Formula Student je medzinárodná študentská konštrukčná súťaž, v ktorej univerzitné tímy z celého sveta vyvíjajú, konštruujú, prezentujú a prevádzkujú vlastné pretekárske vozidlá. Jedným z nich je aj tím ELBFLORACE Formula Student na TU Dresden. Bol založený ako registrované združenie v roku 2006 a každoročne sa na ňom aktívne podieľa približne 80 študentov, ktorí v sezóne 2025/26 postavia už svoje 18. vozidlo. To bude jazdiť plne elektricky po európskych pretekárskych tratiach. V celosvetovom porovnaní sa svojimi výkonmi už roky umiestňujú v prvej desiatke. Tieto výsledky by neboli možné bez podpory univerzity a priemyselných sponzorov vrátane ACE.

Vozidlo z predchádzajúcej sezóny, EFR17ed05, známe aj ako "ZoE", váži len približne 168 kg a v lete 2025 zrýchlilo z pokoja na 100 km/h za menej ako 2,3 sekundy vďaka štyrom vodou chladeným motorom v nábojoch kolies s výkonom 35 kW každý, invertorom vyvinutým vo vlastnej réžii a monokoku z plastu vystuženého uhlíkovými vláknami (CFRP). Na ovládanie rýchlosti pretekárskeho vozidla má vodič k dispozícii pedál zrýchlenia a brzdový pedál. Okrem toho je pohon podporovaný niekoľkými vlastnými kontrolnými prvkami, ktoré napríklad monitorujú preklz pneumatík alebo umožňujú agilnejšie zatáčanie prostredníctvom vektorovania krútiaceho momentu.

Konštrukcia pedálu a plynové pružiny pre špeciálne požiadavky

V porovnaní so štandardným osobným vozidlom sú pedále spojené s vozidlom výrazne odlišným spôsobom, majú iný zdvih pedálov a spĺňajú aj vyššie požiadavky, aby vodičovi poskytli vhodný zážitok z jazdy. Napríklad sa musia zohľadniť väčšie vibrácie, dynamická odozva vozidla a čo najnižšia fyzická únava vodiča. Oba pedále sú namontované na vlastných vozíkoch, takže ich polohu možno optimálne prispôsobiť meniacim sa vodičom.

Na zrýchlenie pretekárskeho vozidla má vodič k dispozícii pedál vyrobený z CFRP, ktorý je namontovaný na 3D tlačených saniach, tiež vyrobených z CFRP, na pohyb po koľajniciach z CFRP rúrok. Otočný bod pedálu je na päte vodiča v podobe magneticky dopovanej skrutky. Otáčanie pedála, a teda aj skrutky, sa určuje redundantne prostredníctvom dvoch rôzne navrhnutých Hallových snímačov. Dve paralelné priemyselné plynové tlakové pružiny stabilizujú chod pedálu a poskytujú jazdcovi dodatočný mechanický odpor pre zážitok z jazdy. Tento odpor sa dá prispôsobiť spätnej väzbe vodiča. Spoločnosť ACE Stoßdämpfer GmbH je významným podporovateľom v tejto oblasti konštrukcie pretekárskych vozidiel, pretože už niekoľko rokov sponzoruje spoločnosť ELBFLORACE e.V. s priemyselnými plynovými pružinami GS-10-20-AD-100N a GS-12-20-AD-100N. Kontakt so spoločnosťou je vždy nekomplikovaný, zdvorilý a prešpikovaný cennými informáciami, za čo je tím veľmi vďačný.

Kompaktné, ľahké prvky stroja pre optimálnu integráciu

Vzhľadom na predpisy Formuly Student a súvisiace bezpečnostné požiadavky je konštrukčná voľnosť brzdového pedálu obmedzená. Preto sú pedál, vozík a koľajnica vyrobené z hliníkovej zliatiny EN-AW-7075 a iba vodiace lišty pre nohy sú vyrobené z CFRP. Pri stlačení brzdového pedála sa sériovo namontovaný membránový snímač sily aktivuje až do sily definovanej jednotlivými plynovými tlakovými pružinami. pretekársky automobil sa zabrzdí a energia sa rekuperuje prostredníctvom výstupného signálu snímača zaťaženia a rekuperácie štyroch elektromotorov. Mechanické brzdenie sa spustí prostredníctvom dvoch hlavných brzdových valcov pre predný a zadný brzdový okruh až vtedy, keď sa prekročí brzdná sila a plynová tlaková pružina sa v dôsledku toho výrazne pohne.

Najmä definovaná záberová sila pri vysunutí piestnice a zanedbateľná vzdialenosť, kým sa dosiahne, odôvodňujú použitie plynových pružín pre Formula Student Team ELBFLORACE. Tým sa zabezpečí, že mechanický brzdný proces a s ním spojené straty energie sa spustia až pri navrhnutom tlaku na pedál. Okrem tímu ELBFLORACE sa plynové vzpery nachádzajú aj vo vozidlách Formula Student mnohých ďalších tímov. Všetky využívajú skutočnosť, že plynové pružiny sú v porovnaní s inými typmi pružín kompaktné a ľahké. To umožňuje ich použitie v úzkej prednej časti vozidiel motoristickej formuly.

Vďaka individuálne nastaviteľnému tlaku plynu prostredníctvom plniaceho ventilu a jednoduchej výmene celej pružiny je spoločnosť ELBFLORACE flexibilná, pokiaľ ide o dodatočnú montáž pedálov. Rozmer plynovej pružiny je v rámci aplikácie nezávislý od sily vysúvania a zasúvania. Plynové pružiny od spoločnosti ACE Stoßdämpfer GmbH sú bezúdržbové a ich životnosť ďaleko presahuje obdobie jednej sezóny, a to aj pri intenzívnom používaní.

Plynové pružiny z ľahkých materiálov v budúcnosti?

Na záver možno konštatovať, že tím ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. ukazuje, ako možno inovatívnou technológiou a cielenými vývojovými procesmi dosiahnuť špičkové výkony v študentskom prostredí. Vďaka vysoko motivovanému tímu a využívaniu najmodernejších materiálov a technológií sa každoročne vyvíjajú vozidlá, ktoré stanovujú štandardy v oblasti ľahkej konštrukcie, technológie pohonu a riadiacej techniky. Kombinácia teoretických vedomostí a praktického využitia nielen optimálne pripravuje študentov na ich profesionálnu budúcnosť, ale podporuje aj technologický pokrok v oblasti elektrického a autonómneho motoršportu.

V záujme ďalšej optimalizácie ľahkých konštrukcií by bolo žiaduce, aby sa spoločnosť ELBFLORACE e.V. podieľala na vývoji plynových pružín z ľahkých materiálov a v budúcnosti ich implementovala do vozidiel. Neustála podpora a úzka spolupráca s priemyselnými partnermi, ako je ACE, podčiarkuje význam projektu pre vzdelávanie a inovačného ducha na univerzitách po celom svete.