Fahrradgetriebe: Arten und Funktionen

Man braucht nicht zwingend ein Getriebe bzw. eine Gangschaltung, um sich mit dem Fahrrad fortzubewegen. Vor allem Puristen bevorzugen getriebelose Räder. Im allgemeinen Sprachgebrauch haben sich dafür die Bezeichnungen Fixie oder Single-Speed etabliert. Wer auf eine Schaltung nicht verzichten will, dem wird ein Fahrradgetriebe das Radfahren in vielen Situationen erleichtern.

Ohne Getriebe würde die Kurbelbewegung am Tretlager (dem Antrieb) immer mit der gleichen Geschwindigkeit und der gleichen Kraft (genauer: dem Drehmoment) auf das Hinterrad (dem Abtrieb) übertragen werden. Man könnte so also kaum höhere Geschwindigkeiten erreichen noch problemlos eine stärkere Steigung an einem Berg bewältigen.

Wie funktioniert ein Getriebe?

Grundsätzlich besteht ein Getriebe aus (mindestens) zwei Elementen mit unterschiedlichem Durchmesser. Beim Fahrrad sind das die Zahnräder, (auch Kettenblatt und Ritzel) am Abtrieb und am Antrieb, die z.B. mit einer Kette verbunden sind. Das Verhältnis der beiden Durchmesser ist eine der wichtigsten Kennzahlen eines Getriebes: Die Übersetzung. Will man nun also mit gleicher Drehzahl des Antriebes höhere Geschwindigkeiten erreichen, muss man den Durchmesser des Zahnrades am Abtrieb verringern.

Oder einfach: Ist das Zahnrad am Hinterrad kleiner als an der Kurbel, kann sich das Hinterrad schneller drehen als die Kurbel. Das Drehmoment verhält sich umgekehrt zur Drehzahl. Man kann dieses Prinzip also auch umgekehrt nutzen. Die Drehzahl am Hinterrad wäre dann geringer als an der Kurbel, doch dafür wird am Hinterrad ein höheres Drehmoment übertragen.

Welche Getriebearten gibt es?

Es lassen sich die folgenden Bauarten unterscheiden:

• Kettengetriebe
• Nabenschaltung
• Tretlagerschaltung
• Kettenschaltung

Kettenschaltung

Die Kettenschaltung ist am Weitesten verbreitet. Sie besteht aus verschieden großen Zahnrädern am Antrieb und Abtrieb. Die Zahnräder am hinteren Teil des Rades, am Abtrieb, werden auch als Ritzel bezeichnet oder Kassette, wenn an der hinteren Achse mehrere Ritzel angebracht sind. Am vorderen Teil, also an der Kurbel, spricht man von den Kettenblättern.

Mit einer Kette wird die Kraft vom Kettenblatt am Antrieb zum Ritzel am Abtrieb übertragen. Am Abtrieb und am Antrieb können sich Vorrichtungen befinden, die die Kette auf ein Zahnrad anderer Größe „werfen“. Spricht man vom Schaltwerk, ist damit das die vordere Wechselvorrichtung am Antrieb genannt. Das Pendant am Abtrieb, dem Hinterrad, wird Umwerfer genannt.

Die Kettenschaltung gehört zu den meist verbauten Schaltungen am Fahrrad und es gibt sie in allen Preissegmenten - von funktional und günstig bis edel und hochpreisig. Die Funktion ist allen Kettenschaltungen gemein: An der Kurbel befinden sich 1, 2 oder 3 unterschiedlich große Kettenblätter, die per Umwerfer gewählt werden. Eine Kette stellt die Verbindung zu einem abgestuften Zahnkranz her, der auf der Hinterradnabe montiert ist. Ein Schaltwerk sorgt hinten für die Auswahl der einzelnen Gangstufen.

Die Multiplikation von Kettenblatt und Zahnkranz ergibt die Anzahl der Gänge, z.B. 3 Kettenblätter vorne x 8 Gänge hinten = 24 Gänge. Da sich die verfügbare Einbaubreite im Rahmen nicht verändern lässt, müssen für mehr Gänge hinten immer schmalere Ketten verbaut werden, was wiederum zu größerem Verschleiß führt. Wenn man von ordnungsgemäßer Nutzung ausgeht und dazu die vielen Gangüberschneidungen herausrechnet, so wird schnell deutlich, dass bei der Kettenschaltung nicht mehr gleich besser bedeutet: Zu vermeiden ist starker Schräglauf der Kette (z. B. kleinstes Kettenblatt vorne mit dem kleinsten Zahnrad hinten) aufgrund des erhöhten Verschleißes.

So werden schnell aus üppigen 30 Gängen lediglich 14-15 “echte” Gänge, sogenannte Real Gears. Ein großer Vorteil bei Kettenschaltungen ist die relativ simple Möglichkeit, einzelne Komponenten zu tauschen und damit das Übersetzungsverhältnis zu beeinflussen. So kann beispielsweise durch den Tausch des hinteren Zahnkranzes das Fahrrad entweder bergtauglich oder für hohes Tempo in der Ebene ausgelegt werden. Auch der Tausch der Kettenblätter ist möglich, diese Variante fällt jedoch meist teurer aus als der Tausch des Zahnkranzes.

Im City- und Trekkingbereich werden häufig 3-fach Kurbeln (3 Kettenblätter) mit einer 8-, 9-, 10-, oder 11-fach Gruppe verbaut, um dem vielfältigen Einsatz der Räder gerecht zu werden. Die Betätigung ist meist mechanisch, d.h. der Umwerfer und das Schaltwerk werden per Bowdenzug vom Lenker aus bedient. Zum überwiegenden Teil finden sich Shimano-Komponenten an City- und Trekkingrädern.

Im Rennradbereich ist die 2-fach Kurbel mit 11-fach Gruppe hinten aktueller Stand der Technik. Die Betätigung erfolgt vielfach noch mechanisch, doch immer beliebter wird die elektronische Schaltung, die per Taster und Kabel die Schaltbefehle an die Stellmotoren in Schaltwerk und Umwerfer schickt (Shimano Di2 und Campagnolo EPS). Die leichte Integration gerade in aufwändig gefertigte Carbonrahmen und der fehlende Verschleiß durch nicht benötigte Bowdenzüge bieten große Vorteile, zumal sich weitere Möglichkeiten wie z.B. Montage von Satelliten-Schaltern, Ganganzeige, Änderung der Tastenbelegung und App-Steuerung ergeben. Mit einer Akkuladung von Shimanos Di2 sind übrigens Laufleistungen von mehr als 1000 Kilometer möglich (Laufleistung ist abhängig von der Schalthäufigkeit).

Die drahtlose Übertragung der Schaltbefehle stellt aktuell die Spitze der Entwicklung dar. Sram hat mit der innovativen eTap Gruppe eine Schaltung an das Rennrad gebracht, die erstmals komplett auf Bowdenzüge und Kabel verzichten kann. Wenige bewegliche Teile, eine sehr aufgeräumte Optik und die einfachste Montage an praktisch alle Rahmen sind die größten Vorteile dieser Schaltung. Schaltwerk und Umwerfer besitzen untereinander austauschbare Akkus, die Schalthebel kommen jeweils mit einer handelsüblichen Knopfzelle aus.

Im Mountainbike-, Cyclocross-, und Gravel-Bike Bereich wird immer noch häufig die 2-fach Kurbel mit 10-, oder 11-fach Gruppe hinten verbaut, es geht jedoch mehr der Trend zu der einfacher aufgebauten 1-fach Kurbel (bis zu 1x12, Sram Eagle). Die Vorteile sind geringes Gewicht und fehlerfreie Bedienung, allerdings zum Preis von teilweise großen und spürbaren Gangsprüngen.

Selbst im stetig wachsenden E-Bike Segment wird noch gerne die mechanische Kettenschaltung verbaut. Je nach Motorhersteller notwendige 1-fach Kurbel am Mittelmotor kann in Kombination mit einer 8-, 9-, 10-, oder 11-fach Gruppe hinten die volle Bandbreite des Antriebes und der Motorkraft genutzt werden.

Der Marktführer im Bereich Kettenschaltung ist eindeutig Shimano, die Hersteller Sram und Campagnolo haben sich eher auf den Sportbereich (Rennrad und MTB) spezialisiert und bieten dort eigenständige Lösungen an. Die Funktionsweise ist jeweils gleich, jedoch unterscheiden sich die Hersteller teilweise in der Bedienung und den Schaltschemata.

Nabenschaltung

Die Nabenschaltung befindet sich direkt am Abtrieb und ist in die Nabe des Hinterrades eingebaut. Die Nabenschaltung arbeitet mit einem Planetengetriebe. Dabei sind die Zahnräder direkt miteinander verbunden. Anstatt von Zahnrädern können auch Kugel verwendet werden um eine stufenloses Getriebe zu ermöglichen.

Die Nabenschaltung kann mit einer Rücktrittbremse ausgestattet sein oder oder auch mit einem Freilauf ohne Rücktritt.

Nabenschaltungen sind vom Grundaufbau her nahezu wartungsfrei und bestehen aus im Ölbad laufenden Planetengetrieben in einer voll gekapselten Hinterradnabe. Der Schaltvorgang findet innerhalb der Hinterradnabe statt, so dass die Kette lediglich die Kraft von einem Kettenblatt an der Kurbel zu einem Zahnrad am Hinterrad übertragen muss. Das wiederum schafft perfekte Voraussetzungen für die Verwendung einer alternativen Kraftübertragung, wie dem ebenfalls nahezu wartungsfreien Zahnriemen.

Mit der Kombination Nabenschaltung/Zahnriemen entfällt ein Großteil der Pflege und Wartung des Antriebes, was gerade für Alltagsfahrer und Pendler interessant ist. Am häufigsten sind Nabenschaltungen an City-Rädern zu finden, im Sportbereich sind sie eher selten vertreten, da sie etwas schwerer als Kettenschaltungen sind und einen höheren Reibungswiderstand besitzen. Dieser Nachteil spielt bei E-Bikes aufgrund der Motorunterstützung eine untergeordnete Rolle, weshalb Nabenschaltung auch sehr gerne im E-Bike Segment eingesetzt werden.

Die preiswerte und solide Nabenschaltung Nexus von Shimano verfügt über 7 bzw. 8 feste Gangstufen und wird mechanisch, als auch elektrisch (Nexus Di2) betätigt werden. Der meistverwendete Einsatzbereich ist das klassische Citybike, aber auch im E-Bike findet die Nexus Verwendung. Die hochwertige Nabenschaltung Alfine von Shimano verfügt über 8 bzw. 11 feste Gangstufen und kann sowohl mechanisch, als auch elektrisch (Alfine Di2) betätigt werden. Im Vergleich zur Nexus punktet die Alfine mit geringerem Gewicht und eine größeren Gesamtübersetzung.

Echten Kultstatus unter den Nabenschaltungen besitzt die Speedhub von Rohloff. Die Getriebenabe des deutschen Herstellers bietet mit 14 Gängen eine riesige Gesamtübersetzung von 526% und kommt gerne an hochwertigen und besonders beanspruchten Fahrrädern zum Einsatz. Selbst im MTB-Bereich wird die Rohloff Nabenschaltung gerne eingesetzt. Ob mechanisch betätigt in jeder Art von Fahrrad oder elektrisch betätigt im E-Bike - eine Rohloff wertet jedes Fahrrad auf. Rohloff bietet mit der Speedhub übrigens auch die einzig zugelassene Getriebenabe für Pedelecs. Beachte dazu auch unseren separaten Rohloff-Ratgeber.

Die noch junge Firma Fallbrock hat mit der Nuvinci Nabenschaltung einen neuen Meilenstein im Bereich der Fahrradschaltungen geschaffen und ist bereits im E-Bike Segment stark vertreten. Die Besonderheit dieser Getriebenabe ist, dass sie ohne feste Gangstufen auskommt und der Fahrer aus dem großen Übersetzungsverhältnis von 380% stufenlos wählen kann. Bei der elektronischen H-Sync Variante übernimmt sogar die Bordelektronik für den Fahrer nicht spürbar die feinfühlige Regelung...so einfach kann Schalten heutzutage sein! Beachte dazu auch unseren separaten Nuvinci-Ratgeber.

Der Marktführer bei Nabenschaltungen im klassischen City- und Trekkingbereich ist Shimano, die Nuvinci hat jedoch im E-Bike Segment binnen kurzer Zeit große Marktanteile erreicht - Tendenz steigend. Die Rohloff Nabenschaltung hat bereits eine eigene Fangemeinde und wird von enthusiastischen Radfahrern aufgrund ihrer großen Zuverlässigkeit gewählt, wie beispielsweise für den Einsatz im Reiserad oder Lastenfahrrad.

Nabenschaltungen mit weniger als 7 Gängen sind nur noch selten bzw. an sehr günstigen Fahrrädern zu finden. Ein nicht außer Acht zu lassender Vorteil der Nabenschaltung ist die Wahlmöglichkeit zwischen Freilaufnabe und Rücktrittbremse, die eine zusätzliche Sicherheit bieten kann.

Tretlagerschaltung

Wird das Getriebe am Tretlager, also dem Antrieb, angebracht, spricht man von einer Tretlagerschaltung. Hier kann man zwischen innen- und außenliegenden Getrieben unterscheiden. Ein Beispiel dieser Bauart ist das Getriebe von Pinion.

Die Firma Pinion setzt mit ihrem Getriebe in Sachen Robustheit und Bandbreite neue Maßstäbe. Von innen betrachtet sieht das Pinion Getriebe wie ein kleines KFZ-Getriebe aus: Antriebs-, Abtriebs- und Schaltwelle sind in einem kompakten und geschlossenen Gehäuse untergebracht. Diese Einheit sitzt schwerpunktgünstig im Tretlagerbereich und liefert mit ihren 18 Gängen eine unglaubliche Bandbreite von 636%. Das im Ölbad laufende Stirnradgetriebe funktioniert nahezu wartungsfrei und hält praktisch ein ganzes Fahrradleben lang. Ebenfalls bietet sich hier die hervorragende Möglichkeit, statt einer Kette einen wartungsfreien Zahnriemen zu verwenden. Besonders zu beachten ist, dass dieses Getriebekonzept eine spezielle Tretlageraufnahme benötigt und somit nicht mit gewöhnlichen Rädern verwendbar ist.

Echte 18 Gänge, direkt und verlustfrei zu treten, dazu noch nahezu unverwüstlich...welcher Radfahrer träumt nicht davon? Kein Wunder also, dass gerade Fernreisende, Rad-Abenteurer und auch Mountainbiker viel Freude an der extrem zuverlässigen Schaltung haben. Äußere Einflüsse spielen bei der geschlossenen Pinion Getriebebox keine Rolle, sie leistet unter allen erdenklichen Bedingungen zuverlässig ihren Dienst.

Kombinationsschaltung

Bei einer Kombinationsschaltung werden zwei Schaltungstypen zu einer Schaltung zusammengeführt. Als aktuelles Beispiel ist die Dual Drive von Sram zu nennen, die eine konventionelle Kettenschaltung mit einer 3-Gang Nabenschaltung kombiniert. Auf diese Weise entstehen bis zu 30 wartungsarme Gänge, jedoch kombiniert man dadurch auch die Vor- und Nachteile der jeweiligen Schaltungstypen. Die Dual Drive eignet sich hervorragend zur Verwendung im E-Bike, wo bauartbedingt vorne nur ein Kettenblatt zur Verfügung steht. So erreicht man auch im E-Bike eine Schaltung bis zu 30 Gängen.

Eine weitere Kombinationsmöglichkeit ist die Verwendung einer Nabenschaltung mit einer 2-fach Kurbel, die allerdings ein Nischenprodukt darstellt und eher selten vertreten ist.

Wenn du ein E-Bike mit vielen Gängen haben möchtest, oder wenn dir eine reine Kettenschaltung mit 21 und mehr Gängen zu pflegeintensiv ist, dann kann die Kombinationsschaltung die geeignete Lösung für dich sein. Die Auswahl an Fahrrädern mit Kombinationsschaltungen ist nicht so groß wie die eines reinen Schaltungstyps, aber es finden sich durchaus aktuelle und attraktive Modelle in unserem Shop.

Mechanische oder elektronische Schaltung?

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