Takavaihtajan sähköistys

Takavaihtaja + servo = win?

Sähkövaihtajaprojektissani on pari kokonaisuuden kannalta erityisen kriittistä komponenttia. Kuvassa näkyvä takavaihtajan ja servon risteymä on toinen näistä tärkeistä osista. Servon muokkaamista harjoittelin jo aiemmassa postauksessa, tämänkertainen installaatio pureutuu itse vaihtajaosan muokkaamiseen ja sen vaiheiden dokumentointiin.

Lähtötilanne

Shimano RD-TX31B -takavaihtaja suoraan paketista.

Vaikka oppimiskokemuksille ei tulisi kai koskaan laskea hintaa, edullisten komponenttien käyttö mahdollisesti pieleen menevissä paloitteluharjoituksissa ei voi olla täysin typerää. Halvin löytämäni (ja pyörääni sopiva) takavaihtaja löytyi Bilteman hyllystä hintaan 9,90euroa.

Summittaista mittailua vaijerin kiinnityspuolelta.

Aloitin tutustumalla vaihtajan rakenteeseen ja toteamalla, että hinta näkyy. Vaihtajassa oli jo uutena havaittavissa pieniä toleranssiheittoja siellä täällä, mutta todennäköisesti tällä ei ole vaihtajan käyttökelpoisuuden kannalta mitään merkitystä. Edullisesta hinnasta ja pienistä välyksistä huolimatta vaihtaja oli silti viimeistellyn oloinen tuote.

Pääasiassa minua kiinnostanut vaihtajan liikkuva, suunnikkaan muotoinen osa (engl. parallelogram) koostuu kahdesta liikkuvasta osasta ja niiden päätykappaleista. Liikkuvat levyt on kiinnitetty valettuihin päätykappaleisiin niittaamalla ja itse levyt on tehty noin 1,5mm paksusta peltilevystä. Materiaalivahvuus ja varsinkin etulevyn kolmiulotteisesti monimutkainen muoto kielivät, että jossakin kohtaa valmistusprosessia käytetään isoja ja/tai äänekkäitä koneita (kerrostaloasunnossa tämä ei kovinkaan usein ole mahdollista).

Vaihtaja vanteen puolelta.

Vaihtajan yhtenä kappaleena pitävät niitit ovat nk. semi-tubular -tyyppisiä niittejä. Koska kaikki niitit ovat molemmilta puolilta näkyvissä, vaihtaja on niittien rakenteesta johtuen melkoisen helppo purkaa. Avuksi tarvitaan vain sopivat pihdit ja jonkinlainen lyömä/painotyökalu.

Tässä projektissa minulla oli tarkoituksena kiinnittää standardimittainen servo suoraan vaihtajaan. Ennakkosuunnitelmieni mukaisesti tämä tapahtui purkamalla vaihtajan alkuperäinen etulevy pois ja rakentamalla uusi, servon kiinnityksen mahdollistava etulevy sen tilalle.

Etulevyn irrotus

Puristus, veto, pyöreäksi vaan.

Varsinainen purku tapahtui irrottamalla vaihtajaa yhtenä palasena pitävät niitit vaihtajasta. Niitit irtosivat melko pienellä vaivalla ja puristelulla. Ensin suoristin niitatun pään mahdollisimman lähelle alkuperäistä muotoaan.

Ylempi niitti on muotoiltu irrotusta varten, alla lähtötilanne.

Tai no, lähelle ja lähelle. Mitä pyöreämmäksi niitin saa, sitä helpompi se on painaa ulos kolostaan. Mikäli sattuu niin hassusti, ettei motoriikka tai kärsivällisyys riitä niitin pyöreäksi puristeluun, seuraavassa vaiheessa tarvitsee vain käyttää hieman enemmän voimaa.

Niitin prässäys ulos reiästä.

Pieni, niitin päässä olevaan koloon ja ulos työntämiseen sopiva työkalu syntyi pop-niitistä. Varovasti, mutta riittävää voimaa käyttäen sain vaihtajan etulevyn molemmat niitit irrotettua suhteellisen siistikuntoisina ja vaihtajaa vääntämättä.

Toinen niitti ulkona.

Vaihtajan kiinnityskorvakkeen puoleinen niitti oli hieman tiukempi irrotettava, sillä vaihtajan palautusjousi kiinnittyy kiinnityskorvakkeen puoleiseen niittiin. Etulevyn kolmiulotteinen muoto näkyy tästä kuvasta myös hyvin.

Etulevy irtonaisena.

Kun olin saanut etulevyn irrotettua, piirtelin sen mitat ylös paperille mahdollisimman tarkasti ja aloin suunnittelemaan omaa, korvaavaa osaa.

Uusi etulevy - paperista?

Pahvimallin malli.

Asiat voi nykyaikana tehdä joko nopeasti tai tietokoneella. 3D-tulostettu versio etulevystä olisi tietysti hieno, mutta käsillä tekeminen on palkitsevaa. Säästin siis mallinnus- ja tulostusaikaa ja päätin muotoilla tarvittavan osan ihan perinteisillä menetelmillä.

MikkoCAD™ -piirustus

Työntömittailemalla ja muutaman paperimallin sovittelemalla sain aikaiseksi mielestäni toimivan ja tarpeeksi helposti muotoonsa taiteltavan suunnitelman.

Viimeisin pahvimalli, pienimmällä vaihteella.

Pahvimalleissa on se mukava puoli, että valmista saa nopeasti eikä mallin valmistuksessa tarvitse mitään erityisiä työvälineitä. Kynä, pyyhekumi, mittanauha ja sakset riittävät.

Viimeisin pahvimalli, suurimmalla vaihteella.

Aina uuden pahvimallin tehtyäni liikuttelin vaihtajaa ääriasentojen välillä ja koetin löytää mahdollisia ongelmakohtia. Tarpeeksi kauan prosessia toistettuani totesin jotta riittää ja kaivoin esille hieman isompia työkaluja. Peltiä ja peltisakset, siis.

Peltiseppo

Mittapiirros jäljennettynä peltilevylle.

1 mm paksu peltilevy on siitä kiitollinen materiaali, että sitä leikkaa (pelti)saksilla ja vääntelee sormilla. Tiukemmat mutkat on helppo tehdä pihdeillä ja/tai pienen ruuvipuristimen kanssa. Aloitin piirtämällä viimeisimmän pahvimallin mukaisen jäljen levylle ja tarkistusmittaamalla muutaman tärkeimmän taitoksen ja niittien reikien paikat.

Uusi etulevy valmistuu.

Peltilevyä leikellessä sai toisinaan miettiä, mistä suunnasta levyä kannattaa saksia. Tässä auttaisi, jos omistaisi sekä vasen- että oikeakätiset peltisakset, mutta kaikkea ei voi olla. Kun levy oli leikattu irti, sitä piti hieman taitella, jotta se mahtuisi paikoilleen.

Ensimmäiset taitokset taiteltuina.

Kanttausjärjestystä kannattaisi ehkäpä miettiä etukäteen, mutta minä en paljoakaan miettinyt. Tästä seurasi lieviä hankaluuksia viimeisiä taitoksia kääntäessä. Onnekseni muistin kuitenkin porata tarvittavat reiät peltilevyyn ennen koko levyn mutkalle vääntämistä.

Reikien paikat porattuina.

Reikien paikat mittasin ja tarkistusmittasin vielä toistamiseen, sillä mikäli ne menevät kovasti vinoon, osasta ja sitä myöten vaihtajasta tulee käyttökelvoton.

Suoristus.

Pahvimallin perusteella uusi etulevy on oikean muotoinen, kun reiät ovat toisiinsa nähden samassa linjassa. Sopivan mittaisia ruuveja hyödyntämällä peltilevy oli helppo vääntää suoraksi.

Uusi etulevy, testisovitus 3-5.

Aivan täysin kerrasta ei näinkään hyvin valmisteltu tuote osunut kohdalleen. Koska materiaalia on helpompi ottaa pois kuin lisätä, toistin tässä vaiheessa samaa kaavaa kuin pahvimallin kanssa: liikuttelua, hankaavien osien merkitsemistä, yleistä vääntelyä ja vähän kerrallaan trimmaamista.

Lopputulos.

Aikaa myöten uusi etulevy valmistui. Tästä versiosta puuttuvat vielä stoppariruuvit ja rakennetta voisi vahvistaa esim. pop-niitillä servon alle päällekkäin jäävien levyjen kohdalta. Kanttauksien, ruuvien ja servon jäykistämänä lopputulos on kuitenkin sen verran tukeva kokonaisuus, etten nähnyt tätä tarpeelliseksi. Tässä vaiheessa sovittelin vielä servon paikoilleen, merkitsin servon kiinnitysruuvien paikat ja porasin ne auki.

Lopputulos

Vaihtaja ja servo ne yhteen soppii.

Tällaisenaan servo ei vielä liikuta kuin itseään. Puuttuva lenkki servon ja vaihtajan välille löytyi kuitenkin samasta paikasta kuin servokin.

Vanttiruuveja.

RC-liikkeen asiantuntemuksen avulla löydetyt, vanttiruuveiksi kutsutut osat sopivat tarkoitukseen paremmin kuin hyvin. Vanttiruuvi on siis pituussuunnassa säädettävä tanko, jonka molemmissa päissä on pallonivel. Kiinnitys tapahtuu M3-kokoisilla ruuveilla pallonivelen läpi, toinen pää kiinnitetään servoon ja toinen pää vaihtajaan.

Valmis vaihtaja-servo-kokonaisuus.

Vanttiruuvi kiinnittyi servoon yksinkertaisesti ruuvilla. Vaihtajaan kiinnitys hoitui korvaamalla yksi niiteistä 50mm pitkällä M3 -ruuvilla ja kahdesta alumiiniputkesta tehdyllä sovitekappaleella. Kuva selittänee rässäkin tapauksessa enemmän kuin tuhat sanaa. Ohuemman alumiiniputken ulkohalkaisija on Ø3,5mm ja suuremman putken sisähalkaisija saman verran, alumiiniputket löytyivät K&S Metalsin valikoimasta,

Kolmannen niitin irrotuksen yhteydessä poistin vielä vaihtajan sisällä tarpeettomana majailleen palautusjousen. Jatkossa servo hoitaa vaihtajan liikuttelun molempiin suuntiin.