iwis entwickelt Kettengetriebe für neuartigen Elektrofahrrad-Antrieb

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3_espire_e-bike

iwis antriebssysteme GmbH & Co. KG hat auf der diesjährigen Hannover Messe einen neuartigen Antrieb für Elektrofahrräder mit integriertem Kettengetriebe vorgestellt.

Der Kettentrieb wurde gemeinsam mit der Clean Mobile AG, Hersteller von Elektroantrieben für Zweiräder, entwickelt. Das hybride Antriebskonzept nutzt die Kombination von einem leistungsstarken Elektroantrieb und Muskelkraft. Aufgrund der fein abgestimmten mechanischen und elektronischen Komponenten erreicht der Antrieb eine Gesamteffizienz von bis zu 80 Prozent. Das neuartige Konzept ermöglicht, bei langer Reichweite und ganz ohne Emissionen, anstrengungslose Beschleunigung und müheloses Fahren sowohl in der Stadt als auch in extremem Gelände. 

Beim Münchner Hersteller von Präzisionsketten iwis hatten Kunden bereits des Öfteren den Wunsch geäußert, Zahnriemen gegen Präzisionsketten zu tauschen. Jedoch war es noch vor drei Jahren vollkommen ungewöhnlich, eine Präzisionskette, wie sie iwis herstellt, in einen Antrieb eines Elektrofahrrads einzubauen. Clean Mobile, ebenfalls in München ansässig, hatte zu dem Zeitpunkt mit dem Einsatz von Elektrorädern im Postdienst bereits Erfahrungen gesammelt. Zusammen mit iwis sollte nun ein neuartiger Antrieb entwickelt werden.

Das Lastenheft für den zu entwickelnden Antrieb wies eine sehr hohe Motordrehzahl für den sehr kleinen und leistungsdichten Elektromotor des Elektrofahrrads auf. Diese Drehzahl sollte aus der „Pedalumgebung“ auf das Hinterrad übertragen werden. Der Motor sollte jedoch vorzugsweise im optimalen Wirkungsgradbereich drehen, was wiederum ein relativ hohes Drehzahlniveau auch bei niedrigen Geschwindigkeiten bedeutete. Die Zielanwendung war ein Cargo-Dreirad mit einem Gesamtgewicht von 400 kg. Zusätzlich sollte der Antrieb auch der Pedelec-Verordnung entsprechen, die die Voraussetzungen für Elektrofahrräder mit Trittunterstützung (Pedal Electric Cycle, kurz Pedelec) regelt. Schnell war klar, dass dies nicht mit einer herkömmlichen Untersetzung zu realisieren war.

Die von iwis vorgeschlagene Lösung wurde schließlich in einem Direct Dual Drive-Antrieb (DDD) von Clean Mobile umgesetzt. Die Pedalwelle und eine vorgelagerte Motorwelle wurden mit drei Kettenkaskaden umspannt, die zusammen eine Untersetzung von 1:38 erbringen. Somit konnte die Motordrehzahl auf die Pedaldrehzahl reduziert werden. Ein integrierter Pedalsensor und zwei Freiläufe stellen sicher, dass zum einen der Gesetzeslage genüge getan ist, andererseits das Elektrofahrrad auch, ohne den Motor zu nutzen, mit menschlicher Pedalkraft betrieben werden kann. Dem gesamten Antrieb wurde vom Lehrstuhl für Antriebstechnik und Aktuatorik der Bundeswehrhochschule in Neubiberg bei München ein sehr hoher Wirkungsgrad von etwa 80 Prozent über weite Betriebsbereiche bestätigt.

Inzwischen findet das System nicht nur in Cargo-Rädern bei verschiedenen Postbetrieben in Europa Einsatz. Der DDD-Trieb wird auch in einem Hybridrad mit dem Markennamen eSpire des Münchner Herstellers Third Element GmbH eingesetzt. Das E-Bike gewann im Oktober 2010 die erste offizielle E-Bike-Weltmeisterschaft, die im Rahmen der Fahrrad- und Motorradmesse Intermot in Köln ausgetragen wurde, mit sechs Runden Vorsprung.

Nach der erfolgreichen Zusammenarbeit kam es dann Anfang 2011 zwischen iwis und Clean Mobile zu einer strategischen Partnerschaft und finanziellen Beteiligung. „Das neue Antriebskonzept gibt dem Zweiradmarkt neuem Wind“, freut sich Michael Frank, der als Projektleiter der Abteilung New Business Development bei iwis maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war. „Kundenanfragen aus der Zwei-, Drei- und Vierradindustrie bestätigen ein großes Interesse. Für zukünftige Projekte sind wir bestens gerüstet.“ 

iwis wird auf der Motek vom 10. bis 13. Oktober in Stuttgart in Halle 3, Stand 3231 vertreten sein. 

Bilder:

Bild oben: Das Elektrofahrrad eSpire von Third Element.

Bild unten: Die iwis-Kettenkaskade im DDD-Trieb der Clean Mobile AG 

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