motoriduttore

Un motoriduttore è un motore elettrico che trasmette la sua potenza alla ruota non direttamente, ma tramite un sistema di ingranaggi interno . Il principio fondamentale è il seguente: il motore elettrico ruota molto velocemente, a diverse migliaia di giri al minuto, generando una coppia relativamente bassa. Il sistema di ingranaggi epicicloidali a valle trasforma questa elevata velocità in una velocità di rotazione inferiore con una coppia maggiore. Il risultato è un motore compatto e leggero che, nonostante ciò, offre un'assistenza alla pedalata notevole.

Nel settore delle e-bike, i motori con ingranaggi sono utilizzati principalmente come motori a mozzo con assistenza di ingranaggi, montati nel mozzo della ruota anteriore o posteriore. Il termine li distingue nettamente dai motori a trasmissione diretta , che funzionano senza ingranaggi, e dai motori a trasmissione centrale , che si trovano nel movimento centrale e trasmettono la potenza alla ruota posteriore tramite una catena o una cinghia.

Come funziona un motore a ingranaggi?

Il componente principale è un sistema di ingranaggi epicicloidali situato all'interno del mozzo. Esso è costituito da un ingranaggio solare azionato centralmente, diversi ingranaggi planetari che ruotano attorno all'ingranaggio solare e una corona dentata fissa (corona esterna). A seconda del progetto, la velocità di rotazione viene ridotta di un fattore da 3 a 5: un motore interno che gira a 3.000 giri/minuto aziona la ruota a 600-1.000 giri/minuto.

Anche la ruota libera è fondamentale: una ruota libera meccanica disaccoppia il motore dalla ruota quando non si pedala o non si va più veloci di quanto consentito dall'assistenza del motore. In modalità ruota libera, la ruota gira liberamente senza trascinare il motore, minimizzando la resistenza e consentendo una pedalata silenziosa. Tuttavia, ciò significa anche che il recupero dell'energia (recupero dell'energia di frenata) non è possibile, poiché la ruota libera interrompe la connessione.

Motore con riduttore vs. trasmissione diretta

Il motore a trasmissione diretta fa ruotare il motore e la ruota con lo stesso rapporto, senza ingranaggi o ruota libera. Non essendoci un cambio, non presenta parti meccaniche soggette a usura nella trasmissione. Tuttavia, è notevolmente più pesante e crea una resistenza percettibile quando si pedala senza l'assistenza del motore. Grazie all'assenza di ruota libera, è in grado di recuperare energia durante la frenata.

Ruota anteriore o ruota posteriore: dove si trova il motoriduttore?

Motore sulla ruota anteriore: facile da installare, economico e non interferisce con il sistema di trasmissione della ruota posteriore. Il peso sulla ruota anteriore altera le caratteristiche di sterzata, soprattutto su superfici sconnesse o scivolose. Adatto a city bike di base e a e-bike più economiche con bassi requisiti di potenza.

Motore sulla ruota posteriore: offre una sensazione di guida più naturale perché il motore è posizionato dove tradizionalmente si trovano pedali e catena. Garantisce una trazione migliore, soprattutto in salita. Rende più difficile la sostituzione del pneumatico posteriore, poiché il pesante motore deve essere spostato insieme ad esso. Si trova comunemente nelle e-bike urbane di alta qualità e nelle e-bike pieghevoli .

Per le biciclette pieghevoli e le e-bike compatte da città, il design dominante è quello con motore nel mozzo posteriore e ingranaggi epicicloidali, che combina un peso ridotto con una coppia sufficiente per l'uso urbano.

Sistemi e sviluppi attuali

Bafang — ampia gamma di motoriduttori

Bafang è uno dei maggiori produttori mondiali di motori a mozzo con ingranaggi. La serie BPM (Brushless Planetary Motor) rappresenta il classico motore a mozzo con ingranaggi: potenza nominale da 250 a 350 W, coppia da 35 a 55 Nm, disponibile per ruote anteriori e posteriori. La serie G amplia la gamma di prodotti includendo cargo bike e e-mountain bike con una coppia fino a 80 Nm.

Per installazioni integrate, in cui motore e batteria non sono visibili, Bafang ha sviluppato una gamma di motori più sottili con la serie Hub Motor M , che si integrano perfettamente nella ruota.

Fazua — Azionamento leggero con integrazione del cambio

Il Fazua Ride 60 non è un motore nel mozzo, bensì un sistema di trasmissione compatto che integra motore, cambio e centralina in un'unica unità all'interno del tubo obliquo del telaio. Con una coppia di 60 Nm e un peso di circa 1,96 kg, è il sistema completamente integrato più leggero sul mercato. È progettato per e-bike sportive dove la naturalezza della pedalata è fondamentale: l'assistenza si attiva in modo fluido e può essere completamente disattivata.

Pignone MGU — Unità di cambio motore

Pinion ha sviluppato l' MGU (Motor Gearbox Unit) , un sistema che integra il motore elettrico e il cambio Pinion (a 6 o 12 velocità) in un unico alloggiamento posizionato sul movimento centrale. Questo significa niente catena separata tra motore e cambio, niente disallineamenti della catena e il sistema di trasmissione è completamente nascosto all'interno del telaio. Questa soluzione è particolarmente vantaggiosa per le e-bike da turismo e gravel, progettate per garantire elevata affidabilità e bassa manutenzione.

Ambiti di applicazione tipici

E-bike per la città e per tutti i giorni: il motore a ingranaggi domina il segmento. Funzionamento silenzioso, peso complessivo ridotto e facile manutenzione soddisfano le esigenze dei pendolari urbani.

Biciclette elettriche pieghevoli e compatte : il motore integrato nel mozzo consente un design salvaspazio senza un sistema di trasmissione visibile, ideale per la vita quotidiana multimodale (treno + bicicletta).

E-bike da trekking: per tour di difficoltà da leggera a media, un motore con cambio posteriore fornisce una coppia sufficiente; su terreni impegnativi, i motori centrali sono superiori perché possono integrare il comportamento del cambio.

E-bike da carico e cargo bike: spesso utilizzano motori a trasmissione diretta o motori con ingranaggi molto potenti (Bafang G360 con fino a 80 Nm). I vantaggi del motore con ingranaggi, come la ruota libera e il peso ridotto, diventano meno rilevanti sotto carichi pesanti.

Manutenzione e durata

Rispetto ai motori a trasmissione diretta, i motori con riduttore presentano un maggior numero di componenti soggetti a usura meccanica: ingranaggi epicicloidali , nottolini della ruota libera e cuscinetti sono soggetti ad abrasione meccanica. Tuttavia, in condizioni di utilizzo normali, questi componenti durano dai 20.000 ai 40.000 km.

Punti tipici di manutenzione:
- Ruota libera: i nottolini e le molle del meccanismo della ruota libera si usurano. Un rumore di ticchettio o di sferragliamento all'avvio è un segnale di avvertimento.
- Ingranaggi epicicloidali: realizzati principalmente in nylon temprato, resistenti ma soggetti a rottura in caso di coppia eccessiva (sovraccarico).
- Cuscinetti: Similmente agli altri cuscinetti delle ruote, sostituirli in caso di ruvidità o gioco laterale.

La maggior parte dei produttori offre kit di riparazione che sostituiscono la ruota libera e gli ingranaggi. Per i sistemi integrati (Fazua, Pinion MGU), l'assistenza è specifica per ogni produttore.