Techniek – achteruitdraaiende krukassen
De krukassen van MotoGP-motoren draaien tegenwoordig achteruit. Met de introductie van eerst de MV Agusta F3 en later de Ducati Paginale V4 is deze ontwikkeling overgeslagen naar de sportieve straatmotoren. Is achteruitgang in dit geval vooruitgang?
De meeste sportmotoren hebben de krukas in de dwarsrichting van de motor staan, van links naar rechts dus. Een dwarsgeplaatste krukas kan daarbij vooruit of achteruit draaien. Traditioneel draait de krukas vooruit. Aan de krukas zit een tandwiel dat het koppelingshuis/ingaande as van de versnellingsbak aandrijft. Deze draaien daardoor achteruit, want twee tandwielen die in elkaar grijpen, draaien altijd in tegengestelde richting. De ingaande as van de versnellingsbak drijft de uitgaande as/voorste kettingwiel aan, die dan weer vooruit draaien. Twee kettingwielen die met een ketting gekoppeld zijn, draaien altijd dezelfde richting op. Het voorste kettingwiel, ketting, achterste kettingwiel en je achterwiel draaien daarmee allemaal vooruit. En voilà, de hele motor rijdt vooruit, precies zo-als we het willen!
De afgelopen jaren zijn alle MotoGP-fabrikanten overgegaan van vooruit naar achteruit draaiende krukassen. Dit doen ze door tussen de krukas en de koppeling een tussenas met extra tandwiel te plaatsen. Deze extra as maakt het blok groter en zwaarder, de extra wrijving van dit tussentandwiel vermindert het vermogen aan de uitgaande as met minimaal 5 pk én verhoogt het brandstofverbruik. Maar ondanks al deze nadelen is dit momenteel toch de motorblok lay-out van keuze in de MotoGP. De krukassen van de Suzuki en Yamaha draaiden al jaren achteruit, Ducati is met de GP15 overgestapt en Honda in 2016. Het is overigens bijzonder dat Honda als laatste deze overstap maakte, want bij de tweetakt Honda NSR500 lieten ze de krukas al vanaf 1987 achteruit draaien. Daarmee hebben ze acht van de laatste dertien 500cc-kampioenschappen gewonnen, het is dus niet zo dat Honda hier onbekend mee was.
De vraag is nu: waarom doen alle fabrikanten dat toch? Deze vraag is relevant, zeker nu MV Augusta in 2013 met de F3 675cc driecilinder deze techniek introduceerde bij de moderne supersport en Ducati in 2018 volgde met de Ducati Panigale V4. Deze fabrikanten zien dit kennelijk als de beste motor lay-out voor een sportmotor, ondanks die eerder genoemde nadelen en het voor een productiemotor ook belangrijke kostenaspect. Want een extra as in het blok betekent immers ook extra lagers en een extra overbrenging en dus extra kosten.
Er zijn twee effecten die van richting veranderen als de draairichting wordt omgedraaid: het reactiemoment op acceleratie (en het vertragen oftewel deceleratie) van de krukas en het gyroscopische effect. Het eerste effect is het eenvoudigst te begrijpen. Als het gas geopend wordt, gaat een motorblok een aandrijf-koppel leveren. Dan is er de 3e natuurwet van Newton: ‘actie is min-reactie’. Bij een motor met een ‘traditionele’ vooruit draaiende krukas gaat de krukas sneller vooruit draaien, waardoor de motor door de koppelreactie met dezelfde kracht achterover gekanteld wordt en dus meer de neiging zal hebben om het voorwiel op te tillen (plat gezegd: hij wil gaan wheelieën). De MotoGP-motoren hebben tegenwoordig zoveel vermogen dat de acceleratie beperkt wordt, omdat ze tot in de vierde en vijfde versnelling het voorwiel willen optillen als je het gas open zet. Volgens constructeur Eskil Suter (o.a. bekend van de Moto2-frames) levert de achteruit draaiende krukas een koppel op, dat omgerekend ongeveer 2 kilo extra gewicht op het voorwiel oplevert (20 newtonkracht voor de puristen). En die twee kilo kan net voldoende zijn bij het ‘close-racen’ van tegenwoordig – met soms wel tien rijders die zich binnen een seconde weten te kwalificeren. MV Augusta promootte destijds bij de F3 deze verminderde neiging om bij accelereren op het achterwiel te gaan als een ‘essentiële veiligheidseigenschap’. Dus als je nog argumenten zoekt om je partner ervan te overtuigen dat je superbike écht aan vervanging toe is: de nieuwe motoren hebben dus een véél veiligere draairichting van de krukas. Hier moet wel een goedbetaalde marketingmanager aan het werk zijn geweest! Maar al het bovenstaande geldt natuurlijk ook omgekeerd, tijdens het remmen. De krukas zal langzamer gaan draaien en als die krukas dus achteruit draait, zal deze vertragende krukas de motor juist achterover willen kantelen. Hij duwt als het ware de achterband naar beneden en dat gaat dus de ongewilde stoppies tegen. Bij een achteruit-draaiende krukas is het liften van het achterwiel bij het remmen dus in geringere mate aanwezig.
Er zijn natuurlijk niet alleen voordelen: meer gewicht op het voorwiel bij het accelereren betekent immers ook minder gewicht op het achterwiel en dat vertaalt zich in minder grip bij accelereren. Het is en blijft dus een compromis, maar dat maakt het spelletje ook zo mooi.
En dan is er dus ook nog het tweede effect. De definitie van het gyroscopische effect is de weerstand van een roterende massa tegen verandering van de stand van de draai-as. Verwar het gyroscopische effect overigens niet met het centrifugale effect, wat hier geen invloed heeft. Terug naar het gyroscopische effect: probeer maar eens – voorzichtig – een draaiende haakse slijper snel te kantelen. Je ervaart dan hoeveel kracht het kost om een slijpschijfje van richting te doen veranderen. Bedenk dan even dat zo’n slijpschijfje nog geen 200 gram weegt en met ‘slechts’ 10.000 tpm ronddraait. Bij een motorfiets zijn de wielen met banden en de krukas (met eventueel vliegwiel) de grootste ‘gyroscopen’. De banden/wielen omdat ze veel massa en een grote diameter hebben. De krukas/vliegwiel omdat deze veel massa hebben en met een hoog toerental draaien. Een krukas heeft tot vijftig keer zo veel massa en kan tot anderhalf keer zo snel ronddraaien als het eerder genoemde slijpschijfje. Een groot gyroscopisch effect maakt een motorfiets aan de ene kant lekker stabiel, maar zorgt er anderzijds voor dat er veel kracht overwonnen moet worden om de motorfiets om de lengteas te laten kantelen. Simpel gezegd: de motor laat zich langzamer en met meer moeite plat leggen. Zeker bij snelle richtingswisselingen zoals in chicanes is dit effect aanzienlijk. Door de krukas achteruit te laten draaien, draait de richting van het gyroscopisch effect om. Een tegengesteld roterende krukas heft dan namelijk een deel van het gyroscopische effect van de wielen op, waardoor de motor per saldo veel gemakkelijker van richting is te veranderen. Of zoals Michele Pirro, de testrijder van Ducati, de GP15 destijds omschreef: “De motor is lichtvoetiger dan zijn voorganger”.
De huidige MotoGP-motoren hebben een aantal kenmerken die achteruit draaiende krukassen bevoordelen. Ze hebben enorm veel vermogen en dat omzetten in acceleratie is de grootste beperking. Het is dus geen onoverkomelijk probleem als ze door die extra tussenas een paar pk kwijtraken. En de hoeveelheid benzine lijkt ruim voldoende te zijn voor de race-afstand, dus het extra brandstofverbruik deert in feite ook niet. De verplichte uniforme motormanagement-systemen staan daarbij ook niet bepaald bekend om hun verfijnde anti-wheelie- regeling. En de eveneens verplichte Michelin-banden zijn berucht vanwege de achterband, die enorm veel grip oplevert en een voorband die het omgekeerde karakter heeft. Dit alles werk dus in het voordeel van een achteruit draaiende krukas.
