JOUSTAAKO osa 4

(Artikkeli julkaistu MK-lehti 2 / 96)

Jousitusta käsitellyt juttusarjamme on edennyt loppusuoralle, joten on varsin kohtuullista ottaa käsittelyyn jousituksen toinen peruselementti l. itse jousi. Liian usein ajokäytöksestä puhuttaessa keskitytään iskunvaimentimiin ja kuitenkin toimivan jousituksen perusedellytyksiin kuuluu oikein mitoitetut jouset.

Perusteoriaa

Nykyaikaisissa kelkoissa käytetään pääasiassa kierrejousta ja vääntöjousta. Normaali yhdistelmässä suksen jousena toimii kierrejousi. Telaston etupukissa on myös hyvin yleisesti kierrejousi, mutta myös vääntöjousia löytyy erityisesti edullisimmista kelkkamalleista. Takapukista sen sijaan löytyy molempia ratkaisuja, ehkä vääntöjouset ovat jonkin verran yleisempiä. Jousituksen toimivuuden kannalta ei jousityypillä ole suurtakaan merkitystä. Oikea mitoitus sen sijaan ratkaisee kokonaisuuden toiminnan. Jousia on saatavana useita eri jäykkyyksiä, joko kelkkavalmistajan varusteluettelosta tai tarvikemarkkinoilta. Jäykkyyttä kuvataan ns. jousivakiolla. Kierrejousen kyseessä ollen jousivakion yksikkönä käytetään N/mm tai kg/mm. Yksikkö kertoo monenko kilon tai Newtonin voimalla jousta täytyy puristaa, jotta se painuisi kasaan yhden millimetrin. Vaikka meidän tulisi käyttää SI-järjestelmän mukaista yksikköä N/mm monelle lienee tutumpi vanha yksikkö kg/mm, joten puhutaan kiloista mieluummin kuin Newtoneista. Kuvassa 2 on kaava jousivakion K laskemiseksi. Kaavassa G on raaka-aineesta johtuva tekijä nimeltään liukumoduli. Jousiteräkselle käytetään arvoa 8500 kp/mm2. Jousilangan halkaisija d on kaavassa neljänteen potenssiin, joten langan vahventaminen esim. 8 mm -> 9 mm nostaa jousivakiota noin 60 %. Viivan alapuolella on jousen pituuteen vaikuttavat tekijät eli n, joka tarkoittaa jousikierrosten lukumäärää ja D, joka on kierrejousen keskihalkaisija. Mikäli jousikierrosten lukumäärä lisääntyy ja keskihalkaisija suurenee se merkitsee, että pitempi matka jousilankaa on kierretty jouseen. Kun jousen toiminnassa on pohjimmiltaan kysymys, joko jousilangan kiertämisestä tai taivuttamisesta, jousityypistä riippuen, on selvää, että pitempää lankaa on helpompi taivuttaa tai kiertää kuin lyhyttä. Toisaalta ohuempi lanka panee vähemmän hanttiin kuin paksumpi. Nämä asiat on kuvan 2 kaavassa saatettu matemaattiseen muotoon. Jousen vapaa pituus L on huomioitava asia jousta valittaessa. Samoin jousen maksimipuristuma, jota usein merkitään f-max. Maksimipuristumaa voivat rajoittaa jousen mekaaniset mitat l. jousi puristuu kokoon niin, että langat ovat vastakkain. Toinen rajoittava tekijä on jousilangan kesto, mikäli jousta puristetaan liikaa langan myöntöraja ylittyy ja jousi kuoleutuu.

Jousen valinta ja asentaminen

Jousien muuttaminen tulee kysymykseen mikäli kelkkaa käytetään kilpailutarkoituksiin, kuljettaja on normaalia painavampi tai käyttöolosuhteet jostain muusta syystä poikkeavat normaalikäytöstä. Useimmat kelkkavalmistajat rakentavat laitteensa keskivertokäyttäjää ajatellen ja niin myös jousivalinnoissa on tehty kompromisseja. Ennenkuin jousia vaihdetaan kannattaa tarkastella ne säätömahdollisuudet, jotka valmistaja on jousitukseen tehnyt. Kierrejousille on olemassa joko portaaton tai 5-7 portainen esijännityksen säätö. Hakaneulajousille on normaalisti kolme tai neljä asentoinen säätöpalikka.

Tarkastellaan esimerkkinä moottorikelkan suksen jousitusta. Kelkan etujouset ovat normaalitapauksissa jäykkyydeltään luokkaa 2,5 kg / mm ja yleinen esijännityksen säätö on 1015 mm. Käytännössä jousta on näin ollen puristettu kasaan 10 - 15 mm, iskunvaimentimeen asennuksen yhteydessä. Ts. jousessa vaikuttaa 25-37,5 kg puristusvoima jousituksen ollessa täysin auki. Kelkan painosta lepää suksen varassa noin 70 - 80 kg kelkkatyypistä ja jousituksen säädöstä riippuen, joten kelkan oma paino painaa jousta kasaan, kelkan ollessa tasaisella alustalla vielä noin 20 - 25 mm. Jousitusrakenteen vipusuhde vaikuttaa siihen kuinka paljon vaimentimen 20 - 25 mm painuma merkitsee suksen joustomatkassa, mutta 30 - 40 mm lienee jonkinlainen keskiarvo. Jos etujousituksen joustomatka on kokonaisuudessaan 170 mm niin kelkan omapaino käyttää joustovarasta vajaan neljänneksen. Tämä lienee varsin normaali tilanne. Jos sinun kelkassasi säätö on edellä mainitun tapainen ja ajettaessa ei tapahdu pahempia pohjaamisia ja ohjaustuntuma on riittävä, niin mitä ilmeisimmin jousi on jäykkyydeltään oikea. Mikäli joudut, ajokäyttäytymisestä johtuen, esijännittämään jousta huomattavasti enemmän esim. niin, että kelkan etupää omasta painostaan käyttää joustovarasta vain alle 20 mm on todennäköistä, että jouset ovat liian löysät. Luonnollisesti päinvastaisessa tapauksessa 1. silloin kun jousta ei voi esijännittää juuri laisinkaan on mahdollista, että jousi on liian jäykkä.

Kuten aikaisemmin todettiin, valmistajalta yleensä löytyy ohjelmassa oleviin kelkkamalleihin valinnaisvarusteena eri jousivaihtoehtoja. Tämä pätee erityisesti urheilukelkkojen kohdalla. Mikäli valinnaisvarusteena jousia löytyy, kannattaa aina käyttää niitä, sillä valmistaja on jo huolehtinut jousen sopivuudesta ko. kelkkatyyppiin. Mikäli jousia joudutaan hakemaan yleisluettelon pohjalta on syytä kiinnittää huomiota muutamaan mitoituksen kannalta olennaiseen asiaan.

Ennen uuden jousen hankintaa täytyy tarkastella jousen jäykkyyden lisäksi perusmitat eli vapaa pituus ja maksimi puristusmatka.

Jos kelkassamme on paikallaan esim. 2.1 kg / mm jousi pituudeltaan 220 mm ja ko. kelkan iskunvaimentimen maksimiliike on 105 mm, voidaan jousta esijännittää enintään 25 mm koska ko. jousen maksimipuristuma on 130 mm. Mikäli jousta esijännitetään enemmän kuin 25 mm niin parhaassa tapauksessa jousi ainoastaan kuoleutuu ja pahimmassa tapauksessa jousilangat painuvat yhteen ja jousitus pohjaa "rauta rautaa vasten" ja rakenteiden vaurioituminen on varmaa. Mikäli alkuperäistä 2.1 kg / mm jousta halutaan jäykentää löytyy taulukosta useita vaihtoehtoja, jotka sopivat. Taulukossa seuraavana on 2.9 kg/mm jousi, pituus 220 mm ja puristuma 131 mm eli tämä käy varmasti. Löytyy myös 3.1 kg / mm jousi, pituus 220, mutta puristuma on vain 118 mm joten jousta ei voi esijännittää kuin 118 mm - 105 mm eli 13 mm. Jos halutaan käyttää 3.1 kilon jousta ja 13 mm esijännitys tuntuu vähäiseltä täytyy jousen vapaata pituutta kasvattaa.

Taulukosta löytyy 240 mm pitkä 3.1 kilon jousi, jota voi puristaa 133 mm, joten jousi on käyttökelpoinen, mikäli pituus ei aiheuta ongelmia.

Saman tyyppinen tarkastelu on tehtävä valittiinpa jousta sukseen, alustan etupukkiin tai alustan takapäähän. Eli tärkeitä elementtejä jäykkyyden lisäksi ovat jousen vapaa pituus ja maksimipuristuma. Huomioitavaa on myös, että maksimipuristuma lasketaan jousen vapaasta pituudesta, joten esijännittäminen vähentää puristumaa.

Hakaneulatyyppisissä jousissa on yleensä tyydyttävä valmistajan valikoimiin, sillä jouset ovat muodoltaan yksilöllisiä ja eri kelkkamerkkien jouset eivät juurikaan ole sovitettavissa toisiinsa.

Eräs nimi on osittain harhaanjohtava, sillä kallistuksenvaimennin on itseasiassa vääntöjousi, jolla suksien jousitus on kytketty toisiinsa. Toiminnallisesti tämä vääntöjousi kyllä vähentää kelkan kallistumista kaarreajossa. Kuten tiedämme nopeassa pitävässä kaarteessa kelkka pyrkii kallistumaan ulkokaarteeseen päin ja ulkokaarteen jousitus painuu kasaan. Samalla tukivarteen kytketty kallistuksenvaimennin lähtee kiertymään ja pyrkii puristamaan myös sisäkaarteen puoleista suksen jousitusta. Mitä jäykempi kallistuksenvaimentimena käytetty vääntösauva on, sitä suuremmassa määrin suksien joustoliike vaikuttaa toisiinsa. Jousien valintaan ja jousituksen säätöön on vaikea antaa mitään yleisiä ohjeita, sillä muutettavia tekijöitä on paljon ja kelkkamallit poikkeavat melkoisesti toisistaan. Paras keino on omakohtainen kokeilu. Nykyaikaiset urheilukelkat ovat jo vakiokunnossa säädettävissä monella eri tavalla. Kokeile vakiosäätöjen antamat mahdollisuudet, ennenkuin ryntäät jousi- tai iskunvaimenninkauppaan.