's Herenstraat 3a, 3155 SH Maasland  T: 010 - 59 123 18 | E: info@robsbikecenter.nl

Neodrives Z20 krachtige achterwiel motor zoals door Santos in de fietsen wordt toegepast

Elektrische systemen

De Santos Travel Lite + met Neodrives elektrische ondrsteuning maakt fietsen wel heel makkelijk

Plaats van de motor

We hebben het al gehad over plaats van de motor, maar wat is de invloed van de plaatsing?

Bij de middenmotor wordt natuurlijk ook het aandrijfsysteem onder spanning gezet met het hogere ingangskoppel/vermogen. Hierdoor zal de aandrijflijn sneller slijten dan wanneer er een motor in het achterwiel zit die het wiel direct aandrijft. Alleen de spaken en velg hebben hier dan onder te lijden, maar de ketting en tandwielen niet.

Middenmotor

Maar hoe komt dat toch dat alles sneller slijt? De motor meet de door de rijder gegeven kracht en vermeerderd die met een bepaald koppel.

De rijder zet kracht op zijn pedaal, dat pedaal zit aan een crankarm. Heel simpel principe; moment=kracht x arm. Hoe langer de crank hoe meer koppel er uitgeoefend kan worden. Deze arm kan echter niet te lang zijn, anders kom je niet uit met de geometrische draaicirkel (in laagste en hoogste stand mag niet teveel verschil zitten want anders is de gesloten heuphoek bovenin te klein zodat het bekken gaat kantelen). 

Dit koppel wordt gemeten door de trapas waar een koppelsensor in zit. Hoe meer koppel, hoe meer torsie intern. De motor zal dan afhankelijk van het ingestelde vermogen (ondersteuningstand) een bepaalde kracht meeleveren en dus meer koppel. Deze gaat via het voortandwiel naar het achtertandwiel. Omdat hier een ratio in zit verkleind het koppel zich. De 50Nm die de Pendix geeft wordt daardoor gereduceerd. Bij een tandwielverhouding van 50:22 is de ratio en dus het verlies in koppel 2,27.     

Een ratio van 2,27 geeft een ingangskoppel aan de versnellingsnaaf van 22 Nm. Deze 22Nm wordt niet direct doorgegeven aan het wiel. Er zit immers nog een versnellingsnaaf tussen. In de versnellingsnaaf zitten ook weer verhoudingen die een ratio geven. Deze vertragen of versnellen en verhogen of verlagen het koppel hiermee. voor het gemak de Rohloff interne ratio's nog een keer:

Rohloff tabellen

De IGR is de Inner Gear Ratio. Een getal onder 1 is een vertraging, waarbij het koppel wordt vergroot, getal 1 is een directe aandrijving dat geen verhoging of verlaging geeft, een getal groter dan 1 is een versnelling dat het koppel verlaagd.

Bij versnelling 1 verhoogd de ratio het koppel van 22 Nm naar 78,98 Nm (50 : (2.27*0.279)=78,98.
Bij versnelling 6 neemt dat al iets af naar 41 Nm, dit ligt dus ook het dicht bij de 40 Nm max (komt later)
Bij versnelling 11 is dit dus 22 NM
Bij versnelling 14 is het nog maar 15 Nm

Het is dus belangrijk dat er niet te zwaar gereden wordt met een middenmotor omdat dit de efficiëntie drastisch naar beneden brengt. Helaas ben je gebonden aan rotatiesnelheden, dus je zal snel de neiging hebben om "wanneer het lekker gaat" door te schakelen. Rij je een te zware versnelling zul je dus een gat gaan voelen. En let op: dit is het maximale afgegeven koppel dat de motor ondersteund.

 

De achterwielmotor

Deze werkt eigenlijk heel simpel; er zit een koppelsensor in de body, dat is het onderdeel van het achterwiel waarop het tandwiel is gemonteerd. Deze meet het inkomende koppel, daarna maakt de computer binnenin een berekening en zet dit om naar een aangedreven koppel. Dit koppel is maximaal 40 Nm. Dus van de eerste versnelling tot de hoogste versnelling. Is er in de lagere versnellingen het voordeel van het verhoogde koppel bij de middenmotor, dit voordeel ben je vanaf de 6e versnelling kwijt. In de bergen ben je dus theoretisch beter af met een middenmotor bij steile klimmen, mits er voldoende versnellingen zijn en de omwentelingen goed in de gaten gehouden worden.

Dan nog meer...: de werking van een elektrisch systeem is alleen optimaal bij een bepaald toerental. Als het goed is ligt dit meestal rond de 70-85 omwentelingen. Hou dus goed de omwentelingen van het pedaal in de gaten ( rondjes dat een pedaal in 1 minuut draait). Vaak is dit ook zichtbaar in de app op of op een display. Hieronder of boven zal het systeem een stuk minder goed ondersteunen. Dus daar komt hij weer: zware versnellingen rijden is niet handig en nutteloos bij een elektrisch systeem. 

Daarnaast is de actieradius mede afhankelijk van verliezen. Er treedt altijd verlies op bij een motor. Bij een direct aangedreven achterwiel is de efficienty circa 85%, dat is best goed overigens. Je raakt dus 15% van de energie die je erin stopt kwijt zonder dat je er iets voor terug krijgt. Bij de middenmotor schat ik ook dat het circa 80% is, maar daar komen verliezen in het aandrijfsysteem en de versnellingsnaaf nog bij.

Het rendement van een riem aandrijfset is ongeveer gelijk aan de ketting, om iets preciezer te zijn; wanneer de ketting nieuw is en optimaal schoon en gesmeerd ligt het rendement 1-2% hoger dan de riem. Echter zakt dit als een plumpudding in elkaar wanneer hij niet schoon is en minder goed gesmeerd. We ronden het dus af op circa 96-97%. Ook best goed.

Daarnaast is er nog de Rohloffnaaf. Deze heeft ook verliezen inwendig welke schommelen tussen de 96 en 98% onder goede omstandigheden (goed ingereden/ingesleten en goed gesmeerd).

Dus naast die 80% efficientie gaat er nog meer vanaf en kom je op ongeveer op 74,5% uit wat er uit de versnellingsnaaf als efficienty komt ten opzichte van de 100% energie uit de accu. Bij Pendix heb ik overigens opgevraagd of die 80% klopt, zodat hier wat verschillen in kunnen zitten.

Pendix Santos service centrum Rob's Bikecenter. Blijven fietsen maar dan met extra ondersteuning.

Maar wat doen we zelf?

Naast de elektrische ondersteuning doen we natuurlijk ook wat zelf. We gaan ervanuit dat een elektrisch systeem alleen wat doet als er kracht op komt te staan, en dat doen we zelf. 
Een beetje fietser die vrij constant rijdt zet zo'n 80 watt kracht. Dit is natuurlijk enorm afhankelijk van de conditie en omstandigheden.

P=T x  omega
P=80 watt
T=Torque = koppel
omega = 2pi x f
f=omwentelingen per seconde, 75 omwentelingen per minuut b.v. is 1,25 per sec.
P=T x (2pi x f)
80 =T x (2pi x 1,25)
T= 80/7,85
T=10,19 Newton op het pedaal

Deze kracht wordt uitgeoefend op het pedaal, deze zit aan een crank om het koppel te vergroten. De crank is 175 mm = 0,175 meter
f=T/r
f=10,19 / 0,175
f=58,22 Nm op de trapas

Deze kracht vermeerderen we met het koppel wat de Pendix toevoegd. Maximaal levert de motor 50 Nm, gemiddeld slechts 20 overigens. 

Laten we eens uitgaan van gemiddeld. Dan komen we uit op 78,22 wat er op het voortandwiel zit. Dan komt er 34,45 op de naaf. Komt uit op 123 Nm in 1.
Komt uit op 65 Nm in 6.
Komt uit op 23,49 Nm in 14.

Dan nu de Neodrives met Pinion 12.
koppel aan wiel= (koppel in x ratio) x riemratio
versn 1 = 97 Nm
versn 5 = 51 nm
versn 9 = 26 Nm
versn 12 = 16 Nm

Dan helpt de Neodrives nog een beetje mee. 
In de gemiddelde stand levert hij 20 NM mee.
Dan komt het op:
versn 1 = 117 Nm
versn 5 = 71 Nm
versn 9 = 46 Nm
versn 12 = 36 Nm

Dus verrassing; met een motor die op papier minder sterk is heeft nagenoeg dezelfde prestaties en zal ook zuiniger zijn. Daarnaast heeft de Neodrives een prettiger gevoel qua ondersteunen, het voelt allemaal wat natuurlijker. De accu van de Pendix is 500Wh, die van de Neodrives is 612Wh. Dus de Neodrives is zuiniger én heeft meer capaciteit. De Neodrives geeft aan bij weinig omwentelingen al zijn (ingestelde maximum) vormogen af. Dus voor de mensen die minder omwentelingen maken zal hij sterker voelen. 

De Pendix is een prima alternatief wanneer je graag een fiets met een Rohloffnaaf wilt of er al eentje hebt.