Převodovky ve Formuli 1 - Co všechno musí vydržet a jak rychle řadí?

S těmito převodovými poměry musí pokrýt různorodé charakteristiky okruhů: od pomalého Monaka po dlouhé rovinky v Monze. Tuto volbu navíc letos komplikuje další novinka - nastavitelná zadní křídla (DRS), po jejichž aktivaci mohou vozy na rovinkách dosahovat ještě vyšších rychlostí.

O víkendu nás čeká závod ve Valencii, kde musí převodovka změnit během jednoho kola rychlostní stupeň 64krát, čímž se řadí k nejnáročnějším v kalendáři. Proto je nyní vhodná příležitost podívat se na tuto klíčovou součást výkonných monopostů F1.

Čím je z hlediska převodovky náročný městský okruh ve Valencii?
Okruh vyžaduje v každém kole 64 přeřazení, více dostává zabrat již jen v Singapuru, kde musí rychlostní stupeň změnit 71krát. Během Velké ceny Evropy ji čeká 3468 přeřazení, což podstatně převyšuje průměr sezóny - 3100 změn na závod. K té dochází každých 85 metrů. Na kratším okruhu v Monaku se řadí dokonce na každém 61. metru, naproti tomu ve Spa každých 143 metrů.

Jak se změnila vzdálenost, kterou musí letos převodovka urazit, ve srovnání s rokem 2010?
Převodovky musí být vyrobeny z oceli a vydržet pět po sobě jdoucích závodů, o jeden více než v roce 2010. Jedna převodovka tedy loni odjela vzdálenost 2100 - 2500 km, tento rok se zvýšila na 2600 - 3000 km. Během jednoho cyklu pěti závodů musí vykonat přes 25000 přeřazení.

Převodovka Red Bullu včetně diferenciálu, zadní nárazové struktury a zavěšení
(foto: G. Abrantes)

Které závody jsou pro převodovku nejnáročnější?
Nejnáročnějšími jsou závody v Monaku, Singapuru a v Abú Zabí, kde piloti řadí každých 61, 71 a 82 metrů. K náročnosti krom počtu přeřazení přispívá úroveň točivého momentu. Během Velké ceny Monaka a Singapuru dochází k více než 4000 změnám převodových stupňů.

Na pomalých okruzích se vybírají poměry pro nižší rychlost, převodovka se však musí vypořádat s větší silou točivého momentu po delší dobu. Protože vůz tráví více času na nižších převodových stupních, dostávají více zabrat i ložiska. Převodovka musí vydržet špičky točivého momentu při změnách převodových stupňů, proto čím více přeřazení, tím musí vykonat těžší práci.

Při jaké teplotě převodovka pracuje a jaké síly přenáší?
Převodovka pracuje obvykle při teplotě kolem 130 °C a při nejvyšším stupni musí přenést kolem 5000 Nm. Samotná převodovka váží méně než 40 kg a skládá se z 500 jednotlivých součástek. Ty se nesouvisejí pouze s funkcemi převodovky, ale s úchytnými body pro zavěšení, se zadní nárazovou strukturou a se složitou hydraulikou.

Jak rychle dokáže přeřadit rychlostní stupeň moderní "bezprodlevová" převodovka Formule 1?
Z hlediska přenosu točivého momentu trvá převodovce změna rychlostního stupně 0 sekund. Mechanické součásti potřebují pro změnu mechanismu převodového poměru méně než 0,05 sec, což je třetina doby mrknutí oka. Při 250km/hod rychlosti za stejný okamžik ujede vůz Formule 1  téměř 3,5 metru, což představuje přibližně dvě třetiny délky monopostu.

Zadní část Force Indie s převodovkou (foto: G. Abrantes)

Jak jsou vybírány převodové poměry pro celou sezónu?
Článek 9.6.2 technických pravidel uvádí, že si všichni soutěžící musí vybrat 30 převodových poměrů, které budou používat v průběhu sezóny a které musí oznámit před prvním závodem. Toto pravidlo ale v podstatě znamená, že týmy mají k dispozici 30 různých možností, nikoliv 30 pevných poměrů. Týmy si je volí na základě předsezónního testování s oběma piloty a na základě simulací. Oba piloti potom mají k dispozici stejných 30 poměrů.

Jak jsou vybírány poměry s ohledem na specifika okruhu?
První částí procesu je volba nejvyššího rychlostního stupně, k čemuž se dochází na základě simulací různých úrovní křídel a časového kompromisu mezi aktivovaným a deaktivovaným DRS pro nejvyšší rychlostní stupně.

Optimalizace bez aktivovaného DRS by mohla vést k tomu, že by pilota příliš dlouho brzdil omezovač otáček. Při opačné situaci by mohl ztratit příliš času kvůli při neaktivním DRS kvůli zbytečně "dlouhým" převodům. Na okruzích vyžadujících vysoký přítlak DRS pomáhá dosahovat o 15 km/hod vyšších maximálních rychlostí, zatímco na okruzích vyžadujících nižší přítlak je rozdíl menší. Aktivace DRS může také zvýšit otáčky motoru téměř o 1000 ot. /min.

Zbylé převodové poměry jsou vybírány po simulování jízdy daným okruhem. Musí poskytovat dostatečný točivý moment na výjezdu ze zatáčky, aniž by otáčky motoru příliš poklesly. Pokud jsou však převodové poměry příliš krátké, hůře se pilotům kontroluje protáčení kol na výjezdu nebo se vůz stává při nájezdu do zatáčky příliš nervózním.

Po příjezdu na okruh mohou být poměry ještě upraveny tak, aby lépe vyhovovaly úrovni přilnavosti a směru větru. Mezi prvním a druhým tréninkem může tým volně vybírat a zkoušet svých 30 nahlášených poměrů. Po skončení toho druhého má však jen dvě hodiny na to, aby si vybral finální převodové poměry pro zbytek závodního víkendu.