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E-Bike-Antriebe – warum brauchen wir eigentlich eine Schaltung?
Schonmal versucht mit einem Schalter-KFZ im vierten Gang am Berg anzufahren? Oder im ersten Gang auf die Autobahn? Wie beim Auto, hat sich auch beim Fahrrad der Bedarf nach verschiedenen Übersetzungen recht schnell gezeigt. Frühe Fahrräder mit Eingang-Antrieb verfügen über eine starre Übersetzung und eine entsprechende Entfaltung. Pro Kurbelumdrehung legt man also einen festen Weg zurück – je nachdem, welche Arbeit man verrichten muss, kann das leichter oder schwerer werden –, in der Ebene fährt man nur gegen den Wind, muss also Rollwiderstand und Luftwiderstand überwinden. Im Anstieg kommt noch Hubarbeit hinzu – und es wird anstrengend.
Bleiben wir beim Verbrennermotor-Beispiel: Er fühlt sich in einem gewissen Drehzahlbereich am wohlsten – und die Motordrehzahl ist wesentlich schneller, als die Raddrehzahl. Eine Übersetzung zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl ist also schon hier vonnöten – ein Direktantrieb mit 2000 Umdrehungen pro Minute wäre schon eher wild. Mit einer Übersetzung schaffen wir aber, wie am Singlespeed-Antrieb auch nur eine Entfaltung, also eine fixe Wegstrecke pro Motorumdrehung. Die Bandbreite an Lasten und Geschwindigkeiten, die der Motor abkönnen muss, lässt sich also nicht ohne verschiedene Gänge und Entfaltungen bewerkstelligen.
Am E-Bike nutzen wir ja einen E-Motor – wie funktioniert das dort? Auch wenn sich der E-Motor über verschiedene Parameter in seiner Drehzahl und -richtung verändern lässt, dreht auch er schneller, als die Raddrehzahl. Auch hier brauchen wir also bereits eine Basis-Übersetzung, um die Motordrehzahl auf unsere eher langsamen Trittfrequenzen umzulegen. Die starre Motorübersetzung in Verbindung mit einem Eingang-Antrieb nimmt zumindest ein Stück der Anstrengung, aber auch ihr funktionelles Spektrum ist schmäler, als der übliche Bedarf – und damit zu speziell. Auch hier brauchen wir also zwingend die Möglichkeit die Entfaltung anzupassen, um in der Ebene, im Gefälle und im Anstieg jeweils unsere Entfaltung der gewünschten Eigenleitung anzupassen.
E-Bike-Antriebe – welche Schaltungen gibt es?
Wir haben festgestellt – wir brauchen eine Schaltung, um verschiedene Übersetzungen und damit Entfaltungen zu erhalten – wie geht das? Die zentrale Frage am E-Bike ist hier: Wo sitzt der E-Motor des Bikes, wo ist Platz für die Schaltung? Am modernen E-Bike gibt es eigentlich nur zwei etablierte Antriebssysteme: Den Mittelmotor und den Nabenmotor. Etablierte Schaltsysteme gibt es auch nicht viele – Nabenschaltungen (Getriebe), Kettenschaltungen, oder Tretlagergetriebe. Wenn man diese Systeme nun verheiratet, ergeben sich wenige sinnvolle Kombinationen: Nabenschaltung mit Mittelmotor, Kettenschaltung mit Mittelmotor, Nabenmotor mit Kettenschaltung oder Nabenmotor mit Tretlagergetriebe.
Aber … was wäre, wenn wir Mittelmotor und Tretlagergetriebe zusammenfügen könnten?
E-Bike-Motoren – der Status quo
Ein herkömmliches Antriebssystem an einem E-Bike (Pedelec) besteht immer aus einem Elektromotor, Sensorik-Tools (Drehmoment, Trittfrequenz, Geschwindigkeit), Steuerelementen (Remote, Display) und einer Kraftübertragung zum Hinterrad (Kette oder Riemen). Neben den eher speziellen Nabenmotoren, hat vor allem die Entwicklung von kraftvollen, haltbaren und leichten Mittelmotoren maßgeblich zum Erfolg moderner E-Bikes beigetragen . Denn: Fahrdynamisch ergeben sich am E-MTB vor allem mit Blick auf Gewichtsverteilung und Fahrwerksperformance gewisse Bedarfe, die den Nabenmotor aufs Abstellgleis verweisen. Primus in der Entwicklung dürfte der Bosch Performance Line CX sein, ohne den das E-Mountainbike und das E-Bike heute wahrscheinlich nicht da wären, wo sie sind. Wenn wir ein Kapitel zurückspringen, ergeben sich mit dem Mittelmotor zwei Möglichkeiten: Nabenschaltung – auch sie ist eher schwer und führt fahrdynamisch zu den gleichen Nachteilen wie ein Nabenmotor. Oder die Kettenschaltung – sie ist vergleichsweise leicht, extrem effizient, aber auch exponiert und systembedingt einem höheren Verschleiß ausgesetzt als gekapselte Systeme.
Aktuell ist der Status quo, dass ein Mittelmotor, beispielsweise ein Bosch CX oder TQ HPR60, ein größeres Kettenblatt unterstützt, das über eine Kette mit dem Hinterrad verbunden ist und dieses antreibt. Das Schaltwerk sitzt an der Hinterradachse. Um die verschiedenen Übersetzungsstufen und Entfaltungen zu bewerkstelligen, verschiebt es die Kette über die Breite der Kassette seitlich – und erzeugt damit einen Schräglauf der Kette in den meisten Gängen. Exponierte Position und Schräglauf erzeugen Schwachstellen im Hinblick auf Haltbarkeit und Verschleiß. Ein Running-System. Simpel, einfach wartbar, über lange Jahre optimiert und perfektioniert, mit tiefer Marktdurchdringung und einer großen Bandbreite an Anbietern. Also ein System mit deutlichen Vorteilen – und Nachteilen, die durch die immer stärker werdenden E-Motoren präsenter denn je werden.
E-Bike-Motoren – Schaltungsrevolution statt Evolution eines Klassikers
Ist das schon das Ende der Fahnenstange oder können neue Konzepte Paroli bieten und angestammte Platzhirsche herausfordern? Was wäre, wenn wir wirklich Mittelmotor und Tretlagergetriebe zusammenfügen könnten – mechanisch oder elektromechanisch? Die Rede ist von Motoren mit integriertem Schaltgetriebe – sogenannten Motor Gear Units (MGU) mit mechanischem Getriebe – oder von Continuously Variable Transmission (eCVT)-Antrieben, die mit mehreren Elektromotoren und einem stufenlosen Getriebe arbeiten. Bei beiden Konzepten erfolgt der Gangwechsel direkt im Motorgehäuse.
Wer aufmerksam gelesen hat, wird die Vorteile selbst benennen können: Auf die klassische Kettenschaltung kann verzichtet werden. Durch integrierte Schaltgetriebe im Inneren des Motorgehäuses entfallen verschleißanfällige Komponenten wie Schaltwerk und Kassette. Da die Schaltung intern geregelt wird, kann die Kette schnurgerade laufen. Das eröffnet die Möglichkeit, einen Riemenantrieb zu verwenden, der besonders wartungsarm ist und die Lebensdauer des gesamten Antriebs zusätzlich erhöht. Weniger Teile, weniger Verschleiß: Das dürfte die laufenden Kosten deutlich reduzieren. Zudem wird die bewegte Masse am Hinterrad weiter reduziert. Wie oben beschrieben – gut für die Fahrdynamik am vollgefederten Bike.
Was wäre wenn, ist die falsche Frage, denn diese Systeme gibt es bereits: Firmen, die dieses Thema schon länger auf der Agenda haben, sind beispielsweise Pinion aus Denkendorf/Deutschland, Effigear aus Maclas/Frankreich oder Intradrive aus Schottland/Großbritannien – die alle drei das System einer MGU im Portfolio haben. Bereits auf dem Markt ist außerdem das Decathlon Owuru-Motorsystem (entwickelt von Decathlon und der belgischen Tochterfirma E2 Drives) mit stufenlosem Automatikgetriebe (eCVT), welches ein innovatives, vollautomatisches, funktionierendes E-Bike-Antriebssystem darstellt. Warum wird dieses Thema dann jetzt so breitgetreten und aufgerollt? Die bisherigen Systeme kommen von Nischenherstellern, denen der Druck fehlte, ihre Systeme breit im Markt zu positionieren – und wenn man ehrlich ist, war das ausgereifte Mittelmotor-Kettenschaltungs-System den ersten MGU-Systemen auch in vielerlei Hinsicht überlegen. Okay, Decathlon ist vielleicht kein Nischenhersteller – durch das Vertriebsmodell und dem Fokus auf den eigenen Absatzkanal gilt aber auch hier: In der breiten Masse ist das System nicht angekommen.
Die wirkliche Revolution startet auf der Eurobike 2026 in Frankfurt: Zwei chinesische Player, die groß und stark genug sind, zeigten sehr interessante Motoren mit integrierter Schaltung. Avinox präsentiert das MG-Concept und Gobao den XP-Motor. Beide Mittelmotoren nutzen hierbei die eCVT-Technologie im Inneren des Gehäuses und verzichten damit auf eine Kettenschaltung am Hinterrad.
Wichtige Information: Bei Redaktionsschluss (Juli 2026) gab es noch keine Serienbikes mit den eCVT-Motoren von Gobao oder avinox.
eCVT und MGU – die Antriebe der Zukunft?
Eingeordnet haben wir eCVT und MGU bereits: Die beiden Antriebssysteme sind keine klassischen Motortypen wie Mittel- oder Nabenmotor, sondern Antriebs- bzw. Getriebekonzepte, die dort sitzen, wo üblicherweise der Mittelmotor sitzen würde, aber auch gleichzeitig die ansonsten an der Hinterradachse sitzende Schaltung beinhalten. Dabei arbeiten die Systeme jedoch grundverschieden und lösen Antrieb, Kraftübertragung und Steuerung auf unterschiedliche Arten.
Der Unterschied zwischen CVT und MGU liegt vor allem darin, wie die Übersetzung geregelt wird und wie Motor und menschliche Kraft zusammenarbeiten:
eCVT (Continuously Variable Transmission)
Eine eCVT simuliert durch den geschickten Einsatz eines simplen, mechanischen Getriebes, ein stufenloses Getriebe. eCVTs verschiedener Bauarten sind bekannt, im Fahrrad-Einsatz ist jedoch vor allem eine Variante realistisch. Während wir von den neuen Playern Avinox und Gobao noch keine Details kennen, beschreibt Enviolo (früher NuVinci, Hersteller einer stufenlos schaltbaren Nabe), das System als Continuously Variable Planetary (CVP). Enviolos System ist in der Nabe verbaut, hat den Motor nicht direkt mit integriert und wird vor allem an Trekking- oder Citybikes verwendet. Gobao und Avinox dürften diese Technologie nun einen Schritt weiterbringen: In Kombination mit dem Motor und nicht mehr an der Nabe, sondern im Bereich des Mittelmotors.
Das entscheidende Stichwort ist „Planetary“ – ein mechanisches Planetengetriebe, das aus einem Sonnenrad in der Mitte, Planetenrädern ums Sonnenrad herum und einem Außenrad besteht. Eines der drei Räder dient dabei als Abtrieb, stellt also die Verbindung zwischen Antrieb und Hinterrad her. Alle Räder können dabei aber durch einen Elektromotor angetrieben werden. Durch die Variation von Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit wird durch die unterschiedlichen Räder dann der Abtrieb geregelt – theoretisch stufenlos oder mit simulierten Schaltstufen. Es gibt dabei aber keine festen Gänge, sondern eine kontinuierlich veränderbare Übersetzung. Alles was Schaltstufen angeht, ist dabei eine Softwarelösung und abhängig von den Motoren im Inneren. Das dürfte auch einer der entscheidenden Punkte werden – je nach System treibt man als fahrende Person mechanisch gar nichts mehr an, sondern nur einen Generator. Damit ist es möglich quasi eine Drive-by-wire Lösung zu realisieren. Ob und wie stark sich das vom Antriebsgefühl eines herkömmlichen Antriebs unterschiedet, wird interessant.
In der Realität ergeben sich mehrere Szenarien: Während man in die Pedale tritt, sorgt das System dafür, dass die Trittfrequenz konstant bleibt und dich die Übersetzung automatisch an Steigung, Geschwindigkeit und Last anpasst. Hierbei arbeitet der Motor unterstützend, während das Getriebe die Übersetzung regelt. Alternativ gibt es festgesetzte Schaltstufen, die man sich konfigurieren kann, wie man will. Oder einen Automatik-Modus, der auf Kadenz und Eingangsleistung reagiert und die Trittfrequenz selbstständig regelt. Will man die Charakteristik eines Bikes mit CVT mit einem Satz beschreiben, dann könnte dieser lauten: „Das Rad passt sich mir an – nicht ich dem Rad.“
Vorteile
- Sehr gleichmäßiges Fahrgefühl
- Komfortable Gangwechsel
- Smoothes Schalten unter Last
- Wartungsarm
- Ideal für:
- Komfort
- Stadtverkehr
- Trekking
- entspanntes Fahren
Nachteile
- Mechanische Verluste im Getriebe
- Etwas weniger effizient bei sportlicher Fahrweise
- Weniger direktes Fahrgefühl
MGU (Motor Gear Unit)
Namhafteste Marke mit einer funktionierenden MGU ist Pinion, es gibt aber auch eine funktionierende MGU von der schottischen Marke Intradrive – ein E-Bike damit gibt es aktuell von Alutech. Pinion, die renomierte Marke aus Deutschland, kennt sich mit gekapselten Schaltgetrieben aus und hat seit 2023 einen leistungsfähigen Mittelmotor mit integriertem Schaltgetriebe im Programm, der in E-Mountainbikes und auch in Cargo- oder City-E-Bikes zum Einsatz kommt.
Bewege den Slider hin und her, um den Pinion-Motor mit integriertem 12-Gang-Getriebe von beiden Seiten zu sehen.
Pinion kombiniert in der MGU E1.12 einen starken Elektromotor und ein mechanisches 12-Gang-Getriebe in einem Gehäuse. Die Kraftübertragung erfolgt weiterhin mechanisch, heißt also: Die Pedalkraft gelangt mechanisch in das Getriebe, der Elektromotor speist sein Drehmoment ebenfalls in das Getriebe ein, das Getriebe übersetzt beide Drehmomente, um in Anschluss die Kraft über einen Riemen oder eine Kette mechanisch zum Hinterrad zu übertragen und selbiges anzutreiben.
Vorteile
- Sehr direktes, sportliches Fahrgefühl
- Hoher Wirkungsgrad bei dynamischer Fahrweise
- Wartungsarm
- Perfekt für
- Sport
- E-MTB
- Performance-orientierte Fahrer
- Lastenräder
Nachteile
- Technisch komplex
- mitunter spürbare Gangsprünge
- schwer
- teilweise recht laut
- großes Einbauvolumen
- teuer
Meinung @eMTB-News.de
Rein aus dem Blickwinkel von Wartungsarmut, Langlebigkeit und Servicefreundlichkeit dürfte der MGU/eCVT die Zukunft am E-Bike gehören. Banal gesagt: Ein Schaltwerk, das nicht mehr verbaut ist, kann auch nicht mehr kaputtgehen. Auch im Hinblick auf Schaltkomfort hat die neue Technologie die Nase vorn – komfortables Schalten im Stand (MGU) oder unter Volllast, um nur mal zwei Keyfeatures zu nennen.
Spannend wird es trotzdem, denn viele Fahrerinnen und Fahrer haben Schalten über Jahre erlernt, sich daran gewöhnt und brauchen – gerade im sportlichen Einsatz – mitunter auch das spezielle Feedback, wenn ein Schaltwerk die Kette bewegt und auf ein anderes Ritzel schiebt.
Die eingangs gestellte Frage, ob der Mittelmotor mit Kettenschaltung ausgedient hat, lässt sich nicht absolut beantworten. Letztendlich müssen wir abwarten, wie leistungsfähig zukünftige E-Bike-Motoren mit integrierter Schaltung – egal, ob eCVT oder MGU – unter realen Bedingungen, beispielsweise im harten Trail-Alltag, wirklich sind. Interessant sind die neuen Technologien aber in jedem Fall!
Wie siehst du das, in welcher Technologie steckt mehr Potenzial? Meinst du, Bosch, SRAM, Shimano und Co. arbeiten an ähnlichen Konzepten?
Auch in unserem aktuellen Podcast sprechen wir über Mittelmotoren mit integrierter Schaltung – hör doch mal rein:
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127 Kommentare
» Alle 127 Kommentare im Forum lesen →Ja, das ist so. Gibt/gab es z.B. von Intend und schon viel früher von Shimano. Hatte ich mal an einem Tourenrad, man konnte im Rollen schalten, aber wenn die Hose in Kettenblatt kam…
Da gibt es aber nur ca. eine Umdrehung am Kettenblatt und keine dauerlaufende Kreissäge.
Kette und Riemen können in beide Laufrichtungen die selbe Kraft und somit auch Leistung übertragen.
Das einzige Problem hier ist, dass man auf der Unterseite keinen Kettenspanner verbauen kann.
Der Hinterbau müsste so konstruiert werden, ev. mit einer Kettenumlenkung wie bei HighPivot, dass beim Einfedern keine Änderung der benötigen Kette statt findet.
Mein Shimano Tourer hatte ein Schaltwerk, weshalb es auch eher suboptimal lief. War aber trotzdem leichtgängig genug um im Rollen Gang für Gang zu Schalten.
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