Schaltungsspezial 2021 – Teil 4 Die Alternativen zur Kettenschaltung

Schaltungsspezial Teil 4: Alternativen

Das Ableben des Umwerfers war ein erster richtiger und wichtiger Schritt – doch auch das Schaltwerk als exponiertes und inzwischen unsäglich teures (v.a. SRAM AXS) Bauteil ist regelmäßig Ziel von Kritik. Viele fragen sich deshalb: Welche Alternativen gibt es eigentlich zur Kettenschaltung? Und warum haben sich Getriebe-Bikes nicht durchgesetzt, wo sie doch so offensichtliche Vorteile bieten?

Welche Alternativen gibt es zur Kettenschaltung an sich? Viele Versuche sind unternommen worden, um die Kette selbst als Mittel der Kraftübertragung loszuwerden. Sie hat zwar einen sehr hohen Wirkungsgrad im Neuzustand, kann jedoch bei Staub, Sand und Matsch schnell verschleißen – und entsprechende Einbußen beim Wirkungsgrad hinnehmen. Außerdem kann sie reißen und rosten. Der größte Vorteil ist jedoch, dass mit ihr vergleichsweise günstig eine Schaltung dargestellt werden kann, die auch unter Last funktioniert und kostengünstig produziert werden kann.

Die Alternativen zur Kettenschaltung …

Die bekannteste Alternative ist der Zahnriemen (insb. Gates Carbon Drive). Er ist jedoch nicht schaltbar und erfordert einen Rahmen mit offenem (oder zu öffnenden) hinteren Rahmendreieck. Außerdem ist er anspruchsvoller in Bezug auf Toleranzen und Steifigkeit des Rahmens, um einen möglichst guten Geradeauslauf sicherzustellen. Der Marktanteil ist sehr klein, doch wachsend. Vor allem bei E-Bikes in Verbindung mit Nabenschaltung. Oder bei Berufspendlern, die sich einfach keine Sorgen machen wollen und auch nicht auf Dreck an der Hose stehen.

Nie über die Nische hinausgekommen ist der komplett gekapselte Kettenantrieb in Verbindung mit einer Nabenschaltung am Hinterrad (z. B. die ehemalige Firma Katz). Und da wären natürlich noch absolute Exoten, die ähnlich den BWM-Motorrädern den Antrieb an der Kurbel mit dem Abtrieb an der Nabe über eine gekapselt laufende Welle verbinden. Ähnlich des Zahnriemens wäre diese Lösung sowohl leiser als eine Kette wie auch praktisch wartungsfrei. Doch auch sie benötigen speziell vorbereitete Rahmen, ist ungleich aufwendiger in der Umsetzung mit gefederten Hinterbauten und erfordert ein Getriebe im Rahmen oder der Nabe, um schaltbar zu sein. Hinzu kommt der jeweils etwas schlechtere, wenn auch von äußeren Bedingungen unabhängige Wirkungsgrad.

Deutlich weniger gekapselt als die Motorrad-Referenz, aber definitiv dran am Thema Kardanantrieb für Fahrräder ist Ceramic Speed. Der Antrieb hat auf der Eurobike für viel Aufregung gesorgt und wir freuen uns schon, hoffentlich mal einen Prototyp oder auch das Serienprodukt im Gelände fahren zu dürfen!

Insane Chainless Bicycle Prototype

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Kommen wir damit zu den Alternativen, um verschiedene Gänge zu realisieren. Dem Herz der Schaltung quasi. Brandneu und mit spannenden Möglichkeiten für die Serienfertigung zeigt sich das Lal Bikes Supre Drive Konzept. Hier sind Schalt- und Spannrolle am Schaltwerk getrennt, wodurch sie jeweils für sich optimiert und vor allem aus dem Weg geschafft werden können.

Die am weitesten verbreitete Alternative zur Kettenschaltung mit unterschiedlich großen Ritzeln für verschiedene Übersetzungen ist die Nabenschaltung. Sie wird mit Kette oder Zahnriemen gefahren und sitzt – der Name hat es bereits verraten – in der Hinterradnabe. Im Massenmarkt ist Shimano führend (Alfine / Nexus), speziell für Mountainbikes hat sich jedoch seit Jahrzehnten die Rohloff Speedhub einen Namen gemacht. Erwähnenswert ist außerdem das Angebot von Kindernay aus Norwegen (14 Gänge mit 543 % Spreizung, 1,4 kg Gewicht). Hauptproblem der Nabenschaltung ist jedoch, dass sie durch die Planetenradsätze im inneren nicht oder nur bedingt unter Last geschaltet werden kann. Zusätzlich ist sie vergleichsweise schwer. So beeinflusst sie als ungefederte Masse am Fully die Hinterbaueigenschaften spürbar negativ. Das würde insbesondere für die stufenlose NuVinci gelten, die gut 4 kg auf die Waage bringt.

Neue Wege geht hier zuletzt Classified mit einem Schaltungshybriden. In der Classified Powershift Nabe wird eine leichte, per Funk angesteuerte Nabenschaltung mit nur zwei Gängen mit einer Kettenschaltung kombiniert. So kann mit einem Kettenblatt an der Kurbel und einer eng gestuften Kassette gearbeitet und trotzdem eine große Bandbreite ermöglicht werden. Ein Umwerfer wird nicht benötigt, das Gewicht ist jedoch weiterhin am Hinterrad. Ein spannender Ansatz, der Bewegung in den Markt bringen könnte. Derzeit ist diese Kombination jedoch noch sehr wenig verbreitet, auch wenn neben und vor Classified schon andere Hersteller auf die Idee gekommen sind.

Wer nicht den Nachteil der ungefederten Massen am Hinterrad haben und dennoch die Schaltung gekapselt darstellen möchte, der muss mit den Gängen in den Rahmen. Wir sprechen hier in der Regel von Getriebe-Bikes. Der Name hat sich durchgesetzt, auch wenn die verschiedensten Lösungen genutzt werden, um die Gangschaltung im Rahmen zu realisieren. Allen Ansätzen gemein ist, dass die schaltbaren Übersetzungen im vorderen Rahmendreieck dargestellt werden. Der Abtrieb zum Hinterrad erfolgt dann denkbar einfach über eine Kette oder einen Zahnriemen mit starrer Übersetzung. Die aktuell wichtigen da verfügbaren Namen sind hier Pinion (18 Gänge) und Effigear.

Die Wegbereiter sind jedoch andere gewesen. Vor allem wäre hier die Nicolai G-Boxx zu nennen. Ebenfalls sehr prominent, wenn auch nie außerhalb des Downhill World Cups zu sehen, ist das Honda RN01 Downhill-Bike gewesen. Lange ist das Geheimnis um sein Getriebe ungelüftet geblieben, doch am Ende ist es eine speziell angepasste Kettenschaltung gewesen, die jedoch im Rahmen arbeitet. Ebenso futuristisch in seiner Anmutung ist – damals wie heute – das Lahar. Doch sie alle sind vor allem Renngeräte gewesen, die es wenn, dann überhaupt nur in homöopathischer Stückzahl in die Serie geschafft haben. Und sie waren alle vornehmlich dem Downhill-Einsatz vorbehalten – was eine nicht zu ignorierende Gemeinsamkeit darstellt. Nicht, dass Schalten im Downhill besonders wichtig wäre. Es ist eher das weniger wichtige Gewicht, das hier den Einsatz attraktiv macht.

In der Geschichte finden sich noch weitere Ansätze wie die Suntour V-Boxx oder auch das dem Honda nicht unähnliche No Smoke MTB Phaser. Die Liste ließe sich vermutlich fast beliebig fortsetzen, doch die meisten Versuche sind am Ende gescheitert. Zumindest was den Massenmarkt angeht. Erwähnen wollen wir an dieser Stelle dennoch ausdrücklich das zunächst als Durchbruchs-Innovation angepriesene, dann aber überraschenderweise doch ohne Serienfertigung wieder sang- und klanglos von der Bildfläche verschwundene Nagel Craft-Getriebe. Von seinem Erfinder Edmund Nagel hören wir vielleicht nach diesem Artikel noch mal, doch auch das ist eher unwahrscheinlich. In jedem Fall Grüße!

Heute gibt es tatsächlich nach wie vor nur wenige Getriebe-Bikes in Serie. Das Nicolai ION GPI ist ein Vertreter, das Alutech Teibun Pinion ein weiterer. Müsing hat das Petrol 5P im Programm. Ein Hersteller, der sich klar dem Thema Getriebe verschrieben hat, ist Zerode aus Neuseeland. Im Downhill-Bike G2 arbeitet eine Shimano Alfine 8-Gang Nabenschaltung, während im Enduro-Bike Zerode Taniwha ein Pinion-Getriebe sitzt. Und da gibt es noch die Bikes von Cavalerie, die auf das kompakte Effigear-Getriebe setzen. Zuletzt hat man bei Effigear die nächste Iterationsstufe gezündet, doch die Frage ist, ob damit der Marktanteil gesteigert werden kann. Wann hast du das letzte Mal ein Getriebe-Bike auf dem Trail oder im Bike Park gesehen?

Am Ende bleibt die große Herausforderung der Getriebe-Bikes, dass das Getriebe zu einem speziellen Rahmendesign zwingt, während mit 1x-Kettenschaltung nur das Schaltauge wirklich vorgegeben ist. Diese Festlegung ist vergleichsweise unattraktiv. Aktuell scheint es so zu sein, dass sich die Pinion-Aufnahme als Standard in der Nische etabliert. Doch die Vielfalt der so designten Rahmen wird auf absehbare Zeit begrenzt bleiben.

Nicht unerwähnt lassen möchte ich noch die letzte Lösungsidee und Alternative, die ein Getriebe in die Tretkurbel integriert. So kann die Kette bleiben, wo sie ist und die Kinematik auf eine Kettenblattgröße optimiert werden, ohne auf die Möglichkeit zur Übersetzungsanpassung zu verzichten. Primär wird hier der Umwerfer eliminiert, der im Zuge von 11x- und 12x-Antrieben mit einem Kettenblatt aber ohnehin ausgedient hat. Die prominenten, aber aus besagtem Grund wieder vom Markt verschwundenen Beispiele sind hier vor allem die SRAM Hammerschmidt oder auch die Nicolai B-Boxx. Oder die nach hohen Erwartungen leider schon in den Kinderschuhen gescheiterte VYRO Kurbel mit zwei Gängen. Der Vollständigkeit halber seien auch das schlumpf drive Getriebe sowie das Kappstein Tretlagergetriebe (2 Gänge) erwähnt.

… und warum sich die Alternativen nicht durchsetzen

Warum setzen sich diese Alternativen nicht durch? Unsere Überlegungen in diesem Artikel zeigen, dass das Getriebe im Rahmen bei den Themen Übersetzungsbandbreite, ungefederte Masse und Haltbarkeit / Wartungsarmut theoretisch klar führend sein kann. Etwas im Nachteil ist es bei Gewicht und Wirkungsgrad, vor allem aber bei der stark eingeschränkten Kompatibilität. Kosten und Angebot müssten demnach nur eine Frage von Zeit und Nachfrage sein. Dennoch scheint es, dass das Angebot an innovativen Getriebe-Bikes nicht gerade wächst und die Nachfrage wenig Hinweis darauf gibt, dass hier ein Marktversagen vorliegt. Gleichzeitig ist es richtig zu behaupten, dass vergangene Getriebe-Bikes eher kompromissbehaftete Nischenprodukte gewesen sind.

Wäre die Entwicklung bei Kettenschaltungen bei Konzepten mit Umwerfer hängengeblieben, könnte das ganz anders aussehen. Doch in Anbetracht der noch verbleibenden Vorteile eines Getriebes, gegebenenfalls sogar in Verbindung mit einem Ersatz der Kette zum Hinterrad, ist der Technologiesprung derzeit für die meisten Hersteller einfach zu groß. Vor allem in den Volumensegmenten und für den Massenmarkt. Die Firmen, die das Getriebe im Mittelpunkt der eigenen Rahmenentwicklung ansiedeln, sind klar in der Nische und die Inkompatibilität wird wohl auch dafür sorgen, dass das so bleibt.

Im ersten Artikel dieses Schaltungsspezials haben wir nachvollzogen, wie sich die Kettenschaltung im Laufe der Jahre entwickelt hat. Und in dieser Entwicklung liegt die ganz wesentliche Begründung für ihren anhaltenden Erfolg. Während der Umwerfer wirklich noch kritikwürdig gewesen ist, ist das Schaltwerk nur selten von echten Ausfällen betroffen. Die meisten Mountainbiker*innen, die ich spreche, können sich kaum daran erinnern, wann sie sich zum letzten Mal das Schaltwerk abgerissen haben. Krumme Schaltaugen sind da eher ein Thema, doch ihr geringer Preis lässt sie nicht nachhaltig zum Problem werden.

Hinzu kommt, dass man praktisch jede Kettenschaltung mit jedem Rahmen kombinieren kann. Diese Freiheit ist gerade unter denjenigen, die technisch versiert sind, hochgeschätzt. Und es wären genau diese Nutzer*innen, die auch theoretisch an einem Getriebe-Bike interessiert sein könnten. Eben diese Freiheit ist auch elementar für die Rahmenhersteller.

Von den Themen Gewicht und Kosten sprechen wir hier noch nicht einmal. In der Summe erwächst der Eindruck, dass die moderne Kettenschaltung mit einem Kettenblatt an der Front und über 500 % Spreizung an der Kassette die Anforderungen der bikenden Mehrheit gut abdeckt. Eine etwas ernüchternde, aber nachvollziehbare Erkenntnis.

Wie geht es also weiter mit den Alternativen zur Kettenschaltung? Das von vielen doch mit einigem Argwohn betrachtete E-Bike könnte am Ende des Tages ein Beschleuniger und Innovationstreiber sein. Anders als Mountainbikes werden viele E-Bikes heute rund um den Motor als zentrale Einheit entwickelt. Diese Perspektive ist auch bei einem Getriebe-Bike ratsam, will man die möglichen Vorteile realisieren. Zumal die Verbindung aus Elektromotor und Getriebe, wie sie auch beispielsweisen in Autos aus Package- und Gewichtsgründen betrieben wird (ja, Elektroautos haben fast nie schaltbare Getriebe, aber dafür im Gehäuse integrierte Achsübersetzungen und Differentiale, die auch zu den Getrieben zu zählen sind), auch am Fahrrad richtig umgesetzt klare Vorteile bieten kann.

So gesehen werden wohl die Cross Country-Pilot*innen die einzigen bleiben, bei denen definitiv kein Getriebe und auch keine Alternative zur Kettenschaltung infrage kommen wird. Eher im Enduro oder Downhill, wo der Wirkungsgrad weniger stark ins Gewicht fällt und die Verluste durch eine stetig mitlaufende Kette niemanden interessieren.

Interview mit Kalle Nicolai: Die Kettenschaltung und ihre Alternativen

MTB-News.de: Hi Kalle! Die Industrie ist in hellem Aufruhr und weil alle Bikes wollen und aber Corona ist, kann keiner liefern. Wie ist die aktuelle Lage bei Nicolai?

Kalle Nicolai: Bisher haben wir die Lieferzeiten konstant halten können. Natürlich müssen auch wir alle Komponenten mit weiter Voraussicht (teilweise 1,5 Jahre!) bestellen. Ein Kunde muss bei Nicolai typischerweise 3 bis 4 Monate auf sein Bike warten. Da wir ja eine kleine Manufaktur sind, stehen wir mit unseren Kunden in direktem Kontakt und bieten alternativ verfügbare Komponenten an, falls ein Bauteil mal nicht lieferbar sein sollte.

Eigentlich wollte ich dich etwas ganz Anderes fragen. Es geht um Alternativen zur Kettenschaltung und du fällst mir mit deinen Firmen Nicolai, Universal Transmissions und der B-Boxx, der G-Boxx 1 / 2, aber auch dem Gates Carbon Drive direkt ein. Was macht in deinen Augen ein Getriebe am Bike so spannend?

Die Kettenschaltung ist ein gutes System mit vielen Vorteilen. Jedoch ist der Verschleiß und die mangelnde Robustheit in manchen Anwendungsfällen problematisch. Ein abgerissenes Schaltwerk ist keine Seltenheit. Auch ist der Verschleiß, vor allen Dingen in Kombination mit einem E-MTB, sehr groß. Deswegen bin ich der Überzeugung, dass vor allen Dingen für Vielfahrer und an elektrifizierten Bikes Getriebe langfristig Verbreitung finden werden.

Im aktuellen Portfolio ist nur noch das Pinion-Getriebe in deinen Bikes zu finden – die Eigenentwicklungen werden derzeit nicht mehr angeboten. Arbeitest du noch an Getriebe-Konzepten und -lösungen?

Ja, wir arbeiten an unterschiedlichen neuartigen Getriebe-Konzepten und Produkten für unterschiedliche Einsatzbereiche. Details möchte ich hier aber nicht preisgeben.

Schade! Ich denke, dass das für einige unserer Leser*innen hochinteressant gewesen wäre. Getriebe sind bis heute, egal bei welchem Hersteller und mit welchem Konzept, nie aus der Nische herausgekommen. Gibst du uns einen Hinweis, wie viele Nicolai ION GPI ihr im letzten Jahr verkauft habt und welchen Anteil das am Gesamtvolumen ausmacht?

Wir sind eine Manufaktur und verkaufen rund 1.000 Bikes und Rahmen pro Jahr. Mehr als 50 % der Bikes und E-Bikes, die wir verkaufen, haben einen Gates-Antrieb in Kombination mit einer Rohloff-Nabe oder mit einem Pinion-Getriebe.

Das ist mehr als ich gedacht hätte. Und dennoch: Seit dem Tod des Umwerfers durch 1x-Antriebe sind wir gefühlt wieder weiter weg vom Durchbruch der Getriebe-Bikes. Grob einheitliche Kettenblattgrößen, einfaches Schalten mit nur einem Hebel und überschneidungsfreie Übersetzungen sind alles ehemalige Argumente pro Getriebe, die jetzt auch bei der Kettenschaltung gelöst sind. Welche Vorteile kann das Getriebe heute noch für sich verbuchen?

Die Getriebe-Bikes der Zukunft werden eine Kombination mit einem elektrischen Antrieb besitzen. An E-MTBs und anderen E-Bikes können die Getriebe den Vorteil der langen Lebensdauer und Robustheit voll ausspielen. Auch werden die Getriebe-Bikes der Zukunft elektrisch schaltbar sein und das Schalten unter Last (hoch und runter) wird gelöst sein. Auch werden diese E-Getriebebikes im Vergleich zu E-Bikes mit Kettenschaltung nur rund 500 bis 750 Gramm schwerer sein.

Das wäre eine starke Ansage, denn gerade am E-Bike sind 500 bis 750 Gramm leicht zu verschmerzen. Unter welchen Rahmenbedingungen könnte sich das Getriebe in Zukunft durchsetzen – und in welchem Einsatzbereich?

Die Fahrradhersteller haben in den letzten zehn Jahren ihre Fähigkeiten im Rahmenbau stark ausgebaut. Komplexe Rahmenformen mit Motor- und Akku-Integrationen stellen heute in der Produktion kein Hindernis mehr dar. Auch deswegen liegt die Integration der Schaltung im Motor nah.

Eng verknüpft mit Nabenschaltung und eben Getrieben im Rahmen ist der Gates Carbon Drive. Bei euch macht er, wie du gesagt hast, 50 % im Portfolio aus. Wie siehst du hier die Zukunft?

Auch die wachsende Verwendung von bestehenden und auch neuartigen Nabenschaltungen zähle ich mit in den Bereich der Getriebe-Bikes. Rohloff, Enviolo und auch Shimano haben stark wachsende Umsätze für Nabenschaltungen, die in Kombination mit dem Gates Carbon Drive Verwendung finden. Immer natürlich in Kombination mit einem Mittelmotor. Diese Kombination bietet dem Kunden eine weit längere Lebensdauer und weniger Wartung im Vergleich zur Kettenschaltung.

Kalle, vielen Dank dir für den kurzen Austausch und alles Gute in diesem weiterhin ungewöhnlichen Jahr!

Ausblick Schaltungsspezial Teil 5: Ergebnisse, Tipps & Tricks

Was bleibt jetzt noch? Im fünften und letzten Teil dieser Artikelserie fassen wir unsere Ergebnisse zusammen und teilen unsere Tipps & Tricks.

Alle Artikel des großen MTB-News.de Schaltungsspezials und Schaltungsvergleichstest 2021 findet ihr hier:

• Neuer Test & Nachtrag zum Vergleichstest: TRP TR12-Schaltung mit Werkseinstellung unauffällig
• Schaltungsspezial 2021 – Teil 2: Die Marktanalyse – welche MTB-Schaltungen gibt es?
• Schaltungsspezial 2021 – Teil 3: Der Prüfstandstest
• Schaltungsspezial 2021 – Teil 4: Die Alternativen zur Kettenschaltung
• Schaltungsspezial 2021 – Teil 5: Ergebnisse, Tipps & Tricks
• Schaltungsspezial 2021 – Teil 1: Eine kurze Geschichte der Schaltung