Formel 1 – Wie wichtig ist die Bremse in in Monza
Monza ist für bekannt für hohe Geschwindigkeiten, lange Geraden und nur eine begrenzte Anzahl von Kurven. Dadurch wird jede Kurve – und jedes Mal, wenn der Fahrer auf die Bremse tritt – umso wichtiger.
Warum ist das Bremsen so wichtig?
Bevor ein Formel 1-Auto in eine Kurve einlenkt, muss es abgebremst werden. Der Bremsvorgang ist somit die erste Phase jeder Kurvenfahrt. Wenn ein Fahrer also den Bremsvorgang nicht richtig hinbekommt, vermasselt ihm das normalerweise die gesamte Kurve, wodurch er wertvolle Zeit verliert. Aus der Sicht eines Ingenieurs stellt eine Kurve eine Art Widerspruch dar. Beim Anbremsen sollte das Auto so stabil wie möglich sein und die wenigsten Lenkkorrekturen durch den Fahrer benötigen. Sobald man aber den Einlenkpunkt einer Kurve erreicht hat, möchte man ein Auto mit starkem Lenkeinschlag, das sehr schnell auf Lenkbewegungen reagiert. Im Idealfall verlangt Bremsstabilität nach einer ruhigen Vorderachse mit viel Abtrieb. Dadurch würde das Einlenken in der Kurve jedoch sehr schwierig. Deshalb müssen die Ingenieure Feintuning am Auto vornehmen und die richtige Balance herausfinden. Die beiden Hauptbereiche, die sie sich für diesen Kompromiss ansehen, sind die Aerodynamik – hauptsächlich der Frontflügel – und die Aufhängungsabstimmung.
Warum ist das Bremsen in Monza so wichtig?
Monza ist eine relativ schnelle Strecke, weshalb die Fahrer ihre Autos aus sehr hohen Geschwindigkeiten abbremsen müssen. Gleichzeitig treten sie mit dem niedrigsten Abtrieb des Jahres an, wodurch das Bremsen auf dem Autodromo Nazionale Monza noch kniffliger wird. Der Großteil der Strecke in Monza wird mit Vollgas gefahren und nur durch den Luftwiderstand des Autos und die Performance der Power Unit eingeschränkt. Dadurch sind die elf Kurven der Strecke besonders wichtig, da der Fahrer dort gegenüber seinen Konkurrenten einfach Zeit gutmachen oder verlieren kann. Das gilt besonders für die beiden größten Bremszonen des Autodromo: die Variante del Rettifilo (Kurven 1 und 2) und die Variante della Roggia (Kurven 4 und 5). Lewis fuhr auf seiner schnellsten Rennrunde im Vorjahr (Runde 50) mehr als 330 km/h. Für die erste Kurve verzögerte er um 260 km/h auf unter 70 km/h. Auf der Geraden vor Kurve 4 fuhr er 310 km/h und bremste auf unter 110 km/h herunter. Beide Male muss der Fahrer locker 4G aushalten. Zum Vergleich: ein High-Performance-Straßenfahrzeug kann mit Spezialreifen etwas mehr als 1G erreichen. Die starken Bremszonen fordern aber nicht nur die Fahrer, sondern auch die Bremsen: Auf den langen Geraden kühlen die Bremsscheiben auf rund 200 Grad Celsius ab. Wenn der Fahrer dann auf das Bremspedal tritt, steigen die Temperaturen binnen einer Sekunde auf über 1.000 Grad. Deshalb ist es eine wichtige Aufgabe für jeden F1-Fahrer, die Bremstemperaturen im Griff zu haben. Denn wenn die Bremsen zu heiß werden, lassen sie nach und sorgen vielleicht sogar für Zuverlässigkeitsprobleme.
Wie ähnlich sind sich Straßenautos und F1-Boliden mit Blick auf die Bremsen?
Die kurze Antwort lautet: überhaupt nicht ähnlich. Formel 1-Autos haben sehr viel Abtrieb – und der Abtrieb wird größer je schneller sie fahren. Je mehr Abtrieb ein Auto produziert, desto höher ist das Gripniveau. Dadurch besitzen die Autos bei hohen Geschwindigkeit mehr Bremskraft als bei niedrigen. Da sich das Gripniveau verändert, ist es eine Herausforderung, ein F1-Auto abzubremsen. So ist es zum Beispiel ziemlich schwierig, die Räder bei Geschwindigkeiten von mehr als 300 km/h zu blockieren, bei 60 km/h ist es jedoch relativ einfach. Deshalb müssen die F1-Fahrer zu Beginn des Bremsvorgangs sehr hart auf die Bremse steigen, wenn sie die größte Bremskraft haben. Danach lassen sie immer mehr nach, je weiter sie an den Einlenkpunkt herankommen. So verhindern sie mögliche Verbremser. Das ist aber nicht der einzige Unterschied zwischen einem F1-Auto und einem Straßenauto. F1-Autos verwenden eine Migrationsbremse – eine dynamische Veränderung der Bremsbalance als Funktion des Bremsdrucks. Das funktioniert so: Beim Bremsen findet eine Gewichtsverlagerung im Auto statt. Das ist genauso als ob man ein Fahrzeug abrupt stoppt – in einem Straßenauto wird man dann in den Sicherheitsgurt gepresst, in der Londoner U-Bahn findet man sich vielleicht auf dem Schoß des Nachbarn wieder. Formel 1-Autos verwenden diese Art der Gewichtsverlagerung zu ihrem Vorteil und verschieben die Bremsbalance nach vorne, sobald der Fahrer auf das Bremspedal tritt. Wenn er dann langsam von der Bremse geht, um das Stehenbleiben der Räder zu verhindern, wird die Gewichtsverlagerung nach vorne reduziert. In diesem Moment wird die Bremsleistung nach hinten verschoben – wie sehr hängt von der Strecke und der jeweiligen Kurve ab. Die Fahrer können die Bremsbalance von Kurve zu Kurve über einen Schalter an ihrem Lenkrad verstellen. Kurz vor dem Einlenkpunkt können sie die Bremsbalance beinahe ganz nach hinten verstellen, damit das Auto etwas übersteuert und so besser einlenkt – ähnlich wie man in einem Straßenauto die Handbremse ziehen kann.
Wie haben die Hybrid-Technik und das Brake-By-Wire-System die Bremsen in einem F1-Auto verändert?
Hybrid-Motoren geben den Ingenieuren die Möglichkeit, kinetische Energie beim Bremsen zu sammeln und diese dann dazu verwenden, um das Auto beim Beschleunigen anzutreiben. Es wird aber nicht nur Energie gesammelt. Die Einführung von Hybrid-Motoren und dem Brake-By-Wire-System gab den Ingenieuren auch die Chance, Feintuning am Auto zu betreiben und weitere Bremsvorteile durch die Verbesserung der Bremsmigration zu erreichen. Vor der Hybrid-Ära verwendeten die Teams mechanische Systeme, um die Bremsbalance in einer Kurve oder für einen Bremspunkt zu verstellen. Um die Bremsbalance zwischen zwei Kurven schnell verstellen zu können, verwendeten sie Hydrauliksysteme. Heute können beide Funktionen über einen Schalter am Lenkrad verändert werden. Genau genommen sind es sogar fünf Knöpfe und ein Drehschalter. Dadurch können die Fahrer diese Funktionen viel schneller erreichen. Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass die Ingenieure das Verhalten der Power Units beim Bremsen und Herunterschalten ausgleichen können. Jedes Mal, wenn der Fahrer die Kupplung zieht, verliert er die Motorbremse. Vor der Hybrid-Ära brachte dies bei jeder Betätigung der Kupplung plötzliche Veränderungen in der Bremsbalance und bei der Bremskraft mit sich. Heutzutage können die Autos dies mit etwas mehr Bremsdruck ausgleichen, sobald das Auto die Motorbremse verliert. Dadurch ist das Drehmoment an der Hinterradbremse kontinuierlicher, wodurch der Fahrer näher am perfekten Reifenschlupf agieren kann.
Wie stark treten F1-Fahrer auf die Bremse? Wie viel Druck üben sie auf die Pedale aus?
Allgemein gesagt erzeugen Formel 1-Fahrer sehr viel Bremsdruck. Wenn sie auf die Bremse steigen stehen sie praktisch auf dem Bremspedal. Wenn sie bei 4G bremsen, üben sie grob vier Mal ihr Körpergewicht auf das Pedal aus. Gleichzeitig sind die Bremsen – wie auch fast alles andere in einem F1-Auto – stark individualisiert und hängen von den Vorlieben des Fahrers ab. Das Bremspedal kann daran angepasst werden, wie stark ein Fahrer normalerweise auf die Bremse tritt, da es als Hebel für den Hauptbremszylinder funktioniert. Wenn ein Fahrer das Gefühl hat, dass er nicht genug Kraft in den Beinen hat, kann das Bremspedal entsprechend angepasst werden, sodass er einfacher mehr Druck ausübt. Das bedeutet aber auch, dass das Pedal mehr Spiel hat. Aus diesem Grund gehört es zum Fitnessprogramm der Fahrer, ihre Beine zu trainieren.
Wie sehr variieren die Bremspunkte von Runde zu Runde? Bremsen F1-Fahrer auf jeder Runde zum selben Zeitpunkt?
Der ideale Bremspunkt verändert sich im Laufe eines Rennens. Er ist abhängig von der Benzinmenge, der Reifenmischung, dem Reifenabbau und wie sehr die Fahrer auf die Reifen achten müssen. Deshalb müssen die Fahrer auch beim Bremsen variieren und dabei an alle Parameter denken, die es beeinflussen. Im Qualifying bleiben die Bremspunkte mehr oder weniger gleich, da das Auto mit ähnlichen Spritmengen und frischen Reifen rausgeschickt wird. Wenn man sich die Telemetriedaten aus dem Qualifying ansieht, erkennt man, dass die Fahrer wiederholt ungefähr am genau gleichen Punkt bremsen. Normalerweise bremsen sie innerhalb von wenigen Metern oder weniger. Fünf oder sechs Meter stellen einen großen Unterschied dar. Das ist umso beeindruckender, wenn man bedenkt, dass ein Auto bei 330 km/h innerhalb einer Sekunde beinahe 92 Meter zurücklegt. Den richtigen Bremspunkt perfekt zu erwischen ist also eine Angelegenheit von Sekundenbruchteilen.
Wie finden die Fahrer den idealen Bremspunkt?
Die Fahrer legen den idealen Bremspunkt im Verlauf des Wochenendes fest. Sie fangen konservativ an, bremsen früh und geben sich so einen kleinen Spielraum für Fehler. Wenn die Strecke mehr Grip hat, bremsen sie immer später vor der Kurve und verändern ihren Bremspunkt um einige Meter bis zum Limit. Aber es gibt immer einen Bremspunkt, der extrem schwierig zu treffen ist: das Anbremsen der ersten Kurve nach dem Start des Rennens. Am Sonntag gibt es keine Freien Trainings und die Fahrer müssen das Gripniveau nach ihren wenigen Runden in die Startaufstellung bestmöglich schätzen. Das wird noch erschwert, weil die Bremsen kalt sind – dadurch ist es noch schwieriger, den Bremspunkt zu schätzen. Zudem gehen andere Fahrer vielleicht ein größeres Risiko vor der ersten Kurve ein, da das Feld noch eng zusammenliegt und sie so einfach eine Position gewinnen können. Deshalb möchtest du nicht zu früh bremsen, da du dann vielleicht überholt wirst. All diese Umstände machen es sehr schwierig, den richtigen Bremspunkt für die erste Kurve festzulegen. Die Fahrer erhalten jedoch etwas Hilfe von ihren Ingenieuren, die auf Basis früherer Erfahrungswerte Einstellungen für die Bremsbalance und die Bremsmigration vorschlagen.
