Mitä ilmiössä tapahtuu?

Värähtely ajon aikana on ilmiö, jossa yllättäen polkupyörän etupyörä ja ohjaustanko alkaa rajusti vatkaamaan sivulta toiselle. Tätä kutsutaan myös ”Speed wobble” -nimityksellä englanniksi tai ”bicycle shimmy”. Se voi ilmetä hyvin monenlaisissa ajoneuvoissa kaksipyöräisistä aina moniakselisiin ajoneuvoihin kuten juniin ja niiden telirakenteisiin. Tämä ilmiö voi tapahtua monissa eri pyörämalleissa, mutta keskitytään nyt nimenomaan tavarapyöriin. Asia on kuitenkin yleistettävissä myös muihin pyörämalleihin, kuten maantiepyöriin. Koska tästä aiheesta kysytään minulta säännöllisesti ja asia tulee esiin myös keskustelupalstoilla, niin vastataan nyt tiivistetysti yleisimpiin kysymyksiin.

Mikä altistaa ilmiölle?

Ilmiölle altistaa muutama asia, listataan niitä seuraavaksi:

• Löysä runko: Ilmiö oli aiemmin yleisempi tavarafillareissa, kun rakenteena oli pitkä yhden putken teräsrunko. Jos runko on löysä, niin saatetaan helpommin päätyä tilanteeseen jossa värähtelyn osalta päädytään tilanteeseen, jossa tavallaan löydetään rakenteen ominaistaajuus, jolloin värähtely voimistuu. 10+ vuotta sitten ajonopeudet ja painot olivat pienempiä ennen sähköavustuksen aikaa. Kun pyöriin tuli sähköavustus, massat ja nopeudet kasvoivat. Sittemmin rungoista on tehty jäykempiä ja ongelmat ovat vähentyneet. Erityishuomio vanhempien Bakfiets.nl Cargobike, Workcycles KR8:n ja vastaavien osalta: Puulaatikko on osa kokonaisrakennetta! Huolehdi että pohjan pultit ovat riittävän kireällä, sillä laatikko jäykistää rakennetta.
• Ohjauksen aputanko: Long John -tyyppisissä pyörissä ohjaustangon tolpan ja etupyörän välillä on aputanko ohjaamassa etupyörää. Vanhoissa tavarapyörissä tämä tanko saattoi olla liian löysä, joten jos värähtely alkoi, niin tämä tanko saattoi toimia jousen tapaan, ja värähtely saattoi voimistua. Joissain malleissa tankoja vaihdettiin jälkeenpäin jäykempiin, joka vähensi ongelmaa.
• Ohjauksen nivelet: Ohjausrakenteessa on usein muutama nivel, joissa ei pitäisi olla välystä. Jos on isompi välys, niin se voi altistaa värähtelylle.
• Ohjainlaakeri: Tätähän nyt yleensä syytetään ensimmäisenä, mutta oman kokemukseni mukaan tämä ei yleensä ole se varsinainen syy. Mutta jos värähtely alkaa, niin löysä ohjainlaakeri ei varmasti auta asiassa. Joissain tavarapyörissä käytetään nykyään myös vaimennusosia ohjauksessa, esimerkiksi juuri ohjainlaakerissa. Yksi esimerkki on Cane Creeckin Viscoset. Tämä tuo jonkin verran vaimennusta ohjaukseen, joka saattaa osaltaan vähentää altistumista värähtelylle.
• Vaimennus: Joihinkin pyöriin on saatavilla erillisiä vaimenninelementtejä ohjaukseen. Äsken mainittiin jo vaimennettu ohjainlaakeri, kuten Viscoset, mutta joissa pyörissä ohjaukseen on saatavilla erillisiä vaimentimia. Usein sellainen löytyy esimerkiksi kolmipyörien laatikon alta tai Bullitin keulalta. Myös Bakfiets.nl:n keulalle on ollut saatavilla tehdastilattuihin pyöriin kitkaan perustuva vaimennin. Eli näitä löytyy esimerkiksi kitkaan, viskonesteeseen tai hydrauliseen vaimennukseen perustuvina systeemeinä.
• Renkaat ja rengaspaine: Ehkä se yleisin helppo tapa poistaa värähtelyongelmia on riittävän korkea rengaspaine. Jos tavarapyörässä on pehmeärunkoinen rengas matalilla paineilla, niin jo tämä voi saada aikaan värähtelyn. Jos pyörässäsi tapahtuu herkästi värähtelyä, niin kokeile ensimmäiseksi lisätä rengaspainetta. Jos pyörässäsi on pehmeärunkoinen ns. ”balloon” -rengas, niin vaihda jäykempään renkaaseen. Esimerkiksi Schwalben renkaissa jos mennään löysemmästä jäykempään, niin yksi esimerkkipolku on Big Apple/Big Ben–>Big Apple/Big Ben PLUS–>Marathon–>Marathon PLUS–>Pick Up. Noiden renkaiden välillä esimerkiksi kylkien ja kulutuspinnan alla olevissa kerroksissa on isoja eroja. Me asennamme tavarapyöriin lähes pelkästään vähintään PLUS pistosuojauksella varustettuja renkaita. Värähtelyssä vaimennus on olennainen osa mekanismia, ja renkaan ominaisuudet vaikuttavat vaimennuksen ja jäykkyyden kautta. Huomautettakoon, että renkaiden kulumisjäljistä voimme päätellä, että hyvin moni (tavara)pyöräilijä ajaa liian alhaisilla rengaspaineilla. Suositeltu rengaspaine lukee renkaan kyljessä, ja hanki painemittarilla varustettu pumppu kotiin tai työpaikalle.
• Pyörän geometria: Aiemmin mainittiin jo rungon jäykkyys, mutta myös geometria vaikuttaa värähtelytaipumukseen. Tässä on niin paljon eri muuttujia (rungon ja haarukan kulmat ensisijaisesti), että en lähde näitä avaamaan. Jos kiinnostaa, niin aiheesta lienee tehty myös ihan tieteellistä tutkimusta. Kannattaa etsiä tuolta tietoa, vaikka Google Scholarilla alkuun. Mutta jos lyhyesti todetaan, niin yli kymmenen vuotta sitten Riese&Müller Load 60 oli ensimmäisiä tavarapyöriä jossa ilmiö oli saatu melkein eliminoitua. Ei täysin, mutta tuolla pyörällä se on yhä harvinaista verrattuna moniin vertailupyöriin.
• Tienpinnan ja renkaan kontakti: tämä on hankalin alue ainakin itselleni, ja aihe johon en ole perehtynyt. Mutta kuten aiemmin totesin, olen ajanut varmaan muutama kymmenen tuhatta kilometriä R&M Load 60:llä, jolla värähtely on erittäin harvinaista tavarapyöräksi. Mainittakoon, että kyseinen tavarapyörä on ensimmäinen jota on saatavana myös nopeana 45 km/h mallina. Aikoinaan useimpien tavarapyörien ajo-ominaisuudet eivät vain olisi olleet sopivia nopeaan ajoon. Tunnen tuon pyörän ominaisuudet hyvin, ja olen silti joskus, erittäin harvoin, kokenut värähtelyä tuolla pyörällä. Yhden tällaisen tapahtuman jälkeen jäin miettimään, että mikä tilanteessa oli erilaista. Ja mieleeni tuli että paikalla saattoi olla sivulle kalteva tienpinta yhdistettynä mäkeen. Paikka on kauempana kotoani, enkä ole tullut palanneeksi paikalla kokeilemaan toistoja. Mutta minulla on aavistus/oletus/hypoteesi mahdollisesta syystä, ja se on: Vaikuttaako tienpinnan sivusuunnan kaltevuus värähtelyn alkamiseen? Se muuttaa rengaskontaktia. Tähän ottaisin mielellään kommentteja kaikilta pyöräilijöiltä: Jos sinulla on paikka jossa olet kokenut useammin värähtelyä, niin vaikuttaisiko eri kohdassa ajorataa ajaminen? Jos koit maantiepyörällä värähtelyä ajamalla tien laidassa (joka on usein hieman kalteva), niin saatko samaa aikaan keskemmällä tietä (joka ei ole sivusuunnassa kalteva).
• Kuljettajan toiminta: Polkija on osa kokonaissysteemiä, ja etenkin maantiepyöräilijät ovat spekuloineet paljon kuljettajan vaikutusta ilmiöön. Onko painopiste edessä vai takana, puristetaanko satulaa tai runkoa reisillä tai onko paino satulassa? Tavarapyöräkokemuksena voin sanoa sen, että istu satulassa, se vaimentaa värähtelyä pitkässä tavarapyörässä.
• Ajonopeus: Jos värähtely ilmenee tietyllä nopeudella, niin tuon nopeuden ala- ja yläpuolella värähtely on todennäköisesti pienempää.

Mitä tehdä jos värähtely alkaa?

Itse olen joskus kokenut, että helpoin tapa saada tietyt tavarapyörät värähtelemään, on seisoa polkimilla ja tehdä nopea ohjausliike sivusuunnassa. Tietyillä pyörämalleilla (joita emme ole myyneet pitkään aikaan), värähtelyn saa aikaiseksi lähes aina kun ajonopeus on sopiva. Eli mitä tehdä jos värähtely alkaa?

• Istu satulassa. Oma massasi vaimentaa pyörän värähtelyä.
• Hidasta, tuo on helpoin tapa palata turvalliselle alueelle.
• Mieti oliko jokin erityinen syy minkä takia värähtely alkoi? Seisoitko polkimilla? Teitkö nopean ohjausliikkeen? Onko rengaspaineet löysällä? Onko nivelissä väljyyttä? Onko aika tuoda pyörä huoltoon?