Die Idee vom Getriebebike ist nicht neu – in der Breite durchsetzen konnte sich aber bisher keine Lösung. Eine kürzlich offen gelegte Patentschrift regt die Fantasie an, dass Shimano an einem Getriebe arbeiten könnte. Würde das stimmen, wäre es natürlich eine kleine Sensation – denn das japanische Unternehmen gibt als größter Fahrrad-Schaltungshersteller der Welt wichtige Impulse für den gesamten Fahrradmarkt. Interessant: Es sind deutliche Ähnlichkeiten zum vor knapp einem Jahr angemeldeten Patent der innenliegenden Kettenschaltung von Unno vorhanden.

Über Patente

Patente bedeuten nicht zwangsläufig, dass ein kommerzielles Produkt kurzfristig eingeführt werden wird. Unternehmen melden Patente aus verschiedenen Gründen an: In der Regel natürlich, um sich einen Wettbewerbsvorteil durch selbst entwickelte, technische Lösungen zu sichern. Ein erteiltes Patent gewährt für 20 bis 25 Jahre die alleinige Nutzung der technischen Lösung. Alternativ kann ein Patent aber auch nicht in ein kommerzielles Produkt weiter geführt werden, woraufhin es dennoch Wettbewerbern die Anwendung der Technik untersagt oder nur gegen Lizenzgebühr erlaubt.

Fahrerisch bin zumindest ich seit inzwischen vielen Jahren ein Fan von Getriebebikes
# Fahrerisch bin zumindest ich seit inzwischen vielen Jahren ein Fan von Getriebebikes - und konnte mich diverse Male, wie hier mit dem Nicolai ION GPI, von den Vorzügen überzeugen.

Gegen Lizenzgebühr genutzte Patente stellten beispielsweise lange Zeit der Viergelenk-Rahmen (Specialized FSR, „Horst-Link“) oder die Steckachse mit Einfädelhilfe (Syntace X12) dar. Zu guter Letzt lassen sich Patente juristisch nutzen, wenn es um Rechtsstreitigkeiten zu intellektuellem Eigentum geht. Deshalb nochmal: Bloß weil Shimano hier Geld für ein Patent in die Hand genommen hat, steht die Einführung eines Shimano Getriebes nicht zwangsläufig bevor. Zudem haben amerikanische Patente nicht den Ruf, bereits bei Anmeldung besonders gründlich geprüft zu werden. Stattdessen geschieht dies häufig erst nach Anfechtung anderer Rechte-Inhaber. Hier kämen beispielsweise Hayes oder Honda in Frage, die ähnliche Schutzrechte besitzen.

Patent US2019/01037

Das betreffende Patent ist im Januar 2019 offen gelegt worden – zuvor wurde es von Shimano beim amerikanischen Patentamt zur Prüfung vorgelegt. Das Patent trägt den Titel „Sliding Component and Bicycle internal transmission device“. Interessant hier ist also zunächst einmal, dass der Titel auf gleitende Komponenten fokussiert und nicht ausschließlich auf eine im Rahmen integrierte Gangschaltung.

Haben Getriebe eine Großserien-Zukunft?
# Haben Getriebe eine Großserien-Zukunft? - In der Patentschrift werden auch Stadträder und integrierte Schalt-Bremseinheiten erwähnt, das Getriebe wäre damit nicht dem Mountainbike vorbehalten. Foto: Shimano Patent
Von außen inzwischen fast ein gewohnter Look
# Von außen inzwischen fast ein gewohnter Look - das Getriebebike würde wie hier illustriert rein optisch viel von einem E-Bike mit hohem Drehpunkt haben. Foto: Shimano Patent

Einige der Patentansprüche behandeln dann tatsächlich eine spezielle Beschichtung und Schmierung von zueinander beweglichen Bauteilen mit einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit – all das wäre tatsächlich wichtig für den Erfolg eines Getriebes, schließlich wurden Getriebebikes bisher primär durch fünf Argumente ausgebremst:

  1. Getriebe sind schwerer als eine Kettenschaltung
  2. Der Wirkungsgrad liegt unter dem einer Kettenschaltung
  3. Die Getriebe sind bisher nur mit wenigen Rahmen kompatibel
  4. Schalthebel und Schaltverhalten erfordern eine Umgewöhnung
  5. Getriebebikes sind häufig teuer

Das am weitesten verbreitete Getriebe am Markt stellt Pinion her: In der kompakten Box am Tretlager greifen diverse Stirnradstufen ineinander, durch den Drehgriff wird ausgewählt, welche Zahnradkombination das Drehmoment überträgt. Je nach Ausführung resultiert das in bis zu 18 Gängen aus neun Zahnradpaarungen, was auch zu den skizzierten Eigenschaften führt.

Das Pinion-Getriebe ist momentan die Referenz für Getriebebikes
# Das Pinion-Getriebe ist momentan die Referenz für Getriebebikes - in verschiedenen Varianten reduziert es die Wartung auf ein Minimum.
Das Pinion erfreut sich einer gewissen Beliebtheit
# Das Pinion erfreut sich einer gewissen Beliebtheit - für den Massenmarkt scheint es aber nach wie vor zu teuer, zu schwer oder schlicht zu anders.

Shimano skizziert offenbar eine andere Lösung, die eher an eine Kettenschaltung im Rahmen erinnert: Durch einen Primärkettentrieb soll eine Kassette angetrieben werden. Diese wäre horizontal verschieblich und würde über eine Kette eine zweite Kassette antreiben. Hier gibt es gewisse Ähnlichkeiten zum legendären Honda RN01 Downhill-Bike, bei dem ebenfalls eine Kettenschaltung (allerdings mit nur einer Kette) im Rahmen zu finden war. Auch hier konnte das Antriebsritzel horizontal von links nach rechts gleiten, um die Kettenlinie zu verbessern. Durch die Verwendung von zwei Kassetten könnte Shimano aber den benötigten Bauraum verringern und gleichzeitig eine große Bandbreite realisieren.

Der prinzipielle Aufbau des Getriebes
# Der prinzipielle Aufbau des Getriebes - das Tretlager säße ganz unten und würde die erste Kassette über eine Kette antreiben. Diese könnte sich dann von links nach rechts bewegen und so unterschiedliche Schaltpaarungen bereit stellen. Foto: Shimano Patent
Eine geschlossene Verkleidung ist ein wichtiger Vorteil von Getrieben im Rahmen
# Eine geschlossene Verkleidung ist ein wichtiger Vorteil von Getrieben im Rahmen - so bliebe Schmutz draußen und die Wartung fiele leichter. Foto: Shimano Patent

Konkret erwähnt das Patent, dass beispielsweise 13 Gänge realisierbar wären. Hierzu würde die Kette über eine 7-fach Kassette geführt – viel mehr Ritzel nebeneinander erscheinen auch deshalb unwahrscheinlich, weil die Breite im Rahmen begrenzt ist und die Kassette sich auch noch bewegen können soll. Von der zweiten Kassette würde wiederum ein gewöhnlicher Ketten- oder Riementrieb genutzt, um das Drehmoment ans Hinterrad zu übertragen – genau, wie es beispielsweise auch beim Nicolai G-Boxx II oder einem Zerode G2 gelöst wurde.

Was daran ist neu?

Wie bereits angedeutet, verwendete auch Honda schon eine ähnliche Lösung; B1 präsentierte mit PeteSpeed ebenfalls eine einfache, im Rahmen integrierte Kettenschaltung. Auch die Getriebe-Tüftler rund um Kalle Nicolai haben nicht nur Nabenschaltungen in den Rahmen integriert, sondern eigene Getriebe konstruiert und verkauft.

Gegenüber den bekannten und inzwischen häufig verworfenen Lösungen unterscheidet sich das Shimano-Patent durch die verschiebbare Kassette und die zusätzliche Kette als Primärtrieb. Dieser könnte zum Beispiel dazu gut sein, die Drehmomente an den Kassetten zu reduzieren, wodurch diese leichter ausgeführt werden könnten. Eine höhere Drehzahl würde außerdem die Schaltgeschwindigkeit positiv beeinflussen. Die verschiebliche Kassette trägt einen Teil zu einer besseren Kettenlinie und damit zu reduziertem Widerstand bei – das könnte aber auch auf anderem Weg erreicht werden und möglicherweise sogar weniger Platz in Anspruch nehmen. Shimano deutet weiterhin an, dass die Kassette sowohl mechanisch (durch einen Seilzug) oder elektrisch verschoben werden könnte – ein ähnliches System in klein wird bereits in der Shimano Alfine DI2 genutzt.

Das Getriebe könnte als eigene Einheit angeschraubt werden
# Das Getriebe könnte als eigene Einheit angeschraubt werden - eine Nutzung der E-Motor-Aufnahme erscheint aber höchst unwahrscheinlich. Foto: Shimano Patent
Der Primärtrieb würde die Drehzahl erhöhen und das Drehmoment senken
# Der Primärtrieb würde die Drehzahl erhöhen und das Drehmoment senken - so könnten die Kassetten kleiner und leichter dimensioniert werden. Foto: Shimano Patent

Hinsichtlich der Rahmen-Kompatibilität drängt sich der Gedanke auf, dass ein Getriebe ja ähnlich wie ein E-Antrieb an den Hauptrahmen angeschraubt werden könnte – doch während es verlockend erscheint, den selben Montagestandard zu nutzen und damit jedes E-bike auch zum Getriebebike machen zu können, sprechen die zunehmende Integration von Akkus in die Rahmen und die resultierenden Einschränkungen bei der Gestaltung des Getriebes eindeutig dagegen.

Bemerkenswert ist aber insgesamt die Fokussierung auf den Aspekt der Schmierung und der aufeinander gleitenden Komponenten – was natürlich auch für eine offen laufende Kettenschaltung relevant sein könnte. So beschreibt die Patentschrift auch diverse Möglichkeiten, durch die ein Schmiermittel beispielsweise in den Kettengliedern eingeschlossen und langsam abgegeben werden könnte. Das funktioniert im Inneren einer Einhausung, wo sich kein Dreck in den gleichen Öffnungen und Kavitäten verfangen kann, natürlich besser – grundsätzlich wäre eine solche, selbstschmierende Kette aber auch in einer konventionellen Kettenschaltung einsetzbar.

Dieser Schnitt durch einen Kettenniet ist interessant
# Dieser Schnitt durch einen Kettenniet ist interessant - die kleinen Öffnungen P und Q könnten Schmiermittel direkt ins Gelenk abgeben. Foto: Shimano Patent
Konkretes Beispiel für eine Ritzelpaarung
# Konkretes Beispiel für eine Ritzelpaarung - Aus 14 Ritzeln würden sich 13 Gänge mit 470 % Spreizung ergeben. Foto: Shimano Patent

Warten wir auf ein Getriebe von Shimano?

Ich kann hier nur für mich sprechen, aber ich bin ein Fan von Getriebebikes wie dem Nicolai ION GPI. Geringere ungefederte Masse, ein zentraler, tiefer Schwerpunkt, kein exponiertes Schaltwerk – her damit! Wenn Shimano hier mit einem gesteigerten Wirkungsgrad, einem niedrigeren Preis und einem geringen Gewicht zur Verbreitung beitragen würde, würde es mich freuen. Dann müsste die Lösung aber wahrscheinlich mehr als die im Patent skizzierten 470 % Übersetzungsbandbreite bieten und trotz drei Ketten und einer ganzen Menge Ritzeln ausreichend leicht sein …

Wir beobachten die Entwicklung gespannt – und ihr? Wartet ihr auf das Getriebebike aus Japan? Auch bei uns im IBC-Forum wird das Thema schon stark diskutiert – hier geht’s zum Thema!

  1. benutzerbild

    Loki_bottrop

    dabei seit 10/2008

    DocB schrieb:

    Specialized hat aber in USA alle Wettbewerber daran gehindert, Hinterbauten mit Horst-Link zu produzieren+verkaufen.


    ich muss dazu sagen, wo das patent noch galt, gab es eine vielzahl von konstruktionen, die entwickelt wurden um das ganze zu umgehen. sowas kann aus meiner sicht natürlich auch zu vielfalt führen und nicht dazu, das jede kiste gleich aussieht am ende (wie es mittlerweile scheint)
  2. benutzerbild

    horaz

    dabei seit 01/2006

    IMHO: Wo soll denn die Entwicklung der Kettenschaltung noch hingehen? Mit den zwölf Ritzeln geht es den Schaltwerksherstellern doch ähnlich wie Gilette mit ihren 8 Klingen: Immer nur mehr Klingen bzw. Ritzel ergibt irgendwann für keinen Kunden mehr mehr Sinn (genau so: ergibt nicht "mehr mehr Sinn").
    Also muss etwas Anderes, manchmal nur vermeintlich Neues, her. Bei dem wohl nicht aufzuhaltenden Hype um E-Bikes, bei dem ich es selbst eher mit Reinhold Messner und seinem "Mord am Unmöglichen" halte und mir Fragen zur Nachhaltigkeit stelle, ist ein Getriebe rein marktwirtschaftlich doch eine gute Wahl. Innovation soll sein, denn es geht um immer währendes Wachstum. Soll heißen: es muss was "Neues" her. Das Sperren des Schaltwerks zum Radausbau war eine nette Idee, die elektronische, kabellose Schaltung ein netter Witz.
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  4. benutzerbild

    Loki_bottrop

    dabei seit 10/2008

    horaz schrieb:

    die elektronische, kabellose Schaltung ein netter Witz.


    mit einem z.b. im oberen schaltröllchen integrierten kleinen dynamo, der den stromverbrauch ausgleicht, wärs mega...
  5. benutzerbild

    horaz

    dabei seit 01/2006

    Willst Du ein Perpetuum Mobile bauen?
  6. benutzerbild

    Loki_bottrop

    dabei seit 10/2008

    das wäre natürlich das nonplusultra... ich bezweifel jedoch, das man soviel strom mit so einem kleinen dynamo erzeugen könnte.
    das wäre für mich aber zumindest eine art "notlaufeigenschaft", die halt dann auch die standzeit zwischen den ladezyklen hoch setzt.

    insgesamt pack ich mir oft eh an den kopf, auch bei smartphones, die dinger werden immer grösser, alles aus glas, aber eine solarzelle baut auf der rückseite keiner ein...

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