Как переключать передачи на феррари

Обновлено: 13.05.2024

EFC › Блог › Что такое подрулевые лепестки: устройство и принцип работы

Идея разместить рычаги переключения передач на руле серийного автомобиля пришла из автоспорта. В конце 80-х годов прошлого века гоночные болиды Формула-1 начали оснащать электромеханическими системами переключения передач. Первой формульной командой, выпустившей из паддока болид с лепестками, стала Ferrari. С тех пор лепестки закрепились в конструкции гоночных автомобилей. Со временем они появились и на гражданских авто.

Распространению лепестков предшествовало и появление системы типа Tiptronic.

Эта дополнительная опция автоматической коробки передач позволяет водителю изменять передаточные числа по своему усмотрению. Момент переключения выбирает водитель, а реализацией занимается Tiptronic. Селектор АКПП оснащенных Tiptronic имеет дополнительную колею, куда можно переместить рычаг, тем самым активируя ручное переключение передач. Такие коробки появились в 1990 году на 911-ой модели Porsche.

Устройство и принцип работы

По сути, такие лепестки – это два пластиковых рычага, нажимая на которые можно менять передачи. Размещаются они на рулевой колонке, что очень удобно как для водителя, так и для пассажира.

Преимущества подрулевых лепестков можно прочувствовать и при динамичном движении, к примеру, когда необходимо ускориться для обгона. В этом случае «автомат» будет переключать передачи в обычном режиме, а использование лепестков позволит раскручивать двигатель, меняя передачу на пике его мощности, что повысить интенсивность ускорения.

Учитывая, насколько часто происходят ДТП именно при обгоне, подрулевые лепестки действительно кажутся глотком свежего воздуха для автомобилиста.

Нажатие на рычаг передает сигнал блоку управления, который активирует соленоиды автоматической коробки и происходит смена передаточного числа. Водитель выбирает только момент переключения, а сам процесс изменения передачи осуществляется электроприводами под управлением компьютера. Отсутствие приводов непосредственно к лепесткам позволяет разместить их где угодно, но самое удобное расположение – именно подрулевое.

Существуют и вариации подобных систем:

Автомобили Mazda 6-ой серии оснащают рулевое колесо не только двумя лепестками, но и рычагами понижения передачи с каждой стороны. Делается это для того, чтобы водитель мог и повысить и понизить передачу, используя только одну руку.

Активация режима ручного переключения в разных конструкциях может осуществляться нажатием на лепестки, либо выбором данного режима на основном селекторе. Если подрулевые лепестки не используются водителем в течение определенного времени, то некоторые системы могут автоматически переводит коробку в режим автоматического переключения.

Подрулевые лепестки для МКПП

До недавнего времени, при упоминании подрулевых лепестков не приходилось думать о каком типе коробки передач идет речь. Однако инженеры американской компании Master Shift изменили правила игры. На тюнинг-шоу SEMA в Лас-Вегасе, в 2012 году была представлена система, которая позволяет заменить ручную коробку передач, на трансмиссию с электронными подрулевыми лепестками. Машина при этом остается с тремя педалями, но привычный рычаг МКПП не используется. Суть изобретения в том, что блок привода соединяется с коробкой через переходники. Под педалью сцепления устанавливается датчик, который фиксирует момент размыкания дисков сцепления. Щелчком лепестка выбирается нужная передача, затем электроника ждет нажатия на сцепление, и как только осуществляется разъединение дисков, электропривод подводит нужную ступень и водитель смыкает диски, отпуская педаль.

Разработчиками предусмотрены особые системы, которые блокируют электропривод при выборе передачи заднего хода при движении вперед со скоростью свыше 1,6 км/ч.

Вполне возможно, что вскоре автомобили с подобной системой переключения передач выйдут в серийное производство.

Особенности разных рулей Ferrari – кнопки и рычажки.

Давно ушли в прошлое времена, когда руль предназначался лишь для того, чтобы, собственно, рулить – поворачивать передние колеса машины влево и вправо. Сегодня рулевое колесо машины Формулы 1 – это сложнейший инженерный механизм, граничащий с произведением искусства, в чем мы лишний раз убедились на прошедшем в этом году Гран При в Баку, где Льюис Хэмилтон запутался в многочисленных кнопках, тумблерах, рычажках и переключателях и долго не мог найти способ включить нужный режим работы двигателя.

Нынешние рули, кроме прочего, позволяют пилотам выбирать картографию мотора, менять мощность и уровень потребления топлива, проверять масло, контролировать управляющие системы и корректировать настройки в зависимости от условий на трассе.

Современные рули, наиболее совершенные из которых стоят в районе 40 тысяч евро, подобны настоящим бортовым компьютерам, оснащенным жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображается вся необходимая информация для управления сложнейшей турбированной силовой установкой.

Шпаргалки

В первой половине нынешнего сезона FIA всячески пыталась ограничивать радиопереговоры по ходу гонки между пилотами и боксами, чтобы они оставались практически один на один с техникой.

Это привело к тому, что гонщики начали наклеивать на руль стикеры, подобные тем, что частенько висят у офисных служащих на мониторах. В частности, Себастьян Феттель обвесил свою Маргариту – так он прозвал шасси Ferrari нынешнего года – шпаргалками, чтобы не забыть, где и что находится. Не хватало лишь стикера о том, как заказать пиццу, ведь имя машины обязывает.

Левая шпаргалка (на фото вверху) напоминает Феттелю следить за уровнем расхода топлива (FUEL), состоянием заряда батарей (SOC), а также за температурой шин и тормозов (Tyre Temp и Brake Temp).

Средний стикер предназначен для процедуры проведения пит-стопов. Пилот имеет возможность передать информацию в боксы о том, на сколько щелчков он желает изменить угол атаки переднего антикрыла (FW ? Grip +2/3). Также он должен убедиться, что во время пит-стопа будет выбран правильный режим стратегии заряда батарей (Strategy SOC).

На правой шпаргалке даны ответы на вопросы о том, что делать в режиме машины безопасности (SAFETY CAR IN Mode PUSH + K2).

Пилот Mercedes Нико Росберг также славится развешиванием разнообразных стикеров вокруг рулевого колеса.

Нюансы расположения элементов управления на руле

На первый взгляд рули Феттеля и Райкконена выглядят идентично (на фото вверху), но лишь на первый.

На самом деле они содержат ряд отличий, начиная с цветовой гаммы центральных переключателей режимов и заканчивая расположением ключевых кнопок.

Можно отметить, что области вокруг кнопок N (нейтраль) и P (ограничитель скорости на пит-лейне) значительно отличаются. К примеру, кнопки +10 и -1, позволяющие менять режимы на дисплее, а также кнопка связи с боксами расположены по-разному.

Кроме того, кнопка подтверждения ОК на руле Себастьяна установлена слева, тогда как у Кими – справа. Что касается переключателя K2, то у немца он расположен справа вверху, а у финна хоть и тоже справа, но пониже – рядом с центральными тумблерами.

Такие отличия характерны не только для команды Ferrari – у Льюиса Хэмилтона и Нико Росберга также наблюдаются серьезные отличия в размещении элементов управления на руле, что можно также видеть на фото выше.

Почти точная карбоновая копия

Учитывая партнерское техническое соглашение между Haas и Ferrari, неудивительно, что рулевое колесо, установленное в кокпите VF16, так похоже на свои аналоги в машинах SF16-H.

В прошлом году FIA сократила список элементов шасси, обязательных для собственного производства командами, претендующими на статус конструктора.

Приложение 6 спортивного регламента устанавливает, что коллектив должен самостоятельно производить монокок, ячейку безопасности, переднюю структуру безопасности, конструкцию верхней дуги безопасности, антикрылья, днище, диффузор и элементы кузова – в общем, все плоскости, по которым скользит воздушный поток.

В случае с Haas за строительство этих деталей отвечает прославленный конструктор Dallara, базирующийся в итальянской Парме. Все остальное, не вошедшее в указанный список, дебютант Формулы 1 покупает у Ferrari, включая силовую установку, коробку передач, заднюю структуру безопасности, элементы подвески, тормозные воздуховоды… и, конечно же, рулевое колесо!

При этом руль команды Haas не является точной копией аналога Скудерии. Так, к примеру, количество позиций на трех центральных круглых переключателях у них одинаковое, но индикаторы и цветовая гамма отличается.

Также подкупает чувство юмора команды, разместившей на месте шпаргалок Феттеля надпись "Наслаждайся каждым съеденным бутербродом".

В нижней части руля кнопки также расположены иначе – PUMP под RADIO, а OK – под K2. Что касается переключателей, то в команде Haas решили позаимствовать их расположение у Райкконена, а не у Феттеля.

Но это все мелочи, а главное отличие между рулями Haas и Ferrari скрывается в их задней части – на обороте.

Перед стартом нынешнего сезона FIA запретила командам использовать систему сцепления с двумя подрулевыми лепестками, но с обратной стороны руля VF16 по-прежнему красуются два переключателя. При этом оба они выполняют одну и ту же функцию, но помогают гонщику точнее поймать сцепление колес с трассой после пробуксовки вне зависимости от того, в каком положении находятся руки на руле.

Стоит отметить, что все остальные команды, за исключением Ferrari, также сохранили на своих рулевых колесах по два лепестка. А в Маранелло решили установить по одному переключателю, занимающему все доступное пространство, которые, к тому же, могут быть как нажаты, так и отжаты гонщиком.

Расшифровка кнопок и рычагов на руле Ferrari

1 – RF (Rear Flap) – активирует систему открытия заднего крыла (DRS)
2 – N – включает нейтральную передачу
3 – OK – позволяет пилоту подтвердить полученную информацию без необходимости выходить при этом на радиосвязь
4 – C – быстрая смена картографии двигателя
5 – активирует связь по радио с инженерами
6 – SOC (State of charge) – регулирует режим работы пакета батарей в отношении их зарядки и разрядки
7 – DIF IN – позволяет изменить настройки дифференциала на входе в повороты
8 – FUEL – меняет степень обогащения топливно-воздушной смеси
9 – MF (Multifunction) – основной тумблер меню, позволяющий выбрать различные стратегии управления двигателем, ERS, баланс тормозов и т.д.
10 – SPARK – настраивает режим картографии мотора
11 – BB (Brake Balance) – распределяет тормозное усилие между передней и задней осью
12 – ATCK (Attack) – позволяет совершить временное ускорение
13 – START – выбор режима крутящего момента двигателя для старта или пит-стопа
14 – TRQ (Torque) – выбор идеального крутящего момента для разгона на выходах из поворотов
15 – WET – позволяет переключить все параметры в дождевой режим
16 – SLOW – информации об этой функции нет
17 – этот переключатель появился только в этом сезоне, и его назначение пока неизвестно
18 – K1 и K2 – быстрое переключение режимов работы системы рекуперации энергии ERS
19 – +1/-10 – изменение показателей на дисплее на определенное количество позиций
20 – P (Pit Limiter) – включение ограничителя скорости на пит-лейне

Коробка передач

На современных машинах Формулы-1 устанавливается продольная полу- или полностью автоматическая трансмиссия. Подрулевые рычажки (шифтеры) подсоединены к сервоклапанам, передающим электрический сигнал в заднюю часть автомобиля к четырём гидравлическим приводным механизмам. Те, в свою очередь, перемещают штоки коробки передач, которые включают и выключают нужные передачи. Бортовой компьютер управляет сцеплением, оборотами двигателя, и предохраняет систему от повреждения в результате включения неправильной передачи. Также система может быть запрограммирована на опредёлённую последовательность переключения передач вниз, а в случае полного автомата, в обе стороны. Скорость переключения передач составляет от 20 до 40 миллисекунд.

Высокотехнологичный цельнолитой титановый корпус коробки передач Минарди

Критическим аспектом создания коробки передач, является конструкция её корпуса, потому, что он является частью шасси, и на него крепятся элементы задней подвески. Титан является отличным материалом для этих целей, но дальнейшее развитие конструкции направлено в сторону титановых сплавов и даже углепластика
Коробка крепится болтами к задней части двигателя. Несколько лет назад, шестерни коробки передач можно было заменить очень быстро (потому, что коробка крепилась позади дифференциала, и доступ к ней, с задней части машины, осуществлялся очень легко). Однако, в настоящее время, замена всех семи пар шестерёнок занимает около 30 минут. Феррари удалось успешно объединить корпус коробки передач с картером двигателя, значительно повысив за счёт этого жёсткость машины.

Основная задача трансмиссии – обеспечение максимальной мощности и крутящего момента двигателя во всём диапазоне скоростей и дорожных условий. Это достигается за счёт изменения передаточного соотношения шестерённок, передающих крутящий момент от двигателя к ведущим колёсам (согласно правилам ФИА допускается от 4 до 7 передач). Сегодня, все команды остановили свой выбор на 6-ти или 7-ми ступенчатой коробке передач. Каждая пара шестерён, при её включении передает в определённом отношении крутящий момент от коленчатого вала через дифференциал к ведущим колёсам. Эти шестерни достаточно хрупкие, редко работают дольше одной гонки, а порой выходят из строя и заменяются по несколько раз на протяжении гоночного уик-энда. В дополнение к передачам "вперёд", правилами установлено, что на машине должна быть, как минимум одна, задняя передача. На деле, дополнительные элементы, связанные с необходимостью устанавливать заднюю передачу ухудшают характеристики автомобиля, поэтому их стараются делать очень лёгкими, и, как следствие очень хрупкими.
Каждая "передача" состоит из двух шестерён отношение числа зубьев, которых и определяет передаточное число. Одна шестерня, ведущая, расположена на первичном валу, соединённом со сцеплением. Другая – на вторичном валу, передающем вращение дальше, в дифференциал. Эти шестерни находятся в постоянном зацеплении, но только одна пара шестерён жёстко связана с валами в один момент времени. Это та передача, которая включена командой из кокпита.
У вас есть 69 основных вариантов передаточных отношений на выбор, не считая 3-х вариантов главной передачи. Каждая передача описывается двумя параметрами. Во-первых, это отношение вида ХХ/ХХ, характеризующее используемые шестерни. Цифры в числителе и знаменателе равны количеству зубьев на ведущей и ведомой шестернях соответственно, а результат деления даёт значение передаточного числа. Также существует значение вида ХХ,ХХХ обозначающее итоговое передаточное отношение выбранной передачи в комплексе с главной передачей, т.е. во сколько раз крутящий момент на ведущих колёсах больше крутящего момента двигателя. Обратите внимание что, если изменить главную передачу, то второе число изменится, а первое нет.
При выборе значения передач для конкретной трассы, в первую очередь следует учитывать два момента: максимальную скорость на самой длинной прямой, и минимальную скорость в самом медленном повороте трассы. Большинство медленных поворотов проходятся на второй передаче, так что в первую очередь следует сфокусироваться на определении 2-й передачи, затем – 6-й или 7-й (т.е. последней). После установки этих значений передачи с 3-й по 5-ю (6-ю в 7-ми ступенчатых коробках) распределяются равномерно, для обеспечения равномерного максимального ускорения до максимальной скорости.
Иногда, на трасах, где есть очень медленные шпильки (например во Франции, в Маньи-Куре), при их прохождении задействуется первая передача. Но вообще, если все повороты трассы проходятся на второй передаче, то первая передача используется только для старта. Но даже в этом случае при выборе передачи имеют значение несколько факторов. Первоначально передача подбирается для максимального ускорения до 2-й передачи при старте с ровного места на стартовой решётке. Если на стартовой позиции имеется небольшой подъём, то имеет смысл несколько укоротить 1-ю передачу. И наоборот, если стартовать надо под уклон, имеет смысл её удлинить. С введением лаунч-контроля, эти моменты стали не столь критичны, но необходимость добиться от машины максимально возможных характеристик всегда остаётся актуальной.

Дифференциал и главная передача (Differential&Final Gear)

Дифференциал это устройство для распределения крутящего момента между ведущими колёсами. На современных машинах Ф-1 он интегрирован в коробку передач. Крутящий момент с коленчатого вала двигателя передаётся через сцепление в коробку передач, где он изменяется за счёт определённой передачи, и далее через главную передачу подаётся к ведущим колёсам.
Дифференциал соединяется с коробкой передач через главную передачу. Изменение передаточного отношения главной передачи влияет как на "передние" передачи, так и на заднюю. Чем меньше передаточное отношение, тем лучше ускорение, но тем меньше максимальная скорость. Большее передаточное отношение производит обратный эффект. Начинать следует со среднего значения 13/52 (30,42), и увеличивать или уменьшать его в том случае, если надо сдвинуть вниз все передачи разом (например, при изменении угла атаки крыльев). Или, например, если их надо увеличить, для настройки на мокрую трассу. При этом крутящий момент на задних колёсах уменьшится.

Как работает коробка передач в Формуле-1

На болидах Формулы 1 установлены полуавтоматические коробки передач без синхронизатора. Для переключения передач пилот не использует сцепление, а нажимает небольшие рычаги, расположенные с обратной стороны руля.

ПАЛОЧКИ И КРУЖОЧКИ: Переключая передачу на руле, гонщик замыкает контакт датчика унифицированного блока управления двигателем ECU. Электроника даёт команду гидравлической системе с обратной связью, которая, не допуская потери мощности, одновременно отключает одну передачу и включает другую. Максимально допустимый интервал при самом сложном алгоритме переключения – 0,07 секунды.

КУДА ВРЕЗАЛИ: Коробка передач скрыта за кожухом двигателя, но её расположение учитывается при разработке общей концепции аэродинамики машины. Она стыкуется с задним фланцем двигателя в фиксированных точках, оговорённых в регламенте. Коробка не мешает турбине, которая также расположена позади мотора, но несколько выше. При этом отработанные газы, идущие к турбине, приходится пропускать по выхлопным трубам через технологические отверстия в боковинах картера коробки передач.

ВАЖНО: КАК БЫЛО РАНЬШЕ. Раньше команды настраивали передаточные числа для каждой трассы. В частности, благодаря настройкам последней передачи, болид достигал максимальной скорости только в момент окончания самой длинной прямой. Полная настройка коробки передач занимала приблизительно 40 минут.

ВАЖНО: КАК СЕЙЧАС. В настоящее время передаточные числа нельзя менять между гонками, поэтому команды вынуждены в начала сезона выбрать универсальные настройки для всех трасс. Поэтому, например, 8 передача настраивается для трасс с длинными прямыми, и на более коротких и медленных автодромах она может не использоваться вообще.

О ЗАДНЕЙ. На болидах Формулы 1 существует и задняя передача. Регламент требует ее присутствия, поэтому конструкторы делают ее максимально облегченной, и потому ненадежной. Часто команды устанавливают модуль задней передачи рядом с основной коробкой, чтобы понизить вес второй. Поэтому часто в гонках гонщики пытаются выехать обратно на трассу только по прямой, или же при вылете в гравий, не пытаются включить заднюю. Есть слух, что некоторые гонщики просто не умеют это делать, потому что надо выполнить целый ряд сложных команд.

Шкатулка, полная скоростей

Итальянцы, чьи конструкторы внесли большой вклад в развитие гоночных автомобилей, называли в начале века коробку передач Scatola dei velociti. С некоторой натяжкой это словосочетание можно перевести как шкатулка скоростей. В то время, точнее – до 1934 года, гоночные автомобили, которые сегодня мы приравняли бы по значению к машинам Формулы-1, были двухместными. Фактически, уже тогда это было пережитком, ибо с 1925 года правила запрещали механику находиться во время соревнований на борту машины.

Двухместные автомобили имели классическую компоновку: расположенный впереди двигатель в блоке с коробкой передач соединялся с задним ведущим мостом карданным валом. Этот вал проходил как раз между узкими сиденьями, подушки которых находились буквально на полу кузова. О конструкции коробки передач тогда инженеры задумывались мало, у них и без того хватало проблем. Долгое время она оставалась практически неизменной, чаще всего трехвальной с прямой высшей передачей. Основное внимание уделялось подбору передаточных чисел, повышению надежности и точности переключения. Этот ранний, достаточно примитивный период развития гоночных коробок передач закончился, когда на сцену вышли машины с кузовом "монопосто” – одноместные гоночные автомобили. Размещение сиденья гонщика над карданным валом означало увеличение лобовой площади. Довольно быстро появились компоновочные схемы, когда двигатель размещался впереди, но немного под углом к продольной оси автомобиля, так, чтобы карданный вал проходил сбоку от сиденья. Гонщик сидел буквально на полу кузова, а позади него поселилась коробка передач, потому что вошедшая в моду независимая подвеска колес не оставляла другого решения.
Чаще всего такие коробки передач приходилось объединять в одном картере с главной передачей. Наиболее выгодным конструкторы сочли поместить коробку так, чтобы ее валы располагались поперек машины. Тогда коническая прямозубая пара получала место на входе в коробку. На выходе из коробки вращение передавалось на цилиндрическую шестерню, объединенную с дифференциалом, от которого шли полуоси к независимо подвешенным задним ведущим колесам.
Коробки передач с поперечными валами имели несколько большие внутренние потери, чем коробки с продольными валами – большее количество валов и шестерен "взбивали” масло. Этот недостаток сводился к минимуму, если применялась система циркуляционной смазки с самостоятельными насосом и маслобаком. Однако при поперечных валах возникали трудности с быстрой заменой набора шестерен во время квалификационных заездов. Чаще всего заменяли пару шестерен, непосредственно связанных с дифференциалом.
Объединение с главной передачей коробки передач с продольными валами потенциально позволяло избавиться от трудоемкой замены шестерен, но никому из конструкторов второго периода, который господствовал до начала 60-х годов, оптимального решения в рамках данной схемы найти не удалось.
Когда в 1934 году увидели свет гоночные заднемоторные автомобили Auto Union, их силовой агрегат объединял последовательно двигатель, сцепление, главную передачу и коробку передач. Последняя физически представляла собой крайнюю заднюю оконечность машины. Это позволило так скомпоновать двухвальную коробку передач, чтобы можно было, сняв ее заднюю торцевую крышку, быстро демонтировать задние подшипники валов и заменить нанизанный на них комплект шестерен. Коническую пару при этом не трогали, и регулировка затяжки ее подшипников и зазоров шестерен главной передачи сохранялась.
Диапазон необходимых изменений передаточных чисел главной передачи равен 1,3–1,6. Можно скомплектовать несколько наборов сменных шестерен коробки, которые укладывались бы в этот диапазон. Для четырехступенчатой коробки в этом случае требовался комплект из полусотни сменных шестерен. Процесс замены занимал 25–30 минут. К подобной конструкции для любой коробки, сблокированной с главной передачей и имевшей продольные валы, пришли в начале 60-х годов.
Увлечение синхронизаторами, начавшееся в середине 30-х годов, оказалось полезным лишь для дорожных легковых машин. На гоночных синхронизаторы не только утяжеляли коробку, но и заметно замедляли процесс переключения. А вот другое новшество 30-х годов, не получившее широкого распространения на легковых машинах, на гоночных проявило свои немалые достоинства. Речь идет о так называемых преселективных коробках передач Wilson и Cotal. У них водитель заранее (предварительно) "взводит” рычажок переключения на нужную передачу – производит "предварительную селекцию” (преселекцию). Затем, в нужный момент нажатием на педаль сцепления включает ее. Процесс переключения заметно ускорялся, но сами преселективные коробки были более тяжелыми, чем традиционные.
Год от года гоночные двигатели становились все более форсированными, и рабочий диапазон их оборотов не только резко сужался, но и сдвигался все выше и выше. В конце концов диапазон передаточных чисел в коробках передач сузился до значения 2,1–2,2. Более того, для старта передаточное число низшей, первой передачи приходилось делать "оторванным” от других передач. Но и его значение было мало для уверенного троганья с места, чем и предопределилась манера старта – с плавной пробуксовкой ведущих колес. Надо заметить, что разрывы между соседними передачами по передаточным числам сделались столь малы, что стало возможным переключать передачи, чуть сбрасывая газ и не пользуясь сцеплением.
Все эти особенности относятся ко второму этапу развития коробок передач, который можно называть революционным. Следующий, третий этап охватывает период с 1960 по 1970 годы. Для него характерно полное доминирование заднемоторной компоновки по схеме: двигатель – главная передача – коробка с продольными валами. Именно в этот период было найдено оптимальное инженерное решение, позволявшее производить быструю замену шестерен. Произошло это почти случайно.
Небольшая английская фирма Hewland, которая изготовляла различные детали по заказам гоночных команд, имела технологическое оборудование для изготовления шестерен, шлицованных валов, зубчатых муфт переключения и их термообработки. Но литейным оборудованием она не располагала и решила использовать серийные картеры коробки передач, сблокированной с главной передачей. Выбор пал на очень жесткий картер коробки передач Volkswagen второго поколения. Отлитый из магниевого сплава, а поэтому очень легкий, он имел не продольную плоскость разъема, а поперечную. Та его часть, которая вмещала валы и шестерни, имела форму колокола, в поперечной стенке которого были зафиксированы подшипники с валами. На эти валы нанизывался любой набор шестерен. Таким образом, "фольксвагеновский” картер на много лет предопределил концепцию коробок Hewland. Эта фирма вплоть до начала 80-х годов практически оставалась монополистом в области коробок передач заднемоторных гоночных автомобилей, хотя заводы ZF (ФРГ) и Colotti (Италия) тоже работали в этой области.
Однако если в 1961–1965 годах на машинах Формулы-1 применялись двигатели рабочим объемом 1500 куб. см, то с 1966 года он вырос вдвое (до 3000 куб. см). Как следствие, вырос крутящий момент (с 200 до 350 Нм), которым нагружались подшипники, валы и шестерни в коробках передач этих машин. Межцентровое расстояние валов увеличилось с 65 до 89 мм, вес с 31 до 42 кг. Но, пожалуй, поворотным моментом в эволюции коробок передач стало создание в 1967 году… гоночного двигателя Ford Cosworth DFV. Дело в том, что этот мотор был задуман несущим. Его картер передним торцом жестко крепился к несущему корпусу машины. К заднему же торцу жестко пристыковывался картер трансмиссии (сцепления, главной передачи и коробки передач), который нес на себе приливы для присоединения рычагов, пружин и амортизаторов подвески задних колес. Следовательно, картеры двигателя и трансмиссии воспринимали добавочно не только все нагрузки от задней подвески, а также тяговые и тормозные реакции, но и должны были обеспечивать всей несущей системе балочную (в трех направлениях) и крутильную жесткости. Словом, картина нагружения картера трансмиссии и вся его конструкция кардинально менялись.
Хотя Hewland продолжал создавать новые модели семейств FGB и DGB, свои услуги начали предлагать другие фирмы – Weissmann, например. Так пришло время четвертого этапа – силовых картеров. Этот период характеризовался не только новым видом нагрузок. Наступила эра турбодвигателей, когда появились 1000-сильные моторы с крутящим моментом 550–650 Нм. Нагрузка столь возросла, что, например, шестерни первой передачи стали деталями "одноразового пользования” – на старте они нередко работали (пусть кратковременно!) за пределом текучести материала, а увеличение их размеров оказывалось нецелесообразным – увеличение веса всего узла и т.д. И еще одна особенность четвертого этапа эволюции – возросшее влияние аэродинамики на конструкцию гоночного автомобиля.
Прогресс в конструкции антикрыльев и других устройств, увеличивающих прижимную силу, привел к резкому (в 2,5–3 раза) улучшению сцепления с дорогой ведущих колес. Как следствие, при торможении двигателем детали трансмиссии нагружаются увеличившимся в той же пропорции тормозным моментом и должны быть сделаны более прочными и, отчасти, более тяжелыми. Стремление конструкторов придать диффузору в задней части машины более выгодные с точки зрения аэродинамики формы время от времени заставляло их обращаться к коробкам передач с поперечными валами. В качестве примера назовем 5-ступенчатую коробку передач на Ferrari 312Т 1975 года. За ней последовала "поперечная” коробка передач Williams 1988 года, интересная тем, что она размещалась не позади, а перед главной передачей. Она не только упрощала придание выгодной формы аэродинамическим дефлекторам в задней части автомобиля, но и создавала простор для размещения выпускных труб.
Наконец, небезынтересны усилия команды McLaren, которая уже в 1984 году отказалась заказывать валы и шестерни Hewland. Собственные зуборезное и термическое отделения открыли возможность не только оперативно изготовлять детали собственной конструкции, но и исключить поставку аналогичных шестерен и валов другим командам. Именно таким путем много лет идет команда Ferrari, пресекая утечку информации о конструкции трансмиссий своих автомобилей. Примеру лидеров последовали и другие "конюшни”.
McLaren, когда на ее автомобилях появились двигатели Honda-RА168Е с низко расположенным коленчатым валом, сконструировала очень легкую трехвальную (редкость в последние годы) коробку передач. Трехвальная коробка компактней и легче двухвальной. Примененная на McLaren, она зарекомендовала себя исключительно надежной. В том числе благодаря и этому в 1988 году MP4/4 выиграли 15 этапов чемпионата мира из 16.
Как видим, конструкция коробки передач является звеном в неразрывной цепи инженерных решений, из которых складывается гоночный автомобиль. В то же время она подчиняется определенным ограничениям, которые накладывают действующие технические требования к автомобилям Формулы-1. Они ограничивают наибольшее количество передач семью, допускают привод только на задние колеса, требуют обязательного наличия передачи заднего хода, разрешают применение только полуавтоматических трансмиссий.
Впервые коробка передач с полуавтоматическим переключением появилась в 1989 году на Ferrari 640. По существу, это преселективная коробка, где переключением, а также синхронизацией подачи газа и выжима сцепления управляет микропроцессор, а не сложная механическая система. Это такой же скачок, как переход от арифмометра к калькулятору.
Команда на переключение передач подается кнопками на руле или подрулевыми рычажками. Электрический сигнал управляет электрогидравлическими клапанами, которые распределяют жидкость, подаваемую под давлением к исполнительным гидроцилиндрам. Последние передвигают в коробке соответствующие штоки и вилки. Новая система переключения быстро нашла последователей: Williams в 1991 году, McLaren MP4/7A в 1992 году и другие. Время переключения сокращается в 2–2,5 раза (до 0,11 секунды) и, помимо этого, позволяет гонщику переключать передачи, не снимая рук с руля.
Внедрение электрогидравлического переключения передач знаменовало собой наступление пятого – "полуавтоматического” этапа развития коробок передач. Что же дальше?
Литровая мощность двигателей Формулы-1 поднялась до 280 л.с./л (и это для моторов без наддува!), а число оборотов для двигателей с рабочим объемом одного цилиндра в 300 куб. см уже перевалило за 17 000. Нетрудно предположить, что в ближайшие годы рабочий диапазон двигателей по оборотам станет еще уже и еще больше сдвинется вверх. В этой ситуации неизбежен приход бесступенчатых вариаторов. Скорее всего, это будут механизмы с раздвижными шкивами и "ремнями” из стале-керамических звеньев. Возможно, крутящий момент будет поступать к ведущим колесам двумя силовыми потоками; регулирование их распределения будет возложено на микропроцессор. При этом второй силовой поток будет использоваться при разгонах и будет направляться полуавтоматической коробкой передач традиционного ныне типа.

7 итальянских поворотов

Мастер-класс управления этим автомобилем для своих клиентов компания провела в минувшие выходные на трассе Moscow Raceway недалеко от Волоколамска. Журналистам также предоставили возможность испытать себя в качестве владельцев этой техники. Как же управляются эти машины? Об этом наш репортаж.

Перед выходом на трассу - строгий инструктаж. Опытные сотрудники трассы и представители "Феррари" попытались за несколько минут объяснить новичкам, как безопасно пройти круг, придерживаясь установленных правил. Сама по себе трасса представляет собой набор разных по сложности поворотов и два прямых участка, на которых требуется быть не менее осторожным. Все начинается с так называемого "пит-лэйна" - здесь машины выстраиваются в своеобразную очередь перед началом гонки. В салоне установлена рация, которая поддерживает одностороннюю связь с дежурным по трассе по принципу "получил команду - выполнил". К примеру, если какой-то из автомобилей на трассе теряется из виду или происходит авария, то об этом сразу узнают все участники заезда.

Как добиться успешного и безопасного прохождения трассы? Все правила и тонкости знают только профессионалы. Однако можно перечислить основные моменты. Именно о них нам рассказали перед заездом. Перед резким поворотом первое торможение должно быть самым эффективным, далее машина будет снижать скорость не так интенсивно. Более того, следует дозировано использовать педаль тормоза. Это значит, что нужно применять кратковременные нажатия. Если просто ударить педаль и держать ее, то тяжелый суперкар практически не будет тормозить, и вы просто вылетите с трассы. Тормозить нельзя и в самом повороте, так как машина может потерять управление. Поэтому рекомендуется следующая схема прохождения поворота: сброс газа - торможение - маневр - ускорение. При повороте важную роль играет и дозированная работа рулем. Но так проходить повороты могут только профессионалы, так как речь идет об очень высокой скорости при маневре. Если достаточно сбросить газ, то поворот можно пройти и без этой техники.

Инструкторы рассказали нам и о фазах поворота: входе, вершине, дуге и выходе. Каждая из фаз предполагает определенные действия водителя. Скоростное прохождение трассы предусматривает набор скорости уже в середине поворота. Что касается связки поворотов, то здесь важен выбор оптимальной траектории и достаточный сброс скорости перед первым маневром. Также очень важно правильно держать руль - только в рабочей зоне, когда руки находятся параллельно друг другу. В принципе, всему этому учат в обычных автошколах, но только на MoscowRaceway это тут же закрепляется на практике.
На трассу! Первая на очереди -Ferrari 458 Spider. На нее хочется смотреть и смотреть, но командуют "по машинам!". Первые три круга за рулем профессиональный гонщик. Такого огненного ускорения я никогда еще не видел - все тело прилипает к сиденью, затылок не оторвать от подголовника. Повороты преодолеваются играючи. Скорость за 200, а прямо впереди поворот под 90 градусов, сердце готово выпрыгнуть… Все это время мне казалось, что это тест на готовность стать космонавтом - перегрузки чувствуются очень сильно при такой агрессивной езде.

Теперь моя очередь. Слышу по рации короткое - "Пошел!". Нажимаю педаль - сразу на спидометре 80 километров в час! По "пит-лэйну" можно только 60, сбрасываю газ. Далее слышу команду - "На трассу". Разгоняюсь и после прохождения первого поворота уже не помню ни слова инструктора, ни меры безопасности, ни то, как вообще меня зовут. Есть только я, трасса и "феррари". Все оказалось намного проще, чем представлялось изначально. Машина справляется со всем сама. Она идеальна. А интуиция подсказывает, что делать. Вот впереди каскад поворотов, я выжимаю тормоз - тут же сбрасывается скорость, педаль нажата, но торможения нет! Инструктор рядом вовремя подсказывает - "Нажимай, отпускай, снова нажимай!". На инструктаже предупреждали, но я не придал значения. Как оказалось, зря. После прямого участка на высокой скорости помогает только дозированное торможение. В итоге, влетели в поворот со свистом и в приличном заносе, но остались на трассе. До конца круга я решил ехать аккуратнее. А потом азарт захватил снова - и понеслась!

Но вернемся пока к автомобилям. Ferrari 458 Spider, впервые представленный в 2009 году на Франкфурстком автосалоне, просто поражает своей стремительностью. Видно, что инженеры годами работали над аэродинамикой. Результат - гармоничное сочетание дизайнерского таланта и технических решений.

Суперкар оснащается двигателем V8 объемом 4.5 литра, который развивает 570 л.с. и 540 Н.М. крутящего момента. Ferrari 458 Specialeотличается от своего ближайшего родственника чуть более мощным двигателем - 605 л.с., но самое главное - это облегченный корпус, который позволил значительно улучшить управляемость. Производителю удалось сбросить 80 килограммов с модели за счет множества карбоновых элементов. FerrariF12 Berlinetta - самый мощный суперкар из всей линейки. Он оснащается двигателем V12 объемом 6.3 литра и развивающим 740 л.с. и 690 Н.М. крутящего момента. Кажется, что такие "мускулы" и правда могут поставить автомобиль на дыбы.

Когда все машины были протестированы, вокруг них собралась толпа фотографов, непонятно откуда взявшихся детей, их родителей, которые тоже были похожи на детей, когда любовались этими великолепными машинами. "Гонщикам" дали передохнуть, а потом на трассу выехали уже другие счастливчики.

Когда проходишь гоночную трассу на таком автомобиле, то, наконец, понимаешь, почему их так упрямо называют суперкарами. Они полностью заслуживают эту приставку, потому что заставляют нас испытывать подлинный восторг. Прокатившись на такой машине, еще несколько часов не можешь прийти в себя от избытка впечатлений. А потом начинаешь немного грустить - ведь вероятность того, что и в моем собственном гараже когда-нибудь раздастся благородный рык итальянского мотора, ничтожно мала. Хотя кто знает - ведь на свете нет ничего невозможного!

С именем этого итальянского автопроизводителя знакомы все. Легендарная компания была основана гонщиком, конструктором и испытателем Энцо Феррари в 1929 году. Уже в 1950-х гоночные болиды стали участвовать в Формуле-1. Для поклонников "черного жеребца" никогда не состарятся такие модели, как Ferrari 166 InterCoupeTouring 1949 года выпуска, FerrariDino 246 GT 1970 года, названная в честь сына основателя компании, Ferrari 550 Maranello 1996 года или FerrariEnzo 2002 года - наследие знаменитой F40. Но итальянская компания продолжает удивлять и создает все более и более красивые и мощные автомобили. На повестке дня - тест драйв Ferrari 458 Spider, Ferrari 458 Specialeи FerrariF12 Berlinetta.

7 итальянских поворотов. Как управлять Феррари?

Название "Феррари" говорит о мощности двигателей, красоте форм - о шикарном, быстром и крайне дорогом автомобиле. Но искусство управления им доступно только тем, кто прошел специальную школу.

На трассу! Первая на очереди -Ferrari 458 Spider. На нее хочется смотреть и смотреть, но командуют "по машинам!". Первые три круга за рулем профессиональный гонщик. Такого огненного ускорения я никогда еще не видел - все тело прилипает к сиденью, затылок не оторвать от подголовника. Повороты преодолеваются играючи. Скорость за 200, а прямо впереди поворот под 90 градусов, сердце готово выпрыгнуть… Все это время мне казалось, что это тест на готовность стать космонавтом - перегрузки чувствуются очень сильно при такой агрессивной езде.

Гонщики «Формулы-1» ежесекундно нажимают кнопки на руле. Параллельно с обгонами на высокой скорости

В последние годы среди болельщиков все чаще курсирует мнение, будто гонять на машине для Гран-при на самом деле не так уж трудно — достаточно привыкнуть к скорости, и дело пойдет как на PS или xBox. Точно так же думают о разных далеко не самых талантливых пилотах, перешедших в «Ф-1» исключительно благодаря спонсорским деньгам: якобы если смог он, то получится практически у кого угодно.

Вот только нет. Нельзя просто запрыгнуть в топовый болид и уехать дальше первого поворота (если только ты не Кими Райкконен). Управлять машиной для Гран-при труднее, чем убедить Фернандо Алонсо в качестве моторов «Хонды», ведь на руле не меньше 25 кнопок и лепестков, а нажимать их часто приходится в толстых перчатках на торможении со скорости более 300 км/ч, борясь с вибрациями и кочками.

Инструкция к системе управления прилагается тоже размером с Оксфордский словарь.

«Очень много инструкций, – признался после тестов новичок серии Александр Албон, до нынешнего сезона ни разу не садившийся в болид «Ф-1». – Раздел о руле очень толстый».

И знать его нужно не просто наизусть, а прямо до рефлексов — иначе любое неловкое движение превратится в катастрофу вроде такой.

«Я задел один из переключателей, – объяснил после идиотскую аварию Ромен Грожан. – А потом я нажал на тормоз, задние колеса заблокировались, и я вылетел».

Просто вовремя давить на педали недостаточно — нужно моментально соображать, сохранять постоянную концентрацию и ориентироваться в бесконечных переключателях.

Как работает руль

Досконально познакомиться с устройством управления болидом мы можем благодаря «Мерседесу» – чемпион выложил на своем сайте изображение самой свежей техники с подробным описанием, что и зачем нужно, примерной стоимостью (50 тысяч долларов), количества работы для производства одного экземпляра (80 часов) и комплектации для гонщика на сезон (3-4 штуки).

1 — кнопка DRS, открывает и закрывает пластину в заднем антикрыле в разрешенных ФИА участках. Система снижает лобовое сопротивление и тем самым повышает скорость на прямых, но снижает прижимную силу.

2 — Skip 1/10 Reset. Используются для управления датчиками силовой установки — с их помощью гонщик может контролировать информацию и состояние сотни сенсоров.

3 — Нейтральная передача. Нужна для пит-стопов и прочих остановок, вынесена на руль с «лепестков» специально для предотвращения случайного включения в процессе гонки. Если зажать ее подольше, включится задний ход.

4 — Лимитатор для пит-лейн. Ограничивает скорость до 60 или 80 км/ч (в зависимости от трека) вне зависимости от давления на педаль газа и задействуется в основном на заездах в боксы.

5 — Запрос пит-стопа. Отправляет на командный мостик сигнал готовности для механиков даже при отсутствии голосового подтверждения остановки в боксах — для самых экстренных случаев.

6 — Колеса дифференциала. Меняют распределение тяги между задними колесами для контроля более качественного входа и выхода из поворотов.

7 — Переключатель рекуперации энергии через MGU-H. Можно переключать различные уровни «торможения двигателем» в момент не нажатых педалей газа и тормоза. Его нельзя постоянно настраивать на максимум — в таких случаях батарея и система быстро перегревались.

8 — Баланс тормозов — смещает усилие на передние или задние диски в соответствии с выбранным распределением (больше 50 процентов — смешение на передние тормоза, меньше 50 — на задние). Ротатор у экрана помогает поменять уровень на несколько процентов, а кнопки — довести баланс вплоть до десятых.

9 – «Отметка». Запоминает заинтересовавшее пилота место в данных и передает его на командный мостик.

10 — Подтверждение. Включает выбранные кнопками Skip 1/10 Reset настройки. Да, без нее никаких изменений в работу машины не внесется.

11 — «Старт». Не зажигание — просто активация режима для начала гонки с места.

12 — Радио. Служит для переговоров с мостиком (ну и нытья по подходящим случаям).

13 — Ротатор стратегии — переключает различные топливные настройки, а также несколько заранее заготовленных сценариев работы силовой установки.

14 — Ротатор меню — позволяет пилоту настраивать выдачу информации под себя — от громкости радио до яркости дисплея.

15 — Ротатор силовой установки — позволяет переключать настройки двигателя, MGU-K, MGU-H и расхода электроэнергии из гибридной части.

16 — Светодиодовые индикаторы показывают, когда лучше переключать передачу. А ряды из трех небольших лампочек отражают цвет вывешенных стюардами флагов — желтых или красных (иногда черных в случае дисквалификации).

17 — Лепестки для переключения передач.

Во время гонки пилоты используют почти все кнопки

Чаще всего парень за рулем обращается к лепесткам трансмиссии, активатору DRS, контролеру расхода электрической энергии ERS. При атаках и обороне гонщики часто обращаются к более агрессивному режиму работы мотора, более активной подаче топлива или максимальной рекуперации энергии — некоторые даже предпочитают выводить подобные режимы на руль в отдельную программируемую «обгонную кнопку». Но все остальные режимы тоже могут помочь спасти заезд, если правильно ими управлять.

Например, на последнем Гран-при Монако у Даниэля Риккардо отказала гибридная составляющая силовой установки — он потерял примерно четверть всей мощности болида, а задние тормоза на сложной городской трассе начали перегреваться (именно оттуда рекуперируется большая часть энергии через MGU-K).

«Я переместил баланс на передние на 6-7 процентов, что очень много — обычно баланс выставляется на 1-2 процента, – объяснил после финиша австралиец. – Перемены означали увеличение тормозного пути, но тормоза в таком случае не должны были уничтожить всю гибридную систему. Нужно было все делать медленно».

В результате благодаря грамотному менеджменту машины и шин Дэн спас заезд, удержался на первом месте до самого финиша и как следует отхлебнул призового шампанского на подиуме.

«Он виртуозно оперировал переключателями, пилотировал, экономил горючее, ресурс тормозов и покрышек и следил по радио за состоянием резины у напарника и остального пелотона», – объяснил действия своего парня руководитель «Ред Булл» Кристиан Хорнер. Стоит напомнить: все происходило на узеньких улочках Монте-Карло, где барьеры буквально везде — промедление даже на десятую долю секунды непременно окончится в стене.

В той же гонке по Монако у пилота «Уильямса» Ланса Стролла возникла обратная ситуация: с командного мостика инженер (к слову, раньше работавший с Михаэлем Шумахером) попросил канадца переместить баланс тормозов на два процента назад. Гонщик же отказался и прибавил те же два процента на передние тормоза — в результате они перегрелись, уничтожили резину и вынудили англичан провести дополнительный пит-стоп. Ланс в итоге закончил последним на исправной машине с мотором «Мерседес», проиграв сразу два круга потерявшему четверть мощности «Рено» Риккардо.

Помимо контроля за температурами пилоты нередко двигают вперед тормозной баланс перед обгонами — например, Валттери Боттас так готовился к атаке на напарника Льюиса Хэмилтона на Гран-при Германии.

Хоть подобное и повышает нагрузке на шины, но часто является необходимым для завершения маневра условием. Виновата разница в пилотажных стилях: если соперник всегда в равных условиях жмет на педаль немного позже, то гарантированно завершить маневр поможет только небольшое повышение тормозного пути.

Также для многих сложных поворотов гонщики врубают специально подобранные заранее в практиках и на симуляторах настойки дифференциала. Они уравнивают скорость вращения колес на входе и выходе из виража, стабилизируя заднюю часть машины и предотвращая срывы и внезапное проявление избыточной поворачиваемости. Себастьян Феттель, например, использовал данную опцию на недавних тестах в Барселоне на нелюбимом третьем секторе.

Помимо увеличения скорости, качественная ориентация в настройках, сенсорах и возможностях руля может помочь в ремонте машины прямо по ходу заезда. Например, у Нико Хюлькенберга на Гран-при Сингапура 2017 года отказал один из датчиков, но он руками за две прямые нашел и включил нужные настройки, решив проблему.

А раньше на руль ставили еще и контролеры угла атаки переднего антикрыла — гонщики могли менять его на 6 градусов при въезде в более техничные зоны для повышения прижимной силы и возвращать все на прямых для увеличения максимальной скорости. Однако данной функцией редко пользовались (только на отдельных автодромах с очень разными секторами), да и с новым регламентом подобное немного потеряло смысл. Кнопки с руля решили убрать, а в случае необходимости угол атаки теперь корректируют механики на пит-стопе.

В остальном же пилоты редко не задействуют каждую кнопку — исключение составляет разве что задний ход: например, Боттас признался, что ни разу ни включал его за всю карьеру в «Формуле-1». Вероятно, именно поэтому инженеры спрятали данную функцию в новом руле в другой переключатель.

За 70 секунд гонщик совершает по 60 нажатий

Обладатель прошлогодней поул-позиции Хэмилтон задействовал лепестки и кнопки 54 раза — в среднем почти по штуке в секунду. И это при поворотах на скорости в 200 км/ч!

Помимо передач и DRS Льюис на середине трека сменил баланс тормозов с 56 процентов до 54-х, затем повысил его до 59 и подкорректировал настройки «торможения двигателем».

Помимо стандартных переключений передач и DRS, он несколько раз менял и проверял баланс тормозов.

Нужно помнить: на квалификационный круг машина обычно уже въезжает со всеми включенными абсолютными режимами и накопленной энергией. В гонках объем корректируемых настроек значительно возрастает, увеличивая количество необходимых нажатий вплоть до сотни за круг — вот почему технические знания и прилежность пилота в современной «Формуле-1» часто бьют чистую скорость. Сейчас лучшими считаются именно те, кто не просто умеет давить на газ и правильно поворачивать руль, но и максимально эффективно распоряжаться ресурсами машины.

Читайте также: