Hembesök / Elcykel: Utvecklingen av kompakta och lätta elcykelmotorer har förändrat marknaden avsevärt de senaste åren. En viktig aktör inom detta segment är det bayerska företaget TQ, som har varit avgörande för att forma trenden med lätta el-MTB:ar, särskilt med sin HPR50-drivning, och som vidareutvecklar denna trend med HPR60 och HPR40. Vi besökte deras anläggningar i Inning am Ammersee, pratade med utvecklarna om transmissionskoncept och sensorteknik och tittade närmare på deras lokala produktion.
TQ:s historia: Från elektronikleverantör till elcykelpionjär
Att TQ spelar en så framträdande roll inom cykelsektorn idag var oförutsebart när företaget grundades 1994. Ursprungligen startade företaget som en tvåmannaverksamhet, men fokuserade inledningsvis på elektroniktjänster och tidig robotteknik. Idag sysselsätter TQ cirka 2 000 personer världen över, varav cirka 200 arbetar inom elcykelavdelningen på Ammersee-anläggningen.
Resan mot cykeldrivsystem började först omkring 2010 och är nära kopplad till Toni Rossberger. Den tidigare extrematleten och maskinmontören, som länge hade utvecklat lösningar för TQ inom områden som flyg- och rymdteknik, blev personligen involverad i en elcykelstartup. Prototyperna vid den tiden var dock tunga, skrymmande och förlitade sig på ineffektiva kedjekonstruktioner. Rossberger sökte en rotationssymmetrisk, kompakt lösning. Eftersom befintliga industriella växellådor för elcyklar varken var effektiva eller prisvärda, utvecklade han sitt eget koncept, vilket slutligen lade grunden för dagens TQ-portfölj.
Tekniken: Den harmoniska pinn-ringväxeln
Hjärtat i TQ-drivsystemet är den så kallade pin-ring-driften, även känd som "HPR" (Harmonic Pin-Ring Drive). Till skillnad från klassiska koaxialdrifter eller flerstegsväxelkonstruktioner möjliggör denna konstruktion extremt kompakt, ringformad kraftöverföring. Detta resulterar i mycket hög vridmomentdensitet i ett mycket litet installationsutrymme. En annan teknisk fördel ligger i dess integration runt vevlagret, vilket möjliggör en låg Q-faktor (avståndet mellan pedalerna) och korta kedjestag på cykelramen.
TQ:s första produktionsmotor, HPR 120S, lanserades 2014. Med ett maximalt vridmoment på 120 Nm var enheten långt före sin tid – som jämförelse levererade en andra generationens Bosch Performance Line CX 75 Nm vid den tiden, om än med en högre vikt. Även om 120S kan verka som en dinosaurie ur dagens perspektiv, demonstrerade den de grundläggande prestandamöjligheterna hos stiftringstekniken.
Innovation genom programvara: kraftmätning istället för en klassisk sensor
En av de största designutmaningarna med mittmonterade motorer är integrationen av momentsensorn. Detta kräver vanligtvis en ihålig axel och extra utrymme, vilket strider mot målet om en extremt kompakt motor. TQ valde därför en okonventionell metod: Drivenheterna klarar sig utan en konventionell momentsensor.
Istället använder TQ beprövade töjningsgivare fästa vid vevlagrets axellager. Dessa mäter exakt de vertikala krafterna och den minimala vridning som uppstår vid trampning. Den verkliga magin sker i programvaran: En mycket komplex algoritm bearbetar dessa data i realtid och beräknar inte bara det applicerade vridmomentet, utan analyserar även trampteknik, viktfördelning (vänster/höger) och detekterar till och med om cyklisten står upp. Detta samspel mellan förenklad mekanik och avancerad programvara är en nyckelfaktor i den kompakta storleken hos nuvarande TQ-motorer.
Paradigmskiftet: Från kraftpaket till ljusassistans
Trots deras initiala fokus på maximal prestanda insåg TQ tidigt att direkt konkurrens med branschjättar som Bosch, Shimano eller Brose inom högeffektssegmentet skulle vara kontraproduktivt. Testkörningar och dataanalyser med cyklister som var kritiska till konventionella elcyklar avslöjade ett nytt krav: en motor bör bevara den naturliga körkänslan hos en omotoriserad cykel, snarare än att maskera den med ren kraft.
Ur detta "ubåtsprojekt" uppstod en drivning med betydligt lägre utväxling, mindre kraft, minskad svänghjulsmassa och minimalt buller. Detta markerade födelsen av HPR50. Motorn var designad för cyklister som söker känslig och givande assistans utan att offra hanteringen hos en smidig stigcykel. Dess integration i modeller från stora tillverkare som Trek gav slutligen TQ sitt definitiva genombrott i det snabbt växande segmentet för lätta e-MTB.
Utvecklingen av HPR-serien: HPR60 och HPR40
TQs produktstrategi är också intressant. HPR60, som efterträdde HPR50, erbjuder 10 Nm mer vridmoment och 50 watt mer toppeffekt i samma hölje, i kombination med optimerad värmehantering. Denna bakåtkompatibilitet är en stor fördel för ramtillverkare och slutanvändare, eftersom formfaktorn förblir densamma.
Konceptet med minimal assistans tas för närvarande till sin spets med HPR40. Denna motor väger drygt ett kilogram och är speciellt utformad för elgravel- och elracercyklar. Visuellt försvinner motorn helt bakom kedjedrevet, vilket gör sådana cyklar praktiskt taget omöjliga att skilja från sina konventionella motsvarigheter.
En titt på produktionen vid Ammersee
En riktig höjdpunkt under besöket var rundturen i produktionsanläggningen i Inning. Det som ofta används som enbart marknadsföringsetikett på dagens cykelmarknad ("Engineered in Germany") är här påtaglig verklighet. TQ:s vertikala integration är imponerande. En stor del av transmissionskomponenterna, den komplexa kraftelektroniken och slutmonteringen av motorerna sker inom företagets eget nätverk (Inning, Peiting, Delling).
På monteringslinjerna sammanfogas komponenterna i en halvautomatiserad process där precis robotteknik och skickligt manuellt arbete samarbetar sömlöst. Den nära närheten mellan forsknings- och utvecklingsavdelningen och serieproduktionen är särskilt anmärkningsvärd. Detta gör att modifierade komponenter eller prototyper ofta kan testas och implementeras inom 24 timmar – en enorm fördel i en så snabb teknologisk miljö.
Innovation lönar sig
Besöket på TQ E-Bike visade att innovation inte alltid innebär att sträva efter högsta prestanda. Genom att djärvt differentiera sig tekniskt med pin-ring-teknik och mjukvarubaserad effektmätning har TQ skapat en nisch som sedan dess har blivit en av de viktigaste trenderna inom cykelindustrin. Den höga graden av lokal tillverkning och den kontinuerliga, evolutionära utvecklingen av motorerna i samma formfaktor gör systemet extremt attraktivt, inte bara för cykeltillverkare utan även för teknikkunniga och atletiska cyklister.