Posjet domu / Električni bicikl: Razvoj kompaktnih i laganih motora za električne bicikle značajno je promijenio tržište posljednjih godina. Ključni igrač u ovom segmentu je bavarska tvrtka TQ, koja je odigrala ključnu ulogu u oblikovanju trenda laganih električnih brdskih bicikla, posebno sa svojim pogonom HPR50, a taj trend dodatno unapređuje s modelima HPR60 i HPR40. Posjetili smo njihove pogone u Inningu am Ammersee, razgovarali s razvojnim inženjerima o konceptima mjenjača i tehnologiji senzora te detaljno proučili njihovu lokalnu proizvodnju.
Priča o TQ-u: Od pružatelja usluga elektronike do pionira električnih bicikala
Da TQ danas igra tako istaknutu ulogu u sektoru bicikala bilo je nepredvidivo kada je tvrtka osnovana 1994. Izvorno je započela kao dvočlana tvrtka, a u početku se usredotočila na elektroničke usluge i ranu robotiku. Danas TQ zapošljava oko 2.000 ljudi diljem svijeta, od kojih otprilike 200 radi u odjelu za električne bicikle na lokaciji Ammersee.
Putovanje do sustava pogona za bicikle započelo je tek oko 2010. godine i usko je povezano s Tonijem Rossbergerom. Bivši ekstremni sportaš i mehaničar, koji je dugo razvijao rješenja za TQ u područjima poput zrakoplovstva, osobno se uključio u startup za električne bicikle. Međutim, prototipovi u to vrijeme bili su teški, glomazni i oslanjali su se na neučinkovite dizajne lanaca. Rossberger je tražio rotacijski simetrično, kompaktno rješenje. Budući da postojeći industrijski mjenjači za električne bicikle nisu bili ni učinkoviti ni pristupačni, razvio je vlastiti koncept koji je u konačnici postavio temelje za današnji TQ portfelj.
Tehnologija: Harmonijski zupčanik s klinastim prstenom
Srce TQ pogonskog sustava je takozvani pin-ring pogon, poznat i kao "HPR" (Harmonic Pin-Ring Drive). Za razliku od klasičnih koaksijalnih pogona ili višestupanjskih dizajna zupčanika, ova konstrukcija omogućuje izuzetno kompaktan prijenos snage u obliku prstena. To rezultira vrlo visokom gustoćom okretnog momenta u vrlo malom prostoru za ugradnju. Još jedna tehnička prednost leži u njegovoj integraciji oko donje osovine, što omogućuje nizak Q-faktor (udaljenost između pedala) i kratke lančane vrpce na okviru bicikla.
TQ-ov prvi proizvodni motor, HPR 120S, lansiran je 2014. godine. S maksimalnim okretnim momentom od 120 Nm, jedinica je bila daleko ispred svog vremena - za usporedbu, Bosch Performance Line CX druge generacije u to je vrijeme isporučivao 75 Nm, iako s većom težinom. Iako se 120S iz današnje perspektive može činiti kao dinosaur, pokazao je temeljne performanse tehnologije pin-ring.
Inovacija kroz softver: mjerenje sile umjesto klasičnog senzora
Jedan od najvećih izazova u dizajnu motora postavljenih u sredini je integracija senzora momenta. To obično zahtijeva šuplje vratilo i dodatni prostor, što je u suprotnosti s ciljem izuzetno kompaktnog motora. TQ se stoga odlučio za nekonvencionalan pristup: Pogoni rade bez konvencionalnog senzora momenta.
Umjesto toga, TQ koristi provjerene mjerače naprezanja pričvršćene na ležajeve osovine donjeg nosača. Oni precizno mjere vertikalne sile i minimalno uvijanje koje se javlja prilikom pedaliranja. Prava magija događa se u softveru: Vrlo složen algoritam obrađuje ove podatke u stvarnom vremenu i izračunava ne samo primijenjeni moment, već i analizira tehniku pedaliranja, raspodjelu težine (lijevo/desno), pa čak i detektira stoji li vozač. Ova interakcija pojednostavljene mehanike i naprednog softvera ključni je faktor kompaktne veličine trenutnih TQ motora.
Promjena paradigme: Od moćnog uređaja do uređaja uz pomoć svjetla
Unatoč početnom fokusu na maksimalne performanse, TQ je rano prepoznao da bi izravna konkurencija s industrijskim divovima poput Boscha, Shimana ili Brosea u segmentu velike snage bila kontraproduktivna. Probne vožnje i analiza podataka s vozačima koji su kritizirali konvencionalne e-bicikle otkrile su novi zahtjev: motor bi trebao sačuvati prirodni osjećaj vožnje nemotoriziranog bicikla, a ne maskirati ga čistom snagom.
Iz ovog "podmorničkog projekta" nastao je pogon sa znatno nižim prijenosnim omjerom s manjom snagom, smanjenom masom zamašnjaka i minimalnom bukom. To je označilo rođenje HPR50. Motor je dizajniran za vozače koji traže osjetljivu i nagrađujuću pomoć bez žrtvovanja upravljanja agilnim trail biciklom. Njegova integracija u modele velikih proizvođača poput Treka konačno je donijela TQ-u definitivan proboj u brzorastućem segmentu lakih e-MTB bicikla.
Evolucija HPR serije: HPR60 i HPR40
TQ-ova strategija proizvoda također je zanimljiva. HPR60, koji je naslijedio HPR50, nudi 10 Nm veći okretni moment i 50 W veću vršnu snagu u istom kućištu, uz optimizirano upravljanje toplinom. Ova unatrag kompatibilna glavna je prednost za proizvođače okvira i krajnje korisnike, jer faktor oblika ostaje isti.
Koncept minimalne pomoći trenutno je doveden do krajnosti s HPR40. Ovaj motor teži nešto više od jednog kilograma i posebno je dizajniran za električne gravel i električne cestovne bicikle. Vizualno, motor potpuno nestaje iza lančanika, što takve bicikle čini praktički nerazlučivim od njihovih konvencionalnih kolega.
Pogled na proizvodnju u Ammerseeu
Pravi vrhunac posjeta bio je obilazak proizvodnih pogona u Inningu. Ono što se na današnjem tržištu bicikala često koristi kao puka marketinška oznaka ("Proizvedeno u Njemačkoj") ovdje je opipljiva stvarnost. Vertikalna integracija tvrtke TQ je impresivna. Veliki udio komponenti mjenjača, složene energetske elektronike i konačne montaže motora odvijaju se unutar vlastite mreže tvrtke (Inning, Peiting, Delling).
Na montažnim trakama komponente se spajaju u poluautomatiziranom procesu gdje precizna robotika i vješta ručna radna snaga besprijekorno rade zajedno. Posebno je vrijedna pažnje bliska blizina odjela za istraživanje i razvoj i serijske proizvodnje. To omogućuje da se modificirane komponente ili prototipovi često testiraju i implementiraju u roku od 24 sata – što je ogromna prednost u tako brzom tehnološkom okruženju.
Inovacija se isplati
Posjet TQ E-Bikeu pokazao je da inovacija ne znači uvijek težnju za najvišim performansama. Hrabrim tehnološkim diferenciranjem s tehnologijom pin-ringova i softverskim mjerenjem snage, TQ je izgradio nišu koja je od tada postala jedan od najvažnijih trendova u biciklističkoj industriji. Visok stupanj lokalne proizvodnje i kontinuirani, evolucijski razvoj motora u istom formatu čine sustav izuzetno privlačnim ne samo proizvođačima bicikala već i tehnološki potkovanim i atletskim biciklistima.