Italialaisen EXT:n perustaja Franco Fratton vieraili toistamiseen Blisterreview.com -sivuston tuottamalla Bikes and Big Ideas -podcastissa. Ensimmäinen kerta otti paikkansa alkukeväästä 2022 ja sen pohjalta tehdyt muistiinpanot löytyvät tästä.
Nyt toisella vierailukerralla sukelletaan entistä syvemmälle jousituksen ja vielä tarkemmin iskunvaimentimien toimintaan – aihepiiri, josta Frattonilla on vuosikymmenten kokemus aina F1- ja WRC-autoista lähtien. Episodin nimi kuvaa sisältöä hyvin: A Very Deep Dive on Suspension with EXT’s Franco Fratton, Pt. 1. Tarjolla on siis kohtuullisen syvälle ulottuva sukellus jousituksen maailmaan!
Alla on pääkohtia ja muistiinpanoja yli 75-minuuttisesta keskustelusta. Kursiivilla lisätyt osat ovat allekirjoittaneen huomioita ja niitä löytyy kohdista, jossa ne saattavat tuoda lisäarvoa.
Iskunvaimentimen komponentit
Iskunvaimennin koostuu kahdesta osasta: jousesta ja vaimentimesta. Jousi on positioriippuvainen eli se ”ymmärtää sijainnin”. Vaimennin on puolestaan liikenopeusriippuvainen ja ei ”välitä missä kohtaa joustomatkaa tai iskunpituutta ollaan, vaan millä nopeudella siihen on siirrytty. Vaimentimen toimintaan liittyy myös frekvenssi eli millä tiheydellä se muuttaa nopeutta ja/tai suuntaansa.
Vaimentimen tehtävät
Vaimentimen tehtävä on kontrolloida jousen liikettä, kannatella ajajaa ja säilyttää pyörän geometria, minimoida renkaan ja alustan välisen kontaktivoiman vaihtelu (engl. contact patch load), mikä edistää rengaspitoa ja lisätä ajomukavuutta.
Vaimentimen rakenne
Kaikki vaimentimet perustuvat öljynvirtauksen rajoittamiseen. Rakenteita on lukuisia, joista yksinkertaisin on virtausaukko (engl. orifice). Sen toiminnan hahmottaa esimerkiksi tavallisen (öljy)ruiskun avulla. Kun ruiskusta painaa öljyä tai muuta nestettä läpi rauhallisella tahdilla, siitä syntyy tietty vastus. Kun öljyä painetaan ulos nopeammin, vastus kasvaa ja usein huomattavasti.
Maastopyöräiskunvaimentimien suunnittelusta tekee haastavan niiden hyvin rajallinen koko ja laaja liikenopeuksien skaala, joissa vaimentimien pitää toimia. ;isäksi on tilanteita, joissa minimaalinen vaimennusvoima olisi ajo-ominaisuuksien suhteen edullista.
Oheinen HBC-pohjauskontrollin toimintaa esittelevä video ilmentää hyvin iskunvaimentimen toimintaa periaatetasolla.
Twin tube- ja monotube-malliset iskunvaimentimet
Twin tube -mallisia iskunvaimentimia pidetään joidenkin mielestä kehittyneimpinä rakenteina, mitä iskunvaimentimissa on käytössä. Tämä ei ole kuitenkaan totta ja itse asiassa ensimmäiset modernit iskunvaimentimet olivat juurikin twin tube -mallisia. Hyvin toimivan monotube-mallisen iskunvaimentimen suunnittelu on usein haastavampaa.
Moottoriurheilussa, esimerkiksi autoissa, edellytetään usein suuria vaimennusvoimia hitaan liikkeen sisäänpäinvaimennukselta. Tässä yhteydessä twin tube -iskarit tarjoavat etuja. Maastopyörissä tarvittavat vaimennusominaisuudet ja kriteerit eivät ole kuitenkaan samat.
Jousitettu vs. jousittamaton massa
Jousitettu massa tarkoittaa ajoneuvon osaa, jota jousitus ”kannattelee” eli siis eturunko, satula, satulatolppa, kammet ja tietenkin pyörän päällä oleva kuski.
Jousitus pyrkii eristämään maastonmuodoista johtuvista iskuista ja tärinästä. Jousittamaton massa käsittää puolestaan ne osat, jotka liikkuva jousituksen mukana. Yleisesti tunnustettu lainalaisuus on, että mitä pienemmäksi jousittamattoman massan määrä saadaan jousitettuun massaan nähden, sitä parempi. Jousitetun ja jousittamattoman massan erottelua käytiin läpi aiemmassa artikkelissa konkreettisin esimerkein.
Maastopyörissä jousittamattoman ja jousitetun massan erottaminen toisistaan ei ole välttämättä intuitiivisella tasolla helppoa. Moottoriurheilussa asia konkretisoituu monta kertaluokkaa paremmin, kuten oheisesta videosta on nähtävissä; jousitettu massa pysyy erittäin vakaana ja jousitettu massa liikkuu.
Säätöalueen tai kliksujen määrä ei korreloi vaimentimen laadun tai suorituskyvyn kanssa
Iskunvaimentimen vaimennussäätöjen kliksujen määrä ja/tai säätöalue eivät ole hyvä kriteeri iskarin suorituskyvyn tai ”laadun” arvioimiseen. Hyvin laaja säätöalue voi mennä pitkälle ”ei-käytettävälle” puolen.
Hitaan ja nopean liikkeen sisäänpäinvaimennus ja ”the knee”
Hitaan liikkeen sisäänpäinvaimennus tarkoittaa sellaisia iskunvaimentimen männänvarren nopeuksia, jotka ilmenevät mm. ajajan painopisteen siirtojen johdosta. Vaimennusalue ei liity siis ajonopeuteen, vaan männänvarren nopeuteen, joskin nopeampi ajaminen tuottaa usein suurempia nopeuksia myös iskarille.
Hitaan liikkeen sisäänpäinvaimennus on voimakkaampaa kuin nopean liikkeen. Kuvaajalla esitettynä sen kulmakerroin on siis suurempi eli vaimennusvoima kohoaa nopeammin liikenopeuden funktiona.
Siirryttäessä nopean liikkeen alueelle, vaimennus voi käyttäytyä degressiivisesti, lineaarisesti tai progressiivisesti. Viitaten 32:20 kohtaan.
Jos vaimennusvoima kasvaisi yhtä voimakkaasti koko liikenopeuden skaalalla kuin se tekee hitaan liikkeen alueella, nopeissa iskuissa vaimennusvoima olisi tarpeettoman suuri, mikä johtaisi vähemmän kuin haluttuihin ajo-ominaisuuksiin ja epämukavuuteen pyörän päällä.
Kitka – minimoi se!
Ei ole väliä, mitä vaimentimen tai jousen puolella tehdään, jos systeemin toiminnassa on merkittävästi kitkaa. Kitka haittaa jousituksen toimintaa kaikilla osa-alueilla ja ei päästä jousituksen ominaisuuksia ilmentymään.
Käytännön toimia kitkan minimoiseksi:
- Tarkista miten keulan liukuputket liikkuvat alajaloissa ilman jousta ja vaimenninta. Alajalkojen pitäisi liikkua hyvin kevyesti, vain kahdella sormella painamalla, mutta rakenteessa ei pitäisi olla silti välystä. Jos kitkaa on merkittävästi enemmän, liukuholkkien hoonaus on suositeltava ensimmäinen toimi.
- Takaiskarin kohdalla on syytä tarkistaa linkkujen laakerien kunto ja iskarin kiinnityksessä käytettävä hardware ja miten se liikkuu iskarin liukuholkeissa.
Korkea IFP-paine lisää rakenteeseen ”ekstrajousen”
IFP eli internal floating piston vastaa iskarin sisäosan tilavuuskompensaatiosta. Joustoliikkeen aikana männänvarsi liikkuu iskarin sisälle, josta syntyvä muutos tilavuudessa pitää kompensoida. Muussa tapauksessa tuloksena olisi hydraulinen lukko. Useat valmistajat käyttävät hyvin korkeita IFP-paineita, 150 psi ja yli, mikä luo rakenteeseen ylimääräisen jousen iskunpituuden loppua kohden. EXT-iskareissa ei ole tätä ominaisuutta ja ne ovat suunniteltu toimimaan erittäin matalilla, vain 55 psi suuruisilla IFP-paineilla.
A damper vs. the damper
Hyvä iskunvaimennin pystytään saattamaan pienillä muutostöillä toimimaan erinomaisesti lähes minkä tahansa pyörän ja kuskin tarpeita varten. Se, että paras mahdollinen toiminta saataisiin ulos suoraan paketista vedettynä pelkästään ulkoisilla säädöillä, ei ole mahdollista. Tästä voikin johtaa erottelut kahdesta termistä: a damper ja the damper. Ensimmäinen saadaan konfiguroitua suumpaan osaan käyttötarkoituksista, jälkimmäinen on puolestaan kustomoitu ja hyvin tiettyyn käyttötarkoitukseen rajattu kuskin, pyörän ja muiden tietojen pohjalta.
Kuuntele koko haastattelu ohesta!
-Jukka Mäennenä
29.10.2022