Techniek: achterwielophanging

Om de brede achtersloffen stabiel in het spoor te houden en alle oneffenheden in het asfalt glad te strijken, maken de constructeurs gebruik van hefboomwerking. Hier is het waar grote krachten drukken, trekken en buigen.

Volgas, met het voorwiel nog geen handbreedte boven het asfalt en de ketting onder hoogspanning , knallen ros en ruiter met hun volle gewicht door een diepe del in het wegdek. Een zachte schok, de rijder wordt eventjes in zijn zadel gedrukt – maar dat was het dan ook wel. Wat er bij deze (zich vele duizenden malen herhalende) veerbeweging precies gebeurt, welke brute krachtpieken en buigende momenten er op het frame en de achtervork werken, dat is een nadere blik op de achterwielophanging waard. Want het is niet alleen de hoge wiellast van meer dan 300 kilo, maar vooral ook de hefboomwerking van achterwiel naar schokdemper, die de achterzijde van de motor met enorme krachten belast. De hefboomverhouding van een doorsnee swingarm met monoschokdemper is ongeveer drie staat tot één, wat betekent dat er bij een swingarmlengte van 600 millimeter en een wiellast van 300 kilo een kracht van 900 kilo op de schokdemperbevestiging staat. Wanneer de motor dan ook nog door een flinke kuil gaat, stijgt de dynamische wiellast tot wel 600 kilo. Op dat korte moment ontstaat op de plaats van het linksysteem van de achterschokdemper een piekbelasting van dik anderhalve ton…. Deze extreme belasting kan weliswaar ook met een direct afgesteunde schokdemper worden opgevangen, maar zo’n eenvoudige bouwwijze – die bij sommige nieuwe modellen weer wordt toegepast – levert een paar moeilijkheden op bij de fijnafstemming van vering en demping. Wezenlijk soepeler werkt het geheel wanneer de krachten door variabele hevelsystemen worden verminderd. Daar komen dus Pro-Link & Co in het spel. Deze truc verkleint de hefboomverhouding van achterwiel naar schokdemper naar ongeveer twee staat tot één. Dat betekent dat bij een veerweg van 120 millimeter de schokdemper een slag van 60 millimeter maakt. Door de verandering van de positie en hoek van de hevels wordt met het hevelsysteem ook een progressieve veer/demperwerking gerealiseerd. Naarmate er dieper wordt ingeveerd, neemt de schokdemperbeweging toe. Aan het begin van de veerweg beweegt de schokdemper dus minder dan bij eenzelfde inveerbeweging op het einde van de veerweg. De vering en demping zijn daardoor aan het begin van de veerweg zachter dan tegen het einde van de veerweg.

Een voorbeeld: Op ongeveer een derde van de veerweg, dus als de motor zonder extreme belasting over de weg rijdt, en het achterwiel van 40 naar 50 millimeter inveert, dan wordt de veer van de schokdemper vijf millimeter verder ingedrukt. Veert de motor aan de achterzijde door een flinke hobbel van 90 naar 100 millimeter in, dan wordt de achterveer (plus demper natuurlijk) zes millimeter verder ingedrukt. Deze progressie (in dit geval 20%) gaat doorslaan van de achtervering tegen en houdt de motor zo onder controle bij extreme oneffenheden of bij sportief snel omgooien in bochtencombinaties. Afhankelijk van type motor en gebruiksgebied wordt de progressiviteit lichter (lichte middenklassers en sportmotoren) of sterker (crossmotoren) gekozen. Bij sport- en racemotoren wordt met zeer weinig progressie gewerkt, omdat hier toch al relatief zware veren worden gebruikt die genoeg reserves bieden. Daarnaast is er bij snel inveren een flinke dempingskracht, die eveneens doorslaan tegengaat. Door de lange hefboom van de achtervork en de tot liefst 200 millimeter brede achterbanden moeten moderne swingarmen bijzonder grote buig- en torsiekrachten weerstaan. Die ontstaan onder hellingshoeken doordat het contactvlak van de band met het wegdek zich tot wel 80 millimeter uit het midden verplaatst. Bij deze ongunstige asymmetrische belasting komt bij een hellingshoek van 50 graden nog eens zo’n 40% van de statische wiellast. Samen verdraaien deze krachten en momenten de swingarm. Met als gevolg dat het wiel zich tegen de hellingshoek in iets kan oprichten. Ook al gaat het daarbij maar om een minimale hoekverdraaiing, deze ongecontroleerde bewegingen verstoren wel het stuurgedrag. Daarbij kunnen ongelukkig gedimensioneerde swingarmen samen met de band in een verende resonantie (eigenfrequentie) komen, wat chattering veroorzaakt. Dit kan zowel bij te slappe als juist te stijve achtervorken gebeuren. Net als bij het frame moet er dus het juiste compromis worden uitgevogeld tussen strak in vorm blijven en een gecontroleerde flexibiliteit. Een niet onbelangrijke rol daarbij speelt ook de lagering van de achtervork in het frame – daarover later meer.