Shimano 105 Freilauf wechseln: Eine detaillierte Anleitung

Der Freilauf ist ein oft übersehenes, aber essentielles Bauteil am Fahrrad. Er ermöglicht es, dass das Fahrrad rollt, ohne dass die Pedale sich mitdrehen müssen. Wenn der Freilauf Probleme verursacht, ist es wichtig, diese zu beheben. Ob Wartung, Austausch oder Reparatur, die Arbeiten am Freilauf sind aufwändig und erfordern passendes Werkzeug und Know-how. Dieser Leitfaden beschreibt, wie du den Freilaufkörper einer Hinterradnabe für Kettenschaltung reinigen, fetten, ausbauen, wechseln oder zerlegen kannst.

Der Freilauf am Fahrrad

Der Freilauf ist eine Kupplung zwischen der Hinterradnabe und dem Antrieb. Beim Vorwärtspedalieren wirkt er als Mitnehmer und überträgt das Drehmoment. Wenn du nicht pedalierst, rutscht er durch und das Hinterrad "überholt" den Antrieb. Bei einer Hinterradnabe für Kettenschaltung befindet sich der Freilauf auf der rechten Seite und nimmt die Kassette (das Ritzelpaket) auf.

Freilauf-Arten

Es gibt verschiedene konstruktive Varianten, je nach Einsatzzweck:

• Sperrklinken-Freilauf: Federnd gelagerte Sperrklinken verhaken sich in den Zähnen der Außenhülse und bilden eine formschlüssige Verbindung. Dies ist die häufigste Variante im Fahrrad-Bereich.
• Zahnscheiben-Freilauf: Zwei Scheiben mit feiner Verzahnung werden per Feder axial gegeneinander gedrückt. Sehr robuste Kupplung wegen großflächiger Überdeckung in der Verzahnung. Kommt z. B. bei DT Swiss zum Einsatz.
• Walzen- / Rollen-Freilauf: Mehrere Rollen werden an die Außenhülse gepresst und erzeugen eine kraftschlüssige Verbindung. Einsatz eher im Kfz-Bereich.
• Klemmkörper-Freilauf: Viele kleinere Klemmkörper werden gedreht und klemmen sich dadurch fest. Kann hohes Drehmoment aufnehmen.

Am Fahrrad kommt hauptsächlich der Sperrklinken-Freilauf zum Einsatz, bei hochwertigen Naben (DT Swiss) auch der Zahnscheiben-Freilauf.

Aufbau Sperrklinken-Freilauf

Der Innenkern trägt mehrere Sperrklinken, die gefedert gelagert sind. Sie rutschen in Freilauf-Richtung über die innenseitige Verzahnung der Außenhülse. In Mitnahme-Richtung dagegen greifen die Sperrklinken in diese Verzahnung und bilden eine formschlüssige Verbindung zwischen Innenkern und Außenhülse. Damit ermöglichen sie die Übertragung des Drehmoments von der Kassette an die Hinterradnabe und das Fahrrad rollt.

Gegeneinander gelagert sind Innenkern und Außenhülse über zwei Kugellager mit sehr vielen kleinen Kugeln. Die Außenhülse trägt außenseitig Zahnnuten und nimmt damit formschlüssig die Kassette auf. Stirnseitig trägt der Freilaufkörper die Außenlagerschale des rechten Nabenlagers und nimmt über ein Innengewinde die Abschlussscheibe der Kassette auf.

Wie entsteht Verschleiß am Freilaufkörper?

Wie alle Komponenten am Fahrrad unterliegt auch der Freilauf einem Verschleiß. Die wesentlichen Einflussgrößen hierbei:

• Der Freilaufkörper ist nach vorne sehr gut vor Schmutz geschützt (Kassette, Dichtung, Nabenlager).
• Auf der Rückseite trägt der Freilauf lediglich einen einfachen, schmalen Dichtring zwischen Innenkern und Außenhülse. Solange dieser Dichtring exakt in Position sitzt, besteht für das untere Kugellager im Freilauf keine Gefahr. Allerdings schleift diese Dichtung im Betrieb an den Metallflächen entlang und somit verschleißt sie im Laufe der Zeit, wenngleich auch nur geringfügig.
• Den stärksten Verschleiß am Freilauf bewirkt aber eine mechanische Überlastung durch zu hohe Kräfte beim Pedalieren (zum Beispiel in steilen Anstiegen). Denn die Kraftübertragung im Inneren des Freilaufs erfolgt ausschließlich über die Sperrklinken. Und deren Kontaktfläche zur Außenhülse beschränkt sich auf wenige Quadrat-Millimeter. Da kommt es im Laufe der Zeit zu Deformationen, im schlimmsten Fall zum Bruch einer Sperrklinke.

Verschleiß erkennen

Wenn das frische metallische Surren der schlagenden Sperrklinken dumpfer wird oder ganz ausbleibt, ist es an der Zeit für eine genauere Prüfung. Nehme das Hinterrad aus dem Fahrradrahmen und drehe an der Kassette. Wenn sie an bestimmten Stellen im Umlauf abgebremst wird oder in anderer Form ungleichmäßig auf dem Freilaufkörper abrollt, sind Austausch oder Reparatur fällig. Bist du dir nicht sicher, entferne die Kassette vom Freilauf.

Hast du Schäden erkannt und unternimmst dann nichts, kann der Freilauf unterwegs plötzlich und unerwartet seinen Dienst versagen: Er blockiert oder rutscht komplett durch. Ganz gleich, wie stark der Verschleiß ist: Du musst den Freilauf dann auswechseln oder reparieren:

Freilauf demontieren

Um an den Freilaufkörper einer gängigen Shimano-Nabe zu gelangen, musst du zunächst die Kassette, die Hohlachse und die Lagerkugeln auf beiden Seiten der Hinterradnabe entfernen. Dazu benötigst du Konusschlüssel, Kettenpeitsche und den passenden Kassettenabzieher. Den Demontage-Ablauf haben wir detailliert beschrieben:

Der Freilaufkörper ist per Hohlschraube auf dem Nabenkörper verschraubt. Hier benötigst du zur Demontage einen Inbusschlüssel mit 8 / 9 / 10 / 12 / 14 mm (je nach Freilauf-Variante). Achte auf die dünne Metall-Unterlegscheibe, wenn du den Freilauf vom Nabenkörper trennst. Sie darf nicht verloren gehen.

Die Prüfung des Freilaufs auf größere Schäden und ein Zerlegen des Freilaufs erfordern nicht die Demontage des Freilaufs von der Hinterradnabe. Im Gegenteil: Das Laufrad samt Nabe fungiert quasi als Schraubstock, während du den Freilauf auseinander nimmst. Doch für Reinigung und Schmierung im Bereich der rückseitigen Dichtung musst du den Freilauf natürlich von der Nabe abschrauben.

Freilauf reinigen und fetten

Ist der Freilaufkörper in Ordnung, kannst du ihn in sehr eingeschränktem Rahmen reinigen und fetten. Dazu entnimmst du die rückseitig eingelegte Dichtung (durch Aufschieben hebt sich die Dichtung aus ihrem Bett), reinigst von außen (so weit das möglich ist) die Lagerkugeln und fettest die Kugeln mit einem guten Wälzlagerfett.

Achte darauf, dass nach dem Fetten möglichst kein direkter Kontakt zwischen dem aufgetragenen Lagerfett und der Dichtung zustande kommt. Denn Wälzlagerfett ist in der Regel Lithium-verseift und Lithium greift Dichtungen aus PTFE (z. B. Teflon) an. Vielleicht auch deine Freilauf-Dichtung. Verwende für die Dichtung selbt am besten ein Teflonfett.

Den passenden Freilauf finden

Benötigst du einen neuen Freilauf, dann orientiere dich an der Bauteile-Bezeichnung der Hinterradnabe (zum Beispiel FH-T780). Daraus kannst du die Teilenummer für den Freilauf ermitteln (zum Beispiel Y-3CZ98050). Du kannst aber auch nach kompatiblen Freiläufen suchen, die auf Hinterradnaben anderer Baureihen verbaut werden.

Für Demontage und Montage eines Freilaufkörpers muss die betreffende Hinterradnabe übrigens eingespeicht sein. Sonst fehlt dir der Gegenhalt beim Festziehen oder Lösen der Hohlschraube. Bedenke das, wenn du von einer kompletten Hinterradnabe den Freilauf lösen willst. Dann musst du die Nabe erst in eine beliebige Felge einspeichen (aber nicht vollständig zentrieren).

Sperrklinken-Freilauf zerlegen

Wenn du es dir zutraust, kannst du den Freilauf auch zerlegen. Das ist im Rahmen der regelmäßigen Wartung zwar nicht vorgesehen und dort auch nicht nötig, aber es ist sinnvoll, wenn du größere Beschädigungen vermutest und dir nicht gleich einen neuen Freilauf kaufen willst.

Shimano-Freilauf

Bei Shimano-Freiläufen gehst du dabei folgendermaßen vor:

1. Belasse den Freilauf auf dem Laufrad, dann hast du quasi einen Schraubstock für die anstehenden Arbeiten. Breite unter deiner Baustelle einen Stofflappen oder ähnliches aus, damit dir beim Zerlegen keine Lagerkugeln verloren gehen.
2. Entferne die stirnseitig über der Lagerschale platzierte Dichtung mit einem kleinen Hebelwerkzeug. Achte darauf, dass du die filigrane Dichtlippe nicht beschädigst.
3. Mit dem Werkzeug TL-FH40 von Shimano (Freehub Removal Tool) entfernst du die stirnseitig montierte Lagerschale (die beiden gegenüberliegenden Aussparungen am oberen Rand der Lagerschale nehmen das Werkzeug auf). Alternativ kannst du dir auch ein passendes Werkzeug selber bauen (Fotos unten). Achtung: Linksgewinde.
4. Hast du die Lagerschale entfernt, kannst du Lagerkugeln und Außenhülse entnehmen. Dabei fallen dir garantiert viele kleine Kugeln aus dem unteren Lager entgegen. Denke also an die Unterlage zum Auffangen. Je nach Freilauf-Variante sind noch Zwischenscheiben verbaut.
5. Lege alle demontierten Bauteile so geordnet ab, dass du bei der späteren Montage nicht in der falschen Reihenfolge montierst.

Am zerlegten Freilauf kannst du nun nach Schäden suchen und gegebenenfalls reparieren. Gebrochene Sperrklinken kannst du natürlich nur entsorgen. Und es ist fraglich, ob ein Sperrklinken-Freilauf auch mit einer reduzierten Anzahl Sperrklinken noch einwandfrei seinen Dienst tut. Einen Versuch ist es aber wert.

Als Schmiermittel für die Sperrklingen eignet sich ein nicht zu viskoses Fett, denn hoch viskoses Lagerfett könnte den filigranen Feder-Mechanismus negativ beeinträchtigen. Und dann würden die Sperrklinken durchrutschen und du trittst plötzlich ins Leere.

Spannend wird es dann bei der Montage des zerlegten Freilaufs: Du fettest die Laufrille für das untere Kugellager am Innenkern, setzt dort so viele Kugeln auf, dass für eine Kugel Luft bleibt, legst in der Außenhülse oben innenseitig nach dem Fetten alle restlichen Kugeln in die Lager-Laufrille schiebst den Außenring gaaaaanz vorsichtig über das Innenteil und hoffst darauf, dass alle aufgelegten Kugeln dabei an ihrem Platz bleiben. Es ist ein unglaubliches Geduldsspiel, denn die Kugeln rutschen immer wieder von den schmalen Laufkanten.

DT Swiss - Freilauf

Beim DT Swiss Freilauf sieht der Ablauf beim Zerlegen etwas anders aus:

1. Nabe mit linker Kontermutter in Schraubstock einspannen
2. Kontermutter rechte Seite lösen (darauf hoffen, dass sich nicht die Kontermutter der linken Seite zuerst löst)
3. Kontermutter und Abdeckhülse rechte Seite entnehmen
4. Freilaufkörper von der Nabe ziehen
5. Jetzt hast du freie Sicht auf die Sperrklinken und das Nadellager vom Freilauf
6. Draht am Haken per kleinem Schraubenzieher anheben und radial verdreht ablegen
7. Sperrklinken vorsichtig unter dem Draht hervorziehen
8. Draht wieder ins Bett zurückschieben, damit er nicht übersteht
9. Nadellager (Gehäusering und Nadeln) abziehen, dabei darauf achten, dass keine Nadel verloren geht und der Lagerring nicht aus Versehen bricht (Kunststoff)
10. Alles reinigen und fetten
11. Nadellager wieder aufstecken (für das Einsetzen der Nadeln ist eine Pinzette sehr hilfreich)
12. Sperrklinken unter dem Drahtring einsetzen
13. Haken vom Drahtring wieder in Position schieben
14. Kugellager im Freilaufkörper prüfen (Rillenkugellager 28 x 10 x 8 mm)

Wenn das Kugellager defekt ist: Mit einer Zange den Sprengring entfernen und das defekte Lager von hinten mit einem rundem Holzstab und einem Gummihammer vorsichtig austreiben, danach ein neues Lager vorsichtig einschlagen, ohne dabei zu verkanten

1. Freilaufkörper wieder aufstecken und per manueller Drehung prüfen, ob die Sperrklinken wieder korrekt laufen
2. Abdeckhülse und Kontermutter wieder montieren
3. Kontermutter festziehen

Freilaufkörper passend zu Kassette und Nabe

Wenn auch die Wahl des richtigen Freilaufs beim Neukauf eines Rades, einer Hinterradnabe oder eines Systemlaufradsatzes ein wichtiger Faktor ist - beim Umbau, Upgrade oder Tuning spielt der Freilaufkörper sogar die Hauptrolle. Er stellt eine Vielzahnverbindung zur Kassette her, auf die Deine Beinkraft über die Kette übertragen wird. Dabei gibt es verschiedene Standards. Wenn Du also Deinen Antriebsstrang tunen oder umbauen willst, musst Du besonders auf den Freilaufkörper achten.

Es gibt zwei wichtige Kriterien bei der Wahl. Er muss:

• für die gewünschte Kassette geeignet sein
• auf Deine Hinterradnabe passen

Die meisten Nabenhersteller bieten Umrüst-Kits für die Montagestandards verschiedener Kassetten- bzw. Antriebshersteller an. Rüstest Du Deinen Antrieb innerhalb der Produktpalette desselben Herstellers um, etwa von einem Shimano-Zehn- auf Elffach-Antrieb oder von SRAM-Elf- auf Zwölffach, kommst Du oft um den Tausch des Freilaufkörpers herum. Entscheidend ist aber die Freilaufkompatibilität der gewünschten Kassette.

Übersicht: die gängigsten Montagestandards

Damit Du beim Einkauf den Überblick behältst, haben wir die gängigsten Montagestandards und Kassettenkompatibilitäten kurz zusammengefasst. Wenn Du einen schnellen Überblick suchst, findest Du den weiter unten.

• Shimano MTB (HG): Der Shimano-Hyperglide(HG)-MTB-Standard ist für Acht-, Neun-, Zehn- und Elf-Gang-Mountainbikekassetten von Shimano und diversen anderen Herstellern geeignet, bei denen das kleinste Ritzel mindestens elf Zähne hat (auch SRAM, aber nicht SRAM XD oder XDR).
• Shimano Road (HG): Der Shimano-Hyperglide(HG)-Road-Standard ist für Acht-, Neun-, Zehn-, Elf- und Zwölf-Gang-Rennradkassetten von Shimano und diversen anderen Herstellern geeignet, bei denen das kleinste Ritzel mindestens elf Zähne hat (auch SRAM, aber nicht SRAM XD oder XDR).
• Shimano Road Zwölffach (HG+): Shimanos Zwölffach-Dura-Ace-Hinterradnaben verfügen über einen spezifischen Freilauf, der in Kombination mit Dura-Ace-Laufrädern ausgeliefert wird.
• Shimano Micro Spline: Mit dem Schritt zu Zwölf-Gang-MTB-Antrieben hat Shimano den Micro-Spline-Standard eingeführt. Er erlaubt die Verwendung eines kleinsten Ritzels mit zehn Zähnen und ist kompatibel mit Zwölf-Gang-MTB-Kassetten von Shimano.
• SRAM XD: Der XD-Standard wurde von SRAM mit der Einführung der Elf-Gang-MTB-Antriebe als offener Standard eingeführt, um die Verwendung von Kassetten mit einem kleinsten Ritzel mit zehn Zähnen oder weniger zu ermöglichen.
• SRAM XDR: Im Gegensatz zu SRAM XD hat der XDR-Standard eine um 1,85 mm vergrößerte Aufnahme. Er ist zur Verwendung von Kassetten mit einem kleinsten Ritzel von zehn Zähnen oder weniger gedacht und kompatibel mit SRAM-Road-12-Gang-Kassetten.
• Campagnolo: Der italienische Hersteller Campagnolo verwendet einen eigenen Freilauf-Standard mit acht unterschiedlich geformten Rillen, auf denen die Kassette sitzt.
• Campagnolo N3W: Seit 2020 gibt es von Campagnolo einen weiteren Freilauf: N3W. Der Freilaufkörper hat die gleiche Verzahnung wie der klassische Campa-Freilauf mit acht Rillen. N3W ist allerdings kürzer, um Platz für die kleinsten Ritzel (neun und zehn Zähne) von 13-fach-Kassetten zu lassen.

Materialien: Alu, Stahl, Titan

Freilaufkörper werden in verschiedenen Materialien angeboten. Aluminium-Freiläufe sind sehr weit verbreitet. Sie sind leicht, können aber bei Verwendung mit Kassetten, die aus einzelnen Ritzeln bestehen, durch die Antrittskraft Kerben bekommen. Bei vielen Kassetten sitzen darum fast alle Ritzel auf einem Träger mit voller Freilaufbreite.

Stahlfreiläufe sind robuster, aber schwerer. Ganz noble Naben kommen auch mal mit Freilaufkörpern aus Titan, die geringes Gewicht und Robustheit miteinander verbinden.

Bei Freilaufkörpern kommen 3 Materialien zum Einsatz (v. l. n. r.): Aluminium, Titan oder Stahl.

Wie viele Rastpunkte hat Deine Nabe und wie laut ist sie?

Je feiner die Rasterung des Klinkeneingriffs oder der Zahnscheiben ist, desto mehr Rastpunkte hast Du bei jeder Umdrehung der Nabe zur Verfügung. Der Eingriffs- oder Auslösewinkel beim Treten wird geringer. Anders gesagt: Der Leerweg der Kurbel sinkt und nach dem Rollen hast Du nahezu unmittelbar wieder Kraftschluss.

Die Rasterung ist auch verantwortlich für das Geräusch, das Du beim Dahinrollen hörst. Je mehr Rastpunkte Deine Nabe hat, desto höher wird das Surren. Wie definiert und laut Dein Freilauf klingt, hängt von den Details ab, wie der Hersteller die Zahnscheiben oder Sperrklinken dimensioniert hat - und von der Schmierung. Kassette, Felgen und sogar der Rahmen können das Geräusch als Resonanzkörper noch verstärken.

Übersichtstabelle: Welcher Freilauf ist mit welcher Kassette kompatibel?

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