Johannes Firzlaff

Eberswalde, 1997-04-18 letzter Nachtrag 2013-12-21

Untersuchung der Übersetzungsverhältnisse der
Shimano 7-Gang-Nabe mit Rücktrittbremse
>NEXUS INTER 7 SHIMANO SG-7 C 21<

Inhalt und Motiv

Der Autor erkundigt sich bei seinem Radhaus seit nunmehr drei Jahren vergeblich nach Informationsmaterial über die Übersetzungen des oben genannten Getriebes. Entweder bietet der Hersteller keine Beschreibung an oder der Händler hat keine bekommen.
Im März ist ein Austausch der ursprünglichen, nun verschliessenen Schaltung (einer anderen Marke) des Fahrrades vom Autor erforderlich geworden. Es wurde das genannte Modell gewählt und das Übersetzungsverhalten selbst erforscht.

Anschließend folgt eine Einzel-Erfahrung zum Verschleiß der Nabe und zur Ersatzteil-Politik.

Offizielle Shimano-Daten

Ein schwedischer Fahrrad-Mechaniker las die hier veröffentlichte Untersuchung. Er sandte mir die in den ihm verfügbaren Shimano-Unterlagen stehenden tatsächlichen Werte per eMail, wobei er zum Vergleich auch die Übersetzungsverhältnisse der Sachs Super 7 Schaltung beifügte. Dieses Schreiben ist am Ende dieser Seite wiedergegeben.
Ich lasse jedoch meine Untersuchung hier stehen. Sie zeigt einen Weg, mit einfachen Mitteln ohne Demontage und Ergründung der Mechanik zu einem sehr genauen Ergebnis zu kommen.

Durchführung

Material

• Fahrrad mit Schaltung "NEXUS INTER 7 SHIMANO SG-7 C 21"

• Zahnverhältnis Zahnrad vorn (Tretlager) : Zahnrad hinten (Nabe) 46 : 19

• Reifen vorn:
  Schwalbe All Terrain 40-622 / 700*38C HS280 40-622 / 28*1.50 HS280.
  Umfang gemessen zu 2,19 ... 2,21 m, laut Beipackzettel zum Fahrad-Computer "Sigma Sport Tacho" (3 Funktionen, nicht der "Speedmaster") 220 cm. Also mit 2,20 m gerechnet.

• Reifen hinten:
  Continantal TOP TOURING 40-622 C 142 K024411.
  Gleichen Umfang wie beim Vorderreifen angenommen.

• Fahrrad-Computer "Sigma Sport Speedmaster 3000", auf den Vorderreifen geschaltet.

Gewinnung der Daten

1. Auf einer hinreichend geraden Straße mit schlupffreiem Belag wird das Vorderrad so gerichtet, daß sich der "Speichen-Impulsgeber" des Fahrrad-Computers ca. 30° nach dem Passieren des Sensors befindet. Die dadurch verursachten Wegstrecken-Meßfehler von jeweils ca. 20 cm werden vernachlässigt.

2. Der volle 100 m anzeigende Kurzstreckenkilometerzähler "TRIP" wird auf Null zurückgesetzt.

3. Nun wird unter "ständigem Treten mit Kraft" und Zählen der Pedalumdrehungen solange möglichst geradeaus gefahren, bis bei oder nach 100 Pedalumdrehungen zum ersten Mal die angezeigte Kurzstrecke um weitere 100 m weiterspringt. Die Anzahl der Pedalumdrehungen und die damit gefahrene Streckenlänge werden zusammen mit dem gefahrenen Gang notiert.

4. Die Punkte 1. bis 3. werden für jeden Gang mindestens dreimal durchgeführt.

5. Wenn sich nach drei (Wertungs-)Messungen im gleichen Gang die Anzahlen der Pedalumdrehungen höchstens um zwei unterscheiden, wird die mittlere Zahl für die Auswertung verwendet. Ist die "Mitte" eine Messung, die nicht eindeutig einer von zwei aufeinander folgenden Zahlen zugeordnet werden kann, wird ein weiterer Wertungsdurchgang durchgeführt.

Auswertung der Daten

1. Für jeden Gang werden Anzahl N der Pedalumdrehungen und Länge s der gefahrenen Strecke eingetragen.

2. Nach der Formel i=N*(46/19)*2,20m/s werden die Verhältnisse Antrieb : Abtrieb der Nabe ausgerechnet und eingetragen. Dabei ist der Nenner (Abtrieb) stets 1.
   [Anzahl der Pedalumdrehungen = Anzahl der Umdrehungen des vorderen Kettenrades (z=46). N*46/19 (Kettenübersetzung) = Anzahl der Umdrehungen des hinteren Kettenzahnrades (z=19)(Antrieb). s/2,20m = Anzahl der Umdrehungen der Felge (Abtrieb)]

3. Zur besseren Veranschaulichung werden die Verhältnisse als i^* auch mit dem als 1 gesetzten Zähler (Antrieb) ausgerechnet.

4. Um die zurückgelegten Wege w je Pedalumdrehung der sieben Gänge zu erhalten, werden die Umdrehungen N durch die Strecken s dividiert.

5. Die Zunahme A der "Größe" eines Ganges g_j im Verhältnis zu dem nächst kleineren Gang g_j-1 ergibt sich aus A_j = 1 - w_j/w_j-1; j = 2 ... 7 .

6. Um die Bandbreite des Getriebes zu erhalten, wird der 7. Gang mit dem 1. Gang analog zum 5. Punkt verglichen.

7. Eine Berechnung der Unsicherheiten wird nicht durchgeführt.

Ergebnisse

Subjektives

Meinem Empfinden nach ist die gleichmäßige Zunahme der Gänge ein Vorteil der untersuchten Schaltung.
Nach über 2200 km Erfahrung mit dieser Baugruppe empfinde ich bei meiner Kettenübersetzung von 46:19 den siebten Gang als gerade richtig in seiner Übersetzungsgröße. Das gleiche gilt für das Verhältnis der Gang-Zunahme. Jedoch fehlen am langen Hebelende ein bis zwei leichtere Gänge; insbesondere in Hinblick auf das Wintersemester (Schnee).

Einzel-Erfahrung zum Verschleiß und zum Ersatzteil-Service

Bei dieser Gelegenheit folgende Erfahrung:
Nach rund 14000km und 2,5a Gebrauch ließen sich plötzlich die ersten drei Gänge unsauber oder überhaupt nicht mehr schalten. Mein Fahrrad-Mechaniker fand heraus, daß die drei kleinen und einfachen Einzelteile "gear shifting cam", "lock washer" und "right hand cone" kaputt waren. Deren Aussehen nach dürften sie komplett einschließlich Versand höchstens 10€ kosten. Allerdings biete Shimano als Ersatzteil nur die "Driver & Axle Unit" für ca. 75€ (also noch ohne Kosten der Werkstattarbeit) an. Dem Aussehen nach handelt es sich dabei praktisch um die halbe Nabe!

Ich hatte jedoch zunächst Glück. Die Fahrrad-Werkstatt baute mir aus einer dort vorhandenen alten Nabe die drei entsprechenden Gebrauchtteile aus und in meine Nabe ein. Nach rund 2800 hinsichtlich des Schaltens einwandfrei gefahren Kilometern ließ ich die Nabe inspizieren, da sich der subjektive Eindruck gebildet hatte, daß sich das Rad nicht mehr so leicht fahren ließ wie nach der Reparatur, sondern eher wie vor der Reparatur, als nicht nur die Schaltung nicht richtig funktionierte, sondern auch die Reibung der Nabe erhöht wirkte: Der "2nd hand right hand cone" war verschlissen. Nun war doch das teure Ersatzteil fällig.

Diese "neue Nabenhälfte" fuhr ich drei Jahre (2000-05-03 … 2003-04-23) auf 17375km, bis nach gemessenen 34180km „Gesamt-Shimano-Strecke“ die dritte Nabenhälfte fällig war.

Da ich vom Beginn des „präsenten“ Sommersemesters 1994 bis zum kalendarischen Ende des Sommersemesters 2003, die letzten fünf Semester dabei als „Absolvent“, 48346km (die ersten drei Jahre mit je 4000km geschätzt, die folgenden 36346km gemessen) gefahren war, nun aber erst beim Gesamtkilometerstand von 55133km, also 43133km „Gesamt-Shimano-Strecke“, bin, existiert diese dritte Nabenhälfte noch immer. Schon allein wegen des Verschleißes der „Drehmechanik“ am Lenker wird eine vierte Nabenhälfte ausgeschlossen sein.

Offizielle Shimano-Daten

(eMail-Nachricht von Herrn Kristofer Kvarnström. [Auf meinen Vorschlag hin stimmte Herr Kvanström einer Wiedergabe seiner eMail-Nachricht einschließlich eMail-Adresse hier gern zu. Die Spamplage gab es 1997 noch nicht.])

Subject: According to your 7 speed hub....
Date: Sun, 27 Jul 1997 00:15:56 +0200
From: "..." <...>
To: <...>

Best Mr Firzlaff!

I found your calculation of the gearratio on Shimano SG-7C21 on the net when i was searching for a totally other thing.
Since I'm a biketechnichian in Sweden I got interested and had a little look. After, I controlled in my technical manual, to see what numbers SHIMANO has for official. I found out that you where very near the truth! The official gearratio on the Shimano SG-7C21 according to Hallman Sports Sweden (the Swedish SHIMANO dealer):
1st: 1:0,632
2nd: 1:0,741
3rd: 1:0,843
4th: 1:0,989
5th: 1:1,145
6th: 1:1,335
7th: 1:1,545

This to be compared with the SACHS super7 (wich I prefer due to the lower maintenance and higer grade of servicepossibility):
1st: 1:0,593
2nd: 1:0,667
3rd: 1:0,809
4th: 1:1
5th: 1:1,236
6th: 1:1,476
7th 1:1,685

As you can see, the Schweinfurter hub has a higher gear ratio totaly 284%.
...

Best regards
Kristofer Kvarnström
Uppsala
Sweden

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