Nabenschaltung

mini|9-Gang-Nabe von SRAM mini|hochkant=2|Links Kettenschaltung, rechts Nabenschaltung – notwendige Bauteile; dargestellt auf einem kleinen 18-Zoll-Laufrad

Eine Nabenschaltung oder genauer Getriebenabe ist eine Hinterradnabe mit integrierter Gangschaltung bei Fahrrädern, früher auch bei Motorrädern. Im Gegensatz zur Kettenschaltung sind hier alle Bauteile dieses Getriebes vor Verschmutzung geschützt und die Kette wird mechanisch durch den Schaltvorgang nicht beansprucht, so dass der Verschleiß insgesamt wesentlich geringer ist. Technisch verwandt mit der Nabenschaltung, aber selten, ist die Tretlagerschaltung.

Technik mini|Explosionsdarstellung einer Sturmey-Archer-3-Gang-Nabe ohne Rücktrittbremse

Nabenschaltungen im Fahrradbereich sind fast immer Planetengetriebe. Die Kraft wird bei ihnen durch Zahnräder übertragen; Ausnahme sind stufenlose Getriebe, bei denen dazu Kugeln eingesetzt werden. Bei mehr als drei Gängen werden verschiedene Planetengetriebe in einer Nabe kombiniert und zum Teil auch in Reihe geschaltet, wodurch sich Schaltungen von 2 bis 14 Gängen realisieren lassen. Manche Schaltnabe gibt es wahlweise mit eingebauter Rücktrittbremse, manche ist zur Kombination mit einer bestimmten Kettenschaltung gestaltet.

Die Nabenschaltung muss kaum gewartet werden und verschleißt nur wenig. Durch die geschlossene Bauweise ist das Getriebe im Inneren der Nabe vor Schmutz und Wasser geschützt, und eine ausreichende Schmierung der Zahnräder ist gewährleistet. Mit einer Nabenschaltung kann im Gegensatz zur Kettenschaltung auch im Stand (z. B. beim Anhalten an einer Ampel) geschaltet werden. Die Kette kann beim Schalten nicht abspringen, da es an der Nabe nur ein Ritzel und an der Kurbel nur ein Kettenblatt gibt (von wenigen Ausnahmen abgesehen) und somit eine exakt gerade Kettenlinie möglich ist, bei der die Zugkraft optimal übertragen wird. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei der geringere Verschleiß von Kette und Zahnrädern. Zudem ist es einfacher, die Kette mit einem Schutz zu versehen, um sie besser vor Verschmutzung zu schützen. Ein weiterer Vorteil ist die symmetrische Einspeichung des Hinterrads; die gleichmäßigere Spannung verringert die Gefahr von Speichenbrüchen.

Durch den geschlossenen Aufbau ist die Wartung der Nabe meist nur für geübte Mechaniker möglich, da es nicht einfach ist, die Nabe zu demontieren und sie wieder korrekt zusammenzusetzen. Zudem werden für einige Naben Spezialwerkzeuge benötigt. Die bei manchen Modellen deutlich hörbaren Betriebsgeräusche, die mit zunehmender Laufleistung allerdings abnehmen, empfinden viele Fahrer als störend.

Zudem ist der Wirkungsgrad eventuell geringer, er beträgt bei aktuellen Nabenschaltungen bei hoher Antriebsleistung 92–97 Prozent; bei einer gut gepflegten Kettenschaltung 96 Prozent. Während bei einer Kettenschaltung durch Tausch des Zahnkranzpakets oder einzelner Kettenblätter die Übersetzungen an die Bedürfnisse des Fahrers in weiten Bereichen angepasst werden können, kann bei einer Nabenschaltung durch andere Kettenblätter und Ritzel nur die Primärübersetzung geändert werden; die Abstufung der einzelnen Gänge hingegen ist nicht änderbar.

Nabenschaltungen sind schwerer als Kettenschaltungen. Die aufwendigere Technik ist in der Anschaffung teurer, dafür sind die laufenden Kosten geringer, da sowohl Kette als auch Kettenblatt und Ritzel seltener gewechselt werden müssen und recht preisgünstig sind. Die Zielgruppen für Nabenschaltungen sind die Vielfahrer mit mehr als 500 km pro Monat und die Touren- und Sorglosfahrer, denen die Zuverlässigkeit und der geringe Wartungsaufwand wichtig sind. Im Radsport sind Nabenschaltungen fast nicht zu finden. Ausnahme ist die Speedhub 500/14 von Rohloff, die in Sportarten wie Mountainbike-Marathon und Downhill verwendet wird. Hier wirkt sich der Massenunterschied zur Kettenschaltung nicht so stark aus bzw. ist kein Nachteil beim Bergabfahren.

Die meisten Nabenschaltungen enthalten Schmierfett, das jahrzehntelang hält. Einige der neueren und hochwertigeren Nabenschaltungen wie Shimano Alfinesi.shimano.com, empfohlen alle 5.000 km oder alle zwei Jahre. und Rohloff Speedhub enthalten Schmieröl, das regelmäßig gewechselt werden sollte.

Geschichte Planetengetriebe wurden seit den 1880er Jahren für Dreiräder verwendet. Erste Nabenschaltungen mit zwei Gängen für Fahrräder wurden von dem Amerikaner Seard Thomas Johnson im Jahr 1895 und 1896 von dem Engländer William Reilly (1866–1950) erfunden. Reillys Zweigang-Nabe wurde ab 1898 von der Firma The Hub produziert.Tony Hadland: The Sturmey-Archer-Story. Pinkerton Press, Birmingham 1987, ISBN 0-9507431-2-7. 1902 entwarf Reilly eine Dreigangnabenschaltung, die unter dem Namen seines Kollegen James Archer patentiert und von der Firma Sturmey-Archer produziert wurde.

Das erste deutsche Patent auf eine Nabenschaltung erhielt 1902 das Chemnitzer Unternehmen Wanderer, 1907 brachte Fichtel & Sachs eine Nabenschaltung mit zwei Gängen (Modellbezeichnung: Doppel-Torpedo) auf den Markt, ein Jahr nach dem Debüt der Torpedo-Freilaufnabe. Der sogenannte Doppel-Torpedo wurde mit wenigen Veränderungen fast 50 Jahre lang gebaut. 1912 kam das nach einem Patent der Wanderer-Fahrradwerke von Fichtel & Sachs gefertigte Nachfolgemodell Universal-Torpedo mit vier Gängen und Rücktrittbremse auf den Markt. Der wirtschaftliche Erfolg blieb aber aus, und so wurde die Produktion 1916 eingestellt.

1924 brachte Fichtel & Sachs die erste Torpedo-3-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse auf den Markt, die bis Anfang der 1940er Jahre produziert wurde. 1941 erschien zudem eine 3-Gang-Nabe, die hauptsächlich für den Export bestimmt war und wieder unter dem Namen Universaltorpedo vermarktet wurde. Diese Nabe, die mit und ohne Trommelbremse erhältlich war, wurde nur zwei Jahre lang produziert.

Seit den 1930er Jahren wurden Nabenschaltungen nicht nur mit Trommelbremsen, sondern auch mit Nabendynamos angeboten.

Nach dem Zweiten Weltkrieg begann in Deutschland die Markteinführung weiterer Torpedo-3-Gang-Nabenschaltungen mit den Modellen 53 (mit Rücktritt), 55 (mit und ohne Rücktritt), 515 (mit Rücktritt), 415 (ohne Rücktritt) und H 3111. Kommerziell besonders erfolgreich waren die seit Anfang der 1960er Jahre produzierten Modelle 415 und 515. Mitte der 1970er Jahre musste aus Sicherheitsgründen das Modell 515 durch das Modell H 3111 (später H 3113) ersetzt werden, da bei einer fehlerhaften Einstellung der Nabe beim Modell 515 wegen der Leerlaufstellung zwischen dem zweiten und dritten Gang die Rücktrittbremse ausfallen konnte. Es wurde mit kleinen Abwandlungen noch bis 2017 von SRAM hergestellt (1997 wurde die Fahrradsparte von Fichtel & Sachs von SRAM übernommen).

Mit dem Klapprad-Boom der 1960er und 1970er Jahre entwickelten und verkauften sowohl Fichtel & Sachs (Duomatic, ab 1964) als auch Sturmey-Archer 2-Gang-Nabenschaltungen; sie hatten keinen Schalthebel und -zug und ließen sich durch leichtes Zurücktreten der Pedale schalten («kick-back»). Eine Weiterentwicklung war die fliehkraftgesteuerte 2-Gang-Automatiknabe von Fichtel & Sachs, deren Schaltpunkt bei einer Geschwindigkeit des Fahrrads von etwa 18 km/h (vom Radumfang abhängig) lag und bis 1984 gebaut wurde. Sie wurde vom Rechtsnachfolger SRAM 2011–2017 als Automatix technisch nahezu unverändert wieder angeboten.

Ab 1987 erweiterte Fichtel & Sachs das Programm mit der Pentasport-5-Gang-Nabenschaltung, die der Sturmey-Archer-5-Gang-Nabenschaltung ähnelt. Sturmey-Archer besaß das Patent auf diese Bauart seit Mitte der 1920er Jahre, ohne allerdings davon Gebrauch zu machen. Die Firma stellte 3- und 4-Gang-Naben mit den unterschiedlichsten Grundübersetzungen und Ausstattungen her.

In der DDR waren Nabenschaltungen nicht erhältlich, lediglich über Genex konnten DDR-Fahrräder mit importierter Nabenschaltung bezogen werden. Aus diesem Grund waren in der DDR nachgerüstete Kettenschaltungen recht stark verbreitet, diese kamen sowohl aus der DDR selbst als auch von Favorit aus der ČSSR.

1996 brachte die Sachs AG eine 12-Gang-Nabe Elan auf den Markt, die mit 3,5 kg ausgesprochen schwer ist, einen Übersetzungsbereich von 339 Prozent hat und wegen ihrer Größe einer Trommelbremse ähnelt. Der Sachs Elan haftet der Ruf mangelnder Zuverlässigkeit an. Sie erreichte nur eine sehr geringe Verbreitung.

Einen Meilenstein der Nabenentwicklung bildete 1998 die Einführung der Speedhub 500/14 des Herstellers Rohloff. Mit 14 Gängen bei 526 Prozent Übersetzungsbereich wiegt sie nur die Hälfte der Elan und ist für ihre extreme Zuverlässigkeit bekannt. Trotz ihres hohen Preises wurde ihre Einführung zu einer andauernden Erfolgsgeschichte.

2010 brachte Shimano mit der Alfine 11 eine etwa gleich schwere Nabenschaltung auf den Markt, die grob ein Drittel derjenigen von Rohloff kostet.

Stand der Technik im Jahre 2004 im Marktsegment der mittelpreisigen Getriebenaben waren die 7-Gang-Nabe Comfort S7 von SRAM und die 8-Gang-Nabe Nexus Inter-8 von Shimano. Letztere ist auch in einer vom Vorgängermodell Nexus Inter-7 bekannten Variante mit Rücktrittbremse verfügbar.

Von 2006 bis 2010 bot SRAM eine 9-Gang-Nabe (i-MOTION 9) an, die preislich im Bereich der 8-Gang-Nabe von Shimano lag. Sie ist mit Rücktrittbremse, als Freilauf- und Scheibenbremsversion sowie als i-BRAKE-Variante erhältlich. Ihre Besonderheit ist die gleichmäßige Abstufung der Gänge zwei bis acht.SRAM: (PDF; 99 kB) Auch sind bei dieser Nabe sämtliche zur Schaltung benötigten Teile in der Nabe untergebracht, statt wie bisher in der sogenannten Klickbox, was die Wartung sowie den Aus- und Einbau des Hinterrads vereinfachen soll.

Im Februar 2015 kündigte SRAM an, die 8- und 9-Gang-Schaltungen einzustellen.Prolonged Lead Times for Internal Hub Geared Bikes, 3. Februar 2015 Zuletzt bot SRAM nur noch 2- und 3-Gang Nabenschaltungen an. 2017 stellte SRAM die gesamte Nabenschaltungsproduktion ein.

Daneben wird immer wieder versucht, mit Hybridschaltungen die Vorteile der Nabenschaltung mit denen der Kettenschaltung zu kombinieren.

So gab es bei Fichtel & Sachs eine 12-Gang-Schaltung („Sachs-Huret Commander“, 2 × 6 Gänge) und Anfang der 1990er Jahre eine 3×7 genannte Variante. Hier wurde die bekannte 3-Gang-Nabe mit einem 7-fach-Zahnkranz ausgestattet. Später wurde noch eine 3×8- und 3x9-Gruppe angeboten, die sich DualDrive nannte. Mit diesen Konstruktionsprinzip kann auf ein mehrfaches vorderes Kettenblatt sowie den dazugehörigen vorderen Umwerfer verzichtet werden. Traditionell wird eine solche Hybrid-Konstruktion von dem britischen Faltradhersteller Brompton angeboten; seine bewährte 2x3 Schaltung kombiniert eine 3-Gang Nabe des Herstellers Sturmey Archer mit weiter Gangspreizung („Wide Range“) mit einer 2-Gang Kettenschaltung. Im Hochpreisbereich der elektrischen Schaltungen verfolgt der belgische Hersteller Classified seit 2021 diesen Weg eines virtuellen 2. Kettenblattes. Mit seiner Power-Shift-Nabe entsteht eine virtuelle 2x11 Schaltung, die zum 46er-Kettenblatt ein 32er Kettenblatt durch Getriebeuntersetzung in der Hinterradnabe simuliert, die per Funk geschaltet wird. Der gegenteilige Weg führt zu mehreren Kettenblättern, die mit einer klassischen Nabenschaltung kombiniert werden. Der Hersteller Shimano bietet mit der Baugruppe Alfine auf Basis der 8-Gang-Nabe Nexus eine 16-Gang-Variante an. Hierbei werden vorn zwei Kettenblätter mit Umwerfer montiert. Diese Variante wurde kurzzeitig auch zur Erweiterung der 3-Gang-Naben von Fichtel & Sachs angeboten, woraus sich eine 6-Gang-Schaltung (2 × 3 Gänge) ergibt. Allen hier erwähnten Konzepten ist gemein, dass sie die Vorteile des geraden Kettenlaufs und der Schmutzunempfindlichkeit bei nur mit Nabenschaltung ausgestatteten Fahrrädern aufgeben.

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