Motorfietsen zonder vorken

Motoren zijn al ruim een halve eeuw uitgerust met een telescoopvork. Maar die zwiebelt en heeft andere nadelen. Naafbesturing biedt een interessant alternatief.

Dat de ontwikkeling in de motorfietstechniek snel gaat, daar kun je een stukje over motorfietsen tegenwoordig niet meer mee beginnen. Je kunt beter zeggen dat de motorfiets steeds meer een vorm van kunst aan het worden is. Want wat er op het gebied van motoren- en framebouw de afgelopen tien jaar door de wereldmerken (dat zijn tegenwoordig: Honda, Yamaha, Suzuki, Kawasaki, BMW en in mindere mate Moto Guzzi en Harley Davidson) is vertoond, heeft weinig meer te maken met de eisen van de praktijk, maar lijkt vooral te ontspruiten aan een verlangen naar de ideale, de autonome motorfiets, le motocycle pour le motocycle. Dat verlangen leeft merkwaardig genoeg zowel bij ontwerpers als bij de klanten. Geen constructie zo geavanceerd, geen motorvermogen zo hoog of er is wel een koopkrachtige groep die hem aan het hart drukt.

In dit streven zijn de inspanningen de laatste jaren opvallend vaak gericht op de ophanging van het voorwiel. Op vrijwel alle motorfietsen wordt die verzorgd door de telescoopvork: een verende constructie van in elkaar schuivende buizen die nu al zo'n vijftig jaar meegaat - veel te lang dus. De radicale oplossing die Bimota - een kleine Italiaanse fabriek waar op basis van de motorblokken van andere merken dure specials worden gebouwd - eind vorig jaar op de markt bracht, wordt door de hele motorindustrie met belangstelling gevolgd. Een vorkloze motorfiets! Weliswaar zijn er al meer constructeurs geweest die hebben geexperimenteerd met dergelijke auto-achtige ophangingen van het voorwiel (onder meer een ontwerpteam van Elf), nog niet eerder is zo'n model ook in produktie gegaan. De oplage van de Bimota Tesi 1D is dan wel bescheiden (150 stuks, prijs 80.000 gulden), er is toch sprake van een historisch moment.

tk

BEKENDE NADELEN

De telescoopvoorvork heeft een paar bekende nadelen. Om te beginnnen is die constructie met twee paar in elkaar schuivende buizen (waarin de veren en de schokdempers zijn opgenomen) nogal zwiebelig. De verbinding met het frame komt op een ongelukkig hoog punt tot stand (het 'balhoofd') en er is altijd een zekere mate van wringing mogelijk. De buizen moeten daarom dik en tamelijk zwaar worden uitgevoerd, maar daarmee vervallen we in een ander probleem: het onafgeveerde gewicht (wiel plus alle vaste daaraan verbonden onderdelen) neemt daarmee flink toe en dat is voor een goed veergedrag niet gunstig. Een hoog onafgeveerd gewicht geeft een hoge massa en dus een traag reagerende vering. Door de schuine plaatsing van de vork treedt verder stick slip op: voor kleine oneffenheden in het wegdek komt de telescoop nauwelijks in beweging.

Belangrijk ook is het tekortschietende veergedrag bij remmen. Om te beginnen heeft de telecoopvork de neiging flink in te veren, te 'duiken' bij inknijpen van de voorrem. Dat is niet gunstig voor de stuurgeometrie. De vork komt steiler te staan dan de bedoeling van de ontwerper was en de stabiliteit neemt af. Met ingewikkelde mechanische of hydraulische anti-duik-inrichtingen is daar wel iets aan te doen, maar die systemen zijn duur en gecompliceerd. Verder komt er van veren tijdens een remweg niet veel terecht; de krachten die op de in elkaar schuivende buizen tijdens het remmen inwerken bevorderen een soepel in elkaar schuiven niet. Menige telescoopvork is tijdens het remmen niet tot enig veergedrag van betekenis in staat.

Om al deze redenen wordt er daarom al lang onderzocht of de motorfiets het misschien ook zonder voorvork zou kunnen stellen, of het voorwiel niet net als bij een auto onderaan het frame aan een geveerde draagarm kan worden opgehangen. De constructie kan dan veel stijver worden uitgevoerd, het onafgeveerde gewicht wordt geringer, de geometrie ondervindt bij het inveren geen storende veranderingen en de stick-slip is zeer gering: ook voor kleine oneffenheden veert de arm met plezier in. Afwijkend gedrag tijdens remmen kan doeltreffend worden gecorrigeerd.

Die voordelen liggen zeer voor de hand en dat de telescoopvork het nog steeds comfortabel uithoudt moet vooral worden toegeschreven aan het feit dat de besturing de technici voor grote problemen stelt. Niet alleen is de wieluitslag bij de tot dusverre ontwikkelde systemen zeer beperkt - voor het circuit geen bezwaar, maar langzaam omkeren in een smalle straat is er niet bij - ook bleek de overbrenging van de stuurbewegingen voor veel problemen te zorgen. Het motorwiel mag bijvoorbeeld geen voorkeur hebben voor links of rechts; in een auto wordt de voorkeur van het linkervoorwiel gecorrigeerd door het rechterwiel en omgekeerd.

Getuige de eerste rijervaringen die de internationale motorpers heeft opgedaan met de Bimota Tesi 1D, zijn een groot aantal van deze problemen inmiddels overwonnen. Om te beginnen kozen de constructeurs voor naafbesturing, de besturing vindt plaats binnen in de naaf. Dat is een beetje moeilijk voor te stellen, maar het lijkt een beetje op een fietswiel met uitgelopen lagers - dat ook behoorlijk naar links en rechts kan zwalken.

HOLLE AS

Het principe kan duidelijk worden gemaakt met een gedachtenexperiment.

Stel, we hebben een wiel met in het midden een breed rond gat van een centimeter of vijftien. In dat gat plaatsen we een holle as, een pijp dus, en tussen gat en pijp brengen we kogellagers aan. Het wiel kan nu vrij draaien rond de stilstaande pijp. We nemen nu een stevige stang die een stuk dunner is dan de holte van de pijp. Als we die stang door de holle pijp steken kunnen we hem in allerlei schuine standen ten opzichte van de pijp houden. Niets bijzonders, maar nu komt het: in het inwendige van de holle pijp monteren we middenin een rechtopstaand asje en aan dat asje lassen we aan weerskanten onze stang, die we voor de gelegenheid eerst doormidden hebben gezaagd. Nu zouden we het wiel aan de stang kunnen optillen en het wiel zou nu twee soorten bewegingen kunnen maken: draaien, nog steeds rond de stilstaande holle pijp, en linksrechts-bewegingen: zwalkend rond het asje in het inwendige van de holle pijp.

Van dit gedachtenexperiment naar de Bimota is eigenlijk maar een kleine stap. De stang wordt in een soort liggende vork geschroefd. Aan de holle stilstaande pijp komt een steun, aan die steun een spoorstang en met die spoorstang (die in verbinding staat met het stuur) wordt de holle pijp en daarmee het wiel in de gewenste positie geduwd: linksaf, rechtdoor of rechtsaf.

Testrijders die met de Bimota hebben gereden vertellen allemaal dat je er vreselijk aan moet wennen, maar dat vooral op hoge snelheid de voordelen zich opdringen: een beter veergedrag en een hogere koersvastheid, ook tijdens het remmen. Langzaam rijden gaat de Bimota veel minder goed af. De stuuruitslag is toereikend, maar door het grote aantal scharnierpunten (vier kogelgewrichten en zes gewone lagers!) in de spoorstangen gaat de besturing nogal zwaar. Een ander nadeel van het grote aantal scharnierpunten is natuurlijk het gevaar van speling: een halve milimeter per punt wordt al gauw een centimeter aan handvaten. Het zal van de oplossing voor dit probleem afhangen of naafbesturing naar gewone motorfietsen zal afdalen - of kunst blijft.

foto: Het frame van de Bimota Tesi 1D zonder benzinetank, buddyseat en stroomlijnomhulling. Het linker wiel is het voorwiel. Het centrale frame bestaat uit een sterke aluminiumconstructie, waaraan de Ducati 850 cc V-twin-krachtbron is bevestigd. De stuurbewegingen worden via een aantal spoorstangen naar de rechterkant van het voorwiel geleid, en is hier dus niet zichtbaar. Wel zichtbaar is een schuin omhoog wijzende steun bij de vooras met een horizontaal daaraan bevestigde stang. Deze constructie (ook aan de andere zijde van het wiel aanwezig) zorgt ervoor dat bij inveren van de draagarm de pen (fuseepen) waaromheen het wiel zijn stuurbewegingen kan maken in dezelfde hoek ten opzichte van het wegdek blijft staan. Dat is van groot belang voor constante rij-eigenschappen.

De zwarte doos boven het voorwiel is de radiator. Door het ontbreken van de telescoopvorkbenen krijgt de rijwind ruime gelegenheid de radiator te koelen.

tekening: Opgenwerkte tekening van de draagarm met daarin het sturende voorwiel.

Het wiel maakt zijn stuurbewegingen om de kleine, rechtopstaande pen (fuseepen) die in het midden van de naaf is te zien.

Behalve om deze pen kan het wiel natuurlijk ook om zijn eigen as draaien. Die as is in dit geval hol en zo wijd dat de stuurconstructie erin kon worden ondergebracht. De gewenste stuurbewegingen worden aan de linkerkant met de zwart getekende spoorstang op het wiel overgebracht.

    • Warna Oosterbaan