Uit de veren...

Uit de veren...

Bron: Sparks Nr 8, 1998
Auteur: PATRICK WESTELINCK (?)


Het artikel 'uit de veren' dat in de vorige Sparks stond is ondertussen weeral enkele maanden oud en ligt vast niet meer vers in het geheugen. Daarom kunnen we best even recapituleren. In iets meer woorden werd toen duidelijk gemaakt dat een veringssysteem noodzakelijk is om met een motorfiets aan realistische snelheden over een normale, oneffen weg te rijden. Zonder veer zou de verticale bewegingsenergie die vrijkomt bij het rijden over een hindernis, gebruikt worden om motor en berijder duchtig door elkaar te schudden of zelfs weg te katapulteren. Met een veer zal het wiel als het ware gescheiden worden van de rest van de motorfiets waardoor het wiel zelf gerust op en neer kan bewegen, terwijl alles wat boven het wiel zit op min of meer constante hoogte blijft. De energie die door het wiel wordt ontvangen verdwijnt in de veer. De eindconclusie was toen dat de vering van een motorfiets dient als een tijdelijke opslagplaats voor de energie die vrijkomt bij het overschrijden van een oneffenheid in de weg.



Waar blijft die energie?
Nu is het belangrijk dat we de nadruk leggen op de term 'tijdelijke opslagplaats': al de bewegingsenergie die in een veer gestoken wordt blijft immers bestaan en zal even later wanneer de veer ontspannen wordt ook weer vrijkomen. Deze eigenschap is nuttig wanneer we met een veer een mechanisch horloge willen gaan aandrijven, maar voor de ophanging van een voertuig is ze zeer storend. Een ongedempt massaveersysteem op onze motor zal immers zorgen voor een soort 'benji’-effect: na elk hobbeltje in de weg blijft de motorfiets nog een eeuwigheid nawiegen waardoor zowel het comfort als de bestuurbaarheid heel wat te wensen zouden overlaten.

Het is er dus om te doen een systeem uit te denken dat energie uit de veer haalt, zodat het geschommel na elke bult zo snel mogelijk beëindigd wordt. De beste manier om bewegingsenergie te neutraliseren is ze om te zetten in warmte door middel van wrijving, bij voorkeur in een vloeistof of een gas. Alhoewel vele fabrikanten het in het verleden toch geprobeerd hebben, is wrijving tussen vaste stoffen niet echt geschikt om er een demper mee te construeren. Wrijving tussen vaste stoffen wordt immers gekenmerkt door een losbreekkracht of 'stick-slip'; men moet relatief veel kracht gebruiken om de demper in beweging te krijgen en maar een kleine kracht om hem in beweging te houden, bovendien zal de wrijving niet toenemen als de snelheid groter wordt. Met een dergelijke demper worden de kleine schokken allemaal aan de berijder doorgegeven, terwijl er voor de grotere klappen te weinig dempingskracht wordt opgewekt.


De oorsprong van de moderne demper.
Het was de Amerikaan Horock die in 1901 voor het eerst een telescopische demper bouwde die werkte op basis van wrijving in een vloeistof, en die daarom de genoemde nadelen van de gewone wrijvingsdemper niet had. Het is niet onwaarschijnlijk dat Horock zijn inspiratie vond in een nog veel ouder toestel, namelijk de karnton waarmee men vroeger boter en karnemelk maakte. Deze bestaat uit een cilinder waarin een zuiger met een klein gat zit. Wanneer de zuiger op en neer beweegt moet de vloeistof in de cilinder allemaal door de opening in de zuiger. De wrijving die hiermee gepaard gaat zet de bewegingsenergie van de boerendochter die op de zuiger duwt om in warmte. Hoe sneller ze de zuiger tracht te verplaatsen, hoe groter de kracht waarmee de zuiger zich tegen die beweging verzet. En dit gebeurt allemaal zonder losbreekkracht. In de huidige dempers wordt net hetzelfde systeem gebruikt: bij het bewegen wordt er olie door een aantal openingen geperst, om de demper vanuit stilstand in beweging te krijgen moet men slechts een kleine kracht gebruiken en hoe sneller men tracht de zuiger te bewegen, hoe groter de weerstand wordt.



Hoeveel demping zou u willen?
Ogenschijnlijk hebben we nu de oplossing gevonden: we verbinden het wiel en de rest van de motor aan elkaar met een veer én met een vloeistofdemper. Als we in de demper de openingen maar klein genoeg maken zal het nawiegen wel uitblijven, en voilà: we hebben een goede wegligging.

Helaas klopt dit niet. In de vorige Sparks kwamen we er reeds achter dat de onafgeveerde massa zo goed mogelijk gescheiden moet zijn van de afgeveerde massa om tot een comfortabele rit te komen. Eigenlijk doen we met onze demper net het tegengestelde; we maken terug een verbinding tussen het afgeveerde en het onafgeveerde gedeelte van de motorfiets. De schokken die zo mooi door de veer werden opgevangen zullen toch gedeeltelijk doorgegeven worden nu we er een demper bijzetten. Het is dus allesbehalve waar dat meer demping steeds voor een betere wegligging zorgt; eigenlijk willen we de demping zo zacht als mogelijk maar zo hard als nodig.


Naar boven of naar beneden?
Om de zaak nog wat ingewikkelder te maken, hangt de ideale hoeveelheid demping af van de richting waarin de demper beweegt. Wanneer het wiel omhoog beweegt zal de veer er zorg voor dragen dat de onafgeveerde massa niet mee omhoog gaat. De rol van de demper is daarbij beperkt. Pas tegen het einde van de opwaartse beweging is er werk voor hem, want het wiel zal dan door de traagheid nog verder omhoog willen. De veerdruk alleen zal deze neiging al grotendeels in bedwang houden, maar de demper helpt mee waardoor de kans op doorslaan verkleint. Als het wiel omlaag beweegt, zullen demper en veer niet meer samenwerken: de veer wil zo snel mogelijk dat wiel wegduwen, en de demper is de enige die dat geweld in bedwang houdt. Daarom is het zo dat de ingaande demping bij voorkeur kleiner is dan de uitgaande demping, de demper is dus richtingsafhankelijk.



De afstelling
Bij het ontwerp van een voertuig zal de constructeur op basis van berekingen en tests een geschikte demper kiezen. Zolang men de motorfiets even zwaar belaadt en er op dezelfde manier mee rijdt als tijdens de tests van de constructeur zal de vering perfect werken, wijkt men daar van af dan zullen comfort of wegligging erop achteruit gaan. Om dit op te lossen worden nogal wat dempers regelbaar uitgevoerd. Afhankelijk van de rijstijl en de mee te dragen massa kan men dan de dempingskracht een beetje wijzigen rond de afstelling die door de constructeur gekozen werd. Door wat te sleutelen aan de regelschroeven kan men de motorfiets dan goed laten functioneren in meer uiteenlopende situaties.

Als je het geluk hebt een motorfiets met een volledig afstelbare vering te bezitten, dan heb je een interessant stuk speelgoed binnen handbereik. Hou er echter bij het afstellen van de vering steeds rekening mee dat je voorzichtig tewerk dient te gaan. De afstelling van de fabrikant zit doorgaans al erg dicht bij het ideale compromis en het is dus best om in zeer kleine stapjes te, wijzigen vertrekkende vanuit de standaardpositie. Maak na elke wijziging een voldoende lange testrit en let daarbij goed op de symptomen van een foutieve regeling. Er zijn immers meer mogelijkheden om een rijwielgedeelte slecht af te stellen dan dat er mogelijkheden zijn om het goed te doen!

Bij teveel ingaande demping zullen schokken niet voldoende opgevangen worden waardoor de motorfiets stuitert. Een goede indicatie van een dergelijke foute afstelling is dat zelfs onder extreme omstandigheden de vering nooit tot het einde van de slag komt. Bij te weinig ingaande demping zal het doorslaan te gemakkelijk gebeuren. In de voorvork zal dit vooral voelbaar zijn bij hard remmen. Als de uitgaande demping te hard staat zal een opeenvolging van bulten ervoor zorgen dat de motorfiets steeds dieper in de veren zakt, de demping verhindert dan het terug uitveren. Te weinig uitgaande demping zorgt ervoor dat de motorfiets nog een paar keer doorveert na elke bult.

Uiteraard is het zo dat de gehele ophanging in goede staat moet zijn vooraleer je kan gaan experimenteren. Een defecte of versleten demper kan nooit goed werken, in wat voor positie hij ook geregeld staat. En zelfs als de demper goed is kan de rest van het rijwielgedeelte roet in het eten strooien; onder andere de lagers van balhoofd en achterbrug, de draaipunten van het link-systeem, de speling van de ketting en de banden kunnen het, wanneer ze niet in orde zijn, nagenoeg onmogelijk maken om aan te voelen wat er gebeurt met de wegligging als je de afstellingen wijzigt. Let daarom goed op tekens van slijtage zoals olielekken, en respecteer de raadgevingen van de fabrikant voor wat betreft het laten vervangen van de olie van de voorvork vooraleer je met de afstellingen begint te experimenteren.



Dempingszuiger van de RM250
De ingaande en uitgaande demping bij een gecompliceerd veerelement als dat van de RM250 gebeurt niet enkel in de zuiger, maar ook in de doorgang naar het expansievaatje dat bovenaan tegen het element zit (links op de afbeeldingen).



De bovenste afbeelding toont de stroming bij uitgaande demping. De olie moet daarbij door twee relatief kleine gaten in de zuiger die afgedekt zijn met verende plaatjes. De ingaande demping wordt verzorgd door twee grotere gaten, die eveneens met plaatjes afgedekt zijn. Door de plaatjes is de demping omgekeerd progressief: bij erg harde schokken zullen de plaatjes verder buigen waardoor de demping verkleint. De regelconus die het gat midden in de zuiger gedeeltelijk afsluit, zorgt ervoor dat men de uitgaande demping kan regelen. Met de regelschroef op de doorgang naar het expansievat wijzigt men de ingaande demping.



De rotatiedemper van de TL1000S
Eén van de technische eigenaardigheden van de TL1000S is te vinden in de achtervering, meer bepaald in de demper. Terwijl motorfietsen de laatste decenia nagenoeg zonder uitzondering lineaire dempers gebruiken, heeft het nieuwe paradepaard van Suzuki een roterende demper op de achtervering zitten. Het inwendige bevat een ronde kamer waarin een stel van tussenschotten olie rondpompt bij het verdraaien van de centrale as. Het kleppensysteem dat zorgt voor de richtingsafhankelijkheid en voor de regelbaarheid is naast de demper ondergebracht.



Omdat er geen stang in- en uitschuift zoals bij een gewone demper is het veel eenvoudiger om vuil buiten en olie binnen te houden. Dit is goed voor de levensduur van de oliekeerring die anders het meest kwetsbare onderdeel van de demper is. De belangrijkste bestaansreden van deze bijzondere demper is echter z'n compacte afmetingen. Mede dankzij de achtervering is men erin geslaagd de wielbasis van de TL1000S erg kort te houden, wat het snellere stuurwerk ten goede komt. Met een klassieke demper zou het nodig geweest zijn de motor meer naar voor te plaatsen, waardoor men op zijn beurt het voorwiel verder weg zou moeten positioneren.