Shimano erfindet den Schraubkranz neu

von Sheldon „Tick…Tick…Tick…“ Brown

Übersetzung von Arno Welzel, Original unter http://sheldonbrown.com/mega7/.

Hinweis: Die Produktion von Schraubkränzen mit 11-34 und 11-28 Zähnen wurde von Shimano eingestellt.

Schraubkränze und Kassettennaben

Ein grosser Teil des Erfolgs von Shimano basiert auf den Kassettennaben [Anm. d. Übers.: Eigentlich korrekterweise „Freilaufnaben“ – aber hierzulande ist der Begriff „Kassettennabe“ gebräuchlicher.], die praktisch zum universellen Standard auf Fahrrädern besserer Qualität geworden sind. Bis in die Mitte der 1980er wurden auf den meisten Fahrrädern traditionelle Schraubkränze mit den dazu passenden Naben verwendet.

Der Erfolg der Kassettennaben ist teilweise ein technischer Erfolg und teilweise ein Ergebnis des Marketing. Kassettennaben bieten im Aufbau gegenüber den älteren Schraubkränzen viele Vorteile:

  • Sie bieten eine viel bessere Abstützung der Achse, wodurch verbogene/gebrochene Achsen bei modernen Fahrrädern praktisch nicht mehr existieren.
  • Sie bieten eine grössere Flexibilität bei der Auswahl der Gangabstufungen und es ist einfacher, eigene Gangkombinationen zusammenzustellen, da alle Ritzel die selbe Befestigung verwenden.
  • Austauschkassetten sind allgemein billiger als komplette Schraubkränze vergleichbarer Qualität.

Die Akzeptanz der Kassettennaben war in den 1980ern nur zurückhaltend und viele Fahrradfahrer/Hersteller wechselten nur widerstrebend auf das neue System, da sie befürchteten, dass es sich nicht durchsetzen würde und Ersatzteile schwer zu beschaffen sein würden. (Genau das Gegenteil war am Ende der Fall!)

Als Shimano Mitter der 1980er damit begann, auf 7-fach-Systeme umzustellen, brachten sie die Dinge durch geschicktes Marketing voran. 7-fach-Systeme waren eine Option, die nur mit Kassettennaben unterstützt wurde und es gab keine 7-fach-Schraubkränze (mit Ausnahme einiger teurer, High-End-Gruppen Dura-Ace und Santé). Das bedeutete, wenn man eine 7-fach-Schaltung mit Shimano SIS wollte (und jeder wollte so eine Schaltung!) musste man eine Kassettennabe dafür anschaffen.

Praktisch über Nacht wurden Kassettennaben die Norm für hochwertige Fahrräder und Schraubkränze fanden nur noch bei den billigsten, einfachen Fahrrädern Verwendung.

Shimano setzte die Produktion von Schraubkränzen für Einstiegsmodelle in 5- und 6-fach-Versionen fort. Nach einigen Jahren, als Kassettennaben bei hochwertigen Fahrrädern etabliert waren, begannen sie damit, auch 7-fach-Schraubkränze einzuführen.

Hyperglide, Gewinde und Stecksysteme

Bei den frühesten Schraubkränzen wurden die Ritzel mit dem Freilaufkörper verschraubt. Durch die Antriebskraft des Fahrers wurden die Ritzel teilweise immer fester angezogen, bis es nahezu unmöglich war, sie zu entfernen. In den 1970ern übernahmen billige Schraubkränze von Sun Tour und Shimano den Markt, hauptsächlich deshalb, weil sie ein überlegenes System verwendeten. Die Ritzel und Freilaufkörper hatten Aussparungen, so dass die Ritzel einfach auf den Freilaufkörper gesteckt wurden und die Aussparungen verhinderten das Durchrutschen. Bis in die 1980er wurde auf Freilaufkörpern eine Kombination aus geschraubten und gesteckten Ritzeln verwendet, wobei üblicherweise die grösseren Ritzel aufgesteckt wurden und die kleineren am anderen Ende verschraubt waren. Frühe „Uniglide“-Schraubkränze verwendeten nur ein geschraubtes Ritzel, das gleichzeitig als Sicherungsring für den Ritzelstapel auf dem Freilaufkörper diente.

Beginnend mit den frühen 1980ern kam bei Shimano Kassetten und Schraubkränzen das neue Hyperglide-System zum Einsatz. Hyperglide war ein grosser Fortschritt für den Schaltkomfort, erforderte aber, dass alle Ritzel zueinander exakt ausgerichtet wurden. Dies war mit geschraubten Ritzeln nicht vernünftig machbar, weshalb neue Serien von Schraubkränzen und Kassetten nur noch gesteckte Ritzel verwendeten.

Dies führte allerdings zu einem Problem im Aufbau der Freilaufkörper. Die ausschliessliche Verwendung gesteckter Ritzel bedeutete, dass ein separater Sicherungsring notwendig wurde, um den Stapel zusammenzuhalten. Aufgrund der Beschränkungen, die sich durch den Einsatz eines Freilaufabziehers und den Zugang zu den Kugellagern ergaben, war es unmöglich, einen Hyperglide-Schraubkranz mit weniger als 13 Zähnen auf dem kleinsten Ritzel zu bauen.

Dies wäre in den Tagen mit 27-Zoll-Rädern und Kettenblättern mit 52 Zähnen kein Problem gewesen, aber bei Mountain Bikes mit kleineren Rädern und kleinen Kettenblättern führte dies zu einer maximalen Übersetzung, die vielen Leuten nicht ausreichend war.

Dies war natürlich bei Kassettennaben kein Problem, weshalb die Industrie damit rechnete, dass Shimano das Problem ignoriert… zumal jeder, der eine höhere Übersetzung wünschte, ein Fahrrad mit Kassettennabe auswählen und Ritzel mit 11 Zähnen einsetzen konnte.

Es war durchaus überraschend (für diejenigen von uns, die diese Dinge beobachten), als Shimano 2001 den neuen Mega 7 Schraubkranz mit einer sehr gut ausgewählten1) Abstufung von 11-13-15-18-21-24-34 vorstellte!

Um dies zu ermöglichen, musste der Schraubkranz von Grund auf vollkommen neu entwickelt werden. Die Lösung, die dafür gefunden wurde, ist eine technologische Tour de Force, da das Ergebnis in mehrfacher Hinsicht dem Vorgänger überlegen ist. Er ist einfacher zu warten, dreht sich leichter und sollte sich auch als langlebiger erweisen. Diese Seite ist ein Versuch, diese wenig bekannte Ingenieursleistung zu erläutern. Betrachten wir zunächst den konventionellen Aufbau etwas genauer:

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Dies ist ein Shimano Hyperglide Schraubkranz mit konventionellem Aufbau, 14-34. Der Konus/Verschlussring des Lagers mit Linksgewinde wurde entfernt und man kann die kleineren, äusseren Lagerkugeln erkennen.

Falls es nötig sein sollte, die Ritzel vom Freilaufkörper zu entfernen, muss der Verschlussring direkt über dem 14-Zähne-Ritzel mit einem passenden Werkzeug (oder einem Hammer und Schraubendreher) entfernt werden.

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Der gleiche Schraubkranz, zerlegt. Die Ritzel mit dem Träger wurden abgenommen, so dass der Kern und beide Lagerringe erkennbar sind. Dies ermöglicht den Zugang zu den Sperrklinken des Freilaufs und den Kugellagern, aber der Zusammenbau ist sehr schwierig, da die Kugeln am unteren und oberen Ende an ihrem Platz gehalten werden müssen, während das Kernstück wieder in den Ritzelträger eingesetzt wird.

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Der neue Mega 7 11-34 Schraubkranz, teilweise zerlegt. Der Kern hat ein Gewinde mit grossem Durchmesser, das in die Rückseite des Ritzelträgers eingeschraubt wird. Es dient auch als Verschlussring, um das 34-Zähne-Ritzel auf dem Träger zu fixieren. Die übrigen Ritzel werden von einem kleineren Ring am anderen Ende gehalten, direkt vor dem kleinen 11-Zähne-Ritzel.

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Eine Nahaufnahme des Mega 7 Kerns. An diesem Punkt der Demontage gibt es keine lockeren Teile, die herausfallen könnten. Die Sperrklinken können gewartet werden, ohne die Kugellager zu öffnen. Die gesamte Konstruktion kann bei Bedarf gereinigt werden, ohne dass eine weitere Demontage nötig ist.

Die Kugellager weisen einen grösseren Durchmesser mit mehr Kugeln auf, als konventionelle Systeme, was dazu führt, dass dieser Freilauf sich ungewöhnlich leicht dreht und das Spiel in den Lagern verringert wird.

Der obere Abschnitt in diesem Foto ist der Teil, der auf die Nabe geschraubt wird. Der untere Abschnitt, mit dem grossen Gewinde und den Aussparungen am Rand wird in den Ritzelträger geschraubt. Wenn dieses Teil, wie hier auf dem Bild, herausgeschraubt ist, können sich beide Teile zueinander frei drehen.

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Der Mega 7 Kern zerlegt. Die Lager werden in der gleichen Weise zusammengesetzt, wie bei jedem herkömmlichen Schraubkranz. Die Unterlegscheiben (untere Mitte) werden verwendet, um den Lagerkonus zu justieren.


1) Auf den ersten Blick betrachen Leute die Ritzelabstufung 11-13-15-18-21-24-34 und wundern sich, was die Ingenieure bei Shimano wohl geraucht haben, als sie sich zu dieser Anordnung, mit dem grossen 10er-Sprung zwischen den beiden grössten Rizeln, entschlossen haben. In der Praxis ist diese Abstufung aber eine sehr angenehme Anordnung, da der grosse Sprung zu 34 am Ende eine sinnvollere Aufteilung der übrigen Stufen ermöglicht. Wenn die Sprünge gleichmässig verteilt wären, würde der Fahrer oft feststellen, dass einige Gänge zum schnellen Fahren zu niedrig übersetzt sind, während andere wiederum zu hoch übersetzt werden. Diese Art der Abstufung, manchmal auch als „Alpine Design“ bekannt, ist dafür gedacht, komfortable Übersetzungen für reguläre Fahrten zu bieten, während der extrem übersetzte, niedrigste Gang für starke Anstiege geeignet ist. Die Lösung funktioniert auf der Straße viel besser, als sie auf dem Papier wirkt!