Formula Student je mezinárodní studentská konstrukční soutěž, v níž univerzitní týmy z celého světa vyvíjejí, staví, prezentují a provozují vlastní závodní vozy formule. Tým ELBFLORACE Formula Student na TU Dresden je jedním z nich. Byl založen jako registrované sdružení v roce 2006 a každoročně se na něm aktivně podílí přibližně 80 studentů, kteří v sezóně 2025/26 postaví již 18. vozidlo. To bude jezdit plně elektricky po evropských závodních tratích. V celosvětovém srovnání se svými výkony již několik let řadí mezi 10 % nejlepších. Tyto výsledky by nebyly možné bez podpory univerzity a průmyslových sponzorů, včetně společnosti ACE.

Vozidlo z minulé sezóny, EFR17ed05, známé také jako "ZoE", váží jen asi 168 kg a v létě 2025 zrychlilo z klidu na 100 km/h za méně než 2,3 sekundy díky čtyřem vodou chlazeným motorům v nábojích kol, z nichž každý má výkon 35 kW, měničům vyvinutým ve vlastní režii a monokoku z plastu vyztuženého uhlíkovými vlákny (CFRP). K ovládání rychlosti závodního vozu má řidič k dispozici pedál akcelerace a brzdový pedál. Kromě toho je pohon podpořen několika vlastními ovládacími prvky, které například monitorují prokluz pneumatik nebo umožňují agilnější průjezd zatáčkou díky vektorování točivého momentu.

Konstrukce pedálu a plynové pružiny pro speciální požadavky

Pedály jsou v porovnání se standardním osobním vozem spojeny s vozidlem výrazně odlišným způsobem, mají jiný zdvih pedálů a splňují také vyšší požadavky, aby řidiči poskytly vhodný zážitek z jízdy. Je například nutné zohlednit větší vibrace, dynamickou odezvu vozidla a co nejmenší fyzickou únavu řidiče. Oba pedály jsou namontovány na vlastních vozících, takže jejich polohu lze optimálně přizpůsobit měnícím se řidičům.

K akceleraci závodního vozu má řidič k dispozici pedál vyrobený z CFRP, který je pro pohyb po kolejnicích z trubek CFRP upevněn na 3D tištěných saních, rovněž vyrobených z CFRP. Otočný bod pedálu je na patě řidiče v podobě magneticky dopovaného šroubu. Otáčení pedálu, a tedy i šroubu, je určováno redundantně pomocí dvou různě konstruovaných Hallových senzorů. Dvě paralelní průmyslové tlakové plynové pružiny stabilizují chod pedálu a poskytují jezdci dodatečný mechanický odpor pro zážitek z jízdy. Tento odpor lze přizpůsobit zpětné vazbě řidiče. Společnost ACE Stoßdämpfer GmbH je významným podporovatelem v této oblasti konstrukce závodních vozů a již několik let sponzoruje společnost ELBFLORACE e.V. s průmyslovými plynovými pružinami GS-10-20-AD-100N a GS-12-20-AD-100N. Kontakt se společností je vždy nekomplikovaný, zdvořilý a prošpikovaný cennými informacemi, za což je tým velmi vděčný.

Kompaktní, lehké strojní prvky pro optimální integraci

Vzhledem k předpisům Formule Student a souvisejícím bezpečnostním požadavkům je konstrukční volnost brzdového pedálu omezená. Proto jsou pedál, vozík a kolejnice vyrobeny z hliníkové slitiny EN-AW-7075 a pouze vodicí lišty pro nohy jsou vyrobeny z CFRP. Při sešlápnutí brzdového pedálu se aktivuje sériově montovaný membránový snímač síly až do síly definované jednotlivými plynovými tlakovými pružinami. závodní vůz je brzděn a energie je rekuperována prostřednictvím výstupního signálu snímače síly a rekuperace čtyř elektromotorů. Mechanické brzdění se spouští prostřednictvím dvou hlavních brzdových válců pro přední a zadní brzdový okruh pouze tehdy, když je překročena brzdná síla a plynová tlaková pružina se v důsledku toho výrazně pohne.

Zejména definovaná zasouvací síla při vysunutí pístnice a zanedbatelná vzdálenost do jejího dosažení ospravedlňují použití plynových tlakových pružin u týmu Formula Student Team ELBFLORACE. Tím je zajištěno, že mechanický brzdný proces a s ním spojená ztráta energie se spustí až při navrženém tlaku na pedál. Kromě týmu ELBFLORACE se plynové vzpěry nacházejí také ve vozech Formula Student mnoha dalších týmů. Všechny využívají toho, že plynové pružiny jsou ve srovnání s jinými typy pružin kompaktní a lehké. To umožňuje jejich použití v úzké přední části vozů formule motorsport.

Díky individuálně nastavitelnému tlaku plynu pomocí plnicího ventilu a jednoduché výměně celé pružiny je společnost ELBFLORACE flexibilní, pokud jde o dodatečnou montáž pedálů. Rozměr plynové pružiny je v rámci aplikace nezávislý na síle vysouvání a zasouvání. Plynové pružiny od společnosti ACE Stoßdämpfer GmbH jsou bezúdržbové a jejich životnost výrazně přesahuje dobu jedné sezóny, a to i při intenzivním používání.

Plynové pružiny z lehkých materiálů v budoucnosti?

Závěrem lze říci, že tým ELBFLORACE Formula Student Team TU Dresden e.V. ukazuje, jak lze pomocí inovativních technologií a cílených vývojových procesů dosáhnout špičkových výkonů ve studentském prostředí. Díky vysoce motivovanému týmu a využití nejmodernějších materiálů a technologií jsou každoročně vyvíjena vozidla, která stanovují standardy v oblasti lehké konstrukce, technologie pohonu a řídicí techniky. Kombinace teoretických znalostí a praktického využití nejen optimálně připravuje studenty na jejich profesní budoucnost, ale také podporuje technologický pokrok v oblasti elektrického a autonomního motoristického sportu.

V zájmu další optimalizace lehkých konstrukcí by bylo žádoucí, aby se společnost ELBFLORACE e.V. podílela na vývoji plynových pružin z lehkých materiálů a v budoucnu je implementovala do vozidel. Trvalá podpora a úzká spolupráce s průmyslovými partnery, jako je ACE, podtrhuje význam projektu pro vzdělávání a inovačního ducha na univerzitách po celém světě.