Techniek op autoblog: Onafgeveerd gewicht

Auteur: , 53 Reacties

Aanleiding voor het samenstellen van dit technische verhaal is het artikel over het Duitse HR. Zij hebben 2 kg gewichtsbesparing bij een Ariel Atom gerealiseerd door lichtere schokdempers te monteren. So what! zul je denken, met een weekje Sonja Bakkeren of een halfvolle benzinetank bereik ik veel meer gewichtsbesparing. Waarom is besparing van gewicht op deze plaats nou zo belangrijk?

Onafgeveerd gewicht
Onafgeveerd gewicht bestaat uit de onderdelen van een auto die het oppervlak van de weg volgen en zodoende bij elke hobbel en bobbel van de weg mee op- en neer bewegen (afgezien van de flexibiliteit van de banden). Anders gezegd; het is dat deel van de auto dat niet wordt “gedragen” door de vering. Dit is een van de meest kritieke factoren die de wegligging van een voertuig beïnvloeden.

In het algemeen bestaat het onafgeveerd gewicht bij een auto uit velgen, banden, remschijven en –klauwen en fusees. In de onderstaande animaties is het onafgeveerde gewicht in BLAUW weergegeven.

Afgeveerd gewicht
Afgeveerd gewicht is, de naam zegt het al, het gewicht dat wordt “gedragen” door de veren. Bijvoorbeeld het chassis, body, motor, interieur, passagiers en bagage zijn allemaal afgeveerd gewicht. In de onderstaande animaties is het afgeveerde gewicht in PAARS weergegeven.

Voor sommige van de overige onderdelen is de definitie niet zo eenvoudig. Er zijn delen die zowel aan de wielen als aan het chassis bevestigd zijn. Deze delen zijn zowel af- als onafgeveerd en worden hybride (= gecombineerd) gewicht genoemd. Dus bij het onafgeveerd gewicht komt nog een deel van de vering, schokdempers, draagarmen en aandrijfassen.

Wielophanging
De wielophanging moet er voor zorgen dat de wielen maximaal contact hebben met de weg voor de beste prestaties. Om er voor te zorgen dat de ophanging effectief is, moet het er voor zorgen dat de wielen snel op en neer kunnen bewegen. Daarbij mogen dan geen overmatige bewegingen optreden.

Grofweg zorgen de veren ervoor dat de wielophanging niet te ver beweegt en de dempers dat er geen periodieke trillingen ontstaan door de veer (ook wel oscilleren genoemd). Elke keer als je tegen een hobbel aanrijdt, versnelt de gehele wielophanging omhoog, vertraagt tot hij stopt, versnelt naar beneden en vertraagt tot het geheel weer in evenwicht is.

Dit heb ik in onderstaande animatie proberen weer te geven.

Demper = demper

Demper = veer

Stel je nu eens voor dat je over een kleine scherpe verkeersdrempel rijdt en vergelijk dit eens met die enorme brede tafelbergen die je in sommige woonwijken vindt. De kleine scherpe drempels zijn veel irritanter om overheen te rijden, niet? Als het wiel niet snel genoeg omhoog kan accelereren, wordt er een schok naar het chassis doorgegeven. Dit heb ik geprobeerd weer te geven in de 2e animatie.

We gaan nu over een aantal korte hobbels rijden bijvoorbeeld kinderkopjes (of kasseien zoals de Belgen zeggen). De wielen ondergaan een snelle serie van versnellingen en vertragingen. Als het wiel zwaarder is, kan het minder snel op- en neerwaarts versnellen. Dit betekent dat het wiel de weg minder goed volgt. De demper en veer moeten meer onafgeveerd gewicht beheersen, met als gevolg dat ze de bewegingen van de wielophanging moeilijker en langzamer kunnen stoppen en starten.
Dit heb ik geprobeerd weer te geven in de laatste animatie.

Het verminderen van het onafgeveerd gewicht.
Waarom zou je nou lichtere velgen en banden willen monteren? Onafgeveerd gewicht is het meest gevoelig voor onregelmatigheden in het wegdek. Het verminderen van het onafgeveerd gewicht minimaliseert de lasten om de beweging van de wielen te beheersen. Dit betekent dat veren en schokdempers een grotere reserve hebben om de beweging van het chassis te bedwingen. Het eindresultaat is minder belasting van de onderdelen van de wielophanging maar belangrijker, een verbeterde wegligging.

Een voorbeeld van het verminderen van het onafgeveerd gewicht is het dp1 project. Dit is een eenmans project waarbij een 4-wiel aangedreven prototype wordt ontwikkeld. Op onderstaande tekening is de wielophanging te zien. De “truc” die toegepast wordt om het onafgeveerd gewicht zo laag mogelijk te houden is de schijfrem niet meer bij de wielen (fusees) maar op het voor- en achterdifferentieel te monteren. De remkracht wordt nu via de aandrijfassen naar de wielen overgebracht.
Naast minder onafgeveerd gewicht door verplaatsing van het remsysteem, levert dit nog een voordeel op. Er worden minder remkrachten op de fusees en draagarmen uitgeoefend. Deze hoeven daardoor niet zo sterk (lees; zwaar) te zijn. Dit is allemaal niet nieuw want een dergelijk systeem werd bij de Eend ook al toegepast!

Een tweede voorbeeld zijn lichtgewicht koolstofvezel (buiten)velgen. Lichtere velgen en banden hebben een bijkomend voordeel dat er minder kracht voor nodig is om ze rond te draaien (geldt voor alle ronddraaiende onderdelen), maar dit heeft niets te maken met de kwalificatie als onafgeveerd gewicht.

Carbon velg

Nou raad ik je niet aan zulke lichte velgen onder je auto te monteren als Heikki Kovalainen bij zijn F1 crash in Barcelona. Maar ik zou wel even een proefrit over een aantal drempels maken als je op het punt staat die nieuwe velgen aan te schaffen.

[ Met zeer veel dank aan “Tjouwke van Kalkeren” voor deze bijdrage! ]



53 reacties

mooi stukje (Y)
Eureka!
Van mij mogen er wel meer van dit soort artikels op autoblog komen ^^
De oer SLR had ook al remmen die de remkracht via de aandrijfassen naar de wielen overbrachten. Alleen waren dit nog trommelremmen. Het was inderdaad ook te doen om het onafgeveerde gewicht te reduceren maar een van de problemen was dat de koeling van de remmen enorm bemoeilijkt werd wat zowieso al een probleem is bij trommelremmen.

Wel een tof artikel. Ik snap nu eindelijk waarom het zo belangrijk is het onafgeveerde gewicht zo laag mogelijk te houden. Thanx!!
Goed verhaal. Zou positief bijdragen aan autoblog om meer technische verhalen erop te zetten. Volgende keer wellicht een verhaaltje over smering (dry sump) of natte vs. droge koppelplaten in de versnellingsbak.
Interessant. Voortaan elke week een technisch stukje?
goed stuk….;)
O ja, het is ook meteen duidelijk waarom starre achterassen met bladveren zo enorm achterhaald en onbruikbaar voor een supersport auto zijn.

Eat that, US of A lovertjes.
Kijk aan, 100 punten voor Tjouwke!
Zijn dat trouwens niet de carbon/magnesium velgen van de Koenigsegg? ;-)

Waarom wordt er dan eigenlijk niet meer gebruik gemaakt van remmen op de assen? Op quads wordt dit ook gedaan hé?
Er moeten inderdaad meer van dit soort stukjes komen! Ga zo door!
Mooi en goed verhaal ook mooi gedaan met die animaties! Ben er zeker voor dat we zit soort verhalen vaker gaan zien hier! TOP :P
Top artikel

Interessant, duidelijk en leerzaam, ga zo door!!!!
Grappig om met deze vers opgedane kennis op zak het vorige artikel nog eens te bekijken met de reacties daaronder:D
@GeoBemm007, volgens mij ook.

http://www.dymag-usa.com/archives/Koenigsegg.jpg

wiste jullie dat In de Lotus Elise SC ze ook alles doen om het gewicht omlaag te halen? zelfs de bekerhouder is van koolstofvezel, en nee, niet voor de sier, want er zit verf overheen.
inderdaad leerzaam!
Mooi verwoord, maar wetenschappelijk niet helemaal corect. Een demper zorgt in de eerste plaats voor de dissipatie van energie. Als gevolg hiervan kan je eigenfrequenties van de veer gaan intomen.

verder mis ik in dit artikel de invloed van wheelhop, skyhook model, volledige quarter car en een kritische noot bij carbon velgen.

Over die remmen aan de diff.: dit is alleen mogelijk als het gaat om een laag remvermogen, hoge remvermogens krijgen hier niet genoeg koeling. Verder heeft deze plaatsing invloed op de voertuigdynamica, maar dat zou te ver leiden.
Voor iemand die geinteresseerd is in autosport en techniek niks nieuws onder de zon.
Maar zeker een net, duidelijk en interssant artikel. Maakt het leuk om te lezen!
De alfa 75 had destijds ook de remschijven achter tegen de versnellingsbak aan zitten.
Ook om dus het gewicht na vering naar beneden te krijgen.
Ziet er wel niet uit als je grote, open lmv hebt. Je kijkt dan in een zwart gat.
Die velgen zijn van Dymag. Deze hebben ook de vorige velgen van Koenigsegg die wielen met ronde gaten zeg maar ontworpen. Die koelen de schijven beter enzo. Zijn nog wel meer fabrikanten die die velgen gebruiken. Bijv Callaway
Correctie: Belgen zeggen ‘kinderkopkes’ :)
Ik wist het al, maar dat neemt niet weg dat het interessant blijft om te lezen. ;)
@ luc D.

Eigenlijk zegt het artikel hetzelfde over de demper-unit; “zorgen dat de veer niet gaat oscilleren” i.e. eigenfrequentie intomen.
Nu je over wheel hop begint, wat zijn die invloeden van en op ophanging dan. Volledige quarter car analysis zegt verder niet zo veel over dit onderwerp en oké die velgen zijn misschien niet the way forward, dat dan weer wel.
Sadisme… Met de mx5 over die kinderkopjes heen rijden. :lol:
Wat een verschrikking is dat. Ik had wel eens begrepen dat de gemiddelde Antwerpenaar 2 keer zo snel schokbrekers verbruiken. Dat wil ik best geloven. :roll:
Sorry, verbruikt.
bladveren hoeft niet achterhaald te zijn; je kan bladveren uit koolstof of glasfiber maken zodat ze ook nog eens een progressieve werking hebben.
Zo kan je een zeer lichte wielophanging maken met weinig onderdelen (zo een wielophaning is al eens in 1935 of zo als patent aangemeldt maar natuurlijk met bladveren)
Tjouwke van Kalkeren
@ Iedereen
Dank jullie voor de vele positieve reacties, wordt gewaardeerd!

@ GeoBem007
Het zijn magnesium/carbon velgen van het merk Dymag.

@ Luc
Ik begrijp heel goed wat je bedoelt. Het originele artikel wat ik had geschreven was nl. 4x zo lang. Ivm het voor iedereen leesbaar houden van het artikel heb ik geprobeerd zijpaden en vaktaal te vermijden. De punten die je noemt zijn stuk voor stuk interessant natuurlijk maar zoals je zelf al aangeeft gaat het uitleggen van al deze termen te ver.
WTF? Wordt er nou gewoon een oud bericht opnieuw geplaatst?

Mooi stukje hoor overigens. Zeer nuttige info
zondagsrijder
Leuk om te lezen. Zou het ook leuk vinden als dit soort stukjes hier vaker zou verschijnen.
Leerzaam artikel, de videos werken goed ondersteunend, al met al een prima stuk!
Bedankt voor de moeite.. het wordt zeer gewaardeerd!
mooi stukje! wist je dat caterham bij de csr de vering nu inboard heeft? dat schijnt ook een voordeel te zijn..
+1 voor autoblogger!
interessant stuk om te lezen.
wordt dit nu een nieuwe serie naast de gespot/caption contest/vrijdagmiddag quiz?
Dit hadden ze op de IVA ook zo moeten weergeven. Duidelijk!
Heel fijn om eens een onderbouwd technisch artikel te lezen op autoblog. Staat in schril contrast met de marketingpropaganda en sommige anti-hippie-voetganger-alles wat niet duits is-verhalen.

Smallere banden en velgen hebben uiteraard ook een invloed op het onafgeveerd gewicht. Weegt dit argument op tegen het (eerder intuïtieve) idee dat brede banden een betere wegligging als gevolg zouden hebben?
@ autoblogger.

De eend was niet de enigste wagen waarbij de remmen dichter bij het differentieel zaten. Jaguar heeft die methode ook vele jaren gebruikt.
fijn dit soort stukjes ik wist er wel wat van maar dit is toch altijd weer verhelderend
remmen bij het diff, zou dit niet makkelijker kunnen gemaakt worden om net als bij een landbouwtrekker deze in olie te laten lopen?, minder onafgeveerd gewicht, minder slijtage, en toch de koeling die nodig is
binnekort wordt de superbus geresenteert en die gebruikt ook velgen van dymag. 26inch, het zijn de allergrootste velgen die dymag heeft gemaakt (carbon/magnezium).
voor de mensen die het niet kennen superbus moet electrische snelheden van 250km/u behalen. dat wordt spectaculair.
@ armada

uit mn hoofd alfa en volvo ook in bepaalde modellen (volvo 340 met deDijon as geloof ik)
de trend naar lichtere auto’s is eigenlijk wel erg lnteressant:
– Ingegeven door milieu maatregelen moet een auto lichter worden: minder verbuik. Auto worden nu al niet meer nog zwaarder
– Passieve veiligheid wordt omgebogen naar actieve veiligheid
Auto’s ‘kunnen’ niet meer botsen en mogen daarom lichter zijn
– Motoren mogen minder uitstoten en downsizen daarom nu al snel

Het gevolg voor de autoliefhebber is een lekker lichte strak sturende auto.
Hopelijk..
Zeer intressant artikel + zeer begrijpbaar voor de leek uitgelegd. Nu zou ik eigleijk ook graag de langere versie van het artikel willen lezen. Is dit eventueel mogelijk?
techniek op autoblog, sorry maar ik vind het zever :)

plus de mensen die het lezen snappen/hebben er niets van/aan
Ik vind het erg interessant om over te lezen! Van mij mogen er meer van dit soort dingen op autoblog komen :). Het zal trouwens wel raar uitzien als je ineens geen remschijf meer ziet door je velg heen.
HULDE! Vooral meer van dit soort stukjes!
Gelukkig schrijft JH hier wel zinnige dingen.
Goed stukje. Hierbij een aanvulling, sorry voor de lengte maar hopelijk intressant:

Ik heb ondervonden dat het kiezen van velgen volgens de principes van ongeveerd gewicht een verschil kan maken voor ‘gewone’ auto’s. Dus ik wil mijn bescheiden ervaring hiervan delen.

Voor mijn leuke maar verder zeer onexotische Fiesta 1.6TDCI wou ik een betere wegligging. In plaats van klassiek voor mooie grote 17” velgen te kiezen, heb ik bewust gekozen voor de lichtste wielen die ik kon vinden voor een redelijke prijs. Het werden OZ racing ultraleggera 15”, de kleinste maat waarvoor goede sportbanden te krijgen zijn (Goodyear F1 in mijn geval). Grotere velgen wegen snel veel meer. Ik was van plan de ophanging ook te upgraden, maar ik moest vaststellen dat het gewoon niet nodig is!
Alleen door de wielen te veranderen rijdt mijn auto veel sportiever met meer controle, stugger gedempt en heeft een veel betere wegligging gekregen op alle soorten ondergrond. En toch is het comfort nauwelijks aangetast. Perfekt!

Hoe was dit mogelijk? Ik had namelijk niet zo een grote, positieve, verandering verwacht. Maar met een beetje redenatie is het eigenlijk logisch. Natuurlijk, door de betere sportband is er veel meer grip. Maar grip is niets zonder kontrole (ahum). Het totale gewicht van de 15” OZ wielen is ongeveer hetzelfde als de standard smalle 14″ met stalen velgen, dus de vering/demping is afgestemd op het wielgewicht (de standaardvering is al redelijk sportief op de fiesta) en verzekerd een goed wegkontakt. De stuurprecisie is verbeterd door de lagere, maar vooral stugger wand van de sportband. De extra brede velgen dragen ook hun steentje bij (7” ipv 5,5”-6” voor gewone 15”). De demping lijkt ook veel steviger vanachter het stuur met een positieve bijdrage aan de wegligging, hoewel de schokdempers onveranderd zijn. Dit komt wederom door de lagere sportbanden die ook qua constructie stugger zijn. Hierdoor verdwijnt de slappe ’band’ uit de ophanging waardoor de demping veel effektiever werkt. Dit alles maakt dat de auto zich veel sportiever gedraagt en beter rijdt. Toch blijft het VEERkomfort volledig behouden, de vering is immers hetzelfde! Slechte wegen en snel over drempels rijden, vormen geen probleem. Dit is echt een verbetering, I like it…

Blijft dat puur estetisch 17”velgen en een verlaagde koets voor mij het mooist zijn op de Fiesta. Maar zo een grote velg kan niet even licht zijn als een standaard 14” wiel (zoals de 15” OZ). Een kort onderzoekje toont dat de meeste modellen al snel 7,5kg meer wegen per stuk (als je niet specifiek voor superlichte velgen kiest). Alles samen dus snel bijna 30kg extra aan de wielen met zo een set-up, en dat voel je. Dan moet een andere vering monteren met stuggere dempers en hardere veren om de zwaardere wielen in bedwang te houden. Doe je dit niet, dan riskeer je én de wegligging én het comfort duidelijk te verslechteren, wat toch niet de bedoeling is dacht ik. Pas je de ophanging wel aan (duur als je het goed wil doen) dan is de wegligging wel beter en erg strak. Maar het veercomfort… die wordt er niet beter op met de stuggere vering…. Verder heeft ook het koetswerk meer te lijden heeft met een hardere ophanging en verliest sneller zijn stijfheid, ook niet bevorderlijk voor wegligging en comfort…

Onafgeveerd gewicht kan dus in mijn bescheiden praktische ervaring erg relevant zijn voor de optimalisering van de gewone auto met ambities voor een betere wegligging/rijplezier. Groot, groter, grootste velgen en sportvering is één manier. Maar als je je een echte verbetering zoekt voor weinig geld, dan kan de aanpak met een eenvoudige upgrade met iets grotere maar even lichte wielen echt wel een positief verschil maken, in de veronderstelling dat de ophanging al goed gedempt is zoals ie is. Of andersom, zijn de banden al goed maar de demping zwak, dan kunnen lichtere (kleinere?) wielen al een verbetering zijn.

En estetisch? Tja, valt goed mee vind ik zelfs al zijn het ‘maar’ 15 inch velgen op mijn auto. Rijeigenschappen en portefeille zijn minstens even belangrijk voor mij.

http://i32.tinypic.com/2jeczer.jpg
@ Onehp

De Fiesta staat er om bekend dat hij een goed uitgebalanceerde vering en demping heeft dus zeker niets aan veranderen, met bredere banden en velgen van eenzelfde gewicht kan dit alleen maar leuker worden.

Erg mooi voorbeeld zeg, leuk om te lezen!
@JanJansen: ik rijd nu precies een jaar rond met deze set-up en ik ben niet van plan er nog iets aan te veranderen. Ik heb namelijk nog geen enkele andere auto gereden die even leuk stuurt ook al zijn ze oh zo veel sneller rechtdoor. Dat laatste mis is soms wel, brute acceleratie, en dat is vooral de schuld van al het supercar geweld op AB… maar met de brandstofprijzen van vandaag kan ik niet anders zeggen dat ik uiterst tevreden ben met mijn keuze van auto (en wielen!) :-)
m.a.w. massa = traag
Eeven een kleine aanvulling: De vering en demping hoeft niet te alle tijde onder de noemer geveerd onafgeveerd gewicht te vallen. Bij de meeste auto’s is de veer zelf ook afgeveerd. Denk aan Macpherson veerpoten. Bovenstaande concept tekening laat vering zien die afgeveerd is, wat er dus voor zorgt dat de ophanging lichter is en beter reageerd op beweging.

Maar nu het leuke: Bij een Ariel Atom zijn de veren zelf ook afgeveerd. Dus eigenlijk is het artikel in de strekking zinloos, want 2kg is echt 2 kg van de normale massa bij de Ariel Atom. Dit kun je het makkelijkste beredeneren door te kijken naar de ophangingsconstructie. Wanneer de demper/veer rechtstreeks verbonden is met de draagarm dan is het onafgeveerd gewicht. Is deze indirect met de draagarm verbonden, dan is het afgeveerd gewicht.

Maarreh, ondanks dat de rede waarom het stuk is geplaatst niet klopt is het wel een goed stukje….
Eeven een kleine aanvulling: De vering en demping hoeft niet te alle tijde onder de noemer geveerd onafgeveerd gewicht te vallen. Bij de meeste auto’s is de veer zelf ook afgeveerd. Denk aan Macpherson veerpoten. Bovenstaande concept tekening laat vering zien die afgeveerd is, wat er dus voor zorgt dat de ophanging lichter is en beter reageerd op beweging.

Maar nu het leuke: Bij een Ariel Atom zijn de veren zelf ook afgeveerd. Dus eigenlijk is het artikel in de strekking zinloos, want 2kg is echt 2 kg van de normale massa bij de Ariel Atom. Dit kun je het makkelijkste beredeneren door te kijken naar de ophangingsconstructie. Wanneer de demper/veer rechtstreeks verbonden is met de draagarm dan is het onafgeveerd gewicht. Is deze indirect met de draagarm verbonden, dan is het afgeveerd gewicht.

Maarreh, ondanks dat de rede waarom het stuk is geplaatst niet klopt is het wel een goed stukje….

Wat misschien ook wel leuk is om te weten, is dat deze opstelling o.a. al bij de ophanging van een echte mini gebruikt wordt (mede door ruimtegebrek) en nee, niet de bini), en als ik me niet vergis is de remmensetup ook gebuikt bij de alfa sud. Koeling is alleen het grootste probleem, samen met dat het waardevolle ruimte inneemt….
super stuk, weer wat geleerd, thnx

Geef een reactie:

Je moet ingelogd zijn om reacties te posten, registreren kan HIER (ook via Facebook).