zaterdag 24 februari 2024

Techniek – De geschiedenis van de voorvork

Sturen, veren en dempen

Met het toenemen van de snelheid van motorfietsen groeide ook de behoefte aan een geveerde voorwielbevestiging. Die moest ervoor zorgen dat band en wegdek onder alle omstandigheden in contact met elkaar bleven. In de loop der jaren passeerden talloze voorvorkconstructies de revue.

De technische vooruitgang in de begindagen van de motorfiets lag vooral in het verbeteren van motorblokjes, met als logisch gevolg dat de snelheid omhoog ging. Dat openbaarde een stuurprobleem dat werd veroorzaakt door het ontbreken van vering. Op een oneffen wegdek kan het voorwiel de hobbels namelijk volgen, omdat de band nog één en ander aan schokken opvangt. Kom je echter boven de 30 kilometer per uur, dan volgt een starre vork het wegoppervlak niet meer, omdat hij gaat stuiteren. Gottlieb Daimler en Wilhelm Maybach hadden dat probleem nog niet op hun aandoenlijke houten Einspur met zijn rechttoe, rechtaan voorvork. Ook de eerste ‘echte’ (in serie gebouwde) motorfiets, de Hildebrand & Wolfmüller van 1894, had nog een starre fietsvoorvork.

Starre vork
Starre vork

In Frankrijk ontstond een wonderlijk motorfietsje dat zijn tijd heel ver vooruit was: de Millet. Félix Millet is vrijwel zeker de uitvinder van de stermotor (en dus ook de eerste die een multicilinder-motorfiets bouwde) waarmee hij zijn motortje uitrustte. Er waren echter nog veel meer vooruitstrevende voorzieningen op de Millet van 1898 te vinden. Zo had de voorvork een als bladveer uitgevoerd voorspatbord, waarmee Félix Millet waarschijnlijk – en zonder het zelf te weten – ook de uitvinder is geweest van de leading link-voorvork.

Leading link
Leading link
Millet
Millet

In Engeland was het merk BAT (van Samuel Robert Batson) de eerste motorfiets die in 1902 iets van vering had. BAT-motoren hadden een schommelvoorvork en een geveerd subframe (met voetsteunen) en zadel. Het merk Scott, bekend van de watergekoelde tweetakt, gebruikte in 1909 echter een soort van telescoopvork die we ook aantreffen in de 500cc-Speedwell. De telescoopvork zoals wij die nog steeds kennen, is dan omstreeks 1932 weer uitgevonden door Peder Fisker en zijn zoon Anders. De vork vond zijn toepassing in de Nimbus Model C, maar was niet gedempt. Het was BMW die de vork voorzag van hydraulische demping en hem in 1935 toepaste op de productiemodellen R12 en R17.

Techniek: Actief aanpasbare geometrie

Nog altijd is een telescoopvork de meest gebruikte manier om een motorfiets onder controle te houden en de goede kant op te krijgen. In wezen een heel simpel gegeven voor een heel simpele constructie; niet meer dan twee staafjes metaal die binnen twee buisjes in elkaar schuiven.

De taak

Een voorvork moet in de eerste plaats zijn eigen gewicht, veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de aarde, plus het gewicht van de motorfiets en berijder torsen en afveren. Ook krachten veroorzaakt door wegoneffenheden en het sturen veroorzaken bewegingsenergie die moet worden verwerkt. Overigens is die voorvork ook onderdeel van een veel groter geheel, motorfiets genaamd, met een samenspel van balhoofdhoek, naloop, wielbasis, veerweg, banden(spanning), sprong van de balhoofdplaat, toestand van de lagers en plaats van het zwaartepunt. Alle gewicht van een motor en zijn berijder(s) gaat loodrecht richting het middelpunt van de aarde. Daar kun je niet omheen, of je moet keihard kunnen bewijzen dat Isaac Newton uit zijn nek zwetste. Een voorvork staat schuin naar voren, omdat naast de zwaartekracht ook de rolweerstand meetelt. Deze rolweerstand is geneigd om de voorpartij naar achteren te drukken.

Er zijn nog meer invloeden dan hobbels en kuilen. Remmen en berg-op of berg-af rijden veranderen ook de richting van de krachten op de voorvork. Stel, je rijdt met de Captain America-chopper uit de film Easy Rider met een 45-graden-voorvork de berg af en de weg loopt onder 45 graden naar beneden. Je hebt nu alleen te maken met de zwaartekracht; de vork wijst immers loodrecht naar het oppervlak van de aarde. Draai je echter de boel om (een 45-graden-voorvork en een weg die onder 45 graden naar boven loopt), dan ligt je voorvork gelijk aan het horizontale vlak genaamd aarde en zijn de langskrachten heel anders. Een voorvork is ook nog eens een star geheel; dat de onderpoten kunnen bewegen, doet daar niets aan af.

Al het bovenstaande in aanmerking genomen is het niet verwonderlijk dat de gewone telescoopvork op veel punten te verbeteren is of zelfs kan worden vervangen. Er is zelfs een punt geweest, zo’n veertig jaar geleden, dat de telescoopvork voor dood werd verklaard. Te vroeg, overigens…

Telescoop
Telescoop

Girder

De eerste Girder-voorvork, van de firma Druid uit Birmingham (waar anders?), zou in 1913 in een Ariel zijn toegepast. Dat kan best kloppen als je foto’s ziet van types als de TT en de Deluxe Roadstar. Wie verder ‘terug’ zoekt, ziet die Girder ook al in 1911 in een Ariel. De geschiedenis van de voorvork is niet bepaald exact gedocumenteerd…

Een Girder-voorvork is wel één van de oudste typen voorvering op een motorfiets en was tot aan de Tweede Wereldoorlog de belangrijkste voorvork. Hij is in te delen in de categorieën ‘parallellogram’ en ‘leading link’. De vering, een echte veer dus, zit over het algemeen tussen of vlak onder de balhoofdplaten, maar Indian liet zien dat je ook een bladveer kunt gebruiken. Norton gebruikte Girder-voorvorken sinds het begin van de jaren twintig en je vindt ze tot in de jaren vijftig nog terug in de Sunbeam, Indian, Matchless en Rudge. Door hun constructie konden ze een beetje naar voren en naar achteren bewegen, waardoor je (net als bij een telescoopvork) een verandering in de geometrie kreeg.

Girder voorvork
Girder

De Girder-vork is een star geheel met een zeer korte veerweg (met zes tot acht centimeter heb je het wel gehad) en het nadeel van deze constructie is het hoge onafgeveerde gewicht, namelijk de hele voorvork. Hierdoor kan een Girder bij hogere snelheden gaan stuiteren, omdat het onafgeveerde gewicht dan een rol gaat spelen. Als er al enige vorm van demping werd toegepast, dan zit die aan de zijkant met behulp van ronde frictieplaatjes die onder spanning kunnen worden gebracht. De Girder maakte in 1948 nog een grote technische sprong voorwaarts toen Philip Vincent (van het merk Vincent) de grote centrale veer tussen de balhoofdplaten verving door een hydraulische schokdemper; de zogenaamde Girdraulic-vork.

Springer

De Springer-vork is een mix van een Girder- en een geduwde parallelvoorvork. Het meest in het oog springende kenmerk van de Springer is het gebruik van een statisch en dynamisch gedeelte, de zogenaamde (verende) ‘hulpvork’ die voor de echte vork zit. Ook al is een Springer-voorvork tamelijk ouderwets, in tegenstelling tot de naam gaat deze vork niet springen bij hogere snelheden, ook al is de veerweg, net als bij een Girder, op het randje van toereikend. Ook hier komt de demping van frictieplaatjes. Bij een Harley Liberator loopt dit frictiemateriaal over vlakke langwerpige plaatjes en ook hier kun je de demping instellen door een knop strakker aan te draaien. Ook het Engelse merk Brough maakte gebruik van Springer-vorken in de modellen Superior SS100 en Superior Dream.

Springer voorvork
Springer

Earles

In 1951 verwierf de Engelsman Ernest ‘Ernie’ Earles een patent op een geduwde schommelarmvoorvork. Deze uitvinding was een jaar eerder al toegepast op de Douglas Dragonfly-motoren. Een geduwde schommelarmvork (swinger) is geen leading link-vork, ook al lijkt het principe er sterk op. Bij een leading link zitten de draaipunten van de beide schommelpoten naast het wiel, maar nog achter de wielas. Bij een Earles-vork zit het draaipunt achter het wiel. Juist daar draaide het hele Earles-patent om. In de jaren na de Tweede Wereldoorlog werd de Earles- of schommelvoorvork veel gebruikt en deze heeft ook een prettige bijkomstigheid bij het remmen: een natuurlijk anti-duik. Sterker nog, een Earless-voorvork komt juist omhoog bij het remmen. Aan de andere kant is een Earless vork vrij zwaar en kent die dus een hoog onafgeveerd gewicht. Ook schommelarmvoorvorken zijn er in vele soorten en maten en ze zijn vooral populair bij zijspanrijders. Daar waar een sportieve solomachine de eigenschappen en het gewicht van een schommelarm-voorvork kan missen als kiespijn zijn die juist geschikt voor een auto-achtig zijspan- of trike. 

Earles voorvork
Earles

Trailing link

De trailing link of getrokken schommelarmvoorvork is letterlijk het omgekeerde van de leading link. De Belgische FN M13 uit 1948 bezat een wel heel bijzondere uitvoering van zo’n getrokken swinger, waarbij – naar onze mening –  esthetische waarden geen prioriteit hadden. Dan ziet zo’n exemplaar er op de Honda Rune weer een stuk beter én indrukwekkender uit. 

Trailing link voorvork
Trailing link
Eenarmige vork voorvork
Eenarmige vork

Eenarmige voorvork

Eén van de meest opvallende eenarmige voorvorkconstructies was geplaatst in de Imme R100, die al uitgebreid in Clasix & Retro nummer 20 stond. Deze motorfiets (gemaakt rond 1948) was zijn tijd technisch gezien al ver vooruit met een minimaal frame, een met het motorblok geïntegreerde versnellingsbak en een achtervork die scharnierde in het blok. De eenarmige voorvork werd later nog eens gemoderniseerd opgepikt door Gilera in de tamelijk futuristisch ogende CX125.

Fuseebesturing

De toepassing van fuseebesturing (in het Engels hub centre steering, oftewel HCS) zou zijn bedacht door Massimo Tamburini en uitgewerkt door technisch specialist Ascanio Rodorigo. Een beetje motorliefhebber weet echter dat de Ner-a-car (een vreselijk lelijke, maar zeer gedurfde mix van motor, scooter en auto) in 1918 al was voorzien van fuseebesturing. De allereerste toepassing was op een Engelse James in 1910. De allernieuwste Bimota Tesi H2 is er (weer) mee uitgerust en we vonden die ook op de Vyrus, nichemerken die garant staan voor extravaganza op technisch en financieel gebied. De Yamaha GTS1000 was de eerste in massa geproduceerde motorfiets die fuseebesturing mee kreeg. Voordeel van deze ‘auto’-besturing is het lage zwaartepunt van de motorfiets, omdat de voorvork niet staat, maar ligt. Nadeel is dat naafbesturing erg zwaar stuurt. Bovendien moet de constructie zwaarder worden uitgevoerd vanwege de krachten die erop komen.

Fuseebesturing voorvork
Fuseebesturing

Fuseebesturing met lineaire vering

Uitermate geavanceerd en zeer opvallend. Andere woorden kun je niet bedenken als je de Hyper 1 Troll van de Nederlandse veringspecialist Hyperpro ziet. Een voorvork zonder voorvork, maar wel een arm die een onbeweeglijk onderdeel is van het frame. Het voorwiel veert langs een geleiderail, waarbij de stuur- en remkrachten weer van elkaar gescheiden zijn. Waarin een klein land groot kan zijn…

Hyper1 Troll voorvork
Hyper1 Troll

Hossack/Fior-voorvork

De Hossack/Fior-voorvork is een balhoofdloze motorfiets. Norman Hossack ontwierp zijn triangelvoorvork in het midden van de jaren zeventig, maar liet zijn uitvinding pas in 1984 patenteren. De voorvork van Hossack is net zo goed de voorvork van Claude Fior, aangezien beiden aan het ontwerp bijdroegen. Eigenlijk mogen we in dit geval ook de veel te vroeg overleden John Britten niet vergeten, aangezien zijn motoren ook een Hossack-systeem gebruikten. Het ziet eruit als de voorwielophanging van een Formule 1-bolide: twee triangels boven elkaar met een onder een hoek geplaatste schokbreker-demper-unit. Alleen is die dan verticaal in plaats van horizontaal geplaatst. Deze triangelbesturing is veelal lichter dan elke andere voorvorkconstructie, maar kent weer veel bewegende delen die allemaal speling kunnen geven.

Hossack-Flor voorvork
Hossack-Flor
Telelever voorvork
Telelever

Telelever

De Telelever is het best te omschrijven als een combinatie van een geduwde swingarm en een telescoop, grotendeels gebaseerd op de ideeën van Hossack en Fior. De swingarm is het gedeelte dat bestaat uit een centraal veerelement onder het balhoofd dat wordt afgeveerd op een vork die scharnierend aan het motorblok is bevestigd. De voorvork is een telescoop, die in de R1100S zelfs vermomd is als upsidedown. Ook hier hebben we te maken met gescheiden veer-, stuur- en remfuncties en de mogelijkheid om het inveren bij hard remmen te neutraliseren.

Upsidedown

Een chique naam voor een telescoopvoorvork op z’n kop, precies wat de naam al zegt. Alle lof voor het doorontwikkelen van het upsidedownprincipe gaat naar onze eigen WP-veringspecialisten, maar eerlijk is eerlijk… de Moto Guzzi’s Airone en GTV hadden in 1948 al telescoopvorken waarbij de buitenpoot aan de bovenkant zat. Door de constructie van de upsidedownvork ging het onafgeveerde gewicht omlaag, waardoor de voorvork directer en comfortabeler werkte. Bovendien geeft de bevestiging van de (dikkere) buitenpoten in de kroonplaat meer stevigheid aan de voorvork. Nadeel is dat bij een lekkende keerring alle olie in no-time uit de buitenpoot kan lopen.

Bij een gewone telescoop voorvork duikt bij (hard) remmen de hele motorfiets voorover, waardoor de hele geometrie (naloop, balhoofdhoek) verandert. Daarbij wordt de veerweg van de vork vrijwel geheel opgebruikt om de remkrachten te verwerken en blijft er niet of nauwelijks veerweg over om ook kuilen en hobbels in het wegdek de baas te kunnen. Wat de alternatieven gemeen hebben, is dat ze het grootste nadeel van een telescoopvork tenietdoen, want vering, remmen en sturen worden van elkaar gescheiden. Als er ‘vorkpoten‘ zijn, dienen ze alleen maar om het voorwiel op zijn plek te houden en te sturen. Daarbij verandert de geometrie van de motor in zijn geheel niet. Tenzij de fabrikant besluit om zijn systeem ‘toe te laten geven’ aan het remgevoel door de veeruitslag in te stellen.

Upsidedown voorvork
Upsidedown

Weinig nadelen

Toch heeft in die dikke 140 jaar motorgeschiedenis geen enkel alternatief de telescoopvork kunnen verdringen. Algemeen wordt aangenomen dat de introductie van de upsidedownvork en de snelle technische verbeteringen (nitraatcoating, afdichtingen, cartridges) die op de telescoopvork werden doorgevoerd de reden zijn dat die vork nog altijd veruit het populairst op een motorfiets is. Daarbij is de telescoop ook redelijk eenvoudig en dus ook vrij goedkoop te maken. En die paar nadelen? Wen er maar aan…

Redactie
Redactie
De redactie van Motor.nl bestaat uit alle redactieleden van MOTO73 en Promotor. Redacteuren Marien Cahuzak, Jan Kruithof, Maikel Sneek en diverse freelancers zijn dagelijks actief voor Motor.nl.

Stay tuned

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief en mis nooit het laatste nieuws! Onze nieuwsbrief wordt iedere week op dinsdag (bij veel nieuws) en donderdag verstuurd.


Gerelateerde artikelen