Formel-1-Autos haben vier Räder und ein Lenkrad. Danach hören die Gemeinsamkeiten mit den Fahrzeugen, die im normalen Straßenverkehr bewegt werden, aber auch schon auf. Dass es bei der Aerodynamik grundlegende Unterschiede gibt, erkennt man von außen auf den ersten Blick. Aber auch bei den Motoren setzen die Ingenieure der Königsklasse auf eigene Konzepte, die mit den Serienaggregaten nicht viel zu tun haben.
Die MGU-H, die bis Ende des Vorjahres noch Energie auf der Turbo-Welle abgezweigt hat, blieb dem normalen Autofahrer bisher verwehrt. Allerdings kommen immer mehr Lader mit Elektro-Unterstützung zum Stopfen des Turbolochs auf den Markt – gerne auch mit dem Hinweis auf die Verwandtschaft mit der Formel-1-Technik.
Eine der grundsätzlichen konstruktiven Differenzen betrifft die Ventilsteuerung. In Serienfahrzeugen verbinden Zahnriemen oder Steuerketten die Kurbelwelle mit der Nockenwelle und den Nebenaggregaten. In der Formel 1 hingegen übernimmt diese Aufgabe seit Jahrzehnten ein System aus Zahnrädern, das stirnseitig am Motor montiert ist. Die letzte Generation von F1-Triebwerken mit Zahnriemen stammt aus den 1980er- und frühen 1990er-Jahren.
Renault setzte mit am längsten in der Formel 1 auf einen Zahnriemen. Hier beim V8 von 2013 war das Zeitalter der festen Zahnräder aber längst eingeläutet.
Kosten sprechen für Zahnriemen
Der Hauptgrund für den Verzicht auf Zahnriemen liegt in der Präzision der Ventilsteuerung. Die Zahnrad-Lösung ermöglicht eine deutlich exaktere Kontrolle der Nockenwelle und damit der Ventile. Im Hochleistungsbereich, wo es auf jedes Prozent ankommt, ist diese Präzision entscheidend für den maximalen Output beim Verbrennungsprozess.
Die Frage lautet daher weniger, warum die Formel 1 diese Technik einsetzt, sondern vielmehr: Warum verzichtet der Serienbau darauf? Die Antwort ist ebenso simpel wie einleuchtend: Kosten und Komplexität. Die perfekte Abstimmung von Zahnrädern stellt eine aufwändige Ingenieursaufgabe dar.
Entwicklungsaufwand, Fertigungspräzision und Materialkosten erreichen bei Formel-1-Motoren Dimensionen, die für die Serienproduktion nicht zu rechtfertigen sind. Während in der Formel 1 jedes Detail auf maximale Performance getrimmt wird, stehen bei Straßenfahrzeugen andere Prioritäten im Vordergrund: Langlebigkeit, Kosteneffizienz und Wartungsfreundlichkeit.
Moderne Turbo-Hybrid-Triebwerke in der Formel 1 drehen nur selten ans Limit von 15.000/min.
Formel-1-Drehzahlen wären kein Problem
Häufig werden extreme Drehzahlen als Argument gegen die Ventilsteuerung per Zahnriemen angeführt. Dieser Aspekt trifft aber nur noch teilweise zu. Moderne Turbo-Hybrid-Motoren drehen längst nicht mehr so hoch wie ihre Vorgänger. Bei den legendären V10-Aggregaten der frühen 2000er-Jahre begann der rote Bereich erst bei knapp 20.000 Umdrehungen. Diese Werte wären mit einem Zahnriemen undenkbar.
Bei den Formel-1-Aggregaten des Jahrgangs 2026 ist ein hartes Limit von 15.000/min vorgegeben. Tatsächlich liegen die Betriebsdrehzahlen im Renneinsatz sogar noch deutlich darunter. Aufgrund der limitierten Spritmenge verläuft die Leistungskurve nicht mehr linear wie bei Saugmotoren. Reibung und Einspritzbegrenzung führen dazu, dass die Leistung bereits bei etwa 12.500/min ihr Plateau erreicht.
Eine höhere Drehzahl oder mehr Ladedruck würden die Rundenzeit nicht verbessern, sondern nur die Dauerhaltbarkeit beeinträchtigen. Auch beim Start, wenn die Piloten ihre Motoren für fünf Sekunden aufheulen lassen, kommen die Motoren nicht an ihr Drehzahllimit. Um ausreichend Boost für den Launch zu produzieren, pegeln sich die Aggregate bei ca. 12.000/min ein.
Obwohl die aktuellen F1-Motoren drehzahlmäßig nicht mehr so weit von ihren Serienbrüdern entfernt sind, würde heute kein Motorenentwickler einen Rückschritt zu Zahnriemen oder Steuerkette in Erwägung ziehen, selbst wenn die Drehzahlen es theoretisch zuließen. Die Vorteile des Zahnrad-Systems in puncto Präzision und Zuverlässigkeit sind im Rennsport schlichtweg unverzichtbar.
