E-Bike Wissen: Antriebsvarianten bei einem modernen E-Bike

Früher wurde der Rahmen eines Fahrrads als sein Herzstück angesehen. Rahmen wurden in unterschiedlichen Formen, Materialien und Fertigungsverfahren angeboten. Dies hat sich jedoch im Laufe der Zeit gewandelt. Moderne E-Bike Rahmen werden heutzutage fast ausschließlich aus Aluminium-Rahmen in sogenannter Hydroforming-Bauweise hergestellt. Doch der Rahmen ist längst nicht mehr die  wichtigste Komponente eines Elektrofahrrads. Das Herz eines E-Bikes ist sein Motor.

Beim Antrieb gibt es grundsätzlich drei unterschiedliche Systeme, und zwar:

• Frontnabenmotor
• Mittel- bzw. Tretlagermotor
• Hinterradnabenmotor

Diese verschiedenen Antriebsarten bieten unterschiedliche Fahreigenschaften und haben zudem ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Wenn man von einem Antriebssystem spricht, dann ist die Gesamtheit von Display, Akku und Motor gemeint. Als Antriebsstrang werden hingegen einzelne Komponenten am Fahrrad bzw. E-Bike bezeichnet, welche die Tretleistung des Fahrrads in Vortrieb umwandeln. Hierzu gehören also Pedale, Kurbel, Kettenblatt, Kette und Kassette bzw Ritzelpaket.

Frontnabenmotor

Charakteristisch für diese Antriebsart ist, dass der Motor im Vorderrad anstatt an einer Vorderradnabe verbaut wird. Dieser Typ stellt die günstigste Möglichkeit dar, um ein gewöhnliches Fahrrad in ein E-Bike zu konvertieren, da sämtliche Komponenten vom bestehenden Fahrrad übernommen werden können und keine größeren Veränderungen am Fahrrad vorgenommen werden müssen. Es können alle Schaltungstypen mit dieser Motorvariante kombiniert werden. Trotzdem hat diese Antriebsart einige äußerst unangenehme Nachteile. Durch das Drehmoment des Antriebs wird die Achsaufnahme der Vordergabel stark belastet, sodass sich im schlimmsten Fall die Gabelenden aufbiegen können, was unweigerlich einen Sturz bzw Unfall nach sich ziehen kann.
Darüber hinaus werden auch andere Komponenten, wie beispielsweise der Steuerkopf, Gabelkrone und Steuersatz, stark belastet. Ein gewöhnliches Fahrrad ist für diese speziellen Anforderungen und Zugkräfte nicht konstruiert, weswegen es aufgrund zu hoher Materialbelastungen auch hier zu brechenden Bauteilen kommen kann.

[amazon_link asins=’B07DX4Z5D2,B07KT4TQF2,B07S2HWMDL’ template=’ProductCarousel’ store=’motorzdemotor-21′ marketplace=’DE’ link_id=’07653dca-00fb-4921-b89a-6d2339138171′]

Auch das Fahrverhalten eines Frontantriebs kann auf losem Untergrund und in Kurven ist nicht unproblematisch. Vor allem, wenn beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve der Motor beispielsweise plötzlich einsetzt und das Vorderrad durchdreht. Das ist bei diesem System oft der Fall, da es sich bei dieser Motorvariante ausnahmslos um einen Kadenzgesteuerten Motor handelt, der sich nicht so sensibel steuern lässt wie z.B ein Mittelmotor. Die Folgen eines unvermittelten Einsetzen der Motorunterstützung in Kuren können unkontrollierbare Fahrzustände und Stürze sein.

Vorteile:

• Nachrüstung möglich
• sehr leiser Antrieb
• Kompatibilität zu allen Schaltungsarten

Nachteil:

• Gabel, Steuersatz und vorderer Rahmen des E-Bikes sind hohen Zugbelastungen ausgesetzt, was zu Brüchen führen kann
• Steuerung des Motors nur über die Kadenz des Fahrers möglich. Unnatürliches Fahrgefühl.
• kritisches Fahrverhalten

Hinterradnabenmotor

Bei dem Hinterradnabenmotor handelt es sich um eine Antriebsvariante, die direkt in der Hinterradnabe verbaut wird. Die Vorteile eines solchen Systems spiegeln sich in einem ruhigeren Lauf des Motors, einer guten Traktion und einer sehr kräftigen Leistungsentfaltung wider. Der Hinterradnabenmotor wirkt sich äußert schonend auf den Antriebsstrang des E-Bikes aus, da die Motorkraft direkt auf das Hinterrad einwirkt. Kette, Kassette und Kettenblatt bleiben verschont. Beim Einsatz im Gelände kann ein Hinterradnabenmotor jedoch schnell an seine Grenzen kommen, da er nicht wie ein Mittelmotor “auf Drehzahl gehalten” und damit immer im optimalen Wirkungsbereich gehalten werden kann. Ein wesentlicher Nachteil von Hinterradnabenmotoren ist, dass sie sich nicht mit Nabenschaltungen kombinieren lassen. Hinterradnabenmotor kommen in erster Linie in urbanen Fahrrädern zum Einsatz. Für Freunde eines Pinion-Tretlagergetriebes ist diese Motorposition zudem eine Möglichkeit, diese Schaltung zu fahren – da ein Frontmotor nicht mehr zeitgemäß ist und ein Mittelmotor baulich keinen Raum für das Pionion zulässt.

Vorteile:

• Nachrüstung lässt sich relativ einfach realisieren
• Motor ist äußerst leise
• Rekuperation möglich
• Piniongetriebe möglich

Nachteile:

• Keine Nabenschaltung möglich
• Schwieriger Ausbau des Hinterrads
• Ungünstiger Schwerpunkt

Mittelmotor

Bei E-Bikes mit einem Mittelmotor ist der Antrieb im Bereich des Tretlagers verbaut. Diese Antriebsart stellt das beliebteste Variante dar. Die Vorteile eines solchen Systems ist die optimale Gewichtverteilung mit einem zentralen und schweren Tiefpunkt, der eine harmonische Kraftentfaltung ermöglicht. Bei Mittelmotoren ist die Tretkurbel mit Sensoren versehen, mit denen die Tretkraft des Fahrers genau gemessen wird, sodass der Einsatz und die Kraft des Motors optimal geregelt werden können. Diese Technik ermöglicht eine sehr gute Kontrolle über das E-Bike und ein natürliches und ausgewogenes Fahrverhalten. Ein Mittelmotor lässt sich mit einer Vielzahl unterschiedlicher Arten von Schaltungen und Bremsen kombinieren. Auch der Einsatz von Rücktrittbremsen ist generell möglich, sodass der Fahrer beim Umstieg auf ein modernes Elektrofahrrad nicht umlernen muss.

Der größte Vorteil eines Mittelmotors spiegelt sich jedoch in der Tatsache wider, dass man auch bei langsamen Geschwindigkeiten die maximale Leistung des unterstützenden Motors abrufen kann: die Drehzahl des Tratlagermotors ist abhängig von der Kurbelumdrehung – nicht von der Umdrehungszahl des Hinterrades. Aufgrund seiner spezifischen Bauweise lässt sich beim Mittelmotor jedoch keine Rekuperationsfunktion realisieren. Außerdem muss der Rahmen für die Aufnahme eines Mittelmotors eigens konstruiert werden. Je nach Größe und Leistung des Motors ändert sich auch die Geometrie des Rahmens. Ein Tretlagermotor zerrt zusätzlich zur Tretkraft des Fahrers am Antriebsstrang, weswegen Komponenten wie Kette und Ritzel einem wesentlich höheren Verschleiß ausgesetzt sind. Ein weiteres Problem sind Mehrfachschaltsprünge moderner 11-fach und 12-fach Schaltungen, bei denen unter hoher Last die Kette reißen kann. Der Mittelmotor hat seine Berechtigung in sportlichen E-Mountain Bikes und Trekkingrädern, und das insbesondere dann, wenn hohe Drehmomente bei langsamer Geschwindigkeit benötigt werden.

Vorteile:

• Kompatibel mit allen Schaltungsarten
• keine komplizierte Verkabelung nötig
• optimale Gewichtsverteilung

Nachteile:

• spezieller Rahmen nötig
• Rahmen muss stabiler und demzufolge auch schwerer sein
• Hoherer Verschleiß der Kette und Motorritzel