Fahr­rad

Fahr­radschaltungen: So kommen Sie am besten voran

Fahr­rad - Das große Technik-Special
Bequem: Diese elektronische Schaltung von Sram funk­tioniert per Tastenberührung. © www.sram.com | pd-f

Gang­schaltungen ermöglichen es, die Über­setzung während der Fahrt zu wechseln. Hier stellen wir die verschiedenen Schaltungs­typen vor.

Inhalt

Ketten- oder Naben­schaltung?

Im Fahr­radbau haben sich zwei Schaltungs­typen durch­gesetzt: Ketten­schaltungen und Naben­schaltungen. Das Pinion­getriebe im Tret­lager stellt eine Sonderform der Naben­schaltung dar. Für welche Schaltung man sich entscheidet, ist eine Frage des Einsatz­zwecks des Fahr­rads. Naben­schaltungen sind etwas für Fahrer, die Bequemlich­keit lieben und denen es nicht so sehr auf das Gewicht ankommt. Ketten­schaltungen sind leichter, sport­licher und preis­werter.

Fahr­radschaltung: Eine Frage der Über­setzung

Schaltungen ermöglichen dem Fahrer, die Kraft seiner Beine den Umge­bungs­verhält­nissen anzu­passen. Dazu hat fast jedes Fahr­rad ein vorderes Kettenblatt mit mehr Zähnen als der Zahn­kranz oder die Naben­schaltung am Hinterrad. Bei gängigen Alltags­rädern mit drei Kettenblättern werden vorne in der Regel 48/36/26 Zähne verbaut, hinten findet man meist Kassetten mit 11 bis 32 oder gar 34 Zähnen.

Die Über­setzung errechnen

Aus dem Verhältnis der Zähnezahl vorne und der Zähnezahl hinten ergibt sich die jeweilige Über­setzung. Wenn die Kette vorne auf dem großen Kettenblatt mit 48 Zähnen liegt und hinten auf einem Zahn­kranz mit 11 Zähnen, so wäre die Über­setzung 48:11 = 4,36. Das heißt, bei einer Umdrehung des Ketten­blatts dreht sich das hintere Laufrad 4,36 mal. Wenn man vorne das kleinste Kettenblatt und hinten die größte Kassette mit 34 Zähnen verwendet, so wäre die Über­setzung in unserem Beispiel 26:34 = 0,76.

Die Entfaltung berechnen

Aus den beiden Quotienten kann man auch errechnen, wie weit man jeweils mit einer Kurbel­umdrehung kommt. Man multipliziert die Zahl mit dem Radumfang. Bei einem 28-Zoll-Rad beträgt er je nach Reifen­profil etwa 210 Zenti­meter. Mit der großen Über­setzung würde man folg­lich bei einer Umdrehung 4,36 x 210 = 9,15 Meter zurück­legen. Mit der kleinsten Über­setzung wären es nur 1,52 Meter.

Ketten­schaltung: Preis­wert und wirkungs­voll

Fahr­rad - Das große Technik-Special
Die „Force eTap AXS“ von Sram ist eine kabellose Schalt-Brems-Gruppe, deren Schalt­befehle per Funk über­tragen werden. © www.pd-f.de / Kay Tkatzik

Sie ist die am weitesten verbreitete Schaltung und hat den besten Wirkungs­grad von 95–97% – das heißt, so viel der aufgebrachten Muskel­kraft kommt am Hinterrad an. Eine Ketten­schaltung besteht aus der Tretkurbel mit einem, zwei oder drei Kettenblättern, einem Umwerfer vorne, der Kette und einer Kassette mit mehreren Zahnrädern am Hinterrad.

Kettenblätter

Ältere Fahr­räder haben noch Dreifachkurbeln mit 50/39/30 Zähnen, bei Cityrädern sind es heute meist 48/36/26 Zähne. An Renn­rädern findet man oft Kompakt­kurbeln mit 50/34 Zähnen. Mountain­bikes haben spezielle Kettenblätter mit noch geringerer Zähnezahl. Hier findet man auch oft die relativ neue Über­setzung mit einem Kettenblatt und 12 Gängen.

Schalt­werk

Am Hinterrad sorgt das Schalt­werk dafür, dass die Kette immer gut gespannt ist und auf die Zahn­kränze umge­legt wird. Die Kassette kann zwischen 7 und 12 Zahn­kränze mit 11 bis 34 Zähnen umfassen. An Mountain­bikes setzt sich immer mehr ein Kettenblatt vorne und ein Ritzelpaket mit 12 Zahn­kränzen und bis zu 50 Zähnen am Hinterrad durch. Campagnolo hat jüngst eine Renn­radschaltung mit 13 Zahn­kränzen heraus­gebracht. An normalen Alltags­rädern sind heute 10 bis 11 Zahn­kränze üblich. Bei einer Dreifachkurbel hätte man damit theoretisch 30 bzw. 33 Gänge. In der Praxis stimmt das aber nicht ganz, weil sich manche Gänge über­schneiden beziehungs­weise wegen des zu großen Schräg­laufs der Kette nicht nutz­bar sind.

Vorteile

Nachteile

  • hoher Wirkungs­grad
  • preis­wert
  • feine Abstufungen
  • die Zahn­kränze lassen sich leicht auswechseln
  • Hinterrad­ausbau einfach
  • Wartungs­aufwand höher als bei Naben­schaltung
  • Verschleiß: Je nach Witterung hält eine Kette nur maximal 5000 km (dann sollte auch die Kassette gewechselt werden)
  • Schalten nur bei Tritt in die Pedale möglich, nicht im Stand
  • das hintere Schalt­werk ist bei Stürzen oder Fahrten im Gelände gefährdet, etwa durch Äste und Steine

Naben­schaltung: Wartungs­arm und wetter­fest

Fahr­rad - Das große Technik-Special
Eine Naben­schaltung im Hinterrad ist wartungs­arm und geschützt gegen Witterungs­einflüsse © www.pd-f.de / Thomas Geisler

Eine Naben­schaltung ist gekapselt in der Hinterradnabe unterge­bracht und vor Witterungs­einflüssen geschützt. Zahnräder werden gegen­einander verschoben, sodass unterschiedliche Über­setzungs­verhält­nisse entstehen. Die Band­breite reicht von 3 Gängen bei der klassischen „Torpedo-Nabe“ von Fichtel & Sachs über die 14 Gänge in der Rohloff-Nabe bis hin zur stufenlosen Naben­schaltung der Marke Enviolo. Gerne werden Naben­schaltungen mit wartungs­armen Zahn­riemen gekoppelt.

Vorteile

Nachteile

  • kaum Verschleiß, Zahnräder laufen gekapselt im Ölbad
  • kann im Stand geschaltet werden (praktisch an der Ampel)
  • wartungs­arm
  • Kette kann in Schutz­hülle laufen
  • kann mit wartungs­armen Riemen betrieben werden
  • wiegt etwas mehr als eine Ketten­schaltung – und ist auch etwas teurer
  • Ausbau des Hinterrads aufwendiger
  • höhere Reibungs­verluste

Naben­schaltungen an E-Bikes

Das hohe Drehmoment von leistungs­starken Motoren können Naben­schaltungen nur schwer verkraften. Wenn an E-Bikes Naben­schaltungen verwendet werden, ist die Motor­kraft deshalb meist auf etwa 50 Newton­meter gedrosselt. Ausnahmen sind die Rohloff-Nabe und das Enviolo-Getriebe. Für Motoren mit 80, 90 Newton­metern sind Mittel­motoren und eine Ketten­schaltung besser geeignet. Sie kann das hohe Drehmoment besser verkraften.

Naben­schaltung und Zahn­riemen

Wartungs­arme Zahn­riemen sind bei E-Bikes mit Naben­schaltung auch im Einsatz. Wegen des starken Drehmoments ist das nur bei dem Pinion-Getriebe, der Rohloff-Nabe und der Enviolon-Nabe möglich. Der Fahr­radrahmen muss zudem ein Schloss haben, damit der Riemen angebracht werden kann. Erst seit kurzem ist ein offenes Riemenmodell der US-Firma Veer auf dem Markt, das mit drei Pins geschlossen wird. Zahn­riemen müssen gelegentlich nachgespannt werden. Das funk­tioniert mit einem verstell­baren Ausfallende oder einer exzen­trischen Lagerung der Tretkurbel.

Vorteile

Nachteile

  • geräusch­arm und fast wartungs­frei
  • halten bis zu 30 000 Kilo­meter
  • mit rund 80 Euro teurer als eine Kette (25 Euro)
  • nicht nach­rüst­bar, da der Rahmen ein Rahmenschloss erfordert. Ein Fahr­rad mit Riemen­antrieb ist rund 200 Euro teurer als eins mit Ketten­schaltung
  • gerissene Riemen müssen getauscht werden – bei der Kette lassen sich einzelne Glieder austauschen

Auto­matische Naben­schaltung

Eine spezielle Form der Naben­schaltung stellt das Enviolo-Getriebe dar. Es ist ein stufenloses Getriebe im Hinterrad. Bei den einfacheren Varianten verstellt der Fahrer die Über­setzung stufenlos von Hand, beim Topmodell geschieht das auto­matisch: Der Fahrer stellt nur seine bevor­zugte Tritt­frequenz ein, das Getriebe stellt dazu je nach Gelände die passende Über­setzung bereit. Gerade die auto­matische Enviolo-Nabe sorgt für ein sehr angenehmes Fahr­verhalten.

Tret­lager­schaltung – der Über­setzungs­welt­meister

Ein Schalt­getriebe im Tret­lager sitzt an der tiefst­möglichen Stelle in der Fahr­radmitte und sorgt so für eine Verbesserung von Schwer­punkt und Gewichts­verteilung. Es ersetzt eine wartungs­intensive Ketten­schaltung und ist auch mit einem Zahn­riemen kombinier­bar.

Pinion-Getriebe

Fahr­rad - Das große Technik-Special
Gute Kombi für den Radall­tag: Pinion-Schalt­getriebe und Gates-Carbon­riemen sorgen für wartungs­freies Schalten. © www.mtbcycletech.com | pd-

Seit 2018 ist das Pinion-Getriebe auf dem Markt und hat sich in dieser Zeit eine Ausnahme­stellung erobert. Es bietet mit bis zu 18 Gängen ein Über­setzungs­verhältnis von 636 Prozent und über­trifft damit auch Ketten­schaltungen, die auf 540 Prozent kommen.

Es gilt in der Fach­welt als Krönung des filigranen Getriebebaus an Fahr­rädern. Die Topversion kostet rund 1 400 Euro – gute Trekkingräder knacken damit leicht die 3 000-Euro-Marke. Die etwas preis­werteren Modelle werden an Mittel­klasse-Fahr­rädern um die 2 000 Euro verbaut. Der Nachteil ist: Für das Pinion-Getriebe braucht man einen passenden Rahmen. Es kann daher nicht nachgerüstet werden.

Schlumpf-Getriebe

Das schweizerische Schlumpf-Getriebe ist ein Planetengetriebe, das rechts zwischen Tret­lager und Kettenblatt angebracht werden kann. Es wird per Kick mit der Ferse geschaltet und erweitert die Über­setzungs­band­breite je nach Variante enorm ins Lang­samere oder Schnel­lere – fristet allerdings im Massenmarkt ein Nischendasein.

Mehr zum Thema

  • Fahr­rad und E-Bike im Winter Sicher Radeln bei Eis und Schnee

    - In den Wintermonaten Fahr­rad zu fahren, kann Spaß machen und sicher sein – wenn Reifen und Fahr­weise der Jahres­zeit angepasst sind. Wir sagen, worauf es ankommt.

  • Fahr­radbeleuchtung im Test Bestes Licht fürs Fahr­rad

    - Schlechte Sicht? Licht ist Pflicht! Die besten der 19 Akku-Fahr­radlampen im Test sind recht teuer. Aber auch für wenig Geld gibt’s gute Front- und Rück­lichter fürs Rad.

  • Fahr­radtasche von Lidl Einfach billig – und brauch­bar

    - Ab dem 8. August gab es bei Lidl für nur 9,99 Euro eine City-Fahr­radtasche mit Laptop-Fach. Im Schnell­test zeigt die Billigtasche, was sie kann. Wie ist die...

36 Kommentare Diskutieren Sie mit

Nur registrierte Nutzer können Kommentare verfassen. Bitte melden Sie sich an. Individuelle Fragen richten Sie bitte an den Leserservice.

Nutzer­kommentare können sich auf einen früheren Stand oder einen älteren Test beziehen.

minellikari am 09.05.2021 um 13:21 Uhr
Es ist Geschmacksache. Mein Geschmack: Nabenmotor

Persönlich würde ich meinen Nabenmotor nicht gegen einen Mittelmotor eintauschen. Auch nicht bergauf (ich wohne in einer Stadt in den Voralpen, es ist nirgends flach).
Namentlich die Aussage im Beitrag: "das Fahr­gefühl ähnelt sehr stark dem bei einem konventionellen Fahr­rad" kenne ich selbst nur vom Nabenmotor, und nicht von den Mittelmotoren, die ich bis jetzt getestet habe. Ich kenne natürlich nicht alle. Jene Vielfahrer e-Biker, die ich kenne, die täglich bis zu 60km fahren, sind alle auf Nabenmotoren umgestiegen und wollen nicht mehr zurück.
Was ich übrigens nicht zu vernachlässigen finde, ist die Energierückgewinnung. Ich habe oft gelesen, sie nütze wenig.Mir hilft sie zu geschätzt 20-30% mehr Reichweite, natürlich nur im unebenen Gelände. Und gezielt eingesetzt. Es geht dann halt weniger flott bergab...
PS: Bitte keine überbordenden Emotionen in den Antworten. Es geht ja auch freundlich, sachlich und unpersönlich 👍 🤗

B.Klaas am 16.03.2021 um 09:53 Uhr
Strix.Aluco Kommentar hilfreich

Wie kann man bei einem Kommentar (Strix.Aluco) auf „Daumen hoch“ klicken, wenn man versehentlich „Daumen runter“ berührt hat?

Profilbild Stiftung_Warentest am 08.09.2020 um 10:42 Uhr
Sachlicher, respektvoller Tonfall

@alle: Bitte zeigen Sie Respekt gegenüber Mitdiskutierenden. Auch wenn Sie sich einmal ärgern sollten, freuen sich die Angesprochenen und Mitlesenden über einen höflichen Umgang und den auf test.de üblichen, sachlichen Tonfall. (maa)

Niko23 am 31.08.2020 um 17:11 Uhr
Schwerpunktstreit Stephan 2017

Hallo Stephan,
daß ein schwererer Heckmotor besser für die Balance des Fahrers samt Rad sorgen soll als ein tiferer, sogar leichterer Mittelmotor, ist ja ein erstaunlicher Irrglaube. Welcher Physiker-Sekte gehörst du bitte an?
Mein Testaufbau:
Häng doch mal bitte 2 schwere, volle also insgesamt 30 kg schwere Packtaschen hinten ans Rad dran und dann viel Vergnügen bei plötzlichen Richtungswechseln! Das Vorderrad ist nämlich nun viel zu leicht und der Schwerpunkt ist zu weit hinten!
Genau diesem Effekt wirkt der Mittelmotor natürlich entgegen.
Amen!

Niko23 am 31.08.2020 um 16:51 Uhr
Counsel hat Unrecht und ist fachlich inkompetent

Was Counsel da in unsicherem Deutsch empört jammernd ablässt ist für mich technisch absolut unbegründeter Unsinn eines technischen Laien.
Meine 2000er BMW hat jedenfalls einen Boxer-Mittelmotor, ganz unten,...haar genau wie ein echter Porsche: da sitzt er hinter den Frontsitzen, aber VOR der Hinterachse.
Ist doch auch logisch, wegen der günstigeren Gewichtsverteilung und dem möglichst niedrigen Schwerpunkt natürlich.
Kleine Anekdote: Neulich stürzte direkt vor mir eine Dame mit E-Bike hart aufs Pflaster, der schwere Akku war dummerweise auf dem Hinterradgepäckträger deponiert, und sie kam beim Überholen nicht mehr auf den gepflasterten Radweg zurück, da eine kleine 3 cm Bordsteinkante dieses verhinderte und ihr eingeschlagener Winkel des Vorderrades war leider zu gering.
Sie kam also deshalb ins Schleudern und konnte, dank des zu hohen Schwerpunktes ihres für Sie offenbar zu schweren E-Rades, dasselbe nicht mehr abfangen und klatsche vor mir voll aufs Mett.
Mein Beileid!