Eerik Ahmasalo

Joustaako Osa 2

(Artikkeli julkaistu MK-lehti 5 / 95)

Edellisessä jousitusjutussamme päädyimme tarkastelemaan vipusuhdetta ja sen vaikutusta jousituksen luonteeseen. Vipusuhde on sinänsä hyvin yksinkertainen asia, sehän ainoastaan määrittää kuinka iskunvaimennin liikkuu joustoliikkeen aikana jousitettuun elementtiin (esim. sukseen) nähden.

Teoriassa asia on helppo. On selvää, että lineaarinen tai lievästi progressiivinen joustokäyrä on parempi kuin degressiivinen. Käytännössä kelkan jousituksen rakentaminen ei ole yksinkertaista. Etujousituksen ongelmana on tilanpuute ja rakenteiden vaurioherkkyys. Kuomun alla on rajallisesti tilaa ja kaikki valmistajat pyrkivät luonnollisesti pieniin ulkomittoihin. Erityisesti kolmisylinteristen moottoreiden kolmet pakoputket eivät juurikaan jätä kuomun alle tilaa ylimääräisille rakenteille. Lumikulku- ja lujuusominaisuudet esteisiin törmäyksen kannalta täytyy ottaa huomioon kun etujousituksen tukivarsirakenteita suunnitellaan.

Telaston jousitus on vielä monimutkaisempi. Vivustot, jouset ja iskunvaimentimet on useimmiten sovitettu telamaton sisään. Vipumekanismien tulee, jousivoimien välityksen ohella, huolehtia siitä, että telamaton kiristys ei pääse löystymään joustoliikkeen aikana. Nämä reunaehdot asettavat rakenteiden suunnittelijalle melkoiset vaatimukset, kun samalla kustannukset olisi pidettävä kurissa.

Vipusuhde
Jousitetun elementin, kuten suksen, kannalta on aivan sama missäpäin tai missä asennossa iskunvaimennin on. Kaikkihan olemme nähneet kuvia formula-autoista, joissa jousituselementit on rungon keskellä ja pyörän liike välitetään jousi-iskunvaimentimelle työntötankojen ja vipumekanismien avulla.

Jousituksen toiminnan kannalta on oleellista kuinka suksi tai pyörä liikkuvat vaimentimeen nähden. Jos suksi liikkuu ylöspäin joustovaran ensimmäisen sentin ja jousi-iskunvaimennin vastaavasti 0,5 cm on vipusuhde 0,5. Mikäli suksen ja vaimentimen liikesuhde pysyy koko joustomatkan samana eli myös suksen viimeisen sentin liikematkalla vaimennin liikkuu 0,5 cm on vipusuhde vakio ja antaa ns. lineaarisen joustokäyrän.

Jos vipusuhde ei pysy vakiona vaan esimerkiksi laskee siten, että joustomatkan lopussa suksen 1 cm liikettä vastaa vaimentimen 0,3 senttimetrin liike laskee vipusuhde joustoliikkeen aikana arvosta 0,5 arvoon 0,3. Tästä seuraa degressiivinen joustokäyrä.

Mikäli taas suksen viimeisen senttimetrin liikettä vastaa joustoelementin 0.7 cm liike on vipusuhde nouseva ja joutokäyrä progressiivinen.

Teoriassa siis jousi-iskunvaimentimen sijoituksella ei ole merkitystä vaan systeemin vipusuhteella. Käytännössä tilanne on hivenen toinen. Esimerkiksi crossipyörissä takahaarukan liike välittyy jousi-iskunvaimentimelle kohtuullisen monimutkaisen vivuston välityksellä. Rakenne on hyvä ja toimiva, mutta asettaa erittäin suuret vaatimukset välitysvipujen laakeroinnille. Neulalaakerit nivelpisteissä ovat välttämättömyys, jotta vältytään kitkalta ja nopealta kulumiselta.

Kelkoissa on joskus esiintynyt vastaavan tyylisiä vipumekanismeja, mutta kun laakeroinnit on toteutettu teräsholkki/tappi rakenteella on kitka ja kuluminen nopeasti huonontanut sinänsä toimivan rakenteen.

Liukualusta
Kuten jutun alussa todettiin on hyvän telaston jousituksen rakentaminen etupäätäkin vaikeampaa, lähinnä tilanahtauden vuoksi.

Etupukissa on kierrejousi-iskunvaimennin, joka on kiinnitetty etupukin poikittaisputkeen korvallisella ja liukurunkoihin välipalkilla. Takapukissa on hakaneulatyyppiset jouset ja erillinen iskunvaimennin. Etupukissa sekä jousi, että iskunvaimennin toimivat laskevalla vipusuhteella eli degressiivisesti.

Takapukissa iskunvaimennin toimii degressiivisesti, mutta hakaneulajousi sen sijaan lineaarisesti, jopa hivenen progressiivisesti, sillä jousi lyhenee joustoliikkeen aikana. Takapukin iskunvaimentimen liikerataa parantaa jokin verran kiinnityskorvallinen, joka on sijoitettu siten, että takapukin kiertymisestä aiheutuva vipuliike on suurimmillaan jouston lopussa.

Se tosiasia, että monissa kelkoissa alustan jousitus ei geometrialtaan ole oppikirjan mukainen ei kuitenkaan kaada koko maailmaa. Jousitusta suunniteltaessa joudutaan vain valitsemaan jäykemmät jouset ja astetta tiukempi vaimennus, jotta liioilta pohjaamisilta ja/tai pomppimisilta vältyttäisiin. Luonnollisesti näillä säädöillä menetetään jokin verran alkujouston pehmeyttä ja sitä kautta mukavuutta ja alustan kykyä seurata maaston epätasaisuuksia. Tilannetta parantamaan on kuitenkin kehitetty monenlaisia vipumekanismeja joilla joustokäyrä saadaan oikeaoppiseksi.

Nykyään erittäin yleinen on takapukkirakenne, jossa jousina on hakaneulajouset ja iskunvaimentimen liikettä ohjailee SRV-tyyppinen vipusysteemi. Rakenteen hyvä puoli on, että jousivoima kohdistuu suoraan liukurunkoon ja takapukkiin ja ainoastaan iskunvaimentimen voimaa joudutaan kierrättämään vipurakenteiden kautta. Myös etupukin joustoliikkeelle on rakennettu useita erityyppisiä systeemeitä, jotta homma saataisiin toimimaan oikein.

Pauli Piippolan kehittämässä Lynxin niinsanotun Racing alustan etupukin rakenteessa jousi-iskunvaimennin on yläpäästään kiinnitetty etupukin yläputkeen ja alapäästään keinuvipuun. Keinuvivun liikettä kontrolloi työntö-/vetotanko, joka on puolestaan kiinnitetty etupukin alaosaan. Joustoliikkeen alussa, jolloin vipusuhde on suurimmillaan työntötanko puskee keinuvipua ja iskunvaimentimen alakiinnitys ikäänkuin karkaa alta ja näin vähentää iskarin liikettä. Jouston loppuvaiheessa työntötanko kääntyy ns. ylikulman ja muuttuu vetotangoksi. Nyt keinuvipu muuttaa liikesuuntaansa ja iskunvaimentimen alapää liikkuu vaimentimen liikesuuntaa vastaan ja näin jouston loppuvaiheeseen saadaan lisäliikettä ja kokonaisuutena oikeaoppinen joustokäyrä.

Olen näissä jutuissa tietoisesti korostanut oikean jousitusgeometrian merkitystä. Jos tavoitteena pidetään huippuominaisuuksia on oikea vipusuhde kaiken perusta. Kun siihen lisätään oikein mitoitetut jouset ja kunnolla säädetyt iskunvaimentajat saadaan jousitus, jolla voidaan ajaa nopeasti ja joka on hitaammassakin nopeudessa miellyttävä.