Wie viele Gänge hat ein Motorrad durchschnittlich?

Die Anzahl der Gänge bei Motorrädern ist ein wichtiger Faktor, der die Leistung, Effizienz und das Fahrerlebnis beeinflusst. Im Folgenden werden verschiedene Aspekte beleuchtet, die bei der Wahl der Gangzahl eine Rolle spielen.

Die Entwicklung der Gangzahl bei Motorrädern

Unter handgeschalteten Pkw haben sich, über die letzten Jahrzehnte betrachtet, 5 Gänge als Optimum herauskristallisiert. Damit lässt sich bei gekonnter Abstufung im Grunde genommen für jede Fahrsituation ein passender Gang darstellen, und die Anzahl an Gängen sollte niemanden überfordern. Handgeschaltet gibt es in letzter Zeit bis zu 7 Gänge, was ich persönlich für ziemlich unübersichtlich viel halte.

Bei Automatikgetrieben hat man sich früher sehr lange mit 4 oder gar nur 3 Gangstufen zufriedengegeben. Erst in letzter Zeit, als ein verstärktes Augenmaß auf die Effizienz auch dieser Getriebe gelegt wurde, hat man bei der Anzahl an Gangstufen so richtig aufgetrumpft. Zuerst Audi / BMW mit 8 Stufen, dann Mercedes mit 9, zuletzt Ford mit sogar 10 Stufen.

Warum mehr Gänge sparsamer sein können

Es stimmt, mehr Gänge wären sparsamer. Das liegt einerseits daran, dass die Gangsprünge kleiner werden können, was den Motor näher im Bereich seines Effizienzoptimums halten kann, andererseits ist auch die Reduktion der Motordrehzahl relevant, diese verringert einerseits die Reibung, andererseits erhöht sie die Motorlast - beides verbessert den Wirkungsgrad.

Trotzdem sind auch Fahrzeuge mit 10 Gängen auf der Autobahn manchmal nicht sparsamer, weil der größte Gang irgendwann nicht mehr länger (und somit effizienter) ausgelegt werden kann. Aber auch innerstädtisch sparen die kleineren Gangsprünge nicht so viel Sprit ein, dass es sich nur aufgrund dessen lohnen würde, statt 4 gleich 10 Gänge zu verbauen.

Moderne Motoren haben doch ein relativ weites Drehzahlband in dem sie sehr nahe am optimalen Betriebszustand arbeiten. Daher machen einfach mehr als 8 Gänge generell keinen Sinn mehr. Einzige Ausnahme sind Motoren, die generell schon nicht sehr hoch drehen, ich rede hier von großvolumigen Dieseln. In Verbindung mit einem hohen Fahrzeuggewicht machen viele Gänge natürlich wieder mehr Sinn. In dieser Fahrzeugklasse sind 12, 14 oder sogar 18 Gänge aber schon längst etabliert.

Die Grenzen der Gangzahl

Ich will jetzt nicht sagen, dass es nicht möglich sei, die Frage ist nur, ist es auch sinnvoll? Ab einer gewissen Anzahl von Gängen ist das Getriebe nur noch am hin und her schalten und dabei versickert mehr Energie als eingespart werden kann.

Wegen der Effizienz. Bei mehr Teilen geht auch mehr kaputt. Kostet alles mehr und bringt nur wenig. Vielleicht scheut man auch die 50+ kg Extragewicht und den entsprechend komplizierteren Aufbau. Die Rotationsmasse im Getriebe erhöht sich natürlich auch.

Das Exponentialgetriebe: Eine neue Getriebegeneration

Ein völlig neues Getriebe, das bei sehr kompakter Bauweise eine extrem hohe Anzahl von Gängen bietet, hat die Faller Licence B.V. entwickelt. Hier stellt das Unternehmen die neue Getriebegeneration vor:

So funktioniert das Vielgang-Getriebe

Das Getriebe besteht aus mehreren Haupt- bzw. Primärwellen mit je einem Zahnrad, die auf ihrer Antriebsseite mittels einer Kupplung in der Art eines Synchronrings entweder an ein Antriebsaggregat oder an eine andere, vorgelagerte Welle angekuppelt werden kann; weiter aus einer oder mehreren Neben- bzw. Sekundärwellen, die identisch aufgebaut sind.

Die Kraftübertragung auf eine Sekundärwelle kann an jeder beliebigen Stelle erfolgen und von dort aus auch an jeder beliebigen, nachgeordneten Stelle wieder auf eine Hauptwelle zurückgeführt werden. Eine Kupplung zwischen Antriebsaggregat und Getriebe dient als Anfahrhilfe, alle anderen Gänge können fast ohne Unterbrechung des Kraftschlusses in Bruchteilen einer Sekunde geschaltet werden.

Dieses neue Getriebe wird als Exponentialgetriebe bezeichnet, weil es sich hinsichtlich des Kraftflusses wie Exponentialzahlen verhält und in seinem Aufbau deren Logik entspricht. Je nach Anzahl der vorhandenen Nebenwellen (1, 2 oder evtl. sogar 3) und Zahnradebenen berechnet sich die Anzahl der Gänge wie folgt:

Anzahl der Gänge = (Anzahl der Wellen)(Anzahl der Zahnradebenen - 1)

Die Anzahl der möglichen Gänge lässt sich mit jeder weiteren Zahnradebene beliebig auf 32, 64, 128, usw. ausweiten.

Noch weit progressiver entwickelt sich die mögliche Anzahl der Gänge mit zwei Nebenwellen:

Mit einer Hauptwelle, zwei Nebenwellen und 3 Zahnradebenen (nur 9 Zahnräder) lassen sich 32, also 9 Gänge schalten.

Mit einer Hauptwelle, zwei Nebenwellen und 4 Zahnradebenen (nur 12 Zahnräder) lassen sich 33, also 27 Gänge schalten.

Mit einer Hauptwelle, zwei Nebenwellen und 5 Zahnradebenen lassen sich sogar 34, also 81 Gänge schalten.

Wie viele Gänge sind sinnvoll?

Die Frage, ob 27, 32 oder gar 64 oder 81 Gänge überhaupt sinnvoll sind, beantworten die Experten der Faller Licence B.V. hinsichtlich des hierfür nötigen Aufwandes in Verbindung mit den sich ergebenden Möglichkeiten mit einem deutlichen „Ja“.

Flexibilität

Die Parameter des Getriebes hinsichtlich Drehzahl und Drehmoment sowie Abstufung und Spreizung sind für jedes Einsatzgebiet frei festzulegen.

Um den Motor in einem sehr engen Drehzahlbereich arbeiten zu lassen, ist eine hohe Spreizung erforderlich. Die Gänge können dabei automatisch der Reihe nach geschaltet werden. Bei einem Getriebe mit 32 Gängen und einer geometrischen Abstufung mit einem Stufensprung von 10 % beträgt die Spreizung bereits mehr als 1:21; mit einem 20 % Stufensprung und nur 16 Gängen beträgt die Spreizung mehr als 1:18. Die Drehzahl könnte sich dann in einem Band von ca. 150 n/min bewegen.

Durch die Möglichkeit, beliebig zwischen den Gängen zu springen, können auch die Stufensprünge so programmiert werden, dass mit einem Getriebe sowohl lange, optimale als auch kurze Auslegungen gefahren werden können. So ist es möglich, beliebig viele Programme bzw. Schaltstrategien für alle möglichen Fahrsituationen zu implementieren.

Abhängig vom abverlangten Drehmoment (Drehmomentsensor), zum Beispiel für Bergfahrt, können die Stufensprünge automatisch kleiner oder größer geschaltet werden.

Durch die kleinen möglichen Drehzahlsprünge kann der Motor ständig im optimalen Leistungs- bzw. Drehmomentbereich laufen. Dadurch sinkt der Treibstoffverbrauch laut der Entwickler der Faller Licence B.V. um 15 % bis 20 %.

Vorteile des Exponentialgetriebes

  • Schalten fast ohne Zugkraftunterbrechung
  • Beliebiges Überspringen von Gängen möglich
  • Sehr schnelle Schaltvorgänge, auch mit manuell überlagerter Betätigung, z.B. für den Rennsport
  • Guter Wirkungsgrad im Vergleich zu (Wandler-)Automatikgetrieben
  • Günstiger Platzbedarf für alle Fahrzeuge
  • Viele Gleichteile (auch mit manuellen Schaltgetrieben), dadurch hohe Stückzahl zu günstigen Kosten
  • Kurze Montagezeiten und niedrige Montagekosten
  • Die üblichen Vorteile von Automatikgetrieben (Sicherheit gegen Abwürgen, Verschalten und Überdrehen des Motors)
  • Strategien zum optimalen Verbrauch, zu besonderer Sportlichkeit oder zum motorschonenden Betrieb während der Kaltlaufphase
  • Kein permanenter Kraftbedarf um die Kupplungen offen oder geschlossen zu halten
  • Gegenseitiges Sperren von Gängen unmöglich

Drehmoment und Drehzahl

Drehmoment und Drehzahl :Welten prallen aufeinander, wenn ein Sportmotor aus minimalem Hubraum Spitzenleistung herauskitzeln soll, ein Cruiser-Triebwerk seine Kraft dagegen aus maximalem Volumen schöpfen kann.

In puncto Spitzenleistung liegen beide Motoren gar nicht weit auseinander. 118 PS nennt Kawasaki für den Supersportler, 103 PS soll der derzeit hubraumstärkste Cruiser auf dem Markt bieten. Aber die Art und Weise, wie diese Leistung zustande kommt, könnte unterschiedlicher kaum sein.

Ähnliche Spitzenleistung bei völlig unterschiedlichen Drehzahlen, das ergibt zwangsläufig zwei grundverschiedene Drehmomentverläufe. Mit 177 Newtonmetern bei 3200/min steht an der Kurbelwelle der VN 2000 mehr als zweieinhalbmal so viel Drehmoment an wie beim kleinen Reihenvierer, der das Maximum von 67 Nm bei 11000/min erreicht.

Für die Dimensionierung aller Antriebskomponenten spielt das Drehmoment eine besondere Rolle, insbesondere hohe Spitzen bei niedrigen Drehzahlen belasten den Antriebsstrang enorm.

Neben den ohnehin schon gewaltigen Mittelwerten des Drehmoments muss im Fall der VN berücksichtigt werden, dass es bei sehr niedrigen Drehzahlen in nur zwei Zylindern produziert wird. Das bringt mehr Ungleichförmigkeit mit hohen Spitzenwerten, wenn einer der beiden Töpfe zündet. Dementsprechend großzügig muss alles ausgelegt werden, was das Drehmoment auf das Hinterrad überträgt. Angefangen von der Zahnkette als Primärtrieb über die große Kupplung, die mit 8,1 Kilogramm mehr als das Doppelte des ZX-6R-Bauteils wiegt. Schließlich geht es weiter über das üppig ausgelegte Fünfganggetriebe samt Vorgelegewelle.

Drehmoment und Drehzahl: Stammtischparolen

In einem sind sich Biker einig: Wichtig ist, was hinten rauskommt. Doch wie der Vortrieb zustande kommt, darüber herrscht viel Verwirrung.

  • Leistung und Drehmoment haben nichts miteinander zu tun: Völlig falsch. Beides ist sogar direkt aneinander gekoppelt, und zwar über die Drehzahl.
  • Vierzylinder sind nicht elastisch: Da muss man unterscheiden zwischen den Messwerten und dem subjektiven Erlebnis.
  • Einzylinder haben den besten Durchzug: Ein subjektiver Eindruck der Single- Piloten, der mit der Realität rein gar nichts zu tun hat.
  • Ein- und Zweizylinder sind weniger drehfreudig: Zumindest, wenn man es auf den Gesamthubraum bezieht.
  • Viel Drehzahl braucht wenig Masse: Nur mit leichten Motorteilen lassen sich höchste Drehzahlen erzielen.
  • Drehen lassen ist ungesund: Stimmt nur teilweise.
  • Hohe Drehzahlen verlangen eine kräftige Dimensionierung: Im Gegenteil: Viel Drehmoment belastet die gesamte Mechanik des Antriebstrangs am meisten.
  • Ein linearer Leistungsanstieg kommt am besten: Genau umgekehrt: Ein Drehmomentloch führt oft dazu, dass der Anstieg danach umso spektakulärer empfunden wird.
  • Die Durchzugswunder: Durchzug hat ganz gewiss etwas mit dem Drehmomentverlauf zu tun, ohne Kraft im Keller geht da nichts.

Die richtige Drehzahl für sparsames Fahren

Generell ist zum Spritverbrauch zu sagen, das er nicht wie oft behauptet Drehzahlabhängig ist, sondern er hängt massgeblich von der Stellung der Drosselklappe ab. Auf deutsch heisst das, je mehr Gas ich gebe, desto mehr Sprit brauche ich. Klingt banal, hat aber u.U. ziemliche Auswirkungen.

Wenn man z.B. mit 4000 U/min bei 100km/h mit Halbgas eine leichte Steigung befährt, braucht man mehr Sprit als wenn man das gleiche mit 6000 U/min und Viertelgas macht. Aus eingener Erfahrung kann ich nur sagen, das ich mit höherdrehendem Motor und weniger Gas fast 10% weniger Sprit brauche.

Am Mopped kann man das schön testen indem man am Gasgriff mit einem weissen Stift ein paar Markierungen anbringt (z.B für jedes 1/8 einen) und dann mal ein paar Tankfüllungen wie üblich mit wenig Drehzahl fährt und dabei beobachtet wieviel Gas man eigentlich immer gibt. Danach macht man das gleiche mal mit bewusst wenig Gasgeben anhand der Markierungen und das Tempo dafür halten indem man einen oder zwei Gänge niedriger schaltet.

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