Techniek: het nut van anti-roll bars

Auteur: , 35 Reacties

Anti-roll bars of sway bars of stabilisatorstangen zijn geliefd bij tuners en onmisbaar in de racerij. Wat heb je aan die dingen, waarom heb je ze mogelijk zelf nodig en wat zijn de nadelen?

Techniek: het nut van anti roll bars

Over het nut van anti-roll bars kunnen we kort zijn: de naam zegt het al. Deze stangen verminderen body roll en da’s handig als een auto bijvoorbeeld (op hogere snelheid) een bocht neemt. Door de gewichtsverplaatsing zal de meeste druk op de buitenste wielen komen te staan. Niet cool, want je wilt de last over beide banden verdelen. In het ergste geval tilt je bijvoorbeeld het voorwiel aan de binnenzijde van de bocht op. Dat wil je niet, want een band die in de lucht hangt levert natuurlijk helemaal geen grip.

Een en ander werd pijnlijk duidelijk tijdens de kwalificatie van de GP van Singapore gisteren. De roll bar aan de rechter achterzijde van de Ferrari van Vettel gaf de pijp aan Maarten, waardoor het linkervoorwiel bij linkerbochten hulpeloos in de lucht bungelde. Einde kwalificatie voor de viervoudig kampioen, voor ons een mooie aanleiding om er eens in te duiken.

Anti roll bar schematisch

Wat zijn anti roll bars?

Sway bars zijn stangen (of buizen, ze kunnen ook hol zijn) die bijvoorbeeld aan de onderzijde van de veerpoten of aan de onderste draagarmen worden gemonteerd. Deze bars verbinden de beide veerpoten op één as met elkaar. Verder zitten deze stabilisatorstangen op een dusdanige manier vast aan het chassis, dat ze alleen om hun lengteas kunnen draaien.

Op het moment dat het ene wiel op de as in de vering wordt gedrukt (een bocht, een hobbel, een iPhone) wordt de sway bar aan één zijde omhoog getild. Tegelijkertijd draait de stabilisatorstang om z’n lengte as, komt aan de andere zijde omhoog en dus wordt het wiel aan die zijde (in bochten: het binnenste wiel) ook iets omhoog in de vering gedrukt. Daardoor wordt het verschil tussen beide wielen dus verkleind, rolt de auto minder om z’n lengte as en wordt de druk over beide banden beter verdeeld.

Let wel: de stijfheid van de roll bar is van cruciaal belang. Hoe stijver deze torderende stang is, hoe meer het verschil tussen beide wielen wordt opgeheven. Daarbij zal (zoals altijd het geval is als het gaat om het afstellen van een auto) een compromis moeten worden gezocht.

Hierbij moet ook worden gelet op het verschil tussen voor en achter. De montage van een (stijvere) anti-roll bar aan de voorzijde kan helpen bij het tegengaan van overstuur. Een (stijvere) sway bar achter kan hetzelfde doen bij het verhelpen van onderstuur. Ter opfris: bij onderstuur verliest de vooras als eerste grip, waardoor de auto bij bochten rechtdoor zal willen gaan. In het geval van overstuur verliezen de achterbanden eerder grip dan de voorbanden, waardoor de achterkant van de auto de voorkant wil inhalen en de auto dus eigenlijk “te ver” de bocht in draait.

Het effect

Mogelijke nadelen van anti-roll bars

Ook in de rallysport worden sway bars gebruikt en die wagens moeten op allerlei ondergronden hun ding doen. Aan de hand daarvan kunnen we mooi de mogelijke nadelen van (te stijve) stabilisatorstangen uitleggen. Op hobbelige proeven zijn de anti-roll bars minder stijf afgesteld. In de bochten zullen we nog wel lichtjes meehelpen om body roll tegen te gaan, maar uiteindelijk is het belangrijk dat beide wielen op een as onafhankelijk van elkaar kunnen bewegen.

De meest stijve stabilisatorstangen worden dan ook gebruikt voor asfaltproeven die (tenzij ze in België plaatsvinden, grapje) een stuk minder hobbelig zijn. Zouden die stijve sway bars worden gebruikt op proeven door de modder en op onverharde wegen, dan kan het zijn dat het ene wiel op een as door de stabilisatorstang wordt opgetild omdat het andere wiel bijvoorbeeld een hobbel of een steen tegenkomt. Alsnog een opgetild wiel = ongunstig en dus onwenselijk.

Dat geldt overigens niet alleen voor hobbels. Te stijve sway bars kunnen er ook voor zorgen dat het binnenste wiel op een as ook in een bocht wordt opgetild.

Wieltje de lucht in

Actieve systemen

Elk nadeel heb z’n voordeel (TM) en voor autofabrikanten is het natuurlijk de ultieme uitdaging om systemen te bedenken die het perfecte compromis vinden tussen voor- en nadeel. Ook in dit geval kan zulks worden bereikt met behulp van actieve systemen. Een voorbeeld daarvan is Active Body Control van Mercedes. ABC is feitelijk een vervanger van de anti-roll bar. Middels sensoren worden verschillende zaken (body roll, laterale acceleratie etc.) gemeten en het computersysteem zorgt er vervolgens voor dat de bewegingen van beide wielen op een as met elkaar in balans zijn. Dit systeem kun je vergelijken met torque vectoring, dat op ongeveer vergelijkbare wijze de rol van het mechanische sperdifferentieel overneemt door kleine rem-ingrepen, die door de computer worden gecontroleerd.

Citroën was overigens de eerste fabrikant die sier maakte met actieve anti-roll bars. Je zou het bijna vergeten, maar de Fransen hebben een naam als het gaat om innovatieve ondersteltechnieken. Op de Xantia Active werd de stijfheid van de anti-roll bars geregeld door de ECU, waardoor de Xantia nooit meer dan 2 graden overhelde naar één kant.



35 reacties

Geen F1 artikel?
Zo geschreven dat het zelfs op zondag te begrijpen is
Snap nog niet helemaal waarom anti-roll bars niet standaard gemonteerd worden, zo duur zijn ze toch niet? En wat zijn die stangen die je vaak in motorcompartimenten ziet? Die zijn toch ook om de stijfheid van de auto te verbeteren. Zoveel vragen..
@pinut187: Een veerpootbrug bedoel je? Die is ervoor om te zorgen dat de auto zelf minder “werkt”. Het punt waar de veerpoot vast zit links en rechts zit recht tegenover elkaar. In een bocht echter zal door krachten de buiten veerpoot (dus van het buitenste wiel) hoger staan omdat alle krachten van het wegdek daar opgevangen worden. Een veerpoot moet ervoor zorgen dat dit effect zo klein mogelijk wordt, en zorgt er uiteindelijk voor dat de carosserie (en niet het wiel, zoals bij een anti-rolbar) zoveel mogelijk op zijn plek blijft ;)
@bartteeuwen: ik zie mijn reactie hierop nog niet, maar je uitleg is of onvoldoende of fout. Sowieso staat in bochten de bovenkant van een veerpoot van het buitenste wiel altijd lager, omdat de “binnenzijde” vd carrosserie altijd een stukje lift – bestaansrecht van de stabilisatorstang. Dat is de hele strekking van dit artikel. Een veerpootbrug zorgt ervoor dat de afstand tussen beide veerpoottoppen niet kan wijzigen > het vergroot dus de stijfheid op dat punt vd carrosserie.
@davelepeef: Als je letterlijk voor de auto staat, dan staat de binnenste voorpoot inderdaad hoger, de auto lift inderdaad. Maar ten opzichte van elkaar staat de buitenste veerpoot wel degelijk hoger. De veerpootbrug duwt die omlaag en dient ervoor dit verschil zo min mogelijk te maken.
@bartteeuwen: ok, soit, je zou kunnen zeggen dat door vervorming inderdaad de belaste “veerpoottop” hoger ligt. Maar een veerpootbrug is een verstijving in het horizontale vlak en zal amper verstijving geven in het verticale vlak. In het verticale vlak is ern carrosserie zelf stijf te maken, in het horizontale vlak zit nou eenmaal een gat ivm bijvoorbeeld motor- of kofferuimte.
Daarbij komt dat een brug doorgaans scharnierend tov de bevestiging op de veerpoot is bevestigd, waardoor überhaupt in enig ander vlak dan in een vlak waarin de brug ligt geen versterking mogelijk is.
@pinut187: dat is een veerpootbrug. Dient er met name voor om de stijfheid te vergroten.

http://www.autoblog.nl/nieuws/techniek-het-nut-van-veerpootbruggen-83587
@cpp1: thanks voor de link!
@pinut187: ik dacht eigenlijk dat die dingen standaard in een moderne wielophanging zaten. Anderzijds is een zelfde effect te bereiken door de veerstijfheid van de vering te vergroten, maar dat is minder ideaal.
Die stangen tussen de veerpootbevestigingen vergroten de stijfheid van de carrosserie op dat punt; er zit normaal gesproken immers geen verband tussen die twee (zwaarbelaste!) punten waardoor vervorming kan plaatsvinden. Een strut bar / compression strut, zoiets, gaat die vervorming tegen. Denk aan verschil in stijfheid bij cabriolets en coupés; open constructie vs gesloten.
@pinut187: bijna elke auto heeft standaard anti rol bars…
Een bocht nemen in Activa is vrij enge gewaarwording, je gaat vaker sneller dan je denkt.
Dankjewel, voor dat prachtige plaatje (bovenste) van een transaxle Alfa!
Op gelijk welke oldtimer Amerikaan kan ik het ten sterkste aanraden om je voorste swaybar te veranderen naar één die. Dubbel zo dik is achteraan er één te plaatsen en in het motor compartiment een monte carlo bar te plaatsen. Dit maakt een wereld van verschil in torsie stijfheid en bochten worden zooo veel aangenamer. Ze zouden het moeten verplichten.
Weer een leuk stukje techniek!
Volgens mij klopt dit niet.
De rolbar drukt juist het stijgende wiel naar beneden, met resulterende kracht tegen de carrosserie , waarmee hellen daarvan wordt tegengegaan. De rolbar is niks anders dan een torsieveer die aan de ene kant (de “onbelaste” zijde) is ingeklemd (tussen wielophanging en veerpoot naar carrosserie) en aan de andere kant wordt getordeerd door een opwaartse/ neerwaartse wielbeweging. De rolbar drukt echt niet tegen de veerspanning in een wiel omhoog, zoals ik uit dit artikel begrijp?
Maw: het liften van één wiel wordt tegengegaan door de veerspanning in de ar-bar.
Maar please, prove me wrong want dan heb ik het tot nog toe altijd bij het verkeerde eind gehad, en te laat om te leren is het nooit ;)
@davelepeef: Jawel, dat doet het wel. Je ziet bij race auto’s die zeer stijve sway bars hebben ook dat ze de grond “huggen” in een bocht. Omdat beide wielen omhoog gaan komt hij in een bocht lager bij de grond. Overigens is het niet zo dat de gewichtsverplaatsing veranderd, dit is onmogelijk. Je gaat alleen veranderingen in de wielstanden tegen door de mindere rol.
@2l-inline-4-16v-dohc-twinturbo-kameel: sorry, ik ga nog niet hierin mee :)
Let op: punt 1: in een bocht blijft een wiel ten allen tijde op dezelfde verticale positie tov het wegdek (verandering in wielstand daargelaten), alleen de hoogte van de carrosserie kan wijzigen tov het wegdek.
Punt 2: als een buitenste wiel belast wordt, rolt de carrosserie om het rolcentrum en neigt de “buitenzijde” richting wegdek > compressie vering. “Binnenzijde” carrosserie ondervindt lift > vering onder trek.
Punt 3: de ar-bar wordt bij het belaste wiel omhoog gedrukt > torsie in de ar-bar.
Nu komt de clou; jij en dit artikel stellen dat de ar-bar de opwaartse beweging van de belaste zijde “doorgeeft” aan de onbelaste zijde; áls dat het geval is, zou het wiel van de grond gelift moeten worden, want de ar-bar zou dan ook omhoog moeten roteren waardoor de carrosserie juist omhoog wordt gedrukt. Teken het uit.
De ar-bar zorgt vanaf een inklemming gevormd door de onbelaste zijde voor een resulterende kracht aan de belaste zijde, tegengesteld aan de richting van het wiel. Dat betekent dat aan de liftende kant de carrosserie omhoog wordt gedrukt; het resultaat is wat beschreven wordt in het artikel, de mechanica is mijns inziens anders.
Ander verhaal: gewichtsverplaatsings treedt wel degelijk op en is te beïnvloeden met ar-bar’s: deze beïnvloeden de mate van rotatie van het zwaartepunt van de afgeveerde massa ten opzichte van het rolcentrum van de wielgeometrie. De positie van het zwaartepunt tov het rolcentrum is bepalend voor de wielkast. Dat is de enige exacte reden voor de verdeling van de massa van het voertuig over de vier wielen.
Wat betreft grond hugging; verwar je dit niet met squatten van de body tijdens deceleratie?
Let op, ik probeer niet wijzneuzerig te doen, ik hoop alleen dat ik na 3 jaar MTS en 4 jaar HTS autotechniek het een beetje bij het rechte eind heb. Als ik met goede bronnen op andere gedachten gebracht kan worden, heel graag zelfs!
@davelepeef: sh*t! Door de torsie in de ar-bar wordt juist de niet liftende zijde omhoog gedrukt >.<
“tegen de veerspanning in een wiel omhoogdrukken” moet de carrosserie zijn ipv wiel.
@davelepeef: Sorry, ik had het beter moeten verwoorden. Je kan de totale gewichtsverplaatsing niet veranderen met sway bars. Wel van voor naar achter (dus per as). Zo kun je de balans van de auto veranderen. Ik heb er een beetje moeite mee om het simpel en kort uit te leggen maar hopelijk kun je er iets mee.
Ik heb de stabi-stangen zo snel mogelijk van mijn beide auto’s afgeschroefd!!
Heb zo snel mogelijke de stabi-stangen van mijn beide auto’s er af geschroefd!!
Waarom word mijn reactie verwijderd?
De Xantia activa. .. de beste auto die ik ooit gehad heb. Misschien wel de beste auto ooit gemaakt. De beste wegligging ooit, super zuinige Hdi-diesel er in. Had ik nooit weg moeten doen, mat lease auto enzo.
@jansen: kwestie van referentiekader? ;)
@davelepeef: dat referentiekader zit wel goed. Ik rij nu een alfa 159.
@jansen: Yep. Dat heb ik met de XM TD12.
@jansen: Wel lelijk/saai interieur.
@frederik: haal dat “interieur” maar gewoon weg hoor…
Weer een beetje wijzer
Een los komend wiel is absoluut geen nadeel maar een voordeel. Omdat je minder rolweerstand hebt. Een kart is zo ook altijd afgesteld. Die gaat altijd maar met maximaal 3 wielen door de bocht om de rol weerstand te verminderen. Het liefst zouden ze met 2 wielen de bocht door gaan maar dit is niet mogelijk ivm een starre achteras.
Prachtig goed bedoeld artikel, helaas dat het op enkele punten niet korrekt is en enkele fundamentele principes van vehicle dynamics buiten beschouwing laat.

1) De mate van load transfer in een bocht is niet afhankelijk van de veren of rollbar, maar wordt puur bepaald door massa van de auto, dwarsversnelling en hoogte van het zwaartepunt Delta F = m x ay x h / Spoorbreedte. Neem als voorbeeld een blokje hout. Dat zal ook als je hard genoeg ermee door de bocht gaat omvallen. Geldt ook voor een auto.
2) De gewone veren werken bij alle bewegingen van het wiel terwijl de rollbar alleen maar werkt bij verschil tussen linker en rechter wiel, vaak dus bij bochten maar ook bij single wheel bump.
3) Om het gedrag van een voertuig te bepalen maakt men – om in de engelse vaktermen te blijven – een verschil tussen wheel rate en roll rate. Roll rate is de som van de veren en de roll/sway bar tijdens het rijden van een bocht. Deze waarde wordt gewoonlijk in Nm/° aangegeven. Roll couple distribution is hier de magic term.
4) De verhouding van front roll rate tov van de rear roll rate bepaalt grotendeels de balance van de auto tijdens het bocht rijden (het roll centrum speelt daar ook nog een rol, dat terzijde). de roll/sway bars zijn dus een uitstekend instrument om die balance af te stellen, als de gewone veren vanwege andere redenen geen perfecte roll couple distribution geven. Normaal gesproken worden de veren voor komfort afgesteld en wordt cornering met de roll bars afgesteld.
5) Sway bars doen alleen de roll angle van de karosserie verminderen. Zoals gezegd hebben ze geen enkele invloed op de totale loadtransfer, wel op de roll angle en dus te perceptie van de bestuurder en bieden ze de mogelijkheid de roll couple distribution aan te passen.
7) Hoe meer roll bar rate des te slechter wordt het komfort omdat bij elke single wheel bump (putdeksel) de rollbar ook werkt. Lekker door de bocht betekent automatisch meer pijn bij elke putdeksel.
8) Daarom actieve systemen.

Veel plezier. Mocht iemand meer willen leren: http://www.dynatune-xl.com
Ik geloof er niks van dat ze bij zo n hitech f1 wagen met zo n simpel stabilisatorstangetje gaan werken daar zal toch wel iets anders elektronisch voor uitgevonden zijn.of heb ik nou per ongeluk het geheim van mercedes opgelost

Geef een reactie:

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