2.5 Wiel- en asstanden - Timloto

2.5 Wiel- en asstanden
2.5.1 Inleiding
In de wiel- as en ophanggeometrie kunnen we de volgende (meest belangrijke)
wiel- en asstanden onderscheiden:
wielstanden:
• toe- of uitspoor (toe-in of toe-out)
• wielvlucht of camber
asstanden:
• naloop, askanteling of caster
• KPI (KingPin Inclination)
Verder hebben we nog te maken met:
• de schuurstraal
• uitspoor in de bocht
De wiel- en asstanden worden vrijwel altijd statisch gecontroleerd. Tijdens het
rijden, remmen, accelereren en het nemen van bochten veranderen de wiel- en
asstanden. De statisch gemeten waarden komen dus niet overeen met de dynamische
werkelijkheid. Oorzaak hiervan zijn de flexibele componenten als rubberen
bussen (silent blocs), ophangpunten en uiteraard de flexibele draagarmen
met de bijbehorende veren. Andere variaties ontstaan door de krachten van acceleratie,
deceleratie en het nemen van bochten. Verder is de wielophanging zo
ontworpen dat tijdens de bocht de wielstanden doelbewust worden veranderd.
Veel instellingen worden experimenteel vastgesteld. De autotechnicus kan niet
veel meer doen dan de fabrieksgegevens controleren en bij een gemeten afwijking
de instellingen -indien- mogelijk corrigeren. Het is belangrijk om de meetvoorwaarden
als vlakke vloer, wagenhoogte en bandenspanning aan te houden. In de
rally wereld wordt veel geëxperimeerd met wiel- en asstanden waardoor de rechtuitstabiliteit
en het bochtgedrag kunnen worden beinvloed. Momenteel gaat
men bij de discussie over de wielstanden uit van voorwiel-aangedreven wielen
met MacPherson (voorwiel)ophanging gecombineerd met radiaal banden.
2.5.2 De wielstanden
Toespoor of uitspoor (Toe-in of toe-out)
Wanneer de wielen, vanaf de bovenzijde en in de rijrichting bekeken, van voren
dichter bij elkaar staan dan van achteren dan spreekt men van toespoor. Staan
de wielen van voren verder uit elkaar dan van achteren dan is er sprake van
uitspoor. Fig. 2.5.1 Toe- of uitspoor kan in millimeters of in graden worden
opgegeven. Veel moderne meetapparaten geven de sporing in graden of minuten
1

weer. Sporing bedraagt in de praktijk enkele millimeters en enkele tienden van
graden.
a b
Fig. 2.5.1 Voorstelling van toespoor (a) en uitspoor (b)
De onafhankelijk wielophanging van de achteras maakt het ook mogelijk
om de achterwielen een bepaalde stand te geven. Toespoor achter geeft wat
meer richtingsstabiliteit terwijl uitspoor achter de auto gemakkelijker doet
sturen. De achter-sporing is meestal niet nastelbaar. Het betreft veelal kleine
waarden.
Als handregel wordt (werd) er standaard bij voorwielaandrijving uitspoor
gegeven en bij achterwielaandrijving toespoor. Bij voorwielaandrijving hebben
de aangedreven wielen door het koppel dat ontstaat ten gevolge van de schuurstraal
de neiging om naar binnen geduwd te worden. Uitspoor compenseert
het effect van deze krachten. Bij achterwielaandrijving vindt het omgekeerde
plaats. Het duwen aan de vooras zorgt ervoor dat de voorwielen naar buiten
worden geduwd. Toespoor zal dit effect weer compenseren. Fig. 2.5.2
a
a
F
F
achterwielaandrijving voorwielaandrijving
Fig. 2.5.2 Krachten op de voorwielen ten gevolge van de aandrijving. Het
koppel F x a wil het wiel naar binnen of naar buiten laten draaien.
De sporing beinvloedt echter een aantal belangrijke zaken die de fabrikant kan
doen afwijken van de handregel. Te weten:
• de slijtage van de banden
• de rechtuit-stabiliteit
• het bocht inrijgedrag.
• het bochtgedrag (overstuur en onderstuur)
F
F
a
a
2

Voor een minimum aan vermogenverlies en bandenslijtage dienen die wielen
exact in de rechtuit te staan. Een te veel aan toespoor geeft een slijtage aan
de buitenkant van de band te zien. Een te veel aan uitspoor veroorzaakt het
tegenoverstelde effect nl. slijtage aan de binnenzijde van de band. Dit alles zou
meer voor een neutrale (=0) sporing pleiten ware het niet dat ook de sporing
invloed heeft op de richtingsstabiliteit. Er wordt gesteld dat in het ingewikkelde
proces van het weggedrag een zekere mate van toespoor de rechtuit stabiliteit
vergroot terwijl uitspoor het bocht-inrijgedrag vergemakkelijkt. Het is aan de
fabrikant om te beslissen welk effect hij prefereert.
Sporing kan het stuurkarakter (overstuur of onderstuur) zowel positief als
negatief beinvloeden. Wanneer er bijv. snel een bocht wordt ingereden dan zorgt
de toespoor ervoor dat er een overstuur neiging ontstaat. Dit omdat het buitenste
zwaarder belaste wiel het meeste invloed heeft op het bochtgedrag en al wat
naar binnen is gedraaid. Uitspoor heeft over het algemeen het tegenovergestelde
effect.
Het meten van de sporing
De sporing wordt na het controleren van de caster en de wielvlucht gecontroleerd
en eventueel gesteld. Het meten van de sporing geschiedt vanaf de velgrand en
wanneer deze wordt uitgedrukt in mm,is de sporing volgens DIN 70020 het
verschil tussen de afstand B en C. Fig. 2.5.3 (Alleen de velg is in deze figuur
getekend.)
velg C
B
rijrichting
Fig. 2.5.3 Het meten van de sporing in mm. Sporing = B - C
Wanneer men de sporing uitdrukt in graden dan heeft dit (veelal) betrekking
op 1 wiel zodat de hoek berekend wordt uit:
0,5.S / D
Deze waarde is de sinus van de hoek, waarin D de velgdiameter voorsteld en
S de sporing in mm. Met een rekenmachine kan dan de eigenlijke hoek worden
bepaald. Omdat de hoek vrij klein is wordt deze veelal in graad-minuten
uitgedrukt. Fig. 2.5.4
3

a
hoek in graden
a=0,5 x (B−C)
C
B
rijrichting
Fig. 2.5.4 De sporing uitgedrukt in graden of graad-minuten. 2 mm toespoor
komt overeen met ongeveer 0, 17 0 (graden) of 10’ (graad minuten)
Met behulp van een touwtje of een spoorstok kan de sporing met eenvoudige
middelen worden vastgesteld. Verstelling geschiedt door het verlengen
of verkorten van de spoorstangen. Moderne meetapparatuur is meestal in staat
om een sporing tussen de +2 (toespoor) en -2 (uitspoor) graden te meten.
De wielvlucht of camber
Wielvlucht of camber is de schuinstand van de wielen wanneer we voor tegen
de auto aankijken. We onderscheiden een positieve of een negatieve wielvlucht.
Wanneer de bovenzijde van het wiel naar buiten wijst dan hebben we te maken
met positieve wielvlucht. Wijst de bovenzijde naar binnen dat spreken we over
negatieve wielvlucht. Fig. 2.5.5
a b
Fig. 2.5.5 Positieve (a) en negatieve (b) wielvlucht (vooraanzicht van de auto)
Vroeger werd over het algemeen een paar graden (1 tot 3 0 ) positieve
wielvlucht gegeven. Dit werd gedaan om tezamen met de KPI, de schuurstraal
wat te verkleinen en om er voor te zorgen dat het wiel naar binnen werd
geduwd om de lagerspeling op te vangen. Momenteel staat het stuurgedrag
centraal en kiest men veelal voor een kleine negatieve wielvlucht.
Om de beste grip van de band op het wegdek te hebben moet het loopvlak
van de band vlak op het wegdek blijven. In de bocht zal het buitenste wiel de
grootste spoorkracht moeten opbrengen. Het wiel wordt door deze kracht als
het ware naar een positieve wielvlucht geforceerd. (positive camber on body
roll) Om dit verschijnsel te compenseren kiezen veel fabrikanten voor een kleine
4

negatieve wielvlucht. Een negatieve wielvlucht van ongeveer 2 0 heeft weinig
invloed op de bandenslijtage maar verkleint het onderstuur-effect dat bij de
meeste voorwielaangedreven voertuigen optreedt.
Het meten van de wielvlucht.
Wielvlucht wordt gemeten wanneer de bandenslijtage, het stuurgedrag of
een mogelijke schade van de wielophanging daartoe aanleiding vormt. In
principe kan de wielvlucht gemeten worden met behulp van een schietlood en
een gradenboog of een meetlint met een winkelhaak. Voorwaarden zijn een
vlakke, rechte vloer, een correcte bandenspanning en een wielophanging zonder
mechanische gebreken. Moderne uitlijnapparatuur kan veelal een wielvlucht
meten tussen de +6 en -6 graden.
Verstellen of instellen van de wielvlucht is bij veel voertuigen niet goed
mogelijk. In sommige gevallen kan de ophanging van de bovenzijde van de
MacPherson-poot in dwarsrichting worden versteld. Als verstelling mogelijk is
moet er op worden gelet of hierbij ook de KPI verstelt.
2.5.3 De asstanden
Naloop, askanteling of caster
Caster is de voorwaartse of achteroverliggende hellingshoek van de stuuras. De
stuuras is de lijn die in het zijaanzicht van de auto tussen de stuurkogels kan worden
getrokken. Fig. 2.5.6 De casterhoek is over het algemeen achteroverliggend
of positief. Bij voorwiel aangedreven wielen treft men soms ook een negatieve
caster aan. Hierdoor ontstaat een duw-effect. Het resultaat van een grotere
richtingsstabiliteit blijft gehandhaafd.
bovenste stuurkogel
casterhoek
onderste stuurkogel
rijrichting
Fig. 2.5.6 Caster is de hellingshoek van de stuuras. (verbindinding tussen de
stuurkogels)
De casterhoek kan aanzienlijk zijn en varieert tussen de 1 en 9 graden.
Askanteling geeft het zelfsturende effect zoals we bij rijwielen en zelfinstellende
5

wielen bij theetafels e.d. aantreffen. Caster geeft het wiel richtingsstabiliteit in
de rijrichting en zorgt ervoor dat het ’getrokken’ wordt. Omdat de nadelen van
een te veel aan caster grotendeels opgeheven kunnen worden door de moderne
stuurbekrachtiging zien we dat in de loop der jaren de casterhoek steeds groter
is geworden. Caster veroorzaakt ook een toename van de wielvlucht wanneer
het wiel wordt verdraait. Het buitenste wiel wint aan negatieve camber terwijl
van het binnenste wiel de positieve camber toeneemt. Over het algemeen werkt
deze verandering gunstig op het bochtgedrag.
Het meten van het caster.
De askanteling of naloop is een indirecte meting en wordt verkregen door het
camber te meten bij verdraaiing van de wielen. Het verschil tussen 20 0 indraaien
en 20 0 uitdraaien is een maat voor het caster. Moderne uitlijnapparatuur kan
tussen de -18 en +18 graden meten. Hoewel de meeste auto’s niet erg caster
gevoelig zijn is het belangrijk dat het verschil tussen links en rechts niet te groot
is (maximaal 1 graad). Een te groot verschil veroorzaakt het scheeftrekken van
de auto.
KPI (KingPin Inclination) of dwarshelling van de fusee
De schuine stand van de stuurkogels wanneer we voor tegen de auto aan kijken
wordt de KPI genoemd. Fig. 2.5.7 De benaming dateert uit de tijd van
de fuseepennen. (kingpin). Deze hoek tezamen met de wielvlucht bepaalt de
schuurstraal van de wielen. De KPI hoek kan aanzienlijk zijn, wel tot zo’n
15 0 omdat soms ook een negatieve schuurstraal wordt toegepast. Aangezien de
camberhoek uiterst klein is wordt de schuurstraal in hoofdzaak bepaald door
de KPI. In de tijd voor de stuurbekrachtiging werd wel ’centerpoint-steering’
toegepast. Hierdoor werd het stuurkoppel aanzienlijk verminderd maar ook de
richtingsstabiliteit tijdens het rechtuitrijden.
Fig. 2.5.7 KPI en schuurstraal
KPI meting
KPI
vooraanzicht
schuurstraal
Ook de KPI meting is weer een indirecte meting. Met behulp van draaiplaten
worden de voorwielen verdraaid. De KPI hoek doet de horizontale hartlijn van
6

het het wiel ’verdraaien’. Moderne uitlijnapparaten kunnen KPI meten tussen
de + en -18 graden.
Het terugkomen van de wielen na de bocht
Voor het automatisch terugkeren van de wielen na een bocht zorgen de schuurstraal
en de KPI hoek in combinatie met het voertuiggewicht voor een terugstelmoment.
Uitspoor in de bocht.
Omdat in de bocht de voorwielen een verschillende bochtstraal moeten doorlopen
wordt het binnenste wiel verder verdraaid dan het buitenste (het Ackerman
principe) Bijv. binnenwiel 23 0 , buitenwiel 20 0 . Omdat het binnenste wiel
meer verdraait zal er uitspoor ontstaan. Men spreekt dan van uitspoor in de
bocht.
Vierwieluitlijning
Om ook de stand van de vooras t.o.v. de achteras te bekijken is vierwieluitlijning
noodzakelijk. De onafhankelijke achterwielophanging maakt ook ’achterwielstanden’
mogelijk. Men gaat tegenwoordig bij ’uitlijnen’ veelal van een complete
vierwieluitlijning uit. We spreken van een ’tracking’ hoek wanneer de achterwielen
de voorwielen niet in een rechte lijn volgen. Ook wordt het begrip ’thrust
line’ wel gehanteerd bij scheefstand van de achteras. De thrustlijn is de rijlijn
van de achterwielen.
Verandering van de sporing tijdens invering. (toe-on-bumps)
Omdat de spoorstang tijdens het veren verticaal beweegt zal het toe- of
uitspoor veranderen wanneer bijv. een wiel een oneffenheid te verwerken krijgt.
Tot slot willen we het begrip ’set back’ noemen. Set-back ontstaat wanneer
de voorwielen niet in lijn staan, d.w.z één wiel staat voor de ander.
Set-back kan gemeten worden in graden of in millimeters. Fig. 2.5.8.
Fig. 2.5.8 Set-back van de vooras
bovenaanzicht
rijrichting
7

2.5.4 Vragen en opgaven
1. Wat is het verschil tussen wielstanden en asstanden?
2. Waarom zegt de statische wieluitlijning weinig over de werkelijke wielstanden
tijdens het rijden?
3. Van welke ’standaard wielophanging’ gaat men uit bij de discussie over
wiel- en asstanden?
4. Welke standaardregel geldt voor het toepassen van toespoor respectievelijk
uitspoor?
5. Wat zou de reden kunnen zijn dat een voorwiel-aangedreven voertuig geen
uitspoor maar toespoor heeft?
6. De sporing kan in graden en in millimeters worden uitgedrukt. Hoeveel
graden komt nu overeen met een toespoor van 4 mm? Op de auto zijn 13
inch velgen gemonteerd.
7. Wat verstaan we onder een negatieve camberhoek?
8. Wanneer zult u een klant aanraden om het camber van zijn auto te laten
controleren?
9. Verkleint een positieve of een negatieve camberhoek de schuurstraal?
Verklaar uw antwoord.
10. Wat is de reden dat de automobielfabrikant ’caster’ toepast?
11. Noem een mogelijke oorzaak waardoor een caster-verschil tussen links en
rechts ontstaat?
12. Wat verstaant men onder centerpoint-sturing?
13. Welke wielstand wordt tevens versteld als we de KPI instellen door bijv.
de MacPherson- poot te verplaatsen?
14. Welke hoek is in hoofdzaak verantwoordelijk voor het terugkomen van de
wielen na een bocht?
15. Wat verstaan we onder een ’set back’ van de vooras?
Copyright (c) 2002 by Ep Gernaat. This material may be distributed only to the terms and con-
ditions set forth in the Open Publication License, v1.0 or later.The latest version is presently
available at:http://www.opencontent .org/openpub/
8