Hammasvälityksen laskeminen kannattaa opetella heti, kun RC-autoon vaihdetaan ensimmäinen pinjoni tai moottori. Väärin valittu välitys on yksi yleisimmistä syistä siihen, että harjaton moottori kuumenee liikaa, ESC katkaisee virran kesken ajon tai LiPo-akku tyhjenee puolessa normaalista ajasta. Tässä artikkelissa käydään läpi, miten välityssuhde lasketaan, miten moottorin lämpötilaa seurataan ja miten näillä tiedoilla säädetään auto nopeaksi ilman, että elektroniikka kärsii.
Mitä hammasvälitys käytännössä tarkoittaa
Sähkö-RC-autossa moottorin akselilla on pieni hammaspyörä eli pinjoni. Se pyörittää isompaa hammaspyörää eli kruunua, joka välittää voiman vaihteistoon ja siitä vetoakseleille. Pinjonin ja kruunun hammasluvut määräävät, kuinka monta kierrosta moottori pyörii yhtä pyörän kierrosta kohden.
Isompi pinjoni tai pienempi kruunu antaa pidemmän välityksen: huippunopeus kasvaa, mutta moottori joutuu tekemään enemmän työtä ja lämpenee. Pienempi pinjoni antaa lyhyemmän välityksen: kiihtyvyys paranee, huippunopeus laskee ja moottori pysyy viileämpänä. Tämä perusperiaate pätee niin 1:10 buggyssa, 1:10 tasamaarinkassa kuin 1:8 sähköbuggyssakin.
Hammasvälityksen laskeminen askel askeleelta
Lopullinen välityssuhde, englanniksi final drive ratio (FDR), kertoo moottorin kierrosten määrän yhtä pyörän kierrosta kohden. Laskeminen onnistuu kolmessa vaiheessa:
1. Laske pääväli: jaa kruunun hammasluku pinjonin hammasluvulla.
2. Selvitä vaihteiston sisäinen välitys auton käyttöohjeesta tai valmistajan teknisistä tiedoista.
3. Kerro nämä keskenään: pääväli × sisäinen välitys = FDR.
Esimerkki: 1:10 sähköbuggyssa on 87-hampainen kruunu ja 23-hampainen pinjoni. Pääväli on 87 / 23 = 3,78. Jos vaihteiston sisäinen välitys on 2,6:1, lopullinen välitys on 3,78 × 2,6 = noin 9,83:1. Kun lukija vaihtaa 25-hampaiseen pinjoniin, FDR putoaa noin 9,05:een. Kaksi hammasta muuttaa välitystä lähes 8 prosenttia, mikä tuntuu radalla selvästi.
Tasamaarinkoissa, joissa käytetään hihnavetoa, sisäinen välitys on usein valmiiksi ilmoitettu. Kilpaluokissa, kuten 13,5T- ja 17,5T-stock-luokissa, sääntöjen moottorit ovat vakioita ja välitys onkin tärkein säätökohde. Tällä on iso merkitys myös suomalaisissa kilpasarjoissa, joissa sama moottori on kaikilla ja erot tehdään välityksellä, renkailla ja säädöillä.
Pinjonin ja kruunun hammasjaon on oltava samaa standardia. Yleisimmät ovat 48 pitch ja moduuli 0,6 pienissä 1:10 autoissa sekä 32 pitch ja moduuli 1 tehokkaammissa malleissa. Ne näyttävät samankaltaisilta, mutta niitä ei voi yhdistää ristiin. Väärä yhdistelmä syö kruunun muutamassa minuutissa. Tarkempia työvaiheita löytyy artikkelista hammasrattaiden vaihto käytännössä.
Moottorin lämpötilan hallinta ajon aikana
Välitys on oikea vasta, kun moottorin lämpötila pysyy hallinnassa. Harjattomien moottorien valmistajat ilmoittavat yleensä ylärajaksi noin 80-90 °C, ja lämpötilan jatkuva nousu sen yli heikentää roottorin magneetteja pysyvästi. Kokenut harrastaja pitää tavoitteena noin 60-70 °C:ta heti ajon jälkeen mitattuna.
Mittaamiseen sopii infrapunalämpömittari, jonka saa 15-30 eurolla. Mittaus tehdään moottorin kuoresta heti, kun auto tulee radalta – ei vasta sen jälkeen, kun kuski on kävellyt varikolle ja juonut kahvia. Jo minuutin viive voi pudottaa lukemaa 10 astetta. Telemetriaa tukevat ESC:t, kuten Castle Creationsin ja Hobbywingin mallit tai Spektrum Smart -järjestelmä, tallentavat lämpötilan ja virran ajon aikana, mikä kertoo paljon enemmän kuin yksittäinen mittaus.
Ammattilainen aloittaa valmistajan suosittelemalla välityksellä ja ajaa 3-5 minuutin testijakson. Jos lämpö jää alle 50 °C:een, pinjonia voi kasvattaa yhdellä hampaalla. Jos lukema on yli 75 °C, pinjonia pienennetään. Askel kerrallaan ja aina uusi mittaus väliin.
Suomalaiset olosuhteet muuttavat lukuja
Sama välitys ei toimi ympäri vuoden. Talvella hallissa matolla ajettaessa pito on kova ja moottori joutuu töihin jokaisessa kiihdytyksessä. Kesällä Tampereen tai Helsingin seudun asfalttiradalla 28 asteen helteellä ilma ei enää jäähdytä moottoria samalla tavalla, ja sama setup, joka toimi toukokuussa, voi kuumentaa moottorin heinäkuussa yli 85 asteeseen.
Talvella ulkona ajettaessa ongelma on päinvastainen: moottori pysyy viileänä, mutta LiPo-akun sisäinen vastus kasvaa pakkasessa ja jännite notkahtaa. Kylmä moottori ei siis tarkoita, että välitystä voisi pidentää rajatta. Akkua kannattaa pitää lämpimänä ennen ajoa ja seurata ESC:n lämpöä yhtä tarkasti kuin moottorin.
Myytti: isompi pinjoni on aina nopeampi
Yleinen uskomus on, että suurin mahtuva pinjoni tekee autosta nopeimman. Paperilla huippunopeus kasvaakin, mutta käytännössä ylivälitetty moottori ei ehdi kiertää ylös suoralla, kiihtyy heikosti mutkista ja kuumenee. Tiukalla radalla, kuten monella pienemmällä seuraradalla, lyhyempi välitys antaa lähes aina paremmat kierrosajat.
Toinen myytti on ”sormitesti”: jos moottoria voi koskettaa viisi sekuntia, se on kunnossa. Ihon lämmöntunto vaihtelee ja kuoren pinta voi olla viileämpi kuin käämitys. Mittari maksaa vähemmän kuin yksi uusi moottori.
Yleisimmät virheet välityksen kanssa
Akun kennoluvun vaihtaminen ilman välityksen muutosta. Siirtyminen 2S:stä 3S:ään nostaa moottorin kierroksia noin 50 prosenttia. Kv-arvoltaan 3300 moottori pyörii 2S:llä noin 24 400 kierrosta minuutissa ja 3S:llä noin 36 600. Jos pinjonia ei pienennetä, moottori ja ESC kuumenevat nopeasti. Harjattomien moottoreiden kierroslukualueesta kerrotaan lisää artikkelissa harjattomat moottorit ja kierroslukualue.
Liian tiukka tai löysä hammasvälys. Liian tiukka välys lisää kitkaa ja lämpöä, liian löysä rikkoo hampaat. Toimiva nyrkkisääntö on asettaa ohut paperisuikale hammaspyörien väliin, kiristää moottori ja vetää paperi pois. Kruunun pitää liikkua kevyesti pienellä välyksellä.
Pelkän moottorin seuraaminen. Joskus moottori pysyy 65 asteessa, mutta ESC käy 90:ssä tai akku kuumenee. Koko voimalinja on katsottava kokonaisuutena.
Akkujen kuumeneminen on aina vakava merkki. Jos LiPo-akku turpoaa, savuaa tai syttyy, se viedään palamattomalle alustalle ulos ja hätätilanteessa soitetaan numeroon 112. Akkuja ladataan aina valvotusti ja valmistajan ohjeiden mukaan.
Kenelle välityksen säätö kuuluu
RTR-mallit, kuten Traxxasin ja Arrman valmiit autot, toimitetaan välityksellä, joka on valittu turvalliseksi vakiokokoonpanolle. Aloittelija voi ajaa niillä huoletta. Säätämistä tarvitaan viimeistään siinä vaiheessa, kun moottoria, akkua tai renkaiden halkaisijaa muutetaan. Isommat renkaat pidentävät välitystä samalla tavalla kuin isompi pinjoni, mikä yllättää usein monster truckin omistajan.
Hyvän käsityksen omasta tilanteesta saa, kun pitää setup-vihkoa: pinjoni, kruunu, akku, rata, ilman lämpötila ja moottorin lämpö jokaisen ajon jälkeen. Varaosapinjonit ovat edullisia, tyypillisesti 5-15 € kappale, ja niitä kannattaa pitää laatikossa 2-3 kokoa käytössä olevan molemmin puolin. Valikoimaa voi katsoa esimerkiksi osastolta pinjonit.
UKK
Kuinka kuuma harjaton moottori saa olla?
Useimmat valmistajat ilmoittavat ylärajaksi 80-90 °C. Heti ajon jälkeen mitattuna 60-70 °C on turvallinen ja tehokas alue. Jos lukema ylittää 80 °C, välitystä kannattaa lyhentää.
Paljonko yksi pinjonin hammas muuttaa välitystä?
Tyypillisessä 1:10 autossa noin 3-5 prosenttia. Pienissä pinjoneissa muutos on suhteellisesti suurempi kuin isoissa.
Pitääkö välitys muuttaa, kun vaihdan 2S-akusta 3S-akkuun?
Kyllä, lähes aina. Kierrosluku nousee noin 50 prosenttia, joten pinjonia pienennetään useita hampaita ja lämpötila tarkistetaan ensimmäisten ajojen jälkeen.
Yhteenveto: laske, mittaa ja säädä pienin askelin
Hammasvälityksen laskeminen on yksinkertaista: kruunu jaettuna pinjonilla kertaa sisäinen välitys. Varsinainen taito on yhdistää laskettu luku mitattuun lämpötilaan ja ratatuntumaan. Aloita valmistajan suosituksesta, muuta yksi hammas kerrallaan ja mittaa moottori heti ajon jälkeen. Näin moottori, ESC ja akku kestävät vuosia, ja auto kulkee radalla niin nopeasti kuin olosuhteet sallivat.