Wie NASCAR-Rennwagen funktionieren

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Das von Caterpillar gesponserte Auto Nr. 22. Weitere NASCAR-Bilder anzeigen. Foto mit freundlicher Genehmigung von Caterpillar

Am Anfang war Stock-Car-Rennen genau das, wonach es sich anhört. Die Fahrer kauften tatsächlich brandneue Autos bei den Händlern und fuhren Rennen. Das Nationaler Verband für Stock Car Auto Racing (NASCAR), gegründet 1947, erstellte ein standardisiertes Regelwerk für Stock-Car-Rennen und etablierte ein System zur Auswahl eines nationalen Meisters basierend auf der Leistung bei Rennen im ganzen Land.

Die ursprünglichen Rennen wurden auf unbefestigten und holprigen Feldwegen gefahren. Die nicht modifizierten Autos waren für diese Art von Missbrauch nicht robust genug, daher erlaubte NASCAR, Modifikationen an den Serienautos zuzulassen, um deren Haltbarkeit zu erhöhen. Im Laufe der Jahre wurden immer mehr Änderungen vorgenommen, manchmal um die Sicherheit zu erhöhen (Einzelheiten finden Sie unter Funktionsweise von NASCAR Safety) und manchmal um den Wettbewerb zu verbessern. NASCAR kontrolliert streng alle diese Änderungen, die im NASCAR-Regelwerk ausführlich beschrieben sind. Autos werden bei jedem Rennen auf Einhaltung dieser Regeln überprüft.

Heutzutage haben NASCAR-Rennwagen sehr wenig mit Straßenautos zu tun. Fast jedes Detail eines NASCAR-Autos ist handgefertigt. Die Karosserien bestehen aus flachem Blech, die Motoren aus einem blanken Block und der Rahmen aus Stahlrohr.

In diesem Artikel werden wir sehen, wie diese Rennwagen hergestellt werden, beginnend mit einer Komponente, die für die Sicherheit der Fahrer von entscheidender Bedeutung ist und die Grundlage für alles am Auto bildet: den Rahmen.

Besonderer Dank an Raupe® und Bill Davis Racing Der Rahmen eines NASCAR-Rennwagens vor dem Einbau der Karosserie

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Um herauszufinden, wie NASCAR-Rennwagen gebaut werden, besuchten wir Bill Davis Racing in High Point, NC.

Dieser Shop kauft seine vorgefertigten Rahmen bei einem Rahmenlieferanten. Der Rahmen besteht aus einer Struktur aus runden und quadratischen Stahlrohren unterschiedlicher Dicke. Der Großteil der Struktur umgibt den Fahrer. Dieser Teil des Rahmens - der Überrollkäfig -- besteht aus dem dicksten Schlauch und ist so konzipiert, dass er zusammen bleibt und den Fahrer bei jeder Art von Unfall schützt (Einzelheiten finden Sie unter Funktionsweise von NASCAR Safety)..

Der vordere und hintere Teil des Rahmens, genannt vorderer Clip und das hinterer Clip, sind aus dünneren Stahlrohren gebaut, so dass sie zerdrücken, wenn das Auto auf ein anderes Auto oder eine Wand trifft. Der vordere Clip ist nicht nur zusammenklappbar, sondern drückt den Motor auch während eines Unfalls aus dem Boden des Fahrzeugs heraus und nicht in den Fahrerraum.

Wenn der Rahmen in den Laden kommt, wird der Firewall (die Metallplatte, die den Motorraum vom Fahrerraum trennt) und Bodenplatten sind zusammengeschweißt, zusammen mit verschiedenen Montagehalterungen für Dinge wie Motor, Federung, Sitz, Brennstoffzelle und Karosserie.

Der nächste Schritt besteht darin, die Karosserie zu bauen und auf dem Rahmen zu installieren. Dieser Prozess ist erstaunlich - fast jeder Körperteil wird von Hand aus flachem Blech hergestellt.

Einige der 30 Vorlagen zur Angabe der Körperform

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Die Herstellung der Karosserie für einen NASCAR-Rennwagen ist unglaublich arbeitsintensiv. Der Laden benötigt 10 Werktage, um den Bo-Dy für nur eines dieser Autos herzustellen und zu installieren.

Die Form des Autos wird hauptsächlich von den NASCAR-Regeln bestimmt. Diese Regeln sind in einem Satz von 30 Vorlagen zusammengefasst, die jeweils so geformt sind, dass sie zu einer anderen Kontur des Fahrzeugs passen. Zum Beispiel passt die größte Schablone von vorne nach hinten über die Mitte des Autos. Wenn die Schablone auf das Fahrzeug gelegt wird, darf der Abstand zwischen der Schablone und dem Fahrzeug die angegebene Toleranz nicht überschreiten. Jede Vorlage ist am Rand mit einer farbigen Linie markiert. Wenn die Linie rot ist, muss der Abstand weniger als 0,18 cm betragen. Wenn die Linie blau ist, muss der Abstand weniger als 0,64 cm betragen. Wenn die Linie grün ist, muss der Abstand weniger als 1,27 cm betragen..

Die Vorlagen lassen tatsächlich einen kleinen Spielraum bei der Gestaltung des Autos. Da 30 Vorlagen nicht ausreichen, um jeden Zentimeter des Körpers abzudecken, werden einige Bereiche zwischen den Vorlagenpositionen von NASCAR nicht streng kontrolliert.

Der Bau eines dieser Autos hat nichts mit der Herstellung einer Straßenbahn zu tun. Mit Ausnahme des Daches, der Motorhaube und des Deckdeckels (die von Dodge geliefert werden) werden alle Karosserieteile durch Trimmen und anschließendes Handrollen von Flachblech zwischen den Rollen eines Englisches Rad, Das Metall wird langsam gebogen und gebogen, bis die Kontur mit den Schablonen übereinstimmt und auf das Auto passt.

Ein englisches Rad wird verwendet, um das flache Blech zu gebogenen Karosserieteilen zu formen.

Nachdem die Teile geformt wurden, werden sie mit dem Auto und untereinander verschweißt, wobei die Schablonen verwendet werden, um ihre Position zu überprüfen. Die Nähte zwischen den Teilen werden geschweißt und dann geschliffen, so dass das Auto nach Fertigstellung ein glattes, nahtloses Teil ist. Die Türen öffnen sich nicht einmal.

Ein Körper, der fast fertig zum Lackieren ist

Nachdem die Karosserie eingebaut und glatt geschliffen ist, wird das Auto grundiert und lackiert. Alle Aufkleber sind installiert, einschließlich der Scheinwerferaufkleber (NASCAR-Fahrzeuge haben keine Scheinwerfer), wodurch der Rennwagen eher wie ein Straßenauto aussieht.

Nicht alle Autos sind nach den gleichen Spezifikationen gebaut. Einige Autos sind gewidmet Kurzstreckenautos, und andere sind engagiert Super-Speedway-Autos. Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen den beiden Typen.

Das Dach

Das Dach eines NASCAR-Rennwagens verfügt über eine Sicherheitsvorrichtung, die verhindert, dass das Auto umkippt. Wenn das Auto durchdreht, werden Klappen im Dach ausgelöst. Diese Klappen verändern die Form des Fahrzeugs und eliminieren jeglichen Auftrieb, der erzeugt wird. Weitere Informationen finden Sie unter Funktionsweise von NASCAR Safety.

Kurzstreckenauto

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NASCAR-Teams bauen zwei Arten von Autos. Sie bauen Autos für die kurzen Strecken, wie den Bristol Motor Speedway in Tennessee, wo die Höchstgeschwindigkeiten niedriger und die Kurven enger sind. Sie bauen auch Autos für die Super-Speedways, wie Talladega in Alabama, wo die Höchstgeschwindigkeiten höher sind, die Motorleistung jedoch begrenzt ist.

Kurzstreckenautos

Das Ziel bei der Entwicklung eines Kurzstreckenautos ist es, so viel zu schaffen Abtrieb wie möglich. Abtrieb ist eine aerodynamische Kraft, die dazu neigt, die Autos fest gegen den Boden zu drücken, sodass die Reifen die Strecke mit mehr Kraft greifen können. Dadurch fahren die Autos so schnell wie möglich um die engeren Kurven. Abtrieb ist mit dem Nachteil eines erhöhten Luftwiderstands verbunden, aber auf kurzen Strecken ist die Reduzierung des Luftwiderstands nicht so wichtig, da die Motoren ihre volle Leistung erbringen können (sie sind nicht durch Drosselklappen begrenzt) und die Drehzahlen im Allgemeinen niedriger sind.

In einem Windkanal werden umfangreiche Tests durchgeführt, um das Karosseriedesign für maximalen Abtrieb zu optimieren. Die Karosserie wird so weit hinten wie möglich am Rahmen montiert - etwa 12,7 cm von der Karosserieposition eines Super-Speedway-Autos entfernt. Dies hilft dem Auto, zusätzlichen Abtrieb zu erzeugen.

Die vorderen Kotflügel von Kurzstreckenautos sind viel ausgeprägter und gebogener, was auch zur Erzeugung von Abtrieb beiträgt.

Da die Geschwindigkeiten auf kurzen Strecken niedriger sind, kann es eine Herausforderung sein, dem Motor und den Bremsen ein ausreichendes Volumen an Kühlluft zuzuführen - zumal die Motoren und Bremsen bei Kurzstreckenrennen mehr Wärme erzeugen. Die Grillöffnung an der Vorderseite eines Kurzstreckenwagens ist größer als bei einem Super-Speedway-Wagen, und zusätzliche Belüftungsöffnungen leiten Luft direkt auf die Bremsen.

Super-Speedway-Auto

Super-Speedway-Autos

Auf den Super-Speedways ist die Strecke viel länger und gerader und die Böschung hoch, so dass Autos auf der gesamten Strecke eine hohe Geschwindigkeit beibehalten können. Das Ziel beim Bau eines Autos für Super-Speedway-Strecken ist es, den Luftwiderstand so weit wie möglich zu reduzieren. Diese Spuren erfordern die Verwendung von Drosselplatten das reduziert die Motorleistung von etwa 750 PS auf 450 PS.

Da der Motor nicht seine volle Leistung erbringt, ist es wichtig, die verfügbare Leistung optimal zu nutzen, indem der Luftwiderstand verringert wird. Die Karosserie eines Super-Speedway-Autos ist vorne am Rahmen montiert, um den Luftwiderstand zu verringern. Die Seiten und Kotflügel sind weniger konturiert, und die Grillöffnung wird sorgfältig in einem Windkanal getestet, um die kleinste Öffnung zu finden, die den erforderlichen Kühlluftstrom liefert.

Dieses Gerät wird während des Windkanaltests hinter dem Grill platziert, um die Geschwindigkeit der in den Motorraum eintretenden Luft zu bestimmen.

Bei den höheren Geschwindigkeiten einer Super-Speedway-Strecke gibt es genügend Luftstrom zum Kühlen der Bremsen, und eine viel kleinere Grillöffnung kann für eine ausreichende Kühlung des Motors sorgen.

Ein Dodge NASCAR-Motor während der Montage in der Motorenwerkstatt von Bill Davis Racing

Der Motor im NASCAR-Rennwagen ist wahrscheinlich die wichtigste Komponente. Es muss stundenlang große Mengen an Strom produzieren, ohne dass es zu Ausfällen kommt.

Sie könnten denken, dass diese NASCAR-Motoren nichts mit dem Motor in Ihrem Auto gemeinsam haben. Was wir gelernt haben, war ein wenig überraschend: Diese Motoren haben tatsächlich viele Eigenschaften mit Straßenbahnmotoren gemeinsam.

Dodge liefert den Motorblock und den Zylinderkopf für die von Bill Davis Racing verwendeten Motoren. Sie basieren auf einem 5,57-Liter-V8-Motor mit 340 Kubikzoll, der in den 1960er Jahren hergestellt wurde.

Die eigentlichen Motorblöcke und Köpfe bestehen nicht aus dem Originalwerkzeug. Sie sind maßgeschneiderte Rennmotorblöcke, haben jedoch einige Gemeinsamkeiten mit den Originalmotoren. Sie haben die gleichen Mittellinien der Zylinderbohrung, die gleiche Anzahl von Zylindern und beginnen mit der gleichen Größe (sie werden während des Bauprozesses etwas größer). Wie die ursprünglichen Motoren der 1960er Jahre werden die Ventile von Stößelstangen angetrieben (Informationen zu den verschiedenen Arten von Ventilanordnungen finden Sie auf dieser Seite)..

Die Motoren der heutigen NASCAR-Rennwagen leisten mehr als 750 PS und verzichten auf Turbolader, Kompressoren oder besonders exotische Komponenten. Wie machen sie all diese Kraft??

Hier sind einige der Faktoren:

  • Der Motor ist groß - 5,87 l (358 Kubikzoll). Nicht viele Straßenbahnen haben so große Motoren, die normalerweise weit über 300 PS leisten.
  • NASCAR-Motoren haben extrem radikale Nockenprofile, die die Einlassventile viel früher öffnen und sie länger offen halten als bei Straßenbahnmotoren. Dadurch kann mehr Luft in die Zylinder gepackt werden, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten (weitere Informationen finden Sie unter Funktionsweise von Nockenwellen)..
  • Der Einlass und der Auslass sind abgestimmt und getestet, um bei bestimmten Motordrehzahlen einen Schub zu erzielen. Sie sind auch so konzipiert, dass sie sehr viel haben geringe Einschränkung -- das heißt, um den Gasen, die durch das Rohr strömen, einen geringen Widerstand zu verleihen. Es gibt auch keine Schalldämpfer oder Katalysatoren, die das Abgas verlangsamen.
  • Sie haben Vergaser, die große Mengen an Luft und Kraftstoff einlassen können - diese Motoren haben keine Einspritzdüsen.
  • Sie verfügen über hochintensive, programmierbare Zündsysteme, mit denen der Zündzeitpunkt so angepasst werden kann, dass die bestmögliche Leistung erzielt wird.
  • Alle Teilsysteme, wie Kühlmittelpumpen, Ölpumpen, Lenkpumpen und Lichtmaschinen, sind für anhaltend hohe Drehzahlen und Temperaturen ausgelegt.

Wenn diese Motoren bearbeitet und montiert werden, sehr dicht Toleranzen werden verwendet (Teile werden genauer hergestellt), damit alles perfekt passt. Wenn ein Motor (oder ein anderes Teil) konstruiert wird, werden die beabsichtigten Abmessungen des Teils zusammen mit dem zulässigen Fehler in diesen Abmessungen angegeben. Wenn Sie den zulässigen Fehler klein machen - die Toleranzen verringern -, erreicht der Motor seine maximale potenzielle Leistung und verringert den Verschleiß. Wenn Teile zu groß oder zu klein sind, kann die Leistung aufgrund zusätzlicher Reibung oder durch Druckleckage durch größere als notwendige Lücken verloren gehen.

Nach dem Zusammenbau des Motors werden mehrere Tests und Inspektionen durchgeführt:

  1. Es wird 30 Minuten lang auf dem Dynamometer (der die Motorleistung misst) betrieben, um es einzubrechen. Der Motor wird dann inspiziert. Die Filter werden auf überschüssige Metallspäne überprüft, um sicherzustellen, dass kein abnormaler Verschleiß aufgetreten ist.
  2. Wenn es diesen Test besteht, geht es für weitere zwei Stunden auf den Dynamometer zurück. Während dieses Tests wird der Zündzeitpunkt gewählt, um die Leistung zu maximieren, und der Motor wird durch verschiedene Drehzahl- und Leistungsbereiche geschaltet.
  3. Nach diesem Test wird der Motor gründlich geprüft. Der Ventiltrieb wird gezogen und die Nockenwelle und die Ventilstößel werden überprüft. Die Innenseiten der Zylinder werden auf abnormalen Verschleiß untersucht. Die Zylinder stehen unter Druck und die Leckrate wird gemessen, um festzustellen, wie gut die Kolben und Dichtungen den Druck halten. Alle Leitungen und Schläuche werden überprüft.

Erst wenn alle diese Tests und Inspektionen abgeschlossen sind, ist der Motor bereit für die Rennen. Die Gewährleistung der Zuverlässigkeit des Motors ist von entscheidender Bedeutung - fast jeder Motorschaden während eines Rennens schließt die Gewinnchance aus.

Goodyear liefert die Reifen für NASCAR Winston Cup-Fahrzeuge. Foto mit freundlicher Genehmigung von Goodyear

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Reifen sind eine weitere wichtige Komponente des Rennwagens. Ein Hochgeschwindigkeits-Blowout kann unglaublich gefährlich sein.

Wie die Reifen Ihres Autos sind NASCAR-Reifen Radialreifen, aber das ist ungefähr die einzige Ähnlichkeit. Die Reifen eines NASCAR-Rennwagens haben einige ganz besondere Anforderungen. Sie müssen bei sehr hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten stabil bleiben, eine unglaubliche Traktion bieten und sehr schnell gewechselt werden können.

Stickstoff statt Luft

Die meisten Teams entfernen die Luft aus den Reifen und ersetzen sie durch Stickstoff. Komprimierter Stickstoff enthält weniger Feuchtigkeit als Druckluft. Wenn sich der Reifen erwärmt, verdampft die Feuchtigkeit im Reifen und dehnt sich aus, wodurch der Druck im Reifen steigt. Selbst kleine Änderungen des Reifendrucks können das Fahrverhalten des Fahrzeugs spürbar beeinträchtigen. Durch die Verwendung von Stickstoff anstelle von Luft haben die Teams mehr Kontrolle darüber, wie stark sich der Druck erhöht, wenn sich die Reifen erwärmen.

Innen- und Außenreifen

Auf Strecken mit einer Länge von mehr als 1,6 km und einer höheren Geschwindigkeit müssen die NASCAR-Regeln vorschreiben, dass Reifen eine enthalten Innenschuh. Dies ist im Wesentlichen ein zweiter Reifen, der im ersten Reifen montiert ist. Es wird an der Felge montiert und verfügt über eine separate Luftversorgung. Wenn der Außenreifen platzt, ist der Innenreifen noch intakt, sodass der Fahrer das Auto kontrolliert zum Stehen bringen kann.

Unterschiedliche Verbindungen für unterschiedliche Spuren

NASCAR regelt welche Reifenmischungen werden auf jeder Spur verwendet. Die Reifenmischung ist das Material, aus dem der Reifen hergestellt ist - eine weichere Mischung bietet mehr Grip, nutzt sich jedoch schneller ab, während eine härtere Mischung länger hält. Jede Spur führt dazu, dass sich die Reifen anders abnutzen, und die Innenreifen verschleißen anders als die Außenreifen. Die Fahrbahnoberfläche, die Anzahl der Kurven, die Dichtheit der Kurven und die Art der Böschung bestimmen den Verschleiß eines Reifens. Da Reifen für die Sicherheit so wichtig sind, haben NASCAR und Goodyear die besten Mischungen für die Innen- und Außenreifen für jede Strecke ermittelt. Dies sind die Reifenmischungen, die die Teams verwenden müssen.

Laufflächenloses Design

NASCAR-Reifen sehen völlig kahl aus, aber das liegt nicht daran, dass sie abgenutzt sind. Es ist beabsichtigt. Auf trockener Strecke können Reifen mehr Traktion erzeugen, wenn mehr klebriger Gummi den Boden berührt. Das Aufbringen eines Profilmusters auf den Reifen hilft bei nassem Wetter, aber bei trockenem Wetter ist es besser, wenn der gesamte Reifen den Boden berührt. Deshalb hören NASCAR-Rennen immer dann auf, wenn die Strecke nass ist.

Schneller Wechsel

Wie bringen sie die Reifen so schnell an und aus??

Möglicherweise haben Sie schon einmal einen NASCAR-Boxenstopp gesehen. In 12 bis 14 Sekunden schaffen es sieben Personen, das Auto vollständig zu tanken und alle vier Reifen zu wechseln. Dies erfordert eine unglaubliche Hand-Auge-Koordination, aber es gibt ein paar Tricks, mit denen die Teams die Dinge ein wenig einfacher machen. Wenn der neue Reifen auf das Auto gesetzt wird, sind die fünf Radmuttern bereits mit einem Klebstoff am Rad befestigt. Die Stollen sind lang und haben in den ersten drei Viertel Zoll keine Gewinde. Dies stellt sicher, dass die Radmuttern kein Kreuzgewinde bekommen, was die Positionierung des Reifens erleichtert.

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  • Herstellung einer Rennwagenkarosserie
  • Morgan-McClure Motorsport
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