Formula Student to międzynarodowy studencki konkurs projektowy, w którym zespoły uniwersyteckie z całego świata opracowują, budują, prezentują i obsługują własne bolidy wyścigowe. Zespół ELBFLORACE Formula Student na TU Dresden jest jednym z nich. Założony jako zarejestrowane stowarzyszenie w 2006 roku, co roku aktywnie angażuje się w projekt około 80 studentów i już buduje swój 18. pojazd na sezon 2025/26. Będzie on jeździł w pełni elektrycznie po torach wyścigowych Europy. W globalnym porównaniu ich wyniki od lat plasują ich w czołowych 10%. Wyniki te nie byłyby możliwe bez wsparcia uniwersytetu i sponsorów branżowych, w tym ACE.

Pojazd z poprzedniego sezonu, EFR17ed05, znany również jako "ZoE", ważył zaledwie około 168 kg i latem 2025 r. przyspieszył z miejsca do 100 km/h w mniej niż 2,3 sekundy dzięki czterem chłodzonym wodą silnikom w piastach kół o mocy 35 kW każdy, falownikom opracowanym we własnym zakresie i skorupie wykonanej z tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP). Aby kontrolować prędkość samochodu wyścigowego, kierowca ma do dyspozycji pedał przyspieszenia i pedał hamulca. Ponadto napęd jest wspomagany przez kilka samodzielnie opracowanych elementów sterujących, które na przykład monitorują poślizg opon lub umożliwiają bardziej zwinne pokonywanie zakrętów dzięki wektorowaniu momentu obrotowego.

Konstrukcja pedału i sprężyny gazowe spełniające specjalne wymagania

W porównaniu do standardowego samochodu osobowego, pedały są połączone z pojazdem w znacznie inny sposób, mają inny skok pedału, a także spełniają wyższe wymagania, aby zapewnić kierowcy odpowiednie wrażenia z jazdy. Na przykład należy wziąć pod uwagę większe wibracje, dynamiczną reakcję pojazdu i jak najmniejsze zmęczenie fizyczne kierowcy. Oba pedały są zamontowane na własnych wózkach, dzięki czemu ich pozycja może być optymalnie dostosowana do zmieniających się kierowców.

Aby przyspieszyć samochód wyścigowy, kierowca ma pedał wykonany z CFRP, który jest zamontowany na wydrukowanych w 3D sankach, również wykonanych z CFRP, do poruszania się po szynach rurowych CFRP. Punkt obrotu pedału znajduje się na pięcie kierowcy w postaci magnetycznie domieszkowanej śruby. Obrót pedału, a tym samym śruby, jest określany redundantnie za pomocą dwóch czujników Halla o różnej konstrukcji. Dwie równoległe sprężyny gazowe stabilizują skok pedału i zapewniają kierowcy dodatkowy opór mechaniczny podczas jazdy. Opór ten można dostosować do informacji zwrotnych od kierowcy. ACE Stoßdämpfer GmbH jest głównym zwolennikiem w tej dziedzinie projektowania samochodów wyścigowych, od kilku lat sponsorując ELBFLORACE e.V. za pomocą przemysłowych sprężyn gazowych GS-10-20-AD-100N i GS-12-20-AD-100N. Kontakt z firmą jest zawsze nieskomplikowany, uprzejmy i pełen cennych informacji, za które zespół jest bardzo wdzięczny.

Kompaktowe, lekkie elementy maszyny dla optymalnej integracji

Ze względu na przepisy Formuły Student i związane z nimi wymogi bezpieczeństwa, swoboda projektowania pedału hamulca jest ograniczona. W związku z tym pedał, wózek i szyna są wykonane ze stopu aluminium EN-AW-7075, a jedynie prowadnice stopy są wykonane z CFRP. Po naciśnięciu pedału hamulca, membranowy czujnik siły zamontowany szeregowo jest uruchamiany do siły określonej przez indywidualną sprężynę gazową. Samochód wyścigowy jest hamowany, a energia odzyskiwana poprzez sygnał wyjściowy czujnika obciążenia i rekuperację czterech silników elektrycznych. Hamowanie mechaniczne jest inicjowane przez dwa główne cylindry hamulcowe dla przedniego i tylnego obwodu hamulcowego dopiero po przekroczeniu siły odspajania i znacznym przesunięciu sprężyny gazowej.

W szczególności określona siła wsuwania, gdy tłoczysko jest wysunięte, oraz znikoma odległość do jej osiągnięcia uzasadniają zastosowanie sprężyn gazowych w zespole ELBFLORACE Formula Student Team. Zapewnia to, że mechaniczny proces hamowania i związane z nim straty energii są inicjowane tylko przy zaprojektowanym nacisku na pedał. Oprócz ELBFLORACE, amortyzatory gazowe można również znaleźć w pojazdach Formuły Student wielu innych zespołów. Wszystkie one wykorzystują fakt, że sprężyny gazowe są kompaktowe i lekkie w porównaniu do innych typów sprężyn. Dzięki temu mogą być stosowane w wąskich przednich częściach samochodów Formuły Student.

Dzięki indywidualnie regulowanemu ciśnieniu gazu za pomocą zaworu napełniającego i prostej wymianie całej sprężyny, ELBFLORACE jest elastyczny, jeśli chodzi o modernizację pedałów. Rozmiar sprężyny gazowej jest niezależny od siły wysuwania i wsuwania w zakresie zastosowania. Sprężyny gazowe ACE Stoßdämpfer GmbH nie wymagają konserwacji, a ich żywotność znacznie przekracza okres jednego sezonu, nawet przy intensywnym użytkowaniu.

Sprężyny gazowe wykonane z lekkich materiałów w przyszłości?

Podsumowując, ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. pokazuje, jak innowacyjna technologia i ukierunkowane procesy rozwojowe mogą osiągnąć najwyższą wydajność w środowisku studenckim. Dzięki wysoce zmotywowanemu zespołowi i wykorzystaniu najnowocześniejszych materiałów i technologii, każdego roku opracowywane są pojazdy, które wyznaczają standardy w zakresie lekkiej konstrukcji, technologii napędu i inżynierii sterowania. Połączenie wiedzy teoretycznej i praktycznego zastosowania nie tylko optymalnie przygotowuje studentów do ich przyszłości zawodowej, ale także promuje postęp technologiczny w dziedzinie elektrycznych i autonomicznych sportów motorowych.

W celu dalszej optymalizacji lekkich konstrukcji, pożądane byłoby, aby ELBFLORACE e.V. uczestniczyła w rozwoju sprężyn gazowych wykonanych z lekkich materiałów i wdrażała je w pojazdach w przyszłości. Ciągłe wsparcie i ścisła współpraca z partnerami przemysłowymi, takimi jak ACE, podkreślają znaczenie projektu dla edukacji i ducha innowacji na uniwersytetach na całym świecie.