Ovatko hiljaiset takanavat parempia?

Bikerumor.com-sivusto julkaisi hetki sittenn artikkelin, jossa se kysyi eri napavalmistajilta,. että ovatko hiljaiset navat parempia? Mukana oli kärkirivin toimijoita, joihin Onyx Racing Products oikeutetusti kuuluu. Artikkeli löytyy alta ja on tutustumisen arvoinen.

Jos aihe kiinnostaa edes etäisesti, tekstin lukeminen on suositeltavaa myös siinä mielessä, että se antaa pohjatietoja tähän juttuun, joskaan se ei ole pakollinen etukäteisvaatimus. Sellaiselle lukijalle, jota kiinnostaa tekniset seikat ja, joka haluaa saada pyörässä ilmenevistä kitkakertoimista viimeisetkin desimaalit pois, tämä on puolestaan sitä ominta aluetta.

Tämän juttu jatkaa Bikerumor-artikkelin pohjalta – tai tarkemmin sanottuna lähtee eri suuntaan jo alusta lähtien. Syy tälle on, että alkuperäinen kysymyksen asettelu johtaa helposti hakoteille, sillä se lähtee purkamaan asiaa toissijaisten ominaisuuksien sijasta toiminnallisten ominaisuuksien sijaan. Kyllä, jutuilla pitää olla kiinnostava otsikko lukukertojen keräämiseksi, mutta pohdinta toiselta näkökannalta on silti tarpeen.

Toiminnalliset ominaisuudet

Aloitetaan käsitteiden määrittelyllä. Insinööritieteissä on käytössä termit: driving feature ja driven feature. Samoja termejä voidaan käyttää myös mitoista, jolloin termeiksi tulevat driving dimension ja driven dimension. Toiminnallinen ominaisuus (driving) on toiminnan kannalta merkityksellinen tekijä, joka määrittää muita toissijaisia ominaisuuksia tai mittoja.

Esimerkki runkosuunnittelun puolelta voi havainnollistaa tilannetta. Rungon reach-mitta määrittää viistoputken pituuden ja se katkaistaan mittaan ennen liittämistä runkoon. Jos puolestaan käytössä olisi vain tietyn mittainen viistoputki, jota ei voisi lyhentää, se olisi toiminnallinen mitta, joka määrittäisi reach-mitan ja siten rungon geometrian. Arvatenkaan suunnittelua ei haluta tehdä näin.

Takanavan kohdalla toiminnallisia ominaisuuksia ovat ainakin seuraavat:

  • Kestävä ja varmatoiminen rakenne
  • Modulaarinen kokoonpano helpottamaan huoltotyötä ja varaosien saatavuutta 
  • Laakerien valinta kitkan minimoimiseksi ja laakerien käyttöiän maksimoimiseksi
  • Nopea/tiheä kytkentä
  • Vähäiset huoltotarpeet
  • Kilpailukykyinen paino

Ääni, sen taso tai täysi poissaolo ei löydy listasta – miksi? Koska se on toissijainen ominaisuus, joskin positiivinen sellainen.

Vapaaratasmekanismi

Takanavan sisällä oleva kytkin- tai vapaaratasmekanismi määrittää millaista ääntä tai rallatusta takanapa pitää rullatessaan, kun ketussa ei ole vetoa. Jos suunnittelutyö aloitetaan kriteerillä, että äänen pitää olla tietynlainen ja sen johdosta uhrataan toiminnallisia ominaisuuksia, mennään helposti sivuraiteille..

Onyx Racing Products -navat ovat äänettömiä niiden käyttämän vapaakytkimen ansiosta. Sama mekanismi löytyy kaikista navoista, aina junior-koon BMX-navoista sähköpyörähyväksyttyyn Classic-napoihin.

Vapaakytkinmekanismi toimii niin, että navan akselin ja ulkokuoren välissä on tiheä rivistö 8-muotoisia kiilapaloja tai ”sprageja”. Ne mahdollistavat sylinterimäisten pintojen liikkeen yhteen suuntaan, mutta eivät toiseen. Kun pyörimissuunta muuttuu ketjuun kohdistettaessa vetoa, kiilapalat nousevat pystyyn ja kiilautuvat sylinterimäisten pintojen väliin luoden vahvan kytkennän ja vieläpä ilman viivettä! Kaikista navoista löytyy kaksi riviä näitä kiilapaloja, alla olevan kuvan mukaisesti.

Videomuotoinen esitys voi helpottaa systeemin toiminnan ymmärtämistä.

Äänetön toiminta, vähäinen kitka 

Ääni ei synny tyhjästä. Se tarvitsee aina lähteen ja energiaa syntyäkseen. Takanavan rallattava ääni on siis peräisin kuski-pyöräyhdistelmän liike-energiasta. Se määrä liike-energiaa, joka kuluu ääneen on puolestaan pois kuskilta ja pyörältä.

Onyx-napojen käyttämä vapaakytkin on yksi matalakitkaisempia ratkaisuja vapaaratasmekanismin toteuttamiseen. Sen sisältämät kiilapalat ovat kosketuksissa jatkuvasti sylinteripintoihin, mutta niin kevyesti, että kontaktista syntyvä kitka on minimaalinen. Asiaa tutkittiin vuonna 2016 Duke Universityn toimesta seuraavin tuloksin.

Hiljjaiset navat eivät ole siis itseisarvona vähän tai paljon äänekkäämpää parempia. Onyx Racing Products -navat tarjoavat kuitenkin selviä ja tuntuvia toiminnallisia etua. Täysi äänettömyys on mukava ja erittäin tervetullut sivutuote!

Katso custom-kiekkojen valikoima ja pyydä tarjous Onyx Racing Products -napojen ympärille rakennetuista kiekoista!

-Jukka Mäennenä
28.2.2022
@4130.fi

Asiaa jousituksesta – Kuraläppä podcasin 67. jakson lisäpöytäkirja

Oli ilo ja kunnia päästä Kuraläppä podcastiin puhumaan jousituksesta, sen toiminnasta ja säädöistä. Tuloksena on Henri Lukinmaan ja isäntä Bob Jakovskin kanssa niputettu tietopaketti, jolle tuli kestoa peräti 2 tuntia. Muutamaa jaksossa sivuttua teemaa on hyödyllistä vielä syventää teksti-, kuva- ja videomuodossa.

Tästä päästäänkin artikkeli aiheesee eli eräänlaiseen lisäpöytäkirjaan podcast-jakson päälle! Jos missasit jakson ekassa lähdössä, korjaa tilanne alta löytyvästä linkistä.

Apple Podcasts / Kuraläppä – 67: jousituksen perusteet

Jousen ja vaimentimen tehtävät

Jokaisesta iskunvaimentimista, oli se sitten keula tai takaiskari, löytyy jousi ja vaimennin. Tästä säännöstä ei löydy poikkeuksia eli molempia tarvitaan jousituksen toimintaan. Näiden komponenttien toiminta ja roolit eroavat toisistaan muutamalla merkittävällä tavalla.

Jousen tehtävä on kannatella ajajan ja pyörän painoa. Sen toiminta on pituus- tai positioriippuvainen, miten asian haluaakaan ilmaista. Toisin sanoen, jousen aikaan saama voima riippuu siitä, miten paljon sitä on painettu kasaan. On todennäköisesti helppo hahmottaa, että pohjaan painettu keula tai iskari haluaa palautua suuremmalla voimalla kohti lepotilaa kuin vastaava komponentti, jota on painettu kasaan vaikkapa vain 10 % joustomatkasta. On myös huomion arvoista, että jousi ei sido liike-energiaa, vaan palauttaa sen ( lähes) häviöttömästi takaisin paluuliikkeen aikana.

Vaimentimen toiminta on puolestaan nopeusriippuvainen. Mitä nopeammin vaimenninta painetaan kasaan eli mitä suurempi liikenopeus, sitä suurempi syntyvä vaimennusvoima on. Hieman yksinkertaistaen, vaimentimen voi painaa hitaasti pohjaan ja se tähän asentoon lepotilan kaltaisesti. Vaimentimen tehtävä on nimensä mukaisesti vaimentaa eli sitoa liike-energiaa niin sisäänpäin- kuin paluuliikkeessä.

Eroja ja yhtäläisyyksiä on summattu oheisessa taulukossa.

KomponenttiTehtäväRiippuvuussuhdeToteutustapa ja rakenne
JousiAjajan ja pyörän massan kannatteluAsento tai pituusIlma- tai kierrejousi tai niiden yhdistelmät
VaimenninLiike-energian sitominen eli vaimennusLiikenopeusHydraulinen – vaimentimen toiminta perustuu öljyn virtauksen rajoittamiseen

Vaimentimen toiminta

Henri summasi osuvasti episodin aikana, että kaikki korkealuokkaiset vaimentimet, löytyivät ne sitten autoista, lentokoneista tai motocross-pyöristä, käyttävät samaa perusperiaatetta toimiakseen eli öljyn virtauksen rajoittamista. Yksinkertaisimmillaan se voidaan toteuttaa virtauskanavalla eli tietyn kokoisella reiällä, jonka läpi öljyn pitää virrata kompressio- tai paluuliikkeen aikana. Mitä nopeampi liike, sitä nopeammin öljyn pitää virrata vaimentimen sisällä kammiosta tai osasta toiseen ja sitä suurempi vaimennusvoima on. Rakenteeseen saadaan säädettävyyttä asettamalla kartiomainen säätöneula virtausaukon yhteyteen. Neulan kärjen etäisyyden asettaminen virtausaukosta vaikuttaa sen kokoon ja siten syntyvään vaimennusvoimaan.

EXT Storia LOK v3 -iskari purettuna. Kuva: extremeshox.com

Tällainen rakenne tuottaa kuitenkin useimmissa tapauksissa vähemmän kuin halutut ajo-ominaisuudet. Yhtenä mainittavana puutteena on vaimennusvoiman kohoaminen tarpeettoman suureksi liikenopeuden kasvaessa, joka tuo tunteen, että keula tai takaiskari lyö läpi tai niin sanotusti tukottaa. Shimmilevyjen pinoaminen männän päälle (joita löytyy useimmista vaimentimista kaksi kappaletta) antaa huomattavasti paremmat ominaisuudet ja ennen kaikkea säätömahdollisuuksia juuri haluttujen vaimennusvoimien ja käytöksen saavuttamiseksi. 

Shimmilevyjä voi ajatella pyöreinä lautasjousina. Mitä nopeampi liikenopeus, sitä enemmän ne taipuvat ja sitä suuremmaksi virtauskanavat muodostuvat iskarin sisällä olevalle öljylle. Se, että miten männät, shimmipakat ja monet, monet muut iskarin sisällä olevat ja sen toimintaan vaikuttavat komponentit mitoitetaan ja valmistetaan ovat seikkoja, jotka erottavat yhden iskarin toisesta.

Takaiskarin toimintaperiaate on esitetty ansiokkaasti oheisella videolla. Kyseessä on twin tube -mallinen iskari, mutta toimintaperuste on sama iskarityypistä riippumatta.

Jousen toiminta ja eri tyypit

Se vaimentimesta. Vaikka jousi mielletään usein iskunvaimennuksen yksinkertaisemmaksi komponentiksi, sen roolia ja merkitystä ei sovi sivuuttaa. Jaksossa mainittu Vorsprung Suspension keskittyykin jousituksen päivitystuotteillaan nimenomaan jousipuoleen. Merkin nokkamies Steve Matthews on sanonut osuvasti, että hänen mielestään nimenomaan jousissa on suurempi kehityspotentiaalia kuin vaimenninpuolella. Vorprungilta löytyykin peräti kolmea keuloihin suunnattua tuotetta: Luftkappe-ilmamäntäSecus-negatiivijousi ja Smashpot-kierrejousikitti.


Takaiskarien puolella on Monarch- ja Super Delux -malleihin tarjottavaa Tractive-päivitystä.

Mutta takaisin itse aiheeseen eli jousen toimintaan ja samalla eri jousivaihtoehtojen eroihin eli mitä yhtäläisyyksiä tai eroja ilma- ja kierrejouselta voi odottaa.

Ilmajousen toiminta perustuu ilman käytökseen painestetussa kammiossa. Kun ilmakammio on täytetty tiettyyn paineeseen ja se pienenee eli tilavuus laskee kompressioliikkeen aikana, sama määrä ilmaa on entistä pienemmässä tilassa, mikä saa aikaan korkeamman paineen ja siten myös jousivoiman. Jos tilavuuksia ja paineita on laskenut esimerkiksi peruskoulun penkillä, voi muistaa, että käytös ei ole suoraviivaista tai lineaarista – Boylen lain mukaan. Toisin sanoen, jos joustomatkan, ilmajousen ja siitä syntyvän jousivoiman yhteispeli ei muodosta suoraa viivaa. Jos joustomatkaa käytetään puolet, siinä ilmenevä jousivoima on alle puolet jousivoimasta, joka ilmenee täyden joustomatkan käytöllä. 

Kierrejousen käytös on puolestaan usein täysin suoraviivaista eli jousivakio on sama kaikissa kodin, vaikkapa 10 N/mm tai 450 lbs/in. Lisäksi kierrejousella on se mukava ominaisuus, että sen toiminta on täysin lämpötilasta riippumatonta. Se, että ajaako nollakelissä tai hellesäällä ei vaikuta jousen osalta jousituksen säätöihin. Vaimentimen osalta tilanne on eri, sillä lämpötilan lasku nostaa öljyn viskositeettia ja joskus jopa merkittävissä määrin niin, että kesä- ja talvikeleille on syytä olla omat öljyt.

Haasteeksi ilmajousella tulee, että jousivakio voi olla joustomatka keskialueelta (jep, se alue, missä sitä kantavuutta aina haetaan) pienempi kuin joustomatkan alussa. Tämä ei ole arvatenkaan ideaalia, koska alkuherkkyys ei ole paras mahdollinen, mutta samaan aikaan jousitus sukeltaa tarpeettoman helposti keskialueelle tai sen läpi, kun se lähtee liikkeelle.

Eroja ja toimintaa on kuvattu oheisessa periaatekuvassa ja sen alta löytyvässä taulukossa.

MalliJousivakion käytösHyödytHaitat
IlmajousiProgressiivinen – ainakin jossakin määrin– Säädettävyys
– Keveys
– Korkeampi kitka
– Joskus vähemmän kuin ideaali jousivakion käytös
– Huoltotarve
– Toimintavarmuus
KierrejousiLineaarinen/suoraviivainen (tyypillisesti)– Lineaarinen toiminta
– Matala kitka ja hyvä alkuherkkyys
– Varmatoimisuus
– Säätötoimet ja tarve eri jousivakioille
– Paino

Painauma

Painauma tai sagi on se joustomatkan määrä, jonka jousitus painuu kasaan pyörän ja kuskin painon alla. Pyörä on hyvä mainita tässä erikseen syystä, että muilla huomattavasti painavimmilla (moottori)ajoneuvoilla tämä on merkityksellinen seikka ja jousitus ei ole täydessä lepopituudessaan kuin tilanteissa, joissa renkaat ovat ilmassa. Samaa ilmiötä on havaittavissa myös pyörissä tietyllä setupilla. Kevyillä jousivakioilla ja herkkätoimisella kierrejousi-iskarilla painamaa todellakin ilmenee muutama milli vain pyörän omasta painosta johtuen. 

Jo tässä kohtaa on syytä mainita, että painauman suositukset liittyvät ainoastaan takapään jousitukseen – josta lisää myöhempänä. 

Painaumassa on syytä selvittää runko- tai pyörävalmistajan suositus. Jos sitä ei ole, 30 % arvoon tähtääminen on hyvä lähtökohta ja hienosäätöä voi tehdä tästä molempiin suuntiin muutaman prosenttiyksikön verran. Traili- tai xc-pyörässä painauma voi olla vain 25 %, kun taas pitkäjoustoisessa dh-pyörässä se voi olla peräti 35 %. Painauma on oikealla alueella, kun seuraavat kohdat täyttyvät:

  • Jousitus ei ole pintakova tai ei toisaalta ”ui” jatkuvasti liian syvällä.
  • Pohjaamista ei tapahdu odottamattomasti tai tilanteissa, joissa täyttä joustomatkaa ei ole tarvetta käyttää.
  • Pyörä vastaa halutulla tavalla kuskin liikkeisiin ja painopisteen siirtoihin.

Kierrejousi-iskarin kohdalla tarkan painauman mittaaminen ei ole yhtä yksioikoista kuin ilmaiskarilla. Siihen löytyvät ohjeet oheisesta aiemmin julkaistusta artikkelista. 

Samojen prosenttisuositusten seuraaminen ei tuota kuitenkaan välttämättä haluttua lopputulosta keulan kohdalla. Tärkeintä onkin, että pyörän käytöksestä saadaan tasapainoinen niin, että etu- ja takapää ovat samaa paria! Se että onko painauma keulassa lopulta 15 vai 20 % tämä toteutuessa on toissijaista. 

Keulan painaumaan vaikuttaa huomattava määrä muuttujia: rungon geometria, stemmin pituus, ajoasento ja alustan mahdollinen kallistuskulma. Tästä syystä yksiselitteisen suositusten antaminen lukuina vie parhaimmillaan vain ampumaetäisyydelle halutusta setupista. Aiheesta voi lukea lisää Bikerumor.com -sivustolla ilmestyneessä AASQ-artikkelista #129.

Säätötoimet

Säädöt ja niiden etsiminen ovat kestosuosikki, mitä keskusteluaiheisiin tulee. Systemaattinen lähestymistapa on paras menettely edetä, mitä tulee oikeiden säätöjen etsintään. Järjestyksenä voidaan käyttää seuraavaa:

  • Jousivakio ja painauma
  • Paluuvaimennus
  • Hitaan liikkeen sisääpäinvaimennus – LSC
  • Nopean liikkeen sisääpäinvaimennnus – HSC

Säätöjä on hyvä tehdä vain yksi nopeusalue tai nappula kerrallaan. Haarukointi, josta löytyy tarkka kuvaus aiemmin julkaistusta artikkelista, on hyvä ja (melkein) pomminvarma tapa saada säädöt kohdilleen tai ne ominaisuudet irti, mitä senhetkisestä kalustosta on saatavissa.

Huoltaminen

Kuraläpän jakson loppupuolella puhuttiin tärkeästä osa-alueesta – nimittäin säännöllisestä huollosta. Hienoinkaan jousituskomponentti ei toimi suunnitellusti, jos sisältä löytyvä öljy on menettänyt ominaisuutensa, rakenteessa on epäpuhtauksia tai vaikkapa vuotava tiiviste.

Kitka on jousituksen toiminnan vihollinen numero 1! Lepo- ja liikekitkan johdosta jousi, vaimennin tai koko iskunvaimennin ei vastaa ominaisuuksiltaan ikinä, mitä se teoriapohja ja laskennalliset mallit voivat kertoa. Mitä enemmän ja mitä useammassa komponentissa ilmenee kitkaa, sitä enemmän se haittaa jousituksen toimintaa.

Säännöllinen huolto minimoi kitkan, parantaa jousituksen toimintaa tuntuvasti ja pidentää myös arvokkaiden komponenttien käyttöikää niin, että toistensa suhteen liikkuvat osat – kuten vaikkapa liukuputket ja -holkit ­– eivät pääse kulumaan ennenaikaisesti.

Keulan alajalkahuolto onnistuu keneltä tahansa asiasta kiinnostuneelta kotimekaanikolta, kuten myös ilmaiskarin ilmakannun huolto. Sitä pidemmälle menevät huoltotyöt on hyvä jättää asiaan erikoistuneiden palvelutarjoajien suoritettavaksi, joilta löytyy tietotaito ja toimien edellyttämät erikoistyökalut, joita voidaan tarvita joskus iso valikoima.

Jos kiinnostuit aiheesta, katso jousitustuotteiden ja -päivityskomponenttien valikoima nettikaupan puolelta.

Keulat
EXT ERA v2
MRP Ribbon Coil LT
MRP Bartlett

Takaiskarit
EXT Storia LOK v3
EXT ARMA v3
EXT E-Storia
MRP Hazzard
MRP E-Hazzard

Kierrejouset
MRP Enduro SL
EXT
Sovitelevyt


Päivitystuotteet
Fast SC4 -vaimennin
Fast UP -vaimennin
MRP Ramp Control -patruuna
MRP Ramp Control Pro -patruuna
Vorsprung Luftkappe -ilmamäntä
Vorpsrung Secus -negatiivijousi
Vorsrpung Smashpot -kierrejousikitti
Vorsprung Tractive -muutostyö

Huoltotyö
Keulahuolto ja liukuholkkien hoonaus
Iskarihuollot

-Jukka Mäennenä
2.2.2022
@4130.fi
@jukka4130