Die Funktion des Shimano Schaltwerks: Ein detaillierter Überblick

Mountainbiken ohne Schaltwerk? Das klingt nach einer sehr mühsamen Geschichte. Glücklicherweise können wir mit einer Kettenschaltung die Übersetzung ändern und damit auch die nötige Kraft variieren, mit der wir in die Pedale treten müssen.

Aufbau und Funktionsweise des Schaltwerks

Betrachten wir das Schaltwerk genauer: Es ist zuständig für die Gangwechsel am Hinterrad und wie ein Parallelogramm mit vier Gelenken aufgebaut. Damit der hintere Werfer die Kette auf verschiedene Ritzel legen kann, ist es in Richtung der Nabe und der Kettenstrebe beweglich. Der genaue Schwenkbereich ist dabei einstellbar.

Eine Feder, die permanent gespannt ist, schwenkt den Schaltarm nach außen von der Nabe weg. Dadurch wandert die Kette auf das kleinste Ritzel. Nun kommt der Schalthebel ins Spiel, der den Bowdenzug durch Rasterungen strafft und lockern kann. Durch Erhöhung der Zugspannung wirkt man der Feder im Schaltwerk quasi entgegen. Bedeutet: Wird der Bowdenzug nun straffer gezogen, überwindet er den Widerstand der Schaltwerksfeder. Somit schwenkt das Schaltwerk in Richtung Nabe, also in Richtung des größten Ritzels bzw. auf jenes.

Durch feine Rasterungen im Schalthebel hält der Schaltzug seine Spannung, so kann gezielt ein Gang eingelegt werden. Damit die Kette sich zur Fahrtrichtung quer bewegen kann, um aufs nächste Ritzel umgelegt zu werden, ist der Schaltkäfig mit zwei Umlenkrollen versehen. Der horizontal bewegliche Arm des Schaltwerks ist ebenfalls mit einer Feder ausgestattet. Sie ist für die Kettenspannung zuständig. Diese Feder ist bei modernen Schaltwerken sehr kräftig gestaltet, um bei Einfach­Antrieben lästiges Kettenschlagen zu verhindern.

Die Größe des Schaltwerkskäfigs ist von der Größe der Kassette abhängig. Bei Kassetten mit großen Ritzeln, wie zum Beispiel bei einem gängigen 1 x 12­System, ist der Schaltkäfig extrem lang, um die Kette auf ein 50er­Ritzel zu hieven. Bei älteren 2 x 10­Schaltungen fällt der Käfig kürzer aus.

Bestandteile eines typischen Schaltwerks

• Schräg-Parallelogramm: Bewegt den Schaltkäfig.
• Schaltkäfig: Beinhaltet zwei Schaltrollen.

Schaltwerke können je nach Käfiglänge unterschiedliche Kapazitäten haben. Moderne Schaltwerke sind mit einer Sprungfeder angetrieben.

Low Normal vs. Top Normal Schaltwerke

Das Low Normal Schaltwerk oder auch Invers-Schaltwerk wird von der Feder auf den kleinsten Gang gezogen. Das heißt, dass bei kompletter Zugentspannung das Schaltwerk in das größte Ritzel gezogen wird. Bis in die 1950er Jahre hinein waren alle Schaltwerke Low Normal. Als Campagnolo das Parallelogrammschaltwerk einführte, wurden die Top Normal-Schaltwerke zum Standard. Der hauptsächliche Vorteil der High Normal-Schaltwerke ist der, dass beide Schalthebel beim gleichzeitigen Schalten in die gleiche Richtung bewegt werden müssen.

Der entscheidende Vorteil bei am Lenker montierten Schalthebeln ist der, dass man bei beiden Schalthebeln in die gleiche Richtung schalten muss, um in den höheren oder niedrigeren Gang zu schalten.

Kapazität des Schaltwerks

Bei hinteren Schaltwerken bezieht sich die Kapazität auf die mögliche Kettenentspannung, die das Schaltwerk noch ausgleichen kann. Dabei wird die Reichweite des vorderen Kurbelsatzes hinzuaddiert. Die Hersteller spezifizieren hier allerdings sehr konservativ. Kompetente Fahrradfahrer können die theoretische Kapazität noch übersteigen. Sie werden nicht das kleinste Kettenblatt mit dem kleinsten Ritzel zusammen fahren.

Hintere Schaltwerke sind meist für ein maximal größtes Ritzel ausgelegt. Die spezifizierte maximale Ritzelgröße ist meist deutlich unter dem angesetzt, was in der Praxis noch funktioniert. So sind zum Beispiel die Straßenmodelle von Shimano mit einer maximalen Größe von 27 Zähnen spezifiziert, da das die normale größte Ritzelgröße der Standardritzelpakete bei den Straßengruppen ist. Sheldon Brown erwähnt noch, dass viele Leute sich von Schaltwerken einschüchtern und verwirren lassen. Sie sind jedoch sehr preiswerte Bauteile, die leicht zu ersetzen sind.

Die Funktion des Bowdenzugs

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. Ein Bowdenzug besteht aus vielen dünnen, miteinander verdrillten Stahlseiladern. Als Widerlager des Zugs fungiert die Schaltzughülle, weshalb sie vom Schalthebel durchgängig zum Schaltwerk verlegt oder von paarweisen Zuganschlägen am Rahmen unterbrochen werden muss.

Schaltzüge verschleißen und müssen für eine optimale Performance ab und an ausgetauscht werden. Bei einer mechanischen Schaltung überträgt der Schaltzug Deinen Impuls an das Schaltwerk oder den Umwerfer.

Weitere Technologien und Bauweisen

E-Schaltungen

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. Zudem kann sich der Umwerfer passend zur Position des Schaltwerks ausrichten.

Eine Besonderheit der Technologie ist die benötigte Stromquelle, die entweder zentral (kabelgebundene Schaltungen) oder an jeder Komponente autark (Funkschaltungen) eingebunden ist. Meist bieten diese Schaltungen verschiedene Schaltmodi, variable Tastenbelegungen und Konnektivität mit Smartphone, Bike-Computer und E-Bike-Steuerung. Es gibt elektronische Kettenschaltungen für Rennräder und Mountainbikes sowie elektronische Nabenschaltungen für Stadt- und Reiseräder.

Bei E-Schaltungen sparst Du Dir das Verlegen und Warten der Bowdenzüge und profitierst von einer erstklassigen Schalt-Performance.

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.

Einfach-Antriebe bieten Dir eine simple Schaltlogik, einfachere Reinigung und weniger Gewicht.

Schaltwerk und Schalthebel im Detail

Schaltwerk und Schalthebel sind die entscheidenden Bauteile einer Kettenschaltung. Ein Schaltzug aus Stahlgeflecht (bei mechanischen Kettenschaltungen, z.B. von Shimano) oder ein Funksignal (wie bei den Sram AXS Elektro-Schaltungen) überträgt die Schaltimpulse vom Daumen auf den Antrieb.

Das sogenannte Schaltwerk sitzt hinten am Bike und ist das essenzielle Bauteil einer Kettenschaltung, damit die Kette über die Ritzel der Kassette wandern kann.

Bestandteile eines Schaltwerks

1. Befestigungsschraube: Befestigt das Schaltwerk über das Schaltauge am Hinterbau des Bike-Rahmens.
2. Umschlingschraube: Reguliert den Abstand zwischen Schaltwerk und Kassette.
3. Obere Anschlagsschraube: Begrenzt den Schwenkbereich des Schaltwerks nach außen.
4. Untere Anschlagsschraube: Begrenzt den Schwenkbereich des Schaltwerks nach innen.
5. Zugführung: Führt den Schaltzug mit Hülle in die richtige Position am Schaltwerk.
6. Zugklemmung: Sichert den Zug am Schaltwerk.
7. Schaltwerksfedern: Sorgen für die Kettenspannung.
8. Schaltröllchen: Führen die Kette im Schaltkäfig.
9. Schaltkäfig: Unterstützt die Querbewegung des Schaltwerks.

Der Schalthebel am Lenker ist mit einem Schaltzug aus Stahl mit dem Schaltwerk verbunden. Unabhängig vom Hersteller (Shimano oder Sram) funktionieren die Systeme sehr ähnlich.

Bestandteile eines Schalthebels

1. Oberer Schalthebel: Befördert die Kette aufs nächstgrößere Ritzel.
2. Unterer Schalthebel: Befördert die Kette aufs nächstkleinere Ritzel.
3. Zugspannungsschraube: Feinjustiert das Kletterverhalten der Kette an den Ritzeln der Kassette.

Shimano Schaltgruppen im Vergleich

Mittlerweile sind die bekanntesten vier Schaltgruppen von Shimano alle in der 1 x 12 Gang Variante angekommen. Selten werden noch Antriebe mit Umwerfer an Neurädern verbaut. Gerade für E-Bikes, bei denen es in den meisten Fällen keinen Umwerfer mehr gibt und damit nur die Möglichkeit eines Einfach Antriebs besteht, sind die 12 Gänge der aktuellen Sram und Shimano Schaltungen die beste Lösung.

Wenn die Anzahl der verfügbaren Gangstufen an allen vier Varianten, Deore, SLX, XT und XTR gleich ist, wodurch unterscheiden sich die Antriebe dann noch?

• Hierarchie der Gruppen
• Verwendete Materialien und Gewicht
• Verarbeitungsqualität und Funktion
• Übersetzungen
• Haltbarkeit

Hierarchie der Gruppen

• Deore: Einstieg in die 1 x 12 Gruppen von Shimano.
• SLX: Nähert sich funktionell schon der XT Gruppe an.
• XT: Klassiker unter den Schaltgruppen, bietet sehr gute Schaltperformance und relativ niedriges Gewicht.
• XTR: Hier wird ausschließlich das Gewicht und Finish optimiert.

Materialien und Gewicht

Welches Material beim Komponentenbau verwendet wird, hat großen Einfluss auf das Gewicht und wie die letztendliche Fertigungsqualität ausfällt. Wichtig für präzise Schaltvorgänge sind auch die Toleranzen, die beim Komponentenbau eingehalten werden müssen.

Die Gewichtsunterschiede der Komponenten sind teilweise recht dramatisch. Beispielsweise unterscheidet sich die Deore Kassette, die komplett aus Stahl besteht, zur XTR Kassette, welche aus drei Alu Ritzeln, vier Stahl und fünf Titan Ritzeln besteht, um knapp 200 Gramm.

Von den hochwertigeren Materialien profitiert auch die Haptik. An den Schalthebeln werden bei den hochwertigen XT und XTR Gruppen anti rutsch Gummis verwendet, damit auch im ruppigen Mountainbike Einsatz jeder Schaltvorgang ausgelöst werden kann.

Verarbeitung und Funktion

Shimano bietet grundsätzlich eine relativ hohe Verarbeitungsqualität, auch in den einfacheren Gruppen. Der Preisunterschied zwischen den Klassen ist natürlich spürbar, allerdings ist eine Deore Gruppe deshalb kein schwergängiger billig-Plastik Bomber, sondern auch hier lässt sich die Schaltung gut bedienen und die Schaltvorgänge sind präzise.

Die hochwertigen Gruppen besitzen ein wertigeres Finish (im besonderen XTR) und wirken durchweg robuster. Die Ketten der Gruppen unterscheiden sich durch ihre Beschichtungen. Das hat Einfluss auf das Schaltverhalten und auf die Langlebigkeit. Bei Shimano kommt die eigene SIL-Tech Beschichtung und Chrombeschichtungen zum Einsatz.

Übersetzungen

Alle vier Gruppen bieten 12 Gänge und eine maximale Übersetzungsbandbreite von 10 - 51 Zähnen an der Kassette. Die drei obersten Gruppen, also SLX, XT und XTR gibt es jeweils mit der Option auf 2 x 12 Gängen und einer Kassette mit maximal 45 Zähnen. Die Deore Gruppe gibt es nur als 2 x 11 Version. Als Spezial gibt es die XTR Kassette in der feineren und sportlicheren 10 - 45 Zähne Abstufung mit einem kürzeren Käfig am Schaltwerk, was die Bodenfreiheit vergrößert.

Haltbarkeit

In Punkto verschleiß Resistenz kommen die oben bereits erwähnten Materialien und Beschichtungen ins Spiel, doch ist nicht zwingend die hochwertigste Gruppe auch die langlebigste. Die robusteste Kassette sollte nach Datenblatt die SLX Kassette sein, da sie den größten Anteil an plattierten Stahl Ritzeln hat und nur das Größte Ritzel, bei dem sich die Last auf viele Zähne verteilen kann, aus Aluminium besteht.

Die Titanritzel der XTR Kassette machen diese etwas anfälliger im Vergleich, allerdings sind auch hier die kleinsten und verschleiß intensivsten Ritzel aus plattiertem Stahl. Dank der Beschichtungen bietet die XTR Kette die beste Schaltperformance und Verschleißresistenz.

Shimanos 12 Fach Gruppen bieten eine Top Schaltgruppe für jedes Budget.

Weitere Shimano Schaltwerk Produkte

Shimano Führungsrollen für 8/9-fach Schaltwerksröllchen

Die Shimano Führungsrollen sind speziell für 8- und 9-fach Schaltwerke konzipiert und bieten eine zuverlässige und effiziente Schaltleistung. Sie sind ideal für verschiedene Shimano Modelle und verbessern die Funktionalität und Langlebigkeit Ihres Schaltwerks.

Technische Spezifikationen

• Anzahl der Rollen: 2 (1 Leitrolle/Führungsrolle und 1 Spannrolle)
• Fach: 8-fach und 9-fach Systeme

Shimano Tourney RD-TX800 Schaltwerk

Das Shimano Tourney RD-TX800 ist ein zuverlässiges Schaltwerk, ideal für Einsteiger im Mountainbike-Bereich. Mit einem Pantograph-Doppelservomechanismus bietet es präzise Schaltvorgänge und eine hohe Leistung bei jedem Schaltvorgang.

Technische Spezifikationen

• Kompatibilität: 7/8-fach Kettenschaltungen
• Gesamtkapazität: 43 Zähne
• Max. größtes Ritzel: 34 Zähne

Schaltwerkadapter - Spezial-Hohlschraube - Reparaturbuchse

Der Schaltwerkadapter ist eine spezielle Reparaturbuchse, die entwickelt wurde, um beschädigte Gewinde am Schaltwerkauge zu reparieren. Dieser Adapter ermöglicht eine sichere und zuverlässige Montage des Schaltwerks, selbst wenn das ursprüngliche Gewinde ausgerissen oder ausgebrochen ist.

Schaltwerksschutzbügel

Der Schaltwerksschutzbügel ist ein essentielles Zubehörteil für Fahrräder mit Kettenschaltungen. Er schützt das Schaltwerk vor Beschädigungen, die durch Stöße oder Kollisionen entstehen können. Der Schutzbügel für Schaltwerke ist ein unverzichtbares Zubehör für jeden Fahrradfahrer, der die Langlebigkeit und Funktionsfähigkeit seines Schaltwerks sichern möchte.

Shimano Schaltwerk 9-fach Alivio schwarz RD-M3100

Das Shimano Alivio RD-M3100 Schaltwerk ist ein hochwertiges 9-fach Schaltwerk, das speziell für den Einsatz im Mountainbiking entwickelt wurde. Mit seinem Shadow RD-Design bietet es ein flaches Profil, das nicht nur die Aerodynamik verbessert, sondern auch in anspruchsvollem Gelände eine zuverlässige Leistung gewährleistet.

Technische Spezifikationen

• Kompatibilität: 9-fach
• Gesamtkapazität: 45 Zähne
• Max. größtes Ritzel: 36 Zähne

Shimano Schaltwerk Acera 7/8-fach ERDM360SGSL schwarz

Das Shimano Schaltwerk Acera (Modell ERDM360SGSL) ist eine zuverlässige und robuste Schaltlösung für Einsteiger und Fortgeschrittene. Es wurde für den Einsatz an Mountainbikes und Trekkingrädern konzipiert und bietet eine präzise Schaltperformance für 7- und 8-fach Kettenschaltungen.

Shimano Schaltwerk Alivio 9-fach ERDT4000SGSL

Das Shimano Alivio ERDT4000SGSL ist ein hochwertiges Schaltwerk, das speziell für Trekkingräder entwickelt wurde. Mit seiner 9-fach Kompatibilität und der innovativen Double Servo Technology sorgt es für ein weicheres und präziseres Schaltverhalten.

Technische Spezifikationen

• Kompatibilität: 9-fach Kettenschaltungen
• Maximale Ritzelgröße: 34 Zähne
• Gesamtkapazität: 45 Zähne

Shimano Schaltwerk Altus 7/8 fach

Das Shimano Altus ERDM310DL ist ein robustes Schaltwerk, das speziell für 7- und 8-fach Kettenschaltungen konzipiert wurde. Mit der bewährten Top Normal-Technik bietet es zuverlässige Schaltleistungen und eignet sich hervorragend für MTB- und Trekkinganwendungen.

Einstellen der Kettenschaltung

Die Kettenschaltung am Mountainbike oder E-MTB sauber einzustellen, sollte zum Standard-Repertoire gehören. Diese müssen optimal aufeinander eingestellt sein, um das Konzept Kettenschaltung reibungsarm und effizient werkeln zu lassen.

Voraussetzungen für die optimale Einstellung

• Alle Teile des Antriebs und der Schaltung müssen zueinander kompatibel sein.
• Schaltwerk und Schaltgriff müssen vom gleichen Hersteller und idealerweise aus der gleichen Serie stammen.
• Shimano- und SRAM-Bauteile können NICHT gemixt werden.

Pflege und Schmierung

Grobe Verschmutzungen, insbesondere an Ritzeln, Kette und Schaltröllchen, können Probleme beim Schalten verursachen. Eine gründliche Reinigung ist daher obligatorisch. Für geschmeidige Schaltvorgänge muss die Kette sauber und gut geschmiert sein. Die Gelenke des Schaltwerks müssen leichtgängig sein. Sind sie verdreckt oder ist die Schmierung durch häufiges Waschen mit dem Hochdruckreiniger nicht mehr gegeben, darfst Du ihnen nach dem Säubern gern einen Tropfen Kettenöl spendieren. Dasselbe gilt für die Lager der Schalträdchen.

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