Das glaube ich kaum weil der Motor erst einmal laufen muss um einen Gang reinzubekommen. Siehe Bericht.
Der Antrieb
Das Herz eines jeden Formel-1-Boliden ist der Motor. Das sollte die Minimalerkenntnis aus der letzten Folge gewesen sein. Doch was nützt die Antriebsenergie des Motors, wenn sie nicht auf die Straße gebracht wird? Lassen wir also diese Rhetorik und kommen einfach zum Punkt:
Denn wie so ziemlich jeder normale Straßenwagen auch, so verfügen F-1-Fahrzeuge zur Kraftübertragung von Motor bis zu den Reifen ebenfalls über Kupplung, Getriebe und Differential. Obwohl auch in diesem Bereich auf den ersten Blick funktional quasi keine Unterschiede zu einem Straßenwagen erkennbar sind, kann wohl so ziemlich jeder erahnen, dass der Antriebsstrang in einem F-1-Renner sich deutlich unterscheidet. Werfen wir nun gemeinsam einen Blick auf die verschiedenen Komponenten:
So funktioniert eine Kupplung
Die Kupplung: Die Kupplung ist die direkte Verbindung zwischen Motor und Getriebe. Dabei sind die Anforderungen an dieses Teil besonders hoch. Einerseits auf Grund der hohen Arbeitstemperaturen jenseits von 500 Grad Celsius, andererseits auf Grund des geringen Gewichts von nur knapp über einem Kilogramm.
Die beiden Hersteller AP racing und Sachs fertigen die Lamellenkupplungen aus Karbon für die Teams an. Der Vorteil gewebter Kohlefasern sind ein hoher Reibwiderstand und hohe Temperaturstandfestigkeit. Im Vergleich zu anderen Materialien halten Karbonbeläge dreimal mehr Druckbelastung aus (6 N/mm˛). Die mehrfachen Lagen sorgen für eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte auf mehrere Ebenen und erhitzen nicht ganz so stark.
Dabei ist eine moderne F-1-Kupplung so kompakt wie nirgendwo anders. Dieses Exemplar aus der Saison 2008 ist knapp unter 10 Zentimeter groß im Durchmesser (vgl. Abbildung).
Ein weiterer Unterschied zur Straßenvariante ist der Kupplungsvorgang selbst. Die Piloten haben lediglich Gas- und Bremspedal im Cockpit. Die Gangwechsel geschehen halbautomatisch über Schaltwippen hinter dem Lenkrad. Der Kupplungsvorgang wird bei Betätigung der Wippen automatisch über die Software gesteuert. Seit 2007 gibt es bei den Hochschaltvorgängen keine Zugkraftunterbrechungen mehr. Im Getriebe sind für kurze Zeit (eine Hundertstel) zwei Gänge gleichzeitig eingelegt (bei Druck auf die Wippe). Die einzelnen Gangräder verfügen über ein Verdrehspiel zur Welle und können so erst ausgekuppelt werden, wenn der nächst höhere Gang bereits eingelegt ist.
Das Getriebe: F-1-Getriebe sind sequentiell, das bedeutet, dass nur direkt benachbarte Gänge geschaltet werden können (also 1-2-3-4-5-6-7 bzw. 7-6-5-4-3-2-1). Kommt ein besonders kluger Pilot also auf die Idee, besonders schnell herunterzuschalten, so fliegt ihm die Gearbox um die Ohren.
Im Gegensatz zur Kupplung bauen die meisten Teams die Getriebe in Eigenregie oder in Kooperation mit spezialisierten Firmen (z.B. X-trac). Alle F-1-Teams fahren inzwischen mit sieben Gängen plus Rückwärtsgang und Neutralstellung. Als Werkstoff dienen Titanium-Magnesium-Kombinationen, auf Grund ihrer extremen Stabilität. Denn wie in der letzten Folge (Motor) erwähnt, ist die Hinterradaufhängung an der Getriebeeinheit montiert, die folglich das gesamte Gewicht tragen muss.
Die Übersetzung (also die Abstimmung der Zahnräder aufeinander) ist je nach Strecke unterschiedlich. Der erste Gang ist so abgestimmt, dass er aus der langsamsten Kurve der jeweiligen Strecke die beste Beschleunigung bietet; der siebte Gang ist so eingestellt, dass das Drehzahllimit am Ende der schnellsten Passage so gerade erreicht wird. Diese Abstimmungsarbeit geschieht meist im Werk vor den Rennwochenenden mit Hilfe von Daten aus der Vorsaison und Computersimulationen. Feinjustierungen sind nur je nach Windstärke/-richtung nötig.
Das Differential: Das Differential in einem Straßenwagen regelt normaler Weise die gleichmäßige Drehgeschwindigkeit gegenüberliegender Räder bei zum Beispiel einer Kurvenfahrt. Man spricht hier von einem offenen Differential. Rennwagen - F-1-Boliden mehr als in jeder anderen Rennserie weltweit - funktionieren dagegen meist mit sogenannten Sperrdifferentialen.
Die Traktion bei der Beschleunigung aus einer Kurve heraus wird durch unterschiedlich schnelle Reifendrehgeschwindigkeiten optimiert. Das Differential reguliert eine Kurvenfahrt durch verschiedene Vorspannungen und verhindert beispielsweise zu schnelles Durchdrehen des kurveninneren Rades wegen weniger Reibung (z.B. bei Luftstand), ohne die Motorendrehzahl zu drosseln.
Die Sperrung des Differentials erfolgt über ein elektrohydraulisches Servoventil; auch unter Moog-Valve bekannt (Prinzip des Negativ-Feedbacks; siehe auch Control Theory). Soviel zur Abschreckung! Hier seht ihr die generelle Funktionsweise eines Differentials.
Die Energie über den Antriebsstrang wird auf die Antriebsachse (in der Formel 1 nur die Hinterachse) unterschiedlich stark übertragen. Das kurvenäußere Rad muss mehr Wegstrecke zurücklegen als das kurveninnere Rad und müsste sich somit schneller drehen.
Die Differenz der zwei Drehgeschwindigkeiten wird über das Differential geregelt. Die überschüssige Energie des Rades mit weniger Schlupf wird auf das Rad mit mehr Grip umverteilt.
Die Abstimmung des Sperrdifferentials ist ein elementarer Bestandteil der Abstimmung des Autos auf den eigenen Fahrstil. Je höher die Sperrwirkung, also die Vorspannung, desto mehr Drehmoment kann das Differential beim Herausbeschleunigen auf das kurvenäußere Rad verteilen, was ein übersteuerndes Giermoment zur Folge hat; je geringer die Vorspannung, desto eher neigt das Fahrzeug zum Untersteuern.
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