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.
Technische Details und Übersetzungsabstufungen
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. 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.
Zum Vergleich sind in folgender Tabelle die Übersetzungsabstufungen Shimano-Acht-Gang-Nabe mit einer Bandbreite von 307 % abgebildet.
Funktionsweise der Alfine 11-Gang-Nabe
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. 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.
Schalthebel und elektronische Schaltung
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.
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.
Schaltverhalten und Effizienz
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. 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.
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.
Ölschmierung und Wartung
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.
Zuverlässigkeitsprobleme und Tipps zur Fehlerbehebung
Es sind Zuverlässigkeitsprobleme bekannt, die sich nicht durch Einstellarbeiten, sondern nur durch Teiletausch lösen lassen. 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.
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.
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.
Anleitung zur Demontage und Reparatur
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.
Im Folgenden wird eine detaillierte Anleitung zur Demontage und Reparatur der Shimano Alfine 11-Gang-Nabe beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass diese Arbeit ein hohes Maß an Vorwissen und technischem Verständnis erfordert und für Laien nicht empfohlen wird.
- Vorbereitung: Rad ausbauen, Muttern und Scheiben von der Achse abnehmen, Schaltansteuerung und Ritzel abbauen, Öl ablassen.
- Demontage der Dichtungskappe: Kunststoffkappe hinter dem Ritzel von Hand abnehmen, Dichtungskappe mit Spezialschlüssel abschrauben (Linksgewinde).
- Entfernen des Getriebes: Gummi-Schutzkappe auf der linken Nabenseite abnehmen, Kontermutter und Konus herausdrehen, Getriebe aus der Nabenhülse herausnehmen.
- Weitere Demontage: Schaltansteuerung wieder montieren (zum besseren Verständnis der Funktion), Sprengring entfernen, Planetenradträgerhaltescheibe abnehmen, Getriebeeinheiten demontieren (beginnend mit der dritten).
- Zerlegung der Achse: Schalt-Zahnscheibe abnehmen, rechten Konus abschlagen, Kupplung abnehmen, Sonnenrad 1 entfernen (falls möglich).
- Reinigung und Inspektion: Alle Teile gründlich reinigen, auf Beschädigungen, Verschleiß oder fehlende Teile prüfen (z.B. gebrochene Federn, verbogene Blechteile).
- Zusammenbau: In umgekehrter Reihenfolge vorgehen, auf korrekte Positionierung der Teile achten (insbesondere der Planetenräder), Dichtungen und Lager fetten/ölen.
- Einstellung: Schaltansteuerung korrekt einstellen (gelbe Punkte im 6. Gang müssen fluchten), Konuslager spielfrei einstellen.
Ersatzteile und Bezugsquellen
Die Einzelteile für die Alfine 11 sind im Grunde genommen nicht sonderlich teuer. Problematisch ist eher, das sie mühsam bei mehreren Händlern im Netz bestellt werden müssen, da nicht jeder alles vorrätig hat. Bei drei Einzelbestellungen hat man aber schon gleich ganz schnell zwanzig Euro Versandkosten oben drauf. Das läppert sich spätestens dann, wenn man später bei der Montage von Nexus auf Alfine merkt, das auch die Lenkergriffe nicht mehr passen (Drehgriff versus Rapidfire-Schalthebel) und auch noch neue Verdrehsicherungen für die Ausfallenden sowie neue Achsmuttern benötigt werden (Shimano Alfine Kleinteile-Set für SM-S700). Haben Sie an das Getriebeöl samt ein Ölwechselkit gedacht?
Ein kompetenter Shimano-Fahrradhändler vor Ort als Anlaufstelle zumindest für die Original-Ersatzteile wäre die Lösung gewesen.
Nachdem die Getriebeeinheit wieder zusammengesetzt wurde, wird die große Shimano Staubkappe A mit dem Spezial-Werkzeug mit viel Gefühl wieder eingeschraubt (nicht anballern, sie besteht aus weichen Kunststoffen). Vorher sollten die beiden Dichtlippen (siehe Pfeile im Bild) unbedingt mit Öl befeuchtet werden, damit es leicht läuft und die Gummidichtung nicht wieder vorschnell verschleißt. Diese Dichtkappe ist aus verschieden festen Kunststoffmaterialien gefertigt und reagiert auf unsachgemäße Behandlung sicher extrem sensibel. Es wird sehr wahrscheinlich das verantwortliche Bauteil für die meisten Ölverluste auf Zeit an der Alfine 11 sein.
Im Prinzip macht genau diese Dichtung neben den drei Gängen technisch den großen Unterschied zur fettgefüllten Alfine- oder Nexus-8 Schaltung. Wer die Nexus 8 an dieser Stelle z.B. mit Hilfe eines Dichtmittels ebenfalls richtig abdichtet, kann sich auch bei den Nexus 8-Modellen über eine sehr leichtgängige und wartungsfreundliche Ölbadschmierung freuen. Ich habe das bereits ausprobiert.
Das gilt vor allem auch für das weit außen liegende Konuslager, welches mit einer ordentlichen Ölladung eingesetzt werden will. Denn dafür gibt es einen guten Grund: Die beste Einstellung des Konuslagers entscheidet über die Effizienz der gesamten Fahrdynamik. Spüren kann man diese bei der Einstellung nur mit ordentlich geschmierten Lagern. Beim Fahrrad zählt jedes Watt. Schon etwas zu stramm eingestellte Konuslager kosten sehr viel zusätzliche Energie, die im Nachhinein schwer zu lokalisieren ist. Deshalb ist das Ausprobieren bis zum Optimum ein wichtiger Prozess.
Das linke Konuslager darf aber keinesfalls zu locker sitzen, die Alfine 11 verträgt (im Gegensatz nur Nexus 8) kein spürbares Spiel, da sie sonst undicht wird und die Lager vorschnell verschleißen. Andererseits dreht sich die Nabe durch die Menge an Zahnrädern und Lagern samt Abdichtung relativ schwer. Wir kommen hier in einen technischen Konflikt zwischen maximal möglichem Leichtlauf und einer technisch erforderlichen, absoluten Nullspiel-Toleranz.
Einstellung der Schaltung
Die Alfine 11 wird grundsätzlich im sechsten Gang eingestellt. Dabei müssen die beiden gelben Punkte (siehe Pfeil im Foto) genau fluchten. Die Punkte waren vor der Säuberungsaktion übrigens kaum zu erkennen. Die Einstellung ist mindestens dreimal durchzuführen, indem vom 11. Gang in den 6. Gang geschaltet- und dann kontrolliert wird. Ein halber Millimeter vor oder hinter dem exakt übereinstimmenden Fluchtpunkt entscheiden hier oft über Sieg oder Niederlage. Bedenken Sie, dass sich neue Bowdenzüge in den ersten Wochen noch setzen und die Einstellung wahrscheinlich einmal wiederholt werden muss.
In englischsprachigen Foren gab es einige Nutzer, die mit einer Einstellung leicht neben der exakten Flucht beider gelber Punkte bessere Schaltergebnisse erzielen konnten. Leider muss das mit dem Trial- and Error-Prinzip ermittelt werden.
Dokumentation
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.
| Dokumenttyp | Link |
|---|---|
| Händlerhandbücher | Shimano Teilelisten |
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