Hátulról hajtva – a GT86-os Toyota raliváltozatának fejlesztése

 

Az elmúlt húsz évben a hátsókerékhajtás kiesett a ralivilág kegyeiből. A rali világbajnokság legfelsőbb szintjét a négykerékhajtás uralja, mióta az Audi a ’80-as években a Quattro rendszerével forradalmasította a sportágat. Mindeközben az, hogy az autógyárak zöme elment az elsőkerékhajtás irányába, kevés esélyt hagyott azoknak, akik hátsókerékhajtásos járművel akartak versenyezni. Néhány kivétel akadt – a Porschék, az Aston Martin tétova lépései az aszfaltspecifikációjú V8 Vantage-dzsel, valamint a Lotus, ami az Exige modellel jelent meg az R-GT kategóriában.

A Toyota 2013-ban fogott bele a teljesen új, hátsókerékhajtásos ügyfélautójának a fejlesztésébe, ami a GT86-on alapult. Ez önmagában is meglepetésnek számított, az viszont még inkább, hogy a japán cég kölni sportrészlege nem a különc R-GT kategóriát célozta meg a kocsival, hanem az elsőkerékhajtásos autókkal kívánta felvenni a csatát az R3-as besorolásban. Az autó, mely az eredeti tervek szerint a 2015-ös év első felében pályára lépett volna már, a Toyota Motorsport GmbH reményei szerint nagy durranás lesz mind az ügyfelek, mind a rajongók körében. A GT86 CS-R3 projektjéről Nico Ehlert, a TMG ügyfélrészlegének főmérnöke mesél.

 

Fejlesztés

A GT86-os utcai modell 2012-ben került a piacra, a kritikusok dicsérő szavakkal illették jó kezelhetősége miatt, ami a kitűnő súlyelosztásnak és a hátsókerékhajtásnak volt köszönhető. Nem kellett sok idő, és az ügyfelek elkezdték sportcélokra is használni, 2013-ban pedig bemutatta a Toyota a GT86 CS-V3-at is, aminek saját bajnokságot írtak ki GT86 Cup néven. A zárt pályás sorozat nagy sikert aratott, a TMG emiatt úgy döntött, hogy bővíti annak alkalmazási körét. De miért éppen a ralisportot választották?

„A gondolat az, hogy fejlesszük az ügyfélprogramunkat, ami a cég egyik fő pillére azóta, hogy a TMG 2009-ben Forma-1-es csapatból kereskedelmi tevékenységre váltott” – mondja Ehlert. „Az volt mindig is a terv, hogy két párhuzamos úton csináljuk ezt, a pályaversenyzésben és a ralisportban. A GT86 CS-V3-at követően a következő lépés a raliautó készítése volt. Az ötletet az adta, hogy próbáljunk meg valami mást kínálni, aminek van történelmi kapcsolódása is. A Toyota a múltban sok éven keresztül használt hátsókerékhajtásos raliautókat, úgyhogy azt gondoltunk, miért ne vehetnénk fontolóra a GT86-ot raliautóként?”

Amikor a Toyota a potenciális ügyfelekkel konzultált, jó visszajelzéseket kapott az ötlettel kapcsolatban, és miután nincs másik olyan gyártó, aki ilyen ügyfélautót kínálna, úgy döntött, hogy belevág a projektbe. „Az elején elkezdtünk nézni mind az R2-t, mind az R3-at, végül azonban úgy döntöttünk, hogy az R3-as kategóriát választjuk. Egy ilyenfajta autónál azok a típusú módosítások, amiket akartunk, jobban megfelelnek az R3-as homologizációnak” – magyarázza Ehlert.

A GT86 egy kis sportcoupé előre beépített négyhengeres boxermotorral és hátsókerékhajtással. A járműdinamika szempontjából nagyon más ez a kocsi, mint a jelenleg az R3-as piacot alkotó orrmotoros, fronthajtásos csapotthátúak.

„Üres lappal álltunk neki az autónak” – árulja el a mérnök. A Toyota egy olyan fehér GT86-os karosszériával kezdte a munkákat, ami egyenesen a futószalagról érkezett. A mérnöki csapat első lépése az volt, hogy megállapítsa a kocsitest alkalmasságát, ennél is fontosabb feladat volt azonban, hogy megnézzék, alkalmas-e az A csoportos homologizációra. A coupé kivitel miatt ez nem volt olyan egyszerű, mint ahogyan a kezdetekben gondolták.

„Az A csoportos homologizáció elég nagy mértékben az autó belső méreteire épül” – mondja Ehlert. „A coupéban sokkal kevesebb hely van belül, mint a B szegmensbe tartozó autóknál, mint amilyen a Yaris is, úgyhogy nehéz megfelelni a belső méreteknek, a GT86 végül szerencsére nagyon jól passzolt ezekhez.” A TMG 2013 szeptemberére befejezte az A csoportos homologizációt, az R3-as változaton ezt követően kezdődtek a munkák.

Az alakulat kulcscélokat állított fel a teljesítményt, a megbízhatóságot és a szervizelhetőséget illetően. „Lefektetésre kerülnek ezek, mielőtt bármilyen fejlesztési munka megkezdődne” – jegyzi meg Ehlert. Bonyolult folyamat volt mindezen faktorok kiegyensúlyozása és egy átfogó koncepció készítése a végső termékre. „Egy versenyképes autót akartunk kínálni az ügyfeleknek – nem csak egy olyat, amivel versenyezni lehet, hanem egy olyat, amivel versenyre lehet kelni a többiek ellen. Másrészről biztosnak kell lenni abban, hogy költséghatékony és szervizelhető a versenyeken. Az olyan dolgokban, mint az alkatrészek elhasználódása, meg kell felelni az ügyfelek szükségleteinek, olyan komponenseknek nincsen értelme, amiket minden verseny után ki kell cserélni.”

Az utolsó ponttal kapcsolatban az R3-as GT86 első nyilvános megjelenése, ami a 2014-es Deutschland Rallye-n történt meg, nem csupán egy PR dolog volt. Előfutó autóként értékes tesztet tett lehetővé a verseny a TMG számára, lehetőséget adott az alkatrészek élettartamának kitapasztalására egy teljes versenytáv során.

 

Optimalizálás

Amikor az autóra vonatkozó kulcsfontosságú célokat meghatározta a TMG, nekikezdhetett, hogy teljesítse azokat. Az R3-as kategóriára költséghatárok vonatkozónak, és mint ilyen, annál jobb, minél több standard, sorozatgyártású alkatrészt tudnak használni a gyártók. „Az szabályok elvárják, hogy bizonyos számú eredeti alkatrész megtartásra kerüljön, ezeket nem lehet módosítani, ennek megfelelően ez az első, amit figyelembe kell venni” – meséli Ehlert. „Ezt követően nézzük meg, mi az, amin változtathatunk a standardhoz képest, ami egy folyamat, minden egyes alkatrészt külön kell megvizsgálni és megnézni, hogy megfelelnek-e a teljesítmény, a megbízhatósági és a költség céloknak.” Ezen metódus mentén a TMG az autó minden egyes részén átment, amíg el nem érkezett a végső csomaghoz.

A karosszéria módosításainak tekintetében a legnyilvánvalóbb kiegészítés az autóban az FIA jóváhagyással rendelkező bukócső. Ehlert arról beszél, hogy mielőtt bármilyen teljesítményjavítás szóba került volna, a biztonság elsődleges prioritás volt. „Itt vannak az ügyfeleink, akik megbíznak a mérnöki munkánkban és az autó biztonsági kalkulációjában, úgyhogy ez az egyik fő faktor.” Amikor elégedett volt már azzal, hogy a kocsi a lehető legbiztonságosabb, a TMG akkor látott neki igazán annak, hogy megnézze, mit tud a teljesítményjavítás érdekében módosítani a karosszérián.

A csapatnak megvolt az az előnye, hogy hozzáférhetett a Toyotánál az utcai autó CAD modelljéhez és alapként használhatta azt a fejlesztések megkezdéséhez. A bukócsövet behelyezték ebbe a modellbe, majd kiterjedt FEA-t végeztek, hogy kiderítsék a teljes struktúra merevségét. „Minden egyes szegletét megvizsgáljuk az autónak, hogy lássuk, hol tudunk a bukócső beépítésével fejlődést elérni a szilárdságban. A bukócső és a karosszéria teljes integrációra kerül.”

Mint ahogyan a szilárdságra, a teljes súly csökkentésére is jelentős figyelmet fordítottak, mindezt anélkül, hogy a kocsi struktúráját veszélyeztették volna. Az utcai változat temérdek konzollal és más egyébbel jön ki, amiket a versenyautóban nem használnak, úgyhogy az ilyen szükségtelen alkatrészeket eltávolították.

A GT86 McPherson rugóstagokkal rendelkezik elöl, hátul pedig a kettős lengőkaros rendszer két alsó kart és egy felső lengőkart tartalmaz. Egy átlagos elsőkerékhajtásos csapotthátúval összehasonlítva ez a kivitel elég komplex, főleg akkor, ha a féltengelyek és a differenciálmű elhelyezését is figyelembe kell venni.

A raliautót illetően a TMG úgy találta, hogy több standard komponenst is át tud venni az utcai autóból. „Néhány alkatrészt ugyanakkor további vizsgálatoknak kellett alávetni, hogy megnézzük, elég szilárdak és elég szívósak-e ahhoz, hogy túléljék a murvás szakaszokat” – mondja Ehlert. A módosításon átesett, megerősített és feljavított OEM alkatrészek, valamint a teljes egészében a célfeladatra gyártott egységek aránya nagyjából 50/50 százalék. A Reigertől származó versenylengéscsillapítókat használják mind a négy futóműben, melyek háromutasok, ki- és berugózásuk is állítható.

A kocsi elejében a rugóstag felfogatási pontjai némiképp áthelyezésre kerültek az eredeti helyzethez képest azért, hogy javítsák a felfüggesztés geometriáját, valamint maximalizálhassák a rugóutat. Ehlert arra is rámutat, hogy a TMG célja a sorozatgyártású autóval kapcsolatos „érzetek” megtartása volt. „Teljes újratervezésen esett át a kocsi kinematikája az utcai autóhoz képest, hogy optimalizálásra kerüljön a rugóút és a kerék mozgása, az alap ugyanakkor még mindig a standard autót maradt” – mondja. „Amit megpróbáltunk figyelembe venni, az az volt, hogy a kocsi alapmodelljének volt egy bizonyos vezetési karakterisztikája, és ez volt az egyik olyan dolog, ami népszerűvé tette. Meg szerettük volna tartani ezt, mivel ez egyedi ebben az autóban. Megpróbáltuk ezt fejleszteni, miközben megtartjuk a GT86-os érzetét.”

Az egyik útja ezen hasonlóság elérésének a súlyelosztás. A bázisautónak 53:47 százalékos a súlyelosztása elöl és hátul, és ez volt a cél az R3-as kocsinál is. Ez könnyű feladatnak tűnhet, de ha olyan komponensek is bekerülnek az egyenletbe, mint a bukócső vagy az üzemanyagtartály, figyelmesen kell elhelyezni az alkatrészeket ennek az eléréséhez.

A kocsi boxermotorja, ami valójában a Subarutól származik – akik a GT86 testvérmodelljeként BRZ néven forgalmazzák a kocsit –, kedvező tulajdonságaival szintén hozzájárul a teljes csomaghoz, legfőképpen pedig a kedvező súlyelosztáshoz. A szokásos soros négyhengeres motorokhoz képest ennek sokkal alacsonyabban van a súlypontja. Mint ahogyan az első és hátsó tengely közötti súlyelosztásnál, a súlypont esetében is azon voltak a TMG mérnökei, hogy a lehető legkedvezőbb legyen, azaz a legalacsonyabban próbálták tartani. Az alacsony motor nyújtotta előnyökön túl azon is fáradoztak, hogy a karosszériába minél alacsonyabban szerelhessék be az új alkatrészeket.

Mint ahogy sok mindent, a motor specifikációját sem véglegesítette a TMG a 2014-es év végig. Az egységről ugyanakkor el lehet mondani, hogy azon a négyhengeres boxermotoron alapul, amit a Subarut ismerőknek nem kell bemutatni, furata és lökete is 86 milliméter, az 1998 köbcentiméteres erőforrás tehát egy kockamotor. Az azonosítója FA20, ennek megfelelően eredeti specifikációjában 200 lóerős teljesítményre képes, és érdekes módon a Toyota D4-S befecskendezőrendszerével látták el, ami szívócső befecskendezést és a közvetlen befecskendezést is alkalmaz. Az R3-as változatban a teljesítmény közel 250 lóerőre nőtt a számos egyedi alkatrésznek köszönhetően, mint amilyenek a módosított profillal rendelkező vezérműtengelyek, a feljavított hajtókarok és az új dugattyúk.

Más szempontból különös figyelmet fordítottak a projekt során arra, hogy a teljesítmény és az ár között megtalálják a kompromisszumot, az alkatrészek lehető legnagyobb így része széria egység. „Nem kerülhet egy vagyonba egy motor, egy olyan autót kell kiszállítanunk, ami jól teljesít egy versenyképes motorral, ugyanakkor bizonyos költségkereteken belül van” – magyarázza Ehlert. „Nem lett volna értelme magas színvonalú versenymotort építeni, amit senki sem engedhet meg magának.”

 

Megalkuvás a szabályokban

Hajlandó lenne az ember azt gondolni, hogy egy hátsókerékhajtásos coupé relatíve egyszerű ügy a szabályozások szempontjából, a GT86 esetében azonban nem volt ez egy sima dolog. Ennek fő oka, hogy amikor az FIA megalkotta az R3-as előírásokat, nem számoltak azzal, hogy hátsókerékhajtásos sportautót akar majd homologizáltatni bárki is. Az autósportok vezető testülete azonban a Toyota befogadását illetően elég rugalmas volt szerencsére azokon a területeken, ahol a szabályok nem vettek figyelembe más elrendezést, csak a fronthajtást.

„Nagyon izgalmas volt a kocsi fejlesztése” – mondja Ehlert. „Figyelembe kell vennünk mindig az R3-as autókra vonatkozó meglévő szabályokat; még ha rögzítve is vannak, a technikai munkacsoport és a gyártó tárgyal arról, hogy miként engedélyezzék azt a különleges járművek esetében.

Minden szabály az elsőkerékhajtásos autók használata felé ment mindeddig, miután senki sem vett fontolóra hátsókerekes kocsit. Voltak bizonyos dolgok, melyek módosítására szükségünk volt, hogy munkára foghassuk az autót, és meg kellett vitatni ezeket az FIA-val. Nagyon más volt az számukra, hogy egy hátsókerékhajtásos kocsi lesz a kategóriában. Ugyan nem okozott fejfájást, de a szabályzat egy olyan dolog volt, amit figyelmesen kellett szemlélnünk az autó tervezésekor.”

Az alapok tervezésén és az alkatrészek módosításán túl voltak más szabályozási anomáliák, amikkel foglalkozni kellett. Az erőátvitel az R3-as kategóriában egy olyan dolog például, melynek költsége szabályozott, egy fronthajtásos autó esetében azonban nyilván csak a sebességváltó az, amit figyelembe kell venni. Az hátsókerékhajtásos jármű esetében ugyanakkor van egy különálló differenciálmű is, úgyhogy kérdés volt az, hogy csak a váltót foglalja magába a teljes ár vagy a diffit is. „Jelentéktelen témának hangzanak ezek, de az alkatrész árára és specifikációjára vonatkozó hatás fontos” – magyarázza a szakember.

Amikor pályára léphet, a GT86 CS-R3 teljes kitjének ára 80 ezer euró lesz. Nem egy olcsó dolog, de a gyár hírnevét és az elvégzett munkát figyelembe véve megfelelő értéket képvisel ez. Egy dolog bizonyos, hogy amennyiben az autó népszerűnek fog bizonyulni, szívélyes fogadtatásban lesz része azzal, hogy a hátsókerekes autók visszatértek a ralivilágba.

 

Andrew