Trapasversnellingen – Techniek
Wie dit magazine doorneemt zal zich beseffen dat de ontwikkelingen rond e-bikes snel gaan. Zo ook als het gaat om de versnellingssystemen voor e-bikes. In de serie Versnellingen gaan we dit keer dieper in op de diverse soorten trapasversnellingen.
Een trapasversnelling wil zeggen dat de versnellingen zich bevinden op de positie van de trapas (en de trapas is weer de centrale as in het fietsframe waar het crankstel met pedalen omheen draait). Het is tegelijkertijd de positie van een middenmotor. Je komt trapasversnellingen vooralsnog alleen tegen in combinatie met een achterwielmotor. Het kan in theorie uiteraard ook met een voorwielmotor worden gecombineerd, maar gezien het hoge kwaliteitsniveau van trapasversnellingen en de matige kwaliteit van voorwielmotoren is een dergelijke uitvoering niet voor de hand liggend.
Op het vlak van de trapasversnellingen bespreken wede grote aanbieder Pinion en kleine partijen Effigear, Schlumpf en Kappstein Doppio. Er bestaan ook systemenwaar bij middenmotor en trapasversnellingen zijn geïntegreerd in één unit. Dit is een recente ontwikkeling, onder andere van de merken Valeo/Effigear en Intradrive. Een fascinerende en logische ontwikkeling die wel eens kan uitgroeien tot een gamechanger.
Pionion
Twee Duitse engineers Michael en Christoph die bij Porsche op de transmissieafdeling werkten kregen in 2006 een briljant idee. Een versnellingssysteem voor fietsen ontwikkelen die overeenkomt met de duurzame no-nonsense transmissie van sportwagens. Het uiteindelijke prototype zag het licht in 2010 en werd uitgebreid in de praktijk getest. Het resultaat mocht er zijn en fietsfabrikanten raakten geïnspireerd. Zo’n dertig fietsfabrikanten pasten speciaal hun frames aan om Pinion te kunnen integreren. De eerste in serie geproduceerde fietsmodellen met Pinion verschenen in 2012.
Pinion biedt een vernuftige overbrenging die uitblinkt in eenvoud. Deze versnellingsbak kan maar liefst 250 newton-meter trapkracht aan. Om je een beeld te schetsen hoe sterk dit is, een extra krachtige e-bikemotor gaat richting 100newtonmeter. Een Pinion loopt bovendien licht en is geluidsarm. Het schakelen is trefzeker en verloopt in mooi gelijkmatige stapjes. Het geheel zit in een gesloten oliebad, wat zorgt voor minimale slijtage. Om de 10.000 kilometer of jaarlijks olie verversen en dat is het. De versnellingen hoeven niet te worden afgesteld en kunnen dus ook niet verlopen. De originele P-line is het vlaggenschip, uitgevoerd in een strakke CNC-aluminium behuizing en leverbaar in negen geanodiseerde kleuren. Verkrijgbaar in de uitvoeringen P1.18 en P1.12, met een groot bereik van respectievelijk 636 procent en 600 procent.
Met een dergelijk bereik zit je ruimer dan een Rohloff-naaf (526 procent) of een 1×12-derail-leur (500 procent). De P1.18 heeft versnellingsstapjes van11,5 procent en de P1.12-versie 17,7 procent. Kleine stapjes maken de kans groot dat je een bevredigende versnelling vindt die goed bij jou en de situatie past. Bij e-bikes wil men tijdens het optrekken of afremmen nogal eens graag stapjes overslaan. Gelukkig kun je bij Pinion met gemak acht versnellingen tegelijk schakelen in één handomdraai. In 2016 introduceerde Pinion een voordelige uitvoering, de C-line. Intern hetzelfde als de P-line, maar in een magnesiumbehuizing. De C-line is verkrijgbaar in versies van twaalf, negen en zes versnellingen. De C1.12 is identiek aan de P1.12,de C1.9 heeft een bereik van 568 procent met stapjes van24,3 procent en de C1.6 heeft een bereik van 295 procent met gelijke stapjes als bij de 9. De C1.9 is met z’n bereik gelijk aan een gemiddelde naafversnelling, zoals een Shimano Nexus, en daarmee is hij vooral geschikt voor stadsfietsgebruik. Alle overige Pinion-uitvoeringen zijn zeer breed inzetbaar. Ideaal voor als je de Himalaya over wilt en lekker luxe voor dagelijks of recreatief gebruik in Nederland.
De bediening van de versnellingen kan traditioneel met een draaiversteller (shifter) naast het handvat. Schakelen kan ook elektronisch met knopjes op het stuur. Met deze SmartShift-optie kun je tevens instellen in welke versnelling je wilt wegfietsen. Het merk Cinq heeft een speciale Pinion-shifter voor een gebogen racestuur en een Pinion-triggershift ervoor een ‘recht’ stuur, bestemd voor wie niet van draaien houdt.
Pinion heeft een stevig prijskaartje en dus tref je het aan op exclusievere fietsen. Toch zijn er ruim honderd fietsfabrikanten die modellen met Pinion op de markt brengen. Het mooie is dat de Total Costs of Ownership (TCO) bij Pinionlaag liggen. Eenmaal in bezit heb je zelfs bij intensief gebruik vrijwel alleen kosten aan het verversen van olie. Pinion zorgt daarnaast voor weinig slijtage aan de aandrijving (ketting/riem en tandwielen) van een e-bike. Bij een systeem met Pinion zit de motor dus in het achterwiel, waardoor er geen extra kracht op de aandrijving ontstaat, zoals bij een midden-motor wel het geval is. Dankzij het lage onderhoud is Pinion ook interessant voor de commerciële markt. Hiervoor hebben ze een apart T-line-programma opgezet.
Effigear
Effigear is het verhaal van de fanatieke Franse mountainbiker Guy Cavalerie die een vriend hielp bij het ontwikkelen van een onderscheidende downhillmountainbike. Daarbij liet Guy zich inspireren door de transmissie van een Vespa. Hoewel het Effigear-systeem overeenkomsten met die van Pinion heeft is het op zichzelf geen grote speler geworden. De originele Effigear was nogal een grote unit met een beperkt bereik en bleek vooral afgestemd op downhillmountainbikes. Het was vooral te vinden op de eigen Cavalerie-bikes. In 2020 verraste Effigear door in samenwerking met Valeo een motor met versnellingen op de markt te brengen. Daarover verderop meer. Een jaar later introduceerde Effigear de doorontwikkelde trapasversnelling Mimic. Deze Mimic is veel breder inzetbaar dan zijn voorganger. Heel veel compacter in afmeting, negen versnellingen en een bereik van 469 procent. Het is een serieus alternatief voor een Pinion P1.9.
De Mimic onderscheidt zich ten opzichte van de Pinion door gebruik te maken van Sram-verstellers. In tegenstelling tot de gelijkmatige versnellingstapjes bij Pinion zijn die bij Mimic juist variabel. Hiermee bootst Effigear de stapjes van een derailleurversnelling na. Vanwege de samenwerking met Valeo en de komst van de Mimic zou Effigear jaren na oprichting toch ineens een speler van betekenis kunnen worden. Fietsfabrikanten hoeven hun frames in ieder geval niet op de Mimic aan te passen. Effigear maakt gebruik van de open standaard passing van Pinion, dus de drempel is laag voor fietsfabrikanten.
Schlumpf en Kappstein Doppio
In vogelvlucht behandelen we deze twee relatief kleine aanbieders die beide een twee versnellingen tellende variant aanbieden. Schlumpf is een out-of-the-box trapasversnelling die geïntegreerd zit in een crankstel. Met een soort drukknop aan beide zijden op het hart van de speciale crankstel- en tra-pascombinatie bedien je met een tik van je hakken de tweeversnellingen. Het systeem zou door z’n eenvoud een leuk alternatief voor de ‘less-is-more’ elektrische stadsfietsen zijn. Je komt het daar echter nauwelijks tegen, mede vanwege de flinke prijs. Voor de volledigheid melden we dat een dergelijke twee versnellingen tellende trapas als Schlumpf eenvoudig een voorderailleur kan vervangen en dat kan handig zijn. Schlumpf past in huidige frames en kan ook achteraf worden gemonteerd. Er zijn meerdere uitvoeringen. De Speeddrive met zo’n 163 procent bereik en de Highspeeddrive met 259procent zijn geschikt voor e-bikes in de stad.
Heb je een bestaande e-bike met een voor- of achterwielmotor en vind je het versnellingsbereik te beperkt? Dan kan één van de Schlumpf-drives je eenvoudig verder brengen. Kappstein Doppiois net als Schlumpf een simpele twee versnellingen tellende trapasversnelling, maar dan wel echt in de trapas. De bediening is traditioneel, met een fraai uitgevoerde draaischakelaar. De Doppio weegt slechts 200gram meer dan een reguliere trapas en werkt met een normaal crankstel van elk willekeurig merk. Er is één uitvoering en die heeft 157 procent bereik. Beperkter qua bereik dan Schlumpf, maar verder veel voordelen. Breder inzetbaar doordat het met elk crankstel is te combineren. Superlicht en qua uitstraling veel meer van deze tijd. Hoewel nog steeds aardig aan de prijs, ook nog eens voordeliger dan de Schlumpf-versie.
Valeo /Effigear
Het eveneens Franse Valeo bestaat dit jaar maar liefst honderd jaar. Ze begon in 1913 met remleidingen voor auto’s, gevolgd door koppelingen voor versnellingen. Later kwamen daar allerlei andere automotive-onderdelen bij. Sinds de jaren negentig is het bedrijf zich onder andere gaan toespitsen op het elektrificeren van auto’s. Vanaf 2000 kwamen daar steeds meer mobiliteitsvoertuigen bij, zo ook de fiets. Valeo is niet zomaar een partij. In 2018 was een derde van alle elektrische auto’s uitgevoerd met een elektrisch systeem van Valeo.
Terug naar de e-bike. Op ingenieuze wijze integreert Valeo de Effigear-versnellingen in hun motor-unit. Het resultaat luistert naar de naam Cyclee. Het luisteren kun je bijna letterlijk nemen want de Cyclee registreert je fietsrit en het trapgedrag. Met behulp van kunstmatige intelligentie schakelt de Cyclee geheel automatisch én afgestemd op het rijgedrag van de fietser. Valeo/Effigear claimt hiermee dat Cyclee zich afstemt op elke fietser afzonderlijk. Het systeem bedient de fietser op maat in plaats van andersom. Cyclee is met 130 newtonmeter koppel in de motor bijzonder krachtig. De zeven versnellingen schakelen bliksemsnel in 100 milliseconden en hebben een bereik van 450 procent. Dat is een beetje krap om met een fijne cadans omhoog én naar beneden te trappen in echte bergen, maar ruim genoeg voor het gros van de fietsers.
Het extreem hoge koppel compenseert overigens met gemak het eventuele gebrek aan lichte versnellingen in de bergen, het gaat alleen wel ten koste van je actieradius. En als je wel de bergen in wilt en liever niet compenseert met een hoge motorstand kun je als oplossing een American Classic 2-versnellingsachternaaf monteren, je kunt daarmee een bergverzet creëren. Op de Cyclee zit zelfs een achteruit, ideaal voor cargobikes, met name voor de XL-varianten met zware belasting. Naast de gewone e-bike-versie van 250 watt is er een 750 watt-versie voor speedpedelecs. Standaard is een anti-diefstalmodus in te schakelen. Momenteel zijn er zo’n twintig fietsfabrikanten die de Cyclee monteren of dat binnenkort gaan doen.
Intradrive
In Schotland heeft Mark Ravilious met een klein team inruim vijf jaar gewerkt aan een veelbelovende eigen alles-in-een motor: de Intradrive GD8. Waar bij Valeo/Effigear de krachten worden gebundeld heeft Intradrive op eigen krachteen geïntegreerde motor met versnellingen ontwikkeld. Mark, zelf fervent fietser, heeft een achtergrond in windmolens, automotive en elektronica. Hij noemt zichzelf milieubewust gedreven en zat vier jaar bij Extinction Rebellion. Zijn drive voor een betere wereld heeft er toe geleid om Intradrive op te zetten. Marks doel is een circulair product –dus een product met minimale milieu-impact – op de markt brengen dat kan bijdragen in het terugdringen van onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. Het resultaat is een knap staaltje werk.
De Intradrive GD8 is compact. De afmetingen komen overeen met een gemiddelde middenmotoren hebben de passing van een Shimano EP8-motor, waardoor fietsfabrikanten niet nog weer een unieke frame aanpassing moeten maken voor de Intradrive GD8. Dat laatste geldt overigens ook voor de passing van de frame-accu. De Intradrive-motor heeft acht versnellingen die in 200 milliseconden razendsnel schakelen met een bereik van 430 procent. De motor heeft een koppel van 75 newtonmeter. Dat zijn qua bereik en kracht prima prestaties voor de meeste vormen van fietsgebruik, inclusief die van bakfietsen.
Intradrive heeft voor Light Electric Vehicles (LEV’s) ook een speciale variant met een differentieel-as voor dubbele wielen ontworpen, genaamd Transaxle. Deze krachtpatser staat voor 1500 watt en trekt een bruto gewicht van 400 kilogram. De overige eigenschappen zijn identiek aan die van de GD8.De Intradrive-versnellingsmotoren zijn na vijf jaar ‘af’ en klaar voor productie. Investeerders worden door deze start-up uitgenodigd voor de volgende fase. We zijn benieuwd in welke mate fietsfabrikanten de weg naar deze twee alles-in-een-aanbieders weten te vinden. We zien helaas nog betrekkelijk weinig Valeo/Effigear gemonteerd worden. Intradrive vertelt ons dat ze druk bezig zijn de daadwerkelijke productie op te zetten en dat we hun versnellingsmotor zullen terugzien in 2024-modellen e-bikes. Een alles-in-een-oplossing heeft in ieder geval aansprekende voordelen. Alle relevante aandrijftechniek op één plek.
Motor en versnellingen die perfect samenwerken én elkaar versterken en dat alles mooi gepositioneerd in het midden van de fiets. Beide wielen zijn zonder motor of versnellingen, dus het is makkelijk wielen of banden wisselen. De industrie zit zeker niet stil, de fietsen worden steeds geavanceerder en met de komst van kunstmatige intelligentie is er een deur opengezet naar geheel nieuwe toepassingen. We zien dat ook terug bij het ABS-systeem van Shimano en Blubrake elders in dit magazine. De hardcore fietser kan het misschien weinig schelen, maar het is realistisch te denken dat de nieuwe toepassingen meer mensen doet bewegen de auto te laten staan en op de fiets plaats te nemen. En dat is winst.
Tekst: Eugen Uppelschoten
Foto’s: Eugen Uppelschoten, Bosch, Effigear, Cavalerie Bikes, Pinion
Wil jij op de hoogte blijven van al het nieuws omtrent elektrische fietsen? Houd dan de nieuwspagina van Electrified in de gaten! Benieuwd naar routes, tips & tricks en nog meer leesvoer? Wil je altijd up-to-date blijven? Klik dan nu hier en word abonnee van Electrified E-Bike Magazine en volg ons op Facebook en Instagram!
