JOUSITUKSESTA

Kilpa-auton jousituksen suunnittelussa pitää ottaa huomioon monia tekijöitä: rataolosuhteet, ajodynamiikka ja kuljettajan mieltymykset.

Jousituksen tehtävä on pitää rengas kiinni tiessä ja ajoneuvo vakaana, vaikka ajoalusta olisi epätasainen.

Rengas, sen kiinnitysosat, napa, laakerit, tukivarret, kaikki pyöräkohtaiset jarruosat ja mahdollinen vetoakseli muodostavat jousittamattoman massan. Mitä pienempi tämä massa on, sitä paremmin rengas pysyy tiessä ja sitä parempi pito.

Lähtökohdan jousituksen suunnitteluun tai nykyisen jousituksen muuttamiseen saa tutustumalla muutamaan perusasiaan.

Määritä tavoitteet

• Ajotyyppi: Onko kyseessä rata-autoilu, ralliautoilu vai joku muu? Eri lajeissa jousitukselta odotetaan hieman erilaisia ominaisuuksia.
• Radan tyyppi: Kiinteät radat, katuradat tai sorapinnat vaikuttavat merkittävästi jousituksen valintaan.
• Auto ja sen massa: Jousituksen jäykkyys ja iskunvaimennus täytyy sovittaa auton painon ja painopisteen mukaan.
• Renkaat: Renkaiden ominaisuudet vaikuttavat jousituksen säätöihin, koska jousituksella maksimoidaan renkaan pitävyys tien pinnassa.

Sopivat komponentit

• Jouset: Määritä oikea jousivakio. Kilpa-autoissa halutaan yleensä jäykempi jousitus, mutta liian jäykkä jousitus voi heikentää pidon radan epätasaisuuksilla.
• Iskunvaimentimet: Ne kontrolloivat jousien liikettä ja vaikuttavat auton ajotuntumaan. Kilpa-autoissa iskunvaimentimien säädettävyys (kompressio ja paluu) on tärkeää, jotta jousitusta voidaan hienosäätää radan ja ajotavan mukaan.
• Tukivarret ja kinematiikka: Jousituksen geometrian (esim. camber-kulma, caster-kulma ja toe-asetus) suunnittelu määrittelee, miten pyörät liikkuvat suhteessa koriin. Sillä on oleellinen vaikutus auton ohjattavuuteen ja pitoon.

Tasapaino ja painonsiirto

• Painonsiirto jarrutuksissa, kiihdytyksissä ja kaarreajossa vaikuttaa jousituksen kuormitukseen. Jousituksen tulee olla tasapainossa niin, että painonsiirrot pysyvät hallinnassa ja auto säilyttää pidon kaikissa tilanteissa.

Simulointi ja prototyypit

• Voit käyttää simulointiohjelmistoja (kuten MATLAB/Simulink, Adams tai ChassisSim) arvioimaan jousituksen suorituskykyä ennen rakentamista. Simulaatiot voivat auttaa tunnistamaan, miten eri asetukset vaikuttavat ajokäytökseen.
• Tekemällä prototyyppejä voi testata jousitusta erilaisissa simuloiduissa olosuhteissa ja siten saada tietoa fysiikan vaikutuksesta auton ääritilannekäytökseen.

Testausta ja säätöä

• Testaa jousitusta aidossa kilpailuympäristössä. Kilpa-auton jousitus vaatii jatkuvaa hienosäätöä, jotta se toimii optimaalisesti tietyllä radalla ja tietyissä olosuhteissa.
• Kuuntele kuljettajan palautetta, koska kuljettajan tuntemus auton käyttäytymisestä on tärkeä osa optimointiprosessia.

Hienosäätöä ja kompromisseja

• Jousituksen suunnittelu on usein kompromissien tekemistä: esimerkiksi jäykempi jousitus parantaa auton reagointia ja nopeaa ohjausta, mutta saattaa heikentää pitoa epätasaisella radalla.
• Säädettävät iskunvaimentimet ja jouset antavat mahdollisuuden optimoida jousituksen eri radoille ja olosuhteille.
• Sensoritekniikan yleistyminen on tuonut mukanaan mittausdatojen käyttömahdollisuuden. Niiden avulla pystyy vertailemaan säätöjen ja muutosten vaikutusta ääritilanteisiin (lähtö, mutkat, jarrupaikat, jne).

JOUSIVAKIO

Jousivakion eli jousen jäykkyyden määrittäminen on yksi tärkeimmistä askeleista jousituksen suunnittelussa, sillä se vaikuttaa suoraan auton ajodynamiikkaan ja ajomukavuuteen. Jousivakio kertoo, kuinka paljon voimaa tarvitaan jousen puristamiseen. Se mitataan yleensä yksikössä N/mm (Newtonia per millimetri) tai lb/in (paunaa per tuuma). Alla on opas jousivakion määrittämiseen.

Huom. laskentamalli on yksinkertaistettu eikä huomioi pyörän ripustuksen geometriaa.

Tehollinen jousivakio voidaan laskeaa, kun tunnetaan jouseen kohdituva massa, jousen asento ja haluttu joustovara.