Formula 1'deki Evrim: "yarı otomatik"ten "kesintisiz" dişli kutularına

1989'da Formula 1'de teknik bir devrim gerçekleşti: Ferrari takımı yarı otomatik vites kutusunu tanıttı. Daha önce, Formula 1 her zaman geleneksel vites kutuları kullanıyordu.

John Barnard

Scuderia'nın baş tasarımcısı, sıralı bir vites kutusuna motosiklete benzer bir elektro-hidrolik vites değiştirme tahriki kurdu. Bu arada, büyük ölçüde bu İngiliz tasarımcıya teşekkürler, Formula 1 şimdi bildiğimiz şekle kavuştu. Ne de olsa, karbon monokok ve yarı otomatik şanzıman kullanan ilk kişi Barnard'dı.

İlk kez böyle bir şanzımanın 1979'da test edildiğine dikkat edilmelidir. Ve yine bir Ferrari'ydi. Daha sonra bu sistem Mauro Forghieri tarafından geliştirildi. Testlerde, deneysel tasarım 100 turu tamamladı ve gösterilen süreler, geleneksel bir vites kutusundan biraz daha iyiydi. Ancak yarışta kullanılmaya gelmedi. Birincisi, Forghieri'nin kutusu çok ağırdı. İkincisi, Gilles Villeneuve ondan hoşlanmadı: 





Proje on yıllığına rafa kaldırıldı ve ardından benzer bir şey John Barnard tarafından uygulandı. Yarı otomatik şanzımanın klasik tasarımlara göre üç ana avantajı vardı. 

• ?İlk olarak, vites değiştirme süresinin kısaltılması.
  
• “İkincisi, artık sürücü direksiyon simidini her zaman iki eliyle tutabiliyordu, bu da hidrolik direksiyon olmadığında akrobasi büyük ölçüde kolaylaştırıyordu.
  
• Üçüncüsü, artık virajlarda vites değiştirmek mümkündü!
  

Tabii ki, "yarı otomatik" in dezavantajları vardı. En önemlisi güven eksikliğiydi. Ferrari ekibinin ilk yarışta böyle bir vites kutusuyla kazanmayı başarmasına rağmen, daha sonra pek çok sorunla karşılaştılar - yenilikçi vites kutusu çok sık bozuldu. 32 kalkıştan (16 etap x 2 araba), kontrol noktası 23 kez başarısız oldu!

Ve bu bir "İtalyan zihniyetinin sorunu" değildi! Birkaç yıl sonra, Williams takımı benzer sorunlarla karşılaştı ve daha sonra McLaren'da. 



1991 sezonunun sonunda Ayrton Senna, rakiplerin kontrol noktası sayesinde dünya şampiyonu olmuş gibi görünüyordu! Çok sayıda teknik başarısızlık, Williams takımının lideri Nigel Mansell'i doğru puanlardan mahrum etti. Bu nedenle, bu cihaz için uygun takma ad ortaya çıktı: "bok kutusu", yani "sürprizli bir kutu".


— Patrick Kafa.

1991'de Dünya Şampiyonasında, "düz" şanzımanlı araba son kez kazandı - sonraki tüm unvanlar yarı otomatik şanzımanlı pilotlara gidecek. Aynı zamanda bir V12 sürücüsünün şampiyon olduğu son seferdi. "Manuel kutu" ile son zafer, 1992'de Belçika Grand Prix'sinde kazanıldı.

V kayışı varyatörü

1993 yılında Williams ekibi, CVT şanzımanlı deneysel bir araba yaptı. Testlerde, varyatör belirsiz bir izlenim bıraktı. Bir yandan, onunla donatılmış araba, yarı otomatik bir kutudan daha hızlı gitti. Ama öte yandan, hızlanma sırasında, yani 10 rpm'de tek notada asılı kalan Renault V13800 motorunun uluması, çevrenizdekileri kelimenin tam anlamıyla çıldırttı! 

FIA, Teknik Düzenlemelerde bir Formula 1 arabasının ilerlemek için en az dört ve en fazla yedi sabit vitese sahip olması gerektiğini şart koşarak hızlı bir şekilde CVT'leri yasakladı.     

Doksanlı yılların ortalarında, yarı otomatik şanzımanlar performanslarının zirvesine ulaştı: bir vitesten diğerine geçiş süresi yalnızca 25 milisaniye (0.025 saniye) idi. Karşılaştırma için, düz şanzımanda vites değiştirmek için gereken süre 0,25 saniyeydi. 



Görünüşe göre bu alanda yeni bir şey bulmak imkansızdı, ancak 2005'te "sessiz bir devrim" oldu - BAR-Honda ekibi "kesintisiz vites değiştiren" bir şanzıman icat etti: SSG veya "dikişsiz vites kutusu". Yeni ürünü deneyen ilk araba BAR-007 idi. Bu dişli kutusunun kesintisiz çalışması, iki vitesin aynı anda devreye alınmasıyla sağlandı.


— Atushi Mano, Baş Mühendis, Honda Ar-Ge. 

Türün yasalarına uyarak, burada "köpek halkaları", "mermiler", "mavi ve kırmızı halkalar" hakkında konuşmak zorunda kaldım. Ancak bunların hiçbiri olmayacak çünkü BAR-007 Honda vites kutusu farklı şekilde düzenlenmiştir! Honda Ar-Ge Teknik İncelemesine göre, bir "şaft içi" vites değiştirme mekanizması kullanıyordu.

Bu nasıl çalışıyor

Vitesler, her bir dişlinin debriyajının altına monte edilmiş özel bir profil kamları - "külbütör kolları" olan bir hidrolik tahrik kullanılarak çalıştırıldı. Çıkış mili içi boş yapılmış ve içinden bir hidrolik hat geçirilerek valfler belirli bir sırayla açılarak kamların debriyaja bağlanması sağlanmıştır. 



Aynı zamanda, kamlar iki çift (çift ve tek) dişlilere bağlandı. Mevcut viteste, kamlar tamamen devreye girdi ve önceden bağlanmış olanda sadece bir taraf. Böylece, ikinci dişli çifti için, tork yalnızca bir yönde iletildiğinde, bu da kutuya zarar vermenin imkansız olduğu anlamına gelen bir mandal etkisi elde edildi. 

Gerçek hayat örneği: torku yalnızca bir yönde ileten bir mandal. Somunu sıkabileceksiniz, ancak mandalı değiştirene kadar gevşetemeyeceksiniz. Kesintisiz şanzıman ile aynı.

Bağlı dişlinin dişlilerinin dönme hızı mevcut olanın hızını aştıktan sonra, kamlar "yer değiştirdi" ve güç kesintisi olmadan anlık vites değişimi gerçekleşti. Ve böylece, kontrol noktasındaki vites sayısına bağlı olarak arka arkaya yedi veya sekiz kez. 

Şimdi, vites değiştirirken, motordan gelen tork bir an bile kesintiye uğramadı, bu nedenle tur süresi 0.4 saniye azaldı, bu yarış standartlarına göre çok fazla.

Ferrari'nin yarı otomatik şanzımanında veya Porsche'nin PDK'sında olduğu gibi, birkaç yıldır raflarda toz toplayan bu tasarım, uygulama sırasında yeni değildi.



BAR-007 Honda şanzımanı, ilk olarak 1993 yılında Williams ekibi tarafından test edilen Weismann Quickshift şanzımanına dayanmaktadır. Genellikle aynı sezonda test edilen CVT FW15-CVT ile karıştırılır ancak bunlar farklı şanzımanlardır. Bu gelişmenin neden hemen raylara çarpmadığı bilinmiyor.

Çalışma prensibine göre, kesintisiz vites değiştirme sistemi bir şekilde PDK veya DCT gibi çift kavramalı dişli kutularını andırıyor. Ancak Formula 1'de bu tür tasarımlar Teknik Yönetmelikler tarafından yasaklanmıştır ”: Formula 1'de yalnızca bir debriyaj kullanılabilir.

Aslında, yarış kullanımı için, dikişsiz dişli kutuları, çift kavramalı dişli kutularına tercih edilebilir görünmektedir. En azından yarış ekipmanları için temel öneme sahip olan ağırlık ve boyut nedeniyle.

Yarış pistinden yollara

Formula 1'in ardından, Japon markası Honda'nın kullanımlarında yeniden öncü olduğu MotoGP motosiklet yarışlarında benzer tasarımlar ortaya çıktı. Şu anda, bu sınıftaki tüm motosikletlerin vites kutuları, kesintisiz veya aynı zamanda "sarsıntısız" olarak da adlandırılan vites değiştirme mekanizması ile donatılmıştır. 

Ve nispeten yakın zamanda, Ducati Panigale V4 yol bisikletini böyle bir kontrol noktasıyla donatacaklarına dair bilgiler ortaya çıktı.