Bezstupanjski mjenjač, u automobilskim krugovima poznatiji kao CVT (continuously variable transmission), posebna je vrsta automatskog mjenjača. Za razliku od ostalih automatika, robotiziranih ručnih mjenjača, mjenjača s dvostrukom spojkom ili ručnih mjenjača, CVT krasi beskonačan broj stupnjeva bilo da se radi o vožnji naprijed ili u ‘rikverc’. U teoriji bi trebao biti jednostavan i uglađen, ali ima i neke nedostatke s kojima se susreću vozači automobila u koje je ugrađen, najčešće nedovoljno snažan i trajan remen za prijenos okretnog momenta.

Primjenu je u cestovnom programu u posljednje vrijeme u velikom broju pronašao kod SUV ili crossover vozila, pogotovo japanskih proizvođača, iako je CVT mjenjač izum star barem 50 godina i u teoriji prikladniji za male i slabije automobile. Ako niste upoznati s načinom rada bezstupanjskog mjenjača, pogledajte video u nastavku teksta koji ugrubo objašnjava njegov rad, pa onda nastavite s pričom o Williamsu FW15C.

Međutim, kako vam zvuči ideja o CVT mjenjaču u bolidu Formule 1? Kao ljubitelju oktanskog cirkusa i mehanike, vjerojatno nikako. Odnosno, osjećaje koje u vama budi su ravni onima koji se pojave kada vam netko u istu rečenicu stavi dizelski motor i trkaći automobil, Ferrari i SUV, štednju goriva i Formulu 1, motor iz Dacije i Mercedes, i tako dalje.

Ali i takvih je pokušaja bilo. Ne samo da ih je bilo, prvi testovi su pokazali nevjerojatne rezultate!

Williams, Renault, i van Doorneov koncept CVT-a

Nije tajna da ekipe Formule 1 pronalaze razne načine da steknu dodatnu desetinku, pa čak i sekundu. Brabhamu je za napad na vrh pomogao Gordon Murray s ventilatorom, Lotusu Colin Chapman s ground effectom ili dvostrukom šasijom, Brawnu dvostruki difuzor itd.

Williams je 1993. imao dominantan bolid te je britanska ekipa osvojila konstruktorski, a njihov vozač Alain Prost vozački naslov. FW15C, o kojem ćete u sljedećim danima pročitati detaljan tekst, imao je aktivan ovjes, kontrolu proklizavanja, nešto kasnije i ABS. To ih ipak nije omelo da nastave tražiti ideje koje će im dodatno ubrzati bolid, iako su pretpostavljali da bi te ideje mogle biti zabranjene 1994., kao i sva ostala elektronička pomagala koje je FIA zabranila upravo za tu sezonu. Zato su u revolucionarni FW15C odlučili ugraditi i CVT kako bi vidjeli može li se i na tome polju zaraditi ponešto.

Bolid koji kruži stazom mora usporavati i ubrzavati, što znači da motor bolida koji ima određen broj stupnjeva mora mijenjati broj okretaja, što opet automatski znači da ne radi uvijek na onom broju okretaja na kojem je najučinkovitiji glede snage i okretnog momenta. Renaultov motor u Williamsu FW15C bi se tako, u idealnom slučaju, konstantno trebao vrtjeti na 14 000 okretaja u minuti gdje je ispucavao maksimalnih 780 konja. Kako bi se to ostvarilo, inženjerima u Groveu je na pamet pao upravo bezstupanjski mjenjač koji bi podigao učinkovitost sustava motor/prijenos. Jedini problem, spomenut u prvom odlomku, bila je konstrukcija dovoljno izdržljivog remena.

1993. je Williams, u suradnji s Renaultom, uspio upariti CVT mjenjač i motor RS5, a test vozač David Coulthard je bolid isprobao u srpnju na Silverstoneu. U momčadi su se zapravo jedino bojali da će ih FIA-ina zabrana elektroničkih pomagala za 1994., pa tako i elektronički kontroliranih mjenjača, omesti u pripremama za narednu sezonu, što se na kraju i dogodilo vrlo brzo.

Ali, vratimo se na Williamsov CVT. Kao što možete pretpostaviti, testni FW15C s CVT mjenjačem je zvučao potpuno drugačije od svih drugih F1 bolida. Motor i mjenjač bili su povezani kontrolnim softverom koji je okretaje konstantno držao u području gdje motor daje najviše snage. Umjesto pada i rasta okretaja pri kočenjima za zavoje i ubrzavanjima nakon toga, okretaji su bili konstantni (jako visoki) gdje god se bolid nalazio – bilo da se radi o dugačkom pravcu ili sporom zavoju. Iako je FW15C bio podosta ispred svojih konkurenata, CVT mjenjač je tu prednost povećao za još par sekundi po krugu!

David Coulthard je bio impresioniran novom tehnologijom u svom bolidu.

“Obično radimo s mjenjačem i vozač je svjestan pada okretaja, trzanja bolida prema naprijed i nazad, sve je to dosta agresivno. Ali osjećaj u bolidu je sada… jako sam uzbuđen jer kada ulazim u zavoje, sve je tako glatko. Ne moramo odraditi nikakve promjene stupnjeva na niže jer bolid to radi sam. Ovo dokazuje da stroj to radi bolje od čovjeka jer uglađenije može odraditi promjene brzina, za razliku od mene”, rekao je Coulthard.

Kako to obično biva, konkurencija bi se našla u velikim problemima da CVT nije zabranjen naredne sezone. Williams je svoju verziju CVT-a razvio u suradnji s nizozemskim DAF-om na bazi mjenjača koji je nizozemski proizvođač koristio u svojim cestovnim vozilima, a kojeg je razvio Van Doorne Transmission DAF-ovog osnivača Huberta van Doornea. On je u svojim vozilima par desetljeća ranije izumio i koristio izvedbu CVT-a koja je bila poznata kao Variomatic, a Van Doorne Transmissions je imao ekskluzivni dogovor s Williamsom na tom polju početkom 90-ih. Bez pravih stručnjaka/partnera, ostale momčadi bi se našle u velikim problemima.

Zabrana

Uspjeh s Williamsovog testa brzo se proširio F1 zajednicom, pa je FIA samo dva tjedna nakon toga uvela novo pravilo kojim zabranjuje CVT mjenjače. Williams je protestirao, ali bezuspješno – CVT je postao zabranjen. FIA je odlučila da od 1994. svi bolidi moraju imati između četiri i sedam fiksnih omjera u mjenjaču, uz dodatak da se CVT ne smije koristiti.                                                     bvut8s

Ipak, to je u neku ruku išlo Renaultu jer Francuzi nisu morali razviti novu izvedenicu svog RS5 motora koji bi mogao izdržati cijelu utrku na 15 000 okretaja. Inženjer Arnaud Boulanger koji je bio uključen u projekt je tada rekao:

“Za utrku bismo morali dizajnirati novi, specifičan motor dodatno optimiziran za rad oko okretaja gdje se razvija najveća snaga, i koji bi mogao trajati 90 minuta konstantno na 15 000 o/min.”

Postojalo je i pitanje veličine i mase novog prijenosnog sustava.

“Da, bio je jako težak i velik, što se nije sviđalo Patricku Headu i Adrianu Neweyju!”, dodao je Boulanger.

No, to ne bi bili jedini izazovi s kojima bi se ekipe susrele. Problem bi bila poveća toplina koja bi nastala kao posljedica konstantnog rada motora na visokim okretajima, pa bi trebali puno veći radijatori, što znači dodatna ograničenja po pitanju aerodinamike zbog učinkovitijeg hlađenja. Sve to bi dodalo nekoliko kilograma, veće sidepodse, više tekućina itd… Da FIA kojim slučajem nije zabranila CVT, i da su Williams i Renault nastavili svoje testove i usavršavanja, njihova dominacija bi bila apsolutno nedostižna te bi bitno utjecala na ishod narednih prvenstava, pa Međunarodna automobilistička federacija zbog interesa prvenstva i nije imala drugih mogućnosti nego zabraniti CVT.

FW15C s CVT mjenjačem nikada nije nastupao na trkaćem vikendu, a Coulthardov testni primjerak se nalazi u DAF-ovom muzeju u Eindhovenu u Nizozemskoj (naslovna slika članka), domovini Huberta van Doornea, izumitelja Variomatica (DAF-ovog CVT-a).