Коробка передач

Трансмиссия (Transmission)

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.

Передачи (Gearing)

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.