Sturmey-Archer SW Drei-Gang-Naben

Die Sturmey-Archer SW Nabe hat eine Historie problembehafteten Betriebs, um es vorsichtig auszudrücken. Die Erfahrung der meisten Leute mit dieser Nabe waren negativ, daher ist diese Nabe heutzutage eher selten anzutreffen. Während die Nabe an sich sich nicht als praktikabler Ersatz für die ehrwürdige AW Nabe herausstellte, gab es nichtsdestotrotz einige faszinierende Designaspekte, die ein moderates Interesse an dieser Nabe festhalten sollten. tatsächlich wurden funktionierende SW Naben als "sehr angenehm", "fast geräuschlos", "effizienter" usw. beschrieben. Brian Heyes Interesse stammt aus seinem Kauf eines 1959er Robin Hood Sports, das mit einer schlecht funktionierenden SW ausgestattet war. Er hatte vorher nie ein Fahrrad, das mit einer SW ausgestattet war, gefahren und war hingerissen von der Stille dieser Nabe im Vergleich mit einer gewöhnlichen AW Nabe. Dieser Artikel ist an andere SW Besitzer gerichtet, die ihre müde alte Nabe wiederbeleben wollen und ein Stücke Sturmey-Archer geschichte atmen möchten. Unter Zuhilfenahme einiger Ersatzteile vom Müll, vorsichtiger Montage und ein wenig Glück kann man diese Dinger vernünftig wieder ans Laufen bringen und wenn man bereit ist ein paar Klickgeräusche beim Freilaufen lassen in kauf zu nehmen, bekommt ma sie sogar ziemlich gut wieder hin.

Neben der von außen offensichtlichen Unterschiede zur gewöhnlichen AW Nabe (kleiner und leichter) gibt es weitere Unterschiede in den Übersetzungen, da die SW eine sehr breite Übersetzungsbandbreite mitbringt:

Gang	Nabe und Übersetzung
	AW	SW
Hoch (Dritter)	133%	138%
Normal (Zweiter)	100%	100%
Niedrig (Erster)	75%	72%

Siehe auch

• Sheldon Browns Übersetzungsrechner (in mehreren Sprachen verfügbar)

Vergleicht man die SW mit einer gewöhnlichen AW Nabe, bringt ein Blick ins Innere einen vollständig anderen Designansatz des Planetenegtriebes für Fahrräder hervor. Faktisch gibt es kaum ein Bauteil in der SW Nabe, dass mit irgendeiner anderen Sturmey-Archer Nabe austauschbar wäre.

Im Folgenden werden der erste, zweite und dritte Gang jeweils als "Niedrig", "Normal" und "Hoch" bezeichnet. Zur klaren Darstellung sind einige Teilenummern in Klammern aus dem 1956er Hauptkatalog, der am Ende des Artikels verlinkt ist, ausgewiesen. Am Ende des Artikels folgen einige Verlinkungen zu weiterführenden Informationen.

Lastverteilung auf drei Punkten

Der erste augenfällige Unterschied ist der interne Aufbau, der statt der vier Planeten, bei der SW auf drei Planetenräder, dreizinkige Mitnehmer, drei Sperrklinken (zu jeder Zeit), eine Kupplung mit drei Nocken, usw. aufsetzt.

Unter Last tendieren Aufbauten mit drei Kontaktpunkten dazu, diese gleichmäßig auf alle diese Stellen. Bei einer Lastverteilung auf vier Punkte, sind immer einige hoch belastet und manche sehr wenig belastet. Das gilt solange, bis ein gewisser Verschleiß einsetzt und die Last gleichmäßig verteilt wird. Das ist analog zu einem dreibeinigen Melkhocker, der das Gewicht des Melkenden gleichmäßig auf alle drei Beine verteilt, während das vierbeinige Pendant das nicht macht, bis die vier Beine soweit abgeschabt oder eingedrückt sind, dass das Wackeln unterbunden wird. Dieser Aufbau führt dazu, dass man kleinere Räder nutzen kann, weil diese immer die Last unter sich aufteilen - das ist vermutlich der Grund, warum die Designer bei Sturmey-Archer die Größe der Nabe gegenüber vorherigen Design verkleinern konnten. Nach dem Kenntnisstand von Sheldon Brown waren Probleme mit den Zahnrädern bei Sturmey-Archer Naben nicht verbreitet.

Ein weiteres Merkmal der Lastverteilung auf drei Punkte war, dass die ringförmig angeordneten Bauteile sich selbst zentrierten. Das merkt man am deutlichsten bei den Kupplungsbauteilen der SW: die Mitnehmer des Zahnkranzes und dem rechtsseitigen Sperrklinkenring. Diese Bauteile haben drei passenden Kombinationen und haben gerundete Oberflächen. Unabhängig von der Kombination verteilt sich die last immer gleich. Diese gleichmäßige Lastverteilung ist und war das eigentliche Ziel.

Sperrklinken ohne Federn

Das bei weitestem berüchtigtste Merkmal dieser Naben waren allerdings die federlosen Sperrklinken. Diese kleinen Schmuckstücke aus Irritation sind freischwebend, halbmondförmig und aus gehärtetem Stahl (ungefähr 7,5mm lang und 4,8mm breit) gefertigt. Sie ähneln einer Scheibenfeder, wobei die normalerweise gerade Oberfläche hier gekrümmt ist, so dass diese einem Halbmond oder Lächeln ähnelt. Sie werden dazu benutzt, Drehmoment in die eine Richtung zu übertragen und ermöglichen freilaufen lassen in die andere Richtung. Der Freilaufeffekt wird durch eine Schaukelbewegung durch die vorbeilaufenden Rampen und Täler des linken und rechten Kugelrings erzeugt. Das ist tatsächlich recht schlau gelöst und erinnert an einen Hemmunsgmeachnismus mechanischer Armbanduhren. Während man freilaufen lässt, sind die Sperrklinken für den Fahrer nicht hörbar. Wenn man jedoch das Laufrad vom Boden anhebt und mit den Ohren ganz nah kommt, kann man bei drehendem Rad einen ganz leises klickendes Geräusch hören.

In Fahrtrichtung dient die Ausrichtung der Rampen und Täler dazu, eine Kante jeder Sperrklinke einzufangen und sie gegen die Täler der Kugelringe aufzurichten, um relative Rotation des Sperrklinkenträgers gegenüber dem Kugelring zu verhindern. In jeder möglichen Übersetzungsposition sind immer genau drei Sperrklinken aktiv, so dass die Kräfte gleichmäßig verteilt werden. Die Sperrklinken sind einzeln viel kleiner als die Sperrklinken einer AW Nabe. da sie aber immer zu dritt statt zu zweit aktiv sind, sind sie insgesamt mindestens so widerstandsfähig wie die zwei Sperrklinken in der AW Nabe.

Interessanterweise wurde dieser Freilaufmechanismus zurückdatierbar in der origionalen Sturmey-Archer Dreigang-Nabe von 1902 eingesetzt. Der Mechanismus wurde als "Micrometer-Typus einer federlosen Kupplung" bezeichnet. Der Name deutet auf das Unternehmen hin, dass diesen Mechanismus erfunden hat.

Kupplung

Ein weiteres interessantes Merkmal, das die SW von der AW unterscheidet, ist die Rutschkupplung, um in den niedrigen Gang zu schalten. Bei der AW wird in den niedrigsten Gang geschaltet, in dem die Kupplung mit den vier Zinken gegen die Unterseite der beiden normal/höchster Sperrklinken schlägt, so dass diese mit Gewalt ausgehebelt werden und das Drehmoment auf ein anderes Paar Sperrklinken wirkt (niedrigster Gang). Beim Sperrklinkendesign der SW gab es keinen solchen Weg, daher wurde der komplette Sperrklinkenring aus seiner Position bewegt (entkuppelt), so dass die linksseitigen Sperrklinken aktiv wurden. Dieser Aufbau erfordert eine zusätzliche Feder und mit dieser zusätzlichen Versteifung ist der Schaltwiderstand höher. Sheldon Brown vermutete daher, dass Sturmey-Archer deswegen eine zweiteilige Schaltkette einführte, die mehr Gewindeschaftlänge wegen der höheren Bruchsicherheit zur Verfügung stellte (das war aber wohl nicht notwendig, weil spätere SW Modelle eine Standardschaltkette einsetzten). Andere Naben mit hohem Schaltwiderstand hatten ebenfalls eine zweiteilige linksseitige Schaltkette (zum Beispiel die FW).

Auskrangende Planetenräder-Schäfte

Die Planetenräder laufen auf dicken Schäften, die ein integraler Bestandteil des Planetenkäfigs sind. das ist anders als bei der AW Nabe, bei der die Schäfte abgestuft sind. Die Schäfte in der SW werden nicht von beiden Seiten des Getriebes getragen (auskragende Anordnung) und benötigen mehr Durchmesser, um Bewegungen in höheren Gängen zu widerstehen. Dicke Schäfte erhöhen den Widerstand im Betrieb. das geht möglicherweise so weit, dass es den Vorteil, dass es nur drei Planetenräder gibt, ausgleicht.

Was waren die Probleme?

Sperrklinken

Trotze des theoretischen Vorteils des Aufbaus mit drei Planeten, war die SW Nabe in der Praxis recht enttäuschend, insbesondere die Funktion von Sperrklinken und Mitnehmerringe ließ zu wünschen übrig Das häufigste Symptom waren Überspringen unter Last im normalen oder hohen Gang. Interessanterweise produzierte der niedrigste Gang (obwohl hier die Sperrklinken unter der höchsten Last standen) dieses Verhalten sehr selten. Es gibt zwei Gründe für das Überspringen im normalen und hohen Gang: Zum einen können es verschliessene Kupplungsmitnehmer sein (was später beschrieben wird) und im anderen Fall sind es Probleme mit den Sperrklinken. Selbst unter nicht missbräuchlichen Bedingungen entwickeln sie Abspanungen und Einkerbungen und können bis zu dem Punkt verschleißen, dass Sie von den Sperrklinken nicht mehr aufgegriffen werden können. Die eigentliche Ursache dieses vorzeitigen Verschleißes hätte bereits während der Entwicklung bei Tests auffallen müssen, die letztendlich zu diesen Peinlichkeiten im Betrieb geführt haben. Was ist also schief gelaufen?

Diese Frage kann wahrscheinlich nie vollständig beantwortet werden, jedoch konnte Brian Hayes ein paar Spekulationen anbieten: Höchstwahrscheinlich wurden Tests mit einigen von Hand gebauten Prototypen durchgeführt, die von den besten Maschinenbedienern von Sturmey-Archer sehr präzise ohne Produktiosnwerkzeuge hergestellt wurden. Unter diesen Bedingungen wurde das SW Design als tauglich bewertet und die Autorisierung, die Nabe in Großserienfertigung zu geben, wurde erteilt. Mit Produktionswerkzeugen fiel das SW Design geradezu auseinander wegen der schlampigen Technik, die Fertigungsstraßen zu jener Zeit hatten. man erinnere sich, dass die Naben, um ökonomisch umsetzbar zu sein, recht günstig sein mussten. Wenn man die Bauteile einer SW untersucht, wird dieser Umstand offensichtlich. Grobe Bearbeitung und schlampige Passungen der beweglichen Teile war üblich. (Ein Kollege von Brian Hayes aus dem Vorrichtungsbau-Team seiner Firma, beschrieb die Verarbeitung als "schrecklich"). Das soll kein Schlag gegen das Qualitätshandwerk von Sturmey-Archer sein: die meisten Teile waren gehärtet, so dass die Verarbeitungsspuren mehr als üblich herausstachen, aber dennoch musste man ökonomisch produzieren. Sinterverfahren waren 1955 keine wirtschaftliche Option. Wie man schon früher sagte: "Man kann es gut, schnell oder günstig herstellen - wähle zwei von drei Optionen!".

Konsequenterweise muss sich das Herstellungsverfahren der SW unter diesen Bedingungen als unmöglich herausgestellt haben. Wegen der losen Passgenauigkeit der Teile (weil man simultan Austauschbarkeit und niedrige Kosten garantieren wollte), ging das Konzept der dreipunktigen Kontakts dahin, außer wenn eine zufällige Nabe exakt die richtige Kombination aus Einzelteilen hatte. Mit anderen Worten: wegen der fehlenden Fertigungspräzision wurden nicht alle drei Sperrklinken gleichzeitig in Sperrposition gezogen; stattdessen wurden immer nur eine oder zwei gleichzeitig mitgenommen (das kann man schön bei einer teilweise zerlegten Nabe beobachten). Die Nabe funktionierte unter diesen Bedingungen weiterhin, lief nur etwas rau wegen der versetzen Lastverteilung. Diese Bedingungen führten zu Beschädigungen, weil die Sperrklinken nicht dafür ausgelegt waren alleine die gesamte Last aus dem Antrieb aufzunehmen. Wenn man das mit jugendlichem Ungestüm kombiniert, dürfte das Ergebnis vorhersagbar sein. Manchmal hat die richtige Kombination der Einzelteile dazu geführt, dass die Nabe zuverlässig immer alle drei Sperrklinken einhakte und diese dann gut ihren Dienst verrichtete.

Tony Hadland berichtet:

Im Jahr 1995 hat Jm Gill, ein Sturmey-Archer Enthusiast einen bericht über die Unzulänglichkeiten der SW Nabe erstellt und gleichzeitig Lösungen präsentiert. Er bemerkte, dass das Rutschen nur im normalen und höchsten Gang aber niemals im kleinsten Gang auftrat. Nach ausführlichen Tests stellt er fest, dass unvorhersagbare eine oder zwei Sperrklinken sich nicht vollständig im Sperrklinkenrad einhakten. Daduirch waren Hohlrad und Sperrklinkenrad nicht mehr konzentrisch ausgerichtet und mit jeder Umdrehung der Nabe bewegten sich die Mitnehmer, die diese Beiden Bauteile zusammensperrten, in Relation zueinander, so dass sie schlussendlich auseinanderliefen und das Rutschen verursachten.

Daraus leitete Tony Hadland ab, dass die SW eigentlich gut funktioniert hätte, wenn Sturmey-Archer a) die Tiefe der Aussparung für die Sperrklinken leicht erhöht hätte und b) jede Sperrklinke mit einer Feder ausgestattet und das Profil der Sperrklinkenzähne in den Lagerschalen modifiziert hätte.

Diese Erklärung ergibt Sinn und stellt die Verbindung zwischen den beiden Fehlern der Sperrklinken und verschlissenen Hohlradmitnehmern her. Jedoch - wie Sheldon Brown weiter unten anmerkte - reicht es, die Sperrklinken mit einem Federmechanismus auszustatten, um das Durchrutsch-Problem im normalen und höchsten Gang nachhaltig zu lösen.

Die Metallurgie der Bauteile spielte eine zentrale Rolle bei der Leistungsfähigkeit dieser Naben. Auf der einen Seite müssen Sperrklinken und Sperrklinkenringe aus sehr hartem und widerstandsfähigem Stahl hergestellt werden, um den extremen Kräften beim Pedalieren zu widerstehen (siehe weiter unten). Auf der anderen Seite ist es für so gehärtete Bauteile schwierig sich aneinander anzupassen- das ist eine paradoxe Situation. Es wäre interessant zu wissen, ob die Ingenieure bei Sturmey-Archer mit verschiedenen Hitzebehandlungen der Sperrklinken experimentiert haben, um die optimale Härte zu erzielen.

Eine Lastanalyse eines einzelnen Sperrklinkens unter einer 100kg Pedalkraft kann man in der links stehenden Animation nachvollziehen. Die wirkenden Kräfte sind extrem hoch und zeigen, warum die Sperrklinken so oft absplittern oder eingedellt werden. Wenn alle drei Sperrklinken gleichzeitig richtig greifen würden, würden die Kräfte um den Faktor 3 reduziert und die Sperrklinken würden deutlich länger überleben. Unter diesen Überlastbedingungen wirken extrem hohe "von Mises"-Spannungen (300ksi bis 800ksi an den Spitzen).

Verschleiß

Ein Gebiet für wilde Spekulationen zum Einfluss auf Nabendefekte ist das Gebiet von Schmierung und Verschleiß. Brian Hayes hat Sperrklinken finden können, die nicht Abgesplittert oder eingedellt waren, diese waren dann jedoch an den Spitzen der Halbmondsichel sehr stark verschlissen, so dass sie nicht mehr funktionieren konnten (siehe Bild rechts).

Es erscheint nicht klar zu sein, ob so ein Zustand durch nur teilweises eingreifen in die Aussparungen des Sperrklinkenrads oder durch millionenfaches abschleifen beim freilaufen lassen verursacht wird. Da der Verschleißt auf beiden Seiten gleichermaßen zu erkennen ist, erscheint die letztere Vermutung naheliegend. Verursacht wird das entweder durch Verschmutzung im schmierenden Öl oder durch die einwirkenden Kräfte beim hin- und herbewegen oder mangelnde Schmierung oder eine Kombination aus allen Dreien. Eine mangelnde Schmierung kann durch das Abstellen des Fahrrads auf dem Seitenständer ausgelöst werden, bei dem das Fahrrad nach links gelehnt wird und das Öl sich an der linken Seite der Nabe sammelt und die rechts liegenden Sperrklinken trocken gelegt werden. Sie kann auch durch das beim Zusammenbau empfohlene Fett verursacht werden, weil die hohe Viskosität des Fetts zum Verschleiß beiträgt. Wer weiß? Brian Hayes hofft, nicht einen "heiligen Krieg" über die Wahl des richtigen Öls losgetreten zu haben, jedoch empfiehlt er hier ein eher leichtes Öl, wie ATF oder ähnliches, das vorzugsweise synthetisch sein wollte. Benutzung bei kaltem Wetter ist bei zu schwerem Öl sicherlich schwierig.

Andere von Verschleiß betroffene Teile sind der Planetenkäfig-auf-Achs-Gelenk. Das scheint auch der Grund für spätere Designänderungen zu sein, bei dem die originale konische Befestigungsplatte gegen ein Aufbau mit Mutter und Unterlegscheibe gewählt wurde.

Rauer Lauf in verschiedenen Gängen

Diese Naben laufen oft rau im höchsten und niedrigsten Gang (im normalen Gang werden die Planetenräder nicht belastet und er läuft daher immer geschmeidig). Diese Rauheit, als Resultat der Fehlausrichtung zwischen Hohlrad und Planetenkäfig, wird vom Fahrer leicht wahrgenommen und basiert zumeist auf loser Konuseinstellung, schluderigem Spiel zwischen Achsgewinde und Konus, verbogenen Achsen oder durch Eingreifen nur einer einzigen Sperrklinke. Auch bei dieser und anderen Sturmey-Archer Drei-Planeten-Aufbauten haben die Getrieberäder modifizierte Zähneformen, die die "falsche" zahl an Zähnen am Getrieberad zulassen (Die Getrieberäder der SW haben 15 Zähne, sollten aber eigentlich 16 Zähne haben, um gegen das 52 Zähne Hohlrad und das 20 Zähne Sonnenrad zu passen). Dieses Design macht die Getrieberadzähne widerstandsfähiger, zerstört aber nachhaltig den geschmeidigen Lauf. Zusätzlich sind die Zähne sehr plump verarbeitet, was vermutlich ebenfalls zum rauen Lauf beiträgt. Bei einer Testnabe, bei dem die Hohlradzähne um 0,13 mm (0,005 Zoll) tiefer und deren Spitzen rund geschliffen wurden, wurde der lauf besser, aber nicht vollständig abgebaut. Jedoch konnte bei einem anderen Test mit Hilfe von perfekt sitzenden Konen aus der Ersatzteilkiste die wahrnehmbare Rauheit vollständig eliminiert werden. Die Ausrichtung der Kettenstreben-Ausfallenden hat ebenfalls einige Auswirkungen auf die Geschmeidigkeit des Nabenlaufs. Wie man die Ausrichtung eines Rahmens und der Ausfallenden zueinander bestimmt, wird im Artikel Rahmen aufweiten beschrieben.

Überspringende Hohlradmitnehmer

Die Innereien von Brian Hayes 1958er Originalnabe waren verschlissen. Durchrutschendes Hohlrad- und Sperrklinkenrad-Mitnehmer ermöglichten dem Sperrklinkenrad im hohen oder niedrigen Gang aus der Verzahnung zu rutschen (gegen die Federkraft). Wenn der normale Gang eingelegt war, drückte die Bewegung die Nabe in den niedrigen Gang, so dass das Hohlrad hohen Zoll zahlen musste und dadurch die innenliegenden Verzahnungen wirklich stark verschlissen waren. Das führte wiederum zu Abspanungen an Sperrklinken im niedrigen Gang. Dieser "Herausrutsch"-Effekt könnte das sein, was Tony Hadland als primäre Ursache für Probleme mit dieser Nabe identifiziert hat. Dieses aus den Verzahnungen springen ist vorherrschender im hohen als im normalen Gang, weil der Fahrer typischerweise mehr Drehmoment aufbringt als im normalen/niedrigen Gang. Wie im obigen Abschnitt über Sperrklinken bereits erwähnt kann das Durchrutschen diese Mitnehmer mit unvollständigem Eingreifen der Sperrklinken in Zusammenhang gebracht werden. Jedoch kann sogar bei perfekter Sperrklinkenfunktion ein schwerfälliger Schaltbetrieb auf nur teilweises Eingreifen dieser Mitnehmer zurückgeführt werden, was ebenfalls zum Durchrutschen führt.

Designänderungen durch Sturmey-Archer

Etwa die Mitte des Jahres 1958 scheint der Startpunkt für einige Designänderungen an der Nabe gewesen zu sein. Vermutlich wollte man die Zuverlässigkeit der Nabe verbessern. 1958 war ebenfalls das Jahr, in der die AW Nabe neu aufgelegt wurde und wieder zum "Standard" erklärt wurde. 1960 lief die SW Nabe aus und Brian Hayes ist sich nicht sicher, ob es nach 1958 noch weitere Anpassungen gabe, weil er nur Naben bis ins späte 1958er Baujahr in den Händen halten konnte.

Schaltkette von links nach rechts

Etwa Mitte 1958 wurde die linksseitige Schaltkette mit einer rechts liegenden Umschaltkette zu einer konventionellen rechts liegenden Schaltkette geändert. Das setzte eine Änderung des Achspassform voraus; statt eines einfachen durchgehenden Lochs gab es nun ein Loch mit Gewinde, das die Schaltkette aufnehmen konnte. Die Modelle, die original mit der rechtsseitigen Schaltkette ausgerüstet waren, hatten auch das Loch nicht mehr durchgängig bis zum anderen Ende gebohrt.

Sperrklinkenring (L11)

Einige NOS Sperrklinkenräder, die Brian Hayes gefunden hat wurden anders verarbeitet als alle anderen. Es gibt subtile Mitnehmerprofiländerungen an den Flächen der Mitnehmer, wo sie in die passenden Flächen des Hohlrads eingreifen. Er ist sich allerdings nicht sicher, welche Version die ältere ist. Die Farbe durch die Oberflächenbehandlung ist ebenfalls unterschiedlich, so dass eine Änderung naheliegt. Basierend auf der Untersuchung einer vermutlich originalen 1958er Nabe, könnte sogar der Sperrklinkenring links im Bild der Neuere sein. Das plumpere Mitnehmerdesign ergibt Sinn, wenn Verschleißreduktion das Ziel war.

Sperrklinken (L12)

Nach Brian Hayes Beobachtung gibt es mindestens zwei verschiedene Sperrklinken-Konfigurationen, die sich in Maßen und Aussehen unterscheiden (jeweils NOS Teile). Der eine Typ, den man in den begleitenden Bildern sehen kann, hat ein helles Oberflächenfinish und ist etwa 4,3 mm (0,17 Zoll) hoch und 8,5 mm (0,335 Zoll) breit, während der andere Typ etwa 4,1 mm (0,16 Zoll) hoch und 8,3 mm (0,33 Zoll) breit ist und ein natürliches Metallfinish hat. Gleichzeitig sind die Spitzen der größeren Sperrklinken ein wenig stumpfer. Die größeren Sperrklinken sind vermutlich ein Versuch Sturmey-Archers, die Leistung der Sperrklinken zu verbessern. Sie funktionieren tatsächlich besser. Es ist nicht ganz sicher, ob möglicherweise die Materialhärte der Varianten unterschiedlich ist, jedoch sollte man erwarten, dass alle Sperrklinken bis ins Innerste gehärtet sind. Die größeren Sperrklinken sind verständlicherweise etwas lauter im Betrieb, was dem Fahrer jedoch kaum auffallen dürfte. Wenn man die Wahl hat, sollte die Nabenversion mit den größeren Sperrklinken auf der rechten Seite nehmen, weil ihr Eingreifverhalten im Betrieb besser ist.

Planetenkäfig (L2Z)

Mindestens drei verschiedene Planetenkäfigaufbauten wurden über die Jahre auf den Markt gebracht. Dabei hatte die älteste Version eine glatte Außenseite angrenzend zu den Sperrklinkenvertiefungen des niedrigen Gangs (Das ist so im 1956er Hauptkatalog illustriert). Später wurde eine schmale Kante angrenzend an die Sperrklinkenvertiefungen hinzugefügt, die vermutlich als Führung dienen sollte, um den Planetenkäfig relativ zu den Sperrklinkenzähnen zentriert auszurichten. Gleichzeitig diente die Kante vermutlich dazu, die Zahnräder gegeneinander sauber auszurichten. Die letzte Änderung war offensichtlich die Verbreiterung dieser Kante, um den begleitenden Verschleiß zu reduzieren. Diese Neuerung war vermutlich der ausschlaggebende Punkt, dass diese letzte Serie der SW Nabe nicht mehr für Überspringen im niedrigen Gang bekannt waren.

Hohlrad (L10)

Es wurden mindestens zwei Varianten des Hohlrads ausgeliefert. Frühe Versionen hatten keine extra Lippe auf der rechts liegenden Lagerkugelringoberfläche. Sie liefen einfach auf der Seite der Sperrklinkenzähne entlang. Offensichtlich trug das zu hohem Verschleiß bei und spätere Versionen bekamen diese zusätzliche Lippe, damit die Lagerkugeln gegen die Innenseite des Lagerkugelrings liefen.

Lage des Planetenkäfigs auf der Achse

Frühe Versionen der SW Nabe hatten eine konische Fixierplatte (L4) und eine spezielle Unterlegscheibe (L24), die den Planetenkäfig auf der Achse hielten. Die konische Fixierplatte wurde in Position gebracht und dabei permanent deformiert und man nutzte einen hohlen Aufschläger, um sie am Platz zu glätten. Dieses Merkmal wurde später ausgelöscht und durch einen Aufbau mit Unterlegscheibe und Sechseckmutter ersetzt. Das diente vermutlich der einfacheren Wartung und zusätzlich (vermutlich) wurde der erhöhte Verschleiß durch zu viel Spiel eliminiert (Brian Hayes erinnert sich an sehr verschlissene SW Naben mit bis 3 mm (¹/₈ Zoll) Spiel). Der neuere Aufbau ist robuster als der Originalaufbau.

Reparieren der defekten/rutschenden SW

Wenn man erwägt, eine solche Nabe zu reparieren, sollte man sich zuerst gründlich mit dem Aufbau der Nabe vertraut machen. Das erreicht man am besten, indem man sich die Schnittzeichnung, die Explosionszeichnung und die SW Teileliste auf der Website von Tony Hadland (Pdf/englisch) ansieht. Alle folgenden Vorschläge setzen voraus, dass der geneigte Leser diese Ressourcen zur Verfügung hat.

Schnelle Repararturen

Durchrutschen

Wenn Deine Nabe durchrutscht, sobald Du Pedalkraft im niedrigen Gang aufbringst, wird das Problem wahrscheinlich von den linksseitigen Sperrklinken ausgelöst worden sein. Einer der einfachsten Wege, die Nabe wieder funktionsfähig u machen (solange der Schaden an den Sperrklinken minimal ist) ist es, die Naben auseinander zu bauen und die Sperrklinken des hohen und des niedrigen Gangs zu demontieren, reinigen und tauschen (linke auf rechte Seite). Zusätzlich sollte durch die Einkerbungen und Absplitterungen offensichtlich sein, in welche Richtung sie ursprünglich in ihren Aussparungen ausgerichtet waren. Wenn man die Sperrklinken durchtauscht, werden die Kräfte auf die gegenüberliegende Seite der Sperrklinken verteilt und - vorausgesetzt sie können sich immer noch frei bewegen und sind nicht allzu verschlissen - verhalten sich fast wie neue Sperrklinken. Da NOS Sperrklinken so rar sind wie reiche Spieler, ist es sinnvoll ihnen ein möglichst langes Leben zu gönnen. Man kann auch mit individuellen Sperrklinkenpositionen experimentieren, bis die rechtsliegenden Sperrklinken alle sauber und gleichmäßig sowie vollständig greifen. Das prüft man, indem man die Nabeninnereien vollständig zusammenbaut und den Klinkenmechanismus von Hand bewegt. Brian Hayes empfiehlt als Montagehilfe kein Fett in die Aussparungen der Sperrklinken zu füllen; ein Tropfen Öl funktioniert gut genug, um die Sperrklinken währen der Montage am Platz zu halten und man muss sich keine Sorgen um ein potentiell schwerfälliges Greifen der Sperrklinken machen.

Wenn die Nabe nur im normalen und hohen Gang durchrutscht können zusätzlich zu dem Sperrklinkenproblemen auch die Sperrklinkenring-Mitnehmer verschlissen sein. Eine einfache Lösung kann durch die Erhöhung der Spannung durch Aufweiten der großen Feder (L15) erreicht werden, weil so ihre freie Länge erhöht wird. Das erhöht die Zugkraft in den niedrigen Gang und beschleunigt wahrscheinlich den Verschleiß. Daher ist es wichtig, diesen Vorgang nicht zu überziehen. Fall die Sperrklinkenring-Mitnehmer nicht zu verschlissen sind, ist das wahrscheinlich auch alles, was man tun muss, um eine ordentliche Funktion wiederherzustellen. Langfristig muss man aber die Mitnehmer neu anschleifen oder das Hohlrad und den Sperrklinkenring ersetzen.

Einstellarbeiten

Hier setzen wir voraus, dass der geneigte Leser im Allgemeinen mit Sturmey-Archer Getrieben vertraut ist. Insbesondere sollte man mit der allgegenwärtigen AW Nabe vertraut sein. Sollten die Drei-Gang-Planetengetriebe neu sein, solltest Du Dir eine klassische AW Nabe besorgen und diese als Praxisübung demontieren. Wenn man das drauf hat, gibt es genau ein spezielles SW Detail, das besonderer Beachtung bedarf: Die Lagerkonen. Anders als bei der toleranten AW müssen diese bei der SW so nahe wie möglich an "kein Spiel" eingestellt werden. Genaue Einstellung sorgt für die bestmögliche Zentriergenauigkeit, die die Chance erhöht, dass alle drei Sperrklinken akkurat gleichzeitig greifen können. Wenn die Lager zu lose eingestellt sind, wird man fast sicher Probleme mit den Sperrklinken bekommen, selbst wenn nur Neuteile verwendet werden. Die Wichtigkeit, die Zentriergenauigkeit einzuhalten, wird belegt durch die Designänderung seitens Sturmey-Archer, für den Planetenkäfig des niedrigen Gangs einen Zentrierlippe einzuführen.

Wenn die Gangschaltung rau läuft, sollte man als erstes die Koneneinstellung prüfen. Wenn sich nichts ändert, kann man die Achse um 180° in den Ausfallenden drehen oder einen anderen linksseitigen Konus versuchen.

Die Sheldon Brown Methode ist nach Brian Hayes Meinung die beste Vorgehensweise, konventionelle Schaltketten einzustellen: Im niedrigen Gang sollte die Kette ein klein wenig zusätzlichen Extraweg haben, wenn sie auswärts gezogen wird und im hohen Gang sollte der Zug keine Spannung mehr haben. Da die meisten dieser Naben kein Einstellfensterchen an der rechten Achsmutter (N200) haben, ist das der einzige praktische Weg, die Welle einzustellen, außer man hat eine Ersatzmutter mit Fensterchen zur Hand.

Schaltketten

Conventional right-side indicators can replace the two-piece indicators even if the hub originally was not configured this way. The only trick is finding a threaded axle key made for the SW or making your own. Fortunately, making your own is easy — just whittle down the ends of an axle key from any AW hub until it fits properly in the clutch sleeve and sliding clutch. The two-piece, left-side indicator/toggle chain arrangement is easier to adjust properly, however, and I recommend keeping this arrangement unless you have damaged parts.

Planet (L5) installation

Make sure burrs on the pinion teeth are ground smooth. If the burrs face the spacer ring (L6), it will experience excessive wear and probably an increase in drag until the parts wear in. Allowing things to wear in on their own can really chew up the spacer ring, however, so I suggest removing any burrs from the planet teeth.

Nachhaltige Reparaturen und Modifikationen

Teilewahl

When rebuilding an ailing SW, the best approach is to use all new parts, but most of these parts are rare today, so this is not a viable option for most hubs. However, with a collection of junk hubs, one may be able to assemble a "better-than-new" hub by measuring the parts and selecting the best-fitting ones. Using a micrometer or dial caliper, measure the length and height of each pawl and try to match like measurements into sets of three. Also, look for a combination of smallest inner diameter with largest outer diameter of the right-side pawl ring (L11). The driver surface that this pawl ring runs on should also be the largest possible. Try the operation of the right-side pawls by hand (partially assemble the internals with the right-side bearing cone finger tight — no play) and see if you can get simultaneous engagement of all three pawls. It's frustrating, but can be accomplished. Also, select bearing cones whose threads fit as tightly as possible on the axle to help eliminate gear misalignment (same cones as the AW, so availability should not be a problem). Ultimately, the "best" combination of parts will be a matter of judgment and trial-and-error fitting. If you do not have any spares to work with, converting to spring-loaded pawls may be the answer — see below.

Re-grinding pawl ring/gear ring dogs

This is best accomplished with a small sharpening stone, light oil, and a ton of patience. The idea here is to reface the dogs to be perpendicular to each other and thus eliminate the tendency to cam out against the spring. Be careful to check the fit of the gear ring with the pawl ring before reassembly, and do not remove too much material, since the parts are case hardened, not through hardened. The case depth with carburizing methods typically used by such parts is seldom very deep, and therefore this regrinding method may not last very long. (I have heard that Sturmey-Archer used the sodium-cyanide bath method of carburizing; according to my information, this method produces what is known as superficial hardness — the case depth may be only a few thousandths of an inch)

I am also experimenting with a reverse-taper grind and face texturing of the dogs to help keep them in contact under load. Results will be posted here at a later date.

Polieren

Because most of the Sturmey-Archer internal parts are not machined or ground after heat treatment, their surface finish is rather rough, and they can benefit a good deal from polishing. Normally, this would be accomplished by simply using the hub, and all the parts would wear in over time to a smooth working condition. The problem with this in the SW is that the wear particles are in circulation, and may have detrimental effects on the pawls. Polishing of the pawl sockets, ball ring ramps, gear faces, driver, etc. can only help; polish with a Dremel tool or something similar as many of these areas as you can stand. For flat surfaces, a pane of flat glass with 600-grit wet/dry sandpaper and light oil can be used to produce a very smooth surface.

As the planet gears are shaper-cut gears with poor tooth precision, lapping of new gears is not a bad idea, either. This can be accomplished by assembling the gearing, introducing a bit of automotive valve-grinding paste in the mesh and spending a patient hour turning the assembly back and forth by hand. Don't use too much paste; you don't want to grind more than the surface of the gears. When finished, remove all traces of the grinding paste. Perhaps the best advice concerning polishing is to disassemble the hub and change the oil after a run-in period of, say, 50 miles or so. Wear areas that can benefit from additional polishing will then be evident. It may be good to disassemble and change the oil every year, or until little oil discoloration is encountered.

Die Sperrklinkenversenkungen neu formen

Another potential improvement to the design of the pawl rings would involve grinding a radius on the drive side edge of the pawl sockets. This would serve two purposes: reduce the tendency to dent the pawls, and improve the load sharing amongst the pawls. Also, on the left side, a soft steel retainer is pressed onto the end of the planet cage to provide end retention of the pawls. If three holes were drilled in this retainer at the bottom of the pawl sockets, the pawls would be more easily engaged in the ratchets because the oil surrounding the pawl could not create a vacuum effect.

Federvorgespannte Sperrklinken

A more-or-less permanent fix to the pawl problem can be obtained by spring-loading the pawls. I have successfully modified a right-side pawl ring to accept small bow-type springs in the bottom of the pawl sockets that keep the pawls positively engaged. This fix has virtually eliminated any skipping and has made shifting gears much more positive, and is probably the best long-term solution, producing a very reliable hub. If you are interested in modifying your hub, here's how to do it:

Using a cutoff wheel on a Dremel tool, make some shallow cuts at the bottom of the pawl sockets as shown. cutoff wheel The depth should not be too great, perhaps around 1/16th of an inch or so. Also, be careful to keep the slot as short as practical so as not to weaken the pawl ring (L11) too much. Next, some suitable spring material must be scavenged to place in these slots. I found that a camera wind-lever spring worked well for this purpose, but anything similar will do — look for flat, spiral shaped springs in old mechanical clocks, cameras, toys, etc. The final spring configuration I arrived at was about 1/16th of an inch wide and around 3/8ths of an inch long, providing firm springing action against the bottom of the pawls. If I do this again, I might try something a bit more flexible such as the film-chamber pressure plate from the same junk camera. Any thin, flat spring that can be bow-shaped will probably work. pawl ringMake sure that whatever spring material you use, your Dremel cuts are deep enough to allow the springs to be totally recessed. In operation, the large pawl retaining washer (L13) and the thrust spring (L15) will keep these pawl springs in place.

Assembly is a bit tricky because when the right-hand ball ring (L14) is placed over the pawls, the springs tend to push against the retaining washer and then pop out. I solved this problem by assembling the driver, spring, and ball ring all at the same time, and then assembling over the installed pawl ring, washer, and pawls. The thrust spring helps to keep the new pawl springs from shifting out of their grooves.

This modification has worked well with old, worn pawls and produced an assembly that virtually guarantees all three pawls will be properly engaged. The low-gear pawls would also benefit from this technique, and the pressed steel retainer on the end of the planet cage would retain the springs well. However, assembly of the completed internals into the hub shell might be very difficult to impossible — proceed at your own risk. Since the low-gear pawls are more reliable, springs are probably not needed on this side.

While sprung pawls may ultimately be the best practical fix, they do have one drawback. The hub will no longer be "silent" when coasting. In fact, the spring arrangement I have described gives a rather "bright" ticking sound similar to the AW's.

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The closest ANSI standard-sized Woodruff key is a no. 403, but it's only 1/8th inch wide. However, in a pinch, one might be able to combine a 403 with a 203 (1/16th wide) and with careful grinding with a Dremel tool produce the correct geometry. Woodruff keys are typically rather soft, however, and pawls made from them may not last long in service. It would be good to have access to a heat-treating facility in order to carburize the pawls after shaping them.

Die SW im Fahrbetrieb

After rebuilding and adjusting, there will probably be a period in which frequent attention is required to get the hub working consistently. Make sure the torque applied to the axle nuts is sufficient to prevent movement in the dropouts, which would adversely affect the gear adjustment and alignment.

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One of the ironic things I have discovered about the SW is that while its pawl design is easily overloaded from slamming the pedals around, it is also easily overloaded by not engaging all three pawls, and the engagement of all three is more assured with a firm slam on the pedals. For this reason, I think that proper use of the hub involves a delicate balance between riding too hard and riding too timidly. This observation is a bit academic, however, as there is no way to judge the effectiveness of your style of riding except over long periods of time (years). Experience has taught me that the proper shifting technique is critical to eliminating troublesome slips.

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What constitutes abuse of these hubs? Clearly the design is not as robust as an AW hub and cannot take the abuse doled out from, say, the typical teenager. A reasonably mature adult rider should be able to obtain good service from the hub provided a few precautions are taken. Many people warn against standing up to pedal. I would also add that the chain ring/sprocket combination not differ much from the "standard" 46/18 offered on the bike. I use my 1958 Robin Hood for a relatively short urban commute and am using a 48/19 combination and I have dented the low-r pawls from aggressive acceleration (not standing). However, I also have a Hercules with a 44/19 combination that is pretty smooth and reliable after about a thousand miles of commuting (I have yet to examine its pawls). I would add, also, that unless the bicycle provides a practical means for your particular style of riding, I wouldn't bother riding it. To paraphrase Sheldon 's quote of Victor Hugo: "The useful is as useful as the beautiful", or as my ever-practical father-in-law would quip, "I didn't buy it to look at it!"

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You are better-off limiting the amount of coasting for three reasons. First, it's not good cycling form. Second, coasting wears the pawl tips, and the less that occurs, the better. Third, if you coast frequently, you will also be engaging pawls frequently, thus increasing the chances for damage and wear.

Schalten

Unlike the relatively rapid, smooth shifting of the AW hub, the SW shifts like a garbage truck. Many times you will find yourself "chasing" an engagement for almost a full crank revolution after shifting. Upshifting usually results in a loud "ker-klunk" as the pawls and/or pawl ring engage, but sometimes there will be a simple, rapid "click" — an indicator of an improper shift. Also, I have found the downshift into low gear to be rather balky at times, to the point of irritation. While pedaling, you may occasionally hear and feel a "pop" as a pawl snaps into position. There are no improvements for this behavior, to the best of my knowledge. It's the most disappointing aspect of the SW's operation, to me.

I would also caution against what I'll call "pedal shifting" whereby upshifts are accomplished by maintaining pressure on the pedals, shifting the trigger, and then releasing the pedal pressure a bit when the actual shift is desired. I use this method to good effect in traffic with my AW hubs, but I worry that the SW may not tolerate an occasional partial engagement. Even a "fresh" SW will occasionally skip in normal or high gear if the shifting is sluggish or clumsy. Check the operation of the toggle chain and make sure there is no binding to interfere with rapid movement during gear changes. In practice, I have found that the rider develops a certain cadence for good upshifting that results in three distinct sounds, rather like a drum player's "ba-dump-bump" at the punch line of a joke. These three distinct sounds are presumably the trigger release, the pawl ring slapping against the gear ring dogs, and finally pawl engagement. If your upshift results in a simple click sound, coast a bit and re-engage because this type of shift often results in a slip. Click here for how a "good" shift sounds on one of my bikes (I recorded this whilst riding).

Schmierung

As mentioned above, my recommendation for a lubricant is fairly thin oil such as automatic transmission fluid (ATF). I think this is especially important for the SW because with heavy oil, pawls may tend to stick in their sockets and resist being tripped into position — ultimately leading to wear and/or chipping. I have also used motorcycle transmission oil (Gearsaver by Belray), which is a thin oil replacement for 80W gear oil (equivalent viscosity to 20W motor oil, but it's actually very thin at room temperature). It's a bit thicker than regular ATF, but otherwise seems very similar; it seems to stick to the parts a little better so a good film remains after several hours of idle time. 75W gear oil (same viscosity as 10W motor oil) may prove to be an excellent lubricant, as well, although there really isn't any need for much EP additive since there are no hypoid gears. I also recommend parking the bike in an upright position to eliminate the possibility of oil starvation of the right-side pawls.

All this special attention to oil will be rather unnecessary if using sprung pawls. In that case, I would imagine the selection of oil does not matter very much.

The recommended amount of oil in the hub at any given time is great mystery to me. These hubs tend to leak whatever oil they have, especially if you have the old-style metal lubricator cap. Sturmey-Archer have suggested two teaspoons poured into the internals upon initial assembly and replenishments of a few drops at a time. It is unclear to me what level of oil, if any, this practice was intended to maintain. Too much oiling doesn't do any harm to the hub, but it will ruin the effectiveness of the rear brake if one does not keep after the mess. I have adopted a "little and not very often" approach which seems to keep the hubs working well and relatively clean.

Laufradbau

Brian Hayes hat festgestellt, dass man mit 283mm Speichen eine stählerne Endrick-Felge von Dunlop mit vierfach gekreuztem Muster perfekt einspeichen kann. Für einen nach Raleigh patentierte Felge benötigt man kürzere Speichen, die nach seiner Erfahrung mit 277mm messen sollten (basierend auf alte Raleigh Speichenlängentabellen kann man feststellen, dass der Unterschied zwischen Raleigh- und Endrick-Felgen etwa 6mm (¹/₄ Zoll) beträgt.

Siehe auch

• Sheldon Browns Übersetzungsrechner (in mehreren Sprachen verfügbar)
• Offizielle Sturmey-Archer Website
• Techniktipps zu Sturmey-Archer Nabenschaltungen
• Alles über Nabenschaltungen
• Sturmey-Archer Naben
• Demontage von Sturmey-Archer Naben
• Wartungsanleitung für die Sturmey-Archer AG Nabe und den Dynohub‏‎
• Verwendung und Wartung von Sturmey-Archer Schaltungsnaben
• Sturmey-Archer Teile und Namen
• Modell- und Produktionsjahrbestimmung von Sturmey-Archer Nabenschaltungen
• SW Teileliste auf der Website von Tony Hadland (Pdf/englisch)
• Spezifikationen (PDF/englisch)
• Ersatzteile (für die meisten Naben, außer bei individuellen Einträgen entsprechend erwähnt) (PDF/englisch)
• RaleighChopper.info mit Informationen zu vielen Naben (englisch)
• Vancruisers.ca mit Informationen zu vielen Naben (englisch)
• Sutherland's Handbook of Coaster Brakes and Internally-Geared Hubs (englisch)
• Sturmey-Archer 1951 Service Manual on the Sturmey-Archer Heritage site (englisch)
• Sturmey-Archer 1951 Service Manual on Vancouver Van Touring site (englisch)
• 1956er Wartungsanleitung und Informationen von 1902 bis 2001 auf Tony Hadlands Website (englisch)
• 1956er Wartungsanleitung auf www.toehead.plus.com (englisch)
• Offizielle Unternehmenswebsite von Sturmey-Archer (englisch)
• Sturmey-Archer Heritage Website (englisch)
• Drei-Gang-Naben Ersatzteile, Hätscheln und Tätscheln
• Alles über Nabenschaltungen
• Allgemeine Informationen zu Sturmey-Archer Naben
• Sturmey-Archer 50 Jahre Marktführer
• Sturmey-Archer Naben Verkaufsbroschüren von 1935 und 1938
• Sheldons altes Robin Hood (englisch)
• Martin Hanczycs Roadster Seiten (englisch)
• 1956er Hauptkatalog (PDF/englisch)
• Hubstripping Website (englisch)
• John Allens Tabellen zu Übersetzungen bei Nabenschaltungen (englisch)
• Retro Raleighs

Quelle

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Sturmey-Archer SW Three Speed Bicycle Hubs von der Website Sheldon Browns. Originalautor des Artikels ist Brian Hayes.

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• Dynohub
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