Hur fungerar navväxel? Planetväxeln i navet förklarad

En navväxel är ett slutet kugghjulssystem som sitter inne i bakhjulets nav. I stället för att flytta kedjan mellan olika kransar, som en kedjeväxel gör, ändrar navväxeln utväxlingen internt: en planetväxel med solhjul, planethjul och ringhjul kopplas ihop på olika sätt så att navhuset snurrar långsammare, lika fort eller fortare än kedjekransen. Kedjan sitter kvar på samma drev hela tiden och behöver aldrig böjas i sidled. Det är därför en navväxlad cykel kan ha helt kedjeskydd eller rem, växla när den står still och se ut som en singelspeed utifrån — allt arbete sker inuti navet, skyddat från vatten, grus och vägsalt.

Planetväxeln är hela hemligheten

Inne i navet sitter en planetväxel. Tre delar gör grovjobbet: ett solhjul i mitten, ett antal planethjul som löper runt solhjulet och sitter fast i en gemensam hållare, samt ett ringhjul som omsluter alltihop och har kuggarna på insidan. Solhjulet sitter i de flesta konstruktioner fast på hjulaxeln och står därmed helt stilla. Kraften från kedjan kommer in via en drivhylsa som kedjekransen sitter på, och kan ledas vidare in i antingen planethjulshållaren eller ringhjulet. Den del som inte är ingång blir utgång, och driver navhuset som ekrarna sitter i.

Det är just bytet av in- och utgång som skapar stegen. I ett enkelt trestegsnav finns tre vägar. Går kraften rakt igenom utan att planetväxeln kopplas in snurrar navhuset exakt lika fort som kedjekransen — det direkta normalläget. Leds kraften in via ringhjulet och ut via planethjulshållaren snurrar navhuset långsammare än kransen, vilket ger ett lättare steg för uppförsbackar. Går kraften den omvända vägen, in via hållaren och ut via ringhjulet, snurrar navhuset i stället fortare än kransen — en överväxling för fart på plan mark.

Vad som är inkopplat avgörs av små spärrhakar och kopplingshylsor som låser eller släpper delarna. Spärrhakarna gör dessutom att kraften bara kan överföras i ett håll, vilket är samma funktion som ett frihjul. Det lätta tickandet du hör när du rullar utan att trampa kommer därifrån.

Nav med fler än tre steg har flera planetsteg staplade efter varandra i samma hus. Eftersom stegen kan kombineras blir antalet möjliga utväxlingar större än antalet planetsteg, och det är så tillverkarna får plats med sju, åtta, elva eller till och med fjorton lägen i något som utifrån ser ut som ett vanligt bredare baknav.

• Solhjul — sitter oftast fast på axeln och står stilla.
• Planethjul med hållare — löper runt solhjulet och kan vara ingång eller utgång.
• Ringhjul — yttre kuggring som också kan vara antingen ingång eller utgång.
• Spärrhakar och kopplingshylsor — väljer väg genom växeln och sköter frihjulet.

Från reglaget på styret in i navet

Själva växlingen styrs av en mekanism på hjulaxeln. På mekaniska nav drar en växelvajer i en enhet vid navets högra eller vänstra sida, och den enheten skjuter i sin tur en liten stång eller vrider en hylsa inne i axeln. Det är den rörelsen som flyttar kopplingarna mellan lägena. På elektroniska varianter sköts samma sak av ett litet ställdon på navet i stället för av en vajer, och reglaget blir då en knappsats.

Eftersom hela rörelsen är några millimeter lång är navväxlar känsliga för vajerinställningen. De flesta mekaniska nav har därför markeringar som ska stå precis mitt för varandra i ett litet fönster på växelenheten när ett bestämt läge är ilagt. Töjs vajern med tiden hamnar markeringarna fel, och då märks det som att ett eller flera steg inte går i ordentligt: trampet går i tomgång ett ögonblick, eller navet vägrar gå upp i högsta läget. Justerskruven vid enheten eller vid reglaget räcker nästan alltid för att få tillbaka det.

En praktisk konsekvens är att bakhjulet inte bara lyfts ur. Växelmekanismen måste kopplas loss först, och på många nav finns dessutom en bromsarm eller ett vridmomentstöd som ska lossas. Det är fullt görbart hemma, men det tar längre tid än att lyfta ur ett hjul med kedjeväxel — något att veta innan man står med punktering i regnet.

Navväxel jämfört med kedjeväxel

De två lösningarna gör samma jobb men flyttar problemen till olika ställen. Navväxeln kapslar in allt slitstarkt och känsligt, medan kedjeväxeln lägger det utanpå där det är lätt att komma åt men också lätt att slå i och smutsa ner. Vilket som passar beror mer på hur cykeln används än på vilken teknik som är finast. Bedömningen nedan är redaktionell och bygger på hur konstruktionerna fungerar, inte på egna mätningar.

• Navväxeln går att växla stillastående, till exempel vid rödljus när du glömt lägga i ett lätt läge.
• Kedjan går rakt hela tiden, vilket gör helt kedjeskydd och remdrift möjligt och ger lång kedjelivslängd.
• Inget som sticker ut bakåt — inget bakväxelöra att böja när cykeln välter i cykelstället.
• Mekaniken är skyddad mot vägsalt, snömodd och tvättslang, vilket passar pendling året runt.
• Navet är tyngre än en kedjeväxel och vikten sitter ute i hjulet.
• En navväxel har fler ingrepp inuti och något mer inre friktion, framför allt i överväxlingsläget.
• Enklare nav med få steg täcker ett smalare utväxlingsspann än en modern kedjeväxel.
• Reparation inuti navet är verkstadsjobb, inte något man löser på vägkanten.

Navväxel på elcykel — vridmomentet avgör

På en elcykel med mittmotor går motorns kraft genom kedjan och därmed rakt in i navväxeln. Det är en påtagligt större belastning än ett par ben, och det är därför tillverkarna anger ett högsta tillåtet ingående vridmoment för navet och vilka motorer det är godkänt tillsammans med. Att sätta ett nav avsett för trampcykel bakom en stark mittmotor är den vanligaste vägen till skadade kuggar och spärrhakar. Har cykeln navväxel från fabrik är kombinationen redan avstämd; byggs den om är det specifikationen som ska styra valet, inte antalet steg.

Motorplaceringen sätter också ramarna. Sitter motorn i bakhjulets nav finns det ingen plats kvar för en navväxel där, och då blir det antingen kedjeväxel bak eller en lösning med motor fram. Mittmotor och navväxel bak är den kombination som hänger ihop mest självklart, och den är också vanlig på pendlingscyklar med rem.

Samspelet i själva växlingsögonblicket är viktigt. En navväxel vill växla när kraften släpper, och motorn fortsätter hjälpa till en kort stund efter att du slutat trycka. Därför kapar många moderna system motorkraften i ett bråkdels ögonblick när växlingen sker, ibland via en sensor i reglaget eller genom att systemet känner igen rörelsen. Vissa steglösa nav kan dessutom sköta växlingen själva och hålla en jämn trampkadens medan terrängen ändras.

Tänk också på helhetsutväxlingen. En elcykel är tyngre och startar oftare i backe med last, så det lägsta läget behöver vara riktigt lätt. Det justeras med storleken på främre drevet och bakre kransen, inte genom att byta nav.

Steglös navväxel — samma princip, ingen kugg

Vid sidan av planetväxlarna finns nav utan fasta steg. I dem sitter en krans av runda kroppar mellan två skivor, en drivande och en driven, och kraften överförs genom kontaktytorna i en särskild vätska i stället för mellan kuggar. När kropparna lutas flyttas kontaktpunkterna närmare eller längre från centrum, och utväxlingen ändras då helt jämnt mellan ytterlägena.

Praktiskt känns det som att vrida på en ratt i stället för att klicka mellan lägen: det finns inget hopp mellan steg och ingen risk att hamna mellan två läges. Nackdelen är att spannet på steglösa nav sällan är lika brett som på de mest omfattande planetnaven, och att konstruktionen är beroende av just den vätska den är byggd för. Varianten är vanlig på elcyklar, delvis eftersom den kombineras bra med automatik som själv håller den kadens du ställt in.

Underhåll och vad som faktiskt krånglar

Ryktet om att navväxlar är underhållsfria är nästan sant, men bara nästan. Vissa nav är fyllda med fett och tänkta att gå länge utan ingrepp, medan andra går i olja och har ett angivet intervall för oljebyte. Vilket som gäller står i tillverkarens anvisning för just det navet, och det intervallet är värt att följa — det är billig försäkring jämfört med en renovering av insidan.

Det som oftast ställer till det är däremot inte insidan utan vajern. En sträckt, kärvande eller korroderad vajer ger hoppande eller ilägg som inte går hela vägen, och symtomen liknar lätt ett trasigt nav. Kontrollera markeringarna i fönstret, smörj eller byt vajern och justera innan du misstänker något dyrare. Kontrollera också att bromsarmen eller vridmomentstödet sitter fast ordentligt efter att hjulet varit ur.

Den enskilt viktigaste vanan är hur du växlar. Släpp trycket på pedalerna ett ögonblick, växla, och lägg på kraften igen. Att tvinga in ett nytt läge mitt i ett hårt tramptag är det klassiska sättet att skada kuggar och spärrhakar inifrån, och på en elcykel blir kraften större än du känner i benen. Hoppar navet ur eller går trampet plötsligt runt utan motstånd i ett visst läge: slut att trampa hårt i det läget och låt någon titta på cykeln, i stället för att köra vidare och fördjupa skadan.

• Släpp trycket i pedalerna i själva växlingsögonblicket.
• Följ tillverkarens intervall för oljebyte på de nav som går i olja.
• Misstänk vajern före navet när stegen hoppar.
• Lossa växelmekanismen innan bakhjulet tas ur vid punktering.

Vanliga frågor

Kan man växla navväxel när cykeln står still?

Ja, det är en av de stora fördelarna. Eftersom kedjan inte behöver flyttas mellan kransar går växlingen igenom även när hjulet står stilla, exempelvis vid ett rödljus. Undantaget är växling under full belastning: trycker du hårt på pedalerna samtidigt kan mekanismen inte släppa och koppla om, och då riskerar du skador inuti navet.

Håller en navväxel för en elcykel med mittmotor?

Om navet är avsett för det, ja. Tillverkarna anger ett högsta ingående vridmoment och vilka motorer navet är godkänt tillsammans med, eftersom motorns kraft går rakt genom kedjan in i växeln. Är cykeln byggd med navväxel från fabrik är kombinationen redan avstämd. Bygger du om själv är det den angivna specifikationen som ska avgöra, inte hur många steg navet har.

Är navväxel trögare än kedjeväxel?

En navväxel har fler ingrepp och tätningar inuti och därmed något högre inre friktion, mest märkbart i det högsta läget där planetväxeln arbetar som överväxling. Det är en följd av konstruktionen och inte något vi mätt själva. På en elcykel har motorn dessutom marginal nog att den skillnaden får liten praktisk betydelse jämfört med att slippa smuts och känslig bakväxel.

Går navväxel att kombinera med remdrift?

Ja, och det är en vanlig kombination på pendlingscyklar. Remmen kräver att drivlinan är rak och håller samma linje hela tiden, vilket en navväxel ger eftersom kransen aldrig byts. Resultatet är en drivlina som varken behöver oljas eller lämnar fläckar på byxbenet.

Hur många steg behöver man?

Det avgörs av backarna och hur mycket du lastar, inte av antalet i sig. På platt mark i stadstrafik räcker ett nav med få steg långt, medan kuperad pendling med packning eller barn får stor nytta av ett bredare spann. Lika viktigt är hur drevet fram och kransen bak är valda, eftersom de bestämmer var spannet hamnar — ett brett nav med fel val kan ändå kännas för tungt i den branta starten.