Tractie, controle

Tractie en grip. Twee verschillende grootheden die veel met elkaar te maken hebben. Hoe houd je een auto veilig op de weg en wat heeft de bandenkeuze daar voor invloed op?

Dit wordt geen bandentest in de gebruikelijke zin van het woord. We gaan geen ellenlange verhalen ophangen over de wetenschappelijke voors en tegens van bepaalde rubbersamenstellingen, of uitgebreide verhandelingen houden over de gedragingen van een specifiek bandenprofiel in relatie tot een nat wegdek.

Waar het om gaat, is de basiskennis: de hoeveelheid grip die een auto al dan niet heeft, is afhankelijk van een groot aantal factoren die stuk voor stuk even belangrijk zijn. Neem bijvoorbeeld het gewicht en de afmetingen van de auto. Maar ook het zwaartepunt, de spoorbreedte en het vermogen van de vering en wielophanging om de banden in nauw contact te houden met het wegdek. Ook de conditie van het plaveisel speelt een rol, net als de weersomstandigheden, en zo kunnen we nog wel even doorgaan. Uitgangspunt is dat een band die geen enkel contact maakt met het wegdek, ook bijster weinig grip biedt (en daarbij moeten we dan onwillekeurig toch even aan de Mini JCW denken).

De vraag of de wielen contact blijven maken met de weg, is dus afhankelijk van een groot aantal omstandigheden, en dan hebben we het nog niet eens over de band zelf gehad. Naast het leveren van voldoende grip, zien we ook graag dat een band over een aantal andere eigenschappen beschikt. Zo is het plezierig wanneer banden zo min mogelijk geluid produceren, stabiel zijn in de rechte lijn, zo veilig mogelijk blijven in het geval van een plotselinge lekke band (zeker bij hoge snelheden), comfortabel rijden en – niet onbelangrijk – goed overweg kunnen met het gewicht van de auto. Met andere woorden: banden doen meer dan je denkt en zijn voor een groot deel verantwoordelijk voor de rijeigenschappen van iedere auto.

Het idee achter deze test is eenvoudig. Neem één auto en test die vier keer op dezelfde wijze, steeds met verschillende banden. Noteer de testgegevens en vergelijk die vervolgens met elkaar.

We kijken daarbij niet alleen naar de objectief meetbare gegevens, maar ook naar subjectieve observaties, zoals het rijgedrag, het rijcomfort en de vraag in hoeverre het karakter van de auto beïnvloed wordt door de bandenkeuze.

Verantwoordelijk voor het verzamelen van de objectieve testgegevens is een altijd in smetteloos wit geklede oude bekende van ons: The Stig. Dat is niet zonder gevaar, want The Stig, een Subaru BRZ met achterwielaandrijving en een enorme stapel splinternieuwe banden: dat is vragen om problemen. Gelukkig is er iets dat The Stig nog leuker vindt dan slippen en sliden en dat is het neerzetten van de snelst mogelijke rondetijd.

We willen niet dat The Stig zich alleen maar amuseert en intussen alle banden tot op de draad verslijt. We zien ook graag dat hij een aantal tests uitvoert zodat we kunnen beoordelen wat de verschillen zijn tussen de diverse bandenmerken. We willen weten hoe het staat met de acceleratie, maar ook met de remweg, dus meten we zowel de tijd van 0 naar 100, als de tijd van 100 naar 0 km/u. Ook meten we het geluidsniveau in het interieur en registreren we hoeveel g-krachten de verschillende banden de auto kunnen laten produceren.

De Subaru BRZ wordt van de fabriek uit geleverd met 17 inch Michelins. Om precies te zijn de Michelin Primacy 215/45 R17. De Primacy is een zogenaamde eco-band. Dat betekent niet dat hij is gemaakt van een of ander soort biologisch-dynamisch volkorenrubber, maar dat hij is ontworpen om een zo gunstig mogelijk brandstofverbruik te realiseren en zodoende de CO2-uitstoot te miniseren. Michelin bereikt dat door een relatief harde rubbersamenstelling te kiezen. Een harder bandoppervlak betekent minder frictie en minder rolweerstand ten opzichte van het wegdek, dus minder brandstofverbruik. Maar automatisch betekent minder frictie ook minder grip.

We vroegen ons af wat er met onze Subaru zou gebeuren wanneer we de keuze maken voor een uitgesproken sportieve band. Om dat uit te vinden monteerden we de Continental ContiSportContact 5.

Natuurlijk willen we ook weten wat het resultaat is wanneer we het echt bont maken, dus kochten we een stapeltje banden die je normaal alleen op het circuit tegenkomt: de Yokohama Advan AO48. De Yokohama’s zien er op een doorsnee auto misschien enigszins ridicuul uit, maar je mag er wel volkomen legaal de weg mee op. De prijs van een circuitband als de Yokohama Advan is niet misselijk. Voor het geld dat je neertelt voor één enkele band, heb je twee Continentals of Michelins en dan hou je nog geld over.

'Met de circuitbanden is de hoeveelheid grip bijna ongelooflijk. Daar tegenover staat dat er bijna geen foutmarge meer over is'

Tot slot testen we ook een band uit het budgetsegment, de Arrowspeed N1000. De Arrowspeed is half zo duur als een Michelin of Continental, dus dat scheelt een slok op een borrel. De hamvraag is natuurlijk of we dat ook terugzien in de testresultaten. Gezien de prijs van nog geen 70 euro per stuk, hebben we er vooralsnog geen hoge pet van op.

We gingen met Arrowspeed van start. De conclusie is kort en bondig: wanneer je door je rijstijl geen hoge eisen stelt aan je banden, zal je er probleemloos mee uit de voeten kunnen. Ze gedragen zich over het algemeen netjes, bieden een redelijke hoeveelheid grip, maken geen excessieve hoeveelheid lawaai en ze voelen niet zweverig aan. Het probleem ontstaat wanneer je echt wat van je band gaat verlangen. Na een paar rondjes op het circuit worden banden heet. In het geval van de Arrowspeeds (en onder de bezielende leiding van The Stig) zelfs zo heet dat er sprake was van loopvlakseparatie, waardoor de banden finaal aan flarden gingen. Onze dank gaat uit naar The Stig om dit probleem onder onze aandacht te brengen. Het is nuttig om te weten dat je geen al te rare capriolen moet uithalen met dit soort budgetbanden. Wanneer het loopvlak er niet al in een vroeg stadium afliep, sleten de banden over eenzelfde aantal rondjes bovendien twee- tot driemaal zo snel als de Michelins en de Continentals. Eenzelfde slijtageverschil zal naar verwachting ook zichtbaar zijn bij normaal gebruik.

Het weggedrag van de Subaru was merkbaar minder scherp. Zeker op de momenten dat je bochten wat sneller gaat nemen. Je voelt op dat moment dat de wang van de Arrowspeed teveel meegeeft en dat berooft de BRZ van het plezierige scherpe en accurate gevoel waaraan we inmiddels zo gewend waren geraakt in combinatie met de Michelins.

Subaru is bij het ontwerpen en ontwikkelen van de BRZ uitgegaan van Michelin Primacy’s, dus die band heeft een zekere voorsprong wanneer het op het weggedrag van de BRZ aankomt. Om eerlijk te zijn, merk je dat ook. De Michelins voelen vertrouwd aan, ze geven meer dan genoeg grip, The Stig trekt er een heel aardige laterale g-kracht mee, maar wat de Michelins vooral zo plezierig maakt, is het feit dat zodra ze aan de limieten van hun kunnen komen, het uitbreken op een heel voorspelbare manier gebeurt waardoor je meer dan genoeg tijd hebt om te corrigeren. Ook waren het de stilste banden, hetgeen ons tot de conclusie brengt dat de BRZ en de Michelin Primacy het prima met elkaar kunnen vinden.

Eigenlijk geldt dat ook voor Continental. We hadden verwacht dat deze uitgesproken sportieve band een brug te ver zou zijn voor de Subaru, maar niets is minder waar. Gegeven het bescheiden motorvermogen van de BRZ rekenden we erop dat de extra frictie van een sportband als de ContiSportContact 5 de BRZ zou beroven van het fijne evenwicht tussen vermogen en grip waar de Subaru op zijn standaard Michelins over beschikt. Die vrees bleek ongegrond.

Jazeker: er is meer grip, maar dat maakt de BRZ alleen maar scherper en gehoorzamer. Ook was het lastiger om bij lagere snelheden tractie te verliezen, maar wat maakt dat in het dagelijks gebruik uiteindelijk uit? We gaan per slot van rekening niet voortdurend driftend, slippend en rooksporen trekkend door het leven. In wat langzame bochten kun je nog steeds het differentieel voelen werken en over de hele linie geven de Continentals de Subaru een evenwichtig gevoel, maar wel met nét dat beetje meer passie en vuur dan wanneer de BRZ op Michelins staat. Een compliment waard.

Dan resteren natuurlijk de Yokohama’s. De Advans zijn eigenlijk nét geen echte slicks en juist op het moment dat ze onder de Subaru werden gezet, viel er een kort regenbuitje.

De combinatie van bijna profielloze banden en een nat wegdek voorspelt meestal weinig goeds, maar de Advans bleken een openbaring onder de vochtige condities die ons onverwacht ten deel vielen. De hoeveelheid grip deed niet onder voor de Conti’s. Het verschil blijkt pas bij grote hoeveelheden stilstaand water. Anders gezegd: De Yokohama’s reageren niet erg goed op plassen water.

Nu zijn dit natuurlijk buitengewone banden, die normaliter uitsluitend met een specifiek doel worden gemonteerd en dat moeten we natuurlijk wel meewegen in ons oordeel. De Yokohama’s zijn lawaaiig. Zeker wanneer je de glad gebaande paden van ons testcircuit verlaat, maar op het circuit is de hoeveelheid grip bijna ongelooflijk. Daar tegenover staat dat er bijna geen foutmarge meer over is. Je kunt met de Subaru opeens dingen doen die je niet voor mogelijk hield, maar er is vrijwel geen waarschuwing wanneer het fout dreigt te gaan. De BRZ breekt op onvoorspelbare wijze uit en eigenlijk geven deze banden de Subaru een voorsprong waar de auto niet mee overweg kan. Rijden in de BRZ werd opeens een zware opgave. De Yokohama’s veranderden niet alleen de karakteristiek, maar ook het humeur van de Subaru, alleen niet noodzakelijkerwijze in positieve zin.

Heb je een BRZ en ga je regelmatig het circuit op, koop dan vooral een set Yokohama’s. Niet alleen vanwege de toegenomen grip en langere levensduur, maar ook omdat ze het karakter van je auto volledig veranderen en (in handen van The Stig althans) maar liefst vier seconden van ieder rondje afschaven! 

Grip-, slip- en tractiefeiten

De frictiecirkel

Elke band bereikt op een zeker moment het punt waarbij de krachten die er op worden uitgeoefend zo groot zijn dat er sprake is van gripverlies (slippen). Dat kan de aandrijfkracht betreffen (tractie), de laterale (zijdelingse) grip of de remkracht. Het moment waarop dit gebeurt, is vanzelfsprekend voor iedere band verschillend en zal optreden wanneer de krachten die er op worden uitgeoefend groter zijn dan de frictie tussen het bandoppervlak en het wegdek. Ook zal de hoeveelheid tractie die kan worden overgebracht (of het remvermogen) afnemen op het moment dat er gelijktijdig laterale krachten op de band worden uitgeoefend, met andere woorden, wanneer er een bocht wordt ingezet. Omgekeerd geldt dat een band minder laterale krachten kan verwerken op het moment dat er geremd of geaccelereerd wordt. Kort gezegd kan een band dus krachten verwerken in iedere richting van een horizontaal vlak. Vandaar de term frictiecirkel.

Mechanische tractieondersteuning

Vierwielaandrijving
In een rechte lijn zal een auto met vierwielaandrijving minder snel tractie verliezen dan een auto met twee aangedreven wielen. De aandrijvende kracht wordt beter verdeeld waardoor de wielen minder snel zullen doorslippen. Uit ditzelfde proces – en door hetgeen we hierboven al vermeld hebben met betrekking tot de frictiecirkel – valt te verklaren dat een 4×4 eveneens beter in staat is om een combinatie van tractie en laterale krachten te verwerken doordat in ieder geval één van de op de wielen uitgeoefende krachten, namelijk de aandrijvende kracht (tractie), verdeeld wordt over vier in plaats van twee wielen.

Vering en wielophanging
Aangezien de hoeveelheid grip mede bepaald wordt door de neerwaartse kracht die aan het wiel wordt doorgegeven (het gewicht dat erop rust), is het op een oneffen wegdek van groot belang dat de wielophanging in staat is het contact van het wiel met de weg zo optimaal mogelijk in stand te houden. Wielophanging en vering moeten het opspringen van het wiel dus zoveel mogelijk tegengaan. Hoe minder dat gebeurt, hoe minder grip je verliest. Ongeacht de stand van de auto moet de geometrie van de wielophanging er ook op zijn gericht om ieder wiel zo recht mogelijk in contact te brengen (of te houden) met het wegdek, zodat het gewicht op een zo groot mogelijk contactvlak van de band rust.

Sperdifferentieel
In een bocht draagt een buitenwiel meer gewicht dan een binnenwiel. Daardoor kan een band aan de buitenzijde van de bocht meer grip genereren dan een band of wiel aan de binnenzijde van de bocht. Een sperdifferentieel, of beter gezegd een limited-slip differentieel, kan meer tractie naar het buitenwiel sturen. Tegelijk gaat er dan minder tractie naar het binnenwiel, dat door het geringe gewicht dat er in een bocht op rust toch alleen maar zou doorslippen.

Zwaartepunt
Een laag zwaartepunt (zeker in combinatie met een grote spoorbreedte) voorkomt onnodig overhellen en verhindert daardoor onnodige verschillen in gewichtsbelasting. Hoe minder het gewicht van de auto varieert tussen de verschillende wielen (zowel voor/achter als links/rechts), hoe beter de wielen contact kunnen houden met de weg. Vrij simpel, eigenlijk.

Elektronische ondersteuning

Tractiecontrole
Tractiecontrole is er zeker niet op gericht om je meer tractie te geven. Het tegenovergestelde is het geval. Het systeem zal aan de aangedreven wielen de tractie zo nodig juist verminderen om de laterale grip te vergroten. In essentie komt het er op neer dat wanneer een sensor wielspin of het doorslippen van een wiel detecteert, de aandrijving van dat wiel wordt verminderd of stopgezet. Meer geavanceerde systemen gebruiken ook de remmen om zodoende de werking van een sperdifferentieel na te bootsen. Slipt een binnenwiel, dan wordt het afgeremd en alleen het tegenoverliggende wiel aangedreven, dat met die tractie waarschijnlijk wel overweg kan.

Elektronisch differentieel
Een mechanisch sperdifferentieel, of limited-slip differentieel, grijpt in op het moment dat het verschil in draaisnelheid tussen twee wielen een bepaalde waarde overschrijdt. Een elektronisch differentieel laat de wielen bij het indraaien van een bocht vrij, zodat de bocht soepel kan worden ingezet, maar grijpt verderop in de bocht aan om ervoor te zorgen dat de tractie ononderbroken op het wegdek wordt overgebracht. Voor grotere stabiliteit bij hoge snelheden in een rechte lijn blokkeert dit type differentieel normaal gesproken volledig, zodat beide wielen star verbonden zijn.

Torque Vectoring
Dit type differentieel is in staat om zo nodig extra vermogen af te geven aan een door de computer geïdentificeerd wiel. De configuratie bepaalt wanneer en in welke mate dat gebeurt en die configuratie bepaalt dus ook voor een groot deel de rijeigenschappen van de auto. Wanneer de bestuurder bijvoorbeeld aan het stuur draait, kan het systeem bepalen dat er extra vermogen aan het buitenste wiel wordt afgegeven. De auto zal daardoor min of meer de bocht ingeduwd worden. Wanneer vervolgens weer meer vermogen aan het binnenwiel wordt afgegeven stabiliseert de auto zich in de bocht. Het effect kan bij een 4×4 nog verder worden vergroot, door variatie van het vermogen tussen voor- en achterwielen.

Actieve vering
Door actieve beïnvloeding van de stabilisatorstangen en/of de veeruitslag achter en voor kan het overhellen in bochten op gecontroleerde wijze en separaat (voor/achter) worden gestuurd. Daardoor kan contactverlies van de binnenwielen worden voorkomen. Voor groter rijcomfort kan bovendien op rechte stukken de veerkarakteristiek worden versoepeld.