Shimano Rennrad Schaltung: Erklärung und Überblick

Schwergängige Schaltungen waren gestern! Elektronische Schaltgruppen, die mit Hilfe von Drahtlos-Technik und hochpräzisen Stellmotoren blitzschnell die Übersetzung ändern, erobern rasant den Markt. Wir erklären, wie sie funktionieren, und geben eine Übersicht über die wichtigsten Hersteller und deren elektronische Schaltgruppen.

Die Revolution der elektronischen Schaltungen

Die Erfindung der Seilzug-gesteuerten Schaltung war eine Revolution in der Fahrradtechnik. Und man muss sagen: Dieses Funktionsprinzip hat durch stetige Weiterentwicklung bis heute eine hohe Perfektion erreicht. Dennoch sind Bowdenzug-Systeme seit jeher anfällig gegen Verschmutzung und Verschleiß. Die Folge: Schwergängige und ungenaue Gangwechsel verbunden mit einem relativ hohen Wartungsaufwand. Aber die Tage der Seilzüge sind gezählt!

Servomotor statt Bowdenzug

An modernen Mountainbikes und Rennrädern drängen sich bis zu 13 Ritzel am Hinterrad. Der Platz zwischen Hinterbau und Speichen ist jedoch begrenzt. Deshalb sind die Abstände zwischen den einzelnen Ritzeln mit jeder Generation geringer geworden. Die Folge: Der Schaltkäfig muss heute pro Gangstufe extrem wenig Weg zurück legen. Und darüber hinaus präzise aufs Zehntel-Millimeter unter dem gewählten Ritzel stehen bleiben. Mit dieser Aufgabe sind Bowdenzüge, die einer gewissen Dehnung und Verschleiß unterliegen, zunehmend überfordert.

Bei elektronischen Schaltungen übernimmt diesen Job ein präziser Servomotor, der sich direkt im Schaltwerk beziehungsweise im Umwerfer befindet. Die Mini-Motoren erhalten ihre Schaltbefehle via Kabel oder besser noch via Funk vom Schalthebel am Lenker. Dadurch sind alle Gangwechsel stets identisch, präzise und schnell. Die Servos werden von kleinen Akkus mit Energie versorgt, die sich je nach Hersteller an unterschiedlichen Stellen des Bikes befinden.

Shimano Di2: Der Marktführer

Der Komponenten-Marktführer stellte seine erste elektronische Schaltgruppe fürs Rennrad im Jahr 2010 vor: Die Dura Ace Di2. Die Ultegra Di2 Gruppe folgte einige Jahre später. Bis zur Generation 2022 wurden die Schaltbefehle bei beiden Gruppen via im Rahmen verlegter Kabel übertragen. Mit Präsentation der elektronischen 105 Di2 Gruppe im Jahr 2022 hielt bei Shimano die Drahtlos-Technik Einzug. Während die preiswerte „Volksgruppe“ 105 Di2 ausschließlich per Funk schaltet, hat man bei den aktuellen Gruppen Ultegra Di2 und Dura Ace Di2 die Wahl zwischen Kabel und Wireless-Technik.

Vor einigen Jahren wurde die Di2-Technik auch für Mountainbikes vorgestellt. Und relativ neu auch im Lifestyle-Bereich. Aktuell gibt es eine Shimano XT Di2 MTB-Gruppe und die zuletzt präsentierten CUES Di2 Komponenten für Trekking- und Citybikes. Im Gegensatz zu den elektronischen Rennrad-Schaltungen sind diese Di2 Gruppen jedoch ausschließlich an E-Bikes zu finden. Und auch nur, wenn die E-Bikes ab Werk mit den Di2-Komponenten ausgestattet sind. Weitere Besonderheiten: Bei den Schaltungen stehen die beiden neuen Modi Auto-Shift und Free-Shift zur Wahl. Auto-Shift kann die Schaltvorgänge vollautomatisch übernehmen. Mit Free-Shift lassen sich die Gänge im Leerlauf wechseln, also ohne zu treten.

Bedienung und Energieversorgung

Am Rennrad kommen die optisch bekannten Schalt-/Bremshebel zum Einsatz. Anders als bei den mechanischen Schaltungen ist der Bremshebel aber nicht schwenkbar. Dafür liegen hinter dem Bremshebel zwei leichtgängige Taster, mit denen die Schaltvorgänge ausgelöst werden. Optional erhältlich sind Satelliten-Schalter, die am Oberlenker, den Lenkerenden oder vorne an Zeitfahrlenkern montiert werden können. Bei den Di2 Mountainbike Gruppen sitzt der (Doppel-)Taster an der üblichen Position unter dem rechten Lenkergriff und wird mit dem Daumen bedient.

Der zum Schalten benötigte Strom kommt von einem zentralen Akku, der meist im unteren Teil des Rahmens oder in der Sattelstütze sitzt. Die zentrale Ladebuchse befindet sich am Schaltwerk. Die Schalt-Bremshebel sind mit Knopfzellen-Batterien ausgestattet. Bei einer Reichweite von rund 2000 Kilometern und entsprechend vielen Gangwechseln, muss man kaum Angst haben, dass die Energie unerwartet ausgeht. Und das Aufladen ist in anderthalb Stunden erledigt.

Individualisierung

Mithilfe von Bluetooth und der Verbindung zum Smartphone (E-Tube App) lassen sich die Schaltgruppen in vielen Funktionen individualisieren. Beispiel Rennrad: Der Syncro-Shift Modus ermöglicht, dass die Schaltung lediglich mit dem rechten Schalthebel fürs Schaltwerk bedient werden kann. Das heißt, bei entsprechender Übersetzung führt der Umwerfer die nötigen Wechsel am Doppelkettenblatt automatisch durch. Des weiteren wird die Feinjustierung von Schaltwerk und Umwerfer via App erledigt.

Sram AXS: Kabellose Freiheit

Der US-amerikanische Komponentenhersteller SRAM hat ganze 10 E-Gruppen für Rennräder und Mountainbikes im Programm. Zu erkennen sind die Komponenten am Namenszusatz AXS. Neuester Zuwachs sind die vier Transmission Gruppen, die grundsätzlich mit Strom schalten. Transmission ist die Bezeichnung der neu entwickelten Schaltwerke, die direkt am hinteren Ausfallende mit Hilfe der Steckachse montiert werden. Die Übertragung der Schaltbefehle erfolgt bei SRAM stets kabellos. Die Montage einer SRAM Wireless-Schaltgruppe ist deshalb so einfach wie nie, denn es gibt auch keine Kabel, die zu einem separaten Akku führen. Denn dieser sitzt direkt am Schaltwerk, beziehungsweise am Umwerfer.

Bedienung

Auch bei der Bedienung und der Schaltlogik geht Sram seinen eigenen Weg. Beispiel Rennrad-Gruppen: An jedem Brems-/Schalthebel gibt es einen Schalthebel, die in Kombination wie die Lenkrad-Schaltwippen an einem Sportwagen funktionieren. Drücken links schaltet am Schaltwerk in einen leichteren Gang (Kette steigt). Drücken am rechten Hebel schaltet hinten in einen schwereren Gang (Kette fällt). Drückt man beide Taster gleichzeitig, schaltet der Umwerfer aufs große beziehungsweise aufs kleine Kettenblatt, je nachdem, wo die Kette gerade aufliegt. Wie bei Shimano lassen sich optional erhältliche Zusatzschalter an Ober- oder Unterlenker montieren. Es handelt sich dabei um einfache Schaltknöpfe, so genannt Blibs.

Bei den Mountainbike-Gruppen sitzt ein kompakter Daumen-Schalter unterhalb des rechten Lenker-Griffs, so wie man es von herkömmlichen Daumen-Schalthebeln her kennt. Je nach Baureihe/Gruppe funktionieren sie wie kleine Wippschalter (AXS) oder über zwei separate Tasten zum hoch- und runterschalten (Transmission). Da es bei Sram MTB E-Gruppen ausschließlich mit 1-fach Kettenblatt gibt, fallen Umwerfer und linke Schalthebel weg.

Individualisierung

Wie bei modernen Systemen üblich lassen sich die elektronischen Sram Schaltgruppen über eine App feinjustieren und sogar auf die eigenen Bedürfnisse hin anpassen. Das geht so weit, dass man sogar die Schaltlogik ändern kann. Interessant ist auch, dass die Komponenten der AXS Gruppen untereinander kompatibel sind. Beispielsweise lässt sich ein Eagle AXS Schaltwerk (MTB) mit AXS Rennrad-Hebeln ansteuern. Das Eröffnet tolle Möglichkeiten, ein Adventure-, Reise- oder Gravelbike mit breitbandigem 1-fach Antrieb aufzubauen. Auch die elektronisch gesteuerte Reverb Teleskop-Sattelstütze lässt sich ins System integrieren.

Die Shimano Rennrad Gruppen im Überblick

Genau wie im Mountainbike Bereich gibt es auch bei den Rennrädern, Cyclocrossern und Gravelbikes diverse Qualitätsunterschiede zwischen den Schaltgruppen, die an den Bikes verwendet werden. Auch für Rennräder werden sehr günstige Schaltgruppen angeboten. Aufgrund des rein sportlichen Einsatzbereiches von Rennrädern empfehlen wir allerdings nicht unter einer Shimano Tiagra einzusteigen und gehen deshalb auch nicht genauer auf die Gruppen darunter ein.

Die Rangordnung der Gruppen

Der Einsteiger Bereich startet bei der Tiagra Gruppe und die hochwertigste Gruppe, Shimano Dura Ace, wird von den besten Teams der Welt bei den härtesten Rennen gefahren. Egal ob von der gemütlichen Wochenendausfahrt oder den anspruchsvollsten Einsatz, von Shimano gibt es eine passende Gruppe für jeden Bedarf. Der Name gibt also die Information über die Qualitätsstufe der Gruppe. Die Nummer hinter dem Namen indexiert die Generation der Gruppe. Beispielsweise ist die 105 R7000 die neueste Iteration der 105er und ihr Vorgänger war die R5700.

Die generellen Unterschiede zwischen den Schaltgruppen

Von Gruppe zu Gruppe werden hochwertigeren Materialien und genauere Fertigungstoleranzen verwendet. Das bedeutet, dass die hochwertigen Gruppen aufwändiger zu fertigen sind und die hochwertigen Materialien zusammen mit dem größeren Herstellungsaufwand einen höheren Preis, allerdings auch eine genauere Schaltperformance und geringeres Gewicht erzeugen. Beispielsweise wiegt eine 11-28 Zähne Kassette der Dura Ace Gruppe 193g und eine 105er Kassette mit gleicher Abstufung 284g. Dieser Gewichtsvorteil wird durch einen Carbon Ritzelträger und Titanritzel erzielt. Die 105er Kassette ist damit also knapp 50% schwerer als die Dura Ace Kassette, allerdings auch ca. 80% günstiger.

Tiagra R4700

Wie oben bereits erwähnt, ist die Tiagra Gruppe an Einsteiger gerichtet und bietet einen günstigen Preis mit guter Funktionalität, allerdings leichten Abstrichen in puncto Gangauswahl und Ergonomie. Tiagra verfügt über eine Kurbel mit zwei oder drei Kettenblättern, obwohl eine dreifach Kurbel im Rennrad Bereich recht selten anzutreffen ist, und einer 10-Fach Kassette. Seit der 4700er Serie ist die Tiagra auch mit hydraulischen Scheibenbremsen erhältlich. Die Brems-Schalthebel sind in ihrer Form sehr ähnlich zur aktuellen 105er und Ultegra. Die Felgenbremshebel unterscheiden sich hingegen stark von der Ergonomie der neuesten Hebel.

Die Auswahl an Übersetzungen der Kassette sind recht eingeschränkt im Vergleich zu den hochwertigeren Gruppen.

105 R7000

Bei jeder neuen Generation der 105er schreiben die Fachzeitschriften “die 105er ist näher an Ultegra als je zuvor” und es stimmt. Die R7000 Ist fast identisch zur Ultegra was die Ergonomie und Übersetzungen angeht. Die Brems-Schaltgriffe gibt es sogar in einer kleineren Version für Fahrer*innen mit kleinen Händen.

Wie auch die mechanischen Ultegra und Dura Ace, gibt es auch die 105er Gruppe nur noch mit zweifach Kurbeln und 11 Ritzeln an der Kassette. Die Übersetzungsbandbreite wird über die Kettenblätter (Standard 53-39, Semi-Compact 52-36 oder Compact mit 50-34 Zähnen) und die Kassette erzeugt, die es mit einer maximalen Zähnezahl von 25 bis 34 Zähnen gibt.

Ultegra R8000

Jetzt kommen zum ersten mal in der Gruppenreihenfolge Leichtbaukomponenten und besonders hochwertige Materialien zum Einsatz. Das bedeutet zum einen Gewichtsersparnis und etwas genauere Schaltvorgänge sowie ein präziseres Schaltgefühl. Sowohl die Kette als auch die Kassette bekommen eine spezielle Beschichtung, die für schnellere Schaltvorgänge sorgt. Insgesamt sorgen viele Anpassungen im Detail für ein spürbar besseres Schaltverhalten und geringeres Gewicht gegenüber der 105er Gruppe.

Dura Ace R9100

Carbon, Titan und ein unvergleichliches Finish. Die Dura Ace ist als Top Gruppe bis ins letzte Detail entwickelt und definitiv an die Rennfahrer und absoluten Enthusiasten gerichtet. Hier geht es darum, die letzten Gramm Gewichtsersparnis herauszukitzeln und weniger um eine Verbesserung der hervorragenden Schaltperformance der Ultegra.

Di2 Ultegra 8100 und Dura Ace 9200

Mit dem 12. Ritzel, neuen Schaltungstechnologien und verbesserter Bremsperformance sitzen die Ultegra und Dura Ace Di2 Gruppen an der Spitze der Rennrad Gruppen von Shimano. Das zusätzliche Ritzel an der Kassette wurde schlau integriert und sorgt für eine besonders feine Abstufung bei fast jeder Geschwindigkeit. Die Hyperglide+ Technologie aus den neuesten MTB Gruppen wurde in die neuesten Di2 Gruppen adaptiert und macht Schaltvorgänge geschmeidiger und schneller.

Die größte Neuerung neben dem 12. Ritzel ist die kabellose Übertragung von Schaltbefehlen der Bremsschalthebeln.

Mechanische vs. Elektrische Schaltungen

Der grundlegende Unterschied zwischen diesen Systemen besteht in der Übertragung des Schaltimpulses an Schaltwerk und Umwerfer.

• Mechanisch: über ein System von Schaltzügen
• Elektronisch: über Kabel oder Funk
• Hydraulisch: durch Hydraulikflüssigkeit in speziellen Hydraulikleitungen

Vor- und Nachteile mechanischer Rennradschaltungen:

• + Gewicht
• - Verschleiß der Züge
• + Leichte Reparatur unterwegs (z.B. bei gerissenen Zügen)
• - Schwergängig bei ungünstiger Verlegung der Züge
• + (relativ) preiswert

Vor- und Nachteile elektronischer Rennradschaltungen:

• + Stets optimale Funktion
• - Abhängigkeit von Stromquelle
• + Relativ unempfindlich gegen Schmutz
• - Reparatur unterwegs kaum möglich
• - Meist höheres Gewicht als mechanische Schaltungen

Vor- und Nachteile hydraulischer Rennradschaltungen:

• + Stets optimale Funktion
• - Reparatur unterwegs kaum möglich
• + Tausch oder Nachstellen von Zügen nicht nötig
• - Höheres Gewicht als mechanische Schaltungen
• + Weniger anfällig, schwergängiger in der Funktion als mechanische Schaltungen

Felgenbremse oder Disc?

Auch in Sachen Bremsen hat es in den letzten Jahren interessante Entwicklungen am Rennrad gegeben. Lange Zeit war die (mechanische) Felgenbremse am Rennrad alternativlos. Seit ungefähr fünf Jahren werden immer mehr Rennräder mit (hydraulischen) Scheibenbremsen angeboten, sodass nun zwischen zwei Systemen mit ihren Vor- und Nachteilen gewählt werden kann:

• Felgenbremse
• Scheibenbremsen

Vor- und Nachteile von Felgenbremsen:

• + geringes Gewicht
• - Geringe Bremskraft bei nassen Verhältnissen
• + leichte Wartung
• - Verschleiß von Felgen

Vor- und Nachteile Scheibenbremsen:

• + hohe, zuverlässige Bremskraft bei allen Wetterverhältnissen
• - Schwerer als mechanische Felgenbremsen
• + kein Verschleiß der Felgen
• - Neigen unter nassen Bediengungen gelegentlich zum quietschen
• - Unterwegs kaum zu reparieren

Shimano, SRAM oder Campagnolo?

Komplette Rennrad-Gruppen werden von fünf Herstellern angeboten:

• Shimano
• SRAM
• Campagnolo
• FSA
• Rotor

Shimano und Campagnolo sind die Hersteller, die schon am längsten im Geschäft sind. SRAM, vormals Sachs, ist noch nicht ganz so lange dabei. Relativ neu auf dem Rennradmarkt sind Rotor und FSA.

Übersicht der Gruppen

Die drei großen Hersteller Shimano, SRAM und Campagnolo bieten jeweils mehrere Schaltgruppen unterschiedlicher Qualitäts- und damit auch Preisklassen an. Diese sind hier von der hochwertigsten zur preiswertesten Gruppe aufgeführt:

Glossar

Bowdenzug

Der Bowdenzug (benannt nach seinem Erfinder, Ernest Monnington Bowden) ist ein Stahlseil, das den Schaltimpuls vom Schalthebel mechanisch an das Schaltwerk oder den Umwerfer überträgt.

E-Schaltung

Statt durch einen Bowdenzug wird der Schaltimpuls per Kabel oder Funk übertragen. Den Schaltvorgang selbst lösen elektrische Stellmotoren in Schaltwerk und Umwerfer aus, wodurch das Schalten präziser und schneller wird.

Einfach-Antriebe

Der Name leitet sich vom einzelnen Kettenblatt an der Kurbel ab, darum sagt man im englischen Sprachraum auch „one-by“ (1x). Weite Verbreitung vor allem am Mountainbike fanden diese Schaltungen durch Kassetten mit großer Spreizung von bis zu 520 Prozent vom kleinsten zum größten Ritzel, was deutlich mehr ist, als viele Zweifach-Schaltsysteme bieten.

Kassette

Die Kassette wird auf den Freilaufkörper der Hinterradnabe gesteckt oder geschraubt. Je hochwertiger Kassetten sind, desto weniger Einzelteile enthalten sie.

Entfaltung

Die Entfaltung gibt an, wie viel Weg ein Fahrrad mit einer Kurbelumdrehung effektiv zurücklegt. Sie berechnet sich aus dem Außenumfang des (hinteren) Laufrades und der Übersetzung des eingelegten Ganges.

Freilaufkörper (XD, XDR, Microspline & Co.)

Der Freilaufkörper ist ein zentrales Bauteil der meisten Naben an Mountainbike und Rennrad. Er bewirkt, dass man über die Kette im Uhrzeigersinn Kraft in die Nabe einleiten und so das Fahrrad antreiben kann.

Hebelschellen (Matchmaker etc.)

Für ein aufgeräumtes und platzsparendes Cockpit nutzen viele Mountainbiker und Reiseradler Hebelschellen. Sie ermöglichen die Montage von Schalthebeln oder des Hebels der Teleskopsattelstütze direkt an der Lenkerschelle des Bremshebels.

Kapazität

Die Kapazität ist eine sehr präzise Angabe der Übersetzungsbandbreite aller Gänge einer Schaltung. Meist wird die Kapazität benötigt, um die Kompatibilität von Schaltwerken herauszufinden.

Kettenlinie

Die Kettenlinie gibt an, um wie viel Millimeter rechts von der Rahmenmitte die Kette auf dem Kettenblatt läuft.

Kettenschaltung

Zum Übersetzungswechsel wird die Kette von einem Schaltwerk (am Hinterrad) und bei Bedarf einem Umwerfer (an der Kurbel) über diese Ritzel und Kettenblätter bewegt. Die ungeschützte Lage der Bauteile bedarf einer intensiveren Pflege als sie bei Nabenschaltungen notwendig ist.

Lineares / Sequenzielles Schalten

Lineares Schalten beschreibt die direkte Abfolge von auf- oder absteigenden Übersetzungen beim Schalten. Beim sequenziellen Schalten hingegen werden zwei oder drei Kettenblätter berücksichtigt: Um die rechnerisch nächste sinnvolle Übersetzung einzulegen, müssen teilweise Schaltwerk und Umwerfer zugleich bedient werden.

Lochkreisdurchmesser

Der Lochkreisdurchmesser ist eine eindeutige Angabe der Kompatibilität von Kettenblättern.

Nabenschaltung

Es gibt Nabenschaltungen ab zwei und bis 14 Gängen. Sie zentrieren das Gewicht der Schaltung auf die Hinterradnabe und lassen sich nicht unter Last, dafür aber im Stand schalten.

Narrow-Wide

Narrow-Wide beschreibt das Zahnprofil der Zähne an Kettenblättern von Einfach-Schaltungen. Die Zähne sind abwechselnd schmaler und breiter, korrespondierend zu den Zwischenräumen in den Kettengliedern. Dieses Design sorgt für einen optimalen Halt der Kette auf dem Kettenblatt auch bei heftigen Schlägen.

Schaltauge

Als Schaltauge wird das bislang übliche M10-Gewinde bezeichnet, an dem das Schaltwerk in den Rahmen geschraubt wird.

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