Techniek: ABS-stoppies
Nagenoeg iedere nieuwe motorfiets heeft ABS, en vanaf komend jaar is het zelfs verplicht. Maar één probleem blijft hardnekkig bestaan: bij een noodstop kan het achterwiel het contact met het asfalt verliezen. In het slimste geval eindigt dat met een voorwaartse salto. Dat geldt ook – ja, zelfs in het bijzonder – voor motoren met ABS.
Een klassiek voorbeeld: een tractor met aanhanger rijdt vanaf een akker de weg op, waarbij een naderende motorrijder over het hoofd wordt gezien. De motorrijder maakt een noodstop en blijft dankzij het ABS-systeem op de been. Dat overkwam een relatief onervaren bekende van onze redactie onlangs met zijn BMW R1200RT. Hij wist bij een levensgevaarlijke situatie de baas te blijven en zwaar ongeval te voorkomen. Geluk gehad dus. Dankzij ABS lopen dit soort situaties tegenwoordig vaker goed af. Domweg vol in het remhendel knijpen, waarna de elektronica voorkomt dat de wielen blokkeren. In de meeste gevallen gaat dat zonder problemen. Maar het wil ook wel eens anders verlopen. In het slechtste geval verliest het achterwiel bij een noodstop het contact met het wegdek. Dat maakt de motor in ieder geval moeilijker te controleren, maar kan ook tot een val of een voorwaartse salto leiden.
Waardoor komt het achterwiel omhoog?
Geen mens is ooit op het absurde idee gekomen dat een auto tijdens het remmen wel eens de achterwielen zou kunnen liften. Als dat wel zo geweest zou zijn, had de auto-industrie al lang voor een oplossing gezorgd. De koekblikken zijn wat dat betreft – en ook in veel andere opzichten – zo stabiel als een huis. Dit in tegenstelling tot enkelsporige voertuigen met hun gecompliceerde rijdynamiek. Wie fietst, heeft als kind – of op latere later leeftijd – vast wel eens duikeling over het stuur gemaakt. Op motorfietsen kan dat in principe ook, maar alleen onder extreme omstandigheden en ook dan nog niet eens altijd. Dynamische wiellastverdeling is daarbij de aanduiding die naar boven komt. Kort gezegd komt het er op neer waar het zwaartepunt van de combinatie rijder/motorfiets ligt. Dat hangt van de grip van de banden en de maximale vertraging af. Zelfs het postuur van de rijder speelt een rol. Heel globaal kun je stellen dat grote, dikke motoren als cruisers en toermachines onder alle omstandigheden de beide wielen aan het asfalt houden, niet alleen met kleine en lichte rijders. En dat grotere, zwaardere rijders eerder de neiging hebben voorover te slaan, tenminste, als ze op een supersport-achtige motor zitten. Daar komen dan nog andere verschijnselen bij, die deze neiging kunnen versterken. Een stoppie is per slot van rekening geen statisch maar een dynamisch proces. Zo leidt het induiken van de voorvering tot een draai-impuls om de dwarsas, wat de stoppie-neiging versterkt. Meer ingaande demping op de voorvork en/of meer uitgaande demping aan de achterzijde zou die neiging kunnen verminderen. Bergaf moet je er eerder rekening mee houden dan bergop en ook een passagier of bagage kunnen een negatieve rol spelen.
Welke rol spelen de banden?
Een belangrijke, want doorslaggevend is uiteraard de hoeveelheid remkracht die overgedragen kan worden aan het punt waar het midden van de band en het wegdek elkaar snijden. Bij asfalt met een goede grip en een goede band is de wrijvingscoëfficiënt ongeveer u = 1. Dan kan er op beide wielen samen in totaal evenveel remkracht als gewichtskracht worden overgedragen. Dus bij een motorfiets, die met rijder 300 kilo op de schaal zet, is dat ongeveer 3.000 N. Deze grenswaarde is een vaststaand gegeven, ongeacht hoe de remkracht ook door de dynamische wiellastverdeling wordt verdeeld. Dat resulteert in een vertraging van 9,81 m/s², identiek aan de aardversnelling 1g. Een goede waarde, die we ook regelmatig tijdens onze metingen bereiken. En soms zelfs overtreffen als de wrijvingscoëfficiënt hoger dan 1 is. Als het zwaartepunt maar laag genoeg ligt, dan zijn zelfs vertragingswaarden van meer dan 10,5 m/s² mogelijk. Als een band een dergelijke remkracht niet kan overdragen, blokkeert deze en grijpt het ABS in. Met andere woorden: een slechte band reduceert, net als een nat wegdek, de maximale vertraging, het ABS grijpt eerder in en de stoppie-neiging wordt onderdrukt.
Wat heeft ABS met stoppies te maken?
Oppervlakkig bekeken zo op het eerste gezicht niets. Stoppies waren er, zoals gezegd, ook eerder al, voor het ABS-tijdperk. Vroeger was een blokkerend voorwiel het grootste probleem voor een rijder, en was waakzaamheid altijd gevraagd. Toen kwam ABS en kon je probleemloos hard in het remhendel knijpen. Maar met het steeds maar beter worden van de banden, het agressiever worden van de remmen en het steeds extremer worden van motorfietsen werd een liftend achterwiel meer en meer een gespreksonderwerp. Ook de fabrikanten bekommerden zich al snel om het stoppie-probleem. BMW integreerde begin jaren negentig al een – nog relatief eenvoudige – lift-herkenning in haar ABS-modellen. Een ander probleem: de regelintervallen van een ABS-systeem kunnen stoppies versterken, of zelfs uitlokken. Als de remmen bijvoorbeeld op een olievlek aan werking inboeten en vervolgens genadeloos toehappen (door een plotseling verschil in wrijving), kan het achterwiel ineens het luchtledige kiezen.
Wat betekent een stoppie voor de remweg?
Laten we er eens van uitgaan dat een ervaren rijder het liftende achterwiel herkent en daar adequaat en snel op reageert. Hoeveel remweg kost het dan? Dat verduidelijkt de grafiek hieronder. Hij is gebaseerd op echte metingen van onze testrijders onder gecontroleerde omstandigheden. Je ziet dat het meerdere malen openen van de rem de vertraging geen goed doet en de remweg duidelijk langer wordt. Je krijgt in zulke gevallen dan met meerdere problemen te maken. De vertraging daalt snel, terwijl de motor door de slechte remstabiliteit in zijwaartse richting wil uitbreken. Er moet dus alles aan worden gedaan om een liftend achterwiel te voorkomen.
Wat kan een fabrikant doen?
Die heeft binnen bepaalde grenzen aardig wat mogelijkheden om de stoppie-neiging tegen te gaan. Constructief bijvoorbeeld door het zwaartepunt van het voertuig naar beneden en/of naar achteren te verplaatsen. Ook de zitpositie en de zithouding van de rijder spelen een rol. Banden met minder grip heb je natuurlijk liever niet, maar kunnen in theorie wel een optie zijn. Het liften van het achterwiel kan ook relatief eenvoudig maar minder elegant worden voorkomen door de maximale vertraging te begrenzen en de ABS-elektronica bij het bereiken van een bepaalde drempelwaarde te laten ingrijpen. Honda doet dat bij veel modellen. Neveneffect: je levert remweg in, alhoewel niet heel veel. Honda-testmotoren bereiken met vertragingen van 9,2 tot 9,5 m/s² doorgaans heel nette waarden. Het verminderen van de maximale vertraging heeft trouwens ook zo zijn grenzen. Bij veel rij-omstandigheden – bijvoorbeeld bergaf of met belading – kan de kritische vertraging namelijk onder de drempelwaarde komen.
Hoe werkt een actieve stoppie-controle?
Het probleem is het liften van het achterwiel te detecteren, wat alleen met een indirecte meetmethode mogelijk is. Een eenvoudige herkenning van een verschil in wielsnelheid hebben de meeste ABS-systemen tegenwoordig wel. Moderne hightech motoren zijn in de regel voorzien van extra sensoren en complexe herkenningsalgoritmen. Daarnaast wordt met tot wel vier sensoren de druk op verschillende punten in het remsysteem gemeten, en vaak ook nog de veerweg. Maar ook hier geldt: om de liftherkenning beter te laten functioneren, zou een rijder bij een noodstop beide remmen moeten bedienen. Dat vermindert de stoppie-neiging en ondersteunt de boordelektronica. Integrale remsystemen bieden in ieder geval betere mogelijkheden bij het voorkomen van stoppies. Grote verschillen zijn er ook in de wijze waarop er op een dreigende voorwaartse salto wordt gereageerd. Doorslaggevend is dat middels zachte regelintervallen iedere plotselinge ruk wordt vermeden.
Waarom reageren motoren van bepaalde merken gevoeliger?
De fabrikanten gaan doorgaans heel verschillend met de stoppie-problematiek om. Italiaanse fabrikanten leggen de nadruk eerder op maximale vertraging, laten dus meer over aan de verantwoordelijkheid en vaardigheid van de rijder zelf. Veel Ducati-modellen hebben bijvoorbeeld een complexe, instelbare stoppie-controle, maar staan zelfs in de behouden straatmodus nog een liftend achterwiel toe. Andere fabrikanten, Honda en BMW bijvoorbeeld, hechten meer waarde aan rijstabiliteit en veiligheid, en offeren bij twijfel liever een stukje remweg op. Maar zelfs BMW waarschuwt in de gebruikershandleiding: “Ondanks liftherkenning kan het omhoog komen van het achterwiel onder extreme omstandigheden niet altijd voorkomen worden.”
Waarom komt het probleem veel bij rijscholen voor?
Domweg omdat de meeste rijders in het straatverkeer zelfs in noodsituaties nauwelijks in het gebied van de maximale vertraging komen. Bij een rijschool daarentegen, is een remproef tot in het regelbereik van het ABS onderdeel van de rijopleiding. “Gewoon voluit remmen. De motor heeft ABS, er kan dus niets gebeuren”, klinkt het dan vaak bemoedigend. De cursisten volgen de aanwijzingen op, knijpen uit alle kracht in het remhendel en raken vervolgens in paniek als het achterwiel omhoog komt. Gevolg: ze verkrampen en knijpen nog harder, in de veronderstelling dat de elektronica het probleem wel oplost. De gevolgen laten zich raden. Om dit in de toekomst te voorkomen, is er nog wel wat werk te verrichten. In de opleiding, bij de rijders en bij de fabrikanten.
Conclusie
ABS heeft ontegenzeggelijk voor een enorme stap voorwaarts op veiligheidsgebied gezorgd, maar een liftend achterwiel kan soms voor precaire situaties zorgen. Daar moet je als rijder rekening mee houden. Moderne regelsystemen kunnen het probleem verminderen, maar zijn nog niet volledig uitgerijpt. En sommige motorfabrikanten zouden daar misschien wat meer aandacht aan moeten schenken.
