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Welche Schaltung braucht der Radler?

Die richtige Schaltung trägt entscheidend zum Spaß am Radfahren bei. Um die Leistung  der verschiedenen Schaltungssysteme miteinander vergleichen zu können, muss man sich zunächst mit ein paar Fachbegriffen anfreunden.

Diese Begriffe sind: Entfaltung, Gesamtübersetzung, Gangsprung und Gangzahl. Wir beginnen mit der Entfaltung. Diese gibt an, wie viele Meter das Fahrrad mit einer Umdrehung der Tretkurbel vorwärts bewegt wird.Der kleinste Gang hat die geringste Entfaltung. Je weniger Meter pro Kurbelumdrehung zurückgelegt werden, umso leichter lässt es sich treten.

Dabei gilt es zu beachten, dass es bei einer Entfaltung unter 1,3 m in zunehmendem Maße Probleme mit der Balance gibt, da das Fahrrad dann zu langsam wird. Tabelle 1 zeigt, wie klein die Entfaltung des kleinsten Ganges sein muss um einen Berg  hochfahren zu können. Die Tabelle ist in drei Leistungsklassen unterteilt, leichte Fahrweise mit 100 Watt, anstrengende Fahrweise mit 200 Watt und schweißtreibende Fahrweise mit 300 Watt.

 



Beispiel:

Fahrer A liebt komfortables Radfahren und fährt maximal Steigungen bis 5%. Soll das Radfahren als leicht empfunden werden, sollten 100 Watt Leistungsabgabe nicht überschritten werden. Aus der Tabelle 1 ergibt sich, dass bei einer Entfaltung von 2 m pro Kurbelumdrehung eine 5%ige Steigung mit 100 Watt zu bewältigen ist. Wollte Fahrer A eine Steigung von 7,5% mit 100 Watt bewältigen, benötigt er einen kleinsten Gang mit 1,3 m Entfaltung.

Fahrer B möchte Steigungen von 12,5% hochfahren und akzeptiert, dass er sich hier anstrengen muss. Die Tabelle zeigt, dass er bei 200 Watt Leistungsabgabe eine Entfaltung von 1,6 m nicht überschreiten darf. Mit einer Entfaltung, wie sie für Fahrer A genügt, käme Fahrer B nur noch 10% Steigung hinauf.

Fahrer C ist trainierter Sportler. Eine schweißtreibende Leistungsabgabe von 300 Watt ist für ihn kein Problem. Die Tabelle zeigt, dass er mit einem kleinsten Gang von 1,5 m Entfaltung eine 20%ige Steigung erklimmen kann.

Blau gekennzeichnet sind die Bereiche, die aus Gleichgewichtsgründen nicht mehr fahrbar sind.

Tabelle 1: Erforderliche Entfaltung des kleinsten Ganges bei 60 Kurbelumdrehungen pro Minute


Die kleinen Gänge sind nicht nur notwendig zum Bergauf fahren. Wünscht einer unserer Fahrer auch in schwierigem Gelände zu fahren (schlammige Wegpassagen, Schotter, Wasserpfützen, Wurzeln, Querrinnen), empfiehlt es sich den kleinsten Gang mit einer Entfaltung von ca. 1,5m zu wählen. Damit ist das Befahren von schwierigen Streckenabschnitten einfach möglich.

Schaltet man in einen größeren Gang, wird die Entfaltung größer, d.h. man fährt mehr Meter pro Kurbelumdrehung. Die Entfaltung im größten bzw. schnellsten Gang bestimmt somit die Höchstgeschwindigkeit, die man mit dem Fahrrad fahren kann. Tabelle 2 zeigt, welche Geschwindigkeit man mit welcher Entfaltung erreicht. Dabei spielt die Kurbelumdrehung pro Minute eine wichtige Rolle.

Unser Komfortfahrer A fährt maximal 60 Kurbelumdrehungen und begnügt sich mit einer Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h. Tabelle 2 zeigt, dass der schnellste Gang mindestens eine Entfaltung von 5,6 Meter pro Kurbelumdrehung besitzen muss, um mit 60 Kurbelumdrehungen 20 km/h zu erreichen.
Fahrer B liebt es sportlicher und möchte z.B. mit Rückenwind oder bergab fahrend eine Geschwindigkeit von 40 km/h erreichen. Dabei bevorzugt er eine Trittfrequenz von 80 Kurbelumdrehungen pro Minute. Aus Tabelle 2 ergibt sich aus dieser Anforderung eine Mindestentfaltung von 8,3m.
Unser sportlicher Fahrer C legt Wert auf hohe Geschwindigkeit. 100 Kurbelumdrehungen pro Minute sind für ihn kein Problem. Mit der Entfaltung von 7,5m pro Kurbelumdrehung erreicht Fahrer C 45 km/h.

Tabelle 2: Erforderliche Entfaltung des größten Ganges


Der nächste wichtige Begriff ist die Gesamtübersetzung. Diese gibt das Verhältnis zwischen kleinstem und größtem Gang an und wird in Prozent ausgedrückt. Ist die Entfaltung des größten Ganges z.B. 8,3m/Kurbelumdrehung und die des kleinsten Ganges 1,6m, dann beträgt die Gesamtübersetzung 8,3m/1,6m=5,2, also 520%. Die Gesamtübersetzung gibt indirekt Auskunft darüber, welche Steigung mit dem Fahrrad gefahren werden bzw. welche Höchstgeschwindigkeit erreicht werden kann. Für den Trekkingradbereich gilt folgende Orientierung:

  • Gesamtübersetzung kleiner 300%: geringer Leistungsanspruch (Steigungen kleiner 10%, Geschwindigkeiten bis 25 km/h, keine schwierigen Streckenverhältnisse)
  • Gesamtübersetzung kleiner 400%: mittlerer Leistungsanspruch (Steigungen um 10%, Geschwindigkeiten um 35 km/h)
  • Gesamtübersetzung größer 400%: hoher Leistungsanspruch (Steigungen um 20 %, Geschwindigkeiten über 35 km/h)
  • Welche Gesamtübersetzung benötigen also unsere Fahrer A, B und C? Diese ergibt sich einfach aus dem in Tabelle 1 und Tabelle 2 ermittelten erforderlichen größten und kleinsten Gang. Tabelle 3 zeigt die für unsere Beispielfahrer notwendige Gesamtübersetzung.
Tabelle 3: Erforderliche Gesamtübersetzung


Neben Entfaltung und Gesamtübersetzung sind die nächsten wichtigen Begriffe Gangsprung und Gangzahl. Der Gangsprung wird in Prozent angegeben und zeigt an, wie stark sich das Übersetzungsverhältnis von einem Gang zum nächsten ändert.

Fährt unser Fahrer B beispielsweise im 7. Gang und schaltet in den nächst schnelleren Gang, muss seine Kurbeldrehzahl um 15% sinken, wenn der Gangsprung 15% beträgt und die Fahrgeschwindigkeit beibehalten wird.

Schaltet er in den nächst langsameren Gang, so muss er seine Trittfrequenz um 15% steigern. Allgemein werden Gangsprünge kleiner als 15% als sehr angenehm empfunden, da hier der Fahrfluss beim Schalten durch die nur kleine Drehzahländerung der Kurbel nicht gestört wird. Bei Gangsprüngen über 15% steigt in zunehmendem Maße das Gefühl, dass der Folgegang zu schwer bzw. zu leicht ist. Besonders stark wird dies bei Gangsprüngen größer 20% wahrgenommen.

  • Ein Gangsprung kleiner als 10% ergibt keinen Sinn, da die daraus resultierende Übersetzungsänderung kaum wahrgenommen wird. Ausgenommen ist der Straßenrennsport. Beim Fahren an der Leistungsgrenze werden zum Ausnutzen der letzten Kraftreserven Gangsprünge kleiner als 10% bevorzugt.
  • Ein Gangsprung kleiner als 15% ermöglicht optimalen Fahrfluss, da auf die kleinste Änderung des Fahrwiderstandes sofort mit Weiterschalten des Ganges reagiert werden kann.
  • Ein Gangsprung zwischen 15 und 20% ermöglicht lediglich einen ausreichenden Fahrfluss, da hier bereits Fahrsituationen entstehen können, bei denen der richtige Gang nicht gefunden wird (Gang ist entweder zu leicht oder zu schwer).
  • Gangsprünge über 20% sind für den anspruchsvollen Fahrer nicht akzeptabel. Der Unterschied zwischen den einzelnen Gängen ist zu groß.


Die Gangzahl sollte die Zahl der effektiven Gänge angeben. Ein effektiver Gang unterscheidet sich von seinem Nachbargang um mindestens 10% (siehe Gangsprung). Die 27 Gänge einer Kettenschaltung ergeben sich aus der Kombination von drei Kettenblättern auf der Kurbel und neun Ritzeln am Hinterrad. Dadurch ergeben sich 3x9=27 Schaltmöglichkeiten.

Sieht man sich die Entfaltung dieser 27 Gänge an, so stellt man fest, dass 13 Gänge sich um weniger als 10 % unterscheiden. Es verbleiben daher 27-13=14 effektive Gänge, die sich angenehm deutlich unterscheiden (siehe Entfaltungsdiagramme). Bei Nabenschaltungen gibt es keine doppelten Gänge.
Eine 9 – Gang Nabenschaltung besitzt daher beispielsweise neun aufeinander folgende Gänge.

 



Zusammenfassend ergibt sich:

Aus dem Anspruch des Radfahrers leiten sich die Anforderungen an die Gangschaltung unmittelbar ab. Aus Tabelle 1 und Tabelle 2 wird der kleinste und größte Gang bestimmt. Ergibt sich daraus z.B. eine notwendige Gesamtübersetzung von 500% und akzeptiert man nur optimale Gangsprünge kleiner 15%, resultiert aus diesen Anforderungen eine Gangschaltung mit 14 Gängen. Begnügt man sich mit einer geringeren Gesamtübersetzung von z.B. 350% und akzeptiert auch größere Gangsprünge, so genügen auch acht oder neun Gänge. Mit sinkenden Ansprüchen verringert sich die notwendige Gangzahl.