Die Entfaltung beschreibt die Strecke, die Ihr Fahrrad bei einer Kurbelumdrehung zurücklegt. Die Maßeinheit für die Entfaltung ist Meter. Für die Berechnung der Entfaltung benötigen Sie den Radumfang Ihres Bikes sowie den Übersetzungswert.
Die Berechnung ergibt sich wie folgt:
Entfaltung (in m) = Radumfang (in m) x Übersetzung
Die Übersetzung ist = Zähneanzahl Kettenblatt : Zähneanzahl Ritzel. Je kleiner der Entfaltungswert ist, desto leichter lassen sich die Pedale treten. Je größer dieser Wert ist, desto schwerer können Sie treten, erreichen aber höhere Geschwindigkeiten.
Die Entfaltung verändert sich, wenn Sie Ihre Gangschaltung betätigen. Die kleinen Gänge haben einen niedrigen Entfaltungswert, die höheren Gänge verursachen eine größere Entfaltung. Die Abstände zwischen den einzelnen Gängen unterscheiden sich je nach Hersteller der verschiedenen Schaltsysteme.
Aber auch innerhalb einer Schaltung muss der Entfaltungswert von Gang zu Gang nicht derselbe sein. So kann der Abstand zum Beispiel zwischen dem dritten und vierten Gang 42 cm betragen, zwischen dem vierten und fünften Gang aber 54 cm.
In bergigen Regionen sollten Sie deshalb auf einen besonders leichten ersten Gang achten, um bequem anfahren zu können. Je sportlicher und schneller Sie unterwegs sein möchten, zum Beispiel im Flachland, desto höher sollte die Entfaltung beim letzten Gang ausfallen.
Aufgrund der unterschiedlichen Werte zwischen den einzelnen Schaltsystemen der verschiedenen Hersteller ergeben sich also auch verschiedene Gesamtübersetzungsbereiche. Sie können also mit der 7-Gang-Schaltung des einen Herstellers vom ersten bis zum siebten Gang einen Bereich von 305% abdecken, mit einer anderen 7-Gang-Schaltung möglicherweise aber nur 245% im gleichen Bereich. Das muss nicht zwangsläufig ein Nachteil sein.
Die für Sie passende Schaltung ermitteln Sie nach Ihren Bedürfnissen und den örtlichen Gegebenheiten, in denen Sie für gewöhnlich verkehren.
Nabenschaltungen im Überblick
Die heute führenden Hersteller für Nabenschaltungen bei Fahrrädern sind SHIMANO, SRAM, NUVINCI, STURMEY-ARCHER und ROHLOFF. Schaltungen von SHIMANO bewegen sich für gewöhnlich im mittleren Preissegment und sind mit 3, 7, 8 oder 11 Gängen erhältlich, wobei die drei Letztgenannten die Gängigsten sind. Die 7-Gang hat einen Übersetzungsbereich von 244%, die 8-Gang liegt bei 307% und die 11-Gang weist einen Wert von 409% auf.
Die 7-Gang-Schaltung von SRAM liegt im Vergleich bei 305%, ist also der 8-Gang von SHIMANO näher als der 7-Gang-Schaltung. Die 9-Gang-Schaltung von SRAM weist bereits einen Übersetzungsumfang von 340% auf.
Die Schaltung von NUVINCI ist im Vergleich zu den anderen etwas Besonderes, denn sie erfolgt stufenlos. Dies wird durch große, in der Nabe befindliche Kugeln, anstatt durch Zahnräder erreicht, die für die Kraftübertragung sorgen. Der Übersetzungsbereich dieser Nabe liegt bei 360%.
Shimano Alfine 11-Gang-Nabenschaltung im Detail
Dieser Artikel bezieht sich ausschließlich auf Shimano-Alfine-Elf-Gang-Nabenschaltungen. Es gibt einen allgemeineren Artikel auf dieser Seite, der sich generell über Technische Informationen zu Nexus und Alfine Drei-, Vier-, Sieben-, Acht- und Elf-Gang-Naben auslässt. Es ist sicherlich sinnvoll, sich auch mit diesen Artikeln, begleitend zu diesem, zu beschäftigen.
Die Alfine-Elf-Gang-Nabenschaltung ähnelt den Shimano Nexus und Alfine Acht-Gang-Naben. Die Übersetzungsspanne dieser Elf-Gang-Nabe liegt bei 408 %. Die Abstufung der Gänge untereinander ist relativ gleichmäßig, bis auf die Stufe zwischen dem ersten und zweiten Gang, die etwa doppelt so groß ist wie die anderen Stufen.
Zum Vergleich sind in folgender Tabelle die Übersetzungsabstufungen Shimano-Acht-Gang-Nabe mit einer Bandbreite von 307 % abgebildet.
Die Alfine-Elf-Gang-Nabe hat Ritzel mit drei Nuten, wie es sie von vielen Marken gibt. Sie haben 16 oder mehr Zähne. Das Ritzel, das mit der Nabe ausgeliefert wird, hat eine Kettenführungsplatte, die verhindert, dass eine lose Kette abspringt und potenziell Schaltteile beschädigt. Dieses Ritzel passt zu allen Ketten bis hin zu Neunfachketten (Zehnfach- oder noch schmalere Ketten funktionieren nicht). Man kann auch breitere Ketten einsetzen.
Ritzel- und Kettenblattgröße sollte im neunten Gang für die Übersetzung im flachen Terrain gewählt werden, sodass man etwa 6 Meter Entfaltung (ca. Die Alfine-Elf-Gang-Nabe ist jetzt bereits ein paar Jahre auf dem Markt und es gibt nur wenige Beschreibungen mit einfachen Worten, wie sie die elf Gänge realisiert, oder eine kompakte Sammlung von Informationen an einer (halbwegs) zentralen Stelle. Das hier soll der Versuch sein, das zu ändern.
Technische Details der Alfine 11
Die Getriebeübersetzungen werden durch vier anwählbare Kupplungen (eine Rutschkupplung und drei einrastbare Sonnenräder) und vier automatisch ausgewählte, federvorgeladene Rollengesperre angesteuert. Der Getriebesatz könnte zwölf Übersetzungen (2x6) zur Verfügung stellen, von denen aber nur elf benutzt werden, weil zwei Gänge sich nahezu duplizieren. Der ungenutzte Gang ist die direkte Übersetzung.
Das folgende Bild ist ein Schnittmodell der Nabe von hinten bzw. oben gesehen. Das Sonnenrad der ersten Stufe (das rechtsliegende Schrägrad auf dem Bild) ist permanent mit der Achse verbunden. Die ürigen drei (Sonnenräder 2 und 3 in der weiten Stufe und Sonnenrad 4 in der dritten Stufe) werden einzeln mit Sperrklinken, die aus der Achse herausgedrückt werden, gesperrt.
Die erste Stufe ähnelt der, die man in den Alfine- und Nexus-Acht-Gang-Naben findet, in der man auch eine Rutschkupplung vorfindet, die eine direkte Übersetzung auf den Planetenkäfig ausführt. Die Kupplung wird durch eine axial ausgerichtete Nockenscheibe aktiviert und in den Gängen sieben bis elf gesperrt. Wenn die Kupplung nicht gesperrt ist, nimmt stattdessen das Rollengesperre (RG 1) die Bewegung des Mitnehmers auf das Hohlrad (HR 1) mit, treibt so den Planetenkäfig über die Planetenräder an und reduziert so die Geschwindigkeit in den Gängen eins bis sechs. Die Untersetzung beträgt 0,527. Das ist gleich der Untersetzung bei der Alfine- und Nexus-Acht-Gang-Nabe.
Die Bewegung wird als nächstes vom Planetenkäfig der ersten Stufe auf den Planetenkäfig der zweiten Stufe übertragen. Sie sind miteinander verbunden. Die zweite Stufe hat abgestufte Planetenräder, ein einzelnes Hohlrad und zwei Sonnenräder (S2 und S3), sodass eine aufsteigende Übersetzung von 1,462 oder 1,667 erzeugt wird - je nachdem, welches Sonnenrad mit der Achse verschränkt wird.
Das Hohlrad der zweiten Stufe ist in einem Stück mit dem Planetenkäfig (PK 3) der letzten Zwei-Gang-Stufe verbunden. Wenn sein Sonnenrad mit der Achse verschränkt wird, treibt sein Hohlrad den Nabenkörper über das Rollengesperre (RG 4) mit einer Übersetzung von 1,292 an.
Man muss die Tabelle quasi von rechts nach links lesen. Wo Bauteile zweier Stufen effektiv aus einem Bauteil bestehen, werden beide Namen in einer einzelnen Tabellenzelle genannt. Wenn man die Über- und Untersetzungsverhältnisse multipliziert, erhält man die finale Übersetzung. Zum Beispiel ist die finale Untersetzung von 0,878 im vierten Gang.
In der Tabelle sind nur Übersetzungen zu sehen, keine Zähnezahlen. Bruce Dance hat sie berechnet und der anonyme Benutzer "jb" im Cycle-Touring-Club-Forum hat die Ergebnisse bestätigt. Wenn S4 nicht eingeklinkt ist (und RG3 die Bewegung auf den Nabenkörper überträgt), wird RG4 nicht übersprungen.
Übersetzungsabstufungen Shimano-Acht-Gang-Nabe
| Gang | Übersetzung |
|---|---|
| 1 | 0.527 |
| 2 | 0.681 |
| 3 | 0.813 |
| 4 | 0.914 |
| 5 | 1.022 |
| 6 | 1.224 |
| 7 | 1.455 |
| 8 | 1.667 |
Schalthebel und Kompatibilität
Im Thread Shimano Alfine 11 - Longer term reliability des Cycling UK Forums (englisch) wurden einige Messungen aufgelistet. Es gibt keine passenden Alternativen zu Alfine-11-spezifischen Schalthebeln von Shimano, Jtek oder Versa. Der zugangesteuerte Mechanismus benötigt eine exakte Einstellung (siehe auch weiter unten bei den Kommentaren von Aaron Goss).
Shimano verkauft nur den Schalthebel mit zwei Schalthebeln für aufrechte Lenker für die Alfine-Elf-Gang-Nabe. JTek stellt Lenkerendschalthebel her, die vielleicht die zuverlässigste Option für Dropbars. Versa hat Bremsschalthebel hergestellt, die aber ernsthafte Zuverlässigkeitsprobleme hatten.
Es gibt die Nabe auch mit elektronischer Di2-Schaltung. Elektronische Schaltung bietet einige interessante Eigenschaften inklusive einer Anzeige an, sind aber teurer und komplizierter. Die Zwei-Knopf-Schalteinheit funktioniert an jedem Lenkertyp und Shimano stellt auch einen Dropbar-Bremshebel mit elektronischer Schalteinheit her. Elektronisch geschaltete Naben haben eine blaue Linie auf den Nabenkörper lackiert.
Die Naben- und Motoreinheit sollten in den ersten Gang geschaltet sein, bevor man sie montiert. Es sind Zuverlässigkeitsprobleme bekannt, die sich nicht durch Einstellarbeiten, sondern nur durch Teiletausch lösen lassen. Manche Eigner fragen sich, ob man vom einen auf das andere Schaltsystem umrüsten kann.
Die konventionelle Nabe hat eine Rückholfeder in der Schaltkontrolleinheit, die den Zug spannt und Aufwärtsschaltvorgänge antreibt. Die Di2 Version hat diese Feder nicht; der Schaltvorgang wird durch den Motor in beide Richtungen angetrieben. Umrüsten erfordert demnach, den Achsaufbau auszutauschen. Das heißt, man müsste die Nabe öffnen und das Innenleben zerlegen.
Wie bei anderen Nabenschaltungsnaben auch, sollte der Fahrer weniger Kraft in die Pedale bringen, wenn er schaltet. Manche Schaltvorgänge erfordern, dass bestimmte Bauteile nicht am Platz bleiben, während sie Kraft übertragen.
Wartung und Schmierung
Anders als die meisten anderen modernen Nabenschaltungen hat die Alfine-Elf-Gang-Nabe eine Ölschmierung und hat auch einen Zugang für den Ölwechsel. Ölschmerung ist bei Nabenschaltungen sinnvoll, wenn man das Öl regelmäßig auffüllt und tauscht. Es ist jedoch möglich, die Alfine 11 besser als von Shimano vorgesehen zu ölen.
Wie der Benutzer "jb" im CTC-Forum (siehe weiter unten) erwähnt, reinigt das Standardvorgehen beim Ölwechsel das Nabeninnere nicht ausreichend von Verschleißpartikeln. Eine Teilzerlegung des inneren Mechaniusmus ermöglicht das gründliche Reinigen und die genaue Inspektion von Verschleißerscheinungen. Im Anschluss sollte man gezielt interne bewegliche Teile schmieren, sodass sie bereits beim ersten Pedaltritt loslegen können.
Öl, das von außen eingebracht wird, benötigt einige Zeit, bis es diese Teile erreicht. Wünschenswert ist das Schmieren von Kugellagern mit wasserabweisendem Fett.
Die große rechtsliegende Lagerdichtung der Alfine-Elf-Gang-Nabe ist oft undicht. Manche Naben sind schon vollständig trockengelaufen, wenn sie erstmals für eine Insektion geöffnet werden. Änderungen von Temperatur und Luftdruck können das Öl regelrecht aus der Nabe pumpen. Wenn man das Fahrrad in einen Unterstand stellt, bei dem die Temperaturen in etwa gleich den Außentemperaturen sind, kann man Leckage verhindern.
Auslaufendes Öl kann eine Sauerei sein und wenn das Öl entlang der Speichen ausläuft, kann das zu quietschenden Felgenbremsen führen. Shimano-Öl ist recht teuer. Phil Wood-Öl wurde bereits erfolgreich eingesetzt. Es ist etwas zähflüssiger und reduziert Leckage. Automatikgetriebeöl wurde ebenfalls schon getestet. Nicht dem Standard entsprechendes Öl führt zum Verlust der Garantie.
Dokumentation und Ressourcen
Die folgende Tabelle verlinkt Shimanos Dokumentationen über die Alfine-Elf-Gang-Naben und verwandte Produkte: Händlerhandbücher, Benutzerhandbücher und Teilelisten/Explosionszeichnungen. Diese Dokumentation in mehreren Sprachen verfügbar. Auf der Shimano-Seite kann man die entsprechende Sprache auswählen. Zweifach-Dropbar-Bedienhebel (elektrische Schaltung und Bremse); passender linksseitiger Hebel ist BL-S705-L.
Effizienz und Gangwahl
Wie auch schon bei den Shimano-Nexus-Sieben-Gang-Naben hat Shimano es vermieden, einen netten direkt übersetzten Gang Fünf (oder Sechs) zu schaffen. Wie wir weiter oben ermittelt haben, wird eine einzelne Antriebssufe für die Gänge 1, 7, 8 und 9 genutzt. Daher sollten diese die effizientesten Gänge sein. Zwei Antriebsstufen werden in den Gängen 2, 3, 4, 10 und 11 genutzt, sodass diese mitteleffizient sein dürften. Drei Antriebsstufen werden in den Gängen 5 und 6 mit vermutlich der geringsten Effizienz genutzt.
Unter sehr geringer Last können die Blindverluste von übersprungenen Rollengesperren aufälliger sein als die Antriebsstrangverluste aus dem Ineinandergreifen und den Lagern. Wenn die Gangabstufungen auf eine vage sinnvolle Weise (zum Beispiel so, dass der "Flache-Straße-kein-Wind"-Gang etwa bei 70-80 % des höchsten Gangs liegt, sollten die Gänge sieben, acht und neun als effizienteste Übersetzungen die meistgenutzten Gänge sein. Bei einem schwerbeladenen Reiserad wird auch Gang eins stark in Benutzung sein. In diesem Fall ist die gewichtete durchschnittliche Effizienz dieses Gangs gar nicht so schlecht wie die rein numerische Effizienz andeuten würde.
Weil die Zähne der ersten Stufe der Alfine-11 als Schrägzahnrad ausgelegt ist, stellt sich die Frage nach der Effizienz der Gänge eins bis sechs, weil axiale Kräfte durch nichtbewegliche Teile des Lagers übertragen werden müssen.
Manche Leute behaupten, dass es mehr Gänge geben müsste, weil es 16 verschiedene Permutationen bei vier Kupplungen geben müsste. Jedoch kann man die beiden Sonnenräder der zweiten Stufe nicht gleichzeitig sperren. Zusätzlich zum Widerstand der Zahnräder und Rollengesperre kann es Wiederstand durch die Lagerdichtungen geben. In der Theorie sollte es nahezu unmöglich sein, jeglichen Vortrieb bei dieser Nabe zu verlieren. Solange die Gänge nicht sperren und man noch die Rutschkupplung bedienen kann und RG2/RG3 noch funktionieren, kann man mit einer brauchbaren Direktübersetzung fahren, selbst wenn man S2, S3, S4 usw.
Erfahrungen und Problembehebung
Es gibt eine sehr hilfreiche Anleitung und Bilder (von Benutzer jb - englisch) mitten in einem sehr langlaufenden Thread im CTC Forum. In jbs Notizen sind die Sperrklinken von links nach rechts bezeichnet. Er hat auch Diagramme aufbereitet, in denen in verschiedenen Gängen die jeweiligen Kraftverläufe zu sehen sind.
Die Schalthebel sind sehr sensibel gegenüber Variationen in der Aufbautoleranz und Einstellungen. Der Grund dafür ist der Schaltarm, der sich nur maximal 135° bewegen lässt (d. h. 15° pro Schaltvorgang). Diese Limitierung begründet sich durch den rechtsliegenden Konus, der von zwei Zinken gestützt wird, durch deren Lücke der Auswahlmechanismus hervorlugt. Dadurch wird der Bau der Nabe sehr schwierig für Shimano und die Nabe wird sehr sensibel gegenüber der exakten Einstellung im täglichen Einsatz.
Unglücklicherweise setzt sich bei neuen Naben der Schaltzug etwas und die Zugeinstellung wird ungenau: Umso schlimmer sorgen Fabriktoleranzen dafür, dass die "korrekte Einstellung" (Punkte im sechsten Gang ausrichten - siehe auch im Artikel Technische Informationen zu Nexus und Alfine Drei-, Vier-, Sieben-, Acht- und Elf-Gang-Naben) nicht immer die optimale Einstellung darstellt.
Der Benutzer Rofan (im oben erwähnten Thread das CTC-Forums) berichtet, dass die Verbindungsmuffe für die Schaltungsansteuerung leichter und länger gebaut ist als ihr Äquivalent in der Acht-Gang-Nabe. Die Stufe 1 mit Schrägstirnrädern wurden vermutich erst gegen Ende der Entwicklungszeit hinzugefügt. Die EV-Technikdokumentationen zeigen jedenfalls gerade Zahnräder. Der Grund war vermutlich, die Nabe leiser zu machen. Jedoch erzeugen die Schrägstirnräder eine Axiallast, die Probleme bei der Arretierung des Sonnenrads 1 macht, wenn man kräftig in die Pedale tritt, wie Benutzer jb in dem schon mehrfach erwähnten Thread des CTC-Forums anmerkt.
Es ist diskutierbar, dass dem Konstrukteur des Antriebsstrangs hier einen Fehler unterlaufen hat, weil das Sonnenrad 1 bei starker Belastung durchs Pedalieren nach rechts gegen die Halteklammer statt nach links gegen die starre Schulter gedrückt wird. Möglicherweise gibt es einen guten Grund dafür, aber wenn das Schrägstirnrad in die andere Richtung geschrägt oder gegen ein gerades getauscht würde, würde dieser Fehler nicht mehr auf die gleiche Weise oder gar nicht mehr auftreten.
Viele Leute berichten von springenden Gängen. Das kann passieren, selbst wenn die Sonnenradsperrklinken vollkommen ausgefahren sind (bei neuen Naben oder bei solchen, deren Sperrklinken Grate haben). Die springenden Gänge treten auf jeden Fall auf, wenn die Sperrklinken nicht vollständig herausgefahren sind.
Wenn die Verarbeitungstoleranz nur ein klein wenig abweicht, kann die Naben springende Gänge aufweisen, selbst wenn sie korrekt eingestellt ist. Das gleiche Problem tritt bei vielen Nexus- und Alfine-Acht-Gang-Naben auf. Viele Besitzer der Nabe haben durch Ausprobieren eine Einstellung gefunden, bei der die Nabe zuverlässiger arbeitet (Einstellungen sind dann bis zu 1,5 mm von der "idealen" Einstellung entfernt).
Wenn man jedoch bei demontierter Nabe den Achsaufbau untersucht, kann man die Sperrklinkenfunktion (und somit die Einstellung) direkt prüfen. Bruce Dance hat selbst mehrere Nexus- und Alfine-Acht-Gang-Naben gesehen, bei denen das Schalten der Rutschkupplung nicht synchron mit den Sperrklinken des Sonnerades war. Es ist nicht bekannt, ob es das gleiche Problem bei Alfine-Elf-Gang-Naben gibt. Merke, dass die Sperrklinken des Sonnenrads bei Alfine-Elf-Gang-Naben nicht so leicht überlaufen werden können, wie bei einer Nexus- oder Alfine-Acht-Gang-Nabe. Daher werden wahrscheinlich Grate an den Sperrklinken nicht so schnell abgeknickt, wenn die Sperrklinke kein Drehmoment überträgt.
Die Spaltmaße aller Shimano-Nabenschaltungen sind sehr knapp, jeglicher Abrieb in der Nabe mit einer Größe von mehr als ca. 0,25 mm wird wahrscheinlich einen oder mehrere Übersetzungsstränge blockieren können und/oder diese zerstören. Stufe zwei und drei könnten vollständig blockieren und man hätte noch ein paar funktionierende Gände.
Wie bereits erwähnt, verlieren diese Naben oft Öl. Dabei ist nicht ganz klar, wo die Nabe entlüftet werden soll; es scheint so als ob einige Leckage (zumeist auf der rechten Nabenseite) mehr oder weniger unausweichlich ist. Die elektrische Steckverbindung für die Motoreinheit verträgt...
Verwandte Beiträge:
- Shimano GRX Schaltwerk 11-fach: Test & Kaufberatung
- Shimano Dura Ace Kassette 11-fach: Test, Vergleich & Kaufberatung
- Shimano XT Übersetzung: Die optimale Übersetzung finden
- Shimano EP8 App Einstellungen: Optimale Einstellungen für Deine E-Bike Tour
- Fahrradhelm mit Visier im Test: Die besten Modelle für maximale Sicherheit und Komfort
- Die besten smarten Fahrradhelme im Test – Sicherheit und Innovation vereint!
Kommentar schreiben