Shimmy

Met name bij het naderen van het vakantieseizoen worden veel motorrijders geconfronteerd met het fenomeen 'shimmy'. Iets waar, zoals wellicht bekend, de XJ900 dankzij het wat minder stijve frame best wel wat last van kan hebben.
Wat dit is en wat de eventuele gevaren zijn, wordt hieronder uitgelegd.

Shimmy is het verschijnsel dat op kan treden als je vanaf een snelheid boven de tachtig kilometer het stuur loslaat, om bij voorbeeld je helm of bril nog even goed te zetten. Onverwacht slingert het stuur heen en weer, net als je even beide handen ergens anders voor nodig hebt. Je laat dus automatisch ook het gas los en de motor begint af te remmen. Vervolgens blijkt zo tussen de tachtig en zestig kilometer het stuur vrolijk heen en weer te gaan zwaaien, soms zelfs van aanslag tot aanslag. Je schrikt en het verschijnsel lijkt levensbedreigend. Is dat ook echt zo en hoe ontstaat het?

Zoals bekend is de motorfiets een labiel geheel, dat omvalt wanneer je het loslaat. Bovendien zitten tot overmaat van ramp het voorwiel en de voorvork via een scharnier (het balhoofd) met de rest van de motorfiets en het achterwiel verbonden. Aan de ene kant is dat een voordeel,omdat de motorfiets zo te besturen is. Anderzijds is het ook een nadeel, omdat de voorpartij vrijelijk ten opzichte van de rest van de motorfiets kan verdraaien.
Normaal zal dat niet zo gauw gebeuren, omdat het zwenkwieleffect van de naloop van de voorvork het voorwiel automatisch in de goede (rij)richting stuurt. Maar helaas kan dit wat wankele evenwicht verstoord worden door een dynamische onbalans in het voorwiel of de band of een kleine onregelmatigheid in de constructie van de band. Een daardoor ontstane stoorkracht voert ritmisch een kracht op het stuursysteem uit, waarbij de frequentie afhankelijk is van de omwentelingssnelheid van het voorwiel. Deze kracht heeft meestal geen merkbare invloed op het rijgedrag van de motorfiets.
Maar zoals bij elke ritmisch optredende verstoring kan ook in dit geval een kritisch ritme optreden, wat zorgt voor zich vergrotende uitslag. Dat is het resonantieritme. Denk in dit verband aan de slinger in een klok, die met een klein, ritmisch gegeven zetje van het uurwerk een bovenproportionele uitslag krijgt. Dat resonantieritme hangt af van de massatraagheid van het hele stuursysteem, die in verband met het gyroscopische effect dat de draaisnelheid op het wiel heeft, ook nog eens afhankelijk van de snelheid van de motorfiets varieert. In de praktijk ligt de snelheid waarbij dit resonantie-effect optreedt zo rond de 80 kilometer per uur.

Terugsteleffect
De stoorkracht veroorzaakt bij deze snelheid een uitslag van het stuur heen en weer: heen door de stoorkracht, terug door het terugsteleffect van de naloop. Dit effect heet shimmy. Als shimmy met een kleine uitslag begint, kan zich dat door het ritmische 'aantikken' in de loop van een korte tijd versterken. De uitslag van het stuur, de hevigheid van de shimmy, is daarbij mede afhankelijk van de grootte van de terugstelkracht, Die terugstelkracht, is overigens ook afhankelijk van het karakter van de voorband. Hoe groter de terugstelkracht, hoe geringer de shimmy kans heeft zich (storend) te ontwikkelen.
Hier opbaart zich een dilemma voor de constructeur van een motorfiets. Hij kiest voor een wendbare motorfiets. Dat is niet alleen het kenmerk van de sportieve 600-klasse, maar inmiddels ook van de sportievere toerder. Voor een wendbare motorfiets is de naloop relatief kort en, zoals hierboven reeds gemeld, betekent dat een relatief zwakke terugstelkracht, bij een bepaalde stuuruitslag. Het resultaat is dus een toegenomen kans op het optreden van shimmy. De fabrikant moet dus voor een praktisch compromis kiezen. Nu is het met een resonantieverschijnsel zo dat het zich niet of nauwelijks kan ontwikkelen wanneer in het systeem, hier het stuursysteem, een zekere demping aanwezig is. Je kunt natuurlijk een stuurdemper toe gaan passen, maar dat heeft weer andere nadelige invloeden op het stuurgedrag van de motorfiets.
Normaal gesproken is het echter de gewoonte om bij het rijden van een motorfiets het stuur op z'n minst met één hand vast te houden. Anders is het niet eens mogelijk om gas te geven. Alleen al door het vasthouden van het stuur levert het lichaam van de berijder voldoende demping om te voorkomen dat een, normaal optredende, stoorkracht zich tot een echte shimmy kan ontwikkelen. En daar houdt de constructeur rekening mee, als hij een zo wendbaar mogelijke motorfiets wil ontwerpen. De consequentie is vanzelfsprekend dat die shimmy zich dus wel degelijk kan ontwikkelen wanneer de motorfiets met losse handen gereden wordt.

Het effect wordt zelfs nog versterkt doordat de motorfiets dan op de motor afremt. Het gas valt namelijk dicht, met het gevolg dat de motorfiets voor in de veren duikt en bijgevolg de werkelijke naloop, tijdelijk, nog verder verkleint.

Topkoffer
Zonder al te diep op oorzaken in te gaan hebben een aantal factoren een belangrijke invloed op het ontstaan van shimmy en de heftigheid waarin dat verschijnsel optreedt.

Een topkoffer heeft een versterkende invloed. Hij hoeft dan nog niet eens gevuld te zijn, en soms heeft alleen al de montage van een kofferrek het, niet gewenste, resultaat. Dat komt doordat de traagheid van het achterstuk van de motor (het gedeelte achter het balhoofd) groter wordt ten opzichte van het sturende deel. Een topkoffer zit extreem ver weg en heeft dan ook een grote invloed Hoewel shimmy meestal wordt ingeleid vanuit de voorpartij, is vooral de achterband verantwoordelijk voor de versterking van het effect. De grootste slijtage van deze band zit in de regel hoofdzakelijk in het midden van het loopvlak. De band wordt dan ook na enige, vooral snelweg-, kilometers een tikje 'vierkant'. Dat heeft een slechte invloed op shimmy. Evenals de keuze van een niet voor de betreffende motorfiets aanbevolen band, met eventueel een afwijkende karakteristiek voor wat betreft de stijfheid van het karkas. Het valt ook op dat shimmy heftiger optreedt bij koude banden, dus 's morgens vroeg of in de regen. Er is al even genoemde dat shimmy sterker merkbaar is bij een steil balhoofd. Nu is dat ook een gevolg van een (te) hoog opgestelde achtervering. Bij voorbeeld wanneer tijdens de vakantie eens een toertje gemaakt wordt zònder al die bagage, maar ook zonder de vering terug te stellen. De motorfiets kan ineens onherkenbaar veranderen......

Resonantieverschijnselen zoals shimmy kunnen niet, of minder, ontstaan wanneer de nodige demping aanwezig is. Die is op een rijdende motorfiets gelukkig altijd aanwezig in de vorm van het lichaam van de berijder. De mens is van nature namelijk een beetje blubberig: 90% water in een velletje. Nog beter is de demping van twee mensen, zodat de aanwezigheid van een duo de shimmy beperkt. Rijd je overigens solo en buig je een beetje voorover om op de tanktaskaart te kijken, dan vermindert het effect van de demping. Shimmy krijgt, dan zelfs met één hand aan het stuur, een behoorlijke kans.

Is shimmy erg?
Gezien de veelheid factoren die met het verschijnsel shimmy samenhangen, is het geen wet dat als het bij de ene motorfiets optreedt, het ook aanwezig moet zijn bij andere motorfietsen van hetzelfde type. Omgekeerd kun je ook niet stellen dat als bij een bepaalde motorfiets geen shimmy optreedt, het ook niet bij een andere motorfiets op mag treden. Shimmy wijst in de regel ook niet op een fout in de motorfiets, het wijst niet op een krom frame of een slechte uitlijning van voor- en achterwiel.
Soms kan shimmy wèl verdwijnen, of juist optreden, na het simpelweg monteren van een nieuwe set banden.
Kortom, shimmy is een verschijnsel dat heel goed kan, en mag, optreden. Met deze beperking dat het niet of nauwelijks merkbaar mag zijn wanneer het stuur op z'n minst met één hand goed vastgehouden wordt.
En denk even aan het alternatief: een motorfietsconstructeur kan de motorfiets ook zo maken dat er absoluut geen risico van shimmy bestaat. Maar die stuurt dan als een tank en biedt nooit hetzelfde stuurplezier over die mooie vakantiewegen.

Bob Hollander
technische man XJ 900-club (uit clubblad 4/2003)

Laatst gewijzigd:
15-05-2017: Kalender