Gangschaltung am Fahrrad: Ein umfassender Überblick über die verschiedenen Arten

Mit Hilfe einer Gangschaltung kannst du den notwendigen Kraftaufwand beim Fahren eines Fahrrades deinen körperlichen Möglichkeiten und den unterschiedlichen Anforderungen des Geländes anpassen. Heutzutage besitzt so gut wie jedes Fahrrad eine Gangschaltung. Fahrräder, die eine solche nicht besitzen, verfügen ausschließlich über einen Gang und werden demnach auch oft als Eingangrad bezeichnet. Dabei gibt es verschiedene Arten der Schaltung. Besonders weit verbreitet sind dabei die sog. Kettenschaltung und die sog. Nabenschaltung.

Schaltungstypen im Überblick

Gazelle-Fahrräder sind mit unterschiedlichen Schaltungstypen ausgestattet: Kettenschaltung, Nabenschaltung, stufenlose Gangschaltung. Die Schaltung hat Einfluss auf Deinen Fahrkomfort und die verschiedenen Typen bieten individuelle Vor- und Nachteile. Aus diesem Grund solltest Du Dir bei der Suche nach Deiner passenden Gazelle schon frühzeitig Gedanken zu dieser Thematik machen. Im Fahr­radbau haben sich zwei Schaltungs­typen durch­gesetzt: Ketten­schaltungen und Naben­schaltungen. Das Pinion­getriebe im Tret­lager stellt eine Sonderform der Naben­schaltung dar.

Kettenschaltungen

Kettenschaltungen arbeiten mit einem Schaltmechanismus, der die Fahrradkette auf den verschiedenen Ritzeln bewegt. Dieser Schaltungstyp befindet sich am Hinterrad. Weil eine Kettenschaltung gewichtstechnisch besonders leicht ist und über ein breites Gangspektrum verfügt, wird sie häufig bei sportlicheren Fahrrädern wie Trekkingbikes verbaut. Vorne führt ein sogenannter Umwerfer die Kette über die Kettenblätter, hinten bewegt das Schaltwerk die Kette von Ritzel zu Ritzel. Die Anzahl der Zähne am ausgewählten Ritzel und am Kettenblatt bestimmen gemeinsam, wie leicht oder schwer das Treten fällt.

Besonders leicht ist der Aufbau der weit verbreiteten Kettenschaltung zu verstehen. Auf der Kurbelseite sitzen bis zu drei Zahnräder (Kettenblätter) nebeneinander auf einer Achse. Je nach Verwendungszweck des Rades (z.B. Rennrad oder Mountainbike) sind die Radien der Zahnräder etwas unterschiedlich. Es ist üblich, bei einem Zahnrad nicht den Radius oder Durchmesser anzugeben, sondern die Zahl z der Zähne (diese Zahl ist proportional zum Zahnradradius bzw. -durchmesser). Mountainbikes haben auf der Kurbelseite meist drei Zahnräder. Eine häufige Kombination ist z.B. 48 | 36 | 26 Zähne.

Auf der Achse des Hinterrades sitzt ein Zahnkranz mit bis zu zehn nebeneinander angeordneten Zahnrädern (Ritzel). Eine häufige Kombination für ein Mountainbike mit neun Zahnrädern auf der Hinterachse ist z.B. 11 | 12 | 14 | 16 | 18 | 21 | 24 | 28 | 32 Zähne. Hat ein Fahrrad an der Kurbel 3 Zahnräder und am Hinterrad 9 Zahnräder, so besitzt es theoretisch 3·9 = 27 verschiedene Gänge.

Übersetzung bei der Kettenschaltung

Das Kettenblatt habe \( z_1 \) Zähne, das Ritzel \( z_2 \) Zähne. Dann gilt für die Umdrehungszahlen \( n_1 \) und \( n_2 \) dieser Zahnräder: \[ \frac{{z_1}}{{z_2}} = \frac{{n_2}}{{n_1}} \] Je kleiner das Ritzel bei gleichem Kettenblatt ist, desto öfter dreht sich das Hinterrad. Je größer das Kettenblatt bei gleichem Ritzel ist, desto öfter dreht sich das Hinterrad.

Das Verhältnis \( z_2 : z_1 \) wird als Übersetzung bezeichnet. Die vom Fahrrad bei einer Kurbelumdrehung (n1 = 1) zurückgelegte Strecke wird als Entfaltung bezeichnet.

Vor- und Nachteile von Kettenschaltungen

Kettenschaltungen bieten ein System mit einer großen Anzahl an Gängen. Hierdurch kannst Du sehr präzise Deine Trittkraft, die aktuellen Bedingungen und den Gang aufeinander abstimmen. Dieses System über einen offenen Kettenkasten verfügt, sind Wartungen leicht durchzuführen.

Hierdurch ist eine Kettenschaltung allerdings auch anfällig für Schmutz und es muss regelmäßig eine Wartung durchgeführt werden, damit die Schaltung präzise funktioniert. Bei Kettenschaltungen kann der Gang nur beim Fahren gewechselt werden, sodass du bei Stopps oder roten Ampeln im zuletzt gewählten Gang anfahren musst.

• Vorteile:
  • Überschaubare Technik
  • Seit Jahrzehnten ausgereifte Technik
  • Wartung meist vertraut
  • Ersatzteilversorgung meist immer und überall möglich
  • In allen Preisklassen erhältlich
  • Durch Tausch von Zahnkranz und/oder Kurbel-Garnitur ist eine Anpassung der Gesamtübersetzung möglich
• Nachteile:
  • Pflege- und Wartungsbedarf durch viele offen liegende bewegliche Teile
  • Verschleiß von Kette, Zahnrädern und Ritzelpaketen
  • Schalten nur in Bewegung möglich

Nabenschaltungen

Eine Nabenschaltung liegt versteckt in der Hinterrad-Nabe und arbeitet mit Zahnrädern. Im Vergleich zur Kettenschaltung sind die Gangunterschiede größer und sie lassen sich weniger Präzise Deinem aktuellen Fahrverhalten anpassen. Bei einer Nabenschaltung sollten die Gänge nur im Leerlauf gewechselt werden, da das Getriebe sehr druckempfindlich ist. Nabenschaltungen sind nahezu wartungsfrei und das Schaltsystem ist geschlossen, wodurch es nicht anfällig für äußere Einwirkungen ist. Auch im Stillstand lässt sich der gewünschte Gang einstellen. Wenn Du ein E-Bike mit Nabenschaltung auswählen solltest, so schaltet dieses im Stillstand automatisch in den leichtesten Gang zurück.

Im Aufbau deutlich komplexer als die Kettenschaltung ist die sogenannte Nabenschaltung, die man sehr häufig bei robusten Gebrauchsrädern findet. Waren die ersten Nabenschaltungen nur mit drei Gängen ausgestattet, so besitzen moderne Schaltungen schon mehr als 10 Gänge.

Aufbau der Nabenschaltung

Der Aufbau einer Nabenschaltung erinnert an das Getriebe eines Motorfahrzeuges. Es wird hier nicht näher auf die Funktionsweise eingegangen. Nur soviel: zahlreiche Zahnräder greifen ineinander und sorgen so für eine Übersetzung. Durch das Spannen oder Entlasten des Schaltseils werden Zahnräder mit unterschiedlichen Zahnzahlen in Kontakt gebracht.

Vor- und Nachteile der Nabenschaltung gegenüber einer Kettenschaltung

Das Getriebe ist sicher vor Nässe und Schmutz geschützt. Die Kette läuft immer optimal gerade. Dadurch ist der Verschleiß geringer. Außerdem ist das Anbringen eines Kettenschutzes leichter möglich. Das Schalten ist auch im Stand möglich. Sehr einfache Bedienungsmöglichkeit. Nabenschaltungen sind meist mit Rücktrittbremsen versehen, die auch bei Nässe sicher funktionieren.

Bei Nabenschaltungen ist von Nachteil, dass sich der Gang nicht so präzise einstellen lässt wie beispielsweise bei einer Kettenschaltung. Generell ist das System schwerer und auch ein Reifen- oder Schlauchwechsel am Hinterrad gestaltet sich nicht so einfach, da sich durch die Nabenschaltung das Rad nicht einfach abnehmen lässt. Von Nachteil ist das höhere Gewicht der verbauten Nabe bei einer stufenlosen Gangschaltung.

• Vorteile:
  • Nahezu wartungsfreie Funktion
  • Seit Jahrzehnten ausgereifte Technik
  • Keine Folgekosten durch Verschleiß oder Pflege der Schaltung
  • In allen Preisklassen erhältlich
  • Auswahl zwischen Freilaufnabe und Rücktrittbremse möglich
  • Verwendung eines Zahnriemens statt einer Kette möglich
  • Guter Schutz vor Schmutz durch vollständige Kapselung der Schaltung
  • Schalten im Stand möglich
• Nachteile:
  • Schwerer als eine konventionelle Kettenschaltung
  • Höherer innerer Reibungswiderstand
  • Hochwertige Modelle sind etwas teurer als vergleichbare Kettenschaltungen
  • Keine Änderung der Übersetzung in der Nabe möglich
  • Schaltzugwechsel aufwendig, Fachkenntnisse erforderlich
  • Bei einem Defekt muss die Nabe meist zum Hersteller eingeschickt werden

Stufenlose Gangschaltungen

Stufenlose Gangschaltungen verfügen über keine fest einstellbaren Gänge. Durch einen Drehschalter bestimmst Du selbst, wie leicht oder schwer Du treten musst. Dieser Gangschalttyp wird häufig bei Speed Pedelecs oder E-Bikes mit hoher Akkuleistung verbaut, da sie dem Motor mehr Energie abverlangt.

Eine spezielle Form der Naben­schaltung stellt das Enviolo-Getriebe dar. Es ist ein stufenloses Getriebe im Hinterrad. Bei den einfacheren Varianten verstellt der Fahrer die Über­setzung stufenlos von Hand, beim Topmodell geschieht das auto­matisch: Der Fahrer stellt nur seine bevor­zugte Tritt­frequenz ein, das Getriebe stellt dazu je nach Gelände die passende Über­setzung bereit.

Enviolo Manual

Mit der Enviolo Manual behalten Sie die Kontrolle in eigener Hand. Sie bestimmen selbst, in welchem Gang Sie fahren. Dank der zahnlosen Enviolo Nabenschaltung schalten Sie einfach beim Treten. So treten Sie ungestört weiter in die Pedale, während Sie selbst den Widerstand wählen. Zum Gangwechsel drehen Sie einfach am Handgriff. Das Enviolo Manual ist stilvoll und komfortabel, aber dank dem besonders niedrigen Einstieg vor allem praktisch.

Das Enviolo Manual ist mit einem Bosch Mittelmotor oder Panasonic Vorderradmotor lieferbar.

Tretlagerschaltungen

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.

• Vorteile:
  • Nahezu wartungsfreie Funktion
  • Sehr robust und unempfindlich gegen äußere Einflüsse
  • Keine Folgekosten durch Verschleiß oder Pflege der Schaltung
  • Schalten im Stand möglich
  • Guter Schutz vor Schmutz durch vollständige Kapselung der Schaltung
  • Verwendung eines Zahnriemens statt einer Kette möglich
  • Günstige Lage im Schwerpunkt des Fahrrads
• Nachteile:
  • Spezielle Rahmenaufnahme notwendig
  • Höherer innerer Reibungswiderstand
  • Im Vergleich zur Kettenschaltungen teurer
  • Schaltzugwechsel aufwendig, Fachkenntnisse erforderlich
  • Bei einem Defekt muss das Getriebe meist zum Hersteller eingeschickt werden
  • Schwerer als eine konventionelle Kettenschaltung

Kombinationsschaltungen

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.

• Vorteile:
  • Im E-Bike große Anzahl von Gängen realisierbar
  • Teilweise Änderung der Übersetzung möglich
  • Schalten im Stand möglich
• Nachteile:
  • Schwerer als eine konventionelle Kettenschaltung
  • Höherer innerer Reibungswiderstand
  • Im Vergleich zur reinen Kettenschaltungen teurer
  • Schaltzugwechsel aufwendig, Fachkenntnisse erforderlich
  • Bei einem Defekt muss das Getriebe meist zum Hersteller eingeschickt werden

Mechanische oder elektronische Schaltung?

Mit dem Aufkommen akkubetriebener Schaltungen vor einigen Jahren ist eine Diskussion entfacht. Kommen akkubetriebene Schaltungen vermehrt an Rennrädern zum Einsatz, so sind sie grundsätzlich für alle Fahrradtypen geeignet. Einen wichtigen Diskussionpunkt stellt dabei der Schaltkomfort dar. Die mechanische Schaltung hat schon lange ihre Daseinsberechtigung, wird aber stark von akkubetriebenen Systemen herausgefordert. In der elektronischen Schaltung findest du das augenscheinlich überlegende System vor. Zweifelsohne ist die Technologie fortschrittlicher, präziser und komfortabler als eine mechanische Schaltung. Am Ende zählt bei der Frage, ob es eine mechanische oder eine elektronische Schaltung sein soll, die persönliche Vorliebe.

• Elektronische Schaltung Vorteile:
  • Äußerst präzise Schaltvorgänge
  • Umwerfer und Schaltwerk justieren sich zum Teil selbst
  • Minimale Bedienkräfte per Tastenklick
• Elektronische Schaltung Nachteile:
  • Teurer als mechanische Gruppen auf gleichem Niveau
  • Schwerer als mechanische Gruppen
  • Keine ungenau laufenden Ketten durch Zuglängung
  • Einstellung und Wartung noch ungewohnt
  • An älteren Rahmen nicht ideal zu montieren

Hersteller von Schaltsystemen

Shimano, SRAM und Campagnolo sind die bekanntesten Hersteller für Schaltsysteme.

• Shimano: Sortiment: acht Schaltgruppen fürs Rennrad, zwölf fürs Mountainbike, jeweils vier Gruppen für City-, Trekking- und E-Bikes, jeweils eine Gruppe für Gravel und BMX.
• SRAM: Sortiment: SRAM hebt sich mit einer großen Auswahl an Schaltsystemen im Mountainbike-Bereich ab.
• Campagnolo: Campagnolo hat sich auf Gruppen für Rennräder und Gravelbikes spezialisiert. Das italienische Unternehmen bietet High-End-Komponenten an, die vor allem bei Profis und Liebhabern gefragt sind. Sortiment: Neben mechanischen bietet Campagnolo drei elektronische Schaltgruppen an.

Die Wahl der richtigen Schaltung

Für welche Schaltung man sich entscheidet, ist eine Frage des Einsatz­zwecks des Fahr­rads. Naben­schaltungen sind etwas für Fahrer, die Bequemlich­keit lieben und denen es nicht so sehr auf das Gewicht ankommt. Radfahrer, die gern Ausflüge ins Ungewisse oder Radreisen unternehmen, sind dank der höheren Gangzahl und dem breiteren Übersetzungsbereich mit einer Kettenschaltung gut beraten. Da sich kein Schmutz in den Schaltzügen ansammeln kann, halten sie länger. Außerdem sind sie wartungsärmer, da du zum Beispiel keine Schaltzüge ölen musst.

Überlege dir, ob du dir eine günstige Schaltung wünschst, oder ob du lieber etwas mehr Geld in die Hand nimmst und dadurch Gewicht sparst. Auch beim Schaltvorgang zeigen sich Unterschiede zwischen günstigen und teureren Schaltgruppen: Teurere Komponenten sind präziser und schalten schneller und flüssiger, mehrere Gänge auf einmal sind kein Problem. Auch die Verarbeitung ist hochwertiger (z.B. gedichtete Lager).

Neben der Anzahl der Gänge solltest du die Abstufungen und die Übersetzungsbandbreite berücksichtigen. Die Übersetzungsbandbreite bezeichnet den Unterschied zwischen dem leichtesten und dem schwersten Gang. Bis zu einem gewissen Punkt steigt die Qualität der Schaltung mit dem Preis - und damit ihre Langlebigkeit. Im mittlerem Preissegment lassen sich hochwertige Komponenten finden, die mit der richtigen Pflege lange halten.

Suchst du ein Trekkingbike, mit dem du täglich 20 Kilometer fahren willst, bist du mit einer Schaltung aus der mittleren Preisklasse (z. B. der Deore-Gruppe von Shimano) besser beraten, da die günstigen Schaltungen nicht für den alltäglichen Gebrauch bestimmt sind.

Tabelle: Vor- und Nachteile der verschiedenen Schaltungstypen

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