Gereedschap 1

Stabilisatorstang

Gecreëerd op 21 januari 2012 14:24

Categorieën: Vering, Veiligheid

Na een tijdje testen (en vele andere dingen tussendoor) ben ik zo ver dat ik mijn bevindingen met de stabilisatorstang kan plaatsen.

Ongeveer 1.5 jaar geleden heb ik voor het eerst naar Dronten gereisd om de velomobielen te bekijken. Ik was overstelpt met de waanzinnige snelheid van de fietsen. Het was mij echter zeer sterk opgevallen tijdens mijn eerste testrit, dat de fiets zwaar "waggelt" met de trap cadans mee.

Toen ik terugkwam bij de winkel/fabriek was de glimlach niet van mijn gezicht af te krijgen, maar ik moest wel tegen Theo opmerken dat ik het wiegen van de fiets wat minder vond. Toen al heb ik een stabilisatorstang voorgesteld, maar daar was tegen mij gezegd dat het lag aan mijn lage cadans.

Bij mijn volgende testrit heb ik mijn cadans verhoogd, en inderdaad was het weg. Na ongeveer 3 maanden wikken en wegen (en het in bezit nemen van de Appelweder voor een tijdje) heb ik toch voor mij ook zo een onderhoudsarme fiets besteld. Q092 stond toen op mijn naam in de orderboek.
De zes maanden wachttijd heb ik gebruikt om mijn mening over de verlichting te opperen. Dat verhaal heb ik ook inmiddels tot 2de fase genomen en staat dus ook in de zelfbouwershoek.
Op een echte velo dag in Januari heb ik de fiets ontvangen. Zeer forse winden en lekker nat. De fiets was van de eerste dag een absolute succes en mijn leven in NL heeft nieuwe betekenis gekregen.

Ik heb toen 6 maanden lang met de fiets "als standaard" gefietst en toen wij een zonnescherm moest krijgen heb ik dat als een gulden gelegenheid gezien om voor mij ook een MIG lasapparaat aan te schaffen. Nu was het basisingredient in huis om de spullen te bouwen. Na nog een beetje denken heb ik op een avond gewoon besloten om het te bouwen. De volgende dag heb ik een stuk RVS draadeinde gekocht en een setje kogelgewrichtjes bij de ADL gehaald. De pijp had ik al in huis, dus dat was geen probleem.

Met een beetje knutselen was de eerste stabilisatorstang geboren!
De concept van een stabilisatorstang in de trike wereld is nauwelijks bekend. In de wereld van auto´s is het bijna onmisbaar. Daar zijn bijna geen auto´s meer in productie in de westerse wereld zonder een vorm van stabilisatie. Zelfs op vrachtwagens zijn zij duidelijk te zien achter de achteras.
Een beetje achtergrond. Voor optimale comfort moet een voertuig goed afgestemde vering hebben. De vering zorgd dat oneffenheden in de weg as´t ware uitgefilterd worden. Voor optimale comfort is een onafhankelijke vering gewenst. Zo zal de stoornis die een wiel ondervind nauwelijks effect hebben op de rest van de wielophanging.

Wat echter gebeurt met een onafhankelijke ophanging is dat de bocht gedracht belabberd is (denk aan een eend). De auto steunt op zijn veren, maar in de bocht wordt de veren aan de buitenkant samen geperst. De veren aan de binnenkant van de bocht zijn echter onbelast en "duw" letterlijk de auto om zijn lengte as en de auto heeft "body roll" in de bocht. Zo als gezegd zijn de Citroën 2CV een bekende met al zijn inzittenden aan de buitenkant van de bocht gestapeld.
Wat zijn dan de opties? Maak de vering zeer stug. Zo heb jij een kleine samenpersing aan de buitenkant tijdens een bocht en een kleine verlenging van de veerpoten aan de binnenkant van de bocht. Prima! probleem opgelost... Wel nee, elke drempel in de weg word nu meteen een lanceerplatform en de comfort is weg.

Mmmmm, wij benodig dus een middenweg. De oplossing heb ik dus niet bedacht maar hebben mijn voorgangers lekker voor mij bedacht. Ik heb alleen goed gekeken. De antwoord is om de onafhankelijkheid van de vering te verwijderen. Hoe doen wij dat? Wel wij voegen een stang tot de vergelijking toe. Als de voertuig nu door de bocht gaat en de buitenste wiel wordt samen geperst, dan wordt de samenperskracht door de stang op de wiel aan de binnenkant over gedragen en deze wordt ook samen geperst. PERFECT! de voertuig blijft dus veel platter door de bocht. De buitenwiel wordt minder belast bij gelijke snelheden en kan dus hogere snelheden aan. Deze bijkomstigheid heeft ook als toegevoegde waarde dat de veiligheid toegenomen wordt. Ontwijking van bv. een kind die plotseling voor de fiets in rent is veel makkelijker. Veiligheid wordt dus ook omhoog getild.
De stabilisatorstang maakt dus de wielen "afhankelijk" van mekaar in tegen gesteld met onafhankelijk. Voor het opvoeren van auto´s wordt vaak aan 3 onderdelen gewerkt. De motor wordt opgevoerd. Heel makkelijk. Meer PK´s==beter prestaties. De remmen worden opgevoerd. Ook relatief eenvoudig. Meer remkracht die langer neemt om op te warmen en zichzelf beter koelt is beter. Bij de opvoering van de wegligging is het echter een stuk lastiger. Als de comfort te ver achteruit gaat, zal de auto op een gegeven moment gewoon de weg af stuiteren. Wij rijden nu een maal niet op een circuit met een spiegelgladde oppervlakte.

Daar moet dus een mate van afhankelijkheid, stugheid en onafhankelijkheid zijn. De stugheid voor drempels zijn ongeveer gelijk aan de bestaande vering in de veerpoten. De stabilisatorstang reageert namelijk alleen op de differentieël en dat heb jij dus niet bij drempels en soortgelijke weg oneffenheden. Voor bocht gedrag en voor bv kuiltjes in de weg waar de een wiel belast wordt, veroorzaakt de differentieël namelijk een torsie buiging in de stabilisatorstang. De dikte van de stabilisatorstang is dus een mate van de afhankelijheid en zo wordt het dus ook in auto´s gedaan. Zo zal de sport uitvoering van een specifieke reeks ook vaak dikkere stabilisatorstangen hebben.

Deze foto is pas genomen, dus de stang heeft al behoorlijk wat dienst gedaan. Op de stang is ook te zien dat de bevestigingspunten gewoon met oude binnenband gemonteerd was. De kogelgewrichtjes/balletjes zijn te zien. De eerste stang was heel snel gemonteerd direct met draadeinde als reactie stangetjes. Het sturen ging echter als gevolg hiervan ook veel zwaarder. Volle uitslag was wel mogelijk, maar het ging met moeite.

In de foto hier boven is duidelijk te zien dat de reactie stangen het op den duur het niet meer zou redden. Als de stabilisatorstang breekt op maximum belasting in de bocht gaat het vast mis. Dit is dus ongewenst. Voor mij was de belasting op de aluminium veerpoot echter nog een groter probleem en iets moest dus eraan gedaan worden. Dat was dus de negatief.

De positief was dat de fiets echt als een DIJK op de weg lag. Hoeveel beter het was, is onvoorstelbaar! Een ding was duidelijk, zonder was voor mij geen optie meer.

De oplossing was snel bedacht. Trillingsdempers werden onder de reactie stangen geplaatst. Deze lieten een zekere mate van beweging toe. Ongelukkig waren deze de kleinste die ik kon vinden en zij waren zacht. Een groot gedeelte van de wegligging ging "verloren" in de vering van de trillingsdempers. Ik voeg toe "verloren" aangezien ik het prettig vond dat de fiets zo strak in de bocht lag. Maar ieder nadeel heeft toch zijn voordeel! De differensiële vering die in de buiging van de stabilisator stang zat was nauwelijks te merken. Ik kon echter de vering doen in de trillingsdempers. Door verschillende dempers te monteren is de interafhankelijkheid van de 2 veerpoten dus af te stemmen. Perfect! dus gewoon de goede stijfheid dempers zoeken.

De stang was aan de carroserie bevestigd met behulp van 2 zelfgemaakte zadels. Een gedeelte van de carroserie was gekozen die zo dik mogelijk is, aangezien de krachten vrij hoog is bij de carroserie aanhechting.

Ook is duidelijk te zien op de foto hier boven dat het wiel net ietsjes tegen de stang kwam. Het was dus tijd voor een herontwerp.

Een zeer uitgebreide zoektocht naar de juiste trillingsdempers was begonnen. M6 draad was een minimum vereiste. Na een uitgebreide zoektocht waren de trillingsdempers zoals hierboven getoond gevonden. De foto heeft ook de originele trillingsdempers in beeld. Deze trillingsdempertjes zijn een flink stuk stugger en het verschil is te merken. De wegligging was niet zo stug als de eerste testopstelling zonder trillingsdempers, maar het was aanzienlijk beter dan de geval met de grote trillingsdempers.. De stuur draait nauwelijks stugger dan een normale quest. De lange moeren zijn nodig aangezien de kleine trillingsdempertjes niet leverbaar met binnedraad zijn. Deze configuratie heeft ook al behoorlijk kilometers gemaakt.

Het tweede prototype ligt op de plank. De zijarmpjes zijn niet helemaal haaks om contact met het wiel te vermijden. Het stalen pijpje is wat dunner i.v.m. gewichtsredenen, maar de stugheid is vergelijkbaar. Ik heb ook een mal van deze gemaakt, zo reproductie wordt iets makkelijker.
Deze ligt momenteel onder mijn fiets en binnenkort zal ik de eerste testrit met hem maken. Hier zijn nog plaatjes van de gemonteerde product.

De tweede prototype heeft siliconenslang op de carosserie montage punten ipv oude binnenband.

De foto´s hier onder zijn duidelijker indien op geclickt worden.

Zo dat is mijn verhaal over de stabilisatorstangen. Zo als gezegd is de kunst van wegligging zeer complex en mijn ontwerp is natuurlijk nog helemaal niet uit ontwikkeld. De volgende punten zijn nog op mijn openstaande lijstje:
1: Monteren van zachtere veren. Dit heeft als voordeel dat de comfort weer wat terug komt die ingeleverd was met de stang. De fiets zal ook minder overhellen in de bocht en ook wat zakken tijdens een bocht. Dit zal de snelheid in een bocht nog verder verhogen.
2: Vinden van 0.7% koolstof staal in buisvorm. Dan kan ik namelijk het nog lichter maken en zal het ook meer gepast op de toepassing zijn. Ik heb mijzelf helemaal blauw gezocht. Nedstaal kan misschien wat voor mij maken, maar dan moet ik minimaal 28 ton afneem. Dat is ietwat te veel met een stangetje op 350gr. Indien iemand een staalsleutel tot zijn beschikking heeft zal ik enige informatie graag waarderen.
Natuurlijk ben ik ook bereid om mijn kennis en ervaring met mijn mede fietsers te delen. Een complete setje voor zelfmontage lever ik graag op het moment wat ik ontwikkeling als af beschouw. Daar zijn 2 gaten in de veerpoten en 4 gaten in de carroserie voor nodig. Ik begreep dat voor zeer kleine mensen zijn de voetgaten te ver terug gesneden en zal het dus niet lukken om het ongestoord te monteren. Montage is alleen mogelijk op de Quest, alhoewel ik graag een prototype voor de Mango wil bouwen.

Het setje bevat:
1: een stabilisatorstang getectyleerd met siliconenrubber carroserierubbers (die passen in de zadels).
2: 2 carroserie zadels ook getectyleerd met 4 RVS M5 boutjes en moertjes voor montage.
3: 2 reactie stangetjes van RVS draadeinde met kogelgewrichtjes, trillingsdempers en RVS moertjes voor montage.
4: volledige montage instructies.
Het zal voor zelfmontage uitkomt op 100 euri. Niet om van rijk te worden, maar gewoon om de materiaal en onderzoek een beetje te sponseren.
Natuurlijk kunnen wij altijd kletsen over mogelijke montage door mij, maar dat doe ik onder voorbehoud.
Indien een verbetering gemerkt worden met een verandering in de vering zal dat natuurlijk met enige prijsverhoging ook in het pakket geïntegreerd worden.
De volgende aanpassing is gedaan:

Ik kan mijn verhaal helemaal gaan reviseren, maar tot het moment dat het helemaal af is (er komen nog een paar aanpassingen...), ga ik het eerst zo laten.

De rubbertjes onderaan de reactiestangen (zo heten zij vlgs mij) zijn niet gebouwd voor wat met ze gebeuren. Zij zijn trillingsdempers en dus bedoeld om trillingen op te vangen. In dit geval worden zij zwaar aan getrokken. Dit zal ten duur wel hun dood betekenen.

Het gaf ook een ongewensde gevolg. De grootste hoeveelheid vervorming zat in de rubbers en niet in de stang. Hoeveel was moeilijk in te schatten en had ik eigenlijk moeten meten. De oplossing was dus om de trek te beperken en de verbuiging nog toe te laten. Dit is weer moeilijk om uit te leggen...

Het is duidelijk te zien in de bovenste drie fotos wat veranderd is. De trillingsrubbertjes zijn nu "ingepakt" tussen 2 ringen. Er zijn 3 boutjes die zorgen dat de ringen op afstand zijn. De rubber is niet volkomen ingeklemt, zo enige verbuiging is mogelijk. Indien de wiel aan de buitenbocht nu een kracht transporteert door naar de binnenbocht wiel, dan komt de kracht niet op de rubber te staan, maar vangen de boudjes de krachten op. De wegligging is dus nu ongeveer gelijk aan het toestand met alleen draadeinde (de eerste prototype). Wegligging is nu goed, nu wordt de volgende stadium aangepakt...

Redactie