Aan de vooravond van de versnellingsbakrevolutie

De automatische versnellingsbak zet zijn opmars in autoland door en ook bij motorfiets-transmissies is er verandering aanstaande, maar geen automaten. De naadloze versnellingsbak is onderweg. Hoe MotoGP-techniek op straatmotoren belandt en waarom er meer winst te behalen valt dan elke snellere rondetijden.

Als één specifiek deel van het moderne motorblok de laatste jaren steeds meer aandacht gekregen heeft, is het de versnellingsbak wel. De quickshifter is zo’n innovatie waarvan je niet wist dat je het wilde hebben tot je het had. Een beetje als een iPad. Op het eerste gezicht is zo’n quickshifter kansloos lui speelgoed – je kent dat soort praat wel: ‘een echte vent schakelt zonder koppeling’. Maar eenmaal aan een quickshifter, kom je er ook niet zomaar van terug. Een quickshifter voegt zo veel meer toe aan de rijbeleving dan enkel tijdswinst. Ja, volgas opschakelend de bak door is een kick die niet gaat vervelen. Op het circuit levert het zeker tijdswinst op. Hoe veel precies? Ferrari had in de F1 ooit een bak-update waarmee ze 0,0001 seconde sneller per keer konden schakelen. Het leverde ze een pole op die ze anders niet hadden gehad.

Tijdwinst is op de openbare weg van secundair belang. Belangrijker is stabiliteit. Het haast naadloze opschakelen met een quickshifter vermindert lastwissels en daarmee verstoring van het rijwielgedeelte. De motor wordt er simpelweg stabieler van. Die snellere rondetijd komt maar deels door de kortere onderbreking van power tussen de verzetswissels, maar meer nog doordat de motor minder beweegt. Zoals wanneer je het gas plots dichtgooit, voel je zelfs met een quickshifter dat de motor heel even naar voren en weer naar achter schommelt als je opschakelt. Veel lijkt het niet, maar het gestroomlijnde schakelen met de quickshifter zorgt voor meer rust in de motorfiets. Je hebt uiteindelijk simpelweg meer grip en dus een gemakkelijker te rijden motorfiets. Het is een opstelsom.

Niet het eindstation

Ondanks dat de quickshifter een topinovatie is, is het bepaald geen eindstation. De elektronische schakelhulp is namelijk nog altijd een tussenoplossing. Er blijft een onderbreking nodig. Hoe minimaal ook, op het moment dat de quickshifter de ontsteking onderbreekt is er een klein dipje in het toerental. Dat is noodzakelijk om van de ene versnelling naar de andere te komen. Tussen elke versnelling passeert het schakelmechanisme een kortstondig neutraalmomentje, wanneer de ene versnelling gelost wordt en de volgende aan de beurt is. Als de quickshifter niet geprogrammeerd zou zijn de ontsteking te onderbreken en het motor-tempo te verlagen, zou het toerental juist pieken tijdens dat vrijloopmomentje. Ook weer, kortstondig. Alleen hoef je niemand uit te leggen dat een langzamer draaiend tandwiel tegen een tandwiel aanslingeren dat juist aan het versnellen is, foute boel is. De quickshifter optimaliseert de mechanieken van de hedendaagse motorfietsversnellingsbakken. Niet gek dus dat steeds meer motoren, van klein naar groot met een quickshifter uitgerust worden. Toch is de volgende stap aanstaande; de naadloze versnellingsbak.

Is het tijd om ketting en cardan met pensioen te sturen?

Doordacht

In de MotoGP speelde Honda onder leiding van HRC’s meesterbrein Shuhei Nakamoto een doordacht spel door te opperen ingewikkelde experimentele dubbele-koppelingssystemen in de Grands Prix te verbieden. Zou veel te duur zijn. Dat terwijl Honda voor haar straatmodellen tegenstrijdig genoeg het Dual Clutch System ontwikkelde – nog altijd het enige volledig naadloze versnellingsbaksysteem voor een geschakelde straatmotorfiets. Alle fabrikanten in de MotoGP gingen akkoord met Honda’s idee en lieten al hun projecten rondom de transmissie-techniek varen. Met die voorsprong begon Honda toen met de ontwikkeling van een naadloze versnellingsbak, zónder die verboden dubbele koppeling. Het was nog steeds een waanzinnig prijzig systeem, maar blijkbaar de centen waard. Satelliet- en klantenteams leasen tegenwoordig nagenoeg alles van de fabrikanten, zelfs met aparte contracten voor aparte delen. Zo kostte die eerste naadloze versnellingsbak naar verluidt 300.000 euro om te leasen bij HRC en Co – per seizoen. Niet om die fracties van secondes tijdswinst per schakelbeurt, maar juist om de rust in het rijwielgedeelte en de daaraan inherente grip. Zaken die ook voor straatmotoren hartstikke zinnig zijn.

‘Eenvoudig’

Ondertussen heeft Yamaha al een patent op de plank liggen voor een naadloze versnellingsbak voor gebruik op een straatmotorfiets. In de tekeningen is het gekoppeld aan een 2018-model YZF-R1 en het CP4-blok. Het systeem is omschreven als technisch eenvoudig, betaalbaar en toepasbaar in hedendaagse versnellingsbakken. De geopperde naadloze bak van Yamaha staat zelfs opschakelen met het gas dicht en terugschakelen met het gas open toe – stel je dat eens voor. Alleen lijkt Yamaha’s naadloze versnellingsbak wel behoorlijk ingewikkeld. De korte versie is dat de bak werkt als vanouds, met een trommel vol groeven en vorken die de versnellingen verschuiven. Alleen is er nog een tweede, veel dunnere schakeltrommel. Die wordt tegelijkertijd aangestuurd met een tweede schakelarm, via een aantal overbrengingen. Als je vanuit een even genummerde versnelling schakelt heeft die tweede schakeltrommel al een oneven versnelling voor je klaarstaan. Die draaien vrij mee tot ze nodig zijn, en nemen het dus naadloos over. De oneven versnellingen draaien immers al op hetzelfde tempo mee met de even versnelling van waaruit je schakelt. Let wel, dit is dus echt de kortst mogelijke uitleg van het systeem. Het patentdocument telt maar liefst 140 kantjes en de kost is droger dan ongeduldig wachtende bierglazen op de toog van je stamkroeg.

Kapers op de kust

Terwijl er bij Yamaha blijkbaar nog driftig doorontwikkeld wordt, is er inmiddels nog een kaper op de kust. Ducati vroeg eind verleden jaar namelijk ook een patent aan op een naadloos versnellingsbaksysteem. In tegenstelling tot dat van Yamaha, ziet het systeem van Ducati er op het eerste gezicht uit als een doodnormale versnellingsbak. Ondanks dat het nog steeds wel ingewikkelder is dan een IKEA stapelbed, zit het zo eenvoudig als het lijkt, wel degelijk heel slim in elkaar. En belangrijker nog; oogt het wel heel erg productierijp.

Dubbelop

Ducati’s naadloze versnellingsbaksysteem leunt qua ontwerp deels op de oplossingen die Honda vond toen ze het DCT-systeem ontwikkelden. Alleen is Honda’s DCT niet alleen verboden in de racerij, die dubbele koppeling en de bijbehorende aansturing zijn ingewikkeld, duur en zwaar. De naadloze versnellingsbak van Ducati draait nog altijd met een enkele koppeling, maar gebruikt net als het DCT een dubbele ingaande as. De even versnellingen draaien om een soort halve as, die weer rondom de as draait met de oneven versnellingen. Ben je er nog? Een as in een as dus. Zodoende zijn alle versnellingen constant gekoppeld aan de uitgaande as, en dus het voorste kettingwiel, de ketting, het achterste kettingwiel en uiteindelijk het achterwiel. Zolang je met je tengels van de koppeling afblijft, staat de krukas dus in feite constant in contact met het achterwiel. Geen enkele onderbreking van de aandrijving.

Schrikbarend eenvoudig

Het systeem dat Ducati oppert is amper groter dan een conventionele bak – vooruit, de ingaande as van de versnellingsbak zal een stukje dikker uitgevoerd moeten worden om plaats te maken voor de tweede as er binnen. Maar slimmer nog; het daadwerkelijke naadloze koppelen en ontkoppelen tussen de even en oneven versnellingen gebeurt volledig mechanisch en is haast schrikbarend eenvoudig. Conventionele motorfietsversnellingsbakken hebben altijd twee rijen tandwielen die langs elkaar over hun as draaien. De ene as van de bak komt uit op de koppeling en de andere op je voortandwiel. Als je schakelt beweegt de pook de schakelas en daarmee een mechanisch arm, helemaal aan de andere kant van het blok. Die arm trekt aan of duwt tegen de schakeltrommel, afhankelijk van welke kant je op wilt in de bak. Die schakeltrommel heeft groeven rondom, waar de schakelvorken met nokjes inhaken. Draait de trommel, dan verschuiven de schakelvorken de juiste tandwielen om bij de juiste versnelling uit te komen. Ze volgen immers de groeven.

Bij het patent van Ducati gebeurt dat allemaal nog steeds. Aan de kant van je schakelpook zit als vanouds een kogellager om de ingaande as, maar aan de kant van de koppeling zit een voorgevormde naaf om de as. Je moet die naaf zien als een trommel met nokjes. De uitgaande as is zodoende constant gekoppeld, maar afhankelijk van een even of oneven versnelling heeft respectievelijk de buitenste of de binnenste as de aandrijving. Als je bijvoorbeeld van zijn één naar zijn twee schakelt, wordt feitelijk eerst de tweede versnelling gepakt, vóór de eerste gelost wordt. Een schakelbeweging slingert de even-rollagers in die nokjes en grijpen de naaf vast en je hebt versnelling twee te pakken. Het enige dat eraan te pas komt is jouw teen op of onder het pookje en de uitwaartse krachten van het draaiende blok doen de rest. Puur mechanisch. Geen enkele onderbreking in trekkracht, nul verstoring van het rijwielgedeelte en ogenschijnlijk helemaal klaar voor gebruik op een straatmotorfiets.

Weinig hoopvolle indruk

Al waren er stiekem al een paar merken zelfs nog eerder mee bezig. Zo werkt Aprilia in de Grands Prix sinds 2015 met het Britse ZeroShift, dat naadloze versnellingsbakken maakt die ook toepasbaar zijn in straatmotoren. Het eveneens Britse Xtrac kondigde in 2010 zelfs al een dergelijke transmissie aan. Veelbelovend als beide klonken – en door hun extreem verouderde websites feitelijk nog steeds klinken – werd het daarna wel stil rondom de naadloze bakken van ZeroShift en Xtrac. Desondanks was het Aprilia dat begin vorig jaar natuurlijk al met de RSV4-X kwam – mét een naadloze versnellingsbak. Soort van, in elk geval. Het ANN, oftewel Aprilia No Neutral-systeem verplaatst de vrijstand tot onder de eerste versnelling zoals ook in de MotoGP. Geheel naadloos is het natuurlijk niet, van al die eerder besproken neutraalmomentjes is die tussen het eerste en tweede verzet natuurlijk het grootst.

Uiteindelijk is Honda nog het meest opvallende merk – alleen al omdat het nu pas ter sprake komt. Zij hadden immers al op slinkse wijze de primeur van een naadloze transmissie in de MotoGP afgedwongen. In 2011 dook vervolgens een Honda-patentaanvraag van een productieversie van een naadloze motorversnellingsbak op. Honda opperde een systeem dat ogenschijnlijk eenvoudiger in elkaar steekt dan dat van Yamaha, terwijl het net als Ducati een dubbele as gebruikt. Alleen kiest Honda juist voor een dubbele uitgaande as. En waar de naadloze bak van Ducati wisselt van de buitenste naar de binnenste as met een naaf en rollagers, registreerde Honda een systeem met palletjes en excenters binnenin de dubbele uitgaande as. Gigantisch gecompliceerd, zeker als je bedenkt dat er sowieso al zo’n honderd delen in één reguliere versnellingsbak gaan. Honda’s patent heeft het over het drievoud daarvan. Sinds toen werd het trouwens angstvallig stil rondom het patent. Ergens ook wel logisch, aangezien Honda indertijd vol inzette op haar DCT-gamma.

Is E10-Benzine schadelijk voor moderne motoren?

Ten tonele

En dat terwijl juist de DCT-modellen de laatste jaren door Honda stilletjes aan van het toneel gebonjourd worden, alsof dat hoofdstuk wel klaar is. Tijd voor iets nieuws dus. Voor Yamaha geldt dat net zo zeer. Het patent tekenden ze rondom de YZF-R1, die technisch alweer uit 2015 stamt en de naked bike-versie, de MT-10, is de enige uit de MT-serie die nog niet geüpdatet is voor Euro 5. Zowel voor Yamaha’s sportieve aspiraties als ook de straatmotoren zou de timing van een naadloze bak dus niet verkeerd zijn. Al lijkt Ducati met waarschijnlijk het meest vergevorderde systeem van allemaal voorop te lopen. Het is goed mogelijk dat we het al op de volgende generatie Ducati V4-blokken zien. Maar welke fabrikant de eerste productieversie van de naadloze versnellingsbak ten tonele brengt is voor nu nog koffiedikkijken, maar na die eerste volgen er spoedig meer. Dat is zeker.