Veel van de in motorfietsen gebruikte schokdempers zijn zogeheten ‘gasgevulde’ schokdempers. Wat schuilt er achter deze benaming en hoe functioneren ze? Een korte blik op de dempertechniek.

Alle motorfietsen hebben achtervering, de meeste met een enkele schokdemper, sommige klassieke motorfietsen hebben er nog twee – een aan elke kant van de swingarm. En hoe verschillend al die schokdempers er ook uitzien, ze hebben één ding gemeen: het zijn zogenaamde gasgevulde schokdempers.

De opbouw is in principe altijd hetzelfde: de veer is over het eigenlijke demperhuis gebouwd en steunt boven tegen de kop van de schokdemper, onder steunt hij op een schijf bij het onderste montageoog. Als we de veer demonteren, houd je het demperhuis en een zuigerstang over. Die stang kun je met enige kracht het demperhuis indrukken en die komt – als de schokdemper tenminste goed werkt – vanzelf weer naar buiten.

Het demperhuis is deels gevuld met olie, met daarin een zuiger die bovenop de zuigerstang is geplaatst. Bij elke beweging van de zuigerstang – dus als de motor in- of uitveert – perst de zuiger zich een weg door de olie. Zo worden de bewegingen van de zuiger en de zuigerstang afgeremd. Het demperhuis is echter niet tot de nok toe met olie gevuld. Een deel van de behuizing is met gas gevuld. Daarom heet het ook een gasgevulde of gas-ondersteunde schokdemper.

Gasvulling

Waarom is dat zo? Er bestaan diverse theorieën over de reden voor de gasvulling: om te voorkomen dat de olie schuimt, als extra veer, enzovoort. De waarheid is veel eenvoudiger. Als de demper helemaal met olie was gevuld, zou je de zuigerstang niet meer kunnen bewegen.

Waarom? Een deel van de zuigerstang, die zich buiten de zuiger bevindt, moet bij het inveren immers het demperhuis in worden geschoven. En aangezien olie niet samendrukbaar is, zou daarvoor geen plaats gemaakt kunnen worden. De oplossing is heel eenvoudig: je vult het demperhuis niet helemaal vol met olie, maar je laat er een luchtkamertje boven – in dit geval gevuld met stikstof.

Gas kun je immers wel comprimeren. Bij het inveren en induiken van de zuigerstang in zijn behuizing wordt de stikstof dus samengedrukt of gecomprimeerd. Als de gasgevulde ruimte groot genoeg is, biedt die voldoende ruimte voor de zuigerstang. Deze gasvulling zorgt er trouwens ook voor dat de zuigerstang, nadat we die in zijn behuizing hebben gedrukt, vanzelf weer naar buiten komt. De gecomprimeerde stikstof perst de zuigerstang gewoon weer naar buiten.

Techniek: De voertuigdynamiek van een motorfiets

Emulsiedempers

In de vroege stadia van de schokdemperontwikkeling was het systeem eenvoudig. Men vulde de demper met een hoeveelheid olie, de rest van de behuizing met gas. Klaar. Tijdens het rijden, als de zuiger in de demper op en neer slaat, mengt de olie zich met de stikstof en ontstaat een olie-gas-emulsie. Daarom noemt men deze dempers ook emulsiedempers.

Die functioneren tot op zekere hoogte best redelijk. Ze moeten echter wel zo verticaal mogelijk gemonteerd worden, zodat de zuiger altijd in de olie is ondergedompeld. Zou je deze dempers ondersteboven monteren, dan zouden ze niet meer werken omdat de zuiger dan in de gasgevulde ruimte beweegt. Dan is er natuurlijk nauwelijks demping meer. Dat kan ook gebeuren als je deze dempers extreem schuin inbouwt, zoals dat bijvoorbeeld bij de motorcrossmachines uit de jaren zestig werd gedaan om grotere veerwegen te krijgen.

De oplossing voor dit probleem is een systeem met een scheidingszuiger. Daarbij monteer je een vlakke zuiger zonder boringen tussen de olie en de stikstof. Zo kunnen de olie en het gas tijdens het rijden niet meer met elkaar mengen. De olie komt immers niet meer in contact met de stikstof. Een dergelijke demper kun je onder elke hoek inbouwen, aangezien de zuiger gegarandeerd in de olie beweegt. De stikstofgevulde ruimte boven de scheidingszuiger moet dermate groot zijn, dat de zuigerstang geheel in de behuizing kan worden geschoven zonder dat de scheidingszuiger tegen het dak van de behuizing aanloopt.

In principe functioneren de beide andere dempertypen, die we van onze actuele motorfietsen kennen. Er is nog een bouwwijze, waarbij er een reservoir aan een slang hangt en soms best ver van de schokdemper zelf aan het frame van de motor is vastgemaakt. Dan is er ook nog de ‘piggyback’ schokdemper, waarbij het gasreservoir direct op het schokdemperhuis is geplaatst.

Beide typen zijn voorzien van een scheidingszuiger in het reservoir. Het demperhuis zelf is bij beide varianten geheel gevuld met olie, net als de boring of de slag en een derde deel van het reservoir. Alleen daar vind je stikstof. Om de voordelen van deze bouwwijze te begrijpen, bekijken we hoe de demping in al deze voorgestelde varianten functioneert.

‘Shims’

De zuiger op onze zuigerstang heeft boringen met verschillende diameters, die worden afgesloten met metalen schijven, ook wel ‘shims’ genoemd. Deze shims – met dikten vanaf 0,15 mm – kunnen verbuigen, als de zuiger door de olie heen beweegt, dus als de olie door de boringen wordt geperst en de weerstand die de shims bieden, uiteindelijk overwint.

Voor de duidelijkheid: dat gebeurt eigenlijk alleen bij hele hoge zuigersnelheden, zoals bij het rijden over putdeksels of stoepranden. Als je de zuigerstang met de hand beweegt of de achterkant van de motorfiets indrukt, zul je de weerstand van de shims niet overwinnen. De zuiger blijft in dit geval praktisch gesloten en zou bijna niet te bewegen zijn.

Ware het niet dat schokdempers meestal nog een tweede oliekanaal hebben, dat verantwoordelijk is voor lage snelheden. Dat functioneert als volgt: de zuigerstang zelf is hol en heeft boringen vlak onder de zuiger, waaruit olie kan in- en uitstromen. De bovenzijde van de zuiger is zo ongeveer open.

Als de zuigerstang beweegt, stroomt de olie bij het inveren van boven de zuiger door de zuigerstang zelf heen naar onder en stroomt daar naar de zijkanten uit. Bij het uitveren gebeurt natuurlijk precies het omgekeerde. De weerstand, die de olie moet overwinnen om door deze nogal smalle boringen te stromen, zorgt voor een demping van de beweging, zonder dat de shims op de zuiger worden opengedrukt.

Stelschroef

De oliestroom door de zuigerstang kun je met behulp van een klein klepje regelen. Dat klepje kun je verstellen via een stang, die zich in de holle zuigerstang bevindt en die via een mechanisme onder in de schokdemper naar boven en naar beneden kan worden bewogen via een stelschroef aan de zijkant.

Via deze stelschroef kun je de demping regelen, die via de boringen in de zuigerstang wordt veroorzaakt. Men noemt dit doorgaans de verstelling van de uitgaande demping. Dat klopt niet helemaal, aangezien deze stelmogelijkheid de demping in beide richtingen – in- en uitgaand – beïnvloedt.

Dan komen we terecht bij het voordeel van dempers met een extern reservoir. Bij deze dempers zit er een vernauwing in de overgang van het eigenlijke demperhuis naar het reservoir. Ook daar stroomt olie door, maar in deze oliestroom kun je ook een verstelmogelijkheid maken.

Fabrikanten maken hiervoor een terugslagklep in het kanaal. Deze klep laat de olie bij het uitveren ongehinderd van het reservoir naar de demper terugstromen. Bij het inveren zorgt een regelbare weerstand dat de ingaande beweging wordt gedempt. Zo bieden dit soort schokdempers diverse afstelmogelijkheden. Waarbij je wel moet beseffen dat de verstelling van de uitgaande demping aan de onderzijde altijd invloed heeft op de ingaande demping.