Die Formel E in Berlin: Wir zeigen die Unterschiede zu den Bremsen der Formel 1

21.05.2019

Was bei den Rennwagen der Formel 1 und der Formel E anders ist, zeigt sich auch bei den Bremsanlagen: wenige Gemeinsamkeiten, viele Unterschiede

Neue Epochen, neue Rahmenbedingungen – Brembo stellt sich seit jeher allen Herausforderungen neuer Entwicklungen und Technologien. Anfang der 70er-Jahre sprach der gerade einmal 30-jährige Alberto Bombassei, Sohn des Brembo-Gründers Emilio, Piero Ferrari an und bat ihn um ein Treffen mit seinem Vater. So kam es dazu, dass Enzo Ferrari ihn mit der Belieferung von Bremsscheiben, damals noch aus Gusseisen, für die Scuderia Ferrari beauftragte.

In den darauffolgenden Jahren vergab Ferrari auch die Fertigung der Bremssättel bzw. des kompletten Bremssystems für die Formel-1-Autos an Brembo. Auch dank der zahlreichen wichtigen Innovationen, die seit den 80er-Jahren entwickelt und eingeführt wurden, entschlossen sich nach und nach immer mehr Formel-1-Teams dazu, Brembo für ihre Bremsanlage zu wählen.

NEUE HERAUSFORDERUNG

Eine neue Herausforderung findet Brembo – seit jeher und oft auch über das „Spielfeld“ des Motorsports, auf der Suche nach innovativen Lösungen - nun in der Formel E: diese Rennkategorie stellt ein wertvolles Testfeld für die Weiterentwicklung angewandter Technologie elektrischer Antriebe dar, der wahren Herausforderung der Zukunft – oder sogar der Gegenwart – der gesamten Automobilbranche.

Der Einstieg von Brembo in der Formel E als einziger Lieferant der Spark Racing Technology fällt mit der Einführung der E-Rennwagen der 2. Generation (Gen2) zusammen, die viel stärker und leistungsfähiger sind als die der Gen1. Eine umso größere Herausforderung, als es sich um einen für Brembo bisher völlig unbekannten Bereich handelt, da es bis dahin keine Erfahrungen mit Elektrofahrzeugen auf Rennstrecken, die die Energierückgewinnung beim Bremsen in großem Maße ausnutzt, gab.

FORMEL 1 UND FORMEL E: UNTERSCHIEDE IN DER KONSTRUKTION

Die Bremsleistungen jedes Fahrzeugs hängen bekanntlich von mehreren Parametern ab: vom Gewicht des betreffenden Fahrzeugs, von den montierten Reifen, aber auch davon, wie die Bremsen während des Laufs (sei es bei einer Probefahrt oder während eines Rennens) auf der Piste eingesetzt werden sowie natürlich von den Eigenschaften der Bremsanlage. Das sind einige der Gründe dafür, dass Formel 1 und Formel E weiter voneinander entfernt sind als man zunächst vermuten würde.

Denn es ist eine Sache, ein Formel-1-Auto, das inklusive Fahrer mindestens 733 kg wiegt, zu bremsen und es ist eine ganz andere Sache, ein Formel-E-Auto, das auf 900 kg kommt, abzubremsen. Der Gewichtsunterschied ist fast zur Gänze der Batterie im Formel-E-Auto geschuldet, die 43% des Gewichts ausmacht. Eine ganze Menge, da klarerweise ein schwereres Auto eine entsprechend höhere Bremsenergie erfordert, um dieselbe Leistung in der Verzögerung zu bringen.

Die Bremsung hängt aber auch von der Bodenhaftung zwischen Reifen und Straße ab, die Einfluss darauf hat, wie das Bremsmoment auf die Straße übertragen werden kann. In der Formel E werden zwar 18-Zoll-Räder eingesetzt – in der Formel 1 13-Zoll-Räder – sie sind jedoch deutlich schmaler: 260 mm breit vorne und 305 mm hinten, während die Räder der Formel 1 vorne 370-385 mm und hinten 455-470 mm breit sind.

AUSWIRKUNGEN VON GESCHWINDIGKEIT UND RENNDAUER

Auch die unterschiedlichen Längen der Rennen darf man nicht außer Acht lassen: die Formel E wird 45 Minuten plus eine Runde ausgetragen, in der Formel 1 müssen mindestens 300 km bestritten werden, in Zeit ausgedrückt entspricht das mindestens einer Stunde und 16 Minuten (Rennrekord von Lewis Hamilton von Monza 2018) bis zu maximal zwei Stunden, der im Reglement festgesetzten Höchstdauer eines Rennens.

Da es sich bei der Energie, die bei Bremsungen umgewandelt wird, um kinetische Energie handelt, ist auch die Geschwindigkeit, die die Fahrzeuge auf der Rennstrecke punktuell erreichen, entscheidend für die Bremsendimensionierung. Hier hat die Formel 1 die Nase vorn, da dort Höchstgeschwindigkeiten bis zu 360 km/h erreicht werden, während die Elektro-Autos der Formel E nur auf 280 km/h kommen.

IN DER FORMEL E REICHT WENIGER REIBMATERIAL

Aufgrund all dieser Unterschiede zur Formel 1 war es notwendig, auf die Formel E eigens zugeschnittene Bremsanlagen zu entwickeln. Ihre geringere Bremskraft und kürzere Bremsdauer (die sich aus der kürzeren Rennlänge ergibt) führen zu einem geringeren Verbrauch des Reibmaterials, sprich: der Scheiben und Beläge.
Das erklärt, warum die Carbon-Bremsscheiben und -beläge in der Formel E dünner sind: die Scheiben haben vorne eine Stärke von 24 mm bzw. hinten von 20 mm, die Beläge vorne 18 mm bzw. hinten 16 mm. Im Vergleich dazu sind die Werte der Formel 1 weitaus höher: 32 mm die Scheibenstärke vorne, zwischen 28 und 32 mm hinten, 22 mm die vorderen Bremsbeläge bzw. bis zu 17 mm die hinteren.

BELÜFTUNG FÜR DIE FORMEL E STEHT ERST AM ANFANG

Durch die größere Scheibenstärke in der Formel 1 gibt es dort weitaus mehr Platz für die Belüftungsbohrungen, die ja in der Formel 1 mittlerweile bis zu 1.400 Bohrungen pro Scheibe mit Durchmessern von 2,5 mm betragen können. Die ausgeklügelte Forschung der Aerodynamik, die bei diesen Fahrzeugen betrieben wird, macht es erforderlich, dass Brembo für jedes Team ein individuelles Abkühlungsmuster erstellt, um so die Kundenanforderungen bestmöglich zu erfüllen.

In der Formel E hingegen gibt es momentan etwa 70 Belüftungsbohrungen an den vorderen Bremsscheiben und etwa 90 an den hinteren: vorne haben sie einen Durchmesser von 6,2 mm, hinten von 4,2 mm. Diese Werte sah man in der Formel 1 bis zum Jahr 2007, es ist daher abzusehen, dass die Anzahl der Bohrungen in der Formel E in den nächsten zehn Jahren weiter steigen wird und sie gleichzeitig immer kleiner werden.

KOSTENFAKTOR IN DER FORMEL E

Um innerhalb weniger Sekunden wieder die richtige Betriebstemperatur zu erreichen, setzt jeder Rennstall, der in der Formel 1 Brembo Bremsscheiben verwendet, je nach Art der Rennstrecke und der Umgebungstemperatur Scheiben mit unterschiedlicher Anzahl von Bohrungen und unterschiedlichen Geometrien ein. In der Formel E hingegen sind die Bremsscheiben aufgrund des Prinzips, die Kosten gering und die Leistungen der Fahrzeuge so ähnlich wie möglich zu halten, für alle Rennwagen und für die gesamte Meisterschaft dieselben.

Dasselbe Prinzip gilt auch für alle anderen Bremskomponenten, also nicht nur für die Scheiben und Beläge, sondern auch für die Bremssättel (ein Modell für die Vorderachse und eines für die Hinterachse), für den Bremstopf mit Buchsenanschluss bzw. für den einstufigen Tandembremszylinder: letzterer versorgt sowohl die vordere als auch die hintere Bremsanlage und macht daher eine feste Verteilung notwendig.

ÄHNLICHKEITEN ZWISCHEN DEN BREMSEN FÜR DIE FORMEL 1 UND DIE FORMEL E

Vom Begriff “Carbon” dürfen wir uns nicht verwirren lassen: das Carbon-Material, das für die Formel E freigegeben wurde, erfüllt die Bedürfnisse eines Fahrzeugs, das komplett elektrisch fährt, und unterscheidet sich daher deutlich von dem Material, das in der Formel 1 verwendet wird.

Die Bremssättel werden zwar in beiden Fällen aus Monoblocks aus dem Vollen gewonnen, sind aber dennoch unterschiedlich: in der Formel 1 handelt es sich um einen vernickelten 6-Kolben-Sattel aus Aluminium, in der Formel E um einen eloxierten 4-Kolben-Sattel aus einer Aluminiumlegierung.

Identisch ist wirklich das Material der Bremsbeläge (Carbon) - und auch der Durchmesser der vorderen Bremsscheiben (in beiden Fällen 278 mm). Auch die Wartungsintervalle der Bremssättel, die regelmäßig an Brembo Racing zurückgeschickt werden, wo sie demontiert und gesäubert werden bzw. jedes Einzelteil kontrolliert wird, sind für beide Rennwagen sehr ähnlich: die Revision erfolgt etwa alle 2.500 km - der beste Zeitpunkt, um die Funktionsfähigkeit zu überprüfen.