Share a little biographical information to fill out your profile. This may be shown publicly.

 

We sturen je per e-mail een wachtwoord toe. Soms komt deze e-mail in je spambox terecht.

Banden worden door velen onderschat als een bepalende factor voor de wegligging van de auto. De vier kleine oppervlaktes bepalen de tractie, het remgedrag en de dwarse grip in bochten. Daarnaast assisteren ze de ophanging met het opvangen van wegoneffenheden. Dat laatste laten we in dit artikel buiten beschouwing. Grip is wat telt. Maar hoe levert een band grip? Hoe wordt het rubber en profiel geoptimaliseerd voor een specifieke ondergrond? En welke band past het beste bij jouw vierwieler en rijstijl?

Adhesie

Een band verkrijgt grip op de weg dankzij twee mechanismen. Het eerste mechanisme is adhesie: de rubbermoleculen van de band maken tijdelijke verbindingen met de moleculen van het wegdek. Een voorbeeld van adhesie – in het niet zo alledaagse leven – is een Gekko die op een glazen raam naar boven kan klimmen. Adhesie bij banden wordt ook wel slip-stick genoemd, omdat de rubbermoleculen bij het rollen in contact komen met de weg en verbindingen maken die zich vasthechten aan de vlakke weg. Bij het afrollen worden deze weer verbroken en schuift het rubber over de weg terug naar zijn originele ronde positie. Deze vorm van grip verdwijnt bij een stoffig of nat wegdek. Ligt het niet droog, dan moet de chauffeur op het tweede mechanisme rekenen – en dat heeft alles met de vervorming van de band te maken.

ViscoElastisch4Het rubber van een autoband is een visco-elastisch materiaal. Dat betekent dat het viskeuze eigenschappen heeft, vergelijkbaar met honing die traag van een lepel loopt. Maar ook elastische kenmerken; denk aan een elastiek die na het vervormen terug zijn oude vorm krijgt. Visco-elastische materialen kunnen vervormen door ze uit te rekken (elastiek), maar zullen bij het loslaten pas na enige tijd hun originele vorm terug aannemen (honing). In sommige gevallen zal de originele vorm zelfs nooit meer terugkeren. Daarom mag men een auto nooit jaren laten stilstaan, anders zal de band zijn ronde vorm verliezen. De visco-elasticiteit van rubber is temperatuurafhankelijk. Bij -71°C, de glastemperatuur van natuurlijk rubber,  kunnen de moleculen niet meer vrij bewegen en wordt het rubber keihard. Niemand rijdt natuurlijk rond bij -71°C, maar de beperkte beweegbaarheid van de rubbermoleculen bij koude temperaturen heeft wel degelijk een invloed op de grip.

Hysteresis_rev

Bij elke vervorming van het rubber gaat er energie verloren die omgezet wordt in warmte. De energie om rubber uit te rekken, is hoger dan de energie die ontstaat als het rubber zijn originele vorm weer aanneemt. Dit proces wordt in de fysica ‘hysteresis’ genoemd en is het tweede mechanisme dat zorgt voor grip. Telkens de band over een hobbel rijdt, zal de energie van het indrukken dus hoger zijn dan de energie om de band zijn originele vorm te laten aannemen. Bijgevolg is de contactdruk hoger aan de voorkant van de hobbel, dan aan de achterkant. Dat verschil in druk over de lengte van het contactoppervlak van de band zorgt voor een netto weerstandskracht die voldoende is om ook op gladde ondergronden uit de voeten te komen. Banden met een hoge hysteresis zijn terug te vinden in de racerij. Als je met je vinger op een straatband duwt zal deze meteen zijn originele vorm aannemen, als je hetzelfde doet bij een raceband zal deze wat langer vervormd blijven.

De ondergrond bij uitstek waar beide principes van grip het moeilijk op krijgen, is ijs – vooral als de temperatuur net onder het nulpunt blijft hangen. Het ijs reageert dan namelijk heel snel op veranderende druk en temperatuur. De neerwaartse druk van een autoband is voldoende om het ijs lokaal te doen smelten en oneffenheden weg te vlakken. Daarenboven komt het ijs los van elkaar en is er dus weinig grip voor de band op de gesmolten losse ondergrond. Als de temperatuur verder onder nul zakt, komt dit fenomeen niet meer voor en bij -25°C zal de grip terug een pak hoger zijn.

BMWi3_rev

Gaat veel grip gepaard met een hoge rolweerstand? Het politieke antwoord luidt ‘niet noodzakelijk’. De rolweerstand van een band wordt voor meer dan 80% bepaald door de hysteresis-verliezen. De continue vervorming die de band ondergaat bij het rollen over een wegdek zorgt voor hysteresis-verliezen die opgaan in warmte. Aangezien deze eigenschap van het visco-elastische rubber ook voor grip zorgt, doen bandenfabrikanten er alles aan om grip en een lage rolweerstand te combineren. Dit kan door verschillende rubbers te gebruiken in dezelfde band: één met hoge hysteresis voor het loopvlak en één met lage hysteresis voor de zijwand. Het kan ook door rubber te gebruiken dat bij een langzame cyclische beweging een lage hysteresis heeft, en bij snelle cyclische bewegingen een hoge hysteresis. De langzame beweging stemt overeen met een band die rolt over een perfect vlakke ondergrond – deze energieverliezen dragen niet bij aan de grip – en de snelle beweging stemt overeen met het opvangen van de ruwheid van de weg en bepaalt wel de grip. Een laatste trend is de overgang naar smalle banden met grote diameters. Het smallere loopvlak zorgt voor minder rubbervervorming per afgelegde afstand, terwijl de grotere diameter resulteert in een gelijke grip doordat het totale loopvlakoppervlak hetzelfde blijft.