Terminit “täiuslik kaalujaotus” või veelgi laiemalt “täiuslik tasakaal” kasutatakse sportautode kontekstis tihti – mida see tähendab, milleks see hea on ning kuidas see saavutatakse?
Mitmed tootjad reklaamivad oma sportautosid kui “täiusliku 50/50 kaalujaotusega”, ka loo kaanepildil nähtav esikeskmootoriga Honda S2000 on üks neist masinatest, mille puhul see suur turundusargument oli.
Tihti aga ei ole täpsustatud, mida mõeldud on. Üldjuhul peetakse silmas massi jaotumist esi- ja tagatelje vahel, kuid mass jaotub ju ka teistel suundadel – külg vs külg või hoopis diagonaalsuunal. Miks see aga üldse oluline on?
Milleks see hea on?
Toome näiteks mu tagakeskmootoriga MR2 Spyderi, millest palju kirjutanud olen. Tehasest on kaalujaotus 43% ees ja 57% taga. See juhi selja taga asuv “pendel” võib oskamatu käsitsemise korral väga valusalt hammustada. Gaasipedaali vabastades kandub mass ettepoole, pidurdamisel samuti. Kui taga asub suurem ports massi, võimendub see väga tuntavalt ning kui juht seda ei tea või see juhtub ootamatus situatsioonis, tahab “saba” auto “ninast” ette joosta.
Ülejuhitavusele tuleb kiirelt ja täpselt reageerida – kui rooliga alakompenseerida, teed pirueti. Kui rooliga üle kompenseerida, tahab MR2 vägagi vägivaldselt teisele poole visata ja teed pirueti. See on suur osa selle konkreetse auto iseloomust ning see tuleneb pea täielikult kaalujaotusest. Aga mis siis, kui…?
Kui auto mass on esi- ja tagatelje vahel võrdselt jaotunud, tähendab see kiiretel suunavahetustel suurt eelist juhitavuses. Auto käitumine on ettearvatav, aega üle- või alajuhitavusele reageerimiseks ning korrigeerimiseks on rohkem kui mis iganes muu kaalujaotuse korral.
Veelgi enam, kui on suudetud omakorda saavutada ka 25% sõiduki massi täiuslik jaotumine igale rehvile, tähendab see ettearvatavat juhitavust kõikvõimalikes situatsioonides. Iga amortisaatori ning vedru kanda on sama mass, mis tähendab seda, et iga nurga amortisaator reageerib ebatasasustele sama kiirusega.
Kui näiteks auto mass jaotuks esiteljel 30% ühele ja 20% teisele rattale ning taga 25-25, käituks auto vasak- ja paremkurvides erinevalt. Vedrustuse töö kiiruse erinevusest tulenevalt muutuks kurvi jooksul rehvi kontaktpinna suurus, mis põhjustaks ettearvamatust juhitavuses, ebavõrdset rehvide kuumenemist ja kulumist jne.
Kas täiuslik kaalujaotus on ka rajal kiireim?
Täiuslik 25-25-25-25 kaalujaotus on suurepärane sõidutunnetuse, ettearvatavuse ning juhitavuse koha pealt. Auto reageerib rooli ja pedaalidega antavatele käskudele kiirelt ning seda igasugustes tingimustes. Samuti on see parim võimalik lahendus oludes, kus eelarve on piiratud ning puudub juurdepääs väga edasijõudnud tehnoloogiatele ning metoodikale.
Näiteks tagaveoliste võidusõiduautode puhul on kaalujaotus harva “täiuslik”. Suurematel radadel veedetakse vähem aega kurvides ning rohkem aega kurvide vahel kiirendades ja pidurdades. Seetõttu seatakse tihti sihiks kaalujaotus, kus tagateljele jääb rohkem massi – 55 kuni 60%.
See soosib nii kiirendamist (mass kandub kiirendades taha, parandades tagarataste pidamist), pidurdamist (mass kandub pidurdades ette, kaalujaotus on pidurdamise ajal umbes 50/50 ning kõik rehvid teevad võrdselt tööd), kurvi sisenemist (auto kaldub kergele ülejuhitavusele, mis on oskaja juhi käes kiirem kui alajuhitavusele või neutraalsusele kalduv auto) ning kurvist väljumist (gaasile saab varem astuda, tihti juba enne kurvi apeksit).
Siin saab pilli veel rohkem lõhki ajada. Kui iga viimast sajandikku taga ajada ning eelarve ei piira, on iga raja jaoks olemas asümmeetriline kaalujaotus, mis arvestab raja eripäradega. Kas on rohkem vasak- või paremkurve? Kas ideaalsel trajektooril on kühme ja künkaid? Kas soosima peaks parema või vasaku külje rehvide kontaktpinna suurust?
Kõik asümmeetrilisest kaalujaotusest tulenevad ebasobivad elemendid auto juhitavuses saab veermikku seadistades neutraliseerida – amortisaatorite jäikus, kompressiooni ja tagasilöögi kiirus, vedrude jäikus, stabilisaatorvarraste jäikus, rehvirõhud, erilaiusega rehvid…
Selle seade leidmine eeldaks palju aega, katsetamist ja loomulikult raha ning see tuleks leida iga raja tarbeks, kus võisteldakse. Veelgi enam, kui auto juures midagi kasvõi marginaalselt muuta, tuleks üle käia ka antud seade.
Professionaalsed võidusõidumeeskonnad saavad sellele kõigele pühenduda, kuid minusugune hobivõistleja mitte. Universaalseks, mitte ühe-raja-spetsiifiliseks kasutuseks on võrdne massi jaotumine nii telgedele, ratastele kui diagonaalidele kõige mõistlikum.
Kuidas rataste kantavat massi ümber seatakse?
Sobiliku kaalujaotuse saavutamine on mitmeastmeline protsess ning neid samme tuleks astuda õiges järjekorras. Esiteks – nurgakaalude sättimiseks on vajalikud seadistatava kõrgusega amordid ning ideaalis võiks muudetav olla ka vedrude eelpinge. Kui see nõue on täidetud, saab edasi liikuda.
Teiseks tuleb teada seda, et massi jaotumist esi- ja tagatelje vahel ning vasaku ja parema külje vahel tasub ideaalis muuta füüsiliselt – vastasel juhul läheb asi koomiliseks, kui juba eos on tegu väga ühele või teisele poole “kallutatud” autoga. Seega kui sihiks on kaalujaotus 50-50 lähedaseks saada, tuleks komponente vahetada või ümber paigutada.
Paljudel võistlusautodel tehakse kaalujaotuse heaks mitmeid ümbertõstmisi – esimootoriga autodel paigutatakse sõltuvalt eelarvest taha näiteks aku, uus kütusepaak, radikas, kuivkarteri paak jpm. Üldiselt üritatakse vähendada ka kõrgel asuvate detailide massi (nt katusepaneel, kapotid), et väheneks külgkaldumine.
Minu MR2 peamised kaalujaotust mõjutavad muudatused on olnud näiteks pehme katuse eemaldamine, väga kerge aku, kergem väljalase, kergemad veljed… Kaalujaotust mõjutavad marginaalselt ka uued amortisaatorid, eemaldatud kõlarid ja raadio, kergemad peeglid ning tulevikus ka korviste ja klaasfiibrist kapotid. Kõik need muudatused töötavad selle nimel, et väheneks nii üldine mass kui paraneks ka naturaalne kaalujaotus esi- ja tagatelje vahel.
Iga autoomaniku asi on loomulikult endale selgeks teha, mis nende auto juures “lahendamist” vajab – mõnel sportautol juba asetseb aku optimaalses kohas. Mõnel on juba kapotid ja katusepaneel kergematest materjalidest. Mina näiteks MR2 kütusepaagi kallale ronima ei pea – see on juba tehasest ideaalses asukohas, kus sees loksuva kütuse hulk kaalujaotust ei mõjuta.
Ükskõik kui marginaalne see ka ei tunduks – kõik füüsilised muudatused tuleks teha enne, kui auto nurgakaaludele ajada. Mida kaugemal auto keskpunktist muudetav detail asub, seda suurem on mõju kaalujaotusele. Ja kui kõik muudatused tehtud, on aeg nurgakaalude jaoks.
Nurgakaalumine
Nurgakaalud on neli spetsiaalset kaalu, mis üksteisega “suhtlevad” – nad oskavad käigu pealt arvutada massi jaotumist kõigil suundadel. Eestis leiab doktor Google’i abiga kiirelt mitmeid inimesi, kes nurgakaalusid rendivad. Tõsisemal hakkajal on loomulikult võimalik ka endale komplekt osta – hinnad algavad 1200€ juurest.
Kui kaalud olemas, tuleb minna garaaži, kus põrand on loodis ning kus saab auto tõstukile ajada – see teeb protsessi palju kiiremaks ja lihtsamaks, sest pärast iga kaalumist on tarvilik auto üles tõsta, rattad alt võtta ning amortisaatorite kõrgust muuta. Loodis põrand aga on täiesti vajalik, et mitte tühja tööd teha!
Kõik kaalumised tuleb teostada võistlusseades – juht autos õiges isteasendis, vedelike tase nagu võistledes, nõutav turvavarustus autos õigetel kohtadel, rehvirõhud õiged jne. Vedrustuse kõrgus peaks olema sätitud võistlusseadesse, sillastend peaks samuti tehtud olema. Kogu protsessi ajaks peaks stabilisaatorvardad lahti ühendama, et need vedrude pinget ei mõjutaks.
Kui esimesel kaalumisel ilmneb, et auto naturaalne tasakaal ei ole 50-50, ei ole midagi veel katki. Nurgakaalumise eesmärgiks on samasugune käitumine nii vasak- kui paremkurvides ja selleks peavad olema tasakaalus hoopis diagonaalid – teisisõnu vasaku eesmise (VE) ja parema tagumise (PT) ratta kantava massi summa peab olema võrdne PE ja VT masside summaga.
Kui esimene kaalumine tehtud, tuleb saadud väärtused kirja panna ning otsustada, millisele nurgale läheneda. Siin kehtib rusikareegel – rattale langevat massi saab kasvatada amortisaatori kõrguse kasvatamisega. Mida jäigemad on vedrud, seda suurem on massi muutumine juba väikse kõrgusemuutuse juures.
Kui pikendad amorti, siis kasvab nii sellele kui diagonaalis asetsevale vastasamordile langev mass. Teiste rataste kantav mass langeb pisut. Kuna konkreetsed väärtused on mõjutatud kõikvõimalikest teguritest, pole muud kui asjale süstemaatiliselt läheneda. Esialgu võiks muuta vaid üht nurka, märkida üles tehtud muudatuse suurus (mitme keerme jagu amortisaatorit keerati, alustada võiks maksimaalselt ühest täistiirust) ja siis auto kaaludele tagasi panna.
Pärast iga kaaludele tagasi langetamist tuleb autot veidi edasi-tagasi nõksutada, et rattad ja vedrustus pinge alt vabaneks. Netiavarustest leidsin soovituse asetada igale kaalule kaks linoleumplaati, mille vahel on sool – see mõjub laagritena ja võimaldab ratastel hõlpsamalt oma õigesse laiusesse vajuda. Teine variant on kaalude juurde paigaldada väiksed kaldteed ning pärast auto tõstukilt langetamist see kaaludele veeretada.
Kogu nurgakaalumise protsess on pikk ja aeganõudev ning vägagi kogemusest sõltuv – esimeseks korraks tuleks kindlasti planeerida terve päev. Kui diagonaalid on lõpuks tasakaalus, tuleb üle vaadata ka veermiku seaded – kuigi õigesti toimetades ei muutu auto kõrgus, siis võivad külgkalded-kokkujooksud edasi-tagasi rapsimise käigus siiski paigast minna.
Kokkuvõtteks
See protsess võib esialgu tunduda hirmutav, kuid kui käite tihti rajal, on see pea sama tarvilik ettevõtmine kui korralik sillastend. Kindlasti tasuks mõne asjatundjaga nõu pidada, internetist juurde lugeda ja mis põhiline – toimetama asudes jääda süstemaatiliseks ning katsetamise juurde pidevalt märkmeid teha.
Fotod: Bringatrailer.com, Karl-Erik Idasaar, Paul Blackburn, BC Racing, Turnology, Intercomp
