Auton renkaat ovat kumia ja kumin joustavasta ominaisuudesta johtuen kumin kitkakerroin eli pito ei ole vakio. Kovilla materiaaleilla, kuten esim. puupalikka peltilevyn päällä, kitkakerroin on lähes sama riippumatta puupalikan painosta peltiä vasten. Kumin kitkakerroin huononee, mitä enemmän sen päällä on painoa. Esimerkiksi jos 1000 kg autoa vedetään sivulle päin ja se alkaa luistamaan 1000 kp voimalla, niin samoilla renkailla 2000 kg auton sivulle päin vetämiseen tarvitaankin vain 1900 kp. Eli kitkakerroin on huonontunut 5 % johtuen suuremmasta painosta rengasta kohden.
Toinen kumin merkittävä kitka-ominaisuus on se, miten kumi saavuttaa parhaan pitonsa lievässä luisussa. Esimerkiksi kaartaessa se tarkoittaa noin 2-3 % sivuluisua ja merkittävää on, että luisun kasvaessa tätä suuremmaksi pito vähenee melko reilusti. Näin lukkojarrutuksessa pito on paljon huonompi, kuin renkaan pyöriessä pidon rajamailla.
Korkean painopisteen omaava auton paino on kurvissa lähes kokonaan ulkokaarteen renkaiden päällä. Siten auton paino onkin vain kahdella pyörällä eikä neljällä. Kun 1000 kg autossa paikallaan jokaisen neljän pyörän päällä on 250 kg, niin kaarteessa tuo 1000 kg onkin molemmilla ulkokaarteen pyörillä 500 kg per rengas, kun sisäkaarteen renkaat ovat vain henkisenä tukena. Näin ollen pito on 5 % huonompi painon ollessa vain kahdella pyörällä kuin olisi neljällä pyörällä.
Jos tuo samaisen auton painopiste olisi matalalla, niin kaikki paino ei siirtyisikään ulkokaarteen pyörille. Jos tilanne olisi, että ulkokaarteen pyörillä on 350 kg per rengas ja sisäkaarteen renkailla 150 kg, niin silloin paino on jakautunut tasaisemmin renkaiden kesken ja kokonaispito on parempi. Näin painopistettä ja koria laskemalla alemmas, kokonaispito kasvaa.
Edellä kuvattu ilmiö painon jakautumisesta vaikuttaa myös yksittäisen pyörän kohdalla. Mitä leveämpi rengas, sitä parempi on pito. Ja mitä tasaisemmin paino on renkaan kulutuspinnalla jakautunut, sen parempi on pito. Tästä syystä on tärkeää, että renkaat olisivat mahdollisimman pystyssä asfalttiin nähden, sillä kallistuneella renkaalla paino on jakautunut renkaan toiseen laitaan ja silloin pito on huonompi kuin pystyssä olevalla renkaalla.
Tästä ilmiöstä johtuen pyörien Camber-kulmaa käytetään rata-ajossa. Tarkoittaa sitä, että jos kori kallistuu kaarteessa 3 astetta, niin ulkokaarteen pyörän pitämiseksi pystyssä, pitää Camber-kulmankin olla 3 astetta. Käytännössä ei kuitenkaan Camberia noin paljoa laiteta, sillä suurempi Camber-kulma huonontaa jarrutus- ja kiihdytyspitoa, joten sellainen 2-2,5 astetta kyseisessä tapauksessa olisi sopiva ja vetävillä renkailla jopa vielä vähemmän.
Miksi juuri ulkokaarteen renkaat pyritään pitämään mahdollisimman pystyssä? Siksi, että aina kaarteessa auton painosta suurin osa on ulkokaarteen renkailla, joten niiden maksimaalinen pito on sillä hetkellä tärkeämpi kuin sisäkaarteen renkailla. Myös renkaat kuluvat lähinnä ollessaan ulkokaarteen puolella, joten tasaisen kulumisen saamiseksi sopiva Camber-kulma on tärkeä.
Renkaiden paino asfalttiin vaihtelee kaartamisen, jarruttamisen ja kiihdyttämisen seurauksesta. Tämän lisäksi tulee ns. dynaamiset painonvaihtelut eli radan epätasaisuudesta johtuvat renkaan kuormituksen vaihtelut. Jokainen monttu ja nyppylä radalla kovassa vauhdissa saavat renkaalle aikaan välillä suurempaa ja pienempää voimaa, vaikka keskimääräinen painovoima pysyykin samana. Nämä renkaiden pystyvoimien vaihtelut tekevät saman ilmiön kuin painon epätasainen vaihtelu eli pito huononee. Mitä suuremmat ja terävämmät epätasaisuudet radalla, sitä huonompi on pito.
Tähän renkaiden pystyvoimien vaihteluun epätasaisuuksissa voidaan vaikuttaa jousituksella. Jos jousia ei olisi ollenkaan ja vain kumirengas joustaisi, niin renkaan painon vaihtelut epätasaisuuksissa olisivat tosi isoja ja pito heikko. Mutta jousitus on sitä varten, että rengaskuormien vaihtelut röykyissä olisivat mahdollisimman pienet, jolloin pito olisi paras mahdollinen. Jos rata olisi täysin tasainen kuin peili, niin jousitusta ei tarvitsisi ollenkaan, mutta näinhän se ei ikinä ole. Mitä pehmeämpi jousitus on, sitä pienemmät ovat renkaiden kuormituksen vaihtelut ja sitä parempi on myös pito. Mutta löysästä jousituksesta tulee muita ongelmia rata-ajoon, joten jousituksen jäykkyys on aina kompromissi ajettavuuden ja pidon välillä.
Jousituksen säätäminen
Alustan korkeus: Ainoa suunta ajokorkeudelle on alaspäin, mistä on kolmekin etua. Ensinnäkin painon siirtymät renkaiden välillä eri ajotilanteissa vähenevät, jolloin kokonaispito paranee. Toisekseen korin kallistuminen alemmalla painopisteellä vähenee, mistä seuraa, että pyörät kallistuvat vähemmän ja taas pito paranee. Kolmanneksi matalan alustan kanssa auto reakoi nopeammin ohjausliikkeisiin.
Mutta auto ei saa olla niin matalalla, että jousitus pohjaa liikaa mutkissa! Suorilla pohjaaminen ei haittaa, mutta jousituksen pohjatessa tulee isoja painopiikkejä renkaalle ja siten kokonaispito heikkenee. Lisäksi jousituksen pohjaaminen kanttien ylityksissä tekee ajamisesta hankalaa auton pomppiessa minne sattuun. Siten korkeammalla jousituksella pystyy enemmän oikomaan matalien kanttien yli ilman suurempia ongelmia.
Jousien jäykkyys: Jousitus pidetään niin löysänä kuin mahdollista parhaan pidon saamiseksi. Mutta vastapainona on auton suurempi kallistelu ja herkempi pohjaaminen isoissa heitoissa ja hypyissä. Lisäksi ohjaaminen ja ajaminen ovat vetelämpää ja tunnottomampaa sekä autoa on vaikeampi saada kulkemaan nätisti halutulla ajolinjalla. Nyt GT-Sportissa tämä ilmiö toteutuu merkittävästi ja löysällä alustalla ajaminen voi olla melkoista koukkimista ja epämääräisen tuntoista. Jäykemmällä alustalla on helpompi ajaa, kun se tottelee terhakammin ja tällöin huonommasta pidosta huolimatta sen saa paremmin kulkemaan kuin kiskoilla.
Lähtökohtaisesti etu- ja takapään jäykkyyden ero on hyvä laittaa vastaamaan auton painonjakaumaa. Esim. painonjakauman ollessa 60/40 tarvitaan eteen puolitoista-kertaisen jäykempi jousitus vaikkapa 15.0 / 10.0 kg/mm. Tällöin pompuissa ja heitoissa auto loikkaa tasapainoisesti eikä tee sellaista kiikkuvaa liikettä, mikä aiheuttaa kaarteessa levotonta kääntyilyä ja korjaustarvetta ohjauksella.
GT-Sportissa kuitenkin ilmoitetaan jousen jäykkyys Hertseinä ( Hz ). Tämä tarkoittaa korin pomppimisen ominaistaajuutta. Eli jos iskunvaimentimet otetaan pois ja esim. auton, jonka jousituksen ominaistaajuus on 2 Hz, perää painaessa lujasti alas ja sitten päästämällä se vapaasti hytkymään, niin se hytkyy ylös/alas 2 kertaa sekunnin aikana. Eli jousitus on sitä jäykempi, mitä suurempi on taajuus. Jousituksen jäykkyyden ilmoittaminen taajuutena on siitä helppo, että etu- tai takapainoisen auton kanssa ei tarvitse miettiä sopivaa jousen jäykkyyttä ( kg/mm) painoon nähden, koska taajuuden ollessa sama edessä ja takana, se ottaa jo valmiiksi huomioon akselin päällä olevan painon.
Myös jousituksen jäykkyydellä voidaan vaikuttaa auton aliohjautumiseen ja yliohjautumiseen erityisesti röykyissä ja heitoissa. Eli pitoa saadaan parannettua jousitusta löysentämällä sieltä, mihin pitoa halutaan lisää.
Iskunvaimennus: Heilahduksen vaimentimien eli iskarien tehtävänä on vaimentaa korin ja renkaan liikkeet sopivan nopeasti ja sopivalla voimalla. Pidon kannalta paras vaimennus olisi ns. harmooninen vaimennus, millä saadaan aikaan pienin mahdollinen renkaan kuormituksen vaihtelu heilahduksen jälkeen. Jos vaimennus on liian löysä, niin kori tekee tarpeettomia liikkeitä ja kokonaispito ja ajettavuus kärsii. Vastaavasti liian kova vaimennus tekee kovia pystyvoimien vaihteluita renkaalle ja taas pito kärsii, mutta yleensä tekee ajamisesta helpompaa ja tarkempaa, kuten jäykät jousetkin.
GT-Sportissa on siirrytty käyttämään vaimennuksen ilmaisuna prosentteja ( % ), mikä on useimmalle tuttu asia auton katsastuksesta ja iskarien mittauksesta. Tämä on jälleen siitä mukava tapa, että riippumatta auton painosta ja jousen jäykkyydestä, sama prosenttimääräinen vaimennus on aina suhteellisesti sama jäykkyys.
Kallistuksenvakaimet: Näiden tehtävänä on vähentää auton sivuttais-kallistumaa. Kallistuksenvakaimet eivät vähennä korin pitkittäistä nyökkäämistä jarrutuksissa ja kiihdytyksissä. Jäykentämällä vakaimia saadaan auto tottelemaan herkemmin ohjaukseen eli ajettavuus paranee. Samalla kallistelu vähenee, jolloin myös pyörät pysyvät pystympänä sekä kallistumisen vähentyessä ulkokaarteen jousitus ei pohjaa niin helposti ja autoa voidaan pitää matalammalla ja siten pito paranee.
Mutta taas kerran, jäykempi vakaaja jäykentää myös yksittäisen renkaan joustojäykkyyttä, mikä huonontaa pitoa. Eikä tässä vielä kaikki. Kallistuksenvakaaja välittää voimia toisen puolen renkaan liikkeistä myös toiselle pyörälle. Eli sisäkaarteen renkaiden mennessä kanttien yli, kallistuksenvakaaja siirtää pystyvoimien vaihtelua myös ulkokaarteen renkaille, missä suurin osa auton painosta on ja siten tämä vaihtelu vähentää kokonaispitoa.
Kallistuksenvakaajien säätämisessä merkittävintä on niiden vaikutus auton tasapainoon eli yli- ja aliohjaukseen. Kuten jo monesti on todettu, niin paras pito saavutetaan tasaisella renkaiden kuormituksilla. Kun auto kallistuu, niin eniten painoa siirtyy ulkokaarteen renkaalle siellä päässä, missä on jäykempi kallistuksenvakaaja. Näin ollen renkaiden kuormitusero on suuri ja silloin on pito huonompi. Vastaavasti akselilla, missä on löysempi vakaaja, painonsiirtymä sisä- ja ulkokaarteen renkaiden välillä on pienempi. Tällöin tämän akselin pito on parempi. Joten vakaajaa löysennetään sieltä, mihin pitoa tarvitaan lisää ja vastaavasti toisesta päästä kiristetään.
Camber-kulmat: Camber-kulmalla pyritään säätämään ulkokaarteen puoleiset renkaat kaarteessa mahdollisimman pystyyn asfalttiin nähden. Mutta pitää muistaa, että samalla sisäkaarteen pyörät ovat entistä enemmän kallellaan, mitä enemmän camberia on. Tällä on merkitystä erityisesti vetävällä akselilla, sillä kaarron aikana kiihdytyksen alkaessa sisäkaarteen pyörällä ei ole kunnolla pitoa. Jos tätä kompensoidaan löysentämällä kallistuksen vakaajaa vetävällä akselilla, jolloin sisäkaarteen pyörä ei kevene niin paljoa, niin samalla on hyvä pienentää camberia, jotta sisäkaarteen pyörä ei olisi niin kallellaan ja sekin voisi osallistua paremmin vetopidon tuottoon. Eli esim. herkästi perää lipsauttava tehokas takavetoinen voisi olla niin, että takana löysempi vakaaja ja camberit silloin vaikkapa edessä 3.0 ja takana 2.0 astetta. Täten lähes aina siellä päässä, missä on löysempi vakaaja, niin camberkin on hieman pienempi.
TOE-kulmat eli auraus/haritus: Näillä pyöränkulmilla voidaan muuttaa auton käyttäytymistä nopeissa ohjausliikkeissä ja suunnan muutoksissa. Esim. Suzukan alkupään mutkat, missä käännetään vuoroin oikealle ja vasemmalle, aliohjaavakin auto saattaa nopeasti suuntaa vaihtaessa kääntyä liikaa. Tätä voidaan rauhoittaa laittamalla eteen haritusta eli (-) kulmaa ja taakse aurausta eli (+) kulmaa. Kun auton paino siirtyy suunnanmuutoksessa puolelta toiselle, tällaisilla TOE-kulmilla painon siirtyessä puolelta toiselle ulkokaarteelle, renkaat ovat valmiiksi kääntyneenä vastustamaan tätä kääntymistä, mikä vähentää auton liiallista pyörähdysliikettä.
Vastaavasti liian hitaasti kääntämiseen reakoivaa autoa saadaan herkemmäksi laittamalla eteen aurausta ja taakse haritusta. Näistä kahdesta taka-akselin TOE-kulmat vaikuttavat tähän ilmiöön voimakkaammin ja tehokkaammin. Tällaisia autoja ovat tyypillisesti isot etuvetoiset autot, jotka ovat laiskoja kääntymään.
TOE-kulmilla on myös toinenkin vaikutus. Esim. ovaali-rataa kiertäessä ulkokaarteen renkaat kuluvat tupla vauhdilla, kun ne huolehtivat melkein yksinään kääntymisestä aina samaan suuntaan. Laittamalla haritusta molempiin päihin, saadaan sisäkaarteen pyörät osallistumaan enemmän kääntämisen alku- ja loppuvaiheessa, kun ne ovat jo valmiiksi kääntyneenä kaarteen suuntaan. Näin sisäkaarteen renkaat pysyvät paremmin lämpimänä ja samalla ulko- ja sisäkaarteen renkaiden kulumiseroa saadaan pienennettyä.
Jarrutasapaino
Suoraan jarrutettaessa jarrutasapainolla ABS:iä käytettäessä ei ole kovinkaan paljoa merkitystä, kunhan jarruvoimaa on tarpeeksi. Tasapainolla on merkitystä, kun autoa jarrutetaan ja käännetään yhtä aikaa. Tämä tasapaino pitää hakea auton, ajotavan ja kyseisen radan sekä auton muiden säätöjen mukaan, joten tähän ei ole mitään yleistä nyrkkisääntöä. Nopein tapa jarruttaa mutkaan sisään on kuitenkin sellainen, jolloin saadaan kaikki mahdollinen pito käytettyä ja uudestaan kiihdytyksen aloituksessa auto on hallussa ja oikeaan suuntaa lähdössä. Useimmiten ajetaan liian etupainoisilla jarruilla, koska se on helpompaa. Sitä mukaa, kun auton oppii tuntemaan, kannattaa kokeilla siirtyä takapainoisempaan jarrutukseen, kunhan se ei aiheuta liian usein tahattomia perän karkaamisia.
Vaihteiston välitykset
Mitä terävämpi on tehokäyrän huippu, sitä tiheämmin välitetty laatikko tarvitaan. Jos teho-limitterillä on tehty pitkä suoraviivainen tehokäyrä, niin silloin laatikko voi olla harva ja siten vaihtamisten määrä per kierros vähenee. Tärkeät asiat välityksessä on se, että imusta ohitettaessa ei tule kierroksenrajoitin vastaan ja pisimmällä suoralla huippunopeus saavutetaan lähes samaan aikaan kuin moottorin tehokkain kierrosluku on käytössä.
Toinen merkittävä asia on radan tärkeät ja yleisimmät mutkat. Niistä ulos kiihdyttäminen pitäisi tapahtua siten, että isompaa vaihdetta ei tarvitse laittaa kesken kääntämisen vaan vasta juuri silloin, kun auto on suoristunut suoralle. GT-Sportissa erityisesti vakio-autoilla vaihtamiseen kuluu selvästi enemmän aikaa kuin GT-6:ssa. Siten on entistä tärkeämpää vähentää turhia vaihtamisia mutkasta ulos tullessa.
Tasauspyörästön lukko
Tasauspyörästö sallii vetävän akselin eri puolten renkaiden pyöriä eri nopeutta. Jos tasauspyörästöä ei ole, täysin samaa tahtia pyörivät renkaat yrittävät estää auton kääntymistä, kuten putki pyörii koko ajan suoraan.
Ilman tasauspyörästön lukkoa vetovoima molemmilla renkailla on aina sama riippumatta erilaisesta pidosta eri puolilla. Tämä tarkoittaa myös sitä, että molemmat renkaat pystyvät vetämään vain sen huonommin pitävän renkaan voimalla. Sisäkaarteen renkaalla ei ole juuri painoa ja kiihdytettäessä se sutii eikä ulkokaarteen rengas vedä yhtään voimakkaammin kuin sisäkaarteen sutiva rengas. Tästä seuraa, että osa moottorin tehosta menee hukkaan ja renkaiden vetovoiman suunta on auton keskellä eikä siten lisää auton kääntymistä.
Tasauspyörästön lukolla on tarkoitus jarruttaa tätä sisäkaarteen pyörän sutimista siirtäen vetovoimaa ulkokaarteen renkaalle. Silloin ulkokaarteen renkaan vetovoima kasvaa suuremmaksi kuin sisäkaarteen ja samalla vetovoima on ulkokaarteen puolella, mikä pyrkii kääntämään autoa lisää. Eli mitä jäykempi lukko, sitä yliohjaavammaksi takavetoinen tulee kovasti kiihdytettäessä, vaikka renkaat eivät totaalisesti vielä sutisikaan. Etuvetoisella on tilanne erilaisempi. Aluksi se auttaa vähän kääntymistä, mutta sitten kun vetovoimaa lisätään ja myös ulkokaarteen rengas lähestyy sutimista, niin sepä aliohjaa.
Lukon INITIAL-säätö tarkoittaa lukon perusjäykkyyttä, mikä on koko ajan olemassa riippumatta kaasutetaanko tai jarrutetaanko vai meneekö auto tasavauhtia. Jos auto on yliohjaava hitaissa mutkissa, niin tätä voidaan hillitä lisäämällä INITIAL-säätöä, jolloin vetävät pyörät ovat enemmän yhtä puuta. GT:ssä nuo lukon säädöt ovat aika voimakkaita. Jos tämänkin säädön laittaa yli 40:nen, niin käytännössä lukosta tulee kuin Kemppi-lukko eli täysin jäykäksi hitsattu lukko. Silloin ACCELERATE-säädöllä tai BRAKE-säädöllä ei enää ole juurikaan vaikutusta, koska lukko on jo valmiiksi jumissa.
ACCELERATE-säädöllä lukko alkaa jäykistyä vasta silloin, kun kiihdytettäessä toinen rengas pyörii nopeammin kuin toinen eli sisäkaarteen rengas alkaa sutimaan. Mitä suurempi ACCELERATE-arvo on, sitä herkemmin ja enemmän lukko lukittuu pienelläkin renkaiden nopeuserolla. Mitä jäykempi lukko on mutkasta kiihdytettäessä, sitä enemmän takavetoinen auto pyrkii yliohjaamaan. Vastaavasti löysemmällä arvolla sisäkaarteen rengas pääsee sutimaan ja osa moottorin tehosta menee hukkaan, mutta samalla auto ei niin herkästi heitä perää sivulle, mikä tekee ajamisesta helpompaa. Sopiva lukon jäykkyys on riippuvainen kuljettajan ajotavasta, autosta ja vähän radan mutkistakin. Ihanteellinen tilanne on sellainen, että ulos kiihdytettäessä kaasu pohjassa takavetoinen auto on lievässä nelipyöräluistossa ja silti hallittavissa. Silloin saadaan kaikki mahdollinen pito ja teho käytettyä hyväksi.
Kuten jo aiemmin todettiin, niin tähän lukon säätöön GT-Sportissa vaikuttaa herkästi myös vetävän akselin vakaajan jäykkyys ja lievästi Camberit. Eli ainakin nämä kolme asiaa vaikuttavat yhtä aikaa toisiinsa, joten ne pitää säätää kokonaisena pakettina kohdilleen.
Lukon BRAKE-jäykkyys kertoo, kuinka kovasti lukko toimii jarrutuksen aikana. Tämän arvon vaikutus ei ole niin merkittävä ABS-jarruja käytettäessä, mutta vaikuttaa silti vähän. Koska mutkaan sisään mennessä sisäkaarteen renkailla on vähemmän painoa ja pitoa, niin sen puolen renkaat pyrkivät lukittumaan jarrutuksessa herkemmin. Niinpä vetävän akselin tai nelivedon molempien akselien sisäkaarteen renkaiden lukittumista voidaan hillitä lisäämällä BRAKE-jäykkyyttä. Tämä siirtää samalla jarrutusvoimaa ulkokaarteen puolelle, mikä kampeaa autoa kääntymistä vastaan, jolloin se vähentää auton taipumusta pyörähtää yhtäaikaisen jarrutuksen ja kääntämisen aikana. Selvin vaikutus ilmiöllä on etu- ja nelivetoisissa autoissa, mutta myös joissain takavetoisissa se auttaa.
Aerodynamiikka
Auton siipien vaikutus kasvaa nopeuden neliön mukaan, joten sen suoma lisäpito 200 km/h vauhdissa on nelin-kertainen 100 km/h vauhtiin nähden. Oikeastaan aerodynaaminen tasapaino nopeiden mutkien avulla pitäisi säätää kohdalleen ennen kuin alustaa säädetään hitaiden ja keskinopeiden mutkien kanssa. Normaalilla moottoriradalla lähes kaikilla autoilla etusiipi saa olla maksimissaan ja tasapainoa säädetään vain takasiiven avulla. Takasiipeä ei kannata turhan takia pitää voimakkaana, sillä se vähentää suoranopeutta eikä silti kasvata kaarrenopeutta, koska etupään pito ratkaisee, kuinka kovasti auto voi kääntyä. Tietenkin takasiipeä pitää olla niin paljon, ettei auto ole nopeissa mutkissa yliohjaava. Vain näillä huippunopeilla radoilla (ovaalit, LeMans, Monza) myös etusiipeä kannattaa vähentää ilmanvastuksen pienentämiseksi.
Lopuksi
Säätäminen on monien kompromissien sekamelska ja todella usein toisenlaisilla säädöillä tietyt mutkat menee paremmin ja toisissa taas huonommin, joten eri säädöillä kierrosajat voivat olla ihan samat. Ehkä parasta kierrosaikaa ei pitäisi liiaksi tuijottaa, vaan keskittyy hakemaan sellaisia säätöjä, millä saa tasaisesti hyviä kierroksia. Vaikka paras kierros on suunnilleen sama, mutta toisilla säädöillä ajat vaihtelee yli sekunnin verran ja toisilla säädöillä pysyy puolen sekunnin sisällä, niin pitkässä kisassa eroa on maalissa 5-10 sekuntia helpomman auton hyväksi.
– mirkkuliisa
