Frage:

Wie funktioniert eine Nabenschaltung?

Antwort:

Um die Nabenschaltung zu verstehen, müssen wir uns zunächst einige technische Grundlagen zum Fahrrad ins Gedächtnis rufen. Der Antrieb geschieht durch das Treten. Je schneller man in die Pedale tritt, desto schneller kommt man voran. Die Kette überträgt die Drehung des Zahnrades bei den Pedalen auf das Zahnrad am Hinterrad. Das Übersetzungsverhältnis gibt an, wie stark man in die Pedale treten muss, um voranzukommen. Ohne Gangschaltung ist es stets das gleiche.

Hat man eine Kettenschaltung, kann man dieses Verhältnis durch Wahl einer anderen Zahnradkombination einfach verändern und den Effekt direkt beobachten: Ein kleines Zahnrad vorn, ein großes hinten – man muss viele Umdrehungen strampeln, um dem Hinterrad eine Umdrehung aufzuerlegen, man kommt also langsam voran; ein großes vorn, ein kleines hinten – mit einer Tretumdrehung schafft das Hinterrad schon mehr als eine Runde, man ist also schneller unterwegs.

Doch wie funktioniert nun eine Nabenschaltung? Die (sichtbaren) Zahnräder bleiben gleich. Trotzdem ändert sich das Übersetzungsverhältnis. Um dies zu verstehen, muss man einen Blick in das Innere der Nabe werfen. Dort findet man ein sogenanntes Planetengetriebe. Wenn man von der genauen technischen Umsetzung absieht, sind sein Aufbau und seine Funktion gut fassbar (Bild A). Im Inneren befindet sich das sogenannte Sonnenrad. Es ist sitzt fest auf der Hinterradachse. Umkreist wird es von mehreren sogenannten Planetenrädern. Sie sind über einen Planetenträger miteinander verbunden. Der Planetenträger ist mit dem “hinteren Zahnrad” verbunden, das durch die Kette angetrieben wird. Da sowohl die Planetenräder als auch Sonnenrad Zahnräder sind, lassen sich die Planeten nicht einfach weiterschieben, sondern müssen sich rollend über die Sonne fortbewegen (Bild B). Diese Drehung läuft in Antriebsrichtung.

Die gesamte Konstruktion wird vom sogenannten Hohlrad umschlossen. Würde es einfach mit dem Planetenträger verkeilt mitgeführt werden, würde es sich mit genau derselben Geschwindigkeit bewegen. Da es aber nicht verkeilt ist, schieben es die Planetenräder durch ihre Drehung noch zusätzlich voran (Bild C).

Je mehr Zähne die Planeten auf der Sonne zurücklegen, desto mehr wird das Hohlrad zusätzlich vorangetrieben. Das bedeutet je größer das Sonnenrad ist (bei gleichgroßen Zähnen), desto mehr Zähnchen sind zum Überwandern für die Planeten da in einem bestimmten Zahnradabschnitt (Bild D). Das aber heißt, desto mehr Vortrieb können sie leisten.

Skizze einer Nabenschaltung

Durch eine komplexe Mechanik lassen sich nun mehrere dieser Übersetzungsverhältnisse in eine Hinterradnabe packen. Dabei wird außerdem variiert, ob der Antrieb auf den Planetenträger oder das Hohlrad gegeben wird. Blockiert man den ganzen Mechanismus, erreicht man die außen “sichtbare” Übersetzung.

Eine solche Konstruktion ist gut gegen Schmutz und Umwelteinflüsse geschützt und sehr wartungsarm. Beim Schalten muss man allerdings beachten, dass man dabei nicht treten darf, um die Mechanik nicht zu stark zu strapazieren. So hat man noch lange Freude an dieser technischen Errungenschaft, die mit zwei Gängen schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts in Deutschland zu finden war.

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