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Nabenschaltungstheorie: Unterschied zwischen den Versionen

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Dieser Artikel beschreibt beginnend mit Dreigang-Naben wie Nabenschaltungen funktionieren und arbeitet sich zu komplexeren Naben hoch. Es werden einige Trends beschrieben und Empfehlungen ausgesprochen. Verlinkungen zu anderen Artikeln verweisen auf Informationen zu den speziellen Modellen, die besprochen werden.  
Dieser Artikel beschreibt beginnend mit Dreigang-Naben wie Nabenschaltungen funktionieren und arbeitet sich zu komplexeren Naben hoch. Es werden einige Trends beschrieben und Empfehlungen ausgesprochen. Verlinkungen zu anderen Artikeln verweisen auf Informationen zu den speziellen Modellen, die besprochen werden.  
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Zusätzlich haben Lager noch Widerstand.
Des weiteren gibt es Lager die Widerstand aufbringen.
* Die Planetenräder machen eine Umdrehung um ihre Achse, die durch tagentiale Kräfte durch das Drehmoment des Mitnehmers auf dem Achsenradius vorgespannt sind. Andere Kräfte heben sich mehr oder weniger durch Symmetrie auf, weil jedes Planetenrad sowohl das Sonnenrad als auch das Hohlrad an gegenüberliegenden Stellen berührt.
* Das Konuslager zwischen Achse und Nabenkörper auf der linken Seite trägt etwa die Hälfte des Gewichts auf das Hinterrad und ein wenig der Kettenzugkräfte; der Nabenkörper bewegt sich mit der Geschwindigkeit der ausgehenden Bewegung - das ist 1 <sup>1</sup>/<sub>3</sub> der Geschwindigkeit des Mitnehmers.
* Das kleinere (außenliegende) Konuslager der rechten Seite bewegt sich mit der Geschwindigkeit des Mitnehmers und trägt ebenfalls etwa die Hälfte des Gewichts auf dem Hinterrad und den Großteil der Kettenzugkräfte.
* Das größere (innenliegende) Konuslager auf der rechten Seite zwischen Mitnehmer und Nabenkörper bewegt sich relativ zum Mitnehmer mit nur etwa <sup>1</sup>/<sub>3</sub> der Geschwindigkeit. Es hat jedoch einen großen Durchmesser, was die lineare Geschwindigkeit zwischen den Lagerschalen erhöht. Dieses Lager trägt ebenfalls etwa die Hälfte des Gewichts auf dem Hinterrad und es werden Biegekräfte durch Gewicht und Kettenzug auf es ausgeübt. Dieses Lager hat kleinere Lagerkugeln als das Kugellager auf der Achse (<sup>3</sup>/<sub>16</sub> statt <sup>1</sup>/<sub>4</sub> Zoll).


*    The planet gears make one turn around their axles, which are loaded by the tangential force resulting from torque from the driver at the axles’ radius. Other forces more or less cancel due to symmetry, with each planet gear contacting the sun gear and ring gear at two locations opposite one another.
*    The cup-and-cone ball bearing between axle and hub shell at the left side bears about ½ the weight load on the rear wheel and little of the pull from the drive chain; the hub shell turns at the output rate, 1 1/3 the rate of the driver.
*    The smaller (outboard) cup-and-cone ball bearing on the right turns at the rate of the driver, and bears about ½ the weight load on the rear wheel, as well as a most of the pull of the drive chain.
*    The larger (inboard) cup-and-cone ball bearing on the right, between the driver and the hub shell, is in relative motion at 1/3 the rate of the driver but has a larger diameter, increasing the linear speed between its races. This bearing also bears about ½ the weight load on the rear wheel, and a bending load due to that weight and the pull of the chain. This bearing uses smaller bearing balls than the axle bearings, 3/16 inch rather than 1/4 inch.


The gears and bearings, then, add some drag compared with a single-speed system, but on the other hand, an internal-gear hub does not have drag from the chain's running over derailer pulleys or from chain misalignment.
Die Zahnräder und Lager fügen noch Widerstand im Vergleich zu einem [[Singlespeed]]antrieb hinzu. Dagegen hat eine Nabenschaltung keinen Zusätzlichen Widerstand durch das Umlaufen von Umlenkrollen oder durch falsch eingestellte Ketten zu ertragen.


Research has shown internal hubs to be somewhat less efficient than derailer gearing, but they make up for that in urban cycling with their ease and speed of shifting. The direct-drive middle gear of an internal hub should in theory be very efficient, because power is transmitted directly to the hub shell. In practice, this gear does not always prove to be much more efficient than the others, for reasons not yet determined.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Nabenschaltungen etwas weniger effizient arbeiten als Kettenschaltungssysteme. Allerdings machen sie diesen Nachteil im Stadtverkehr  durch leichte und schnelle Schaltvorgänge wieder wett. Der direktübersetzte mittlere Gang einer Nabenschaltung ist in der Theorie sehr effizient, weil die Kräfte direkt auf den Nabenkörper übertragen werden. In der Praxis ist dieser Gang nicht unbedingt effizienter als die anderen Gänge. Dieser Umstand ist noch nicht wirklich ergründet.


Older internal hubs, as well as the Rohloff and the Shimano 11-speed, use light machine oil for lubrication, keeping drag low. Many newer hubs have more than one gearing stage, and use grease, making them less efficient.
Ältere Nabneschaltungen - genauso wie die Rohloff Speedhub 500/14 und die Shimano Elfgang-Nabe - haben Ölschmierung, was den Widerstand gering hält. Viele neuere Naben mit mehr als einer Stufe, die mit fett geschmiert werden, sind weniger effizient.


A comprehensive study of internal-gear hub efficiency was conducted by Dr. Chester Kyle and Frank Berto, and published in the journal Human Power, issue #52. It makes an interesting comparison with the examination of derailer-gearing efficiency in issues 50 and 51. Efficiency increases as chain tension or applied power increases. Kyle and Berto show lower efficiency than manufacturers claim – though it is still impressive – for the Rohloff hub. For derailer gearing, the results in issue 50, showing lower efficiency for smaller sprockets, are overturned in issue 51, when recalculated to apply to the same power, at the same wheel rpm.
Eine umfassende Betrachtung der Effizienz von Nabenschaltungen wurde durch Dr. Chester Kyle und Frank Berto durchgeführt und im Journal "Human Power" (Ausgabe 52, siehe unten) veröffentlicht. Sie macht interessante Vergleiche in der Betrachtung der Effizienz von Kettenschaltungssystemen (Ausgabe #50 und #51, siehe unten). Effizienz steigt mit höherer Kettenspannung oder mit aufgebrachter Kraft (durch den Fahrer). Kyle und Berto weisen der Rohloff Spededhub geringere Effizienz nach als die Hersteller versprechen - sie ist jedoch immer noch absolut beeindruckend hoch! Für Kettenschaltungen wies man bei kleinen Ritzeln geringere Effizienz nach (s. Ausgabe #50). das wurde jedoch in Ausgabe #51 durch Neuberechnungen mit der gleichen Kraft bei gleichen Laufradumdrehungsgeschwindigkeiten wieder aufgehoben.


==Die richtige Wahl der Gangschaltung==
;Siehe auch
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp50-2000.pdf Human Power, Issue 50 (PDF/englisch)]
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp51-2001.pdf Human Power, Issue 51 (PDF/englisch)]
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp52-2001.pdf Human Power, Issue 52 (PDF/englisch)]


Wide-range, narrow-step derailer gearing (or the Rohloff hub – at a high price) makes bicycling more accessible in steep terrain, when carrying heavy baggage and for weaker riders. But for most urban utility use, a hub gear, if properly chosen and set up, has advantages that well outweigh those of derailer gears.
==Welche Nabenschaltung ist nun die Richtige?==


The single-speed bicycle and the classic, overgeared three-speed were the mainstay of urban cycling for decades, but they limited the utility of bicycling. It is no coincidence that urban cycling has been most popular in cities that are very flat – Amsterdam, Copenhagen, Berlin.
Kettenschaltungen oder die Rohloff Speedhub (zu einem hohen Preis) mit breiter Übersetzungsabndbreite und engen Abstufungen machen Fahrradfahren leichter in steilem Gelände oder für schwere Transporte und für schwächere Fahrradfahrer. Für die meisten Einsätze in der Stadt kann eine ordentlich gewählte und eingestellte Nabenschaltung alle Vorteile einer Kettenschaltung ausstechen.


Even in such cities, single-speeds and overgeared three-speeds are unable to accelerate smartly or to adapt to different challenges of wind, baggage and cyclist strength. Many utility bicycles also have had only a coaster brake, with stopping distance twice that of a bicycle with a front brake. Bicycles with only a rear brake may legally still be sold new in the USA and the Netherlands, though not in other countries of the European Union. The coaster brake also impedes quick restarting by making backpedaling impossible, and it overheats on long downhill runs.
Das Singlespeedfahrrad und die klassische Dreigang-Nabe mit Übersetzungsgetriebe waren jahrzehntelang die Stütze des städtischen Fahrradverkehrs. Es ist kein Zufall, dass Fahrradfahren in Städten, die flaches Terrain haben, besonders beliebt ist (Amsterdam, Kopenhagen, Berlin, etc.)


I understand that dual handbrakes, usual for decades in the U.K., France, the USA and Canada, are now capturing an increasing share of the market in northern Europe. Sometimes the rear brake is a disk brake, drum brake or Shimano Rollerbrake integrated with an internal-gear hub – and unlike a rim brake, immune to wet weather.
Sogar in diesen Städten können Singlespeed und Übersetzungsgetriebe mit drei Gängen sich nicht geschickt an verschiedene Herausforderungen wie Wind, Gepäck und Kraftausdauer des Fahrers anpassen. Viele Nutzlastfahrräder hatten zusätzlich nur eine Rücktrittbremse und einen Bremsweg, der ungefähr doppelt so lang war wie bei einem Fahrrad mit Vorderradbremse. Fahrräder mit nur einer Bremse sind in den meisten Ländern (auch Deutschland!) für den Straßenverkehr nicht zugelassen. Die Rücktrittbremse verhindert schnelles Anfahren, weil man die Pedale nicht rückwärts in eine günstige Position drehen kann. Außerdem überhitzt sie bei langen Bergabfahrten.


In my opinion, a three-speed with the top gear in the 70- to 80-inch range (5.6 to 6.4 meters development) is the minimum requirement for smart performance in urban cycling. I think that the preferred gearing in most urban areas has 5 to 8 speeds.
Es ist leicht verständlich, dass sich ein betrieb mit zwei Handbremsen auf Dauer durchsetzt. In Großbritannien, Frankreich und den USA waren diese Aufbauten schon seit Jahrzehnten Standard. manchmal ist die Hinterradbremse eine [[Scheibenbremse]], eine [[Trommelbremse]] oder Shimano [[Rollerbrake]], die in die Nabenschaltungsnabe integriert ist. Anders als [[Felgenbremse]]n sind sie relativ immun gegenüber feuchten Witterungsverhältnissen.


A very hilly city such as San Francisco demands a wider range than a moderately-priced hub gear can offer. Hybrid gearing or an all-derailer system is less expensive than these hubs, though more trouble to maintain.
[[John Allen]] meint, dass eine [[Entfaltung]] im höchsten Gang von etwa 5,6 bis 6,4 Metern (70 bis 80 Gear Inch) die Grundvoraussetzung für eine vernünftige Performance im Stadtverkehr sei. Er meint, dass eine bevorzugte Schalteinheit fünf bis acht Gänge haben sollte.


Weight also figures into the choice of a hub. Light weight matters much more when a bicycle is being carried than when it is being ridden, and is especially important in folding bicycles, which are more often carried.
In einer hügeligeren Stadt wie zum Beispiel Wuppertal (oder San Francisco) kann es Bedarf nach einer größeren Übersetzungsbandbreite geben als ein preiswertes Nabenschaltungsmodell bieten kann. [[Hybridschaltung]] oder eine [[Kettenschaltung]] ist die preiswertere Alternative zu Nabenschaltungsmodellen, die diese Anforderungen abdeckt. man hat jedoch mehr Aufwand bei der Wartung.


With its three-speed and five-speed hubs in aluminum alloy shells, Sturmey-Archer still maintains the tradition of weight optimization that it established in the mid-twentieth century. Though SRAM’s five-speed and seven-speed hubs were much like Sturmey-Archer hubs internally, most were sold with heavy steel shells. Shimano stands somewhere in between. None of the hubs with more than seven speeds is very light, .
Die Gewichtsfrage spielt natürlich auch im Auswahlprozess für eine Nabe eine Rolle. Leichtgewichtig ist bei Fahrrädern, die oft getragen werden, wichtig. Das gilt insbesondere bei [[Faltrad|Falträdern]], die wohl am häufigsten getragen werden.


My own bicycles have from one to 30 speeds, but for urban cycling, I am still riding an old Sturmey-Archer 5-speed hub. Feeling the need for a lower gear range to pull a trailer up the hill to my home, I have built up a wheel with the SRAM 7-speed model that includes a drum brake, and another with a Shimano 8-speed. I'll be trying both.. The SRAM has an aluminum alloy shell, and even with the brake, weighs only very slightly more than the brakeless version with a steel shell. The Shimano has a Rollerbrake, but I'm planning to remove this and use a rim brake instead, because the Rollerbrake drags when not in use.
Mit seinen Dreigang- und Fünfgang-Naben mit Aluminiumhülle behält Sturmey-Archer weiterhin die Rolle für gewichtsoptimierte Naben bei, die sie sich in der Mitte des 20. Jahrhunderts erarbeitet haben. Obwohl SRAMs Fünfgang- und Siebangang-Naben im Inneren sehr ähnlich aufgebaut waren wir Sturmey-Archer Naben, wurden sie zumeist mit schwereren Stahlnabenkörpern verkauft. Shimano steht irgendwo dazwischen. Keine der Naben mit mehr als sieben Gängen ist besonders leicht.
 
John Allens Fahrräder haben zwischen einem und 30 Gängen alle möglichen Abstufungen. Jedich nimmt er für das Fahrradfahren in der Stadt bevorzugt das Fahrrad mit der alten Sturmey-Archer Fünfgang-Nabe. Wenn er das Bedürfnis für kleinere Übersetzungen hat, weil er einen Anhänger bergauf nach hause ziehen will, hat er sich ein Laufrad mit einer SRAM Siebengang-Nabe mit einer Trommelbremse und ein weiteres mit einer Shimano Achtgang-Nabe aufgebaut. Er testet beide aus. Die SRAM Nabe hat einen Aluminiumkörper, der inklusive der Bremse nur wenig mehr wiegt als die bremsenlose Version mit Stahlkörper. Die Shimano Version hat eine Rollerbrake, die er aber plant zu demontieren, um eine [[Felgenbremse]] zu montieren. Die Rollerbrake bietet auch ohne Aktivierung zuviel Widerstand.


==Siehe auch==
==Siehe auch==
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* [https://www.sheldonbrown.com/brandt/sturmey-archer.html Jobst Brandt zu Sturmey-Archer Nabenschaltungen (englisch)]
* [https://www.sheldonbrown.com/brandt/sturmey-archer.html Jobst Brandt zu Sturmey-Archer Nabenschaltungen (englisch)]
* [[Sturmey-Archer Naben]]
* [[Sturmey-Archer Naben]]
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp50-2000.pdf Human Power, Issue 50 (PDF/englisch)]
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp51-2001.pdf Human Power, Issue 51 (PDF/englisch)]
* [http://ihpva.org/HParchive/PDF/hp52-2001.pdf Human Power, Issue 52 (PDF/englisch)]
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[[Kategorie:In Arbeit]]
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