Martin, Mario und Stefan im Keller,
Neugierde,
Verstehen wollen,
Technikbegeisterung
oder ...
Bauen wir mal eine frisch gekaufte Sachs Elan 12-Gang Nabenschaltung auseinander!
Wir sind nabenschaltungsbegeistert, zugegeben. Diese Art Schaltungen sind einfach und klar zu bedienen, haben kein "Kettengeklöter" nötig, ließen sich prinzipiell mit Zahnriemen antreiben und sind wartungsarm, also sehr alltagstauglich. - Der Klassiker der Nabenschaltungen ist die Sachs 3-Gang Nabe, die (zumindest in älteren Versionen) unverwüstlich ist und deren Funktionalität überzeugt. Allerdings ist der Übersetzungsbereich und die Gangabstufung nicht gerade zum 3-fach Kettenblatt und 7-fach Ritzel einer Kettenschaltung konkurrenzfähig.
Die Generation der 5-Gang Nabenschaltungen bestand eigentlich nur aus Prototypen, die nebenbei auch verkauft wurden. Ihre Ansteuerung mit zwei Bowdenzügen ist am ehesten als Verbrechen am (radfahrenden) Volk zu bezeichnen. Das gilt auch noch für die "Verbesserung" von Sachs, die in Form einer ausladenden "Klickbox" verkauft wird. Dieses Prinzip wurde auch für die 7-Gang-Nabe aus gleichem Hause verwendet. Einzig Shimano hatte schon immer eine recht glücklich Konstukteurshand bei den Ansteuerungen, bereits die (ansonsten ziemlich schlechte) 3-Gang-Nabe hatte einen stabilen Hebel (linksseitig!) und die 7-Gang-Nabe zeigte erstmals einen innerhalb des Rahmen liegenden Bowdenzug, der seine Stellung auf einer Seilrolle ins Innere der Nabe überträgt.
So scheint die Sachs Elan 12-Gang Nabenschaltung endlich eine vielversprechende Zusammenkunft aller gewünschten Eigenschaften zu sein: Eine ausreichende Anzahl gut abgestufter Gänge, eine sehr gute Bedienbarkeit und mindestens eine äußerliche Robustheit der Anlenkung. Lediglich das Vorhandensein eines Rücktritts und das recht hohe Gewicht sind als Nachteile anzuführen. Natürlich wären da noch der Wirkungsgrad als wichtiges Kriterium zu nennen, aber dessen Messung bleibt uns vorläufig verschlossen und subjektive Eindrücke geben alles mögliche wieder, aber eben keine vergleichbaren Ergebnisse.
Wie kauft man eine Sachs Elan 12-Gang Nabenschaltung?
Tja, hier beginnt schon das Outing: Kauft man nämlich die Nabe einzeln, dann stellt man fest, dass man sie erstens kaum kaufen kann (Lieferzeiten jenseits von Gut und Böse) und zweitens, falls es doch klappt, horrende Summen dafür bezahlen soll (zwischen 539,- und 599,- DM!). Eine Version ohne Rücktritt ist (obwohl es sie geben soll) gar nicht zu bekommen. - Aber es gibt Abhilfe: Die Augen fest zumachen, zu Real-Kauf gehen und nach schikanöser Behandlung durch den Verkäufer eine komplettes Fahrrad samt 12-Gang-Nabe für 598,- DM erwerben. Dann die Augen wieder aufmachen und das Ganze mal bei Licht betrachten. Bis auf den grauenhaften Sattel ist das schon ein richtiges Fahrrad, was man da in den Händen hält. Alufelgen, einen ganz ordentlichen Rahmen, verkehrsichere Ausstattung und eben eine Sachs Elan 12-Gang Nabenschaltung (mit Rücktritt natürlich).
Der grundsätzliche Aufbau und die Ausstattung
Die Nabe hat ein schönes Alugehäuse, einen blecherne Drehmomentstütze für den Rücktritt und rechtsseitig eine gut 30 cm lange Plastikkiste "Klick-Stick" genannt. Von dort führt ein vollumantelter Bowdenzug zum Drehgriffschalter am rechten Handgriff des Lenkers. Dieser betätigt die Schaltung mit immerhin 320° Drehwinkel. Das Schalten funktioniert im Stand und bedingt unter Trittlast, sicher aber nicht unter Vollast. Man fühlt ein leichtes Vibrieren im Antrieb besonders bei den niedrigen Gängen und der Wechsel von 3 auf 4, 6 auf 7 und 9 auf 10 fühlt sich ein wenig hakelig an, während die anderen Gangwechsel fast unmerklich stattfinden. Eine weitere sehr eigenartige Eigenschaft ist, dass sich das Rad rückwärts nur gegen einen deutlichen Widerstand schieben läßt. - Klar, dass rückwärts das Getriebe mitgedreht werden muß, aber so schwer kann das eigentlich nicht gehen, daher lag die Vermutung nahe, dass diese Eigenschaft von der Konstruktion der Rücktrittbremse erzeugt wird.
Der Plastikkasten enthält keine anspruchsvolle Technik, er beherbergt lediglich eine Trennstelle im Bowdenzug jenseits des Gegenlagers am vorderen Ende des Kastens. Der Kasten ist an den Rahmen geklipst und verbleibt beim Ausbau des Rades an der Nabe, so dass die Schnittstelle für den Benutzer einfach gehalten ist, wenn er das Rad ausbauen muß. Doch wie so oft ist gut gemeint das Gegenteil von gut. Der Kasten ist aus Billig-Plastik mit Snap-In-Verschluß, der extrem hakelig ist und die Neigung hat, abzubrechen. Die Trennbarkeit des Zuges ist dann aber immerhin brauchbar.
Die Nabe nimmt Abschied von der klassischen Befestigung mit Mutter auf einer durchgehenden Achse. Diese ragt nicht mehr aus den Ausfallenden des Rahmens heraus, ist sehr dick (>15 mm) und an den Enden abgeflacht, so dass die Gegedrehmomente, die durch die Übersetzung entstehen, gut in das Ausfallende eingeleitet werden. Die Befestigung der Achse geschieht mit Schrauben (also nicht mit Muttern!), die in die hohle Achse eingeschraubt werden. Die Drehmomentstütze für die Rüchtrittbremse ist solide mit einer Schraube M6 und selbstsichernder Mutter ausgeführt, die durch eine konventionelle Blechschelle geschraubt ist. Der Radausbau ist insgesamt unproblematisch, wenn auch der Plastikkasten ein ziemlich sperriges Teil darstellt, das durch die Kette gefädelt werden will.
So, da liegt sie nun, die Nabe und will aueinandergenommen werden. 6 Augen, 3 Gehirne, ein paar Blätter Papier und farbige Stifte sollten für die Analyse eigentlich reichen. Wir hatte reichlich Werkzeug zur Verfügung, man braucht aber genaugenommen nur folgendes: ein Steck- und eine Maul- oder Ringschlüssel SW10, einen beliebigen Schlüssel SW15, einen Steckschlüssel SW22, einen Maul- oder Ringschlüssel SW30, eine Seeger-Ring-Zange mittelgroß, einen Torx T-20. Außerdem einen mittleren Schraubendreher (als Hebel), eine Spitzzange (gegen Wurstfinger) und einen kleinen Magneten.
Ans Eingemachte ...
Zunächst öffneten wir den einzigen in der Anleitung dokumentierten Zugang zur Nabe, den Deckel über dem Bowdenzug. - Eine schlechte Entscheidung. Weniger deshalb, weil sie uns nicht weiterbrachte, vielmehr weil sie zeigte, dass der einzige Teil der Schaltung, der noch vom Benutzer bedienbar sein kann, mächtig benutzerunfreundlich gestaltet ist. Der an der Schaltung im Plastikkasten verbleibende Teil des Bowdenzuges ist vom Lagerschild verdeckt gut eineinhalb mal um eine Kunststofrolle geschlungen und nur durch Öffnungen im Lagerschild sehr eingeschränkt zugänglich. Zwar muß man den Zug wohl nicht besonders oft tauschen, da er sehr geschützt liegt, doch ist das Prozedere sicher nicht am eingebauten Rad und nur sehr schwierig am ausgebauten Rad zu vollziehen. Nun gut, ansonsten sieht alles ordentlich und ausreichend solide aus, wenn auch das Lager besser gedichtet sein könnte. Also wenden wir und der anderen Seite zu, die allein deshalb einen besseren Zugang verspricht, weil sie die kleinere ist. Vorher demontierten wir noch den Zahnkranz (26 Zähne) der mit der klassischen Befestigung per Nasen und Sprengring montiert ist. Da der Innendurchmesser aber erheblich größer ist, passen keine anderen Zahnkränze der alten Naben. Auf dieser Seite der Nabe befinden sich zwei Kugellager, von denen das kleinere eher mäßig gedichtet, das größere durch einen Blechring einigermaßen geschützt ist. Von hier sah die Gesamtkonstruktion also sehr konventionell aus.
Also das Rad umgedreht und wieder an den flachen Enden der Achse in den Schraubstock gespannt. Eine Mutter SW22 extrem mieser Qualität abgeschraubt, die Haltemutter SW30 darunter ließ sich leicht von Hand entfernen, dann kann der Teil mit Lagerkonus/Bremsmantelhalter, Bremsdrehmomentstütze und Abdeckblech abgenommen werden. Soweit sieht alles konventionell aus. Der Bremsmantel kann sofort herausgehoben werden und man erkennt den Bremsmechanismus, der allerdings erst auf den dritten Blick zu verstehn ist, obwohl er sehr leicht verständlich aussieht. Der Bremsmantel wird von Rollen gespreizt, die auf einen Berg auflaufen. - Egal, jedenfalls kann jetzt das Rad von der Nabe abgehoben werden und die Pracht steht im Schraubstock eingespannt vor uns.
Zunächst zum Gehäuse, das am Rad verblieben ist: In das Aluminiumgehäuse sind nur zwei Stahlteile eingepreßt, an jeder Seite eines. Das linke Teil enthält Lager und Bremsmantel, der rechte das riesige äußere Lager und einen einzigen Ring für Antriebssperrklinken. Das alles sieht sehr ordentlich gearbeitet aus, kein Vergleich zu den lieblos überdrehten Stahlgehäusen der 5- und 3-Gang-Naben.
Vom Getriebe sieht man zunächst noch fast gar nichts. Eine dreieckige Platte mit Sperrklinken außen und dem Bremsmechanismus innen, offenbar gehalten von einem Seeger-Ring. Umgeben ist alles von einem Blechmantel mit Stahleinsatz im oberen (linken) Drittel. In diesem Stahleinsatz befindet sich ein Ring zum Eingriff von Sperrklinken und ein Innenzahnkranz, so dass der gesamt Mantel ein Planetenaußenrad darstellt.
Weiter geht es mit der Abnahme des Seeger-Ringes, der federbelastet ist. Ihm folgen einige Scheiben undurchsichtiger Funktion. Immer noch verweigert sich das dreieckige Teil der Demontage, erst sorgfältiges Wegputzen des Schmiermittels führt eine sehr stramme, im Querschnitt quadratische Spiralfeder zu Tage. Wohl die berühmte Schlingbremse zur Aktivierung des Rücktritts. Sie kann mit einem Schraubendreher und einer Spitzzange entfernt werden. - Endlich geht es weiter und das dreieckige Teil kann ausgebaut werden. Es ist formschlüssig aber um ca. +/-15° drehbar mit dem darunterliegenden Käfig der Planetenräder eines Getriebes verbunden. Ebefalls eine sehr eigenartige Konstruktion, die der Bremse dienen muß.
Nun kann der große Blechmantel abgenommen werden, wenn man einen Sprengring an seinem Fuß entfernt, dann liegt ein riesiges Getriebegewühl offen. Es sind auf Anhieb vier Planetensätze zu erkennen, später stellt sich heraus, dass es insgesamt sechs Planetengetriebe sind. Davon befinden sich die Sonnenräder von fünf dieser Sätze direkt auf der Achse, das sechste Getriebe ist von sehr großem Durchmesser und quasi freifliegend um die anderen gelagert.
Nun sieht man also schon deutlich das Getriebe, versteht es zunächst aber überhaupt nicht. Daher ist unbedingt notwendig den Schaltgriff wieder anzuschließen, damit man das Getriebe schalten kann, um die einzelnen Stufen zu analysieren. Doch selbst dann bleibt es undurchsichtig. Da wir vor einiger Zeit schon die Shimano 7-Gang-Nabe zerlegt hatten, lag die Vermutung nahe, dass es hier ebenso wie dort mit dem Prinzip der auf der Achse mal festgelegten und mal frei drehenden Sonnenrädern zu einem Schaltvorgang kommt.
Wir entfernten die Planetenräder der obersten (linken) Stufen. Dazu muß jeweils die Stahfeder entfernt und die Achse mit einem Magneten herausgezogen werden. Die Zahnräder hängen zusammen (sind aber einzeln gefertigt und können zerlegt werden) und können nur in einer Richtung wieder eingebaut werden(!), nämlich wenn die Strichmarkierungen tangential zum Gehäuse stehen. Die drei Sonnenräder sind nun so zugänglich, dass man ihre Beweglichkeit testen kann. Zunächst nahmen wir aber das komplette Getriebe von der Achse ab, so dass man den Schaltmechanismus sehen kann.
Wirklich sehr schön gemacht! - Rund um die Achse gibt es darin eingelassene Stäbe, die drehbar gelagert sind, so dass sie eine Zahnlücke in der Achse verschließen oder freigeben können, in denen die Sperrklinken der Sonnenräder einrasten können. So werden die Sonnenräder festgelegt (wenn eine Lücke entsteht und die Klinke einrastet) oder freigegeben (wenn die Lücke verschlossen ist und die Klinken darübergleiten). Insgesamt acht dieser Schaltstangen gibt es. Sie betätigen fünf Sonnenräder von denen drei Räder je vier Sperrklinken haben und in Vorwärtsrichtung blockiert werden und zwei Räder nur zwei Sperrklinken haben und in Rückwärtsrichtung blockiert werden. Es scheint so, dass je zwei Schaltstangen zusammenhängend sind, was bedeutete, dass je zwei Sperrklinken tragen würden.
Daß von zwei mal vier Stangen fünf Räder betätigt werden, sollte kein Widerspruch sein, da eine Überholung einer Stufe ja nicht ausgeschlossen wird.
Außerdem gibt es auf dem Blechteil (für uns die Blackbox), in dem die gesamte Betätigung der Schaltstangen erzeugt wird (und das wir nicht zerlegt haben), eine Ring, der verschoben wird und wiederum Sperrklinken betätigt, die ein Sonnenrad (das sechste) festlegen oder freigeben.
Dies kann man aber erst verstehen, wenn man auch die letzte Stufe des Getriebes zerlegt hat. Diese ist um das zentrale Gehäuse des Planetengetriebe herumgebaut und kann nur zerlegt werden, wenn man drei Torx-Schrauben entfernt und die Antriebsseite trennt. Dann erkennt man deutlich, dass der Antreiber direkt auf das zentrale Getriebegehäuse wirkt und der Mantel des Getriebes ein Teil des Abtriebes sein muß. Dieser Mantel wirkt auf den Planetenring (also die Planetenräder) des sechsten Getriebes, dessen innenverzahnter Außenring schließlich trägt die Sperrklinken, die die Kraft auf das Nabengehäuse und damit das Rad übertragen den Freilauf realisieren. Das Sonnenrad dieses Getriebes kann auf dreierlei Weise festgelegt werden: starr mit der Achse gekuppelt und über zwei verschiedenen Planetensätze (also verschieden "schnell") mit der Achse gekuppelt.
Die Handskizze zur Analyse (nicht maßstäblich, nicht einmal formtreu)
Jetzt wird die Funktion langsam klarer ... wir haben drei Stufen im großen, sechsten Planetengetriebe, das immer über seinen Planetenring den Antrieb erfährt. Es stützt sein Sonnenrad direkt oder über jeweils eine von zwei Plantengetrieben an der Achse ab. Wie wird nun der Blechmantel angetrieben? - Inzwischen bin ich versucht zu sagen "ganz einfach" ... Der Blechmantel wird durch vier möglich Stufen angetrieben: drei Stufen ergeben sich aus den drei Planetengetrieben deren Sonnenräder festgelegt werden oder nicht. Von hier geht der Kraftfluß immer über das mittlere Planetenrad auf den Blechmantel, eine weitere Stufe ist der direkte Antrieb des Mantels über die Sperrklinken des dreieckigen Teils mit dem Bremsmechanismus. Das war es auch schon. Jede dieser vier Stufen wird jeweils einmal mit einer der drei Stufen der großen Getriebekombination in Reihe geschaltet, ergibt also 3 x 4 = 12 Gänge, hurra!
Mutmaßungen über den Wirkungsgrad ...
... wollte ich ja nicht anstellen, aber wenigstens sagen, bei welchem Gang die wenigstens Zahnräder beschäftigt sind. In den Gängen 1 bis 3 wird der Getriebemantel direkt angetrieben und im Gang 3 steht auch das Sonnenrad der großen Getriebkombination. Gang 3 ist vermutlich also der effektivste. In den Gängen 6, 9 und 12 ist genau eine Planetenstufe mehr im Eingriff (je eine des "kleinen" Getriebes). In Gang 1 und 2 sind auch genau eine Planetenstufe mehr beteiligt, nämlich je eine der inneren der "großen Kombination". Die Gänge 4 und 5, 7 und 8 sowie 10 und 11 brauchen je drei Planetenstufen, die aber nicht(!) wie man jetzt vorschnell denken könnte in Reihe geschaltet sind. - Es liegen grundsätzlich nur zwei Stufen in Reihe, aber das Sonnenrad der zweiten Stufe wird nochmals über einen Planetensatz unterschiedlich "schnell abgestützt".
Worte zum allgemeinen Eindruck
Über die Haltbarkeit nachzudenken lohnt sich wohl kaum, da dies erst die Erfahrung zeigen muß. Ideal wäre es, die Nabe im Tandem einzubauen und dort zu malträtieren. Das dürfte Schwachstellen schonungslos ans Licht bringen. Insgesamt scheint der Aufbau aber sehr solide, wenn auch die Lagerung der großen Getriebekombination etwas dürftig erscheint, aber wahrscheinlich wissen Maschinenbauer dies besser einzuschätzen. Immerhin sind sechs Planetenräder in drei Paaren im großen Ring untergebracht, was den Rundlauf erheblich verbessern dürfte. Die Zähne haben mindestens die eineinhalbfache Breite derjenigen in den klassischen 3-Gang-Naben und die Verriegelung der Sonneräder ist insgesamt überzeugend ausgeführt: Die Sperrklinken sind breit und die Achse hat einen sehr großen Durchmesser, was die Kräfte in Grenzen halten dürfte.
Eindeutig ein Wermutstropfen sind die Lagerungen, besonders das riesige Lager auf der rechten Seite zwischen Antreiber und Nabengehäuse. Es ist zwar akzeptabel geschützt, dürfte aber reichlich Reibung erzeugen, wenn man nicht tritt und ausrollt.
Weitere Kritik bietet das Gewicht der Nabe. Hier könnte einiges gespart werden, wenn man Erleichterungsbohrungen anbrächte. Natürlich ist schlicht das Weglassen des Rücktritts ein erheblicher Gewinn, der zwar durch eine Hydraulikbremse leicht überkompensiert würde, dafür aber deren Vorteile mit sich bringen würde. Der Bremsbelag und der geradezu gigantische Bremsbelaghalter samt Drehmomentstütze könnten durch ein viel leichteres Lagerschild ersetzt werden.
Da war doch noch was überflüssig ...
... ach ja, der Rücktritt hat die Analyse natürlich nicht überlebt. - Nicht, daß etwas kaputtgegangen wäre, aber bekanntlich bin ich ja nicht gerade ein Freund dieser Bremse und daher bestrebt, sie loszuwerden. Der Bremsbelag, die Tonnenkörper, die Scheiben und die Federn liegen in einer kleinen Schachtel und sind durch ein paar einfache Scheiben ersetzt, die Drehmomentstütze ist so abgesägt, dass nur noch der Ring übrigblieb, der die Blechabdeckung hält. Der Umbau ist sehr einfach möglich und problemlos, obwohl natürlich der vernünftige Weg wäre, gleich eine Nabe ohne Rücktritt zu kaufen. Wenn diese einigermaßen geschickt gefertigt wäre, ließe sich das Gewicht einer Hydraulikbremse sicher leicht herausholen.
Fazit
Insgesamt überzeugt die Konstruktion der Sachs Elan 12-Gang Nabenschaltung. Sie ist eine Konkurrenz für die Kettenschaltungen, auch wenn sie noch schwerer und mit einem etwas schlechteren Wirkungsgrad behaftet ist. 12 linear schaltbarer Gänge, die Wartungsfreiheit und der äußerlich einfache Aufbau erhöhen die Alltagstauglichkeit erheblich. Die Langzeitstabilität muß die Zukunft ergeben, und andere Kettenritzel sind sicher auch wünschenswert, denn wie immer war das Kaufhausfahrrad reichlich zu lang übersetzt.
Nun warten wir auf die Rohloff 14-Gang-Nabenschaltung ...