Ein Umwerfer ist ein Fahrradgetriebesystem mit variablem Übersetzungsverhältnis, das aus einer Kette, mehreren Kettenrädern unterschiedlicher Größe und einem Mechanismus zum Bewegen der Kette von einem Kettenrad zum anderen besteht.Obwohlin der Fahrradweltals Zahnräder bezeichnet, sind Umwerfer technisch gesehen Kettenräder, da sie angetrieben werden oder von einer Kette angetrieben werden und nicht voneinander angetrieben werden.
Moderne vordere und hintere Umwerfer bestehen typischerweise aus einer beweglichen Kettenführung,die entfernt von einem betätigt wird Bowdenzugs an einen Schieber auf dem eingehängten Unterrohr, Lenker Vorbau oder Lenker. Wenn ein Fahrer den Hebel beim Treten betätigt, bewegt die Änderung der Kabelspannung die Kettenführung von einer Seite zur anderen und "entgleist" die Kette auf verschiedene Kettenräder.
Dérailleur ist ein französisches Wort, das sich aus der Entgleisung eines Zuges von seinen Gleisenableitet.Die erste Verwendung wurde 1930 verzeichnet. Mindestens ein namhafter Autor der Fahrradindustrie hat versucht, die anglisierte Schreibweise von Entgleisern zu fördern.Ab 2020 haben jedoch weder Merriam-Webster noch das Oxford English Dictionary einen Eintrag für Entgleiser.
Verschiedene Umwerfersysteme wurden im späten 19. Jahrhundert entworfen und gebaut.Ein Beispiel ist der Protean Zwei-Gang-Umwerfer, der für das Whippet- Sicherheitsfahrrad erhältlich ist.Der französische Fahrradtourist, Schriftsteller und Radsportförderer Paul de Vivie (1853–1930), der unter dem Namen Vélocio schrieb, erfand 1905 ein Zwei-Gang-Schaltwerk, das er auf Streifzügen in die Alpen verwendete.Einige frühe Konstruktionen verwendeten Stangen, um die Kette auf verschiedene Zahnräder zu bewegen.1928 wurde das "Super Champion Gear" (oder "Osgear") von der Firma eingeführt, die vom Champion-Radfahrer Oscar Egg gegründet wurde, sowie die Vittoria Margherita *, die beide an Kettenstreben montierte "Paddel" und Einhebel-Kettenspanner in der Nähe oder auf das Unterrohr.Diese Systeme wurden jedoch zusammen mit dem stangenbetriebenen Campagnolo Cambio Corsa schließlich von Parallelogramm-Umwerfern abgelöst.
1937 wurde das Umwerfersystem bei der Tour de France eingeführt, mit der Fahrer die Gänge wechseln können, ohne die Räder entfernen zu müssen.Zuvor mussten die Fahrer absteigen, um ihr Rad von bergab in bergauf zu wechseln.Umwerfer wurdenerst 1938 zur gängigen Straßenrennausrüstung, als Simplex einen kabelverschobenen Umwerfer einführte.
1949 stellte Campagnolo den Gran Sport vor, eine verfeinerte Version der damals bereits existierenden, jedoch weniger kommerziell erfolgreichen, kabelbetriebenen Parallelogramm-Schaltwerke.
1964erfand Suntour das Schräg-Parallelogramm- Schaltwerk, mit dem die Stützrolle einen konstanteren Abstand zu den unterschiedlich großen Kettenrädern einhalten konnte, was das Schalten erleichtert.Nach Ablauf der Patente haben andere Hersteller dieses Design zumindest für ihre besseren Modelle übernommen, und das "Schrägparallelogramm" bleibt das aktuelle Schaltwerkmuster.
Vor den 1990er Jahren stellten viele Hersteller Umwerfer her, darunter Simplex, Huret, Galli, Mavic, Gipiemme, Zeus, Suntour und Shimano. Die erfolgreiche Einführung und Förderung des Indexschaltens durch Shimano im Jahr 1985 erforderte jedoch ein kompatibles System aus Schalthebeln, Umwerfer, Kettenrädern, Kettenblättern, Kette, Schaltzug und Schaltgehäuse.
Die wichtigsten Neuerungen seit den 1990er Jahren waren die Umstellung von Reibung auf Indexschaltung und die allmähliche Erhöhung der Anzahl der Gänge.Beim Reibungsschalten steuert ein Hebel direkt die stufenlose Stellung des Umwerfers.Um die Gänge zu schalten, bewegt der Fahrer zuerst den Hebel so weit, dass die Kette zum nächsten Kettenrad springen kann, und stellt dann den Hebel ein wenig ein, um die Kette auf diesem Kettenrad zu zentrieren.Ein indexierter Schalthebel verfügt über einen Rast- oder Ratschenmechanismus, der den Schalthebel und damit das Kabel und den Umwerfer stoppt, nachdem bei jedem Drücken oder Ziehen eine bestimmte Strecke zurückgelegt wurde.Indizierte Schalthebel müssen neu kalibriert werden, wenn sich die Kabel dehnen und Teile beschädigt oder ausgetauscht werden.Auf Rennrädern, 10-Gang -Rück Kassetten erschienen im Jahr 2000 und 11-Gang erschienen Kassetten im Jahr 2009. Diemeisten aktuellen Mountainbikes haben entweder.Viele moderne High-End-Mountainbikes verwenden bereits ausschließlich Kettenblattantriebe, wobei die Industrie die Anzahl der hinteren Zahnräder ständig erhöht, wie die Eagle-Gruppen von SRAM (1 x 12) und die jüngsten 1 x 13-Antriebe von Rotor zeigen. Zug.Die meisten Rennräder haben zwei Kettenblätter und Tourenräder haben normalerweise drei.
Ein elektronisches Schaltsystem ermöglicht es dem Fahrer, mit elektronischen Schaltern zu schalten, anstatt herkömmliche Steuerhebel zu verwenden.Die Schalter sind drahtgebunden oder drahtlos mit einem Akkupack und einem kleinen Elektromotor verbunden, der den Umwerfer antreibt.Obwohl ein elektronisches System teuer ist, kann es einem Rennradfahrer beim Schalten Zeit sparen.
Heute sind die drei Haupthersteller von Umwerfern Shimano (Japan), SRAM (USA) und Campagnolo (Italien), obwohl Campagnolo nur Geräte für Straßen- und Cyclocross herstellt.
Das Schaltwerk erfüllt eine doppelte Aufgabe: Bewegen der Kette zwischen den hinteren Kettenrädern und Aufnehmen des Kettenspiels, das durch Bewegen zu einem kleineren Kettenrad am Heck oder einem kleineren Kettenblatt durch das vordere Schaltwerk verursacht wird.Um diese zweite Aufgabe zu erfüllen, wird sie im Pfad des unteren, lockeren Teils der Kette positioniert.Manchmal werden die Schaltwerke als Kettenspanner für Single-Speed-Fahrräder verwendet, die die Kettenspannung nicht auf andere Weise einstellen können.
Obwohl es Variationen gibt, haben die meisten Schaltwerke mehrere Komponenten gemeinsam.Sie haben einen Käfig, der zwei Riemenscheiben enthält, die die Kette in einem S- förmigen Muster führen.Die Riemenscheiben sind als Stützrolle oder Führungsrolle (oben) und als Spannrolle (unten) bekannt.Der Käfig dreht sich in seiner Ebene und ist federbelastet, um das Durchhängen der Kette auszugleichen.Der Käfig wird unter dem gewünschten Kettenrad durch einen Arm positioniert, der unter den Kettenrädern hin und her schwingen kann.Der Arm ist normalerweise mit einem Parallelogrammmechanismus ausgestattet, um den Käfig beim Hin- und Herschwingen richtig an der Kette auszurichten.Das andere Ende des Arms ist an einem am Fahrradrahmen befestigten Drehpunkt befestigt.Der Arm dreht sich um diesen Punkt, um den Käfig in einem nahezu konstanten Abstand zu den unterschiedlich großen Kettenrädern zu halten.Es können eine oder mehrere Einstellschrauben vorhanden sein, die den zulässigen seitlichen Hub und die Federspannung steuern.
Die Komponenten können aus einer Aluminiumlegierung, einem Stahl, einem Kunststoff oder einem Kohlefaserverbundwerkstoff bestehen. Die Drehpunkte können Buchsen oder Kugellager sein. Diese erfordern eine mäßige Schmierung.
Hohe normale oder obere normale Schaltwerke bringen die Kette zum kleinsten Kettenrad auf der Kassette zurück, wenn keine Kabelspannung angelegt wird.Dies ist das reguläre Muster, das auf den meisten Shimano-Bergen, allen Shimano-Straßen und allen SRAM- und Campagnolo-Umwerfern verwendet wird.In diesem Zustand sorgt der Federdruck für den leichteren Wechsel zu kleineren Kettenrädern.Im Straßenrennsport sind die schnellsten Gangwechsel bei den Sprints bis zur Ziellinie erforderlich, daher bleiben hochnormale Typen, die einen schnellen Wechsel in einen höheren Gang ermöglichen, die Präferenz.
Niedrig normale oder schnell ansteigende Schaltwerke bringen die Kette zum größten Kettenrad auf der Kassette zurück, wenn keine Kabelspannung angelegt wird.Während dies früher ein übliches Design für Schaltwerke war, ist es heute relativ ungewöhnlich.Beim Mountainbiken und Offroad-Radfahren treten die kritischsten Gangwechsel auf Steigungen auf, bei denen der Fahrer beim Treten unter schwerer Last mit Hindernissen und schwierigen Kurven fertig werden muss.Dieser Umwerfertyp bietet einen Vorteil gegenüber normalen Umwerfern, da Gangwechsel zu niedrigeren Gängen in Richtung der belasteten Feder erfolgen, wodurch diese Schaltvorgänge beim Treten mit hoher Last erleichtert werden.
Der Abstand zwischen der oberen und unteren Riemenscheibe eines Schaltwerks wird als Käfiglänge bezeichnet.Die Käfiglänge bestimmt in Kombination mit der Riemenscheibengröße die Fähigkeit eines Umwerfers, Kettenspiel aufzunehmen.Die Käfiglänge bestimmt die Gesamtkapazität des Umwerfers, dh den Größenunterschied zwischen dem größten und dem kleinsten Kettenblatt und den Größenunterschied zwischen dem größten und dem kleinsten Kettenrad des Zahnradsatzes zusammen.Eine größere Summe erfordert eine längere Käfiglänge.Typische Cross Country Mountainbikes mit drei vorderen Kettenblättern verwenden ein Schaltwerk mit langem Käfig.Ein Rennrad mit nur zwei vorderen Kettenblättern und Kettenrädern mit engem Übersetzungsverhältnis kann entweder mit einem Umwerfer mit kurzem oder langem Käfig betrieben werden, funktioniert jedoch besser mit einem kurzen Käfig.
Die vom Hersteller angegebenen Umwerferkapazitäten lauten wie folgt:
Vorteile einer kürzeren Käfiglänge:
Es gibt mindestens zwei Methoden, die von Schaltwerken angewendet werden, um den geeigneten Spalt zwischen dem oberen Stützrad und den hinteren Kettenrädern aufrechtzuerhalten, wenn sich der Umwerfer zwischen den großen Kettenrädern und den kleinen Kettenrädern bewegt.Eine von Shimano verwendete Methode besteht darin, die Kettenspannung zu verwenden, um den Käfig zu schwenken.Dies hat den Vorteil, dass mit den meisten Kettenradsätzen gearbeitet werden kann, wenn die Kette die richtige Länge hat.Ein Nachteil ist, dass ein schneller Wechsel von kleinen zu großen Kettenrädern über mehrere Kettenräder gleichzeitig dazu führen kann, dass der Käfig auf die Kettenräder trifft, bevor sich die Kette auf die größeren Kettenräder bewegt und den Käfig nach Bedarf schwenkt.Eine andere Methode, die von SRAM verwendet wird, besteht darin, den Abstand in den Parallelogrammmechanismus des Umwerfers selbstzu entwerfen.Der Vorteil besteht darin, dass kein schnelles Schalten mit mehreren Kettenrädern dazu führen kann, dass der Käfig auf die Kettenräder trifft.Der Nachteil ist, dass es begrenzte Optionen für Kettenradgrößen gibt, die mit einem bestimmten Umwerfer verwendet werden können.
Das Betätigungsverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Länge des Schaltkabels und der Menge des von ihm erzeugten Schaltwerksweges.Das Schaltverhältnis ist der Kehrwert des Betätigungsverhältnisses und wird für Umwerfer leichter ausgedrückt als für die Betätigung.Derzeit werden mehrere Standards verwendet, und in jedem muss das Produkt aus dem Schaltverhältnis des Umwerfers und der Länge des gezogenen Kabels der Steigung der hinteren Kettenräder entsprechen.Die folgenden Standards existieren.
Schalthebel, die eine Konvention verwenden, sind im Allgemeinen nicht mit Umwerfern kompatibel, die eine andere verwenden, obwohl Ausnahmen bestehen und Adapter verfügbar sind.
Einige hinteren Umwerfer, vor allem für Mountainbikes, verfügen übereine Kupplung die untere Länge der Kette in ausreichender Spannung zu halten,die Kette von Auftreffen aufden Boden des verhindern Kettenstrebe, die sogenannten Ketten Schlag, und das die Kettenstrebe beschädigt werden können.Kupplungen ist auch hilfreich, umdie Kette bei derVerhinderung von aus dem Entgleisen Kettenring auf Systeme ohne Umwerfer.
Der Umwerfer muss nur die Kette zwischen den vorderen Kettenblättern hin und her bewegen, dies muss jedoch mit dem oberen, straffen Teil der Kette geschehen.Es muss auch große Unterschiede in der Kettenblattgröße berücksichtigen: von bis zu 53 Zähnen bis zu nur 20 Zähnen.
Wie beim Schaltwerk hat auch das Schaltwerk einen Käfig, durch den die Kette läuft.Bei einem richtig eingestellten Umwerfer berührt die Kette den Käfig nur beim Schalten.Der Käfig wird von einem beweglichen Arm an Ort und Stelle gehalten, der normalerweise mit einem Parallelogrammmechanismus ausgestattet ist, um den Käfig beim Hin- und Herschwingen richtig an der Kette auszurichten.Normalerweise sind zwei Einstellschrauben vorhanden, die die zulässigen Grenzen des seitlichen Hubs steuern.Die Komponenten können aus einer Aluminiumlegierung, einem Stahl, einem Kunststoff oder einem Kohlefaserverbundwerkstoff bestehen.Die Drehpunkte sind normalerweise Buchsen, die geschmiert werden müssen.
Aufgrund der Möglichkeit, dass sich die Kette am kleinsten inneren Kettenblatt vorbei verschiebt, insbesondere wenn das innere Kettenblatt sehr klein ist, selbst bei Motorrädern, die von professionellen Rennmechanikern eingestellt wurden, und der Probleme, die solche Fehlschaltungen verursachen können, entsteht ein kleiner Nachmarkt für Zusatzprodukte Es gibt sogenannte Kettenabweiser, um deren Auftreten zu verhindern.Einige klemmen um das Sitzrohr unterhalb des Umwerfers und mindestens einer wird an der Umwerferhalterung befestigt.
Umwerfer erfordern, dass die Kette in Bewegung ist, um von einem Ring oder Kettenrad zum anderen zu wechseln.Dies erfordert normalerweise, dass der Fahrer in die Pedale tritt. Einige Systeme wurden jedoch mit dem Freilauf in der Kurbelgarnitur entwickelt, damit sich die Kette auch dann bewegt, wenn der Fahrer nicht in die Pedale tritt.Das Shimano FFS (Front Freewheel System) um 1980 war das am weitesten verbreitete derartige System.
Kettenantriebssysteme wie die Umwerfersysteme funktionieren am besten, wenn die Kette auf die Kettenradebene ausgerichtet ist, insbesondere wenn vermieden wird, dass das größte Antriebskettenrad mit dem größten angetriebenen Kettenrad (oder das kleinste mit dem kleinsten) läuft.Der durch diese Verfahren erzeugte diagonale Kettenlauf ist weniger effizient und verkürzt die Lebensdauer aller Komponenten, ohne dass sich aus der Mitte des erhaltenen Bereichsverhältnisses ein Vorteil ergibt.
Schaltwerke haben im Allgemeinen einen Wirkungsgrad von etwa 95% *, einige Prozentpunkte höher als andere Getriebetypen.
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