Invloed op de totale gewichtsoverdracht

Hoewel de impact beperkt is, heeft het verhogen van de stijfheid van de stabilisatoren ook invloed op de totale hoeveelheid overgedragen gewicht. Dit heeft alles te maken met de tweede term uit het rechterlid van vergelijking 1, namelijk: GAh’ * (sin) κ.

De rolhoek voor het voertuig bedraagt namelijk tussen de 4,5 en 7 graden (maximale rolstabilisatie tot geen rolstabilisatie). Voor ditzelfde voertuig met alleen op de achteras variabele rolstabilisatie is het verschil in hoek 5,6 tot 7 graden.

Voor de kleinste hoek bedraagt het ‘additionele’ rolmoment 470,75 Nm (volledige rolstabilisatie) en voor de grootste hoek 731,2 Nm (uitgeschakelde rolstabilisatie). Voor een auto met alleen variabele stabilisatie op de achteras ligt dit moment tussen 585,5 en 731,2 Nm.

Zoals uit de laatst weergegeven vergelijkingen (35 en 36) berekend kan worden, ligt het totale moment bij een snelheid van 20 m/s en een bochtradius van 50 meter in de orde van grootte van 7000 Nm (rechter lid uitwerken en vermenigvuldigen met de

spoorbreedte sV). Dit houdt in dat het rolmoment dat door het kantelen van de body

7.4 Actieve rolstabilisatie

7.4.1 Inleiding

In de voorgaande paragrafen is aangetoond dat de wiellastverandering per as beïnvloed kan worden door een torsiestabilisator aan te brengen op de as waar dat gewenst is. Het aanbrengen van deze stabilisator zorgt voor meer gewichtsoverdracht van het binnen- naar het buitenwiel, waardoor de as waar het om gaat minder zijdelingse kracht op kan brengen. Een stabilisator op de vooras zal een voertuig zodoende meer onderstuurd maken, een stabilisator op de achteras maakt het voertuig meer overstuurd.

Door de stijfheden van de torsiestabilisatoren variabel te maken, kan dus in principe tijdens het rijden de rijkarakteristiek van een voertuig beïnvloed worden. De vraag is in hoeverre dit een wenselijke eigenschap is voor een voertuig. Met andere woorden: profiteert een voertuig hiervan in termen van comfort, stabiliteit of handling.

In dit hoofdstuk zal een voorlopig antwoord gegeven worden op die vraag, als aanzet tot het hoofdonderzoek. Om te beginnen zal de definitie voor stuurgedrag gegeven worden, waarna geanalyseerd wordt of de variabele rolstabilisatie daadwerkelijk gewenste

effecten heeft op één of meer van de drie genoemde gebieden.

7.4.2 Stuurkarakter

Het Duitse woord waarmee het karakteristieke stuurgedrag van een auto wordt

aangeduid, is ‘Lenkverhalten’, oftewel het stuurgedrag dat een auto is ingegeven door bepaalde vaste designparameters, zoals de locatie van het massamiddelpunt en de bandslipstijfheden van voor- en achteras.

In principe kan een auto drie soorten stuurkarakters vertonen: 1. Neutraal

2. Onderstuurd 3. Overstuurd

7.4.2.1 Neutraal stuurkarakter

Een neutraal sturend voertuig zal bij het rijden van een bocht en het opvoeren van de voertuigsnelheid (het vergroten van de dwarsversnelling) geen extra stuuruitslag nodig hebben om een gelijke bochtstraal aan te houden.

In formulevorm ziet dat er als volgt uit:

37)

7.4.2.2 Onderstuur

In een onderstuurd voertuig zal er meer gestuurd moeten worden naarmate de laterale acceleratie wordt opgebouwd (verhogen van de snelheid) bij het rijden van een bocht.

De formule hiervoor is:

38)

Over het algemeen worden voertuigen tegenwoordig in meer of mindere mate met een onderstuurd karakter ontworpen. Dit omdat dit het meest veilige en voor de gemiddelde bestuurder meest handelbare karakter is.

7.4.2.3 Overstuur

Overstuur houdt in dat er bij het opvoeren van de snelheid in een bocht minder stuurhoek nodig is om dezelfde bochtstraal te beschrijven.

In formulevorm:

39)

Tegenwoordig komt dit voertuigkarakter niet veel voor. In de praktijk zou dit namelijk betekenen dat bij het verhogen van de snelheid in een bocht de stuurwielhoek moet worden teruggebracht, wat voor veel bestuurders tegennatuurlijk voelt en in bepaalde situaties moeilijk te corrigeren is.

7.4.3 Comfort

In paragraaf 2.3.2 is aangegeven dat de torsiestabilisator een moment veroorzaakt dat tegen het rollen van de body inwerkt. Dit moment wordt veroorzaakt door ongelijke invering van de wielen, zoals dat bij het rollen het geval is.

Ongelijke invering vindt echter ook plaats wanneer één van beide wielen over een hobbel in de weg rijdt. In dit geval wordt er in de torsiestabilisator ook een moment opgewekt, dat ervoor zorgt dat er een kracht in dezelfde richting wordt uitgeoefend op het andere wiel. Er vindt dus in zekere zin kopieergedrag plaats tussen beide wielen.

Dit verschijnsel heeft een nadelige invloed op het rijcomfort. Actieve rolstabilisatie zou hier verbetering in kunnen brengen door bij rechtuit rijden de stijfheid van de

torsiestabilisator laag te houden en deze alleen bij het rijden van bochten te verhogen. Het Dynamic Drive systeem van BMW werkt op een soortgelijke manier. Hierbij is de stabilisator op de achteras voorzien van een hydraulische actuator, die de

torsiestabilisator ‘op spanning’ kan zetten, door beide helften ervan zich tegen elkaar af te laten zetten (tegengestelde krachten FSt zie ook hoofdstuk 2 paragraaf 2.3.2. Hiermee

kan dus in de gevallen waarin dat gewenst is de mate van stabilisatie worden aangepast. Eigenlijk is dit ook de enige vorm van ‘variabele’ rolstabilisatie die actief genoemd mag worden. Dit omdat dit systeem in staat is arbeid te verrichten en de body zodoende in de gewenste positie kan brengen. Systemen die alleen voor een aanpassing in veerstijfheid zorgen moeten eigenlijk semi-actief, adaptief of variabel genoemd worden.

7.4.4 Stabiliteit

Een variabele torsiestabilisator kan in termen van stabiliteit voordelen bieden, door bij wisselende belastingen meer of minder rolveerstijfheid te bieden op één of beide assen. In het geval van een bestelauto is wisselende belasting aan de orde van de dag. Het voertuig kan leeg zijn of honderden kilo’s lading vervoeren. Daarom wordt bij het ontwerp ook gerekend met het GVW van het voertuig. Deze toestand kan als

‘designtoestand’ aangehouden worden. In dit geval is dit ook de toestand waarvoor de torsiestabilisatoren worden berekend. Vanwege deze uitgangspositie lijkt ook hier winst te zitten, met name op het gebied van comfort.

Bij het ontwerp van een bestelauto wordt over het algemeen veel aandacht besteed aan het gedrag in noodsituaties, waarin de bestuurder probeert door middel van een snelle stuurbeweging een uitwijkmanoeuvre uit te voeren. Doordat bij een dergelijk voertuig veel verschillen in de mate van belading mogelijk zijn, zijn de mogelijkheden met passieve systemen echter beperkt. Daarom wil in deze noodgevallen een bestelauto nogal eens kantelen of in een slip geraken.

Wellicht biedt actieve rolstabilisatie in deze gevallen mogelijkheden voor vergroting van de stabiliteit, door de rollende koets ‘op te vangen’.

7.4.5 Handling

Op het gebied van handling (rijeigenschappen) van een voertuig kan variabele

rolstabilisatie voordelen bieden omdat (binnen bepaalde grenzen) de mate van rol en verhouding in gewichtsoverdracht tussen voor- en achteras aangepast kan worden. Praktisch gezien zou dit inhouden dat het stuurkarakter van een auto door de bestuurder naar wens ingesteld kan worden. Of dit zou aan de hand van de belading of

omgevingscondities automatisch kunnen gebeuren, om een voor de gebruiksomstandigheden optimale – sportieve – instelling te verkrijgen.

8 Bijlage 2: Preparatie van het voertuigmodel in Adams

8.1 Inleiding

Om het effect van variabele rolstabilisatie te meten is gebruik gemaakt van een compleet voertuigmodel in Adams. In deze bijlage zal eerst de preparatie van dit voertuigmodel besproken worden. Daarna wordt beschreven hoe tot de passieve stabilisatorsettings is gekomen.