¿Qué es el sistema de recuperación de energía de la F1?
El Sistema de Recuperación de Energía Cinética declaró no hace mucho que la FIA tiene la intención de implementar nuevas reglas de F1. El objetivo principal es reducir el impacto de las carreras en el medio ambiente, reducir los costos y hacer que la tecnología de las carreras sea más valiosa para el mundo real. Uno de los requisitos es ahorrar la energía de desaceleración y usarla para acelerar, de modo que la aceleración después de girar sea más fuerte, o el ataque de "adelanto de cola" tenga más probabilidades de tener éxito. Ahora, el primer producto comercial está en desarrollo y Xtrac ha obtenido la licencia de la patente de Torotrak. Utilizará el esquema de transmisión toroidal de este último para desarrollar un dispositivo de transmisión eficiente, compacto y continuamente variable para hacer realidad la idea de recuperación de energía cinética en los autos de carreras de F1. Y podemos prever fácilmente que aparecerá en los vehículos de carretera normales. La denominada superficie del donut se refiere aquí a la forma de la superficie del anillo interior del donut. Puedes imaginar un donut y llenar el agujero del centro con arena. Si puedes comer la rosquilla limpia, el molde de arena restante es la masa de la rosquilla. ¿Es como la cintura de una botella con curvas? Cortado por la mitad de esta delgada cintura se encuentra el corazón de la transmisión Torotrak: dos diales de punta a punta, uno de los cuales sirve como entrada de energía y el otro no tiene más remedio que usarse como salida. Dos agujas por sí solas no pueden transmitir potencia, y mucho menos cambiar de velocidad. Por tanto, se colocan dos o tres rodillos entre los platos giratorios. Estos rodillos se sujetan cuando los dos platos giratorios se sujetan en direcciones opuestas. A medida que el dial de entrada gira, sigue la rueda y el dial de salida, naturalmente, sigue su ejemplo. Se puede observar que la fuerza se transmite mediante la fricción por rodadura. Entonces, ¿cómo lograr un cambio de velocidad? Simplemente deja que el rodillo se balancee. Al principio, un lado del rodillo se presiona contra el radio mayor del plato giratorio de entrada y el otro lado se presiona contra el punto cerca del pico del plato giratorio de salida, que es la marcha baja. A medida que el tambor oscila, la relación de velocidad será cada vez más pequeña. Este cambio es continuo, que es CVT. La CVT habitual actualmente en el mercado es polea + correa o cadena. En comparación, esta transmisión toroidal es más eficiente y puede transmitir un mayor par. El vehículo de demostración de Torotrak es un SUV Ford. El par del motor V8 de 5,4 litros de 475 Nm demuestra plenamente la capacidad de carga de esta solución de transmisión. Torotrak también nombró a la transmisión IVT, que significa transmisión continuamente variable, para mostrar la diferencia. ¿Recuerdas el ciclo de Atkinson? Muchos inventos humanos tienen que sumergirse en el largo río de la historia durante varias generaciones antes de poder lograr resultados positivos, y lo mismo ocurre con la transmisión de la curva toroidal. Patentado por Charles Hunter ya en 1877, no se lanzó al mercado hasta la década de 1920, después de que Frank Hayes realizara mejoras y lo instalara en el Austin 7 alrededor de 1930. De 1960 a 1980, Perbury continuó mejorándolo y los resultados conmovieron incluso a los militares. Se utiliza para accionar el generador de 25 kW del famoso avión de combate Harrier. Aunque el par no es muy elevado, la velocidad es altísima, de 7.000 a 17.000 rpm. En 1986, BTG Group se hizo cargo del negocio relacionado. Más de diez años después, el departamento que dominaba esta tecnología abandonó BTG y nació el actual Torotrak. Hoy en día, el desarrollo de materiales ha hecho que este mecanismo de transmisión sea cada vez más perfecto. En teoría, la plataforma giratoria y el rodillo están en estrecho contacto y pueden generar fricción, pero en realidad no hay contacto real, gracias a un fluido de fricción de cadena molecular larga especialmente desarrollado. La viscosidad de este líquido también aumentará mucho bajo presión, lo que no solo puede transmitir fricción, sino también formar una película líquida de 0,05 a 0,4 micrones para separar el plato giratorio y el tambor. Para formar una película tan fina, por supuesto, es indispensable una tecnología de procesamiento precisa y acero de alta calidad. Para Torotrak, Yangguang Seiko (que se fusionó con Toyota Corporation a principios del año pasado y ahora es JTEKT) procesa platos giratorios y rodillos, siendo su principal producto los rodamientos de bolas. Casualmente, la japonesa Seiko NSK también procesa piezas similares para Jatco. No hace falta decir que también sabemos lo que hace NSK. El Extroid que fabrica Jatco para Nissan se llama transmisión curva semicircular. Para decirlo sin rodeos, el arco de la superficie curva es un poco corto y el cambio de relación de velocidad es solo 4,36. Necesitamos usar el convertidor de par para nutrir el par, pero eso no significa que no podamos ayudar al pollo. El convertidor de par se bloquea instantáneamente mientras el coche está en movimiento, sin necesidad de mano de obra. Por el contrario, el Torotrak es más agresivo, con un modelo de demostración con un ratio de 6,05, atreviéndose a ser llamado "continuamente variable". Una transmisión toroidal típica se compone de dos conjuntos de mecanismos conectados en serie, de modo que el par transmitido se puede duplicar y el tamaño no es mayor que el de una transmisión de engranajes general. Dado que los rodillos están restringidos dentro de la superficie curva circular, su eje de rotación no necesita soportar ninguna carga. La plataforma giratoria se sujeta axialmente mediante accionamiento hidráulico y la fuerza de sujeción se ajusta mediante un dispositivo de control electrónico de acuerdo con el par transmitido. La transmisión IVT completa de Torotrak no sólo cuenta con un mecanismo de cambio de superficie de anillo, sino también un conjunto de engranajes planetarios. A baja velocidad, por un lado, el motor está conectado directamente al portasatélites y, por otro lado, el engranaje solar se acciona a través del mecanismo de transmisión toroidal, logrando así una transmisión continua de marcha adelante a marcha atrás. Es una parada completa en el medio, por eso se llama relación de transmisión continua. En otras palabras, su par de salida puede, en teoría, volverse infinito y el sistema de control puede superar obstáculos muy difíciles controlando la relación de velocidad. Por otro lado, el cambio de relación de velocidad se puede completar en un instante cuando el cigüeñal gira solo media vuelta, sin preocuparse por daños al motor o al mecanismo de transmisión debido a una sobrecarga repentina. Sólo en este estado, la pérdida de energía promedio supera el 19% según las condiciones de trabajo de EE. UU. y Canadá, por lo que solo se usa para dar marcha atrás y arrancar.
Cuando la velocidad del vehículo aumenta, el portasatélites se desengrana, el engranaje solar y la corona externa se bloquean juntos y la potencia se transmite completamente a través del mecanismo de cambio de velocidad de superficie toroidal. Volviendo a la recuperación de energía cinética, por supuesto, el dispositivo toroidal en sí no puede absorber, almacenar y liberar energía cinética. Lo que hace este trabajo es el volante (es decir, el gran rodillo redondo imaginario de la imagen). La transmisión de Torotrak no reemplaza la transmisión de engranajes multivelocidad convencional. Su función es en realidad un puente que conecta el volante y la transmisión. Al ajustar las relaciones de velocidad, la energía cinética se puede mover hacia adelante y hacia atrás entre ellos de manera óptima, en lugar de perderse por completo a través de los discos de freno. Este modo no sólo tiene una estructura compacta: Toro Trak cree que la unidad de transmisión comercial pesará menos de 5 kg y su eficiencia de transferencia de energía es incluso superior al 90%, lo que es significativamente mejor que el modo de motor-batería. La F1 tiene requisitos estrictos en cuanto a tamaño y peso. Si tiene éxito, podrá extenderse fácilmente a otras áreas. Xtrac solo proporcionará la unidad de transmisión, y la parte del volante será desarrollada por cada equipo (por lo que es virtual). Torotrak puede proporcionar asesoramiento experto sobre procedimientos de control.
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