, die häufig in hügeligem Terrain unterwegs sind oder eine geringere Kraftübertragung bevorzugen, von einem Antrieb mit einer größeren Auswahl an niedrigen Gängen profitieren würden. Die Auswahl der Kettenblätter und Kassette sollte auf die spezifischen Bedürfnisse des Fahrers abgestimmt sein, um eine optimale Übersetzung für die bevorzugten Strecken zu gewährleisten. Zudem kann die Kurbellänge angepasst werden, um die Hebelwirkung und damit die Kraftübertragung zu optimieren, was besonders bei Fahrern mit kürzeren oder längeren Beinen relevant sein kann.

Mechanische oder elektrische Schaltung?

Für die Betätigung von Schaltwerk und Umwerfer gibt es derzeit zwei Systeme, die hauptsächlich bei einer Schaltung eingesetzt werden:

• mechanisch
• elektronisch

Bei Mountainbikes ist die mechanische Schaltung noch am weitesten verbreitet. Hier sind die Schalter über Schaltzüge mit Schaltwerk und Umwerfer verbunden. Durch Betätigung des Schaltgriffs wird der Schaltzug um eine bestimmte Länge verkürzt oder freigegeben. Dies führt zu einer horizontalen Bewegung der Schaltkomponenten, die die Kette in die gewünschte Position bringt. Shimano (Rapid Fire) und SRAM (Trigger) bieten Schalthebel an, die während der Fahrt leicht zu bedienen sind. Sie können mit Daumen und/oder Zeigefinger bedient werden.

Eine andere Variante sind Drehschalter wie bei der Grip Shift von SRAM oder Revoshift von Shimano. Bei diesem System wird durch Drehen des Griffes um den Lenker geschaltet. Dadurch wird der Schaltzug auf- oder abgewickelt, was zum Gangwechsel führt.

Beide Hersteller haben auch elektronische Schaltungen im Sortiment, bei der die die Schaltimpulse elektronisch an die Schaltkomponenten übertragen. Kleine Motoren sorgen dann für die nötige Bewegung. Während Shimano seine beiden Spitzengruppen in einer elektronischen DI2-Variante anbietet, gibt es Srams AXS-System bereits in der Einstiegsgruppe. Zudem hat Sram in Deutschland eine elektronische Steuereinheit entwickelt, die mit einem Servomotor und eigenem Akku den Schaltimpuls direkt per Funk überträgt, Shimano setzt weiterhin auf Kabel.

Clutch-Technologie

Shimano und SRAM setzen seit einigen Jahren auf die sogenannte Clutch-Technologie. Was bei Shimano „Shadow Plus“ und bei SRAM „Type 2“ bzw. „Type 3“ heißt, beschreibt eine erhöhte Federspannung, bei der der Schaltwerkkäfig durch eine zusätzliche Feder nach hinten gezogen und die Kette auf höherer Spannung gehalten wird. Kettenschlagen und ungewollte Schaltsprünge können so deutlich reduziert werden.

Die Clutch-Technologie findet sich bei Mountainbikes, die für den sportlichen Einsatz konzipiert sind. Bei SRAM sind alle Schaltwerke ab der X7 Gruppe in der Type 2 Version erhältlich. Shimano konstruiert die Schaltwerke ab der Deore Gruppe als Shadow Plus (siehe Gruppenhierarchie unten).

Shimano MTB Schaltgruppen

Shimano bietet eine breite Palette an MTB-Schaltgruppen an, die sich in Qualität, Preis und Einsatzbereich unterscheiden. Hier eine Übersicht:

SRAM MTB Schaltgruppen

Auch SRAM bietet verschiedene MTB-Schaltgruppen an, die sich in Qualität, Preis und Einsatzbereich unterscheiden:

Die Übersetzung: 1-, 2- oder 3-fach?

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich die Einfachschaltung mit elf Ritzeln und einem Kettenblatt durchgesetzt hat. Der moderne Ein-Gang-Antrieb bietet Gewichtsvorteile, da er ohne Umwerfer und ohne zweite Gangschaltung auskommt. So hat der Fahrer die linke Hand für die wichtige Vorderradbremse frei und kann sich auf die Strecke und das Schalten konzentrieren.

Wo Licht ist, ist auch Schatten - beim Ein-Gang-Antrieb ist es die Abstufung der Gänge. Im Vergleich zu 2- und 3-fach-Schaltungen liegen die Gänge weiter auseinander, was für Umsteiger gewöhnungsbedürftig ist. Der ambitionierte Fahrer gleicht dies durch die Wahl des richtigen Kettenblattes aus. So kommen bei Enduro- und Trailbikes meist 30er oder 32er Kettenblätter zum Einsatz. XC- und Marathonfahrer greifen gerne auf ein 34er oder 36er Kettenblatt zurück. Wer sich hier unsicher ist, kann getrost auf die Werkseinstellung vertrauen und bei Bedarf auf ein anderes Kettenblatt umrüsten.

Bremsen: Kurzer Überblick

Eine hydraulische Scheibenbremse findet sich an jedem guten Mountainbike. Generell kann gesagt werden, dass es kaum schlechte Bremsen gibt. Viel entscheidender sind der Einsatzbereich, die Fahr- bzw. Bremstechnik und der Fahrstil. So wäre eine “kleine und leichte” Bremse für XC und Marathon am Downhiller unterdimensioniert und eine Bremse aus dem Gravity-Bereich (Downhill, Freeride) sicherlich überdimensioniert.

Shimano bietet zu jeder Schaltgruppe auch eine Bremse an. Sram hat drei Bremsen im Programm. Beide Hersteller ermöglichen eine individuelle Abstimmung durch verschiedene Bremsbeläge, Bremsscheiben und Bremsgriffe. In den oberen Gruppen können zudem Ansprechverhalten, Druckpunkt und sogar der Hebelweg an die Vorlieben des Fahrers angepasst werden. Unterschiede gibt es vor allem bei der Bremsleistung. Obwohl beide über kräftige Vierkolbenbremsen verfügen, ist die Bremswirkung unterschiedlich. Wer sich gerne an den Bremspunkt herantastet und immer einen Finger am Hebel hat, ist mit Sram gut beraten. Shimano hat den etwas festeren Biss, allerdings sollte man nicht zu lange mit schleifender Bremse fahren.

Ein weiterer Unterschied zwischen Shimano und Sram ist die Befestigung des Schalthebels am Bremsgriff. Bei Shimano ist dies ab der SLX-Gruppe der Fall. Sram hat hier eine Klemme für alle, man kann also eine einfache Schaltung mit der Top-Bremse an einer Klemme kombinieren.

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