Voorvering en demping bij Mountain bikes, zin en onzin.

Transcriptie

1 Voorvering en demping bij Mountain bikes, zin en onzin. Door Ruud van Roekel. Dit artikel werd door mij in 2008 geschreven toen vering helemaal "in" was. De toepassing van vering en demping op de Mountainbikes heeft de laatste jaren een enorme vlucht genomen. Een MTB zonder voorvering is zelfs nauwelijks meer te koop. In hoeverre is dit gebaseerd op feitelijke voordelen of betreft het hoofdzakelijk succesvolle marketing? Op deze vraag mag je na het lezen van dit document zelf antwoorden. Het nut van voorvering en demping De gedachte achter vering en demping is om het wiel de oneffenheden van de ondergrond te laten volgen terwijl het voertuig (een auto, motorfiets of fiets) een geleidelijke lijn volgt. Je kunt namelijk uitsluitend sturen, remmen en optrekken als de banden contact hebben met de ondergrond. Een springend of slippend wiel levert dan uiteraard problemen op. De vering zorgt ervoor dat het wiel in en uit kan bewegen, de demping remt de veerbeweging beetje bij beetje af en voorkomt daarmee dat het wiel op de ondergrond gaat springen. Daarnaast kan comfort een factor zijn om voor vering op je fiets te kiezen. Figuur 1 Met de wielen van de grond kun je niet remmen Het technische principe van vering en demping. Hierbij staan de begrippen afgeveerd en onafgeveerd gewicht centraal. Onder onafgeveerd verstaat men het gewicht dat met de ondergrond meebeweegt. Dat zijn meestal het wiel, de remmen, een deel van de demper en het bewegende deel van de wielophanging. Onder afgeveerd gewicht verstaat men het overige deel van het voertuig, bij een auto is dat de carrosserie, de motor, versnellingsbak, aandrijfassen enzovoort, plus de inzittenden. Bij een fiets is het afgeveerde gewicht het frame, zadel, stuur (met alles er op en er aan), het (bovenste) deel van de voor en (bij achtervering) achtervork, trapas, voorblad enzovoort en, ten dele, de berijder. Kortom alles wat niet of slechts ten dele met de wielen / de ondergrond meebeweegt. Het belangrijkste principe is dat het onafgeveerde gewicht zo klein mogelijk moet zijn in verhouding tot het afgeveerde gewicht. Als het wiel dus een opwaartse stoot krijgt moet het in kunnen veren tegen een grotere massa en door die grotere massa zo snel mogelijk weer naar het wegdek teruggedrukt worden. Het afgeveerde gewicht (de carrosserie / frame) moet dus zwaar genoeg zijn om de onafgeveerde delen (het wiel enzovoort) onder controle kunnen houden! Anders beweegt het afgeveerde deel gewoon met de oneffenheden van de ondergrond mee. Probeer maar eens iemand door elkaar te schudden die veel zwaarder of lichter is dan jezelf. Degene die het zwaarste is beweegt het minst. Hetzelfde geldt voor de voertuig en zijn wiel(en). Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 1

2 Bij een auto de rest van het voertuig vele malen zwaarder dan het wiel. Bij sport en raceauto s past men, ter maximalisatie van de verhouding tussen afgeveerd en onafgeveerd gewicht, lichtmetalen wielen, lichtgewicht remschijven enzovoort toe. In dit artikel kijken we alleen naar de voorvering. Bij een MTB is de gewichtverdeling echter heel anders, en wel als volgt(alles in kg.): Als voorbeeld geldt een MTB van totaal ca. 12 kg met alleen voorvering/ demping. Situatie Gewicht kg. % Voorzijde lege fiets met verende vork totaal ca Voorzijde onafgeveerde deel (wiel, rem, vork /demper e.d.) 4 (70%) Voorzijde afgeveerde deel = rest van de voorzijde van de fiets 2 (30%) (voorzijde frame, stuur e.d.) Achterzijde (lege fiets) zonder vering 6 50 Fietsgewicht totaal Conclusie: Het onafgeveerde gewicht aan de voorzijde (het voorwiel met rem, demper e.d.) is veel zwaarder dan het afgeveerde gewicht (balhoofd, stuur enzovoort). Gevolg: de voorzijde van de fiets beweegt, zeker als er theoretisch gezien niemand op de fiets zou zitten, gewoon met het voorwiel mee. Het is de berijder die, vering of geen vering, met zijn gewicht, via het frame en zijn armen het voorwiel aan de grond gedrukt moet houden! Het wiel heeft immers nauwelijks iets (nou ja, de twee kg. Gewicht van de voorzijde van de fiets) om zich tegen af te kunnen zetten! Het wiel gaat er met het frame vandoor. De controle moet dus via het gewicht van de berijder komen. Invloed van de persoon op de vering en demping van de fiets. Daarmee is vastgesteld dat het (het gewicht van) de persoon is waarmee de fiets gecontroleerd moet worden. Zou je een lege fiets, net als een speelgoedauto, op afstand kunnen besturen, beide met qua afgeveerd en onafgeveerd reële gewichtsverhoudingen, dan springt de racefiets alleen maar terwijl een auto zich normaal gedragen zal. Bij de racefiets gaat het gewicht van de wielen met de veel lichtere rest van de fiets aan de haal. Tweede punt is dat de berijder, in tegenstelling tot de situatie bij een auto of motorfiets niet als één geheel gezien moet worden. Bij de gewichtsverhoudingen van een fiets veroorzaakt de massatraagheid van het bovenlichaam bij oneffenheden namelijk een knikbeweging van het bovenlichaam. Deze knikbeweging moet los gezien worden van het in en uit veren van de voorvork. Vooral daardoor blijft men de schokken op de polsen voelen. Het opvangen ervan vereist een extra veerconstructie tussen stuurbuis en frame die is ingesteld op het gewicht / de kracht waarmee de handen op de stuurbuis drukken. Controleren van de fiets. Afhankelijk van de houding, staand of zittend, en de manier waarop daarbij het lichaam beweegt, wordt het gewicht meer op de voor of achterzijde van de fiets uitgeoefend en kan men de bewegingen van de fiets controleren. Zittend komt, afhankelijk van de houding, ca % van het totale gewicht op de voorband en de drukt rest (doordat het zadel boven Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 2

3 het achterwiel zit) op de achterband. Staande drukt er, ook weer afhankelijk van de houding, ca % van het totale gewicht op de voorband. Remmend neemt het gewicht op het voorwiel toe. Trapkracht ontlast het voorwiel. Bergaf ligt alles weer anders dan bergop. Later kom ik terug op hoe je, door te spelen met gewicht en houding, extra controle over de fiets kunt hebben. Rijden zonder voorvering. In hoeverre kun je, door bijv. enigszins te gaan staan en met je armen en benen te veren en je gewicht naar voren resp. naar achteren te bewegen, ervoor zorgen dat de banden de ondergrond volgen? Veldrijders en BMX rijders doen feitelijk niet anders. Het laten meebewegen van een fiets met de ondergrond wordt gemakkelijker naarmate de fiets (het afgeveerde gewicht) lichter wordt. Een fiets zonder vering / schokdemper is lichter dat levert al direct voordelen op. Voorwaarde is wel dat je de bewegingstechniek aanpast en inderdaad de fiets laat bewegen en niet blijft zitten. Even terug naar het staatje hiervoor, stel dat de persoon 75 kg. Weegt en de fiets 10 kg. Het onafgeveerde deel is dan slechts ca. 13%. Bovendien ben je, door je gewicht naar voren of naar achteren te brengen voortreffelijk in staat om bijv. eerst het voorwiel en daarna het achterwiel over een obstakel heen te helpen en daarna direct naar de ondergrond te drukken. Problemen kunnen ontstaan bij wasbord -achtige obstakels zoals bijvoorbeeld kort na elkaar liggende boomwortels. Die hoge beweegfrequentie is zowel mét als zonder vering lastiger beheersbaar. Nadelen van een verende voorvork. Belangrijke beperking van een verende voorvork is dat deze op kleine korte oneffenheden, zoals kleine boomwortels en andere wasbordachtige effecten nauwelijks reageert. Dat komt niet in de laatste plaats doordat de schokdemper verticaal werkt terwijl de oneffenheden het wiel in belangrijke mate achterwaarts duwen. Daardoor ontstaat een achterwaartse/dwarskracht op de voorvork die het in en uitbewegen bemoeilijkt 1) en daarmee de effectiviteit verkleind. Dat geldt in nog sterkere mate bij het remmen. Gevolg, toch nog doorlopend stoten op je stuur en polsen. Wegligging technisch bezien heeft een verende voorvork uitsluitend een functie in bepaalde situaties zoals bijvoorbeeld in hobbelige afdalingen maar daar gaat een belangrijk deel van het effect verloren door de hiervoor genoemde achterwaartse krachten. Omdat een verende voorvork in de meeste andere situaties zoals in klimmen en op het vlakke eigenlijk alleen maar nadelen oplevert kun je hem tegenwoordig vaak uitschakelen. Bij echt lange klimmen en afdalingen is het moeten in- en uitschakelen niet zo een probleem maar die heb je in Nederland eigenlijk niet. Gevolg; in 90% van de tijd rij je, althans in Nederland met het extra gewicht rond, moet je er steeds aan denken dat je hem uit- en weer in schakelt. Daarvoor zijn dan weer automatisch in en uitschakelende systemen bedacht. Resultaat, nog hogere kosten en een 90% van de tijd uitgeschakeld veersysteem. Bijkomend probleem is dat elke ondergrond een eigen afstelling van de schokdemper vereist. Moet je hem nu stugger of soepeler zetten, in één en dezelfde rit verschilt dat bijna per meter. Hetzelfde geldt voor de bandenspanning. Gevolg; de afstelling is slechts incidenteel optimaal. Dat kun je dus uitsluitend met je lichaam compenseren. Aanschaf en onderhoudskosten van een zogenaamd hoogwaardige verende voorvork zijn buiten proporties geworden. Dankzij de kracht van de marketing is er nu een situatie ontstaan waarin je bijna geen MTB zonder vering meer kunt kopen en je, als je een duurder model hebt, deze jaarlijks moet laten controleren / reviseren! Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 3

4 Vering en demping als systeem. De vering en demping bij een MTB wordt bepaald door: 1. De banden. 2. De schokdemper. 3. Het lichaam van de berijder. Ad. 1, de banden, banden zijn niet alleen belangrijk qua grip in de bochten en rijweerstand maar spelen ook een belangrijke rol als schokdemper. Door een juiste bandenspanning kunnen de banden kleine oneffenheden opvangen waar bijv. schokdempers dat niet kunnen. Feitelijk zijn banden een integraal onderdeel van het veersysteem en moet je de afstellingen in combinatie zien. Ad.2. De schokdemper. Zoals beschreven dankt deze zijn werking alleen maar aan het gewicht van de berijder en niet aan het gewicht van de fiets. Kleine oneffenheden zoals boomwortels kunnen niet worden opgevangen omdat er een te hoge basisdruk (gewicht fiets plus berijder) op de schokdemper wordt uitgeoefend. Kleine oneffenheden resulteren daarom in stoten in het stuur. Zou je de schokdemper soepeler afstellen dan wordt de vering veel te slap bij grotere oneffenheden. De achterwaartse / dwarskracht op de demper wordt bovendien niet in vering omgezet. Een schokdemper is dus vooral geschikt voor het opvangen van grotere oneffenheden. De vering past zich bovendien niet automatisch aan op de steeds wisselende ondergrond (grote / kleine / scherpe / flauwe hobbels). Ad.3, Het lichaam van de berijder. Wat grotere bewegingen kunnen voortreffelijk door het lichaam worden opgevangen. Bovendien kun je met je lichaam wel inspelen op allerlei verschillende obstakelsoorten. In feite beschik je, door juist gebruik van je armen, benen en lichaamshouding, over een perfect veersysteem. Bij korte oneffenheden, zoals boomwortels kunnen je armen niet zo snel meebewegen en de stoten van het stuur een probleem worden. Dat kan erg oncomfortabel zijn. Conclusie: Kleine obstakels worden door een voordemper slechts zeer ten dele opgevangen. Knikbeweging van het bovenlichaam wordt onvoldoende opgevangen. Grotere obstakels kunnen, als je de bewegingstechniek aanpast, evengoed met technisch goed bewegen van het lichaam worden opgevangen. Er blijft echter een gat zitten tussen het absorberend vermogen van de banden en de schokdemper c.q. het lichaam. Met een aangepaste fietstechniek kun je net zo goed zonder vering rijden. Persoonlijk doe ik dat momenteel en mis daarbij alleen het comfort van vering bij kleine obstakels. Een verende stuurpen, mits goed geconstrueerd, zou voor mij een perfecte oplossing zijn. Oplossing via een verende stuurpen: Deze voor de meeste MTB-ers nog onbekende oplossing maakt de voorschokdemper althans in de meeste omstandigheden, en zeker in Nederland, niet alleen meestal overbodig maar voegt duidelijk comfort toe! Een verende stuurpen kan dus op twee manieren een oplossing bieden: Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 4

5 1. In combinatie met een verende voorvork wordt het rijcomfort aanzienlijk vergroot. De verende stuurpen kan namelijk ook de knikbeweging van het bovenlichaam en kleinere oneffenheden helpen opvangen. Veel beter voor je nek en polsen! 2. In plaats van een verende voorvork. De grotere bewegingen van je dan met je lichaam op. Ik heb het dan niet over de stuurpennen zoals deze ook wel op stadsfietsen wordt toegepast of zoals deze tot nu toe te koop zijn maar over een technisch goed doordachte oplossing. Een verende stuurpen werkt gewoon effectiever en kan namelijk precies die oneffenheden helpen opvangen die te klein zijn om met je lichaam of met een schokdemper te tackelen maar te groot zijn om door de banden geabsorbeerd te kunnen worden. Waarom een verende stuurpen? Een verende stuurpen, mits goed geconstrueerd, kan een flink deel van de taak van een voorschokdemper overnemen en vult deze zelfs aan. Dat komt omdat de veerdruk van de stuurpen niet groter hoeft te zijn dan de druk die je met je armen op het stuur uitoefent. Het lichaamsgewicht rust namelijk niet op het stuur, alleen je armdruk. Door die lichte veer van de stuurpen kan elke opwaartse tik van het voorwiel zonder schok op je polsen worden opgevangen. Het balhoofd kan zeg maar omhoog bewegen terwijl door de scharnierende / verende stuurpen de handen op dezelfde hoogte blijven. De knikbeweging van het bovenlichaam wordt perfect opgevangen! Je voelt de hobbeltjes niet eens. Dit kan ik met zoveel overtuiging stellen omdat ik een prototype heb gebouwd en helemaal verbaasd was over het effect. Je voelt, in tegenstelling tot bij een verende voorvork, helemaal geen stoten meer van boomwortels e.d. op je polsen. Een goede verende stuurpen die onder alle omstandigheden goed werkt bouw je echter niet zomaar even. A. Combinatie Banden, vaste stuurpen schokdemper en lichaam. Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 5

6 Een schokdemper kan kleinere oneffenheden onvoldoende opvangen en biedt in dat gebied weinig comfort. Voor wat grotere bewegingen kun je de schokdemper wel het werk laten doen. Een redelijk comfortabele oplossing. B. Combinatie Banden, verende stuurpen, verende voorvork en lichaam. Deze combinatie biedt het meeste comfort. Banden, verende stuurpen, verende voorvork en lichaam vullen elkaar perfect aan. C. Combinatie Banden, verende stuurpen en lichaam. Deze combinatie vraagt wel een aangepaste bewegingstechniek van de berijder. Banden, verende stuurpen, verende voorvork en lichaam vullen elkaar aan in de zin dat de verende stuurpen niet de allergrootste bewegingen kan opvangen, dat moet je altijd met je lichaam. Iedereen gaat dan even staan. Waar kies je voor? Dat mag je uiteraard zelf bepalen. Is comfort voor jou het belangrijkst, dan is een verende voorvork in combinatie met een verende stuurpen de meest perfecte oplossing die je kunt bedenken. Heb je een redelijke stuurtechniek en kun je de echt grote bewegingen met je lichaam opvangen, kies dan voor alleen een verende stuurpen. Je zult versteld staan van het comfort! Het scheelt bovendien kilo s aan gewicht en vele Euro s aan onderhoud. Hou je van Spartaans rijden en beschik je over een goede bewegingstechniek, haal de vering er dan helemaal af. Persoonlijk heb ik nu een half jaar zo rondgereden en had er veel plezier in. Wanneer volsta je met alleen een verende voorvork? Ik zou het niet weten. Eindconclusie: Mijn mening is dat in Nederland het overgrote deel van de verende voorvorken vervangen kan worden door een vaste vork. Wil je comfort voor je polsen, schouders en nek, kies dan is er absoluut geen betere oplossing dan een verende stuurpen. Helaas is die, ook zes jaar nadat ik dit artikel schreef, nog steeds niet te koop. Voor de liefhebber heb ik wel een goed ontwerp liggen. Ga je naar de echte bergen, dan heb je eigenlijk een geheel ander type fiets nodig. Is jouw voorvork dus versleten en fiets je hoofdzakelijk in Nederland, Ardennen enzo, monteer dan gewoon een vaste vork en pas je techniek aan. Ruud van Roekel. Toelichtingen / opmerkingen: Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 6

7 1) BMW past daarom op haar duurdere motorfietsen een speciale constructie toe die ervoor zorgt dat de achterwaartse krachten niet door de voorvork / schokdemper opgevangen hoeven te worden. 2) Uiteraard zullen degenen die belang bij de omzet in verende voorvorken hebben het niet met mij eens zijn. Zes jaar geleden waren de fietsbladen dan ook niet bereid om dit artikel te plaatsen. Copyright Ruud van Roekel The Netherlands mrt-10 Pagina 7