Het begrip belastingoverdracht bij het rijden is altijd lastig om uit te leggen: het is een groot onderwerp, dat stevige kennis van wiskunde vraagt. Hier gaan we de zaken ophelderen met een eenvoudige technische aanpak, maar je zult (alweer) een beetje moeten rekenen om te begrijpen wat er gebeurt tijdens de fasen van acceleratie of vertraging op onze favoriete circuits.
Het is belangrijk om meteen een grote verwarring tussen de termen "massa" en "belasting" uit de weg te ruimen. Als een professionele instructeur het tijdens een briefing ooit over massaoverdracht heeft, heb je daar een heel makkelijke manier om hem erin te laten lopen! Massaoverdracht bestaat: het betekent letterlijk dat een massa van een punt A naar een punt B beweegt. Ze is voortdurend aanwezig als je rijdt en komt overeen met de verplaatsing van het zwaartepunt van het voertuig door de beweging van de bewegende onderdelen. Maar de krachten die daarbij ontstaan, zijn veel kleiner dan die van belastingoverdracht, wat fysieke krachten zijn die rechtstreeks samenhangen met de bewegingen van de carrosserie: opveren achter, indukken voor, rollen... Als iemand je tijdens een rijcursus over massaoverdracht vertelt, ben je ofwel bezig met je baaningenieurs de laatste duizendsten van een seconde bij elkaar te sprokkelen, ofwel weet de instructeur niet waar hij het over heeft!
Verdeling van de belasting
Het eerste wat je moet onthouden, is dat wat je met de pedalen doet minstens zo belangrijk is als wat je met het stuur doet. De dosering van de druk op het gaspedaal of het rempedaal heeft een directe invloed op het gedrag van de auto. Bij acceleratie zakt hij door aan de achterkant en "belast" hij de achteras. Bij het remmen duikt hij in en "belast hij de voorkant". Deze carrosseriebewegingen zijn heel goed te zien bij een hoog voertuig met "zachte" vering (de eigenaars van een Dacia Duster worden in de getuigenbank geroepen...), maar minder bij een wedstrijdvoertuig zoals een eenzitter of een prototype. Toch zijn belastingoverdrachten, ook al zijn ze bij een raceauto van buitenaf bijna niet waarneembaar, niet minder belangrijk: de chassisingenieurs houden ze nauwlettend in de gaten om te weten hoe de auto zich zal gedragen in de fasen waarin hij tegen zijn banden leunt.
Als je rijdt, staat de auto nooit in dezelfde positie: de belasting wordt over de vier wielen verdeeld, afhankelijk van wat je ervan vraagt. Als je al accelererend naar links draait, is het rechter achterwiel degene dat de meeste belasting krijgt. Omdat de meeste circuits met de klok mee draaien, draai je vaker naar rechts en slijt je soms de banden aan de linkerkant sneller! Daarom kunnen in de absolute top van de racerij de veringafstellingen links en rechts verschillen, om ze aan het betreffende circuit aan te passen. Je zou er je haren van uit je hoofd trekken, zoveel mogelijkheden zijn er...
Onderstuur, overstuur
De beste manier om de invloed van belastingoverdracht op het gedrag van de auto te begrijpen, is een vlak terrein te kiezen en rondjes te rijden. Ik zei "rondjes rijden", en niet donuts draaien met vol gas en het stuur tot de aanslag tegengedraaid (BMW-vrienden, ik groet jullie!). Je kunt een rotonde nemen, maar als onze "vrienden" van de politie ons lezen, roepen ze moord en brand en beweren ze dat Racer's de lezers aanzet tot het uithalen van van alles op de weg...
Houd voor je rondjes een constante snelheid aan, laten we zeggen 50 km/u. Geef gas zonder je stuurhoek (de stand van het stuur) te veranderen... Wat gebeurt er? Je auto zakt door aan de achterkant, de voorwielen worden "ontlast" en de auto wijkt af van de oorspronkelijke lijn en beschrijft grotere cirkels: we spreken van belastingoverdracht naar achteren. Dat heeft twee belangrijke gevolgen.
Ten eerste is het makkelijk te begrijpen dat het, om het vermogen van een auto op de grond te krijgen, beter is om aangedreven achterwielen te hebben, want in de accelerafase zijn zij het die op de grond worden gedrukt. Ik heb niets tegen sportauto's met voorwielaandrijving, die heel snel kunnen zijn, maar het is niet de efficiëntste oplossing (trouwens, als dat zo was, zouden Formule 1-auto's vrijwel zeker voorwielaandrijving hebben...). In werkelijkheid zou de efficiëntste oplossing waarschijnlijk vierwielaandrijving zijn: als je al accelererend draait, wordt ook het voorwiel aan de buitenkant van de bocht belast, dus kun je het gebruiken om het vermogen op de grond te krijgen. Daarom is vierwielaandrijving, als je naar de geschiedenis van de autosport kijkt, snel verboden. Audi had het begin jaren 90 geprobeerd met zijn Quattro-systeem op de Audi 80 in het Supertoerisme, waarmee de concurrentie letterlijk werd weggevaagd, waarna het reglement veranderde. Tegenwoordig, opnieuw met Audi, komt vierwielaandrijving terug in de endurance met de hybrides E-Tron Quattro, een handige omzeiling van het reglement om elektrisch vermogen naar de... voorwielen te herverdelen!
Dan het tweede belangrijke punt: als je accelereert, worden de voorwielen ontlast. Op het circuit kun je het je bij het uitkomen van een bocht dus niet veroorloven om met gedraaide wielen te hard weer gas te geven, anders gaat de auto "onderstuur" krijgen. De voorwielen, die te weinig belasting hebben, kunnen niet meer reageren op wat we met het stuur van ze vragen: we vragen ze te draaien terwijl we ze van de grond tillen. Geen wonder dat de voorbanden in deze situatie om hulp schreeuwen!
Ik maak van de gelegenheid gebruik om een aanbeveling te doen aan de amateurrijders die in clubverband rijden: voordat je moord en brand roept omdat je auto onderstuur heeft, en duizenden euro's investeert in nieuwe vering, nieuwe banden of nieuwe afstellingen, denk erover na om een rijles te nemen bij een instructeur die als passagier meekomt: dat kost je veel minder. Vaak heeft een auto overdreven onderstuur omdat je hem vraagt onderstuur te hebben! Ik zeg niet dat het monteren van "performance"-materiaal nergens toe dient, verre van, en in de volgende nummers van Racer's vind je veel informatie over materiaal dat voor het circuit bedoeld is. Maar dit "racing"-materiaal, waarmee we steeds harder op het circuit kunnen rijden, maskeert bepaalde fouten in je rijstijl als je beginner bent, omdat het de krachten beter opvangt. Als je op een circuit rijdt, moet je voortdurend je eigen techniek verbeteren voordat je snelheid wilt toevoegen...
Onderstuur ontstaat niet alleen als je belasting op de voorkant verliest. Als de wielen blokkeren door te hard remmen, kun je de vooras belasten zoveel je wilt: de auto wil niet draaien en heeft onderstuur, want onze banden hebben een gripgrens die je niet kunt overschrijden.
Terug naar ons vlakke terrein, waar je met constante snelheid cirkels beschrijft. Laat nu, nog steeds zonder je stuurhoek te veranderen, plotseling het gas los. De voorkant van de auto duikt in en de auto komt dichter bij de binnenkant van de bocht. Door plotseling het gas los te laten, hebben we een belastingoverdracht naar voren veroorzaakt, wat de wielen meer stuurvermogen geeft omdat ze op de grond worden "gedrukt". Daarom is het in snelle bochten zoals de Dunlop-bocht in Le Mans of Blanchimont in Spa-Francorchamps belangrijk om midden in de bocht het gas niet los te laten, anders is de achteras volledig ontlast en probeert die voorbij te komen!
We hebben het hier over "gaslift-overstuur". Dat verschilt van het "vermogens"-overstuur, waarbij je op een auto met achterwielaandrijving alleen maar het gas in hoeft te trappen om de achterwielen te laten doorslippen en de auto uit te laten breken. Dit overstuur is gevaarlijk voor niet-ingewijden en wordt bij standaardauto's door de fabrikanten weggewerkt, dankzij "veilige" onderstelafstellingen en alomtegenwoordige elektronische hulpmiddelen. Maar als je het ESP uitschakelt, pas dan op met het gas loslaten in een snelle bocht!
Op de rem de bocht in
Deze belastingoverdracht naar voren is een van de belangrijkste punten van het circuitrijden. Als je het beheerst, win je kostbare seconden, maar het is ook het moeilijkst te leren. Als je twee rijders vergelijkt die met dezelfde snelheid in dezelfde bocht aankomen, de een met zijn voet op het gas en de ander met zijn voet op de rem, zullen de lijnen compleet verschillend zijn. De hele kunst van het rijden bestaat erin de remdruk te doseren om te "spelen" met de belastingoverdracht op de voorste as bij het ingaan van de bocht. Dat vergroot het stuurvermogen (en helpt de auto dus te draaien) terwijl je een hogere bochtsnelheid behoudt. Dit noemen we het insturen. Als een rijinstructeur je ooit heeft geleerd dat je bij het draaien je voet weer op het gas moest zetten, moet je dat uit je hoofd zetten om op het circuit te rijden...
Wiskunde... altijd en eeuwig
Als ik me zou storten op de wiskundige uitleg van de langs- (van voor naar achter en omgekeerd) en dwarsbelastingoverdrachten (van links naar rechts en omgekeerd), zou één nummer van het magazine niet genoeg zijn, en ik betwijfel of je zin hebt in een wiskundecursus voor gevorderden vóór een dag rijden op het circuit! Ik geef je dus maar één formule, om een beeld te krijgen van de parameters die van invloed zijn op belastingoverdrachten. De belastingoverdracht in lengterichting wordt zo uitgedrukt:
Belastingoverdracht = M × γ × h / E
- M: de massa;
- γ: de versnelling of vertraging (uitgedrukt in g);
- h: de hoogte van het zwaartepunt;
- E: de wielbasis.
Het is makkelijk te begrijpen dat een Formule 1-auto, ook al heeft hij een lage massa en een heel laag zwaartepunt, een grote belastingoverdracht ondergaat door zijn zeer sterke versnellings- en vertragingsvermogen! Een standaardauto, bijvoorbeeld een Scénic, ondergaat bij een noodstop met standaardbanden een maximale vertraging van ongeveer 1 g. Bij een Formule 1-auto, met slicks en aerodynamische downforce, kan dat oplopen tot 4 g. Je kunt je dus voorstellen hoe belangrijk belastingoverdrachten zijn, ook al zijn ze van buitenaf nauwelijks waarneembaar.
Deze belastingoverdrachten gaan we proberen te benutten in ons rijden. Je zult zeggen: makkelijk, ik rem later dan iedereen, ik blijf bij het inrijden vol op de rem, ik krijg een enorme belastingoverdracht en ik stuur perfect en met snelheid mijn bocht in. Maar het is niet voor niets dat het beheersen van belastingoverdrachten het moeilijkste punt is om te leren bij het autorijden op het circuit...
De wrijvingscirkel van de band
Voordat we belastingoverdrachten kunnen benutten, moeten we rekening houden met onze omgeving: banden, staat van het circuit, weer... Het is vrij makkelijk te begrijpen dat we het contact met de grond niet op dezelfde manier kunnen belasten bij mooi weer, met slicks op een perfect glad wegdek, als in de regen met versleten wegbanden. Bij veel grip kunnen we het ons veroorloven de voorkant meer te belasten (stevig remmen), terwijl we waakzamer moeten zijn als er minder grip is. Het weer en het wegdek zijn parameters waar we niets aan kunnen doen (tenzij je enorm rijk bent!): het is aan ons, de rijders, om ons aan te passen. We worden vooral beperkt door onze banden, die op een bepaald moment de belasting niet meer accepteren en gaan glijden. Deze grens kan worden verlegd door bijvoorbeeld de kwaliteit van de banden te verbeteren of aerodynamische downforce toe te voegen, maar er komt altijd een moment waarop de band verzadigd raakt.
Neem het voorbeeld van een Formule 1-auto, op slicks op een perfect droge baan, waarvan de coureur het stuur gedraaid heeft en de wielen geblokkeerd zijn. De combinatie van stuurhoek en remdruk is meer dan de band aankan: de wielen blokkeren en de auto gaat rechtdoor. Zelfs op het hoogste niveau is materiaal niet alles en moeten bepaalde regels worden gerespecteerd.
Je kunt je de situatie heel goed voorstellen dankzij een grafiek die we de wrijvingscirkel van de band noemen (of cirkel van Kamm), die in feite geen cirkel is maar eerder een ellips. Ze maakt het mogelijk de kracht te modelleren die je van een band kunt vragen in functie van de versnelling en de stuurhoek. Ze stelt de gripgrens voor: binnenin houdt hij grip; daarbuiten glijdt hij. Je ziet duidelijk dat de band krachten in de lengterichting beter opvangt dan dwarskrachten. Afhankelijk van het type band varieert deze "cirkel": meer of minder hoog, meer of minder breed.
Het werk van het ABS
Als je rechtdoor rijdt en remt, probeer je op punt A te zitten: je remt hard, tot aan de gripgrens van de band maar zonder die te overschrijden, anders blokkeren de wielen. Als je de wielen draait, moet je je remdruk verminderen om niet uit de cirkel te raken en grip te houden.
Dat is precies de rol van het ABS bij een noodstop: het verlicht de druk op de remmen zodat je in de wrijvingscirkel blijft en zo stuurvermogen behoudt. Zonder ABS gebeurt er, als de wielen geblokkeerd zijn, hoeveel je ze ook draait, niet veel en ga je rechtdoor!
Rijden
Laten we ons nu richten op ons rijden bij het naderen van een bocht. Ik zit op punt A (op de wrijvingscirkel), met rechte wielen, en ik heb net de beste remming van mijn leven gedaan: laat, hard en zonder de wielen te blokkeren! Ik moet mijn wielen draaien tot punt B (in dit voorbeeld draai ik naar rechts). Ik moet de lijn van de cirkel volgen die van A naar B loopt. In de praktijk betekent dat dat ik de druk op het rempedaal loslaat naarmate ik het stuur draai. Dit type remmen noemen we degressief remmen (trailbraken), dat de volgende regel volgt: hoe meer ik stuur, hoe minder ik rem. Er is een permanent verband tussen wat je met het stuur doet en wat je met de pedalen doet.
Je gaat me vragen: "Mooi en wel, maar wanneer stop ik met remmen?" Ik verwijs je naar het artikel over de lijnen in nummer 1 van Racer's, waarin staat dat je in een bocht pas weer kunt accelereren als de auto naar de uitgang gericht staat. Er is geen universele waarheid over het punt waar het remmen eindigt. In een scherpe bocht met variabele straal ligt het vaak dicht bij de apex, maar elke bocht heeft zijn eigen kenmerken. Om het te bepalen, moet je rekening houden met je omgeving: gebruikte auto, wegdek, banden, weer... Maar onthoud altijd dat het erom gaat de uitgang van de bocht voor te bereiden.
En weer gas geven?
Zodra de auto naar de uitgang van de bocht gericht staat, kan ik denken aan weer accelereren. Maar als ik met gedraaide wielen te hard accelereer, kom ik uit de cirkel... De druk op het gaspedaal moet dus het exacte tegenovergestelde zijn van die tijdens het degressief remmen. We spreken van progressief accelereren: hoe meer ik het stuur openzet, hoe harder ik kan accelereren...
Dit artikel komt uit nummer 2 van Racer's, het magazine van Marc Peraldi. Dankjewel, Marc!
