Hydraulika v F1: Vysoké tlaky, nízká hmotnost a rychlé odezvy

Co tvoří základní kameny hydraulického systému Formule 1?Skládá se ze sofistikovaného čerpadla poháněného motorem, přibližně jeho poloviční rychlostí. Neobsahuje žádnou nádržku jako takovou, čerpadlo obsahuje přívod z nízkotlakého akumulátoru. Vysokotlaký akumulátor může velmi rychle dodat nárazovou dávku hydraulické kapaliny, pokud čerpadlo nedokáže včas zareagovat.

Jak velký tlak využívá?Typicky systém funguje pod tlakem 220 barů neboli 3200 psi (22 MPa). Čerpadlo může zajistit průtok kolem 16 litrů za minutu, takže obírá motor až o 10 koní. Kvůli této vysoké spotřebě je čerpadlo navrženo tak, aby zvolnilo, když už není plného průtoku zapotřebí, a tak ušetřilo výkon.

 

Servoventil společnosti Moog, který využívají týmy F1 ve svých hydraulických systémech, váží pouhých 92 g a reaguje do 2,8 ms

Kolik systému je ve voze F1 ovládáno hydraulicky?Hydraulicky je ovládán mechanismus řazení rychlostních stupňů, stejně jako diferenciál, jenž mění krouticí moment v závislosti na používaném hydraulickém tlaku. Hydraulicky jsou také řízeny škrticí klapky motoru a hydraulika pomáhá také s posilováním řízení. I spojka je poháněná hydraulickým systémem vozu, podobně jako ovládací prvek DRS.

Jak jsou tyto systémy řízeny?Řídicí jednotka (ECU) určuje, co by měly systémy dělat, a posílá servoventilu elektrický signál. Tento drobný ventil řídí průtok hydraulického oleje systémem dle elektrického proudu. Když tedy pilot zmáčkne na volantu páčku pro přeřazení rychlostního stupně, dojde v mikrospínači ke kontaktu a do ECU je vyslán elektrický signál.

 

Ventil regulující palivo (vlevo) váží jen 28 g, ventil regulující tlak oleje (vpravo) optimalizovaný pro tlak od 3 do 20 barů

ECU ho zachytí a vyšle odpovídající elektrický proud do servoventilu, který řídí jádra v převodovce. Ventily se otevřou, přičemž do ovládacích prvků jádra vpustí hydraulickou kapalinu, která pohne přesuvníky, aby došlo ke změně rychlostního stupně.

Co je nejsložitější součástí hydraulického systému vozu F1?Používá se čerpadlo s rotujícími axiálními písty. Dokáže dodávat proměnné množství, což znamená, že reaguje na požadavky systému a je velmi efektivní. Řídicí systém, který zajišťuje správný průtok čerpadla, je mechanický a sám o sobě velmi komplexní.

Jeho nejsložitější součástmi jsou zřejmě servoventily. Tato drobná zařízení váží pouhých 92 g, přesto řídí ohromný hydraulický tlak. Na požadavky dokážou plně vyhovět do 2,8 milisekund. Díky elektrickým řídicím vstupům o velikosti 10 miliampérů a 12 voltů může hydraulika dodávat až 7,5 litrů za minutu při tlaku 220 barů.

 

Lineární ovládací prvek, který se používá pro řízení škrticích klapek či změnu rychlostních stupňů v převodovce

Často slyšíme o tom, že týmy mají "problémy s hydraulikou" - je tak těžké ji vyladit?Tlaky a síly v systému jsou velmi vysoké a hydraulika vyhledává slabá místa. V počátcích byla spousta problémů. Nejobvyklejší bylo to, že vysoké míry průtoku vytvářely hodně statické elektřiny v ohebných hydraulických hadicích. Občas k zemi vyšlehla jiskra, která v trubici udělala drobnou dírku. To se spravilo využíváním flexibilních trubic s vodivou vrstvou.

Co je tak zvláštního na hydraulice vozu F1?Na hydraulice v F1 není nic zas tak moc zvláštního, ačkoliv jsou vyráběné komponenty - jako všechny ostatní díly vozu F1 - co nejlehčí. Systémy musí být také udržovány úzkostlivě čisté. Všechno se dělá v přetlakovaných místnostech, aby se do systému nedostal žádný prach. Samotný olej se filtruje, aby byly odstraněny veškeré nečistoty větší než 3 tisíciny milimetru.

 

© Foto: www.moog.com