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Elektrofahrrad Antrieb – Vor- und Nachteile der Motorentypen

Die technische Entwicklung bei Elektrofahrrädern hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht. Neben immer leistungsfähigeren Akkus wurden auch die Motoren und ihre Steuerung stetig weiterentwickelt. Grundsätzlich können Sie E-Bikes mit Naben- oder Mittelmotoren kaufen. Welche Vor- und Nachteile haben diese Motorentypen? Welche Kriterien sind bei der Auswahl des Antriebs für Elektrofahrräder wichtig? Unser nachfolgender Ratgeber enthält viele wertvolle Infos und Tipps zu Elektrofahrrad Antrieben.

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Nabenmotor am Vorderrad

Ein Nabenmotor sitzt meist direkt auf der Nabe des Vorderrades. Die Stromversorgung von Nabenmotoren erfolgt über im Rahmen verlegte Kabel.

Vorteile: Nabenmotoren verfügen in der Regel über kein Getriebe. Dadurch können die Motoren ihre Kraft weitgehend ohne Reibungsverluste übertragen. Dies erhöht bei mittleren und hohen Drehzahlen im Vergleich zum Mittelmotor oft die Reichweite. Ein weiterer Vorteil des Motorentyps ist der weitgehend geräuschlose Betrieb. Dieser resultiert unter anderem aus dem fehlenden Getriebe, das beim Mittelmotor oft die Hauptquelle für störende Betriebsgeräusche ist. Hochwertige Nabenmotoren gewährleisten bereits bei niedriger Geschwindigkeit eine kraftvolle Unterstützung. Aufgrund des geringen Gewichts von Nabenmotoren wird das Lenkverhalten kaum beeinflusst. Ein weiterer Vorteil von Nabenmotoren am Vorderrad ist die relativ einfache Aufrüstung von normalen Rädern mit dem Elektrofahrrad Antrieb. Als wesentliche Arbeitsschritte sind hier lediglich der Austausch des Vorderrades, Akkuinstallation und Verkabelung nötig. Teilweise ist ebenso ein Einbau des Motors in das vorhandene Vorderrad möglich. Dabei müssen lediglich Nabe und Speichen ersetzt werden. Da Nabenmotoren in der Regel mit einem Freilauf ausgestattet sind, verfügen E-Bikes mit Nabenmotor über gute Rolleigenschaften. Bei E-Bikes mit Nabenmotoren am Vorderrad können Sie weiterhin Ketten- und Nabenschaltungen am Hinterrad nutzen. Nabenmotoren am Vorderrad lassen sich problemlos mit einer Rücktrittbremse kombinieren. Das Preisniveau von Elektrofahrrädern mit Nabenmotor liegt meist unter dem von Fahrrädern mit Mittelmotor.

E-Bike Motor

Nachteile: Zu den Nachteilen von einigen Nabenmotoren zählt unter anderem der durch das fehlende Getriebe bedingte nicht optimale Wirkungsgrad bei langsamen Geschwindigkeiten. Dies kann die Reichweite im Vergleich zu Mittelmotoren reduzieren. An langen steilen Passagen kann es bei langsamen Geschwindigkeiten und hoher Motorunterstützung bei Nabenmotoren zur Überhitzung kommen. Einige Motoren reduzieren dann die Leistung oder stellen die Unterstützung bis zu einer Abkühlphase komplett ein. Die meisten Hersteller versuchen dieser Problematik allerdings durch eine spezielle elektronische Motorsteuerung zu begegnen. Weiterhin kann es am Vorderrad eher zu Traktionsproblemen (Rad neigt zum Durchdrehen) kommen als bei Mittelmotoren. Traktionsprobleme sind besonders an Steigungen und glatten Untergründen wie zum Beispiel nassen Waldböden möglich.

Nabenmotor am Hinterrad

Am Hinterrad montierte Nabenmotoren sind als Antrieb von Elektrofahrrädern relativ selten anzutreffen. Wegen des schweren Motors erhöht sich das Gewicht auf dem Hinterrad. Dies verbessert im Vergleich zum Nabenmotor am Vorderrad die Traktion. Einige Hersteller haben in Nabenmotoren für das Hinterrad eine Energierückgewinnung beim Bremsen integriert. Das Lenkverhalten wird durch eine Montage am Hinterrad ebenfalls weniger stark beeinflusst. Transportieren Sie allerdings schwere Lasten auf dem Gepäckträger oder in Satteltaschen, kann der Schwerpunkt des Rades durch einen Motor am Hinterrad weit nach hinten wandern. Dadurch kann das Fahrverhalten negativ beeinflusst werden und das Vorderrad verliert zum Beispiel beim schnellen Anfahren leichter den Bodenkontakt.

Mittelmotoren

Mittelmotor beim E-Bike

Mittelmotoren , oft auch Tretlagermotoren genannt, sind der am häufigsten verwendete Elektrofahrrad Antrieb. Mittelmotoren werden direkt am Tretlager montiert und die Kraftübertragung erfolgt entweder durch ein Ritzel auf die Kette oder direkt über die Tretkurbelwelle.

Vorteile: Mittelmotoren verfügen über ein Getriebe, das den Wirkungsgrad der Motoren stets in einem optimalen Bereich hält. Dadurch kann sich, je nach Streckenprofil und Fahrweise, die Reichweite im Vergleich zu Nabenmotoren verbessern. Eine Überhitzung an langen, steilen Passagen tritt bei Mittelmotoren aufgrund des Getriebes in der Regel ebenfalls nicht auf. Mittelmotoren sind sehr zuverlässig und aufgrund kurzer Kabellängen besteht ein geringes Risiko von Kabelbrüchen. Wegen der tiefen und mittigen Position des Motorentyps liegt der Schwerpunkt von E-Bikes mit Mittelmotoren sehr günstig und die Gewichtsverteilung auf Vorder- und Hinterrad wird kaum beeinflusst. E-Bikes mit Mittelmotor haben meist einen relativ langen Radstand und dadurch einen stabilen Geradeauslauf. Weiterhin hat ein Mittelmotor keinen Einfluss auf das Lenkverhalten. Mittelmotoren lassen sich sowohl mit Naben- und Kettenschaltungen kombinieren. Einige Hersteller bieten inzwischen auch Mittelmotoren mit Rücktrittbremse an.

Nachteile: Ein Nachteil von Mittelmotoren ist die teilweise erhöhte Geräuschentwicklung durch das Getriebe. Dieses surrende oder singende Geräusch kann besonders bei längeren Fahrten den Fahrspaß in der Natur trüben. Durch die Reibung im Getriebe können geringe Leistungsverluste bei Mittelmotoren auftreten. Da der Antrieb im Gegensatz zu Nabenmotoren direkt auf Kette und Ritzel wirkt, verschleißen diese schneller als bei Nabenmotoren. Außerdem kann bei Mittelmotoren nur ein vorderes Kettenblatt verbaut werden, was die Anzahl der Gänge einschränkt. Im Gegensatz zu einigen Nabenmotoren ist bei Mittelmotoren keine reichweitensteigernde Energierückgewinnung möglich. Weiterhin können normale Fahrräder nicht mit einem Mittelmotor zu E-Bikes aufgerüstet werden, da dies meist einen kompletten Umbau des Rahmens erforderlich macht.

Radrollenmotor

Ein heute kaum noch verwendeter Antrieb für Elektrofahrräder ist der Radrollenmotor. Dieser überträgt die Kraft mit einer Rolle direkt auf den Reifen. Radrollenantriebe werden in der Regel nur noch zum kostengünstigen und schnellen Nachrüsten verwendet. Der Vorteil des Antriebskonzepts liegt in der relativ einfachen und schnellen Montage. Im Handel sind Radrollenantriebe erhältlich, die neben dem Motor ebenso Akku und Motorsteuerung in einem kompakten Gehäuse enthalten. Dieses können Sie bei Bedarf schnell am Gepäckträger montieren. Die Demontage ist ebenfalls sehr einfach möglich. Leistungsmäßig können Radrollenmotoren meist nicht mit modernen Naben- und Mittelmotoren konkurrieren. Die Reichweite von Nachrüstsätzen inklusive Akku bleibt mit 20 bis 30 km deutlich hinter der Reichweite anderer Antriebskonzepte zurück. Ein weiterer Schwachpunkt des Radrollenantriebs ist die Kraftübertragung auf den Reifen. So kann es bei feuchten, verschmutzen oder vereisten Reifen zum Durchrutschen der Antriebsrolle kommen. Teilweise wird für den Radrollenantrieb auch die Bezeichnung Reibrollenantrieb verwendet.

Für wen ist welcher Elektrofahrrad Antrieb geeignet?

Hiterradmotor beim E-Bike

Bei der Entscheidung für Naben-, Mittel- oder Radrollenmotor können die oben aufgezählten Vor- und Nachteile der Motorentypen eine große Hilfe sein. Zusätzlich sollten Sie aber ebenso den geplanten Einsatzzweck bzw. das wahrscheinlich hauptsächlich gefahrene Streckenprofil bei der Auswahl des Antriebs berücksichtigen. So werden für die Stadt konzipierte Citybikes mit aufrechter Sitzposition in der Regel mit Mittelmotoren ausgestattet, da diese für einen tiefen Schwerpunkt und somit ein gutes Handling sorgen. Tourenräder sollen vor allem auf längeren Strecken ermüdungsfreies Fahren ermöglichen. Dazu benötigen die Räder mehr Gänge als zum Beispiel Cityräder. Deshalb werden bei Tourenrädern meist Mittelmotoren in Kombination mit vielen Gängen verbaut. Auch Nabenmotoren für das Hinterrad sind für Tourenräder vorteilhaft. Für den sportlichen Einsatz optimierte E-Bikes verfügen in der Regel über besonders leistungsstarke Mittel- oder Nabenmotoren. Wegen des günstigeren Fahrverhaltens werden Nabenmotoren hier aber meist nur am Hinterrad montiert.

Bequemes Anfahren mit der richtigen Steuerung

Besonders für E-Bike-Neulinge ist das Anfahren mit dem Bike teilweise ungewohnt oder schwierig. Deshalb kommt der optimalen Motorsteuerung des Elektrofahrrad Antriebs beim Anfahren eine besonders große Bedeutung zu. Günstige Modelle verwenden für die Antriebssteuerung oft nur einen Bewegungssensor, welcher die Umdrehungen der Pedale erfasst. Dies kann zu einer verzögerten Unterstützung beim Anfahren führen. Empfehlenswerter sind deshalb Motoren, die zusätzlich zum Bewegungssensor einen Drehmomentsensor verwenden. Mit der Kombination dieser Sensoren kann der Motor die Unterstützung bereits direkt im ersten Moment des Anfahrens gleichmäßig leisten.

Schiebehilfe

Einige Motoren für E-Bikes haben eine integrierte Schiebehilfe. Diese gewährleistet eine Unterstützung durch den Motor bis zu einer Geschwindigkeit von 6 km/h – ohne dass Sie auf dem Rad sitzen müssen. Da E-Bikes meist deutlich schwerer sind als normale Fahrräder, kann eine Schiebehilfe zum Beispiel bei Garagenrampen oder sehr steilen Wegpassagen eine große Hilfe sein.

Motoren für E-Bikes – generelle Kaufkriterien

Allgemeine Qualität: Generell sollte der Antrieb für ein Elektrofahrrad zuverlässig, langlebig, wartungsarm und energiesparend sein. Ob ein Motor diese Kriterien erfüllt, lässt sich für Laien kaum erkennen. Deshalb sollten Sie möglichst E-Bikes mit Motoren bekannter Markenhersteller wählen. Motorentests in Verbrauchermagazinen, Fahrradzeitschriften oder speziellen E-Bike-Magazinen können bei der Auswahl eines Motors ebenfalls eine große Hilfe sein.

E-Bike Ladestation

Leistung: E-Bikes bzw. Pedelecs dürfen den Fahrer bis zu einer maximalen Geschwindigkeit von 25 km/h unterstützen. Die Leistung von Elektrofahrrad Antrieben ist daher für diese Fahrradklasse auf maximal 250 Watt begrenzt. Leistungsstärkere S-Pedelecs unterstützen den Fahrer bis zu einer Geschwindigkeit von 45 km/h. Motoren für S-Pedelecs haben daher eine deutlich höhere Leistung von bis zu 500 Watt. Allerdings gelten S-Pedelecs als Kleinkrafträder, für die ein Führerschein erforderlich ist.

Drehmoment: Das Drehmoment des Motors hat entscheidenden Einfluss auf die Anfahrts- bzw. Beschleunigungscharakteristik des E-Bikes. Ein relativ niedriges Drehmoment von ca. 50 Nm lässt ein E-Bike eher sanft beschleunigen. Mit hohen Drehmomenten von 90 oder mehr Nm lassen sich E-Bikes dagegen sehr dynamisch beschleunigen. Drehmomentstarke Motoren erfordern weniger Schaltvorgänge als drehmomentschwache Antriebe. Beim Anfahren an Steigungen ist ein hohes Drehmoment ebenfalls vorteilhaft.

Motorsteuerung: Eine gute und ausgewogene Motorsteuerung sorgt für das perfekte Zusammenspiel zwischen Motorleistung, eigener Tretbewegung, Bremsvorgängen und der Gangschaltung. Deshalb sollten Sie beim Kauf eine E-Bikes auf eine gute Steuerelektronik für den Motor achten. Ob die Steuerung Ihren Ansprüchen genügt, lässt sich am besten bei einer Probefahrt feststellen.

Charakteristik des Motors bei Probefahrt erkennen

Bevor Sie sich für ein E-Bike bzw. für einen Motorentyp entscheiden, ist in jedem Fall eine ausgiebige Probefahrt empfehlenswert. Dabei sollten Sie neben einer angenehmen Sitzposition, geringem Rollwiderstand und der Stabilität des Rades besonders auf die Charakteristik von Motor und Motorsteuerung achten. Dazu ist es empfehlenswert, bei der Probefahrt unterschiedliche Fahrsituationen durchzuspielen. Dazu gehört zum Beispiel das Anfahren auf flachen Strecken und an Steigungen. Motor- und Motorsteuerung sollten hier stets ein harmonisches Anfahren ohne abrupte Leistungssprünge ermöglichen, da diese zu einer erhöhten Unfallgefahr führen können. Ob die Leistung des Motors für Ihre Zwecke ausreicht, testen Sie am besten an längeren Steigungen mit einem mittleren oder hohen Gang. Eine besondere Herausforderung für einen Elektrofahrrad Antrieb ist das Schalten am Berg. Motoren mit hohem Betriebsgeräusch können bei längeren Fahrten mit dem E-Bike schnell störend wirken. Machen Sie die Probefahrt daher möglichst in einer ruhigen Umgebung und prüfen Sie das Betriebsgeräusch bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in verschiedenen Fahr- bzw. Unterstützungsstufen. Ein wichtiges Kaufkriterium ist auch der Stromverbrauch des Motors. Ist der Akku schon nach wenigen Kilometern halb leer, ist entweder der Motor ein Stromfresser oder das E-Bike hat einen zu schwachen Akku.

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