Sériový vůz vs. závodní speciál – rozdíly v konstrukci karoserie a šasi

Karosérie osobního vozu je patrně jeho nejdůležitější součástí. Každý zákazník předně řeší praktičnost a vzhled vozu. Dá se říci, že zejména karosérie automobil prodává a proto jí je věnována nejenom velká péče inženýrů, ale také designérů a marketingových odborníků. Nejde zde jen o čistou vědu, ale také o emoce a vkus.
To vzhled karosérie závodní je daleko pragmatičtějším výsledkem výpočtů a testů. Vše je podřízeno výkonům. Nicméně i u závodního vozu je kvalitně navržená karosérie a rám vozu základem úspěchu.

TIP: Co běžným řidičům přináší motoristický sport?

Ačkoliv jak karosérie osobního, tak závodního vozu musí plnit stejné funkce, pořadí důležitosti těchto funkcí je poněkud jiná. Od karosérie závodního vozu určitě nebudeme požadovat prostor pro pět pasažérů nebo objemný zavazadlový prostor. Naopak u osobního automobilu konstruktér nepodlehne infarktu, když se zvýší poloha těžiště o dva centimetry.
Karosérie moderního osobního vozu je dnes téměř výhradně samonosná, svařená z ocelových profilů a plechů. Existuje jen pár výjimek, kdy je v konstrukci z větší části použita hliníková slitina, plast či kompozit. Je to dáno především požadavky na snadnou a ekonomicky únosnou výrobu.
Konstrukce karosérie či rámu závodního vozu se odvíjí především od technických pravidel pro danou kategorii. Pokud jde o závody cestovních nebo sportovních vozů, jde víceméně o úpravy sériových karosérií pro závodní použití. Pokud jde o čistokrevné závodní vozy, jako jsou formule, je automobil postaven na prostorovém rámu, který je překryt karosérií. Největší rozdíl v navrhování závodních a sériových aut je nejspíš prvotní pohled na člověka v něm. Osobní vůz se staví pro komfort posádky a technické záležitosti představují překážku, kterou je třeba překonat a v ideálním případě upozadit. Prostor vyhrazen pro motor a převodovku je jaksi trpěn. Naopak v závodním vozidle se snažíme našlapat na prostor daný pravidly maximální výkon a jezdec nám poněkud překáží v rozletu.

Tuhost karosérie je důležitá jak u závodního, tak osobního vozu. U osobního vozu jde především o pasivní bezpečnost, o ochranu posádky v případě nehody, kdy střední klecový skelet musí zachovat prostor pro přežití, zatímco okolí této klece se deformuje za účelem pohlcení energie nárazu. Ale důležitá je také ochrana chodců.
U závodního vozu je také předepsán tuhý kokpit pro případ havárie. Ovšem už samotné síly působící na karosérii či rám během provozu, jsou mnohem větší v porovnání se sériovým strojem.
V případě, že závodní vozidlo konstrukčně vychází ze sériového vozu, je jeho karosérie masivně vyztužena klecovým rámem svařeném z chrom-molybdenových trubek. Zároveň se také zahustí počet bodových svarů původní sériové karosérie. Výsledkem je několikanásobně zvýšená odolnost proti deformacím. Závodní jízda vyžaduje velice přesné a rychlé reakce podvozku a k tomu jsou nezbytné výrazně tužší pružiny a tlumiče. Jejich tuhost je potřeba též k udržení světlé výšky vozu při působení aerodynamického přítlaku. Také pryžové tlumící bloky se na závodních vozech nepoužívají, protože i ty příliš filtrují reakce vozu. Důsledkem toho síly od podvozku vstupují přímo do karosérie. Pokud by se závodně tuhý podvozek použil v běžné karosérii, docházelo by k jejím deformacím a místo pružin by péroval její skelet. Vůz by se vlastně nedal naladit a karosérie by se velice rychle zničila.
Ideální samozřejmě je, když vzniká závodní auto na čistém papíře a nenese si žádné genetické zatížení ze sériového vozu. Základem čistokrevného závodního vozu je tak dnes převážně monokok upečený z kompozitních materiálů, který je ideální poměrem pevnosti a hmotnosti. Nevýhodou je jeho vysoká cena a proto se pro levnější závodění používají rámy snýtované z panelů z hliníkových slitin nebo příhradové konstrukce z vysokopevnostních ocelí.

Aerodynamika osobního vozidla má význam především z hlediska snižování spotřeby paliva a z hlediska komfortu při snižování hluku. Hlavní snahou aerodynamiků je tak snižování součinitele odporu vzduchu Cx. Neméně důležitá je snaha o vyvážení vozidla při vysokých rychlostech, kdy na vozidlo nepříznivě působí vztlak, který je potřeba eliminovat.
Konstruktéři závodních vozů mají dosti odlišný úkol. Ačkoliv je minimální odpor vzduchu důležitý, ještě důležitější je vytvoření přítlaku na obě nápravy, což umožňuje vyšší rychlost průjezdu zatáčkou. Tomuto přítlaku se obětuje i část aerodynamické čistoty a důsledkem je poměrně vysoký součinitel odporu vzduchu. K tomu se u formulových vozů přidává povinnost nezakrývat kola do blatníků a úkoly inženýrů jsou rázem diametrálně odlišné od těch, co řeší na osobních automobilech.
Zatímco aerodynamik v automobilce je při své práci silně omezen legislativou, stylingem a praktičností navrhované karosérie, aerodynamik závodního týmu je omezen pouze technickými regulemi. Není divu, že v určitých sportovních kategoriích je právě aerodynamika klíčem k úspěchu a také největší dírou na peníze. Ve formuli jedna probíhá vývoj aerodynamiky neustále, přičemž větrné tunely pracují nepřetržitě na tři směny. Získání maximální aerodynamické účinnosti, tedy maximalizování přítlaku s minimálním nárůstem odporu vzduchu, je nikdy nekončící boj.
Méně viditelná, ale neméně důležitá činnost aerodynamiků se týká vnitřního proudění vzduchu. Jak závodní, tak sériové auto je potřeba uchladit a vést vzduch ke všem chladičům, k motoru, převodovce a také k brzdám. Zde bude výkonný závodní vůz mnohem náročnější. Ovšem na druhou stranu se bude mnohem více počítat s náporovým vzduchem a na okruhových speciálech vůbec nenajdeme ventilátory. Pomalu jedoucí závodní vůz se tak paradoxně může přehřát spíše při pomalé jízdě. Důležité je samozřejmě také větrání kabiny či kokpitu. Zde se karta obrací a závodník se většinou musí spokojit se značným tepelným diskomfortem. V kabině uzavřeného závodního vozu může teplota hravě vystoupat k teplotám kolem 80-ti oC. Ovšem v dnešní době se i v kokpitech závodních vozů pro vytrvalostní závody už můžeme setkat s klimatizací.

Pohodlí posádky je dalším ohromným rozdílem. Cestující v moderním osobním autě je doslova zahrnována komfortem. Sedadla jsou vysoko jak kvůli snadnému nastupování, tak kvůli dobrému výhledu.
To když se vám podaří proklouznout tou změtí trubek na sedadlo jezdce závodního cestovního vozu, zjistíte, že sedíte v podstatě na podlaze, a i když jste normálního vzrůstu, oči máte jen o trošku výše, než je spodní hrana oken a moc nechybí k tomu sledovat dění před vozem skrze volant. To je daň za nízkou polohu těžiště. Aby toho nebylo málo, konstruktéři vaše sedadlo posunuli co nejvíce vzad ve snaze o ideální rozložení hmotnosti mezi nápravy. Sedíte tedy tam, kde mají normálně nohy cestující na zadním sedadle, a když otočíte hlavou doleva, zíráte na masivní B sloupek karosérie. Výsledkem je, že toho z vozu příliš nevidíte a musíte se naučit odhadovat rohy karosérie. Pokud byste se místo toho usadili ve formulovém voze, příliš byste si nepolepšili. Téměř by jste leželi na zádech s nohama zastrčenýma nezvykle vysoko ve zvednuté přídi. To je daň za ideální obtékání předního křídla. V závodním voze je zkrátka i poloha jezdce obětována ve prospěch jízdních výkonů.
Výčet odlišností by mohl pokračovat dále. Podle nasazení závodního vozu se liší například osvětlení. Od mohutných světelných ramp soutěžních automobilů po pouhé jedno koncové světlo ve formulovém voze. Sériový vůz také nemá zabudovaný požární systém nebo různé pomůcky usnadňující práci mechanikům, jako například pneumatické zvedáky zabudované v cestovních a GT vozech. Rychle přístupné pojistkové skříňky a kabelové svazky.
Přes všechny rozdílnosti je myslím jedna oblast, kde budou závodní vozy inspirací pro konstruktéry vozů osobních. Tou oblastí je úspora hmotnosti. Pokud má nadále klesat spotřeba vozidel, aniž by se výrazně omezoval jejich výkon, nemůžeme se dále spoléhat jen na zvyšování účinnosti motorů, nebo na snižování ztrát v pohonném řeťězci. Přes supersportovní a luxusní vozy začíná do konstrukce karosérií stále více pronikat hliník, hořčík a jejich slitiny, ale také kompozitní materiály vyrobené z uhlíkových vláken. Technologové se snaží přizpůsobit jejich zpracování sériové výrobě. Snad se tedy dočkáme, že hmotnost vozidel začne opět klesat s pozitivním vlivem na spotřebu, ale také na aktivní a pasivní bezpečnost.