Fahrrad mit Allradantrieb: Funktionsweise und mehr

Die Welt der Fahrräder entwickelt sich ständig weiter, und eine interessante Innovation ist der Allradantrieb (4WD). Dieser Artikel beleuchtet die Funktionsweise, Vorteile und Unterschiede dieser Technologie im Vergleich zu anderen Antriebsarten.

Allgemeine Informationen zum Umbau von Fahrrädern

Ist mein Fahrrad für den Umbau zum E-Bike oder Pedelec geeignet? Grundsätzlich sind fast alle Fahrradtypen für den Umbau geeignet. Die folgende Tabelle gibt Aufschluss darüber, ob Ihr Fahrrad umgebaut werden kann.

Nach einer Begutachtung kann festgestellt werden, ob ein Umbau möglich ist.

Kann ich mir mein Pedelec / E-Bike selber zusammen bauen?

Generell kann jeder sein Fahrrad zu einem Elektrofahrrad umbauen. Unsere Pedelec und E-Bike Umbausätze werden mit einer Montageanleitung geliefert, sodass Sie direkt loslegen können. Bei unserem Plug & Drive Umbausatz beträgt die Einbauzeit bei durchschnittlichem Kenntnisstand ca. 4-6 Stunden. Überprüfen Sie bitte vorab, ob Sie das erforderliche Werkzeug zur Verfügung haben. Ansonsten finden Sie das passende Werkzeug in unserem Shop unter Montagewerkzeug.

Welcher Pedelec Umbausatz ist für welchen Zweck am besten geeignet?

Den EBS Plug & Drive Umbausatz und den EBS Climber Umbausatz empfehlen wir für Fahrten in der Ebene bzw. in hügeligen Gebieten. Die verwendeten Bafang Motoren können hier ihre volle Leistung am besten entfalten. Der Puma 250 W Umbausatz hat ein stärkeres Drehmoment und eignet sich daher ideal für lange, steile Bergfahrten. Wir empfehlen diesen Motor auch für schwere Fahrräder wie zum Beispiel für Tandems und Lastenräder.

Vorderrad-, Hinterrad- oder Mittelmotor - was ist die bessere Lösung?

Pauschal lässt sich nicht sagen, was die "bessere" Lösung ist. Wie bei den Motortypen haben auch hier beide Varianten Vor- und Nachteile:

• Vorderradmotoren bestechen durch eine einfache Installation, da die Gangschaltung nicht verändert werden muss. Darüber hinaus kann das Gewicht besser verteilt werden, beispielsweise wenn der Vorderradmotor mit einem Gepäckträgerakku kombiniert wird.
• Als Ergebnis besitzen Sie ausserdem ein Fahrrad mit "Allradantrieb": das Vorderrad wird durch den Elektroantrieb bewegt, das Hinterrad durch Ihre Muskelkraft. Abstriche müssen Sie bei der Bodenhaftung des Vorderrades machen. Hier kann es in Einzelfällen auf nasser oder sandiger Fahrbahn zu einem Vorderradschlupf kommen.
• Hinterradmotoren haben hingegen eine sehr gute Bodenhaftung, denn das Gewicht liegt beim Fahrrad vor allem auf dem Hinterrad. Der Einbau ist etwas zeitaufwendiger, da gegebenenfalls die Schaltung neu eingestellt werden muss.
• Hinterradmotoren sind bei Kettenschaltungen möglich, nicht aber bei Nabenschaltungen (Rohloff), da diesen Platz der Motor einnimmt. Sie werden jedoch feststellen, dass Sie bei elektrischen Fahrrädern die Gangschaltung wesentlich seltener benötigen.
• Mittelmotoren werden wiederum in das Tretlager eingebaut und können dadurch mit einer Nabenschaltung und einem Nabendynamo verwendet werden. Von Vorteil ist die Benutzung der Schaltung an Steigungen: Der Motor kann einen höheren Wirkungsgrad erreichen und Steigungen somit einfacher meistern.

Zusätzlich ist er auch mit Rollenbremsen kompatibel. Aufgrund der Bauweise können die Komponenten (wie Kette, Schaltung etc.) jedoch schneller verschleißen. Achten Sie darauf, dass Sie Ihr Fahrrad regelmäßig überprüfen.

Kann ich die Umbausätze auch mit einem Kassettenmotor bekommen?

Der Bafang 250W Motor ist auch als Kassettenmotor erhältlich. Er kann mit unserem EBS Plug & Drive Umbausatz und dem EBS Climber Umbausatz kombiniert werden. Durch die integrierte Steckkranzaufnahme entfällt die Verwendung eines Schraubkranzes. Das hat zum Vorteil, dass Sie Ihren bisherigen Kranz weiter verwenden können. Das moderne Kassettensystem ermöglicht eine große Vielfalt an wählbaren Übersetzungsstufen. Außerdem erhalten Sie durch gruppeninterne Kassetten Ihre gewohnte Schaltpräzision, die deutlich über der von Schraubkränzen liegt. Der Kassettenmotor verfügt über die gewohnte 6-Loch-Bremsscheibenaufnahme.

Kann ich mein Pedelec / E-Bike auch fahren, wenn das System ausgeschaltet ist? Schadet das womöglich dem Motor?

Es schadet dem Motor nicht, wenn Sie mit ausgeschaltetem System fahren. Da Direktläufer keinen Freilauf haben, kann es sein, dass Sie ein leichtes Schleppmoment spüren. Die meisten unserer Motoren sind aber Getriebemotoren mit Freilauf. Das Schleppmoment entsteht hierbei nicht.

Wie bringe ich mein Pedelec / E-Bike sicher durch die Winterpause?

Bei längerem Nichtgebrauch des Akkus, wie während einer Winterpause von 3-6 Monaten, sollte der Akku idealerweise mit 40-60% Ladestand eingelagert werden. Die Alterung des Akkus verläuft dann langsamer als bei der Einlagerung eines vollständig geladenen Akkus. Vollständig entladen darf der Akku nicht längerfristig ungenutzt liegen bleiben, da es dann zu Tiefentladung und irreversibler Zellschädigung kommen kann. Entnehmen Sie den Akku aus seiner Halterung und lagern Sie den Akku an einem trockenen Ort zwischen 10 und 25°C.

Was kann ich machen, damit ich noch länger Spaß an meinem umgebauten Fahrrad habe?

1. Wählen Sie den passenden Umbausatz für Ihre Ansprüche aus. Achten Sie darauf, dass Sie Ihr System nicht überlasten.
2. Ein korrekter Einbau gemäß der mitgelieferten Anleitung ist unerlässlich für die Funktionstüchtigkeit Ihres Pedelecs / E-Bikes. Lesen Sie vor dem Einbau unbedingt die Bedienungsanleitung durch.
3. Achten Sie darauf, dass Sie Ihren Umbausatz richtig pflegen. Wichtig hierbei ist vor allem die Lagerung des Akkus. Bei Nichtgebrauch sollte der Akku mit einem Ladestand zwischen 40-60% gelagert werden.

Was ist die EBS Leistungssteuerung?

Durch die EBS Leistungssteuerung können Sie das Fahrverhalten Ihres Elektrorades jetzt noch besser an Ihre Wünsche anpassen. Sie haben nun direkten Einfluss auf die Stärke der Motorunterstützung. Die Stufen besitzen nicht nur verschiedene Geschwindigkeitsgrenzen, sondern werden nun auch durch die Stromstärke begrenzt. Das heißt, dass jede Stufe eine eigene Leistungsgrenze besitzt, durch die Sie die Anfahrgeschwindigkeit kontrollieren können. Das verbessert Ihre Fahrkontrolle und Ihr Fahrgefühl.

Wie bestelle ich einen Umbausatz? In 5 Schritten zum Elektrofahrrad

1. Suchen Sie sich zunächst Ihren bevorzugten Umbausatz aus. Je nach Modell können Sie zwischen einem Einbau in das Vorder- oder Hinterrad wählen.
2. Alle Umbausätze, ausgenommen BionX, benötigen zusätzlich einen Akku. Wenn Sie sich für einen E-Bike Umbausatz entschieden haben, können Sie entweder einen unserer Standard-Akkus verwenden oder Sie lassen sich Ihren Wunsch-Akku von uns bauen.
3. Möchten Sie ein Elektrofahrrad mit Hinterradantrieb, brauchen Sie zudem noch einen Schraubkranz.
4. Je nachdem, welches Werkzeug Sie bereits zur Verfügung haben, bieten wir Ihnen eine Auswahl an Montagewerkzeugen für Umbauarbeiten in unserem Onlineshop an.
5. Im Umbausatz ist nur der Motor enthalten. Die Montage des Motors in das Laufrad müssen Sie zusätzlich dazu bestellen, wenn sie möchten, dass wir das für Sie übernehmen.

Nabenmotor vs. Mittelmotor

Die Gegenüberstellung von Nabenmotor zu Mittelmotor kommt zwar dem Versuch nahe, Äpfel mit Birnen zu vergleichen; und doch stehen viele E-Rennrad-Interessierte genau vor dieser Frage. Wer Obst liebt, kommt allerdings so oder so auf seine Kosten!

Directdrive-Nabenmotoren

Im Allgemeinen gilt: Directdrive-Nabenmotoren sind größer und schwerer, sie kommen ohne internes Getriebe oder internen Freilauf aus. Der Stator ist fest mit der Radachse verbunden. Der Rotor dreht sich immer um den Stator, darum sind Directdrive-Nabenmotoren auch in der Lage, im Leerlauf wieder Strom zu rekuperieren.

Getriebe-Nabenmotor

Der Getriebe-Nabenmotor ist de facto der Standard-Nabenmotor von elektrifizierten, schlanken Road-, Gravel- und Citybikes. Er ist in der Regel kleiner und leichter und besitzt einen internen Freilauf sowie ein Getriebe. Der Motor dreht ein zentrales Sonnenrad mit hoher Geschwindigkeit an, das über ein Planetengetriebe in eine langsamere Drehgeschwindigkeit auf das Hinterrad übersetzt wird. Dadurch kann der Elektromotor mit einer für ihn effizienten, höheren Geschwindigkeit arbeiten. Sowohl Motor als auch Getriebe sitzen auf einem Freilauf um die Achse und drehen sich im Leerlauf mit dem Rad mit, weshalb der Getriebe-Nabenmotor keinen Strom rekuperieren kann.

Gewichtsverteilung

Rein auf das E-Bike bezogen, sitzt bei Mittelmotoren-Bikes der Schwerpunkt in den meisten Fällen zentral zwischen den Rädern über dem Tretlager, was allgemein betrachtet vorteilhaft ist. Bei Nabenmotoren wandert ein Teil der Masse - eben der Motor - nach hinten in die Nabe.

Funktionsweise

Der Nabenmotor übt seine Kraft direkt auf das Hinterrad aus. Ihm ist es dabei egal, mit welcher Trittfrequenz ihr unterwegs seid. Hersteller von Nabenmotor sollten daher darauf achten, den effizienten Arbeitsbereich des Motors und die Kraftentfaltungskurve an die real gefahrene Geschwindigkeit anzupassen, mit der die Biker unterwegs sind. Mittelmotoren können ihre Drehmomentkurven nur indirekt an die Fahrsituation anpassen, da das Moment immer durch die Übersetzung der Gangschaltung wandert, bevor es ans Hinterrad weitergegeben wird. Diese Motoren haben einen eher begrenzten, effizienten Trittfrequenz-Bereich, der üblicherweise zwischen 70-90 Umdrehungen/min liegt.

Allradantrieb im Detail

Auf dem e-Bike-Markt sind drei unterschiedliche Antriebsarten für e-Bikes zu finden: Der Nabenmotor in Form des Front- oder Heckmotors und der Mittelmotor, der mit Abstand am häufigsten verbaut wird.

Nabenmotor

Wie der Name schon sagt, ist der Nabenmotor in die Nabe des Vorder- oder Hinterrads integriert und überträgt dadurch seine Kraft verlustfrei auf die Radnabe. Die Laufräder werden also direkt vom Motor in Bewegung gesetzt, so erzielt der Nabenmotor einen hohen Wirkungsgrad. Front- und Heckantriebe bestechen außerdem durch geringe Geräuschentwicklung und durch die Möglichkeit der Rekuperation. Rekuperation bezeichnet die Rückführung von Energie in den Akku.

Frontmotor

Das Fahren mit solch einem Vordernabenmotor ist zunächst gewöhnungsbedürftig, denn durch das zusätzliche Gewicht am Vorderrad lässt sich das e-Bike anders lenken, es wird träge. Wegen dieser frontlastigen Gewichtsverteilung neigt das Vorderrad auf nassem oder losem Untergrund zum Durchdrehen. Hat man sich aber an diese Eigenarten des Frontmotors erst einmal gewöhnt, kann die Verteilung der Antriebskräfte positiv genutzt werden. Der Frontmotor punktet, wenn es um Schaltung und Rücktritt geht.

Heckmotor

Der Hinterradmotor kann auf Grund seines Fahrverhaltens sportlicher und agiler genutzt werden. Durch das zusätzliche Gewicht auf der Hinterachse erhöht sich der Grip des Hinterrads, was gerade bei Nässe oder am Berg von Vorteil ist. Der Heckmotor ist also für sportliche e-Bike-Fahrer geeignet.

Mittelmotor

Der Mittelmotor oder auch Tretlagermotor sitzt im Bereich der Kurbel hinter dem Tretlager. Er bietet das größte Einsatzspektrum und hat bei den drei vorgestellten Antriebsarten die Nase vorn. Der Antrieb ist direkt im Rahmen verbaut, deshalb ist dieser Motor in den unteren Preislagen eher selten vertreten. Durch die Übertragung der Motorkraft über Kette und Ritzel auf das Laufrad geht beim Mittelmotor im Vergleich zum Nabenmotor Energie verloren und natürlich weisen Kette und Ritzel dadurch einen höheren Verschleiß auf. Das Motorgetriebe hält dafür aber die Drehzahl und damit auch den Wirkungsgrad hoch, was sich vor allem im Gelände bemerkbar macht.

Verteilte Antriebe

Durch den Einsatz von elektrischen Maschinen ergeben sich gegenüber dem klassischen Fahrzeug zusätzliche Freiheitsgrade in der Anordnung des Antriebsstranges. Waren Zentralmotoren vorher üblich und aufgrund des Verbrennungsprozesses praktikabel, kann nun mit verteilten Antrieben gearbeitet werden. Die Verwendung von Elektromotoren ermöglicht daher neue Antriebskonzepte und Bauraumauslegungen. Aufgrund der Bauraumanforderungen in Leichtfahrzeugen bieten verteilte elektrische Antriebe eine hohes Potenzial für größere Fahrgastzellen und minimale Fahrzeuglängen.

Radnabenantriebe

Im Vergleich zu Fahrzeugen mit Zentralmotor weisen verteilte Antriebe einen geringen Bauteilaufwand auf. Der große Vorteil dieser Antriebskonzepte ist der Verzicht auf mechanische Antriebsstränge, Schalt- und Verteilergetriebe sowie Reibkupplungen, was im Vergleich Gewicht einspart. Die Erzeugung, Übertragung und Abgabe des Drehmoments erfolgt in einem sehr begrenzten Bauraum. Radnabenantriebe sind daher universell einsetzbar und erlauben eine von den Antrieben weitgehend losgelöste Konstruktion des Fahrzeugs.

Axialflussmaschine

In Bezug auf den benötigten Bauraum eignet sich die Axialflussmaschine besonders durch ihre kurze axiale Länge bei gleichzeitig großen Durchmesser, womit sie besser für den Bauraum in einer Radnabe geeignet ist als längliche Radialflussmaschinen. Axialflussmaschinen können im Vergleich zu ähnlich dimensionierten Radialflussmaschinen mit ebenso hohen oder höheren Drehmomenten betrieben werden.

Fahrdynamik und Fahrassistenzsysteme

Verteilte Antriebe bieten durch die separate Ansteuerung bzw. einer elektronisch gesteuerten Drehmomentenverteilung potenziell Vorteile für die Fahrdynamik sowie mehr Freiheiten im Design der Fahrassistenzsysteme. Werden alle Räder eines Fahrzeuges mit Radnabenantrieben ausgestattet, was naheliegend ist, ist ein Allradantrieb vorhanden. Die Funktionsweise eines mechanischen Differentials und dessen Funktion wird im Fall verteilter Antriebe durch Regelalgorithmen abgebildet.

Getriebemotor vs. Direktläufer

Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht zwischen Getriebemotoren und Direktläufern.

Getriebemotor

Im Gegensatz zu einem Direktläufer dreht sich der Motor im Laufrad nicht vollständig mit, sondern nur das Gehäuse. Im Inneren verfügt der Motor über ein Getriebe, meist ein Planetengetriebe, das durch den Motor im Gehäuse angetrieben wird. Dabei dreht der Motor im Inneren schneller als das Gehäuse. Das Getriebe passt die hohe Drehzahl des Motors an die niedrigere Drehzahl des Rades an. Das Drehmoment kann deswegen schon bei wesentlich kleineren Gehäusen einen hohen Wert erreichen. So gut wie alle Getriebemotoren besitzen einen Freilauf, sodass Sie beim Fahren ohne elektrische Unterstützung keinen Bremseffekt aufweisen. Die Fähigkeit zur Rekuperation geht dabei jedoch verloren.

Direktläufer

Der Direktläufer wird meistens als Außenläufer aufgebaut. Dabei befinden sich die Magnete direkt in der Innenseite des Gehäuses. Beim Fahren dreht sich das Gehäuse als Bestandteil des Laufrades komplett mit. Damit sie ein höheres Drehmoment erreichen können, muss das Gehäuse des Motors dementsprechend größer gebaut werden. Es tritt ein leichtes Bremsmoment auf, wenn beim Fahren die elektrische Unterstützung ausgeschaltet ist. Der Vorteil von Direktläufern liegt in der Rekuperation. Beim Bremsen oder beim bergab Fahren kann Energie in den Akku rückgespeist werden, wenn der Controller und der Akku dafür eingerichtet sind.

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