Techniek – achterwielophanging
Op het achterwiel van een motorfiets werken immense krachten in. Fabrikanten ontwikkelen daarom al sinds jaar en dag (soms opvallende) constructies om deze op te vangen. Interessant daarbij is ook hoe de vering in het geheel wordt geïntegreerd, waarbij de oer-constructeurs er een heel eenvoudige zienswijze op nahielden!
De gedachte van onze voorouders was ook vrij kort-door-de-bocht: een motorfiets heeft twee wielen, de voorste stuurt, de achterste niet. Achter moet de boel dan ook zo stijf mogelijk worden uitgevoerd, want er zijn immers asymmetrisch inwerkende aandrijfkrachten en ook de remkracht moet in toom worden gehouden. De oplossing: het starre frame (hardtail). Je steekt een achteras door twee frameprofielen/-buizen die direct overgaan in het hoofdframe, een starre verbinding kortom. Het comfort voor de bestuurder kwam vervolgens op het conto van een geveerd zadel of een in meer of mindere mate weelderige polstering van het zadel. In de basis werkte dat niet eens zo heel verkeerd, terwijl het constructief ook makkelijk te realiseren was. De verende zadelpen van moderne fietsen doet in principe hetzelfde. Nadeel van deze constructie is echter dat de zogenaamde onafgeveerde massa enorm hoog is, want eigenlijk is de complete motorfiets nu ‘onafgeveerde massa’. En des te sneller en sterker de motoren werden, des te kritischer werden de rijeigenschappen met zo’n starre achterzijde. Op hobbels maakten de motoren soms echte bokkensprongen en in bochten met slecht wegdek verloren ze achter snel aan grip. Kortom, net als bij het voorwiel kwam ook achter de noodzaak om het wiel af te veren en om die veerbeweging vervolgens ook te dempen.
Het antwoord werd relatief snel gevonden in de dubbelzijde achtervork, ook wel swingarm genoemd. Deze werd aanvankelijk vooral van ronde buis gemaakt, later ook van kokerprofielen. Daarbij scharnierde die swingarm om een as net achter het motorblok en werd hij direct op het hoofdframe afgesteund middels twee schokdempers. Een constructie die decennia lang gebruikt werd en zelfs vandaag de dag zijn er nog veel retro-modellen van deze ‘stereo-vering’ met dubbele schokdempers voorzien. Maar vooral wat de maximale veerweg en het progressieve karakter (hoe verder de motor inveert, hoe stugger de vering wordt) betreft kent deze oplossing zijn grenzen. Dat kwam met name in de motorcross tot uiting, en zo werd dus de monovering of monoshock geboren. De Belg Lucien Tielkens ontwikkelde voor Yamaha een mono-achtervering met één, onder de tank liggende, schokdemper en een cantilever-constructie. Op 5 augustus 1973 won Yamaha-fabrieksrijder Hakan Andersson de eerste motorcross-GP met deze nieuwerwetse monovering. Hij was aangetrokken als veringtestrijder er werd meteen wereldkampioen! Na Yamaha’s cantileverconstructie volgde al snel de monoshock met een progressief werkend hevelsysteem en dergelijke achterveersystemen zijn ook vandaag de dag nog steeds de absolute standaard. Het grootste voordeel: enerzijds spreken vering en demping op kleinere hobbels heel subtiel aan, terwijl ze door hun toenemende progressieve karakter ook voldoende reserve bieden voor extreme belasting. Bovendien bevindt de massa zich dichter bij het zwaartepunt van de motor en kan het bovenste montagepunt van de schokdemper heel stijf worden uitgevoerd; een heel stijf en zwaar achterframe is dan dus ook niet meer nodig.
Ondanks dat we hiermee in het heden zijn aanbeland, is dit natuurlijk nog maar slechts een deel van het verhaal. Al in de jaren 50 van de vorige eeuw namelijk, voorzag Moto Guzzi onder meer haar Galletto scooter van een enkelzijdige swingarm. Voordeel hiervan: je bespaart je de bouwruimte van een tweede swingarm-zijde en het maakt de (de)montage van het wiel veel eenvoudiger. Nadeel is de immense constructieve uitdaging van het geheel, zeker in combinatie met een kettingaandrijving. Om de torsie- en aandrijfkrachten binnen de perken te houden, is het van belang dat de wielopname inclusief lagering zo dicht mogelijk tegen de lengteas van de motorfiets aanliggen. En dat betekent dat de swingarm in het wiel aangrijpt, vervolgens om de band heen geleid moet worden en aansluitend weer terug naar het scharnierpunt van de swingarm gevoerd moet worden. Een hele uitdaging, waarbij de benodigde torsiestijfheid een behoorlijke dimensie van de achterbrug vereist. In de MotoGP hebben alle fabrikanten daarom al lang weer de dubbelzijdige achterbrug omarmt.
Wanneer het achterwiel door een cardan wordt aangedreven, heeft de enkelzijdige swingarm daarentegen veel meer nut. Om dat de cardanas doorgaans door de swingarm loopt, moet deze toch al relatief groot worden uitgevoerd, waardoor de sowieso al benodigde grote dimensie meerdere doelen dient. Belangrijk in deze is wel dat de aandrijf- en remkrachten (deels) naar het frame geleid worden, anders heeft dit een negatieve invloed op de rijdynamiek. Tijdens accelereren trekt een cardanmachine zich immers achter uit de vering, de zogenaamde cardanreactie. En tijdens het afremmen zakt ‘ie achter juist in. BMW en Moto Guzzi hebben hun enkelzijdige achterbruggen daarom steeds verder doorontwikkeld. De eenvoudige constructies zijn al lang verleden tijd, in combinatie met verschillende, soms ronduit complexe reactiestangen behalen beide tegenwoordig een hoge mate van neutraliteit op het gebied van rijdynamiek.
Opvallend genoeg raakt vandaag de dag ook het klassieke hardtail-frame weer meer in trek. Optisch tenminste, want er is nu wel degelijk een monoschokdemper aan boord, maar deze zit volledig uit het zicht. Harley-Davidson past dit trucje al sinds jaar en dag toe bij haar Softail-modellen, maar inmiddels vertrouwt ook Triumph bij haar Bobber op de pure looks van het hardtail frame. En dat geldt ook voor de zojuist gepresenteerde BMW R18. Helemaal bij het verkeerde eind hadden de motorfietspioniers het dus niet!
