Wizyta domowa / Rower elektryczny: Rozwój kompaktowych i lekkich silników do rowerów elektrycznych znacząco zmienił rynek w ostatnich latach. Kluczowym graczem w tym segmencie jest bawarska firma TQ, która odegrała kluczową rolę w kształtowaniu trendu lekkich rowerów elektrycznych MTB, szczególnie dzięki napędowi HPR50, a obecnie kontynuuje ten trend dzięki modelom HPR60 i HPR40. Odwiedziliśmy ich zakład w Inning am Ammersee, porozmawialiśmy z konstruktorami o koncepcjach przekładni i technologii czujników oraz szczegółowo przyjrzeliśmy się ich lokalnej produkcji.
Historia TQ: Od dostawcy usług elektronicznych do pioniera rowerów elektrycznych
To, że TQ odgrywa dziś tak znaczącą rolę w sektorze rowerowym, było nie do przewidzenia, gdy firma powstała w 1994 roku. Początkowo firma była dwuosobowa i koncentrowała się na usługach elektronicznych oraz wczesnej robotyce. Obecnie TQ zatrudnia około 2.000 osób na całym świecie, z czego około 200 pracuje w dziale rowerów elektrycznych w Ammersee.
Podróż do systemów napędowych rowerów rozpoczęła się dopiero około 2010 roku i jest ściśle związana z Tonim Rossbergerem. Były sportowiec ekstremalny i monter maszyn, który od dawna opracowywał rozwiązania dla TQ w takich dziedzinach jak lotnictwo i kosmonautyka, osobiście zaangażował się w startup zajmujący się rowerami elektrycznymi. Jednak prototypy w tamtym czasie były ciężkie, nieporęczne i opierały się na nieefektywnych konstrukcjach łańcuchów. Rossberger poszukiwał obrotowego, kompaktowego rozwiązania. Ponieważ istniejące przemysłowe przekładnie do rowerów elektrycznych nie były ani wydajne, ani tanie, opracował własną koncepcję, która ostatecznie położyła podwaliny pod dzisiejsze portfolio TQ.
Technologia: Przekładnia pierścieniowo-trzpieniowa harmoniczna
Sercem układu napędowego TQ jest tzw. napęd pin-ring, znany również jako „HPR” (Harmonic Pin-Ring Drive). W przeciwieństwie do klasycznych napędów współosiowych lub przekładni wielostopniowych, konstrukcja ta umożliwia niezwykle kompaktowe, pierścieniowe przeniesienie napędu. Efektem jest bardzo wysoka gęstość momentu obrotowego przy minimalnej przestrzeni montażowej. Kolejną zaletą techniczną jest jego integracja wokół suportu, co pozwala na uzyskanie niskiego współczynnika Q (odległości między pedałami) i krótkich tylnych widełek ramy roweru.
Pierwszy seryjny silnik TQ, HPR 120S, trafił na rynek w 2014 roku. Z maksymalnym momentem obrotowym 120 Nm, jednostka ta znacznie wyprzedzała swoje czasy – dla porównania, druga generacja silnika Bosch Performance Line CX oferowała wówczas moment obrotowy 75 Nm, aczkolwiek przy wyższej masie. Choć z dzisiejszej perspektywy silnik 120S może wydawać się dinozaurem, demonstrował on fundamentalne możliwości technologii sworzniowo-pierścieniowej.
Innowacja poprzez oprogramowanie: pomiar siły zamiast klasycznego czujnika
Jednym z największych wyzwań projektowych w przypadku silników montowanych centralnie jest integracja czujnika momentu obrotowego. Zazwyczaj wymaga to wału pustego i dodatkowej przestrzeni, co stoi w sprzeczności z celem, jakim jest uzyskanie niezwykle kompaktowego silnika. Dlatego firma TQ zdecydowała się na niekonwencjonalne podejście: napędy nie posiadają konwencjonalnego czujnika momentu obrotowego.
Zamiast tego, TQ wykorzystuje sprawdzone tensometry przymocowane do łożysk osi suportu. Precyzyjnie mierzą one siły pionowe i minimalne skręcenia występujące podczas pedałowania. Prawdziwa magia dzieje się w oprogramowaniu: wysoce złożony algorytm przetwarza te dane w czasie rzeczywistym i oblicza nie tylko przyłożony moment obrotowy, ale także analizuje technikę pedałowania, rozkład masy (lewa/prawa strona), a nawet wykrywa, czy kolarz stoi. To współdziałanie uproszczonej mechaniki i zaawansowanego oprogramowania jest kluczowym czynnikiem decydującym o kompaktowych rozmiarach obecnych silników TQ.
Zmiana paradygmatu: od elektrowni do wspomagania światłem
Pomimo początkowego skupienia na maksymalnej wydajności, TQ szybko dostrzegło, że bezpośrednia konkurencja z gigantami branży, takimi jak Bosch, Shimano czy Brose w segmencie pojazdów o dużej mocy, byłaby nieproduktywna. Jazdy testowe i analiza danych z udziałem rowerzystów krytykujących konwencjonalne rowery elektryczne ujawniły nowe wymaganie: silnik powinien zachować naturalne wrażenia z jazdy rowerem bez silnika, a nie maskować je czystą mocą.
Z tego „projektu łodzi podwodnej” wyłonił się napęd o znacznie niższym przełożeniu, charakteryzujący się mniejszą mocą, zmniejszoną masą koła zamachowego i minimalnym hałasem. To zapoczątkowało powstanie modelu HPR50. Silnik został zaprojektowany z myślą o rowerzystach poszukujących czułego, satysfakcjonującego wspomagania bez rezygnowania z prowadzenia zwinnego roweru szosowego. Jego integracja z modelami czołowych producentów, takich jak Trek, ostatecznie przyniosła firmie TQ przełom w dynamicznie rozwijającym się segmencie lekkich e-MTB.
Ewolucja serii HPR: HPR60 i HPR40
Strategia produktowa TQ jest również interesująca. Model HPR60, następca modelu HPR50, oferuje o 10 Nm większy moment obrotowy i o 50 watów większą moc szczytową w tej samej obudowie, a także zoptymalizowane zarządzanie temperaturą. Ta wsteczna kompatybilność to ogromna zaleta dla producentów ram i użytkowników końcowych, ponieważ współczynnik kształtu pozostaje ten sam.
Koncepcja minimalnego wspomagania została obecnie doprowadzona do granic możliwości w modelu HPR40. Silnik ten waży nieco ponad kilogram i został zaprojektowany specjalnie do elektrycznych rowerów szutrowych i szosowych. Wizualnie silnik całkowicie chowa się za tarczą, dzięki czemu rowery te są praktycznie nie do odróżnienia od swoich konwencjonalnych odpowiedników.
Spojrzenie na produkcję w Ammersee
Prawdziwym punktem kulminacyjnym wizyty była wizyta w zakładach produkcyjnych w Inning. To, co na dzisiejszym rynku rowerowym często funkcjonuje jako jedynie slogan marketingowy („Engineered in Germany”), tutaj jest namacalną rzeczywistością. Integracja pionowa TQ jest imponująca. Duża część podzespołów przekładni, złożona elektronika mocy oraz końcowy montaż silników odbywają się w obrębie własnej sieci (Inning, Peiting, Delling).
Na liniach montażowych komponenty są łączone w półautomatycznym procesie, w którym precyzyjna robotyka i wykwalifikowana siła robocza współpracują ze sobą bezproblemowo. Na szczególną uwagę zasługuje bliskie sąsiedztwo działu badawczo-rozwojowego z produkcją seryjną. Pozwala to na testowanie i wdrażanie zmodyfikowanych komponentów lub prototypów często w ciągu 24 godzin – co stanowi ogromną zaletę w tak dynamicznym środowisku technologicznym.
Innowacje się opłacają
Wizyta w TQ E-Bike pokazała, że innowacja nie zawsze oznacza dążenie do najwyższych osiągów. Dzięki odważnemu wyróżnieniu technologicznemu, takiemu jak technologia pin-ring i pomiar mocy oparty na oprogramowaniu, TQ wyrobiło sobie niszę, która stała się jednym z najważniejszych trendów w branży rowerowej. Wysoki stopień lokalnej produkcji i ciągły, ewolucyjny rozwój silników w tej samej obudowie sprawiają, że system ten jest niezwykle atrakcyjny nie tylko dla producentów rowerów, ale także dla obeznanych z technologią i wyczynowych kolarzy.