K o n c e p c e v o z u
OBSAH DOKUMENTU 1 Úvod...3 2 Základní technické údaje...3 3 Koncepce vozu...4 3.1 Podvozek...4 3.1.1 Rám...4 3.1.2 Zavěšení...4 3.1.3 Brzdy...4 3.1.4 Ráfky...4 3.1.5 Pneumatiky...4 3.1.6 Karoserie...4 3.1.7 Kokpit...5 3.2 Pohon...5 3.2.1 Motor...5 3.2.2 Převodovka...5 3.3 Spojka...5 3.3.1 Hnací ústrojí...6 3.4 Elektronika & Mechatronika...6 4 Shrnutí...6 5 Zdroje...6 Rebels Racing Formula SAE/Student Team, 2008 2 / 6
1 Úvod Základní koncepce vozu Rebels Racing R1 vychází z myšlenky využití jednoduchých, osvědčených a spolehlivých technických řešení, které již byly v minulosti úspěšně v různých oblastech motorsportu aplikovány. Vůz formulového typu s otevřeným kokpitem a nezakrytými čtyřmi koly je konstruován podle mezinárodních regulí Formule SAE [1]. Samotné technické předpisy pro tuto kategorii jsou velmi otevřené. I zde však existuji určitá omezení jako například: minimální rozvor 1525 mm, dva nezávislé brzdné okruhy brzdící všechna čtyři kola nebo čtyřdobý motor objemu do 610 cm 3. Zvolená technická řešení vozu Rebels Racing R1 jsou pak detailněji uvedena v popisu jednotlivých konstrukčních celků. 2 Základní technické údaje Obr.č. 1: Helsinki HPF07, zdroj fotografie: www.metropolia-motorsport.fi Rámová konstrukce Rozvor Rozchod náprav (přední/zadní) Hmotnost vozu s jezdcem Rozdělení hmotnosti na nápravy (přední/zadní) Max. rychlost Zrychlení 0 100 km/h Zavěšení Kola Brzdy Motor Převodovka Diferenciál Elektronika Mechatronika Ocelový trubkový rám. Plechové a kompozitové nosné a výztužné panely. 1600 mm 1230 / 1205 mm 300 kg 45 % / 55 % 160 km/h 3,9 s Lichoběžníková přední & zadní náprava (push rod systém), odpružení vinutými pružinami s plynokapalinovými tlumiči pro každé kolo, zkrutný stabilizátor na obou nápravách. 13 disky z lehkych slitin, pneumatiky Hoosier - vpředu 20.5 x 6-13 R25A / vzadu 20.5 x 7-13 R25A Hydraulické kotoučové na všech kolech ø 220/190 mm (přední/zadní), 4- pístkové třmeny vpředu, 2 pístkové vzadu. Nepřeplňovaný motocyklový Honda 600RR (V4 600 cm3), upravené sací a výfukové potrubí, povinný restriktor sání ø 20mm, modifikovaná palivová soustava, systém mazání se suchou skříní. Modifikovaná originální převodovka, počet rychlostních stupňů 4, sekundární převod řetězem. S omezenou svorností, pohon zadních kol. Upravená motorová ECU, datalogging systém. Samostatná jednotka pro ovládání systému řazení(pneumatický aktuátor) Rebels Racing Formula SAE/Student Team, 2008 3 / 6
3 Koncepce vozu 3.1 Podvozek 3.1.1 Rám Rám svařený z ocelových trubek, nosné a výztužné panely plechové a kompozitové. Toto řešení vychází z konstrukční a technologické jednoduchosti, je rovněž doporučováno konzultanty Formule SAE pro první vůz. Součástí rámu jsou předepsané ochranné oblouky, podpěry a výztuhy z 25 mm trubek. Minimální pravidly povolený obsah uhlíku v oceli je 0,1%. Obr.č. 2: Rám UWRacing 06, zdroj fotografie: www.uwracing.com 3.1.2 3.1.2 Zavěšení Lichoběžníková přední i zadní náprava (push rod systém) je odpružena vinutými pružinami s plynokapalinovými tlumiči na každém kole a zkrutným stabilizátorem na obou nápravách. Spolu s uchycením kol k náboji pomocí 4 závrtných šroubů je tento komplet standardním konstrukčním řešením většiny konkurenčních vozů, což potvrzuje i jeho dlouholetá historie ve Formuli SAE. 3.1.3 Brzdy Hydraulické kotoučové brzdy na všech kolech o rozměru ø220 mm + 4-pístkové třmeny vpředu a ø190 mm rotory + 2-pístkové třmeny vzadu byly zvoleny zejména s ohledem na nízkou hmotnost a požadovaný brzdný moment. 3.1.4 Ráfky Použití 13 disků z lehkých slitin je standardní provedení většiny konkurenčních vozů a nejlépe vyhovuje odlišným charakterům jednotlivých disciplin. 3.1.5 Pneumatiky Pneumatiky značky Hoosier jsou ve Formuli SAE velmi rozšířené především s ohledem na dostupnost relevantních technických údajů nutných k vývoji vozu. Volba rozměrů 20.5 x 6-13 R25A vpředu a 20.5 x 7-13 R25A vzadu pak vychází z osvědčených řešení při aplikacích těchto pneumatik. 3.1.6 Karoserie Materiál karoserie tvoří kombinace kompozitu, hliníkového plechu, makrolonu a plátna. Obsahuje Rebels Racing Formula SAE/Student Team, 2008 4 / 6
aerodynamické prvky se zaměřením na zvýšení účinnosti sání a chlazení. Protože však nízká provozní rychlost nevyžaduje sofistikovanější a obsáhlejší řešení aerodynamiky, nebude této oblasti věnována výraznější pozornost. Příď vozu obsahuje povinný absorbér nárazu z hliníkové voštiny, jehož otestováni podléhá pravidlům Formule SAE. 3.1.7 Kokpit V kokpitu se nachází veškeré ovládací prvky, volant s multifunkčním displejem a kontrolními diodami nahrazujícími otáčkoměr, karbonová (resp.laminátová) sedačka tak, jak je běžné u závodních vozů. Řazení je ovládané pomocí pádel na volantu (fly-by-wire) společně s ruční spojkou pod volantem určenou pro rozjezd. Z tohoto řešení vyplývá i použití lehčí 2 pedálové soustavy. Cely systém tak urychluje a pilotovi usnadňuje řazení. 3.2 Pohon 3.2.1 Motor Nepřeplňovaný motocyklový čtyřválec 600 cm3 (Honda CBR600 RR) s upraveným sacím a výfukovým potrubím, povinný restriktor sání ø20 mm, modifikovaná palivová soustava, systém mazání s modifikovanou (suchou) skříní. Samostatná vodní chladící soustava bez chlazení oleje a paliva a s náporovými chladiči. 3.2.2 Převodovka Modifikovaná originální motocyklová převodovka s omezením počtu rychlostních stupňů na 4. Důvodem jsou jednak nízké maximální rychlosti na závodních tratích a zároveň úspory rotačních setrvačných hmot. Řazení mechatronické (pneumatický aktuátor, pádla pod volantem) pro zkrácení řadícího času a usnadnění ovládatelnosti vozu. 3.3 Spojka Poloautomatická nebo antihoppingová spojka pro usnadnění řazení bez vypínání spojky resp. stabilizaci vozu při řazení na nižší rychlostní stupně. Rebels Racing Formula SAE/Student Team, 2008 5 / 6
3.3.1 Hnací ústrojí Sekundární převod je řetězový. Diferenciál s omezenou svorností pro zvýšení trakčních schopností vozu. Pohon zadních kol prostřednictvím upravených hnacích hřídelů ze sériového vozu. 3.4 Elektronika & Mechatronika Obr.č. 3: Diferenciál Torsen, zdroj fotografie: www.torsen.com Upravená motorová ECU. Systém sběru dat (datalogging systém) k monitorování všech důležitých provozních funkcí vozu. Variantou je rovněž systém trakční kontroly. Samostatná řídicí jednotka pro pneumatické řazení. 4 Shrnutí Rebels Racing R1 je vozem navrhnutým dle pravidel Formule SAE s požadavkem konstrukční jednoduchosti, využíváním sériových dílů a zároveň výkonové konkurenceschopnosti vůči ostatním vozům startovního pole. Primárním cílem konstrukce je minimální hmotnost vozidla, která však musí být v rovnováze se spolehlivostí. Tyto základní cíle byly vytyčeny v jeho koncepci a jsou dále sledovány při jeho konstrukci. 5 Zdroje [1] Pravila Formula SAE 2009 http://students.sae.org/competitions/formulaseries/rules/2009fsaerules.pdf Pozn. Fotografie bez označení byly pořízeny týmem při návštěvě Formula Student Germany 2008 na Hockenheimu. Rebels Racing Formula SAE/Student Team, 2008 6 / 6