Shimano E-Bike Schaltungssysteme: Eine umfassende Erklärung

Shimano ist unbestritten einer der führenden Hersteller von Fahrradkomponenten, insbesondere für seine Schaltsysteme. Seit der Einführung des ersten E-Bike-Antriebssystems, Shimano STEPS, hat das Unternehmen seine Systeme stetig weiterentwickelt und optimiert.

Aufbau und Funktionsweise von MTB-Schaltungen

Eine Mountainbike-Schaltung ist in der Regel eine Kettenschaltung. Indem die Kette in Fahrtrichtung über verschiedene Kombinationen von Kettenblättern und Ritzeln geführt wird, ergeben sich verschiedene Übersetzungsverhältnisse. An der Kurbel sind ein bis drei Kettenblätter montiert, während sich an der Hinterradnabe eine Ritzelkassette befindet mit meist 10 bis 12 Ritzel.

Beim Schalten zieht oder hebt der Umwerfer die Kette auf das gewünschte Kettenblatt. Das Schaltwerk hingegen ist dafür zuständig, die Kette auf eines der Ritzel zu leiten. Je größer das Kettenblatt und je kleiner das Ritzel, über das die Kette läuft, desto größer ist die Übersetzung. Ein Ritzel am Hinterrad, das größer ist als das Kettenblatt, bewirkt dagegen eine Untersetzung.

Um die Übersetzung zu berechnen, teilt man die Anzahl der Zähne des Kettenblatts durch die Anzahl der Zähne des Ritzels. Das Ergebnis gibt an, wie viele Umdrehungen das Hinterrad bei einer Kurbelumdrehung macht. Für einen schnellen Schaltvorgang sind die Teile der MTB-Schaltung wie Kette, Ritzel und vor allem Schaltwerk und Umwerfer aufeinander abgestimmt.

Außerdem sorgen Umwerfer und Schaltwerk im optimalen Zusammenspiel für präzise Schaltvorgänge, bei denen auch Gänge übersprungen werden können. Spitzengruppen können dies unter widrigsten Bedingungen und lassen sich zudem an Vorlieben oder ergonomische Besonderheiten des Fahrers anpassen.

Mechanische vs. Elektrische Schaltungen

Für die Betätigung von Schaltwerk und Umwerfer gibt es derzeit zwei Systeme, die hauptsächlich bei einer Schaltung eingesetzt werden:

• mechanisch
• elektronisch

Bei Mountainbikes ist die mechanische Schaltung noch am weitesten verbreitet. Hier sind die Schalter über Schaltzüge mit Schaltwerk und Umwerfer verbunden. Durch Betätigung des Schaltgriffs wird der Schaltzug um eine bestimmte Länge verkürzt oder freigegeben. Dies führt zu einer horizontalen Bewegung der Schaltkomponenten, die die Kette in die gewünschte Position bringt.

Shimano (Rapid Fire) und SRAM (Trigger) bieten Schalthebel an, die während der Fahrt leicht zu bedienen sind. Sie können mit Daumen und/oder Zeigefinger bedient werden. Eine andere Variante sind Drehschalter wie bei der Grip Shift von SRAM oder Revoshift von Shimano. Bei diesem System wird durch Drehen des Griffes um den Lenker geschaltet. Dadurch wird der Schaltzug auf- oder abgewickelt, was zum Gangwechsel führt.

Beide Hersteller haben auch elektronische Schaltungen im Sortiment, bei der die die Schaltimpulse elektronisch an die Schaltkomponenten übertragen. Kleine Motoren sorgen dann für die nötige Bewegung. Während Shimano seine beiden Spitzengruppen in einer elektronischen DI2-Variante anbietet, gibt es Srams AXS-System bereits in der Einstiegsgruppe. Zudem hat Sram in Deutschland eine elektronische Steuereinheit entwickelt, die mit einem Servomotor und eigenem Akku den Schaltimpuls direkt per Funk überträgt, Shimano setzt weiterhin auf Kabel.

Clutch-Technologie

Shimano und SRAM setzen seit einigen Jahren auf die sogenannte Clutch-Technologie. Was bei Shimano „Shadow Plus“ und bei SRAM „Type 2“ bzw. „Type 3“ heißt, beschreibt eine erhöhte Federspannung, bei der der Schaltwerkkäfig durch eine zusätzliche Feder nach hinten gezogen und die Kette auf höherer Spannung gehalten wird. Kettenschlagen und ungewollte Schaltsprünge können so deutlich reduziert werden.

Die Clutch-Technologie findet sich bei Mountainbikes, die für den sportlichen Einsatz konzipiert sind. Bei SRAM sind alle Schaltwerke ab der X7 Gruppe in der Type 2 Version erhältlich. Shimano konstruiert die Schaltwerke ab der Deore Gruppe als Shadow Plus.

Shimano STEPS E-Bike Antriebssysteme

Im Jahre 2010 präsentierte Shimano das erste eigene e-Bike Antriebsystem Shimano Steps, welches mittlerweile stark überarbeitet wurde. Das neue Shimano Steps System, welches aus Mittelmotor, Akku, Bordcomputer, Kurbelset und Kette besteht, wurde 2014 optimiert auf den Markt gebracht und lässt sich in zwei verschiedene Varianten unterschieden, den klassischen E6000 e-Bike Antrieb und den neuen E8000 e-Bike-Antrieb, der speziell für e-Mountainbikes konzipiert wurde.

Mittlerweile wurde das Angebot der Shimano Antriebssysteme durch zwei weitere e-Bike Motoren, den Shimano Steps E6100 und den Shimano Steps E7000 ergänzt.

Vier Shimano E-Bike-Systeme für jeden Anspruch

Shimano teilt seine Antriebe ein in zwei Kategorien - fertig. Welcher Motor mit welchem Akku besonders gut harmoniert, muss dich nicht weiter kümmern. Du musst dir lediglich überlegen, was du mit deinem E-Bike vorhast. Die restliche Gedankenarbeit macht sich Shimano für dich. Wenn du dich also entschieden hast für die City, Offroad-Action oder längere Fahrradtouren, musst du dich nur noch umsehen nach einem E-Bike mit dem entsprechen-den STEPS-Antrieb.

Shimano STEPS E6000: Entspannt, effizient und elektrisch durch die City

Der erste Shimano-E-Bike-Antrieb, den wir dir vorstellen möchten, ist für die Stadt gemacht. Die darf auch ruhig etwas größer sein, denn der Akku des Shimano STEPS E6000 E-Bike-Antriebs hat laut Hersteller bis zu 150 km Reichweite. Wenn deine Stadt nicht ganz so groß ist, reicht es aus, dein E-Bike etwas seltener zu laden, das erhöht die Lebensdauer des Akkus.

Der Motor des STEPS E6000 ist ebenso wie der Akku haargenau an die Anforderungen des Großstadtlebens angepasst. Er ist besonders leicht, denn mit Gehsteigkanten oder anderen Stufen ist ja in der Stadt bekanntlich immer zu rechnen. Auch typisch für die Stadt: ständiges Anfahren. Um dir das Anfahren zu erleichtern, schaltet der Shimano STEPS E6000 automatisch einen Gang runter, komfortabler wird es nicht!

Eigentlich kannst du dir die komplette Schalterei sparen, wenn du dich für einen Shimano STEPS E6000 Di2 mit automatischer Schaltung entscheidest. Hier schaltet der Antrieb für dich, die Gänge werden basierend auf deiner Trittkraft ausgewählt. Mit einem Shimano STEPS Di2 Antrieb fährst du also gewissermassen ein E-Bike mit Automatik.

Die Schubkraft, die der Motor beisteuert, dosierst du selbst über einen Schalter am Lenker. Es gibt verschiedene Unterstützungsstufen, du kannst dir daher aussuchen, ob du selbst viel Kraft aufwenden möchtest. Dann schalte in den Öko-Modus, hol dir dein Work-Out ab und freu dich über eine größere Akkureichweite. Oder vielleicht möchtest du außer locker-leichtem Treten auf weitere Eigenleistung verzichten? Dann wähle ein höheres Assistenzlevel und lass den Motor für dich arbeiten. Grundsätzlich gilt folgende Faustregel: je mehr Arbeit der Motor übernimmt, desto weniger Reichweite hat der Akku.

Ganz besonders praktisch ist in der Stadt der Walk-Modus. Immer wieder musst du dein E-Bike ein Stück schieben, nicht ganz einfach bei einem Fahrrad, das um die 20kg wiegt. Der Walk-Modus lässt dein E-Bike schön brav im Schritttempo neben dir herrollen.

Die Assistenzlevel de Motors haben übrigens nichts zu tun mit den Gängen des Fahrrads. Du kannst dein Fahrrad ganz wie gewohnt über eine Gangschaltung an das Gelände, die Steigung oder deine Tagesform anpassen, außer du gönnst dir die oben erwähnte Shimano Di2 Schaltung. Natürlich aht auch der Shimano STEPS E-Bike Antrieb ein Display am Lenker, das dir wichtige Informationen zu deinem E-Bike und deiner aktuellen Fahrt liefert.

Nicht nur City: Shimano STEPS E6000 für Trekking

Nicht ganz City, aber auch nicht ganz off-road: Fahrradtrekking ist eine ganz eigene Disziplin. Hier geht es um die ganz langen Strecken auf dem Bike, da kommen ein City-Bike oder ein Mountainbike nicht mit, denn dafür sind sie nicht gebaut. Was ganz prima passt, ist der Shimano STEPS E6000 City Antrieb, sofern er sich nicht an einem City-E-Bike befindet, sondern an einem E-Trekking-Fahrrad. Effizienz und große Reichweite bringt der Antrieb mit, er wird für Touren allerdings kombiniert mit einer breitgefächerten Auswahl an Gängen und Touren-tauglichen Komponenten. Für den Trekkingrahmen und die entsprechenden anderen Bauteile ist dann der Fahrradhersteller zuständig.

Shimano STEPS E6100: Die Zukunft

Gerade rechtzeitig zum Weihnachtsgeschäft im Winter 2018 hat Shimano eine neue Generation der STEPS-Antriebe angekündigt. Es wird eine komplett überarbeitete Version der Shimano STEPS-Antriebe für City-E-Bikes und Trekkingräder geben. Die Akkus werden kleiner und leistungsstärker und bieten nicht nur mehr Reichweite, sondern haben laut Shimano auch eine längere Lebensdauer. Die Motoren werden leistungsfähiger, dabei aber kleiner, unauffälliger und leichter. Auch bei der Bedienung wurde noch einmal nachgebessert: Noch intuitiver und deutlich benutzerfreundlicher soll die Bedienung in der Neuauflage werden.

Wenn du gerade auf der Suche nach einem E-Bike bist, hat eine neue Generation Antriebe für dich riesige Vorteile, und da ist es völlig egal, ob es das erste E-Bike oder das nächste werden soll. Wenn du ein aktuelles Modell mit dem neuen Antrieb aussuchst, kannst du sicher sein, dass dein E-Bike technisch auf dem allerneusten Stand ist. Effizient, robust, leistungsstark… aber nicht billig.

Aber auch für Interessenten mit einem begrenzten Budget ist das Erscheinen eines neuen Antriebs eine gute Nachricht.

Bordcomputer Optionen

• Display - Ladestand, eingestelltes Unterstützungslevel, restliche Reichweite, Geschwindigkeit, u.a.
• Drahtlose Koppelung mit einem Smartphone
• Koppelung über die Junction-Box mit einem Display von Garmin oder SIGMA
• Nur mit der Junction-Box, die über ein grünes oder rotes LED den Ladestand und den Unterstützungsmodus anzeigt

Off-Road mit dem Shimano STEPS E8000

Wenn du bis an deine Grenzen gehst, sollte dein Bike mithalten, richtig? Das gilt auch für sämtliche E-Komponenten, ganz klar. Vor allem in seine Mountainbike-Antriebe STEPS E8000 steckt Shimano daher alles an Power, was derzeit auf dem Markt zu haben ist. Die Akkus sind nicht nur auf Langlebigkeit ausgelegt und bieten jede Menge Reichweite, sie müssen außerdem mit groben Stößen und dauerhaftem Schütteln klarkommen. Wasser, Hitze und Kälte? Kein Thema.

Die Motoren sind auf pure Kraft ausgelegt. Das Geheimnis ist aber, dass du nicht merken sollst, dass du auf einem E-Bike sitzt. Daher wurde die Motor für kürzere Kettenstreben konzipiert, eine lineare Unterstützungsleistung war ebenso Pflicht genauso wie der Platz für breite Reifen und die Kompatibilität mit Federungen aller Art.

Der komplette Antrieb verschanzt sich hinter einer Abdeckung. Das hat nicht nur ästhetische Gründe, sondern so ist er gleichzeitig geschützt vor Wetterkapriolen, Spritzwasser aus Bachläufen, fliegendem Split oder Schlamm. Na, haben wir dir schon Lust gemacht auf dein nächstes Outdoor-Abenteuer? Bergab? Mit 25 km/h? Mehr geht ja nicht? Klar, geht doch! Selbstverständlich entkoppelt der Motor vollständig, wenn du es den Berg hinunter schneller krachen lässt.

Off-Road auf dem Bike heißt: volle Konzentration. Nichts darf dich ablenken, schon der kleinste Fahrfehler kann dich in echt unangenehmen Kontakt mit der Botanik bringen. Und wenn es dazu kommt, ist ein großes Display einfach nur unnötige Angriffsfläche. Zum Shimano STEPS E8000 gehört daher ein kompaktes Display, es sitzt nicht oben auf dem Lenker, sondern dahinter, direkt neben dem Vorbau, so dass es bei Stürzen besser geschützt ist. Eine klare Anzeige ohne viel Schnickschnack zeigt dir auf einen Blick alles, was du wissen musst - so kannst du dich ganz und gar dem Trail widmen.

Wie ernst Shimano es damit meint, dich auf einem E-Bike ins Gebirge zu locken, zeigen auch die Angaben der möglichen Reichweiten. Wir haben es weiter oben schon erklärt, je weniger Unterstützung der Akku liefern muss, desto weiter kommst du mit einer Ladung. Bei den STEPS Mountainbike-Antrieben sind aber eben nicht nur die Kilometer angegeben, sondern auch die Höhenmeter. So kommst du mit dem Boost-Modus etwa 50km weit oder 400 Höhenmeter den Berg hinauf. Im Trail-Level werden es dann schon 75km oder 600 Höhenmeter.

Bordcomputer:

Ladestand, eingestelltes Unterstützunglevel und Geschwindigkeit.

Shimano legt nach: Der E7000

Der Shimano STEPS E8000 MTB gilt aktuell als einer der besten Motoren, die derzeit auf dem Markt zu bekommen sind. Power, Effizienz, Fahrverhalten - alles perfekt. Was kann da also jetzt noch kommen? Mit dem STEPS E7000 will Shimano neue E-MTB-Bereiche erschließen und vor allem die Tourenbiker ansprechen. Daher wurde der neue E7000 eher für freizeitorientierte E-Mountainbikes entwickelt und hat entsprechend anpassbare Unterstützungsstufen und eine einfachen Bedienung im Gepäck.

Außerdem neu: 60Nm statt 70Nm Drehmoment, neue Schalter, eine neue Antriebseinheit und vielfältige Displayoptionen.

Der Motor kommt besonders klein und flach daher. Ebenso wie der „Größere“ wiegt er 2,9 kg und bietet je nach Bodenfreiheit Kurbeln mit 165mm, 170mm oder 175mm an. Selbstverständlich bekam der Motor ein besonders robustes Gehäuse verpasst, schließlich soll er jede Action schadlos mitmachen können. Als Mittelmotor beeinflusst er das Fahrverhalten eines Mountainbikes kaum - du wirst dich also ganz wie auf einem unmotorisierten MTB fühlen.

Dabei kann die Antriebscharakteristik ganz individuell an deine Vorlieben angepasst werden - und zwar mithilfe der neuen Smartphone App. „Explorer“, „Dynamic“ oder „Custom“ heißen die Voreinstellungen und passen das Fahrverhalten deinen Vorstellungen an - je nachdem, ob du eher auf Reichweite aus bist, eine dynamische Beschleunigung oder eine angepasste Mischung aus beidem. Zusammen mit den Unterstützungsstufen Eco, Trail und Boost werden dem Fahrer so zahlreiche Abstimmungsmöglichkeiten geboten.

Beim Design der neuen Schalter hat Shimano auf Kompaktheit und Ergonomie geachtet. Der Schalter lässt sich aufgrund seiner kleinen Maße perfekt ins Cockpit integrieren und dank überarbeiteter Haptik auch mit dicken Handschuhen bequem bedienen. Auch das Display folgt den Designvorgaben kompakt und funktional. Das System-Display SC-E7000 ist extrem übersichtlich und zeigt die wichtigsten Infos - von Unterstützungsmodus über Geschwindigkeit bis hin zum Akku-Ladezustand oder - bei Di2-Schaltsystemen - der gewählte Gang.

Externe Geräte können mit einem neuen Wireless Modul via BTLE oder ANT angebunden werden, sodass du auch auf kompatiblen GPS-Geräten oder dem Smartphone die Informationen anzeigen kannst.

• Ladezeit: 80% in 2,5 Stunden; 100% in 5

Elektronische Schaltungen: Ein Überblick

Elektronische Schaltungen kommen inzwischen an vielen hochwertigen Fahrrädern zum Einsatz. Ein Überblick über die Systeme. An vielen High-End-Mountainbikes, -Rennrädern und -Gravelbikes findet man bereits ab Werk elektronische Schaltungen. Auch bei Individualaufbauten und als Upgrades werden sie immer beliebter. Die meisten funktionieren mittlerweile wireless, andere semi-wireless, also mit einer Mischung aus Funktechnologie und Kabelübertragung. Alle bieten Vorteile gegenüber Schaltgruppen mit Bowdenzügen: Sie schalten präziser und zuverlässiger.

Der offensichtliche Vorteil elektronischer Schaltungen: Du musst Dich nicht mehr um Bowdenzügen kümmern. Vieles wird dadurch einfacher. Das betrifft Montage, Einstellung, Wartung und Verschleiß. Kabel oder Funkverbindungen müssen weder nachgestellt noch regelmäßig ausgetauscht werden. Einmal eingerichtet, liefern sie Dir konstante Schaltpräzision.

Zum Schalten drückst Du Knöpfe: Sie haben keine langen Hebelwege, erfordern keine großen Bedienkräfte und ihre Mechanik verschleißt nicht durch Schmutz. Motoren in Schaltwerk und Umwerfer übernehmen die Hauptarbeit - jedes Mal gleich schnell und stark.

Shimano Di2: Alle Gruppen im Überblick

Shimanos elektronisches Schaltsystem ist länger am Markt als alle anderen und unter anderem bekannt für seine hohen Schaltgeschwindigkeiten. Die Abkürzung Di2 steht für „Digital Integrated Intelligence“. Waren die Di2-Gruppen zunächst semi-wireless, hat Shimano im Sommer 2025 auch neue Schaltgruppen eingeführt, die komplett ohne Kabel auskommen. Je nach Fahrradtyp stehen Dir folgende Gruppen zur Auswahl:

Aufgepasst beim E-MTB: Die neuen Shimano E-MTB-Schaltwerke bieten Dir mit einem Shimano-EP8- oder -EP6-Motor ein optimal aufeinander abgestimmtes System. Dadurch kannst Du smarte Funktionen, wie etwa automatisches Schalten, nutzen.

Aufgepasst bei der Shimano-CUES-Di2-Gruppe: Die CUES Di2 mit ihrer automatischen Schaltfunktion wurde für urbane E-Bikes entwickelt, aber auch schon an anderen E-Bike-Kategorie verbaut. Zusammen mit Shimanos 2025 vorgestelltem Q'AUTO-System bringt die CUES Di2 automatisches Schalten nun auch an nicht-motorisierte Urban- und Gravelbikes. Durch einen Dynamo in der Hinterradnabe wird das System mit dem notwendigen Strom versorgt - Du brauchst also nicht mal mehr einen Akku.

Shimano Di2: Ergonomie

Die Belegung der Schalter ist in der Standardkonfiguration an mechanische Schalthebel angelehnt: Du hast zwei Taster, einen zum Hoch- und einen zum Runterschalten. Beim Mountainbike sind die beiden Taster, wie gewöhnlich, unter dem Lenker montiert. Beim Rennrad befinden sich die beiden Schalter direkt hinter dem Bremshebel. Das gemeinsame Bewegen von Schalt- und Bremshebel entfällt - Kraft gespart!

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