Sturende achteras

Door Allert Jacobs
sturende achteras

sturende achteras / foto Allert Jacobs

De sturende beweging die de achteras maakt geeft een eigenaardig gevoel in de schouders als je door een goot rijdt. Dat is niet een probleem, het is ook geen groot effect, het filmpje is gemaakt om te laten zien dat het alleen in die speciale omstandigheden duidelijk waarneembaar is.
In in een snel genomen bocht, wanneer de vering van de buitenbocht wielen ingedrukt wordt, is de stuurbeweging een juist voordeel.
Op deze foto is het test frame van boven te zien terwijl één veerbalg drukloos is en er een blok hout van 5cm hoogte onder het wiel aan die kant ligt.

englishSteering rear axle

The steering movement the rear axle gives a peculiar feeling in the shoulder when you drive through a runnel. That’s not a problem, nor is it a big effect, the movie was made to show that it is clearly observable only in those special circumstances.
In in a fast turn, when the suspension of the outer wheels is compressed, the steering movement is a clear advantage.
This picture shows the test frame from above while one bellow is depressurized and a block of wood of 5cm height is below the wheel on that side.

De voorwielen zijn naar rechts ingestuurd de achteras stuurt ook naar rechts. De achteras zal daardoor een krappere bocht rijden dan hij doet als hij niet stuurt.
Het uitbreken van de achterwielen wordt hiermee tegengegaan en vooral in een slalom zoals de eland proef is dit een voordeel. De achterkant hoeft minder van links naar rechts te bewegen omdat hij krapper om de eland heen stuurt en zal daardoor minder snel uitbreken.
De achteras stuurt op de foto maximaal, dat is ongeveer 2 graden, omdat aan één kant de vering geheel ingedrukt is en aan de andere kant hij volledig uit geveerd is.
In de praktijk zal dit in een bocht niet gebeuren, de carrosserie helt wel over maar niet zo ver dat de vering achter en voor tot de aanslag wordt ingedrukt en aan de andere kant de wielen bijna los van de straat komen. De stuurbeweging van de achteras zal in een snel genomen bocht niet gauw meer zijn dan 1 graad.

englishThe front wheels are turned in to the right, the rear axle also turns in to the right. The rear axle will therefore make a tighter turn than it would when it does not steer.
Spinning out of the rear wheels is counteracted by this, and especially in a slalom like the elk test, this is an advantage. The back needs to move less from left to right because it takes a tighter turn around the elk and will therefore be less likely to spin out.
The rear axle in the picture steers the maximum, which is about 2 degrees, because on one side the suspension is fully pressed in, and on the other side it is completely relieved.
In the real world, this will not happen in a curve, the body does lean, but not so far that the rear and front suspension are pressed to the stop and on the other side the wheels are almost in the air. The steering movement of the rear axle will not easily be more than one degree.

Toch is dat niet verwaarloosbaar klein, auto’s met vierwielbesturing sturen niet meer dan zo’n 1,5 graad in hoge snelheid bochten. Er zijn veel auto’s op de markt (geweest) met actieve vierwielbesturing. Als goedkoper alternatief zijn passief sturende achterassen ook veel toegepast,
sommige van die auto’s doen dat op nagenoeg dezelfde manier als de QV.
Auto’s met actieve vierwielbesturing laten de achterwielen op lagere snelheid in de tegengestelde richting sturen tot zo’n 5 graden. Daarmee wordt de draaicirkel kleiner gemaakt.
Dat zou voor de QV ook nuttig zijn maar met de aandrijving en vering op de achterwielen zoals die nu is niet uitvoerbaar. De aandrijving is eenvoudig van opzet om het efficiënt, betaalbaar en betrouwbaar te houden, zonder kruiskoppeling(en) of fusee besturing.

englishYet that is not insignificant, four-wheel steering cars have no more than about 1.5 degree steering angle in high speed corners. There are (and have been) many cars on the market with active four-wheel steering. As a cheaper alternative passive steering rear axles are also widely used,
some of those cars do so in basically the same way as the QV.
Cars with active four-wheel steering have the rear wheels steer at a lower speed in the opposite direction up to about 5 degrees. Thus, the turning circle is reduced.
That would be also useful for the QV but with the drive and suspension system on the rear wheels as it is now not feasible. The drive system is of simple design to keep it efficient, affordable and reliable without universal joint(s) or steering knuckles.

Terug naar de passief sturende achteras van de QV. Zijn er mogelijk nadelen aan verbonden anders dan het onschuldige schudden met de kont.
Zoals in het vorige blog bericht opgemerkt komt het schudden vooral door de hoek van de wielgeleidearmen. En in veel mindere mate door het gebruik van een panhard stang; deze stang laat de as niet meer dan een millimeter dwars op de carrosserie bewegen bij het veren.
Als een achterband klapt op hoge snelheid zal de achteras een sturende beweging maken. De QV zou dan een slinger kunnen maken. In het filmpje is de beweging van de as te zien. De band is een 40mm Shredda die met zijn dunne karkas geheel tot de grond toe inzakt.
De stuurbeweging is met 1,5 graad klein en niet heel abrupt, ook bij een klapband duurt het minimaal een seconde voordat alle lucht er uit is, in het filmpje duurt het ruim 8 seconden om de band via het ventiel leeg te laten lopen. De bestuurder zal zo’n stuurbeweging op kunnen vangen zonder te spinnen of om te slaan.

englishBack to the passive steering rear axle of the QV. Are there any potential disadvantages inherent to this design unlike the innocent shaking of the boot.
As noted in the previous blog post it is shaking mainly due to the angle of the wheel guide arms. And to a much lesser extent by the panhard rod; this rod makes the axle move sideways relative to the body but not more than a millimeter.
If a rear tire blows at high speed, the rear axle will make a steering movement. The QV could then sway out. The movie shows the movement of the shaft. The tire is a 40mm Shredda which, with its thin carcass, sinks completely to the ground.
The steering movement is 1.5 degree small and not very abrupt, even in case of a blowout it will take at least a second before all the air is out, in the movie it takes more than eight seconds to deflate the tire through the valve. The driver will be able to absorb such a steering movement without spinning or flipping over.

 

Dit bericht werd geplaatst in vierwieler en getagged met , , , , . Maak dit favoriet permalink.

9 reacties op Sturende achteras

  1. Adri Manhave zegt:

    Dag Allert,

    Na dit gelezen te hebben lijkt het voordeel van de sturende achteras groter dan het nadeel. Dat kontschudden went snel lijkt me? Dat zul je zelf het best kunnen beoordelen, je rijdt er nu de hele tijd mee rond neem ik aan om te testen?
    Als je de beweging wat kan beperken door de genoemde eventuele aanpassingen in het vorige bericht zou het wel eens een groter voordeel dan nadeel kunnen blijken.
    Bedankt weer voor deze duidelijke uiteenzetting!

    Groeten, Adri.

  2. Geweldig Allert.
    Je hebt niet de gemakkelijkste weg genomen, maar je gaat tenminste door.
    Ooit is er een student in Eindhoven afgestudeerd op een mooie Vierwielige ligfiets, welke ook nog kon kantelen, maar daar is niets meer van vernomen.
    Heel veel succes en ga rustig door!
    Met dank voor je berichten.

  3. Mark Cox zegt:

    Ik zie er maar 1 nadeeltje in, namelijk als je linksaf een fietspad op moet draaien met een paaltje in het midden. Dan is de kans wat groter dat de achterkant van de fiets net dat paaltje gaat raken. Die situatie heb ik hier en daar voor op mijn rit van en naar het werk. Maar dat zal vooral wennen zijn aan een nieuwe fiets. De smallere spoorbreedte tegenover de Mango maakt uiteindelijk ook dat ik mijn bocht iets ruimer kan pakken eer ik in de berm zit te sukkelen. Ik ben echt benieuwd hoe het in de praktijk rijdt, maar ik ga toch wachten tot de testfase min of eer achter de rug is, zodat ik ook datgene probeer waar ik uiteindelijk mee ga rijden. Veel succes met de verdere afwerking!

    Groeten,
    Mark

    • Dag Mark,
      In langzame bochten wordt de vering niet zo ver ingedrukt dat hij gaat sturen. En de spoorbreedte is achter smaller dan voor maar de carrosserie is achteraan wel breder dan die van een Mango dus daar zal je aan moeten wennen.

      Groeten, Allert

  4. Stefan zegt:

    Interessante post, hopelijk ga je ook in de praktijk uittesten wat het effect is van een klapband achter.

    Ondertussen, kunnen wij natuurlijk alvast een beetje rekenen:

    Stel we rijden 50km/u (14m/s) en plotseling klapt een achterband. Het is dan interessant om te weten hoeveel we al van onze koers (rechtdoor) zijn afgeweken voordat we kunnen reageren. Belangrijke factoren die hierbij een rol spelen, zijn voornamelijk wielbasis, stuurhoek van de achteras, maar ook hoe snel de band leeg loopt.

    Op basis van de schets, schat ik de wielbasis van de fiets op zo’n 1.15m. Als de stuurbeweging 1.5gr is, dan kunnen we berekenen dat de draaicirkel (diameter) 88m(!) is. Dat lijkt veel, maar zoals je al aangaf kunnen de effecten van het sturen wel degelijk significant zijn, zoals het voorbeeld hieronder:

    Worst case scenario: de band loopt leeg in 1s en onze reactietijd is 2s. Voor het gemak nemen we dan aan dat de fiets dus 1s ‘vrij spel’ heeft en de snelheid ongeveer gelijk blijft in die korte periode.
    Met 88m is de omtrek van de draaicirkel 276m, dus met 14m/s is de periode ~20s. In 1s schuiven we dus op: r1-r1*cos(2pi*(1/20)*1) = 44-44*cos(0.1*pi) = 2.2m. Genoeg om van het fietspad af te raken. Zie voor schets op schaal: (http://www.homepages.ucl.ac.uk/~ucemvan/Q4W.png)

    Het verbaast met dat het effect zo groot is. Vergelijkbaar met een flinke rukwind. Na 0.7s zijn we al 1m opgeschoven! In de praktijk zal het wel minder zijn: de band kan zal er meestal langer over doen om leeg te lopen en bij het leeglopen rem je ook wel af. Wellicht dat ik ook nog ergens een denkfout maak?

    Groet!

    • Hoi Stefan,

      Leuk dat je er aan hebt gerekend, voor de volledigheid, de wielbasis is 123cm.
      Onzekere factoren blijven toch de tijd voordat de band leeg is en de tijd die de vering nodig heeft om zich naar de volledige 1,5 graad in te stellen.
      Reactie tijd is ook een onzekere, bij remweg berekeningen voor auto’s nemen ze er doorgaans een seconde voor. Wil je in een seconde kunnen reageren dan moet je niet zitten suffen maar van een klapband schrik je ook wel wakker.Mogelijk blijft bij hoge snelheid de band enigszins in model door de middelpuntvliedende kracht, bij 50km/u toch ook al 550 toeren.
      En die rukwind, ik denk dat het daarmee vergelijkbaar zal zijn. Uit ervaring met wind weet ik dat je bij 50km/u maximaal een meter van je lijn wijkt.

      De enige manier om er echt iets zinnigs over te kunnen zeggen is een praktijk test. Gaan we ook doen, eerst nog even iets verzinnen en maken om de band te doen klappen tijdens het rijden. Heeft iemand misschien een luchtdruk pistool dat we dan onder de QV kunnen plakken en met een touwtje bedienen?

      Groeten, Allert

  5. ai zegt:

    Een uitdaging bij zo’n test is dat de berijder vooraf weet dat er een klapband volgt. Dat zal de reactietijd beïnvloeden. Maar je weet dan in ieder geval wel wat er gebeurd bij een optimale reactietijd. En van daar uit kan je verder redeneren.

    Overigens blijf ik dit een zeer prettig leesbaar blog vinden dat ik met veel plezier en interesse lees. Hulde!

  6. delta-hotel zegt:

    Ja da sollte der Fahrer nicht wissen wann der Reifen knallt, es lässt sich lösen über RC Modell
    Fernsteuerung wo ein Servo mit Empfänger etc. am VM ist was von der Ferne ausgelöst wird
    und den Reifen zum platzen bringt.

    Übrigens ein sehr schönes VM Respekt vor der Arbeit da ist eine ganze Menge Weitsicht im Spiel!!

  7. ai zegt:

    Een mogelijkheid is om Allert, Theo of een ander op pad te sturen met de QV onder het mom van een andere test, om dan onverwacht de band te laten knappen. Als dat aanslaat verwacht ik een heleboel tests op dit punt waarbij de ene medewerker van Velomobiel.nl de anderen ook graag even wil laten testen. Het maakt meewerken aan tests ook weer wat spannender; knalt ‘ie wel of knalt ‘ie niet?😉

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s