KYTKIN - voimansiirron sydän

(Artikkeli julkaistu MK-lehti 1 / 95)

Tässä jutussa pyrin antamaan yleisluonteisia ohjeita kytkimen säätöjen muuttamiseen. On paras käyttää sanaa muuttamiseen, sillä sana parantaminen on vähän niin ja näin. Kelkkavalmistajat käyttävät runsaasti aikaa ja osaamista hakiessaan kelkkamalliinsa sopivat säädöt. Valmistajilla on myös käytössä moottoreidensa tehokäyrät, kelkan välitykset, telamaton ominaisuudet ja runsaasti kokemusperäistä tietoa eri tekijöiden vaikutuksesta. Kotivirittäjä toimii liian usein pelkän perstuntuman perusteella. Tietysti, jos omaa hyvän analyyttisen ahterin, voi saada parannusta aikaan. Heti aluksi on syytä oikoa erityisesti nykyisen kelkkacrossin C-luokan porukan ja osin enduroporukan käsitystä, että kytkintä säätämällä kelkkaan löytyisi lisää potkua. Moottori antaa sen tehon minkä antaa ja 35 hv C-luokan kelkka kulkee vakiovälityksellä n. lOOkm/h. Siihen mitä tapahtuu välillä O - lOOkm/h voidaan tietysti jonkinverran vaikuttaa kytkimen säädöllä.

Kuten edellisen numeron tekniikkajutussa totesin, kytkin rakennetaan moottorin ominaisuuksien mukaan. Mikäli moottori on vakiokunnossa ja teknisesti virheetön yhdeksässä tapauksessa kymmenestä valmistajan tekemä kytkinviritys on paras mahdollinen ns. normaalikäyttöön. Jos kuitenkin haluat muuttaa kelkkasi säätöjä a) koska käytät laitettasi esim. kilpailutoimintaan b) teknisestä mielenkiinnosta, niin hyvä on yritetään, mutta varaudu myös negatiiviseen lopputulokseen.

Aluksi pari perussääntöä:

Moottorin, kytkimen, variaattorin, hihnan ja koko kelkan on oltava kunnossa ja oikein säädetty. Säätö on säätöä ja korjaus on korjausta 1. säätämällä ei voi poistaa esim. kuluneiden laakerihelojen aiheuttamaa ongelmaa.

Kirjaa ylös tekemäsi muutokset, myös alkuperäinen säätö. Voi olla, että joudut palaamaan lähtöpisteeseen.

Muuta yhtä elementtiä kerrallaan ja testaa muutoksen vaikutus esim. vertailukelkalla tai mittausvälineillä.

Jos olet muuttanut moottoria, yritä saada muutetun moottorin tehokäyrä. Viritysosan valmistaja voi ehkä auttaa, samoin kelkan maahantuoja. Viimekädessä jokin viritysfirma mittaa moottorin esim. Totaltek Ky Rovaniemellä tai Autohiomo Oy Helsingissä.

Mieti etukäteen mitä ominaisuutta haluat muuttaa. Yleishyvää, jolla kaikki ominaisuudet paranisivat, ei ole olemassa, kuin Aku Ankan "Akumiitti" sitä kun lorauttaa tankkiin, niin kyllä lähtee.

Esimerkissä on kaksi erityyppistä moottoria. Toinen kuvaa normaalia vakiokelkan moottoria ja toinen on viritetty antamaan maksimaalista huipputehoa. Vakiokelkan kytkin kytkee yleensä noin 3000r/min tienoilla, jolloin kone antaa täydellä kaasulla n. 35hv eli vähintäänkin riittävästi kelkan ripeäänkin liikkeelle lähtöön. Moottori antaa huipputehonsa n. 60hv 6000r/min:ssa eli luonnollisesti haluamme, että kytkin vaihtaa isommalle tällä alueella, jolloin meillä on maksimaalinen teho käytettävissä. Normaaliviritteinen moottori antaa yleensä parhaan tehonsa laajalla alueella, tässä n. 1500r-/min. Tällaisen moottorin kytkimen säätäminen on helppoa, sillä säädön tarkkuus ei ole oleellinen. Toinen moottori on tarkka säädettävä paitsi moottorin itsensä kannalta myös kytkimen kannalta. Tehoa on, mutta huippu vain 400 kierroksen alueella. Kone ei oikein käy alle 5000r/min ja toisaalta teho putoaa jyrkästi yli 9000r/min. Jos halutaan riittävä teho koneesta ja starttivaiheessa kytkin saa kytkeä 5000-6000r/min välillä. Kytkimen täytyy vaihtaa ja alasvaihtaa erittäin kapealla tehoalueella 9000r/min kohdalla. Tämän tyyppinen moottori vaatii kytkimeltä paitsi hyvää säätöä myös virheetöntä kuntoa. Jokainen voi kuvitella, mitä tapahtuisi jos em. moottoreiden kytkimet vaihdettaisiin keskenään. Kisakelkka ei jaksaisi lähteä liikkeelle ja vakiokelkan koneen kierrokset riittäisivät juuri kytkemään, mutta vaihtoalueelle ei olisi mitään asiaa.

Kisamoottori kytkee 5300 r/min ja vakiokone 3000r/min. Kun kytkimen ja variaattorin muuntosuhde on kytkentävaiheessa 3:1 kulkee vakiokelkka vajaa 20 km/h ja kovemmilla kierroksilla kytkevä kisapeli yli 30 km/h, kun molemmissa on ketjukotelossa sama välitys. Kovilla kierroksilla tapahtuva kytkentä rasittaa luonnollisesti hihnaa huomattavasti enemmän kuin alhaisilla kierroksilla kytkevä kytkin. Kun kaasua lisätään kierrokset nousevat ja päästään vaihtamiskierroksille; vakiokoneella 6000r/min tuntumaan ja kisakoneella 9000r/min alueelle. Kytkentävälityksen (3:1) ja täysin vaihtaneen välityksen (1:1) välinen alue on kytkimen ja variaattorin toiminta-alietta. Laaja moottorin tehoalue sallii kytkimelle ja variaattorille laajan toiminta-alueen, kun taas kapea tehoalue merkitsee kapeaa toiminta-aluetta ja vaikeuksia hyvän voimansiirron virityksen kanssa. Mitä herkemmin kytkin/variaattori reagoi ulkoisiin tai moottorista tuleviin kuormitusmuutoksiin, sitä paremmin pysytään toiminta-alieella.

Kytkimen säätämiseen on useita mahdollisuuksia kytkintyypistä riippuen. Jousi, painot, painon muoto tai vaihtoehtoisesti ramppi ja rampin muoto ovat niitä elementtejä joilla muutoksia voidaan saada aikaan. Jousi on näistä elementeistä ylivoimaisesti helpoin ja käyttökelpoisin, sillä jousen toiminta on lineaarista. Kaikkiin kytkimiin on saatavana erityyppisiä jousia.

Hyvin tavallinen toive on kytkentäkierrosluvun saaminen ylemmäksi, Kytkentäkierrosluku muuttuu jousivoimien suhteesta otetun neliöjuuren arvon verran. No saman asian voi tietysti todeta myös kokeilemalla, mutta laskennallinen tarkastelu auttaa pääsemään oikealle hehtaarille

Mikäli esimerkkimme vakiomoottorin kytkimestä lähdetään rakentamaan kytkintä jutun alussa esiintyneeseen kilpamoottoriin eivät jousitaulukon vaihtoehdot enää riitä. Jousia pystytään luonnollisesti valmistamaan minkälaisia hyvänsä, mutta kytkimessä oleva tila rajaa jouset tiettyihin mittoihin. Päästäksemme haluttuun lopputulokseen myös kilpamoottorin suhteen meidän on käytävä kytkimen painojen ja painojen muodon kippuun, mutta se onkin seuraavan jutun aihe.