Der 14-jährige Jakob Braun, Schüler an einem Gymnasium in Aschaffenburg, hat im Rahmen der Aktion »Jugend forscht« eine spezielle Schaltautomatik entwickelt, die an alle Fahrräder mit Kettenschaltung passen soll.
Dem Schüler ging es bei seiner Konstruktion darum, Kraftübertragung und Verschleiß zu optimieren, die bei einer Kettenschaltung von der richtigen Kombination aus vorderem Kettenblatt und hinterem Ritzel abhängen. Der Radfahrer wählt beim »Ritzelhopper« lediglich einen Gang aus, der Ritzelhopper stellt eine günstige Schaltkombination mit vorderem Umwerfer und hinterem Schaltwerk ein. Am Beispiel einer Schaltung mit drei Kettenblättern und sieben Ritzeln (3×7) ergeben sich elf Gänge mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen. Andere Gruppen, wie etwa 2×6, 2×9, 3×6, 3×9 oder 3×10 können genauso eingerichtet werden.
Die Anlage besteht aus je einem Modellbauservo für Umwerfer und Schaltwerk, die die Schalthebel ersetzen. Die Servos sind jeweils in der Nähe des Umwerfers und Schaltwerks am Rahmen befestigt. Die Kraftübertragung geschieht am Umwerfer über ein Gestänge, am Schaltwerk mit einem Schiebezug, der auch auf Schub belastbar ist. Die Rückstellfedern an Schaltwerk und Umwerfer hat Jakob Braun entfernt, weil sie zu hart für die Servos wären. In einer geschlossenen Elektroniksteuereinheit ist als Hauptteil ein programmierbarer Microchip enthalten. Die Energiezufuhr kommt vom Dynamo, der von einem Akku zur Sicherheit unterstützt werden kann.
Die Anlage ist so ausgelegt, dass alle Einstellungen bei Nichtgebrauch des Rades erhalten bleiben, neue Einstellungen erst bei erneuter Inbetriebnahme erfolgen. Die Servos werden durch ein Steuersignal angesteuert. Sie lassen sich damit präzise und schnell betreiben. Die Auswahl des jeweiligen Ganges geschieht über einen am Lenker montierten Drehschalter.
Durch eine Taste kann der sogenannte Lernmodus eingestellt werden, in dem die Position von Umwerfer und Schaltwerk eingestellt und auch korrigiert werden können. Auch diese Einstellungen bleiben nach dem Ausschalten erhalten.
Am Tretlager ist eine Steuerscheibe vorhanden, über die die Trittfrequenz definiert werden kann. Dadurch kann der Ritzelhopper auch als vollautomatische Schaltung betrieben werden. Am Drehschalter wird die gewünschte Trittfrequenz eingestellt, der Ritzelhopper übernimmt die Gangwahl, so dass die Trittfrequenz konstant bleibt. Schalten unter Last soll möglich sein.
Jakob Braun hat mit seinem Ritzelhopper im Regionalwettbewerb einen ersten Platz belegt. Für die nächsten Stufen hoch zum Bundeswettbewerb konnte er sich aber nicht qualifizieren. Vom praktischen Nutzen der Entwicklung ist er gleichwohl überzeugt, hat er doch das eigene Fahrrad in das Projekt eingebracht.
Text/Foto: Dieter Thurm