Stuurprincipes vergelijken: auto's en fietsen

Er zijn enkele voor de hand liggende verschillen en gelijkenissen tussen auto's en fietsen. Allebei vervoeren ze mensen van A naar B, maar de ene is afhankelijk van brandstof om zich voort te bewegen, terwijl de andere pedaalkracht gebruikt. Ze hebben allebei meerdere wielen (behalve een eenwieler, uiteraard), maar het verschil tussen de maximumsnelheid van een gemiddelde automobilist en die van een gemiddelde fietser is aanzienlijk, waarbij de auto 120-130 km/uur haalt op een autosnelweg (als de bestuurder reglementair rijdt) en de fietser zo'n 15 km/uur in stadsverkeer. Als je de zichtbare uiterlijke en technologische verschillen even achterwege laat, in welk zin zijn de prestaties van fietsen en auto's dan aan elkaar gewaagd? In het bijzonder, hoe verhoudt het stuursysteem van een auto zich tot dat van een fiets?

Stuurwiel versus stuurstang?

Om te beginnen, een eenvoudige vraag: waarom hebben auto's een stuurwiel en fietsen een stuurstang?

Het antwoord is al even eenvoudig: vanwege de verschillen in bedieningsrespons.

Wanneer je een stuurstang van de ene stuuruitslag (full lock) naar de andere stuuruitslag draait, heb een hoek van 90° gemaakt, terwijl een stuurwiel meerdere keren helemaal rondgedraaid kan worden tussen de beide uitslagen. Als we een stuurstang zouden monteren in een auto, dan zou die extreem gevoelig zijn, zeker wanneer de auto tegen hoge snelheid rijdt. Bovendien zou dat ook extreem gevaarlijk zijn bij oneffenheden in de weg. Een stuurstang is ideaal om een fiets te besturen omdat het makkelijk is om een fiets met twee wielen in evenwicht te houden met de uiteinden van de stang.

Stuurprincipes van fietsen

Sturen is cruciaal voor de stabiliteit van de fiets. Als de besturing ook maar enigszins geblokkeerd raakt, dan wordt het nagenoeg onmogelijk om het evenwicht te behouden tijdens het rijden. Maar dat is niet de enige factor die een invloed heeft op de stabiliteit. Ook het ontwerp van de fiets speelt een rol. Zo zal een aangepaste chopper met een voorwiel dat zich op grotere afstand van het zadel bevindt, stabieler zijn dan een chopper met een hoog stuur en een voorwiel dat zich vlak onder de stuurstang bevindt. Toch zijn ze allebei een stuk stabieler dan de uiterst manoeuvreerbare eenwieler. Dus de manier waarop de massa verdeeld wordt binnen het stuurmechanisme (voorwiel, vork en stuurstang) draagt eveneens bij tot de stabiliteit. Dat wordt duidelijk geïllustreerd door de drie (motor)fietsen die we zonet hebben besproken. Wat het stuurmechanisme betreft, als het middelpunt van de massa zich vóór de stuuras bevindt, dan zal de zwaartekracht het voorwiel doen meesturen met de richting waarin geleund wordt. Met andere woorden, de positie van het voorwiel van de aangepaste chopper duwt het middelpunt van de massa achteruit, wat de stabiliteit verhoogt. Als je daarentegen met de fiets een bocht wilt nemen, dan moet je tegensturen. Met andere woorden, de fietser moet eerst in de tegengestelde richting sturen voor hij met de stuurstang het voorwiel in de richting draait waarin hij wil rijden. De frictie tussen de wielen en de grond genereert de middelpuntzoekende versnelling die nodig is om te draaien. Dat is een combinatie van spoorkracht en camber stuwkracht. Maar in tegenstelling tot auto's, moeten de fietser en de fiets leunen tijdens het maken van de bocht om de relevante krachten (zwaartekracht, traagheidskracht, wrijvingskracht en grondondersteuning) in evenwicht te houden..

Stuurprincipes van auto's

Sturen met een auto betekent dat je het stuurwiel zo draait dat de wielen in de richting komen te staan waarin je wilt rijden. Afhankelijk van hoe je wielen georiënteerd zijn (nl. camber, caster en toe), zal je auto meer (of minder) stabiel aanvoelen wanneer je draait of bochten neemt. Ter herinnering: de camber bepaalt de grip op de weg, de caster stabiliseert de auto bij hoge snelheden en de toe bepaalt het bochtengedrag. Wanneer we het hebben over stuurprincipes, dan is het belangrijk om te focussen op de combinatie van camber en caster. De caster, namelijk de hoek waarin het wiel is gekanteld ten opzichte van een verticale lijn, bedraagt tussen 3 en 6 graden voor een gewone auto in het verkeer. De caster kan in beide richtingen worden aangepast om een gelijkaardig effect te verkrijgen als wanneer het middelpunt van de massa voor het stuurmechanisme op een fiets naar voren of naar achteren wordt geduwd. Dat komt omdat een aanpassing van de casterhoek ook de camberhoek verandert, wat resulteert in betere (of slechtere) grip wanneer je de auto in bochten draait. Voorts houdt een aangepaste caster in dat de afmetingen van je camber het makkelijker (of moeilijker) maken om op rechte stukken te rijden, waardoor je banden meer (of minder) gaan verslijten.

Lees meer over camber, caster en toe

The content contained in this article is for entertainment and informational purposes only and should not be used in lieu of seeking professional advice from a certified technician or mechanic. We encourage you to consult with a certified technician or mechanic if you have specific questions or concerns relating to any of the topics covered herein. Under no circumstances will we be liable for any loss or damage caused by your reliance on any content.