Scooter techniek

Scooterland gunt u graag een kijkje in de technische keuken van de scooter.

Zoals we hierboven al verteld hebben zijn de huidige scooters op technisch vlak niet meer te vergelijken met de scooters of bromfietsen van vroeger. De moderne scooter is eigenlijk een geheel nieuw concept van individueel vervoer wat heel slim en doordacht maar ook een tikkeltje eigenzinnig in elkaar zit. Vele scooterrijders realiseren zich niet met wat voor brok techniek ze zich op de weg begeven, en dat is natuurlijk absoluut geen schande. Zo lang de scooter doet wat hij moet doen en hij u handig en veilig door het verkeer loodst zult u het allemaal wel best vinden. Terecht natuurlijk, en wij van Scooterland willen ook dat u aan niets anders hoeft te denken dan aan vrolijk scooter rijden. Toch kunnen wij het niet laten om u een wat dieper inzicht te gunnen in de techniek van de scooter. 

Het frame:

Het frame van een moderne scooter bestaat uit een stalen buizenframe wat door een lasrobot in elkaar wordt gelast. Aan dit stalen buizenframe zitten lipjes gelast waaraan de kunststof beplating wordt bevestigd. Deze kunststof delen zijn er uitsluitend ter verfraaiing en hebben geen dragende of constructieve functie. Wat ze natuurlijk wel doen is iedere scooter zijn eigen gezicht geven. Het onderliggende frame verschilt vaak niet of nauwelijks terwijl door het gebruik van andere kunststof delen wel een ander model gecreëerd kan worden.
Het voordeel van het stalen frame met de hierop bevestigde kunststof delen is dat bij een valpartij vaak slechts één of enkele kunststof delen vervangen dienen te worden en de scooter is weer als nieuw.


De zelfdragende stalen constructie van een Vespa LX


Een belangrijke uitzondering op dit concept van stalen frame en kunststof beplating zijn de Vespa scooters die een volledig zelfdragend plaatstalen frame hebben zonder kunststof beplating. Hierdoor zijn de Vespa scooters natuurlijk extra robuust maar ze hebben wel als nadeel dat er na een valpartij een wat duurdere schadereparatie moet worden uitgevoerd. Net als bij auto’s moet er dan uitgedeukt en gespoten worden. Het voordeel is weer wel dat kleine beschadigingen vaak alleen een deukje geven in het plaatstaal terwijl dit bij andere scooters al gauw een versplintering van het kunststof deel inhoudt.

De achtervering:

Eigenlijk vormt de achtervering het geheim van de moderne scooter. Door de slimme constructie van de achtervering konden scooters namelijk uitgerust worden met een traploze automatische schakeling en ontstond er ook ruimte onder het zadel voor de helmbak. Hoe zit dat nu precies in elkaar? Een gewone, ouderwetse bromfiets of motorfiets heeft een motorblok met daarachter een scharnierpunt voor de achtervork waarin het achterwiel bevestigd is.
Bij de moderne scooter dient het motorblok tevens als achtervork en scharniert de voorkant van het motorblok in het frame. Het motorblok bij een scooter heeft dus een driedubbele functie. Niet alleen draagt het zorg voor de aandrijving maar ook maakt het motorblok deel uit van het frame en doet het dienst als scharnierende achterbrug. Omdat het motorblok is vervaardigd uit sterk en stijf aluminium kan volstaan worden met een enkelzijdige achterbrug en dus een enkelzijdige wielophanging en slechts 1 achterschokbreker.


De achtervering van een Yamaha Neos


Overigens is het motorblok niet rechtstreeks vastgemaakt aan het frame maar via een klein scharnierend brugje wat in rubbers is opgehangen. Deze flexibele verbinding zorgt ervoor dat het de grootste klappen opvangt wanneer er met de scooter bijvoorbeeld door een kuil in de weg wordt gereden. Het frame en het motorblok worden hierdoor ontlast en feitelijk is het zo dat dit in rubbers opgehangen brugje ervoor zorgt dat een scooter zo comfortabel rijdt.

De voorvering:

De meeste scooters zijn voorzien van een normaal functionerende verende voorvork. In sommige gevallen wordt echter gebruik gemaakt van andere technieken. Vooral bij sportieve scooters als de Piaggio NRG en de Gilera Runner wordt een up-side-down voorvork gemonteerd waardoor er een lager onafgeveerd gewicht wordt bewerkstelligd en een strakkere wegligging. De duurdere scooters zijn vaak voorzien van een hydraulische voorvork waardoor bij sportief rijden de wegligging aanzienlijk verbetert. De hydraulische olie zorgt namelijk voor een betere demping en minder snel doorslaan bij hard remmen.
De Vespa scooters vormen ook hier weer een uitzondering. Zij gebruiken een enkelzijdig opgehangen schommelarm als voorvork. Een duurdere en zwaardere constructie die wel een comfortabele en zeer goede wegligging biedt en een extra anti-duik effect geeft bij hard remmen.

De aandrijving:

De moderne scooter heeft een traploze automaat die werkt met een V-snaar welke 2 verstelbare poulies verbindt. De eerste poulie zit rechtstreeks op de krukas en regelt de verstelling. Dit gebeurt via een 6-tal gewichtjes in de vorm van kunststof rolletjes met een stalen binnenwand welke door de middelpunt vliedende kracht naar buiten geslingerd worden. Als je gas geeft met de scooter dan gaat de krukas sneller draaien en de 6 rolletjes in de poulie op de krukas worden naar buiten gedrukt. Deze naar buiten gedrukte rolletjes drukken daarbij steeds harder tegen één wang van de voorste poulie. De wangen van de taps toelopende poulie komen steeds dichter tegen elkaar te zitten en de V-snaar wordt er steeds meer uitgedrukt. De poulie is nu traploos van een kleine diameter naar een grote diameter gegaan. Een kleine diameter dus bij gas dicht en een grote diameter bij volgas.
In de tweede poulie bij het achterwiel zit een grote drukveer welke tegen één pouliewang drukt. Wanneer de krukas de poulie versteld dan past deze weer automatisch de diameter van de tweede poulie aan en hij houdt de V-snaar op spanning zodat deze niet gaat slippen. Als de voorste poulie op klein staat, dan staat de achterste op groot en andersom. De poulies en de V-snaar vormen dus samen de automatische versnellingsbak van de scooter.
Overigens mogen we op deze techniek in Nederland best wel trots zijn want jaren geleden is deze door het Nederlandse DAF als eerste bedacht en toegepast.


De V- snaar aandrijving van een scooter


Op de achterste poulie zit ook een koppeling bestaande uit 2 als remschoenen ogende onderdelen die ook net als een remschoen voorzien zijn van frictiemateriaal. Deze koppeling is ingesloten in een stalen trommel. Hoe sneller de poulie gaat draaien des te meer worden de remschoenen tegen de trommel gedrukt, de trommel gaat draaien en de scooter gaat rijden. De afstelling van deze koppeling gebeurt door trekveertjes op de remschoenen welke de kracht van de aandrukking bepalen. Deze koppeling zorgt ervoor dat de motor van de scooter kan lopen zonder dat de scooter rijdt en dat hij bij het van stilstaand optrekken toch al een hoger toerental met meer vermogen kan draaien als zonder deze koppeling mogelijk zou zijn. De koppeling drijft een tandwielkastje aan wat het toerental verlaagd en het achterwiel aandrijft.
Een goede keuze tussen het gewicht en de afmetingen van de rolletjes in de voorste poulie en de trekkracht van de veertjes in de achterste poulie bepalen hoe een scooter optrekt en versnelt naar zijn topsnelheid. Bij een standaard scooter die zo van de fabriek komt is na lang experimenteren door de fabrikant de juiste keuze bepaald voor een bepaalde afstelling van het motorblok. Wanneer dan ook het topvermogen van de scooter veranderd zou worden door de scooter op te voeren of wanneer de karakteristiek van het motorblok wordt veranderd dan zou de aandrijving eigenlijk ook veranderd moeten worden. Advies is wel om NOOIT zelf te experimenteren met andere rollen of koppelingen. Het lijkt wellicht makkelijk en er zijn vele mooie setjes te koop (die wij bij Scooterland overigens rommel noemen), maar dit loopt vaak heel erg slecht af. Bij bepaalde toeren zul je wellicht wat winnen, maar bij andere toeren verlies je veel kracht in het blok. En het kan natuurlijk allemaal nog erger: totaal gesmolten aandrijvingen waar niets meer van over is, en zelfs ernstige motorschade is mogelijk met daarmee samengaande ernstige werkplaats-facturen om het weer in orde te brengen.De fout bij opvoeren is meestal dat door allerlei aanpassingen getracht wordt om bij een hoger toerental meer vermogen te creëren waardoor het vermogen bij lage toeren en in het midden-toerengebied te veel wordt aangetast.


Buitenaanzicht aandrijving scooter


Goede scootertuners werken andersom; zij proberen een goed lopend motorblok te creëren bij lage toeren, een mooi, sterk koppel in het middengebied en een topvermogen wat gelijkmatig wordt opgebouwd. Helaas telt Nederland slechts enkele goede scootertuners en de resterende 98% kan niet anders omschreven worden als regelrechte scootervernietigers. Conclusie: bedenk je twee keer voordat je een scooter gaat opvoeren en eigenlijk is het nog simpeler: gewoon niet aan beginnen! Het is slecht voor de scooter, slecht voor je eigen veiligheid en die van andere verkeersdeelnemers en het kost vaak (veel) geld, zeker als de resultaten toch niet zo blijken te zijn dan je je had voorgesteld.

Het motorblok: 2-takt en 4-takt:

Nog steeds zijn de meeste scooters uitgerust met een 2-takt motorblok, maar de 4-takt motorblokken winnen sterk terrein. In het algemeen zijn 4-takt motoren duurder in aanschaf dan 2-takt. Daarentegen zijn ze ook zuiniger en hebben ze in theorie een langere levensduur. Ook hebben ze langere onderhoudsintervallen.
Tweetakt en viertakt motoren zijn beiden zuigermotoren. Het verschil zit hem voornamelijk in de manier waarop het brandstof- en luchtmengsel in de cilinder komt en de uitlaatgassen de cilinder verlaten. Bij 2-takt motoren gebeurt dit via spoelpoorten en bij 4-takt motoren gaat dit via kleppen. Dit lijkt een klein verschil maar dit verschil zorgt er wel voor dat een 2-takt en een 4-takt totaal verschillende motoren zijn met grote verschillen en hun eigen voor- en nadelen.
De 2-takt motor is eenvoudig en goedkoop te fabriceren, licht in gewicht, levert per cilinderinhoud het hoogste vermogen, maar heeft ook het hoogste brandstofverbruik. Daarnaast heeft een 2-takt de minste bewegende onderdelen en een ander belangrijk punt is dat het geheel met 2-takt olie gesmeerd moet worden en deze olie wordt grotendeels verbrand wat weer leidt tot een groter olieverbruik. Tweetakt motoren zijn dan ook slechter voor het milieu door hun hoge uitstoot.
Qua motorkarakteristiek levert een 2-takt motor een hoog vermogen bij een hoog toerental en een laag vermogen en koppel bij een laag toerental. Om deze reden wordt in de 125 cc en de 250 cc Grand Prix Wegrace nog steeds gebruik gemaakt van 2-takt motoren.

Hoe werkt een 2-takt motor?
Als de zuiger omhoog gaat ontstaat onderdruk in het carter. De plaatjes van het membraam op het carter openen en via dit membraam wordt door de carburateur lucht aangezogen. In de carburateur zit een venturi waardoor ook hier onderdruk ontstaat en door een sproeier benzine aangezogen wordt. Deze vernevelde benzine komt dus samen met de aangezogen lucht in het carter en onder de zuiger. Als de zuiger naar beneden gaat dan stijgt de druk in het carter en de membraanplaatjes sluiten zich. Bij het verder zakken van de zuiger stijgt de druk in het carter. In de cilinder bevinden zich kanalen (spoelpoorten) welke van boven afgesloten worden door de zuiger als deze zich naar boven beweegt. Als de zuiger bijna beneden is en de druk op het carter maximaal is openen deze spoelpoorten zich en het mengsel stroomt via deze poelpoorten van het carter naar een positie boven de zuiger waardoor de uitlaatgassen automatisch worden verdreven.


Cilinder, drijfstang en krukas van een 2-takt blok


De zuiger gaat nu weer naar boven en sluit de spoelpoorten af en ook daarna de uitlaatpoort waarlangs het gas is verdreven. Als de zuiger verder naar boven gaat loopt de druk boven de zuiger sterk op en als hij bijna boven is ontsteekt de bougie het mengsel. Het mengsel verbrandt en zet daardoor enorm uit waardoor de druk toeneemt en de zuiger met kracht naar beneden gedrukt wordt. De uitlaatpoort opent zich hierdoor weer en de uitlaatgassen verlaten via de uitlaatpoorten en de uitlaat de cilinder.


Doorsnede cilinder en spoelpoorten 2-takt blok


De zuiger drijft op zijn beurt via de drijfstang de krukas aan welke de op en neer gaande beweging van de zuiger omzet in een draaiende beweging. Die draaiende beweging wordt via de aandrijving uiteindelijk op het achterwiel overgebracht.

Hoe werkt een 4-takt motor?
Een 4-takt motor is complexer, zwaarder, duurder te fabriceren en heeft meer bewegende onderdelen dan een 2-takt motor. Wel is een 4-takt zuiniger in brandstofverbruik, milieuvriendelijker en verbruikt minder olie. Alle auto’s worden voorzien van 4-takt motoren en ook in de Formule 1 wordt gebruik gemaakt van viertakt techniek.

De werking is als volgt:
Als de zuiger naar beneden gaat opent de inlaatklep en wordt er door de carburateur lucht aangezogen die in de carburateur met benzinedamp wordt vermengd. Als de zuiger beneden is dan sluit de inlaatklep en de zuiger gaat naar boven. Als de zuiger bijna boven is ontsteekt de bougie het mengsel en de zuiger gaat met kracht naar beneden. Als de zuiger beneden is opent de uitlaatklep en als de zuiger weer omhoog gaat worden de verbrande gassen door de zuiger via de uitlaatklep naar buiten geduwd. Als de zuiger boven is sluit de uitlaatklep en opent de inlaatklep weer als de zuiger naar beneden gaat. Daarna herhaalt alles zich weer zoals net beschreven.


Doorsnede cilinder + kleppen 4-takt blok


Een ander verschil met 2-takt techniek is de werking van de bougie. Bij een 2-takt motor ontsteekt de bougie iedere keer als de zuiger boven is, bij een 4-takt motor gaat dit om en om. De ene keer ontsteekt de bougie wel als de zuiger boven is, de keer daarop ontsteekt de bougie niet als de zuiger boven is. Vandaar dus de naam 4-takt: de zuiger maakt 4 bewegingen vooraleer hij weer een ontsteking krijgt en een 2-takt motor maakt 2 bewegingen met 1 bougie-ontsteking.


Het viertakt motorblok van een Vespa LX scooter


De in- en uitlaatkleppen worden aangedreven door een nokkenas welke of direct (bij een bovenliggende nokkenas)de kleppen indrukt of indirect (bij een onderliggende nokkenas) de kleppen indrukt via stoterstangen. De aandrijving van een bovenliggende nokkenas geschiedt via een ketting, riem of tandwielen vanuit de krukas. De zuiger drijft via de drijfstang de krukas aan welke de op en neer gaande beweging omzet in een draaiende beweging.
De smering van een 4-takt motor geschiedt vaak met een oliepompje wat olie uit het carter naar de bewegende delen pompt. Deze olie stroomt daarna weer terug naar het carter en komt in tegenstelling tot een 2-takt motor niet in de verbrandingsruimte en wordt dus ook niet opgebrand of afgestoten via de uitlaat. Een heel klein beetje olie wordt als oliefilm met de zuigerveren en via de kleppen wel in de verbrandingsruimte “gelekt” en dat zorgt ervoor dat ook een 4-takt motor altijd een klein beetje olie (moet) verbruiken. Een heel erg groot olieverbruik duidt op slijtage of een onderdeel wat stuk is.

De onsteking:

Vroeger had een ontsteking contactpuntjes welke het ontstekingstijdstip bepaalden. Helaas waren contactpuntjes onbetrouwbaar omdat ze aan slijtage onderhevig waren. Contactpuntjes moesten telkens opnieuw afgesteld worden en na verloop van tijd moesten ze zelfs vervangen worden. In vroeger tijden was de ontsteking dan ook het zwakke punt van een 2-takt of 4-takt benzine motor.
Tegenwoordig zijn alle scooters voorzien van een zogeheten elektronische ontsteking zonder contactpunten en wordt het moment van ontsteken elektronisch geregeld. Ook deze elektronische ontstekingen zijn er in verschillende uitvoeringen met specifieke voor- en nadelen. Ook de ontwikkeling in de elektronische ontstekingen staan niet stil. De laatste jaren is een enorme vooruitgang geboekt door bij ieder toerental een ander ontstekingstijdstip toe te passen. Hierdoor zijn de motoren zuiniger en milieuvriendelijker geworden en leveren ze meer vermogen. De huidige generatie elektronische ontstekingen zorgen er dan ook voor dat het ontstekingstijdstip in alle omstandigheden perfect te regelen is. U als scooterrijder merkt dit ook. Een goed startende scooter die in elk toerengebied prima loopt is het gevolg. Daarbij merkt u het in de portemonnee want door deze moderne ontstekingtechniek is het brandstofverbruik een stuk lager dan vroeger het geval was.

Brandstofinjectie:

Zowel bij 2-takt motoren als bij 4-takt motoren is tegenwoordig brandstofinjectie mogelijk. Een beperkt aantal scooters beschikt over deze techniek.
Bij 4-takt motoren wordt brandstofinjectie al jaren toegepast, vooral in de autotechniek. In plaats van een carburateur zit op dezelfde plek een injector welke onder hoge druk de benzine verneveld. Brandstofinjectie bij 2-takt motoren is een heel ander verhaal. Dit is pas enkele jaren technisch mogelijk en in de beginperiode hebben enkele fabrikanten hier grote problemen mee gehad.
Bij een 2-takt motor met brandstofinjectie wordt de brandstof direct in de cilinderkop geïnjecteerd onder hoge druk. Piaggio heeft op dit gebied het beste en meest betrouwbare systeem op de markt al gebied de eerlijkheid dat zelfs dit zeer geavanceerde systeem nog altijd minder betrouwbaar is dan een carburateur-uitvoering. Het grote voordeel is wel dat motoren met brandstofinjectie veel zuiniger zijn en meer vermogen kunnen leveren dan een motorblok wat uitgevoerd is met een traditionele carburateur. Ook is de verbranding schoner waardoor het milieu minder belast wordt. Grote voordelen dus die vooral behaald worden doordat de elektronische sturing van de inspuiting ervoor zorgt dat het motorblok perfect loopt op elk toerental. Piaggio maakt voor deze moderne techniek gebruik van een stukje Nederlandse toptechniek, ontwikkeld en gefabriceerd door Philips.


Het technisch geavanceerde motorblok van een Yamaha T Max 500 cc scooter

 


Het motorblok van een Piaggio X9 500 cc; één brok “power”