Die MotoGP ist die technologische Spitze im Motorradbau. In keiner anderen Rennserie kommen so komplexe Technologien zum Einsatz wie in der Königsklasse der Motorrad-WM. In der Vergangenheit konnten einige der Entwicklungen in die Serie übertragen werden.
Es gibt eine lange Liste an Technologien, die aus dem Rennsport kommen und sich in der Serie etablieren konnten. Dazu zählt zum Beispiel die Traktionskontrolle, die man heutzutage in nahezu jedem Serienmotorrad vorfindet. Aber auch in Sachen Aerodynamik konnten Erfahrungen übertragen werden.
Funktionsweise von Seamless-Getrieben
Seit der Saison 2011 kommen in der MotoGP Seamless-Getriebe zum Einsatz. Honda überraschte die Konkurrenz in der finalen Saison der 800er mit einem innovativen Getriebe, das die Gänge nahtlos wechselte. Dadurch war die RC212V für die HRC-Piloten fahrbarer als das 2010er-Modell. Die Gänge konnten fortan an Stellen der Rennstrecke gewechselt werden, an denen ohne Seamless-Getriebe Probleme entstanden.
Zudem wurden die Reifen weniger stark beansprucht, was auf eine Renndistanz einen erheblichen Vorteil ausmachte. Casey Stoner holte mit der RC212V doch noch einen Titel für Honda, bevor die 800er-Ära zu Ende ging.
Ducati zog als erster Hersteller nach. Die Italiener ließen bei Xtrac in England ein Seamless-Getriebe entwickeln. Yamaha stellte den Werkspiloten erst im finalen Drittel der Saison 2013 ein Seamless-Getriebe bereit. Im Gegensatz zum Honda-Getriebe funktionierte die erste Version des Yamaha-Seamless-Getriebes aber nur beim Hochschalten. Zudem waren nicht alle Gangwechsel nahtlos.
Erst für die Saison 2015 schob Yamaha ein komplett nahtlos arbeitendes Getriebe nach, das auch beim Herunterschalten funktioniert. Dadurch waren Valentino Rossi und Jorge Lorenzo vor allem beim Anbremsen deutlich konkurrenzfähiger als zuvor. Während die Evolution des Yamaha-Getriebes oft thematisiert wurde, geriet das Ducati-Seamless-Getriebe etwas in Vergessenheit.
Über Seamless-Getriebe gibt es viele Diskussionen. Alle denken immer, es gibt nur eine Art und Weise, wie ein Seamless-Getriebe arbeitet. Doch das entspricht nicht der Realität. Wenn man sich mit den Ingenieuren unterhält, dann erfährt man, dass sich die Seamless-Getriebe stark unterscheiden. Das Honda-Getriebe arbeitet ganz anders als das von Yamaha. Sicher wurden alle Getriebe in den vergangenen Jahren besser. Die Gangwechsel konnten deutlich verbessert werden.
Die Technik hinter den Seamless-Getrieben
MotoGP-Werksrenner besitzen Getriebe, die sich ohne Unterbrechung der Zugkraft blitzschnell schalten lassen. Deshalb heißen sie „seamless transmissions“, „nahtlose Getriebe“. In der Superbike-WM wiederum peppt man konventionelle Getriebe mit jeder Menge Elektronik auf. Wie geht das - und was bringen sie im Rennen?
Wir sehen die entscheidende Phase eines Grand Prix. Die Piloten durchfahren eine lang gezogene Kurve, ihre Hinterreifen arbeiten an der Rutschgrenze und ziehen feine schwarze Striche. Wir hören, wie die Fahrer noch in Schräglage hochschalten, bevor sie die folgende Gerade entlangsprinten. Hätten sie ein normales Getriebe, wären die Reifenspuren an dieser Stelle unterbrochen und würden erst einige Zentimeter weiter vorn wieder einsetzen; Zeichen einer kurzzeitigen Unterbrechung der Zugkraft und ihres erneuten Einsetzens.
Selbst die nur wenige Hundertstelsekunden währende Unterbrechung bei einem konventionellen Getriebe bewirkt zunächst eine Gewichtsverlagerung nach vorn, dann wandert das Gewicht wieder nach hinten. Reifenschlupf, der plötzlich aus- und dann wieder einsetzt, verstärkt den Effekt. Weil die Motorräder dabei immer noch etwa 45 Grad schräg fahren, können die dabei entstehenden Ein- und Ausfederkräfte nur zu etwa 70 Prozent von den Federelementen kompensiert werden, deren Arbeitswege aber wegen der einwirkenden Radialkräfte in Schräglage ohnehin schon fast ganz aufgebraucht sind.
Die Reifen, die in diesem Moment Seiten- und Antriebskräfte am physikalischen Limit übertragen, müssen also plötzlich auch noch Kraftspitzen abfedern. Lenkmomente und kleine Rutscher sind die Folge, die der Fahrer spürt. Vielleicht wird er trotzdem das Gas voll aufgedreht lassen, auf jeden Fall wird der Reifen aber zusätzlichen Stress erleiden.
Oder 140-mal weniger mit einem sogenannten Seamless-Getriebe. Plus die Möglichkeit, ohne Fahrwerksreaktionen im Drift zu schalten. Gegenüber dem Entfallen der Schaltpausen sind dies viel größere Vorteile. Doch wie kommen sie zustande? Egal, ob man die von Honda patentierte Lösung betrachtet oder die Systeme, die Ducati und Yamaha vermutlich verwenden, alle Getriebe werden in zwei Punkten Gemeinsamkeiten haben: Erstens sind die Massen der für einen Gangwechsel nötigen Teile und deren Wege extrem reduziert, und zweitens sind sie so konstruiert, dass zwei Gänge für einen Zeitraum von wenigen Sekundenbruchteilen gleichzeitig im Eingriff sind. Bevor ein Zahnradpaar aussetzt, hat das andere bereits übernommen.
Um dies zu erreichen, hat Honda die Richtung des eigentlichen Schaltvorgangs gegenüber dem konventionellen Getriebe geändert; die Sperrklinken, welche die losen Zahnräder der Abtriebswelle nacheinander kraftschlüssig mit der Welle verbinden, bewegen sich, Kipphebeln gleich, in radialer Richtung, also vom Zentrum der Welle weg nach außen. Sie sind sehr klein und legen nur einen winzigen Weg zurück. Die Anordnung der Zahnräder ist kurioserweise genau so wie bei den Ziehkeilgetrieben von Hercules und Zündapp in den 70er- und 80er-Jahren.
Diesem Problem begegnen die Ingenieure von Honda durch eine dicke Abtriebswelle und die schon genannten Sperrklinken. Sie sind auf stabilen Achsen gelagert, die parallel zur Abtriebswelle in Ausfräsungen liegen. Das Drehmoment wird also vierfach pro Zahnrad und relativ „breit“ statt wie bei den früheren 50ern punktuell übertragen. Eingerückt werden die Sperrklinken durch einen fast schon feinmechanischen Federmechanismus, ausgerückt durch Kulissen, also vier Metallstreifen mit Aussparungen, die parallel zur Getriebewelle gezogen werden. Es ist die genau bemessene Länge dieser Aussparungen, die den kurzen gleichzeitigen Einsatz zweier Gangradpaare ermöglicht.
Die zweite Möglichkeit, nahtlos die Gänge zu wechseln, behält die axiale Schaltrichtung konventioneller Klauengetriebe bei. Statt aber wie in modernen Serienmotorrädern ganze Zahnräder oder gar Doppelzahnräder und mithin eine große Masse Stahl seitlich hin- und herzuschieben, werden durch hauchdünne Schaltgabeln lediglich Sperrringe bewegt.
Vollendet werden beide Grundkonstruktionen durch ein wichtiges Nebenaggregat: eine Kraftmessdose am Getriebeausgang plus ausgefeilte Elektronik. Durch die Kraftmessdose kann das am Hinterrad wirksame Drehmoment im Augenblick des Schaltens erfasst und durch die elektronische Drosselklappensteuerung unmittelbar danach genau das gleiche Drehmoment bereitgestellt werden, obwohl der Motor nach dem Schalten ein viel höheres Drehmoment entwickelt. Erst dieses Zusatzsystem ermöglicht das gleichmäßige Durchziehen eines Drifts trotz Hochschaltens.
Technologietransfer in Serienmotorräder
"Es stimmt, dass wir das Seamless-Getriebe bisher nicht in einem Serienmotorrad verbaut haben", kommentiert Honda-Ingenieur Takeo Yokoyama. "Doch wir konnten sehr viele Dinge in der MotoGP lernen. Das Seamless-Getriebe selbst wurde bisher nicht (in die Serie) übernommen. Doch es gab einen Grund, warum wir es in der MotoGP verwenden. Einige Technologien und Aspekte wurden aber übertragen."
Honda zählt dennoch zu den Herstellern, die vergleichsweise konservativ mit dem Wissen umgehen, das in der MotoGP erarbeitet wird. Das sportliche Flaggschiff der Honda-Produktpalette, die CBR1000RR-R Fireblade, verfügt über eine andere Motorkonfiguration wie das MotoGP-Bike.
Yamaha entwickelte in der MotoGP den Reihen-Vierzylinder-Motor mit Hubzapfenversatz und Big-Bang-Zündfolge. Der charakteristisch klingende Crossplane-Motor unterscheidet sich deutlich von den klassischen Reihenmotoren mit Screamer-Zündfolge. Seit über zehn Jahren wird die Yamaha R1, das Superbike von Yamaha, mit dem Crossplane-Motor ausgerüstet. Während der MotoGP-Motor aber über eine pneumatische Ventilsteuerung verfügt, müssen sich R1-Kunden aus Kostengründen mit klassischen Ventilfedern zufriedengeben.
Kein anderer Hersteller brachte in den zurückliegenden Jahren neue Technologien schneller in die Serie als Ducati. Die 1098R war das erste Straßenmotorrad mit Traktionskontrolle. Die Panigale V4R brachte Winglets im MotoGP-Stil in die Serie. Ducati verwendet bei der Panigale V4 nicht nur das gleiche Motorkonzept wie im Grand-Prix-Sport. Die Italiener bieten ihren Kunden als einziger Hersteller die gleiche Ventilsteuerung wie in der MotoGP an.
Andere Technik-Highlights, wie das Seamless-Getriebe oder das höhenverstellbare Fahrwerk, konnte aber auch Ducati noch nicht in die Serie bringen. "Man sollte niemals nie sagen. Dinge, die jetzt unmöglich auf die Serie übertragbar zu sein scheinen, könnten in den kommenden Jahren möglich sein. Dazu zählen auch die Carbonbremsen, die hohe Temperaturen benötigen, um richtig zu funktionieren.
Ducati nutzt die MotoGP auch, um ihre Ingenieure auszubilden. "Die Erfahrungen aus dem Rennsport sind für Ducati sehr wichtig, um eine methodische Arbeitsweise zu transferieren. Wir bilden Ingenieure aus. Der Leiter der Entwicklung der Serienmodelle ist ein guter Kollege und Freund, mit dem ich zehn Jahre in der Rennabteilung zusammengearbeitet habe. Wir tauschen und sehr regelmäßig aus und unterstützen uns.
Von den fünf verbliebenen Herstellern in der MotoGP ist KTM der einzige Hersteller, der kein Superbike anbietet. Die KTM RC16 unterscheidet sich vor allem im Bereich Motor stark von den Modellen, die KTM in der Serie anbietet.
Sebastian Risse erklärt: "Im Moment verwendet niemand ein Seamless-Getriebe bei einem Serienmotorrad. Doch was wir hier gelernt haben, konnte dennoch übertragen werden. Natürlich gibt es einige Komponenten, die bisher nicht verwendet werden. Ich stimme Aprilia zu, dass das Ride-Height-Device heraussticht und nicht verwendet wird.
Alles was uns hilft, das Potenzial zu verbessern und Performance zu finden, ist positiv. Bagnaia glaubt im Gegensatz zu Quartararo aber nicht, dass die japanischen Marken die Entwicklung "verschlafen" haben: "Yamaha führt die Weltmeisterschaft an. Sie haben gewonnen. 2020 hat Suzuki gewonnen. Die Europäer verbessern sich, aber uns fehlt immer noch etwas", verweist Bagnaia auf die Statistik.
Als analytischer und nachdenklicher Fahrer ist die Meinung von Andrea Dovizioso immer interessant. "Und in diesem Kontext ist es eine große Hilfe, wenn man Techniker vom Kaliber der Formel 1 holt. Das ist die Richtung, in die wir seit Jahren gehen", sagt Dovizioso dem Autor dieser Zeilen.
Die MotoGP hat in den vergangenen Jahren Formel-1-Technologien adaptiert. Seamless-Getriebe gibt es in der Formel 1 seit 2005. In einem Formel-1-Team arbeiten 120 Leute an der Aerodynamik. In der MotoGP sind es viel weniger Leute, die sich um das gesamte Motorrad kümmern. Es geht nicht darum, die Formel 1 zu kopieren oder die MotoGP in die Formel 1 auf zwei Rädern zu verwandeln. Sondern es geht um die Erfahrung, die Organisation und die Technologie, die die Formel 1 hat.
Ducati schaltet nahtlos
Seamless-Getriebe sind seit gut 10 Jahren Standard in der MotoGP. Sie funktionieren wie ein Doppelkupplungsgetriebe, mit nur einer Kupplung. Ducati scheint das System für die Straße zu adaptieren. Als Honda im letzten MotoGP-Jahr der 800er-Klasse 2010 das Seamless-Getriebe brachte, musste es von einem eigenen Sicherheitsmann bewacht werden. So revolutionär war das System. Die Fahrer konnten so unter Volllast und ohne Unterbrechnung der Zugkraft die Gänge hochschalten und so den sogenannten Shift-Shock unterbinden. Der tritt bei schnellen Gangwechseln unter hoher Last auf, bringt durch Drehmomentspitzen Unruhe ins Fahrwerk und quält den Reifen zusätzlich. Auf der Straße kann man den Shift-Shock per Quickshifter spüren, wenn beim Gangwechsel das Heck leicht wackelt oder das Motorrad sich kurz um die Hochachse bewegt. Seamless macht dem Shift-Shock ein Ende. Klar, dass alle Hersteller nachzogen. Ducati waren die ersten. Und sie sind wohl auch die ersten, die die Funktion auf die Straße bringen wollen.
Seamless vs. Doppelkupplung
Im Grunde funktioniert das Seamless-Getriebe wie das DCT von Honda, nur eben mit nur einer Kupplung. Eine konventionelle Schaltwalze legt auf einer zweigeteilten Eingangswelle immer zwei Gänge zeitgleich ein. Dabei läuft die eine Gangpaarung frei, während die anderen das Drehmoment überträgt. Leitet der Fahrer konventionell per Fuß einen Schaltvorgang ein, dann dreht er nicht nur die Schaltwalze, sondern schließt auch den Freilauf des nächsten Ganges, während der vorherige Gang herausgenommen wird. Mit dieser Drehung wird dann bereits der nächste Gang vorgelegt. Das DCT Getriebe von Honda arbeitet ähnlich, nur wird hier der Kraftschluß per zweiter Kupplung gesteuert.
Beim Seamless-Getriebe übernimmt diese Aufgabe eine Art Freilauf mittels eines starken Rollenlagers, dass über eine Nabe mit Kraft beaufschlagt wird oder eben nicht. Jetzt kommt der zweite wichtige Teil: es reicht nicht allein die Kraft von der Welle zu nehmen, auch die Gangräder der vorgelegten Paarung müssen freilaufen. Sonst würde sich das Getriebe bremsen, unter Umständen selbst zerstören. Das geschieht mittels Sperrklingen in der Lagerung der Zahnräder. Kommt keine Last auf den Teil der Welle, dann drehen die Räder frei. Wird durch den Schaltvorgang die Kraft zum nächsten Gang geschlossen, drehen schließen kleine Aussparungen in der Welle die Sperrklinken genau in dem Moment in dem der Kraftschluß umschaltet. Eine kleine feinmechanische Meisterleistung. Und genau hier, wie auch bei den beiden nabengesteuerten Rollenlager, liegt das größte Potenzial: Die Teile müssen Tausende von Kilometern ohne Revision oder Ausfall halten. Im Rennsport werden die Getriebe regelmäßig revidiert.
Panigale mit MotoGP-Getriebe?
Die gezeigte Konstruktion dürfte sich am Ende doch etwas von der aus der MotoGP unterscheiden, da die mechanischen Lösungen klar auf einen Einsatz in einem bestehenden Getriebegehäuse eines konventionellen Motors hinweisen. Ducati möchte das in der Patentschrift auch klargestellt wissen. Somit ist der Einsatz als Seriengetriebe in einer neuen Panigale V4 denkbar und später auch in anderen leistungsstarken Motoren.
Der größte Vorteil ist: Das Getriebe braucht keine elektronischen oder hydraulischen Komponenten. Die Verpflichtung von Technikern aus der Formel 1 hat zur Veränderung der MotoGP beigetragen. Denn die Rolle der Ingenieure wird im Vergleich zum Einfluss des Fahrers immer wichtiger. Die letzte große Erfindung einer japanischen Marke war das Seamless-Getriebe. Dieses Getriebe, mit dem ohne Zugkraftunterbrechung geschaltet werden kann, wurde im Jahr 2011 in der MotoGP eingeführt.
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