Technológia - vysvetlite zajtra inžinierov Formuly 1
od Sebastiana Sattlera
26.03.2013, 17:36 hod
Zajtrajší inžinieri Formuly 1 vysvetľujú technológiu Formula Student. Dnes: volant.
Volant TUfast je jedným z technicky a ergonomicky najsofistikovanejších volantov vo Formule Student. V roku 2009 bolo cieľom prepracovať súčasný volant a vylepšiť mnoho aspektov pre nadchádzajúcu sezónu. S veľkou pozornosťou venovanou detailom a potrebnou dokonalosťou bol výsledok taký dobrý, že sa volant doteraz nezmenil a opakovane sa prezentuje s hrdosťou.
Čo musí byť schopný urobiť volant závodného automobilu? Najdôležitejšou vlastnosťou je bezpečnosť. Pretože volant prenáša zámery vodiča na cestu, musí spoľahlivo fungovať. Poruchám funkcie riadenia sa preto musíte za každú cenu vyhnúť. Táto oblasť tiež znamená, že výhľad vodiča nesmie byť v žiadnom riadiacom stanovisku obmedzovaný. Aj tu je veľmi dôležitá ergonómia. Vodič by sa mal sústrediť na trasu. Musí byť preto schopný ľahko a intuitívne vykonávať funkcie na volante a tvar by sa mal jeho ruke prispôsobovať čo najpohodlnejšie.
Pretože na volant sa dá lepšie pozerať ako na jednu z mála odnímateľných častí, mal by tiež pôsobiť veľmi úctyhodným dojmom. Okrem toho existujú nasledujúce aspekty: maximálna životnosť, minimálne náklady a hmotnosť. Často sú spolu v konflikte. Nakoniec je samozrejme potrebné zabezpečiť aj vyrobiteľnosť.
Ako dosiahnete dokonalý tvar?
Východiskom bol volant pre sezónu 2008/09. Najprv bola vykonaná analýza a boli vypracované všetky negatívne body. K tomu patrila predovšetkým nadmerná hmotnosť a zlé ergonomické vlastnosti. TUFast si dal za cieľ ľahký, ale stabilný volant, ktorý leží pohodlne v ruke a poskytuje pevnú polohu prstov. Zostavilo sa veľa návrhov na zlepšenie a skontrolovalo sa, či sú realizovateľné. Ako prvý koncept bol prevedený z náčrtkového papiera do modelu CAD. Na vyskúšanie úspechu si študenti nechali vyrobiť rýchly prototyp modelu. Koncept sa ukázal ako dobrý. „Dobré“ nestačilo, takže ste si opäť sadli a postup zopakovali. Potom sa stanovené ciele konečne dosiahli a našla sa dokonalá forma.
Najdôležitejšou charakteristikou nového volantu je jeho hmotnosť. Volant vrátane všetkých tlačidiel, krytov, displejov a pádiel radenia má hmotnosť iba 235 g (bez Quicklock). Napriek tomu vďaka vynikajúcej konštrukcii a špeciálnej štruktúre vrstiev vydrží vysoké závodné požiadavky. Ďalšia špeciálna vlastnosť: kolískové spínače. Pozostávajú z nepretržitej časti z CFRP a vážia iba 12 g. Sú prilepené k zadnej časti volantu a ohýbaniu sú vystavené až pri zmene prevodového stupňa. Ak dôjde k určitej odchýlke, stlačia tlačidlo na zadnej strane volantu, ktoré nakoniec spustí radenie.
Pozornosť venovanú detailom je vidieť na prechodoch medzi dvoma polovicami (prednou a zadnou). Vďaka lepiacemu povrchu tam nemožno zabrániť malým nerovnostiam, ktoré sa však dajú šikovným smerom prekrývania takmer zneviditeľniť. Existujú tri oblasti, kde spočíva ruka alebo prsty vodiča. Všeobecne je predná polovica lepiacej plochy nad zadnou polovicou. Pretože však prsty vodiča sú v bode 1 posunuté zozadu dopredu, je predná polovica pod zadnou polovicou. Aby ste zabránili pošmyknutiu rúk na volante, sú na oboch stranách nad a pod prstami dve vypukliny (bod 2).
V prednej časti volantu je nainštalovaný malý 7-segmentový displej, ktorý vodičovi ukazuje, aký rýchlostný stupeň sa používa. Volant má 6 tlačidiel a dve rolovacie kolieska. Na zadnej strane sú tlačidlá na radenie nahor alebo nadol. Predná strana je posiata patentkami pre rôzne funkcie:
AU: Automatické radenie hore (nezávislé radenie hore)
N: Zaradí neutrál
KOM: Komunikačný vodič - tím
OK: Na potvrdenie
Gombíky: Prepínanie cez palubný počítač a regulácia kontroly trakcie
Pre dosiahnutie čo najnižšej hmotnosti sa budúci inžinieri rozhodli vyrobiť ich z CFRP. Volant teda musel byť rozdelený na dve časti a pre každú bolo treba odvodiť laminovaciu formu. Tieto tvary boli vyfrézované z hliníka, potom hladko vyleštené a pripravené na laminovanie. Vrstvy CFRP pozostávajú z prepregu. Najkrajnejšia vrstva je položená so zrnom v uhle 45 stupňov k vodorovnej rovine, nasledujúce vrstvy sú vždy posunuté o 45 stupňov oproti predchádzajúcej.
Líšia sa tu aj predná a zadná strana. Predná strana sa skladá z celkovo troch vrstiev. Zadná strana má 3 milimetrové jadro Rohacel, ktoré je obalené tromi vrstvami na každej strane (teda celkom šesť). Pre obe polovice je rovnaké, že v miestach, kde spočívajú ruky, sú iba dve vrstvy. Po upečení je možné obe polovice z formy vybrať. Sú orezané a nakoniec dostanú elektroniku. Až na konci sú obe polovice zlepené.
Napriek veľmi dobrej konštrukcii a výrobe môžu vzniknúť malé problémy: Jednodielne radiče pádiel poskytujú pri vychýlení väčší odpor ako tlačidlá, čo znamená, že sa nevyvinie žiadny definovaný tlakový bod, a preto sa vodičovi pošle malá spätná väzba o procese radenia. Pretože v rôznych disciplínach, ako aj pri testovacích jazdách dochádza k mnohým zmenám prevodových stupňov, konštrukcia kolískového spínača stráca svoju silu. V uvedenom bode ohybu sa jednotlivé vlákna po dlhodobom používaní lámu a nakoniec spôsobujú väčšie praskliny.
Pred zlepením oboch polovíc je bezpodmienečne potrebná dôkladná kontrola elektroniky. Po zostavení je prístup k časti elektroniky možný po odstránení predného krytu. Problémy sú aj s lamináciou: Najmä pri štyroch vydutiach vzadu je ťažké pripevniť dostatok vlákien a živice. To často vedie k suchým miestam, ktoré sú vizuálne a ergonomicky neprijateľné.
Na výrobu volantu s tak vysokými nárokmi je potrebné veľké úsilie a čas, najmä ak má byť vyrobený z CFRP. Aj keď sú teraz dostupné hliníkové formy a „iba“ sa musia laminovať, nemalo by sa zanedbávať úsilie. Ale výsledok je dosť pôsobivý. Niektoré výhody možno navyše odvodiť z nízkej hmotnosti a ergonomickej vysokej kvality v závode.
Vaša nová aplikácia pre motoristický šport je tu:
zadarmo a ešte lepšie - stiahnite si teraz!
Stiahnite si z iOS App Store