A VERSENYAUTÓK VÁLTÓINAK TÖRTÉNETE, IV. RÉSZ

Az elmúlt alkalommal a Chaparral, a Lotus és a Porsche néhány érdekes kísérletéről írtam. Most, az utolsó részhez érve azt szeretném bemutatni, hogyan vették át az uralmat a szekvenciális váltók a versenypályákon.

A szekvenciális váltó ügye nem merült feledésbe. A Ferrari a Formula-1-ben már 1979-ben kísérletezett egy félautomata, gombbal kapcsolható, szekvenciális rendszerrel. Mauro Forghieri tervezte, de az új váltó nem nyerte el a versenyző Gilles Villeneuve tetszését, ezért félretették tíz évre a terveket.

1987-ben már nyilvánvalóvá vált, hogy a turbómotorokat egy időre ki fogják tiltani a versenysorozatból. John Barnard ekkor kezdte el tervezni a 639-es típust, amit a hathengeres, feltöltős motor helyett már egy 12 hengeres szívómotor hajtott. Számunkra most nem is ez a fontos, hanem az, hogy ennek a motornak a teljesítményét egy automatizált, szekvenciális váltó juttatta el az aszfaltra.

A váltó hét fokozatú volt, és ezen áttételeket hat darab munkahenger segítségével elektrohidraulikus úton, a kormányról szekvenciális módon lehetett kapcsolni. A kormányon lévő kar (amit angolul “paddle”-nek, azaz “lapátnak” hívnak) ötletét Barnard a gokartoktól vette át. A versenyző a jobb kézzel felfelé kapcsolt, a ballal lefelé. Az autóban volt egy kuplungpedál, amit csak induláskor használtak. A váltáshoz nem kellett a kuplungot használni, csak a paddle mozgatását a már említett módon.

A 639-es csak átmeneti típus volt az új koncepció tesztelésre, amit kezdetben Roberto Moreno végzett. Az autó soha nem állt rajthoz. A vele szerzett tapasztalatokat felhasználva készült el az 1989-es szezonra a 640-es típus, a 639-es váltójával.

Nigel Mansell már az első versenyen, a brazil futamon a dobogó tetejére állhatott. Mansell és Gerhard Berger abban az évben összesen három aranyérmet szerzett a rendkívül gyors váltásokra képes szerkezettel. Ez a rendszer azóta is meghatározó a Formula-1-es autók körében.

A többi csapat is követte a maranellóiak mintáját. 1992-ben Patrick Head a kor csúcstechnikáját felvonultató Williams FW14-eshez a blokkolásgátlón, kipörgésgátlón, aktív futóművön kívül tervezett egy olyan szekvenciális váltót, ahol a rudazatot egyetlen munkahenger működteti. Ezzel némi súlyt tudtak megspórolni a korábbi Ferrari-konstrukcióval összehasonlítva. 1995-ben állt rajhoz az utolsó autó hagyományos váltóval, a Forti FG-01, de szezon közben a Forti csapat is átállt a szekvenciálisra.

Ezzel egy időben a hosszú távú pályaversenyeken is elterjedt a szekvenciális váltási mód: a le mans-i versenyen először a Peugeot 905 Evo 1B-nél használtak ilyet 1993-ban (abban az évben ezzel az autóval abszolút győzelmet is arattak). 1995-ben a győztes McLaren F1 GTR-ben is szekvenciálisan váltottak (a berendezés az Xtrac cég fejlesztése volt). Az 1996. szezonban a DTM-ben, azaz a Német Túraautó Bajnokságban, illetve az ahhoz kapcsolódó ITC-ben (International Touring Car Championship) az Opel Calibra szekvenciális váltóját az Xtrac és a Williams fejlesztette.

Fokozat nélkül

1993-ban Head a Williams FW15-össel forradalmi áttörést szeretett volna. Első ízben alkalmazott a királykategóriában fokozat nélküli váltót. A szíjtárcsák átmérőváltozásai elvén működtetett fokozatmentes váltó (CVT = Continuously Variable Transmission) először a motorkerékpároknál jelent meg, egészen pontosan 1911-ben az angol Zenith Gradua típuson. Az első CVT-s robogó 1938-ban az amerikai Salsbury volt. Európában a DKW Hobbyn debütált 1954-ben. Japánba csak 1980-ban jutott el, amikor a Yamaha Beluga hajtásaként ezt a módot választották. Ma a legtöbb robogó esetében ezt használják.

Autón csak 1958-ban alkalmazták, amikor a holland DAF (= Van Doorne’s Automobiel Fabrieken) bemutatta a 600-as típusát a Variomaticnak elnevezett hajtáslánccal. Az autó hátsókerék-hajtású volt, 2 db hajtószíjjal, s azok variálható átmérőjű tárcsáival. Az első egyszíjas járművet, az összkerékhajtású DAF Pony kisteherautót a cég 1968-tól kínálta, az első egyszíjas személyautót, a Fiat Uno Selectát 1986-tól lehetett kapni.

A kétszíjas Variomatic előnye a fokozatmentességen kívül az volt, hogy nem kellett külön differenciálművet beépíteni. A két szíj némi csúszást (slipet) lehetővé tett, ami a gyakorlatban azt jelentette, hogy az egység önzáró differenciálműként viselkedett: a kanyarodás közben kialakuló kisebb fordulatszám-különbséget engedte, de az egyik kerék “kipörgését” a másikhoz képest nem. Mindez különösen értékes előnynek számít a versenyautók esetében.

Már a DAF Variomaticból is létezett versenykivitel. 1965-től kezdtek versenyezni a CVT-s autókkal a Formula-3-ban. Többféle vázat kipróbáltak. Egy Brabham BT18-assal 1966-ban egy harmadik helyet értek el a zolderi versenyen. 1967-ben egy saját vázzal Mike Beckwith Brands Hatchben, Gijs van Lennep pedig a Stockholm melletti Skarpnäck reptéren megrendezett versenyen aratott győzelmet. Kicsit bizarrul nézett ki a két hatalmas ékszíjtárcsa az autók hátulján, de az eredmények arról tanúskodnak, hogy az ötlet nem volt rossz.

Visszatérve a Formula-1-re: 1993-ban a Williams, illetve a mérnök Head konkrétan a DAF Variomatic váltókért felelős, a cégalapító Van Doorne nevét viselő részlegéhez fordult. El is készült a Williams FW15C-hez az LG1-típusjelű fokozatmentes váltó. Ezúttal csak egyszíjas kialakításra volt lehetőség, így a régi DAF-ok feljebb említett önzáró hatása itt nem jelentkezett.

David Coulthard kezdte tesztelni az új autót, ami több másodpercet is rávert a korábbi váltóval szerelt Williamsre. Miután a FIA értesült az eredményekről, azonnal hozott egy szabályt, miszerint 1994-től csak olyan autóval lehet rajthoz állni, aminek legalább négy, legfeljebb hét fokozatú a váltója. A CVT-nél viszont a fokozatok száma elméletileg végtelen… Így a fokozatmentes Williams nem jutott el a versenypályáig. Ha mégis sikerült volna neki, akkor hatást gyakorolt volna a motorok tervezésére is. Ugyanis amíg az áttétel fokozatmentesen változik, addig a motorok folyamatosan egy igen szűk tartományban pörögnek, ezt a motor tervezése során figyelembe kell venni.

Betörés a rali világába

A szekvenciális váltó az autóversenyzés más ágazataiba is eljutott. A raliban az Audi PDK-jának példáját egy ideig nem követték a csapatok. Ráadásul 1987-re a B-csoportot is betiltották, az A-csoportos autókat indító csapatoknak pedig a szigorúbb szabályok miatt tervezéskor sokkal jobban meg volt kötve a keze. A legtöbb autó 5 vagy 6 fokozatú, szinkronizálatlan váltót használt. Azonban a konstruktőrök számára időnként előkerült a kérdés: hogyan lehet rövidíteni a váltás időtartamát.

1989-ben 3 db, rali vb-n futó Lancia Delta HF Integralét a Valeo cég által fejlesztett elektronikus kuplunggal láttak fel. A kuplungpedál elmaradt, a típust ezért Bipedalénak is hívták, de a következő szezonra visszatértek a három pedálhoz. Sajnos kevés információt lehet találni a rendszer működését illetően, de a legjobb tudomásom szerint ugyanezt a kuplungot szerelte be 1993-ben a Fiat-csoport másik tagja, a Ferrari az utcai Mondialba “Valeo TEE2000” néven. Ha a két kuplung valóban ugyanaz, akkor a Lancia esetében is elektromos úton emelték ki a hagyományos kuplungot.

1990-ben a Ford rukkolt elő a Sierra RS Cosworth 4×4 versenyváltozata számára az MS90 típusjelű (MS = motorsport) váltóval, ami működését tekintve hagyományos volt, ám hét fokozat állt a versenyző rendelkezésére. A váltóval csökkenteni lehetett a fokozatok közötti áttételek különbségeit, az ún. fokozati ugrásokat, ami azt eredményezte, hogy kisebb, illetve kedvezőbb fordulatszám-tartományban lehetett járatni a turbólyukra amúgy is hajlamos motort. Az új erőátviteli egységet John Wheeler mérnök a Ferguson cég bevonásával tervezte a régebbi, az összkerékhajtású Fordokban is használatos MT75-ös (MT = manual transmission) váltók alapján. A tesztek szerint a hétgangos megoldás az autó gyorsulását nulláról 100 km/h-ra mérve ötről négy másodpercre csökkentette. Érdekes, hogy az autóhoz homologizációt kapott az ötfokozatú MT75 és a hétfokozatú MS90, de a hatos lépcső kimaradt, hatfokozatú váltó nem létezett ehhez a versenyautóhoz.

Bár a partner Ferguson fő profilja a traktorgyártás volt, de jelentős tapasztalattal rendelkezett váltók és összkerékhajtású erőátviteli rendszerek tervezésében és fejlesztésében, többek között a Ford és a Jensen autógyárak számára. A Fergusonnak még saját Formula-1-es csapata is volt: 1961-ben egy összkerékhajtású versenyautóval indultak, különösebb siker nélkül.

A Sierra RS Cosworth 4×4 1990-től versenyzett, felváltva a régebbi, hátsókerékhajtású Sierra RS500-ast. Az első versenyen, az 1990. évi finn 1000 Tó Ralin három Sierra is kiesett váltóhiba miatt, de ezeket a problémákat csakhamar orvosolták. Mindazonáltal a hét fokozat nem terjedt el, a ralimezőny többsége a mai napig maradt a hat áttételnél. Kivételek persze akadtak, pld. az 1996-tól versenyző Renault Mégane Maxit hétfokozatú váltóval is ellátták.

A Sierra kifutásával az 1993-tól versenyben lévő Ford Escort RS Cosworth-be is beépítették a hétfokozatú váltó módosított változatát, az MS92/1 kódjelű egységet. Az Escort RS Cosworth utódja, az 1997-ben bevezetett, WRC-szabályok szerint épített Escort WRC kapta meg a raliversenyek történetének második szekvenciális, kuplungolás nélkül használható konstrukcióját (az előző részben említett Audi PDK volt az első). A fokozatok száma ezúttal hat maradt. A váltókar a régi helyén maradt, előre tolva felfelé, hátra húzva lefelé lehetett kapcsolni. Még abban az évben, az Új-Zéland Ralin mutatkozott be az Xtrac céggel közösen fejlesztett szerkezet. Carlos Sainz és Luis Moya rögtön megszerezte a második helyet. Az 1990-es évek végére tehát mind a raliban, mind a Formula-1-ben a szekvenciális váltó vette át az uralmat.

Érdekes, hogy az Autó-Motor című lap 1990. évi 24. számában Petrók János még a Sierra váltójáról írt, “Váltó hét szólamra” című cikkében úgy fogalmazott, hogy a “következő lépcső az automatizálás“, pedig akkor még nem volt magától értetődő, hogy a Ford következő dobása a váltók terén valóban az automatizálás lesz.

Az utóbbi évtizedek

A Formula-1-ben 1989 óta a félautomata szekvenciális váltók az uralkodók, bár időnként jelennek meg újdonságok a pályán.

1994-ben a Ferrari 412T váltójánál szakítottak az alumínium és a magnézium hagyományával, és titánból alakították ki a váltóházat. A fődarab tömegét így sikerült 27,5 kg-ra csökkenteni.

Ugyenebben az évben a McLaren MP 4/9 autónál a kuplungpedál eltűnt, a kuplungot egy kormányra szerelt karral (paddle-el) lehetett működtetni. 1996-ban a Ferrari is átvette a rendszert, illetve a többi csapat szintén.

1998-ban a már említett John Barnard az Arrows A19-hez szénszálas műanyagból tervezte a váltóházat.

2000-ben a Minardi M02 hátuljában a titán váltóházat a CRP Technology nevű cég öntéssel állította elő.

2003-ban a McLaren MP4/18 versenyautóban duplakuplungos váltóval kísérleteztek, de az FIA betiltotta ezt a megoldást. A csapatnak abban az évben a váltóházzal is gondjai voltak. A ház titán és szénszálas elemeit ragasztással rögzítették egymáshoz, ami nem bírta a 120 Celsius fokos hőmérsékletet.

2005-ben a BAR 007-hez fejlesztette ki a Honda és az Xtrac az első, úgynevezett “seamless” (= “zökkenőmentes”) váltót. A hagyományos körmös kapcsoló a váltás ideje alatt egy igen rövid időtartamra egyszerre kapcsol 2 db fogaskerékpárt. Hogy ne legyen törés vagy egyéb mechanikai feszültség a vége, egyrészt fogaskerék-páronként 1-1 szabadonfutó segít a körmös kapcsolóknak a túlélésben, másrészt pedig a motor elektronikája farag le valamennyit a nyomatékcsúcsból. Mindez 1-2 kg többlettömeget eredményez. A megoldással nem kell a versenyzőnek elvennie a gázt, így a váltás időtartama tovább csökkenthető, akár kanyarban is lehet váltani. A 2006-os szezonra több csapat hasonló egységet szerzett be. 2011-től a Honda a MotoGP-ben is seamless váltót használ.

2009-ben a Honda egy nagyon kompakt váltó-difi-egységet mutatott be USD, azaz Ultra Short Differential néven az RA109 versenyautóba építve. Szinte a teljes kapcsolóegység a fogaskereken belülre került. 1,2 kg-mal lett könnyebb a váltó, tehát ami súlyt a seamless szerkezettel felszedett, az USD-vel ezúttal leadta. Azonban időközben a Honda visszavonult, az utód Brawn GP csapat a váltót nem vette át, így ezt konkrétan nem használták egy versenyen sem, bár valószínűleg adott ötleteket a többi istállónak.

2010-ben az Xtrac a Lotus, a Hispania és a Virgin csapatok részére fejlesztette ki a P1044 típusjelű váltót (2013-ra a Marussia részére áttervezte P1155 típusjelzéssel). Az Xtrac ezúttal visszatért az alumínium házhoz, az öntvény anyaga az Al-357 jelű ötvözet. A váltó tömege 40 kg lett. Hivatalosan ma már nincsenek az Xtrachoz hasonló külső beszállítók, a csapatok maguk gyártják a váltókat, bár pld. a Williams a Mercedestől vásárolja.

2014-ben, a turbómotorok, az 1,6 literes hengerűrtartalom, a hat henger és a direkt injektorok bevezetésével egy időben történt egy kisebb figyelmet kapott változás, miszerint engedélyezett lett a nyolcfokozatú váltók használata. 2015-től szezon közben nem lehet változtatni a váltó áttételein.

Az utóbbi 10-15 évben azt tapasztaltam, hogy a Formula-1-es motorok és váltók tekintetében egyre kevesebb információt, szerkezeti ábrát vagy Röntgen-rajzot osztanak meg a korábbi évekhez képest. Kaphatunk gyönyörű grafikákat olyan művészektől, mint Giorgio Piola, de ő is csak azt tudja lerajzolni, amit le tud fényképezni. Még a beszállítók nevei sem ismeretesek. Persze a gyártóknak ez az érdekük, az ő helyükben én is ezt tenném. Viszont így kevesebbet tudok mutatni a legújabb fejlesztésekből. Remélem, a cikksorozatomat így is érdekesnek találták.