Techniek: wat je moet weten over torque steer

Auteur: , 52 Reacties

De ene auto heeft er behoorlijk last van, de andere auto helemaal niet: torque steer. Wat is het, waarom hebben we er een broertje dood aan en hoe kun je het voorkomen?

Techniek! Wat je moet weten over torque steer

Wat is torque steer?

Torque steer is een fenomeen dat vrijwel uitsluitend voorkomt bij voorwielaangedreven auto’s met een motor die dwars voorin ligt. Nu hebben we het niet over een klein spaardieseltje of iets dergelijks, want het treedt juist op bij auto’s met behoorlijk wat pk’s en Nm’s.

Feitelijk komt het erop neer dat auto’s die te maken krijgen met torque steer onder stevige acceleratie naar één bepaalde kant trekken. Niet fijn, want juist als je een auto flink op z’n staart trapt, wil je dat ‘ie doet wat jij wil.

Hoe wordt het veroorzaakt?

Goed, dat weten we, door naar de harde actie. Kijk voor een beter begrip van het verhaal dat komen gaat even naar onderstaand plaatje. Kleine sidenote: we gaan ervan uit dat de auto goed is uitgelijnd en dat de bandenspanning en dergelijke zaken voor beide kanten gelijk zijn.

Goed kijken

Dit is een vrij schematische weergave van een voorwielaangedreven auto met de motor dwars voorin. Logisch gevolg van deze layout, is dat de transmissie zich aan één kant van het blok bevindt. In dit geval zit de automaat dus vrij dicht bij het linkervoorwiel. Daar zit vervolgens nog een differentieel onder. Uit het differentieel komen de aandrijfassen die elk der voorwielen aandrijft. Niks nieuws, niet spannend.

Of toch wel? Eén van de gevolgen van deze layout, is dat de twee aandrijfassen ongelijk van lengte zijn. Het linkervoorwiel wordt aangedreven door een kortere as, het rechtervoorwiel door een langere as. Hier komt de aap uit de mouw.

Om de één of andere reden heeft moedertje natuur ervoor gekozen om meer koppel naar het wiel met de kortere aandrijfas te sturen. Bij flink stampen is het dus dit wiel dat harder accelereert dan het andere wiel. Logisch gevolg: de auto trekt naar de kant van het wiel dat minder koppel toebedeeld krijgt, in casu dus naar rechts. Een flinke toef gas et voilà: torque steer is daar.

Nu snap je ook waarom het fenomeen niet of nauwelijks optreedt met achterwielaangedreven auto’s. Dit type auto heeft over het algemeen het differentieel precies tussen de achterwielen liggen, zodat de aandrijfassen (en dus ook de aandrijfkrachten) per wiel gelijk zijn.

Let wel: er zijn meer zaken die torque steer kunnen veroorzaken, maar we pikken de belangrijkste voor dit verhaal eruit.

Ford Revoknuckle

Mogelijke oplossingen

Eén van de manieren om torque steer te elimineren is het “manipuleren” van de lengte van de aandrijfassen. We zeggen bewust manipuleren, omdat het niet hetzelfde werkt als het simpelweg gelijktrekken van de lengtes van deze assen.

Kort gezegd komt het erop neer dat een tussenstuk een einde maakt aan de ongelijkheid tussen links en rechts. Deze tussenas is apart gelagerd en beweegt niet mee met het rechter voorwiel. De as die uiteindelijk het rechter voorwiel aandrijft is net zo lang als het exemplaar links, zodat torque steer voor een groot deel de nek om wordt gedraaid. Kijk op de afbeelding hieronder voor een schematische weergave.

Torque steer tussenas

Naast deze oplossing kan de gehele voorwielophanging worden aangepast om ervoor te zorgen dat beide aangedreven wielen dezelfde hoeveelheid koppel toebedeeld krijgen bij een stevige dot gas. Het gaat wat ver om nu te bespreken wat voor resultaten met toe-in en toe-out kunnen worden behaald, maar met het tweaken van beide zaken kan het trekkerige gevoel in het stuur inderdaad worden opgelost.

Voor wie toch geïnteresseerd is in wat toe-in (of toe-out) precies betekent: check onderstaand plaatje, verder is Google je vriend. Merk op dat deze Formule-racer dus geen last heeft van torque steer, want aandrijving op de achterwielen.

Toe-in en toe-out

Daarnaast heeft bijvoorbeeld Fiat in het verleden auto’s gebouwd die aan de ‘korte zijde’ een holle aandrijfas gebruikten en aan de andere kant een massieve as. Middels dit foefje wordt de torsiestijfheid van beide assen enigszins gelijkgetrokken, zodat torque steer goeddeels wordt gefixt.

Naast aanpassingen aan de assen zelf, gebruiken diverse fabrikanten sperdifferentiëlen om het probleem in de kiem te smoren. Let wel: finetuning is vereist, want anders kunnen dergelijke oplossingen het issue alleen maar verergeren. Ford gebruikt bijvoorbeeld op de Fiesta ST en in de meest recente Focus RS een torque vectoring-systeem, dat als het ware de werking van een sperdifferentieel simuleert.

Ook past Ford (een bekende bouwer van auto’s die te kampen hebben met torque steer) op superheet spul als de Focus RS500 hun befaamde Revoknuckle-wielophanging toe om ongewenste effecten weg te poetsen. Ook Opel loste het probleem op middels aanpassingen aan de ophanging van de Astra OPC.

Resumé

Een krachtige motor die dwars voorin een auto met voorwielaandrijving is geplaatst, kan onder stevige belasting zorgen voor trekkerige bewegingen in het stuur en in het ergste geval tot een auto die van de geplande baan afwijkt. Het probleem wordt vaak (maar niet altijd) veroorzaakt door aandrijfassen van ongelijke lengte en kan op diverse manieren worden geëlimineerd. Dit artikel geeft slechts een zeer beknopte weergave van het fenomeen, we hebben geprobeerd in elk geval de meest basale zaken te benoemen.

Opmerkingen, aanvullingen en/of tips? Comments!



52 reacties

Zeer leerzaam en leuk om te lezen, meer van dit graag!!
@noflexzone: helemaal mee eens!
@noflexzone: zeker!
Goed en duidelijk geschreven. Petje af!
Oh oh wat wordt hier de bal misgeslagen. Autoblog, blijf bij het kopiëren en vertalen van andermans artikels, is al best lastig genoeg. En als je dan eens zelf wat technisch wik publiceren, informeer je dan eerst bij kenners, google is not your friend when it comes to knowledge.
Wat dan met auto’s met steekassen van gelijke lengte? Ook daar kan ik je er een hoop noemen waar TS optreedt. En wat doet die Revo-knuckle nu juist waardoor je geen TS hebt? En waarom hebben Audi’s met hun bak in het midden het ook? En… En… En…
@fortuna:

Staat toch vermeld in het artikel dat er meer oorzaken zijn voor ts, en dat ze in dit artikel 1 van de belangrijkste oorzaken behandelen! En als je dan commentaar wil leveren doe het dan wel goed, want zelf sla je de PLANK ook behoorlijk mis.
@fortuna: wou net zeggen. Heb een passat 3bg tdi. Blok in de lengte erin. En ook die trekt bij acceleratie in het stuur. Uitlijning en banden zijn prima. Ben zelf monteur. Mijn audi coupe gt uit 1983 exact het zelfde blok in de lengte en toch trekken in het stuur.
Leerzaam stukje! Erg leuk dit soort onderwijs.
Leuk artikel! Ik heb iets geleerd vanavond:-)
@mauritsh
Ik mis de pionier in je verhaal.
Het was Lotus die het probleem door middel van de voorwielophanging als eerste tackelde in de M100 Elan.
http://vvg.invisionzone.com/uploads/monthly_11_2009/post-2-1258666028.jpg
Destijds bejubeld door de pers als beste voorwielaangedreven auto.
@s660:
Dat ziet eruit als double wishbone, kun je idd makkelijk zo ontwerpen dat je minder ts hebt.
@super:
In de basis heb je gelijk, er was echter een trucje dat je op die foto niet ziet.
Hoe het werkte kan je hieronder lezen, mocht je geïnteresseerd zijn.
The new Elan was very different from the original – or just any other Lotuses – because it was front-wheel drive. This was a controversial decision. Lotus claimed it chose FWD because for this size and specifications it would be faster point-to-point than RWD alternatives. While this might have some technical background (FF cars give better traction than FR due to front-biased weight distribution), it didn’t explain why other sports cars and racing cars prefer rear-wheel drive. The truth was, GM did not produce any decent 4-cylinder engines for rear-drive applications. The best Lotus could find was a 1.6-liter DOHC 16V engine and 5-speed gearbox from Isuzu, GM’s Japanese subsidiary. Unfortunately, it was designed for mounted transversely and drive the front wheels. The engine produced 130hp in normally aspirated form or 165hp in turbocharged form, the latter good enough to do 0-60 mph in 6.5 seconds and top 136 mph. It’s not lack of speed, but how to overcome the inherent weaknesses of front-wheel drive, namely torque steer and steering kickback ?



The answer was a complicated front suspension called “interactive wishbones”. It was basically a double-wishbones design, but both wishbones were attached to a “compliance raft” which was in turn mounted to the chassis. Stiff bushings were used between the wishbones and compliance raft to ensure the caster angle not altered by driving force. Soft bushings were used between the compliance raft and chassis so that it provide good vertical absorption. In this way, the Elan satisfactorily eliminated torque steer without sacrificing ride quality. It also isolated road harshness from the steering geometry, eliminated steering kickback. The downside ? it added considerable weight. At 1020 kg, the M100 was clearly overweight by the standard of Lotus.

The chassis and body construction was classic Chapman-style – a steel backbone chassis clothed in glass-fiber composite body shell and reinforced by GRP floorpan. Thanks to the use of octagonal section steel to construct the backbone, it achieved a torsional rigidity of 9000 Nm per degree, remarkable for an open car of its days. The body shell designed by Peter Stevens not only looked pretty but was also remarkably sleek, with a Cd of 0.34. The Elan Mk2 was compact, measuring only 3.8 meters long but it had wide tracks and relatively wide rubbers to enhance roadholding.



Predictably, the Elan M100 was praised for strong roadholding, performance and fine ride. Autocar magazine described it as the best front-wheel drive car ever seen. However, it was also described as not much fun to drive compare with the original Elan and its arch-rival Mazda MX-5. Ridiculously, Mazda followed the school of the old Elan, no matter in mechanical layout, tuning or styling. The new Elan was much more powerful and faster, no matter in straight line or in corners, but its handling lacked throttle adjustability in corners, thus failed to entertain its driver. Although the tricky front suspension did a good job to eliminate torque steer and kickback, the steering wasn’t as communicative or as crisped as the old Elan’s. As a result, the M100 never quite caught the love of sports car fans, especially with the presence of the much cheaper MX-5.

Sales turned out to be disappointing. After only 3 years and 3,855 cars built, GM axed the M100 program and withdrew from Norfolk. It sold Lotus group to Italian tycoon Romano Artioli, who had already owned Bugatti. However, that was not the end yet. There were some 800 stock engines left at the warehouse of Lotus. Artioli conducted an audit and found he could make a profit by selling 800 more Elans at a lower price. In this way, the Elan was reborn in 1995 as Series 2. Mechanically it was basically unchanged, except that the turbocharged engine lost 10 horsepower due to stricter emission control. Some components were changed to improve quality. After that, the production tooling was sold to KIA, which produced another 1,000 KIA Elans in Korea. The M100 was not the most lovable Lotus, but at least it was once the best driving front-wheel-drive sports car in the world.
Even geknipt en geplakt uit een oud artikel van autozine.
@s660: Klopt de M100 had een bijzondere oplossing met dubbele wishbones met een zogenaamde compliance raft (deze schematische afbeelding laat het iets beter zien): http://www.autozine.org/Archive/Lotus/classic/M100_fsus.jpg. Behalve de voordelen van dubbele wishbones, zorgt deze variant ook nog eens voor minder variatie in caster. Deze oplossing werkte op zich erg goed, maar was relatief zwaar (flink stuk metaal erbij)

Naar mijn weten is het Renault die in 2002 ofzo in de Megane RS met een oplossing kwam voor de MacPherson struts (PerfoHub). Kort daarna kwamen GM(HiperStrut) en Ford(RevoKnuckle) met autos op de markt met soortgelijke oplossingen. Het verschil tussen deze oplossingen zit hem in de details, maar over het algemeen: hoe stijver en lichter hoe beter.

Kijk je nog verder terug trouwens dan vind je bij de WRC Toyota Celicas de zogenaamde Super Struts, waarop de oplossing van Renault sterk op lijkt. Echter omdat de Toyotas 4wd zijn was deze ophanging gekozen omdat ze meer camber in de bochten konden geven.
@imdoctorbob:
Dank voor je input over de speciale McPherson oplossingen.
Interessant trouwens wat Marketing kan doen. Ik had al wel begrepen dat Renault RS een dergelijke oplossing aanbood en dat ook al eerder deed dan Ford. De naam PerfoHub had ik nog nooit ergens opgevangen. Maar met een meer gelikte naam (RevoKnuckle) en een marketing afdeling die die naam graag de wereld in schreeuwt, denkt de wereld al gauw dat Ford de eerste, zo niet enige is die een dergelijke oplossing aanbiedt.
Ook frappant trouwens dat Ford er voor de huidige ST (toch 250pk / 3xx Nm sterk) weer vanaf gestapt is. Zoveel duurder is zo’n RevoKnuckle toch ook weer niet? Ik bedoel, laat zoiets nou inkoop € 300 duurder zijn (de auto-onderdelen wereld kennende is het verschil veel minder)…
Mooi uitgelegd!
”Om de één of andere reden heeft moedertje natuur ervoor gekozen om meer koppel naar het wiel met de kortere aandrijfas te sturen.”

Volgens mij heeft dit met het oppervlaktetraagheidsmoment te maken. Doordat de langere aandrijfas meer moment tegen de hoeksnelheid in zal leveren (vanwege het hogere gewicht) gaat er bij normale differentielen dus meer torsie naar het wiel met de minste weerstand. Dat is dus het wiel dat de kortste aandrijfas heeft.

”Daarnaast heeft bijvoorbeeld Fiat in het verleden auto’s gebouwd die aan de ‘korte zijde’ een holle aandrijfas gebruikten en aan de andere kant een massieve as. Middels dit foefje wordt de torsiestijfheid van beide assen enigszins gelijkgetrokken, zodat torque steer goeddeels wordt gefixt.”

Dit stukje tekst gaat mijn statement dus eigenlijk tegen, dus als iemand mij aan kan vullen/verbeteren, be my guest :)
@pesu:
Het heeft met de stijfheid te maken, als je linkerwiel een rubber as heeft en je rechter een koolstofvezel, dan “pakt” de as met de meeste stijfheid direkt het meeste koppel en de andere hobbelt er een beetje achteraan als de “rek eruit” is. Wat ik verder mis in het verhaal is het belang van de “kingpin” (as waarom je voorwiel stuurt) die de neiging tot ts erg kan beinvloeden.
@super: Daarmee zou je dus eigenlijk kunnen zeggen dat mijn verhaaltje het verschil in stijfheid verklaart. Doordat de lange as, bij gelijke diktes, een hoger traagheidsmoment heeft neemt de stijfheid af. Wat dus uiteindelijk op te lossen is door de korte as minder stijf te maken.
@pesu:
Het traagheidsmoment heeft met dwarsdoorsnede te maken, niet met lengte. Maar ja, in principe, als je er voor zorgt dat ze evenveel “rekken” zien de wielen direkt evenveel koppel.
@super: MrShifra heeft me terecht gecorrigeerd, ik bedoel inderdaad het massatraagheidsmoment. Verschil daarin resulteert dus in verschil in koppel, wat weer op te lossen is door met de stijfheid te pielen. Nu kan ik weer rustig slapen :).
@pesu: ”Om de één of andere reden heeft moedertje natuur ervoor gekozen om meer koppel naar het wiel met de kortere aandrijfas te sturen.”

Hier wilde ik ook iets over zeggen en zag dat jij erop had gereageerd. Bedoel je niet misschien het (massa)traagheidsmoment, want dan klopt jouw redenering wel. ;)
@MrShifra: Ik bedoel inderdaad het massatraagheidsmoment. Die twee termen haal ik echt te vaak door elkaar.
@pesu: @MrShifra: @super: misschien klinkt moeder natuur beter in de mond
Doen ze in Amerika al dik een eeuw met ongelijke aandrijfassen ..
Gewoon de 1 wat dikker dan de ander ..

Leuk stukje iig .. Well done ..
@lincoln:
Ja, want ze bouwen al sinds mensenheugenis fwd met transversale motor in de vs idd.
@lincoln: niet helemaal. Het systeem van de focus rs is niet vergelijkbaar.
Het wordt tijd dat de artikelen ook een duimpje kunnen krijgen ipv alleen de comments… :)
Dit helpt in ieder geval om in slaap te komen
Dus torque steer komt voor bij auto’s met ongelijk aandrijfassen, maar waardoor wordt torque steer nu veroorzaakt?
– Door het wringen van de assen, waardoor het ene wiel achter loopt op het andere wiel?
– Door het verschil in gewicht van de assen, waardoor het differentieel de krachten ongelijk over de wielen verdeelt?

Waarom zou het helpen om te spelen met de lengte van de aandrijfassen tussen de kruiskoppelingen, welk probleem los je hier mee op?

Zolang de oorzaak van torque steer niet duidelijk omschreven is, is het lastig om de oplossing te snappen.
Leuk om opende avond toch weer iets te leren erg leuk mag best vaker!
Mooi stukje techniek. En goede uitleg over de werking ervan
De oude man heeft een v6 2.5 diesel en als je die goed intrapt dan gebeurt dit ook.
Beste oplossing: motorblokje achter de voorwieltjes in lengterichting, transmissie ervoor en het diff. daaronder in het midden. Voila, beide assen gelijk én een niet zo zware neus.
@e1000bmw523i: beste oplossing is achterwielaandrijving.
@phevtreb: meer gewicht, meer onderdelen, meer slijtage, minder interieurruimte, minder gemakkelijk te controleren weggedrag. Er zijn vele redenen waarom om achterwielaandrijving zelfs bij BMW wordt uitgefaseerd.
@phevtreb: Torque steer treedt vrijwel alleen op bij de krachtige voorwielaandrijvers. Juist ja, de zogenoemde Hot hatches. En 1 van de kenmerken/vereisten van een hothatch is voorwielaandrijving, zodat de rest van de wagen relatief veel ruimte kan bieden in een beperkte ruimte. RWD is dan een no-go. Die transmissietunnel neemt namelijk substantieel veel ruimte in beslag. Vooral achterin.

De discussie rond RWD en FWD moet maar eens een keer afgelopen zijn. Op de openbare weg en onder dagelijkse omstandigheden heeft RWD geen meerwaarde (meer). Op het circuit is een ander verhaal.

En ja, ik rij zelf ook RWD. En de volgende auto zal ook RWD zijn, maar ik sluit FWD niet uit.
@e1000bmw523i: Zoals een Citroen DS dus!
@reistje: dat is één voorbeeld. Maar er zijn er veel meer (voornamelijk uit Frankrijk en de VS). Er zijn ook voorbeelden waarbij het blok juist vóór de vooras zit…
@e1000bmw523i: Nee toch niet. Als je bij een voorwielaangedreven wagen de motor achter de as zal brengen heb je een aantal andere problemen. Namelijk veel minder grip bij het acceleren. Dus je lost voor een deel het torque steer op maar je maakt een ander veel lastiger probleem. De wagen zal zijn vermogen niet zo makkelijk kwijt kunnen op de weg. Het gewicht voor de neus zorgt er bij een voorwielaandrijver er net voor dat je voorwielen op de weg worden gedrukt.
Dus weet iemand wat Nismo heeft gedaan bij hun huidige LMP-1 wagen om geen torquesteer te krijgen met minstens 600pk op voorwielen?
@uncivilsum: “Engine Nissan VRX30A 3.0 L (3,000 cc) direct-injected twin-turbocharged V6 engine in a longitudinal front mid-engine configuration”.

360mm bandjes aan de voorkant zijn ook fijn.

https://en.wikipedia.org/wiki/Nissan_GT-R_LM_Nismo
@uncivilsum: zij hadden geen dwarsgeplaatste motor, en volgens mij ook geen dwarsgeplaatste versnellingsbak/transaxle dus hebben ze dit probleem niet.
@coenijn: oke dankje
heerlijk stukje!
Het koppel op beide uitgaande assen is gelijk. De lengte maakt niet uit.

De aanname is fout.

Het verschil in polair massatraagheidsmoment van de assen is totaal verwaarloosbaar vergeleken met de traagheden van velgen en banden. Het is zeker minder dan 1%.

De “korte” as maakt een grotere hoek dan de lange. Dit zorgt voor grotere hoeksnelheidswisselingen, ware het niet dat er CV-joints gebruikt worden…

Gezocht moet worden naar veranderingen in de stuurgeometrie onder belasting door acceleratie. De stijfheid van draagarmen en de draaipunten etc. Indien het draaipunt van het wiel ver buiten het hart van de velg ligt maakt dat het niet beter op. Iets wat nogal waak voorkomt als men een sportief model maakt op basis van een hatchback.
@turbotoll:

Inderdaad, dit is één van de hoofdredenen ivm TorqueSteer. De schuurstraal van je ophanging is bepalend (de afstand van het draaimoment tov velghart. Als je je ophanging zo kan ontwerpen dat het draaimoment net op dit hart van de velg ligt, dan is torque-steer zo goed als volledig vermeden. Dit is exact wat Ford met de revoknuckle heeft gedaan.
@declaessens: Ik zie net voor het eerst illustraties van dat “Revoknuckle” systeem.
Inderdaad de way to go. Zeker met banden van bijna 25cm breed op 19″ velgen zoals die tegenwoordig gemeengoed zijn loopt de schuurstraal aardig op.
@turbotoll:

Inderdaad. Dit is dan ook een van de weinige (maar meer belangrijke) redenen waarom je bij aftermarket velgen goed moet letten op de ET-waarde. Als je daar te ver mee gaat afwijken krijg je meer last van torque steer maar vooral ook gevaarlijk bij understeer en gripverlies in het algemeen. Bij een te grote schuurstraal sta je meteen 180° gedraaid in plaats van het te kunnen corrigeren.
@turbotoll:

Bravo, dit klopt.
Sperdifferentieel is geen oplossing, het is een probleem. Daardoor moeten ze afstand tussen het verlengde van u veerpoot en het draaipunt van het wiel verkleinen door bijvoorbeeld de revoknuckle.
Torque steer wordt veroorzaakt door de kracht die het wiel voorwaarts maakt. Door het draaipunt in de wielophanging (om te kunnen sturen) ontstaat er een draaimoment en deze worden uitgeoefend op de stuurstang. Als er geen stuurstang was zou bij accelereren de wielen naar binnen slaan (toe in). Als beide wielen niet evenveel kracht uitoefenen zijn de tegenovergestelde krachten op de stuurstang uit balans en zal je stuurstang een bepaalde richting in willen gaan.

Waarom mis ik deze uitleg compleet in dit stuk?
Slecht artikel, als je ergens niets van weet schrijf je beter niets. Ik weet dat dit een blog is maar da’s geen reden om onzin voor evangelie te gaan verkopen.

Dan stel je beter de vraag aan de reaguurders en maak je op basis van de reacties een echt artikel.

Geef een reactie:

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