Spitzen- vs. Dauerdrehmoment: Was die Angaben bei Direct-Drive-Wheelbases wirklich bedeuten

Spitzendrehmoment ist das höchste Drehmoment, das eine Direct-Drive-Wheelbase für einen kurzen Moment erzeugen kann. Dauerdrehmoment ist das Drehmoment, das sie kontinuierlich ohne Überhitzung beibehalten kann. Spitzenwerte decken kurze Stöße ab, wie etwa das Überfahren von Kerbs und plötzliche Lenkkorrekturen; Dauerwerte entscheiden darüber, was die Wheelbase Kurve um Kurve über einen langen Rennverlauf halten kann. Die gleiche Nm-Zahl beschreibt daher zwei unterschiedliche Leistungsfähigkeiten, und ein Drehmomentwert auf einem Datenblatt ist erst vergleichbar, wenn man weiß, welchen man vor sich hat.

Was ist das Spitzendrehmoment bei einer Direct-Drive-Wheelbase?

Drei Faktoren begrenzen das Spitzendrehmoment eines Motors:

• Versorgungslimit. Die Antriebselektronik kann nur eine begrenzte Stromstärke liefern und das Netzteil nur eine begrenzte Leistung. Wenn das Lenkrad sich schnell dreht, lässt die Spannung, die der Motor selbst erzeugt, weniger Spielraum für den Strom.

• Magnetische Sättigung. Ab einem gewissen Punkt bringt zusätzlicher Strom immer weniger Drehmoment, sodass ein geringer Drehmomentzuwachs eine hohe Wärmeentwicklung zur Folge hat.

• Thermisches Limit. Maximaler Strom erhitzt die Wicklungen schnell, daher ist dieses Leistungsniveau nur in kurzen Stößen verfügbar, bevor das System herunterregeln muss.

Beim Force Feedback sind diese Stöße die abrupten Ereignisse: ein harter Kerb, ein starker Schlag in die Radaufhängung oder eine plötzliche Korrektur, um ein ausbrechendes Auto abzufangen. Wie lange eine Wheelbase ihre Spitze halten kann, hängt von ihrer Konstruktion ab; ein Spitzenwert allein sagt also wenig darüber aus, was die Basis dauerhaft leisten kann.

Was ist das Dauerdrehmoment (kontinuierliches Drehmoment)?

Das Dauerdrehmoment, auch kontinuierliches Drehmoment genannt, ist eine thermische Bewertung: das Drehmoment, das eine Wheelbase halten kann, ohne dass der Motor oder die Antriebselektronik ihre Temperaturgrenzen überschreiten. Dieser Wert gilt nur für bestimmte Bedingungen, wie etwa die Umgebungstemperatur und die verfügbare Kühlung. Kupferverluste steigen quadratisch mit dem Strom, und der Strom erzeugt das Drehmoment; eine Verdopplung des Drehmoments vervierfacht also in etwa die Hitze. Die Dauerbelastbarkeit ist das höchste Drehmoment, bei dem die Wärme genauso schnell abgeführt wird, wie sie entsteht, ohne die Grenze zu überschreiten. Hält man länger mehr als diesen Wert, reduziert der thermische Schutz den Strom, wodurch das Force Feedback schwächer wird. In einem wärmeren Raum kann dieselbe Wheelbase kontinuierlich weniger Drehmoment halten.

MOZA gibt seine Ultra-Serie in Dauerdrehmoment an, von der MOZA R16 Ultra mit 16 Nm über die MOZA R21 Ultra mit 21 Nm bis zur MOZA R25 Ultra mit 25 Nm. Im Kern aller drei Modelle arbeitet ein Flachdrahtmotor. Er erzeugt bei gleichem Drehmoment weniger Hitze als ein vergleichbarer Runddrahtmotor und leitet diese effektiver ab (siehe Flat-Wire Motors Explained: What They Change in a Direct Drive Wheelbase).

Warum verursachen konstante Lasten die meiste Wärme?

Ingenieure legen Servomotoren nach dem effektiven (RMS) Drehmoment eines Lastzyklus aus: das konstante Drehmoment, das den Motor genauso stark erhitzen würde wie die tatsächliche Mischung aus verschiedenen Lasten. Das effektive Niveau über einen Stint muss innerhalb der Dauerbelastbarkeit liegen, und das höchste kurzzeitige Drehmoment innerhalb des Spitzenwerts. Da sich Wärme mit der Zeit ansammelt, verursachen die konstanten Lasten in Kurven die meiste Hitze. Ein Stoß erhitzt intensiv, solange er dauert, aber ein einzelner ist zu kurz, um viel beizutragen. Häufige harte Schläge, zum Beispiel auf einer holprigen Strecke, erhöhen jedoch die effektive Last. Starke konstante Lasten entstehen durch Autos mit hohem Abtrieb, schnelle, langgezogene Kurven sowie eine hohe allgemeine Force-Feedback-Stärke, und die Dauer der Session verlängert die Zeit, in der der Motor diese Lasten tragen muss.

In einer langen Kurve bleibt das Lenkrad in einem fast konstanten Winkel, sodass der Motor nahezu stillsteht, während er ein stetiges Drehmoment liefert. Wenn sich ein Motor dreht, rotiert der Strom durch seine drei Phasenwicklungen und die Wärme verteilt sich auf diese. Bleibt er stehen, hört der Strom auf zu rotieren. Abhängig von der Rotorposition kann eine Wicklung dann den vollen Spitzenstrom kontinuierlich tragen, mit bis zu doppelt so hohen Kupferverlusten wie bei gleichem Drehmoment im Drehbetrieb, auch wenn die Gesamtverluste des Motors unverändert bleiben. Eine konstante Last im Stillstand kann die Wärme in einer Wicklung konzentrieren, was das Halten einer Kurve für diese Wicklung anstrengender macht als dasselbe Drehmoment bei drehendem Motor.

Wie lassen sich Spitzen- und Dauerdrehmoment auf das Force Feedback übertragen?

Das Force-Feedback-Signal überträgt mehrere Ebenen gleichzeitig. Kurvenkräfte und Gewichtsverlagerungen erzeugen eine stetige, sich langsam ändernde Last, Kerbs und Bodenwellen fügen kurze, scharfe Ereignisse hinzu, und die Straßenoberfläche steuert kleine, schnelle Details bei. Fahrwerksbewegungen und Gewichtsverlagerungen liegen am unteren Ende des Spektrums, unter etwa 15 Hz, während Kerb-Treffer und Straßendetails höhere Frequenzen erreichen. Der Force-Feedback-Equalizer in der MOZA Pit House Software erlaubt es dir, die Balance zwischen diesen Frequenzen anzupassen.

Die Dauerbelastbarkeit muss die stetige Last über die gesamte Session tragen; der Spitzenwert muss die zusätzlich auftretenden scharfen Ereignisse abdecken. Triffst du in der Mitte einer schnellen Kurve einen Kerb, kommt dessen Stoß zur bereits anliegenden Kurvenlast hinzu. Der verbleibende Spielraum über dieser Last entscheidet also darüber, wie viel von diesem Stoß an deinen Händen ankommt.

Wenn die angeforderte Kraft das übersteigt, was die Wheelbase liefern kann, clippt das Signal. Während die Ausgabe an ihrem Limit verharrt, werden alle Details, die sie darüber hinaus beanspruchen würden, abgeflacht, und das Lenkrad fühlt sich in diesem Teil der Kurve schwer, aber informationslos an.

Warum sind Drehmomentangaben von Wheelbases schwer zu vergleichen?

Hersteller von Wheelbases verwenden kein einheitliches Testverfahren oder Label. Ein Datenblatt nennt vielleicht einen Spitzenwert, einen Dauerwert oder einen Wert ohne Kennzeichnung. Eine Basis, die mit einem bestimmten Spitzendrehmoment beworben wird, kann über eine Session hinweg in der Regel weniger halten als eine, die mit diesem Wert als Dauerdrehmoment angegeben ist.

MOZAs eigenes Line-up nutzt beide Konventionen. Einige Bases tragen Spitzenwerte (die MOZA R9 V3 mit 9 Nm, die MOZA R12 V2 mit 12 Nm), während das Dauerdrehmoment die Basis der oben genannten Ultra-Serie-Werte ist. Die 12 Nm der R12 V2 und die 16 Nm der R16 Ultra basieren daher auf unterschiedlichen Skalen: der erste Wert ist das Maximum, das die Basis kurzzeitig liefert, der zweite das, was sie kontinuierlich hält. Vergleiche Spitze mit Spitze und Dauer mit Dauer; wenn ein Wert keine Kennzeichnung trägt, betrachte ihn eher als Unbekannte, statt davon auszugehen, dass es ein Dauerwert ist.

Was verrät dir ein Drehmomentwert nicht über das Fahrgefühl?

Ein Nm-Wert sagt nichts darüber aus, wie schnell eine Wheelbase dieses Drehmoment erreicht oder wie präzise sie kleine Änderungen wiedergibt. Das hängt vom Motor, der Antriebselektronik, dem Force-Feedback-Algorithmus, dessen Abstimmung und der mechanischen Konstruktion ab.

Die Kraft, die du spürst, hängt auch vom Lenkradkranz ab. Die Kraft am Kranz entspricht dem Drehmoment geteilt durch den Radius des Lenkrads; 10 Nm an einem 300-mm-Lenkrad (150 mm Radius) entsprechen etwa 67 N am Kranz. Ein größerer Kranz fühlt sich bei gleichem Drehmoment leichter an.

Ein Moment versus ein Stint

Ein Spitzenwert begrenzt das, was eine Base für einen Augenblick leisten kann – Last und Stoß zusammen; ein Dauerwert begrenzt die Last, die sie Stint für Stint halten kann. Das Spitzendrehmoment ist weiterhin wichtig für jedes scharfe Ereignis, aber ein hoher Spitzenwert allein reicht nicht aus. Ebenso wichtig ist die Fähigkeit, über Zehnminuten-Intervalle hinweg ein starkes Drehmoment aufrechtzuerhalten – genau das beschreiben die Dauerwerte der Ultra-Serie.