V roce 2011 jsem poprvé začal přemýšlet o pohonu kola a samozřejmě, že se díky internetu pro mě objevil zcela nový bezbřehý prostor možných způsobů a řešení. Protože jsem minimálně celé léto jezdil pravidelně do práce, snil jsem si o nějakém asistenčním pohonu, co mi pomůže při cestě zpět a zvedne můj rychlostní průměr.
Lepší na kole možná vypadají dvoutaktní motůrky z Číny, které se dají koupit i za 4.000 Kč. Pohánějí zadní kolo z levé strany separátním řetězem. Rozeta na levé straně zadního náboje je většinou "natvrdo" přidělaná k náboji a nemá tedy volnoběžku, takže kolo s řetězem se pořád točí a motor se od zadního kola taky většinou startuje. V každém případě mnohem lepší koncepce než u třecího pohonu. Ovšem existují i řešení, kdy jsou otáčky motoru zredukovány další převodovkou a pak je poháněn šlapací střed a je možno využít převodů kola (stejný princip jakým disponují elektrické středové motory). Bohužel však čínské dvoutaktní motůrky nevydrží příliš mnoho a celkově tato technologie a vzhled ve mě evokují počátek minulého století . . .
3. Přímo hnaným BLDC nábojovým motorem ("Direct Drive Hub Motor") umístěným většinou v zadním, ale někdy i předním kole jízdního kola.
 |
| Rozebraný přímo hnaný nábojový motor |
 |
| "Obluda" - přímo hnaný nábojový motor v zadním kole MTB |
Tyto přímé nábojové motory jsou ještě větší a těžší než převodové nábojové motory, což je logické, protože motor přímo otáčí (bez jakéhokoliv převodu) nábojem kola a tudíž musí mít velký průměr, aby disponoval dostatečným točivým momentem. Tyto motory mají výhodu, že jsou geniálně jednoduché, nemá se v nich prakticky co rozbít, jsou dimenzované na velké výkony (normálně 700 - 1000W) s tím, že mají další potenciál na "hot rodding" (neboli "tunění") čili dalšího zvedání výkonu díky dalšímu zvyšování napájecího napětí. Není problém zvednout výkon těchto motorů dvojnásobně, musí se jen pak více hlídat, aby je člověk neupekl ztrátovým teplem motoru. Dělají se dokonce ještě větší a těžší, extrémní verze těchto motorů o výkonu až 7 kW. Nevýhody však také nejsou zanedbatelné. Tyto motory dělají z kola obludy a vůbec vzdalují jízdní kolo jeho původní myšlence lehkého dopravního prostředku. Váha těchto vesměs čínských motorů bývá min. 7 kg, což není žádný med, vozit tuto váhu v zadním či dokonce předním kole. Taková váha naprosto změní chování kola! Navíc v případě odpružení je nevýhodná vysoká neodpružená váha takového motoru. Účinnost těchto motorů je sice výborná, pokud se se točí ve svých otáčkách, ale pokud je dusíme v nízké rychlosti do velkého stoupání, nebo se pohybujeme v technických pasážích, kde musíme jet pomalu, ztrácí sílu a mají velice nízkou účinnost a jen topí. Další podstatná nevýhoda je v tom, že tyto motory jsou dost široké a tudíž se u nich dá použít maximálně sedmikolečko, navíc výměna kola při defektu není na kole s tímto motorem také žádná sranda. Tyto motory, protože nemají volnoběžku, mohou sice při brzdění rekuperovat elektrickou energii (což však u jízdního kola nemá moc valný význam), odvrácenou stranou však je, že stále při šlapání trochu "brzdí," což podle mě také funguje proti "duchu" jízdního kola. Cena takového motoru (např. MagicPie) se u nás stále pohybuje okolo 7.000 Kč, což se mi zdá, za tyto výdobytky čínské techniky, hrozně moc. Tyto motory se sice dají použít jako nejednodušší konstrukční řešení pro stavbu "elektrokolomotorky," ale jinak myslím, že s dnešním nástupem středových motorů bude jejich obliba spíše nadále upadat.
Výše zmíněné pohony mají jedno společné, jde u nich o
"paralelní hybridy" a tudíž lidská trakce a elektrická trakce je od sebe oddělená a je na sobě nezávislá, což je velice příjemná vlastnost.
Tak to byly běžné a vesměs komerční možnosti pohonu jízdního kola u nás v roce 2011, kdy se v Čechách prakticky žádné středové pohony ještě nenabízely, snad jen ne moc rozšířený pohon Panasonic. Pak se však v průběhu dalších let začaly i v Čechách objevovat:
4.Středové motory ("Mid Drive Motors") - kdy řečeno úplně polopaticky, motor nám pomáhá točit se středem = s klikami a funguje vlastně jako jakýsi "posilovač šlapání," jeho točivý moment se sčítá s momentem generovaným našimi nohami a síla je pák dále přenášena řetězem na pravé straně kola, takže můžeme využít převody kola. Toto uspořádání se dá nazvat jako "sériový hybrid," neboť člověk a stroj v podstatě pracují za sebou, vždy tahají za jedno lano, ve stejném rytmu! Tato koncepce má své nesporné výhody v tom, že využíváme převodů kola a tím můžeme motor neustále udržovat v jeho optimálních (vysokých otáčkách), kdy má motor nejlepší účinnost. A i když máme např. slabý 250W motor, můžeme si podřadit na nejlehčí převod a pomalu se vydrápat na jakýkoliv kopec. Další výhodou je to, že váha motoru je umístěna optimálně u středu jízdního kola, t.j. v jeho těžišti, což má příznivé vlastnosti na jízdní vlastnosti. Nevýhody pramení ze sériového uspořádání pohonu, kdy bývá někdy obtížné řadit s motorem v záběru, u většiny středových systémů přijdeme o trojpřevodník (většinou je použitý jen jeden tác ve předu), navíc díky elektrickému pohonu extrémně zatěžujeme řetěz a převody (které pak rychle odchází), jenž byly původně koncipovány na pouze slabý lidský výkon. Proto středové řešení není vhodné pro vysoké výkony nad 1000W (pokud se takové výkony přece jen požívají, je pak lepší vyměnit zadní kazetu a úzký řetěz za například třírychlostní náboj poháněný širokým single speed řetězem, neboť tento systém lépe zvládne velké výkony). Účinnost středového motoru je nesporná v kopcích, avšak co se týká jízdy po rovině vyšší ustálenou rychlostí, může být horší než u nábojových motorů. Považme, otáčky motoru nejdříve většinou dvojstupňovou převodovkou zredukujeme na kadenci lidského šlapání (80 ot./min) a pak zase dalším převodem mezi převodníkem a kazetou zvedneme na povětšinou vyšší otáčky zadního kola.
"Tovární" středové motory dodávané v rámci hotových elektrokol:
V roce 2012/2013 ((jestli mě paměť neklame) se u nás začaly objevovat hotová kola s
první generací 250W středového pohonu Bosch, vybaveným torzním snímačem šlapání. Tento motor firma Bosch vždy dodávala jen výrobcům kol a rám kola musí mít speciální tvar, aby dovoloval umístění tohoto motoru. Tento pohon samozřejmě dovoloval pouze montáž jednoho převodníku (jednoho předního tácu). Nejlevnější kolo s 300 Wh "prdítkem" baterkou a unijně omezenou 25 km/h rychlostí stálo min. 50.000 Kč. Nebylo to příliš levné řešení pohonu kola i když ovládání takového jízdního kola skrze "torzní pedelec" bylo opravdu příkladné, dávající pocit, že člověk splynul s pohonem jako nějaký "Robocop."
Sofistikovaná konstrukce je v principu velmi jednoduchá. Motor je "inrunner," to znamená cívky tvoří stator motoru a rotor tvoří hřídel s magnety. Cívky se tedy přímo dotýkají kovového pláště motoru a mohou se dobře chladit. Vlastní redukce otáček je provedena ve dvou stupních. Prví stupeň má šikmé ozubení (kvůli tichému chodu), druhý stupeň je přímými koly.
 |
| Středový motor Bosch 1. generace |
 |
| Vnitřek Bosche 1. generace |
Později se, v průběhu dalších let, objevily v Čechách i další tovární 250W motory, v podstatě svou konstrukcí podobné systému Bosch a též vybavené torzním snímačem a vyžadující umístění do speciálního rámu:
Druhá generace středového pohonu Bosch
Konstrukce podobná jako u první generace, nicméně převodník není přímo spojen s klikami, ale roztáčí se přes převod 1:2 (tj. malý 15 zubový převodník se ve skutečnosti chová jako by měl 38 zubů).
 |
| Motor Bosch 2. generace |
 |
| Rozebraný středový motor Bosch 2. generace |
Shimano STEPS e6000 - opět konstrukce podobná jako u Bosche, pohon koncipovaný spíše pro městská kola.
 |
| Motor Shimano STEPS e6000 |
 |
| Vnitřek motoru Shimano STEPS e6000 |
Yamaha PW - umožňuje namontovat i dvojpřevodník.
 |
| Středový motor Yamaha |
Brose - tento německý středový motor na rozdíl od ostatních pohonů používá k redukci otáček elektrického motoru v prvním stupni převodovky planetový převod a v druhém ozubený řemen. Tento pohon je údajně ze všech nejtišší.
 |
| Středový motor Brose |
 |
| Vnitřek středového motoru Brose |
Bafang Max Drive - oproti BBS 01/02 se též ovládá přes torzní snímač šlapání
 |
| Středový motor Bafang Max |
Shimano STEPS e8000 - určený již pro náročný provoz v terénu
 |
| Motor středového systému Shimano STEPS e8000 |
A nyní "kutilské" ("přestavbové") středové pohony:
Ovšem opravdová revoluce, nikoliv jen ve středových pohonech, ale v elektrokolech vůbec, nastala v roce 2013 (naplno pak v roce 2014), kdy se u nás objevil čínský středový pohon
Bafang BBS-01 o výkonu 250W a později i
Bafang BBS-02 o výkonu 750W (při 48 V napájení). Tento pohon byl revoluční v tom, že se dal dodatečně namontovat na stávající jízdní kolo, na běžný rám s klasickým středovým složením, ale jeho montáž byla relativně jednoduchá a celý vzhled kompaktní (což bylo v protikladu k již dříve známým řešením středového pohonu, jako byl Cyclone, GNG apod.).
Vlastní konstrukci motoru zřejmě čínský Bafang ukradl firmě Sunstar (která s ním dosud vede soudní spor), motor je též innruner a je také použita dvojstupňová redukce plastovými ozubenými koly (1.stupeň používá šikmé ozubení). Není ale použit torzní senzor, ale pouhý kadenční (otáčkový). Motor lze však také řídit i ručním plynem.
 |
| Pohled na motor Bafang BBS 01/02 |
 |
| Rozměrový náčrtek motoru Bafang BBS 01/02 |
 |
| Vnitřek motoru Bafang BBS-02 |
Bafang BBS-01 lze u nás sehnat za 14.000 - 16.000 Kč a BBS-02 za 16.000 - 18.000 Kč. Levněji se dá pořídit např. z eclipsebikes.com z Anglie (neplatí se clo, jen doprava) a nebo rovnou z Číny, zde zaplatíte clo i dopravu a postupujete riziko, že případná reklamace bude velmi problematická, ne-li nemožná (v tomto případě bych asi motor opravoval svépomocí). Na to, že jde o čínskou techniku, mi totiž cena nepřijde zrovna levná a v souvislosti s jakoukoliv technikou, zejména tou čínskou, musíme být připraveni na eventualitu, že se něco "vysere." BBS 01/02 má bohužel své problémy, o čemž Vám bohužel prodejci neřeknou, jako Vám neřeknou pravdu o procentech reklamovaných kusů. Nicméně, protože tento motor se celosvětově prodává ve velkém množství, lze například na známém elektrokolovém fóru endless-sphere.com nalézt v tomto ohledu spoustu informací, včetně návodů, jak řešit různé závady těchto jednotek (mnoho návodů je i na youtube). Velmi podnětné jsou také informace z electricbike-Blog.com, obzvláště tento článek (anglicky):
https://electricbike-blog.com/2015/10/02/troubleshooting-problems-on-your-bbs02-unit/
Přes všechny problémy (jenž jsou však způsobeny i "tuněním" jednotky) však silnější BBS-02 ovládla "kutilské" projekty stavby elektrokol a v podstatě pohřbila dřívější oblíbené řešení - elektrifikaci jízdního kola přímo hnaným nábojovým motorem. A hlavně, na rozdíl od uzavřených továrních středových pohonů, je Bafang otevřený systém, kdy k pohonu můžete připojit jakoukoliv baterku, třeba vlastní výroby, motor si můžete přeprogramovat dle vašeho uvážení (a obejít 25 km/h evropský limit) a dokonce si motor můžete "přečipovat" na větší výkon (spolu s převoltováním), i když tím zvyšujete riziko případné závady. Ohledně "tunění" BBS-02 lze najít na internetu mnoho informací.
V souvislosti s poptávkou po vyšším výkonu uvedl Bafang v roce 2015 silnější a těžší středový motor
Bafang BBSHD o nominálním výkonu 1 000W a s velkým potenciálem pro další zvyšování výkonu, protože celá jednotka se zdá být konstruovaná velice naddimenzovaně.
Konstrukční řešení je v podstatě stejné jako u předcházejícího modelu (2 stupňová redukce ozubenými koly), je však použit větší motor a celkově je konstrukce těžší a masivnější.
 |
| Středový motor Bafang BBSHD |
 |
| Středový motor Bafang BBSHD |
Tento motor je sice těžší než BBS 01/02 (4,8 oproti 3,8 kg) a prodává se u nás okolo 20.000 Kč, nicméně má velký potenciál (v USA je již velkým hitem) a v každém případě bych mu dal přednost před jen o něco levnějším BBS02.
Ovšem existují i další "kutilské" středové pohony:
Cyvlone - se mezi přestavavovači kol na elektrokola používá již delší dobu.
Dělají se v podstatě 3 typy těchto motorů
"nejmenší" motor s integrovaným regulátorem o výkonu 250 - 360W při 24 V (váha samotného motoru s převodovkou je 2,8 kg) Tento nejmenší motor se však moc nedoporučuje, motor přehřívá integrovaný regulátor a ten se vypíná.
Potom o něco
"větší" motor o výkonu 500 - 1250 (1650)W (dle typu regulátoru a napájecího napětí 24 - 48 V) - velice osvědčený motor, váha motoru s převodovkou 3,3 kg.
 |
| Motory Cyclone - "malý" a "střední" |
 |
| "Střední" motor Cyclone - pohled na hnací rozetu převodníku |
A nakonec
"monster" motor o výkonu 1920 - 3000W (dle napětí 24 - 72 V) a váze 5 kg
 |
| "Velký" motor Cyclone - pohled ze strany převodníku |
 |
| "Velký" Cyclone a detail upevnění ke středu (individuální výroba) |
 |
| "Velký" Cyclone na full-suspension MTB |
Ve všech případech je Cyclone motor přímo spojen s planetovou převodovku s níž vytváří jeden celek (převodovka se dá však oddělit a vyměnit). Na vývodové hřídeli planetové převodovky je pak umístěna 13 či 14 zubová volnoběžka (ta slouží k tomu, bychom při šlapání neotáčeli s motorem), jenž pohání cyklistickým řetězem hnací převodník středového složení (44 nebo 48 zubů), což vytváří sekundární redukci otáček. Hnací převodník je spojen se středovou osou další volnoběžkou, takže lze používat motor, aniž by se šlapalo (aniž by byly otáčky přenášeny na vlastní středovou osu a sní spojené kliky). Na hnacím převodníku je pak připojen jeden či dva převodníky, které už normálně pohání řetěz vedoucí k zadní kazetě.
 |
| Planetová převodovka !velkého" motoru Cyclone |
Cyclone řešešní pohonu není špatné, malé a střední motory používají v planetové převodovce ocelová kola, takže jsou tyto pohony oproti např. Bafangu hlučnější. Velkou slabinou tohoto systému je však dodávané uchycení těchto motorů k rámu, které je opravdu "srandovní" (kroutí se v tahu apod.) a každý kutil si ho musí předělat a upravit, aby skutečně vyhovovalo.
Celý Cyclone kit se středním motorem o výkonu až 1680W (motor, regulátor, převodník, širší středové složení, uchycení motoru) se dá v Anglii koupit za zhruba 340 Euro + poštovné.
http://www.eclipsebikes.com/chainwheel-bottom-bracket-1680-watt-ebike-p-1073.html
Zkušenosti uživatelů s motory Cyclone byly v češtině či slovenštině probírány na stránkách teslabike.sk, jako např. v těchto článcích:
http://teslabike.sk/cyclone-ii/
http://teslabike.sk/romanove-skusenosti-iii-s-cyclone/
O potenciálu tohoto pohonu svědčí i to, že tvoří základ pro high-endový rakouský středový
kit EGO, což je v podstatě předělaný '"snobský" Cyclone za super cenu okolo 3000 USD.
 |
| Rakouský "vymazlený" pohon EGO kit |
.
GNG Gen. 1 - Tento čínský pohon vypadající jako nějaká lokomobila se objevil v roce 2012 a zejména svou cenou 400 USD způsobil malou revoluci mezi DIY staviteli. Jeho nominální výkon byl udávaný sice jen 350W/36V a 450W/48V, ale brzy se zjistilo, že jeho regulátor je schopný dávat trvale 22 A x 48 = zhruba 1000W. Navíc motor (innruner) tohoto pohonu byl opravdu skvělý a snesl i mnohem vyšší proudy, takže výkon se dal dále zvyšovat. Bohužel vše ostatní, hlavně mechanika tohoto pohonu byla dost nespolehlivá, primární převod byl řešen ozubeným řemenem, který však byl příliš slabý a v zátěži přeskakoval a tím se rychle zničil, rovněž se rozpadal převodník s volnoběžkou a byla zde další kupa problémů. GNG tento pohon stále nabízí, nicméně netuším, jak moc ho doladila a vylepšila jeho spolehlivost (nedělám si v tomto směruvelké iluze).
Pěkný článek o GNG 1 v angličtině lze najít na electricbike.com zde:
https://www.electricbike.com/gng/
 |
| GNG - pohled na primární převod (ozubený řemen) |
 |
| GNG - pohled na sekundární převod a jeho volnoběžku (cyklo řetěz) |
 |
| Demontovaný GNG - pohled na řemen |
Lightning Rods - nicméně koncepce GNG pohonu a zejména jeho skvělý motor inspirovala jednoho garážistu a člena endkess-sphere fóra z USA, který pohon zcela přepracoval, zejména co se týká jeho mechanických komponentů. Vlastně celý pohon předesignoval znova, použil kvalitní díly, širší řemen na primárním převodu a větší řemenici, řetěz typu 219 na sekundární pohon, jiný volnoběžný převodník apod. Nyní vyrábí 2 typy těchto pohonů, slabší 1500W (používá původní GNG motor) a silnější 3000W (používá širší a silnější motor). Cena těchto kitů je ale oproti GNG úplně někde jinde s cenou 885 a 1085 USD.
Vyčerpávající informace o tomto pohonu lze opět nají na electricbike.com zde:
https://www.electricbike.com/lightning-rods-mid-drive-kit/
a zde (větší "big block" motor):
https://www.electricbike.com/lightning-rods-big-block/
 |
| Lightning Rods -volnoběžka odpojující šlapání od motoru je ve středu velké ozubené řemenice |
 |
| Lightning Rods - sekundární převod je proveden řetězem 219 |
GNG Gen. 2 - Byla a je další verze středového motoru od GNG o nominálním výkonu též 350/450W (36 a 48V). Tentokrát je konstrukce taková, že jde vlastně o převodový nábojový motor (s malým "motůrkem", planetovou redukční převodovkou a volnoběžkou) připevněný na držák, který je umístěn před středem kola a dalším řetězem (sekundární převod) pohání volnoběžný převodník (jako u Cyclone či GNG1). Výhoda tohoto systému je v určité jednoduchosti a elegantnosti, převodový nábojový motor je relativně tichý a má v sobě již zabudovanou primární redukci planetovou převodovkou a volnoběžku, takže odpadá typická malá volnoběžka na výstupním hřídeli motoru (jako má Cyclone). Nevýhodou je ovšem špatné chlazení vlastního motoru, který je fyzicky oddělen (kvůli planet. převodovce) od pláště a tudíž se velmi špatně chladí, takže v reálu nešel, na rozdíl od GNG1, výkon příliš zvyšovat bez nebezpečí, že se motor upeče, takže popularity tento pohon nikdy moc nedosáhl. Nicméně inspiroval další kutily ve vývoji tohoto řešení. Jinak kvalita zpracování byla, jak bývá u GNG zvykem, žalostná. Tento motor zkoušel jeden biker ze Slovenska a o své zkušenosti se dělí zde (motor mu ale nakonec zdechnul):
http://teslabike.sk/stredovy-motor-gng-gen-2-romanove-skusenosti/
 |
| Pohon GNG 2 |
Kutilské (DIY) řešení středového motoru používající modelářské motory (outrunner a inrinner), velké "innrunner" motory (na způsob GNG) a převodové nábojové motory - v kutilských řešeních se často používají relativně levné, lehké RC BLDC motory typu outrunner (cívky jsou na rotoru a neodymové magnety na plášti) a to většinou o velikostech 5055; 6364; 6374; 80100 (tyto čísla označují průměr/délku motoru v mm). Pro ilustraci, například motor 6374 mívá váhu kolem 800 g a výkon při 6S Li-ion napájení (22,2 V) kolem 1 500 W (regulátory bývají většinou také používány lehké a maličké modelářské podporující většinou pouze 6S napájení, vyjma některých hodně drahých typů). Tento vysoký měrný výkon vypadá opravdu slibně, ale protože se tyto motory točí ve vysokých otáčkách (6374 mívá 170 - 200 otáček na V = 22,2 x 200 = 4 440 ot/min ) je potřeba provést masivní redukci otáček na otáčky běžné cyklistické kadence (80 ot/min), což vyžaduje komplexní převodovku, která naopak váhu pohonu zvedá (dá se říci, že co ušetříme na váze motoru - neboť či menší a lehčí motor, tím větší otáčky, tak naopak ztratíme na váze převodovky). Zpřevodování je nejčastěji prováděno dvojstupňovou redukcí pomoci řetězů či kombinací ozubeného řemenu a řetězu a nebo jen ozubenými řemeny, protože to je kutilsky nejschůdnější řešení. Ovšem dají se použít i jiné způsoby, jako převod ozubenými koly, planetová či cykloidní nebo harmonická převodovka, ale taková řešení jsou velmi drahá. Modelářské motory mají ovšem své problémy, nemají halové snímače polohy, takže pracují v "sensorless" módu, kdy si regulátor přesnou polohu rotoru proti statoru pouze vypočítává, což je dobré pro pohon vrtule, ale horší u kola, pokud se má motor v zatížení roztáčet z nulových otáček, dále trpí ložiska těchto motorů a modelářské regulátory občas shoří...
Dále se používají o něco větší, avšak mnohem dražší profesionální modelářské "innrunner" motory (cívky tvoří stator a jsou spojené s pláštěm motoru, magnety jsou na rotoru) ASTRO z USA, které mají též vysoké měrné výkony, ale jsou mnohem kvalitněji provedené a protože jsou innrunnery, mohou být uzavřené a chladí se vlastním pláštěm motoru. Zvuk všech těchto RC motorů však vždy připomíná zvuk spalovací turbíny letadla (někomu se může líbit, ale jiného může iritovat).
Dalším řešením je v konstrukci požít větší a těžší innruner motory, jako používá GNG a Cyclone, které mají z principu nižší otáčky na V a tím si ulehčit vlastní redukci otáček (stejně se však nevyhneme dvojstupňovému zpřevodování).
A poslední možností je použít hotový převodový nábojový motor (který v sobě již zahrnuje první redukční člen v podobě jeho planetové převodovky + obsahuje též volnoběžku, která odpojuje motor při šlapání) a ten řetězem připojit k volnoběžnému převodníku, jako je to řešeno u GNG 2 pohonu.
Těchto konstrukcí je celá řada a doporučuji je hledat na americkém fóru endless-sphere v sekci "E-Bike Non-hub Motor Drives"):
https://endless-sphere.com/forums/viewforum.php?f=28
 |
| Středový pohon s RC outrunnerem 80100 |
 |
| Modelářské inrunnery ASTRO |
 |
| motor ASTRO a primární redukce ozubeným řemenem |
 |
| motor ASTRO a sekundární redukce řetězem 219 |
 |
| Středový pohon provedený pomocí středového nábojového motoru |
Tangent Ascent Drive - vyvrcholení snahy o stavbu lehkého a výkonného středového pohonu za pomocí modelářského motoru a regulátoru je tato geniální ultralehká pohonná jednotka jednoho amerického garážového výrobce. Tuto jednotku pohání známý modelářský inrunner ASTRO 3210 (3000W) či 3220 (6000W) a to přes velice lehký a kompaktní cykloidní reduktor o převodovém poměru 40:1 nebo 20:1 (dá se nastavit). Na vývodu z převodovky je volnoběžka, která pak cyklo řetězem pohání volnoběžný převodník (sekundární redukce jako u Cyclone). Tento pohon byl uveden v tomto roce a působí jako zjevení. Samotný pohon s motorem 3210 váží jen 3,6 kg, což mu dává bezkonkurenční poměr výkonu a hmotnosti: 3000W : 3,6 kg = 833 W/kg. Nejrevolučnější je na něm samozřejmě cykloidní reduktor, který je velice kompaktní a přitom je schopný přenést velký točivý moment (tento reduktor je však ve strojařině známý již delší dobu, je však náročnější na výrobu než běžné evolventní ozubení). Již žádné odporná velká kola jako u Ligtning Rods kitu. Cena ovšem také není malá 1950 USD za slabší verzi a 2300 USD za silnější.
Pěkně anglické články o tomto pohonu (včetně velkého množství názorných fotek) jsou zde:
https://www.electricbike.com/tangent-ascent/
https://electricbike-blog.com/2016/09/19/tangent-ascent-welcome-to-the-world-of-impossibly-light-electric-motocross/
 |
| Tangent Ascent - vlastní pohon |
 |
| Tangent Ascent namontovaný na horském kole |
 |
Detail vlastního cykloidního reduktoru
|
 |
| A znovu rozebraná cykloidní převodovka |
Vivax - je opravdu speciální minimalistický středový motor a také velice drahý. Váží jen 1,8 kg (včetně baterie!), má výkon 200W, (dle webových stránek Vivaxu), jeho součástí je Li-ion 6S (22,2 V nominál) 6 Ah baterka a je dokonale skrytý v sedlové trubce. Motůrek přes planetovou převodovku (o zřejmě třístupňové redukci) pohání pastorek, který přenáší otáčky na středové složení. Koncepcí je to "furtšlap," takže motor vlastně natvrdo otáčí s vašima nohama na klikách (pokud vyvodíme nohama dostatečný protitlak, pohon se automaticky vypne). V systému je však volnoběžka, takže pokud šlapeme bez podpory, neotáčíme motorem.
Pěkný test tohoto motoru a to dokonce v češtině je uveřejněn zde:
http://cykl.cz/item/testovali-jsme-skryty-motor
 |
| asistenční středový pohon Vivax |
Další řešení pohonu elektrokola:
Již tu byly i před rokem 2011, kdy jsem se začal poprvé zajímat o elektro pohon kola, nicméně kvetly hlavně jako zahraniční DIY projekty, jenž jsou dobře zmapované, podobně jako kutilské středové pohony, na americkém fóru endless-sphere v sekci "E-Bike Non-hub Motor Drives"):
https://endless-sphere.com/forums/viewforum.php?f=28
5."Nenábojové" (Non-hub Motor Drives) motory pohánějící přes převod zadní nebo přední kolo - myšlenka je taková, pohánět většinou zadní kolo jízdního kola nějakým "nenábojovým" motorem, ať už modelářským RC outrunnerem či innrunerem (ASTRO) či motorem většího typu (alá GNG) nebo i vhodným stejnosměrným komutátorovým motorem. Vzhledem k lidskému pohonu, jde vlastně o paralelní přenot trakce (se všemi výhodami z toho vyplývajících) a motor můžeme umístit v těžišti jízdního kola (stejně jako u středového pohonu) a pohánět zadní kolo většinou separátním řetězem na levé straně kola, takže zachováme běžné "převody na pravé straně kola, určené pro pohon člověkem. Pohon řetězem na levé straně může mít dále dvě varianty, jedno řešení používá na zadním náboji druhou volnoběžku vlevo (která je umístěna na místě, kde normálně bývá uchycen kotouč kotoučové brzdy) a na které je přišroubovaná hnací rozeta zadního kola, což dovoluje to, že pokud není pohon aktivován, kolo se "protáčí" ve volnoběžce a hnací rozeta (a s ní i hnací řetěz či řemen) stojí. Druhá varianta má naopak hnací rozetu připevněnou natvrdo k zadnímu náboji (podobně jako bývá k náboji připevněn kotouč kotoučové brzdy) a volnoběžka je naopak umístěna na druhé straně řetězu, na řetězce, která pohání řetěz. Toto "jakoby motorkové" řešení je zřejmě masivnější, vhodné pro větší výkony, ale nevýhodou je, že zadní kolo pořád točí řetězem. Zadní kolo ovšem můžeme pohánět i separátním řetězem na pravé straně kola, pak jsou na zadním náboji vedle sebe umístěny dvě volnoběžky a vedle sebe vedou dva řetězy (od převodníku a od motoru) nevýhodou ovšem je, že se připravíme o zadní kazetu a vyrobíme "single speed" systém pro lidský pohon.
Protože pro zpřevodování otáček motoru na otáčky kola, nepotřebuje tak velkou redukci, jako pokud chceme pohánět středové složení (zhruba 300 ot/min kola, oproti 80 ot/min středu) může být jednodušší převodovka. Je možné vyžít i 1 stupňovou redukci, pokud máme silný motor, dostatečně velkou zadní rozetu a malá kola (která usnadňují zpřevodování, například 20ti palcová kola z BMX), ale většinou se stejně nevyhneme 2 stupňové redukci i když ne tak masivní, jako v případě středového pohonu. Ta je provedena podobně jako u DIY středového pohonu, většinou řetězem či ozubeným řemenem.
Existují také řešení, kdy je v tomto systému zpřevodování možno měnit celkový převodový poměr mezi kolem a motorem (ať už vícerychlostní převodovkou vlastní konstrukce, nebo třeba zakomponováním nábojové IGH převodovky, jako je např. Shimano Nexus) a to většinou ve 2 či 3 stupních. Takže můžeme nezávisle měnit převody jak pro lidský pohon, tak i pro paralelní elektrický pohon, kdy lze např. v kopci podřadit a stále udržet motor v jeho optimálních otáčkách a účinnosti.
Takováto koncepce pohonu se teoreticky jeví jako energeticky nejúčinnější, účinnější než koncepce středového pohonu, u níž vlastně "nesmyslně" redukujeme otáčky na otáčky středového složení (jenom proto, abychom mohli využít převody kola) a ty pak často zase převodujeme zpět na vyšší otáčky zadního kola a to s nemalými ztrátami. Toto řešení by bylo vhodné např. pro silniční kolo vyznačující se skvělou účinností.
 |
| Pohon zadního kola na levé straně (dvojstupňový převod) |
 |
| Pohon zadního kola řetězem na levé straně (1 stupňová redukce) |
 |
| Pohon zadního kola řetězem na levé straně (1 stupňová redukce) - detail |
 |
| Pohon zadního kola ozubeným řemenem (2 stupňový převod) |
 |
| Pohon zadního kola řetězem na levé straně (RC outrunner, 2 stupňová redukce) |
 |
| Pohon zadního kola separátním řetězem na pravé straně |
 |
| Pohon zadního kola klínovým řemenem |
 |
| Pohon zadního kola ozubeným řemenem (levá strana) |
 |
| Pohon zadního kola ozubeným řemenem (pravá strana) |
6. Pohon kola třecím převodem - u DIY konstrukcí se často používají modelářské RC motory, které mají vysoký měrný výkon avšak v případě třecího pohonu odpadá nutnost použití komplexního způsobu redukce otáček, takže lze docílit opravdu ultralehkého řešení (teoreticky snad nejlehčího ze všech známých způsobů pohonu jízdního kola). Běžně se požívají RC motory o velikostech 5055; 6364; 6374; 80100 (označující průměr/délku motoru v mm). Protože jde o "outrunner" motory, jejich rotující plášť se odvaluje po pneumatice a slouží přímo k pohonu kola. Převodový poměr v tomto případě vychází tak nějak "optimálně" sám od sebe, neboť je li motor menší (slabší) s více otáčkami na V, má také menší průměr a tím se zvětšuje převodový poměr a naopak větší motor s nižšímai otáčkami má zase větší průměr a převod je tak více do rychla. U těchto motorů se většinou používají maličké RC regulátory, které jsou konstruovány na napětí nejvíce 6S Li-ion článků, takže maximální nominální napájecí napětí bývá 22,2 V, zato proud může být značný (v případě, že potřebujeme výkon) i 80 A, což nahrává k použití modelářských Lithium polymerových baterek (Lipol), neboť ty vzhledem ke své kapacitě dokážou dát nejvyšší proud ze všech baterek. Vlastních konstrukcí je nespočet variant, avšak často se využívá toho, že motor je zavěšen na krátkém rameni, kdy se nedotýká pláště, ale jakmile motor roztočíme, díky reakční síle se motor "zaboří" do pneumatiky a začne přenášet moment. Při vypnutí přívodu proudu se zase motor zastaví a tím oddálí od pláště a neklade žádný odpor (v podstatě něco jako volnoběžka).
Problémy tohoto pohonu jsou dobře známé: problémy s prokluzem motoru na plášti (hlavně při rozjezdu, nebo při nadměrném výkonu); nepoužitelnost za mokra (stačí mokrá silnice), kdy se tento prokluz stane trvalý (zřejmě neřešitelný problém); nemožnost přenášet opravdu velký výkon, brzká likvidace plášťů a menší účinnost přenosu.
Pěkné shrnutí o třecím převodu, lze najít v angličtině zde:
https://www.electricbike.com/friction-drive/
 |
| Třecí pohon používající RC outrunner 80100 |
 |
| "Commuter Booster" používá RC outrunner 6374 |
 |
| Keplerovo třecí pohon |
 |
| RC třecí pohon používající třecí váleček |
7. Pohon jízdního kola elektrickým tlačným vozíkem ("Electric Push Trailer") - existuje mnoho konstrukcí, jednokolové i dvojkolové vozíky, tovární i amatérské konstrukce (ty především), s motorem umístěným ve vozíku a pohonem řetězem na hnací kolo a nebo je přímo v kole vozíku umístěn nábojový motor. Výhody tohoto řešení jsou ty, že se dá vozík kdykoliv odpojit a kolo používat normálně bez motoru, že můžeme u většiny konstrukcí vozíku rovněž převážet různý další náklad (lépe než v taškách na nosiči) a že se při tomto řešení dají snadno využít i těžké olověné baterie (což je však trochu "dvojsečná" výhoda). Nevýhodou bývá exotický zjev kola (správně bychom měli říci "soupravy"), velká váha (což je nevýhodné hlavně v kopcovitém terénu) a samozřejmě vozík velmi ovlivňuje jízdní vlastnosti jízdního kola, takže člověk musí být opatrný. Toto řešení není tak vhodné pro jízdu v terénu.
 |
| "Primitivní" tlačný vozík, který mě inspiroval k mé vlastní stavbě |
 |
| Profesionální tovární tlačný vozík RideKick |
 |
| Tlačný vozík za lehokolo jednoho českého konstruktéra |
 |
| "Velociraptor Mk. I" - mé řešení tlačného vozíku |
Proč jsem si v roce 2013 vybral jako řešení elektrické trakce jízdního kola právě tlačný vozík, snad nejexotičtější způsob pohonu, zůstává pro mě stále záhadou. No, vlastně určité důvody jsem k tomu měl. To ale rozeberu až v mém následujícím příspěvku věnujícímu se stavbě mého elektrického tlačného vozíku.
Vůbec si nejsem jistá tím, jaké jsou správné velikosti rámu kola, budu se proto asi muset jít zeptat někam do prodejny a nebo nenápadně přes tuto otázku navázat konverzaci s nějakým tatínkem. Hlavně nenápadně a nesměle do toho holky.
OdpovědětVymazat