Skip to main content

Hydropneumatische vering bij de Porsche 911

Hakse Straatsma

Voor  modeljaar ’69 introduceert Porsche een nieuwe rangschikking van de typen 911, namelijk de 911T, 911E en de 911S. Met een motorvermogen van 130 pk ligt de nieuwe  911E  tussen de T (110 pk) en de S met 160 pk in. De 911 E is als opvolger van de  911L(uxe) op wat extra rijcomfort afgestemd. De letter “E” komt voort uit de mechanische inspuiting (“Einspritzung”) waarmee de motor is uitgerust. Rijcomfort is met de gebruikelijke veren alleen te krijgen door toepassing van een vrij slappe veren waardoor bijvoorbeeld de invering van een beladen en onbeladen auto erg verschilt, de auto bij het nemen van bochten overhelt, het gedrag in bochten nadelig wordt beïnvloed  en de auto bij het remmen naar voren duikt. Rijeigenschappen die bij een sportwagen niet passen. Zoals Citroen al bewezen heeft, kan door toepassing van een hydropneumatische vering met ingebouwde niveauregulering in principe een comfortabele vering worden verkregen zonder de nadelen van een slappe vering. Door de firma Boge uit Eitorf is in het begin van de jaren ’60 een hydropneumatische veerpoot op de markt gebracht die aan de gestelde eisen van Porsche  voldoet.  

Introductie van de Porsche 911E

Na de fabrieksvakantie van 1968 komt de nieuwe 911E in productie. In de pers wordt de nieuwe wielophanging  positief beoordeeld. Zo schrijft  het Duitse autoblad “Auto Motor und Sport” in november 1968 “Einen wesentlichen Fortschritt bedeutet die Einführung der niveauregulierenden hydropneumatischen Federbeine”  In het Amerikaanse autoblad “Car and Driver”  van maart 1969 is het commentaar van de coureur Mark Donohue: “Despite all this apparent exotica, the net re­sult is that the system works so well that, aside from a marginally smoother ride, you don't even notice it's there” en “Mark Donohue was most impressed with the balance of the suspension. "It's really amazing how the engineers have been able to design a car that is quite comfortable on the street and still can handle on a rough track like this”.

De nieuwe voorasconstructie met hydropneumatische vering

De Boge constructie heeft een ingebouwde niveauregeling die ervoor zorgt dat hoe de belading van de auto ook is, de vering zich op een tevoren bepaalde hoogte instelt. De veerpoten nemen zowel de taak van veer als demper op zich en maken een stabilisatorstang overbodig.  Bij de toepassing van deze veerpoten zijn de twee torsiestaaf veren in de vooras overbodig. Daarnaast zijn er nog meer veranderingen t.o.v. de gebruikelijke constructie met torsieveren. Zo  missen de wieldraagarmen de visgraatvertanding voor de bevestiging van de torsiestaven en mist de dwarse drager de hoogte instelling voor de  torsieveren.

Illustratie: voorwielophanging Porsche 911 met hydropneumatische vering

De veerpoten kunnen als extra ook voor de T en de S besteld worden.  Bij de vergroting van de cilinderinhoud naar 2,2 liter in september 1969 blijft de 911 E standaard met de hydropneumatische vering uitgerust. Met de komst van de 2,4 liter motor in september 1971 verdwijnt de hydropneumatische veerpoot uit het standaard programma met als gevolg dat de 911E weer de voorvering met de torsiestaafvering krijgt, waardoor de 911E zelfs 1000 mark goedkoper wordt. De 911E krijgt net als de T en de S de demperpoten van Boge; als extra kunnen Bilstein – of Koni dempers worden besteld.  De hydropneumatische veerpoten kunnen nog wel als extra worden geleverd nu ook van het fabricaat Koni.

Fotobijschrift: Hydropneumatische veerpoten Porsche 911, links Boge, rechts Koni

Met de introductie van de 2,7 voor het modeljaar 1974 verdwijnt de hydropneumatische vering geruisloos. In de loop van de tijd is gebleken dat deze constructie in de praktijk toch minder betrouwbaar is. Als  één van de poten “lek” raakte, zakte de Porsche op een oor zonder enige  vering en demping, een aparte ervaring zoals ik zelf heb ervaren.  Vervanging van de veerpoten was (toen dat nog mogelijk was) daarbij een kostbare zaak.

Boge

De firma Boge is door Adolf Boge uit Bielefeld opgericht. Eerst begint hij met een compagnon een slotenfabriek waar het bekende cilinderslot wordt ontwikkeld. Adolf Boge komt uit een ondernemende familie; zijn broer Otto is de oprichter van de ook nu nog bekende Boge compressorenfabriek. Nadat Adolf de slotenfabriek aan de Amerikaanse  firma Yale verkoopt, neemt hij in 1930 een in financiële moeilijkheden geraakte machinefabriek in Bad Godesberg over en vormt met zijn zoon Adolf junior de Firma Boge & Sohn KG. De fabriek begint met de productie van dubbelwerkende hydraulische armschokbrekers. In 1934 wordt als nieuw product een rubberscharnier in programma opgenomen dat later als “silentbloc” wereldberoemd geworden is. Al snel is de fabriek in Bad Godesberg te klein en wordt in Eitorf een leegstaand fabrieksgebouw gekocht waar de fabricage van auto-onderdelen naartoe wordt verplaatst. Na de oorlog begint men met de productie van de modernere telescoopschokdempers . Met de groei van de Duitse auto-industrie en door export groeit Boge uit tot een van de grootste schokdemper producenten van Europa. Veel aandacht wordt geschonken aan de kwaliteit en  de technische verbeteringen van de schokdempers zoals de ontwikkeling van gasdrukdempers en de toepassing van hardverchroomde zuigerstangen. In 1957 wordt ook begonnen met de productie van McPherson veerpoten. De productie stijgt en fabrieken in Kempenich (1963) en Ahrweiler  (1966) worden toegevoegd.

In de loop van de  jaren 50 van de vorige eeuw begint Boge met de ontwikkeling van zelfpompende niveauregulerende hydropneumatische veer-/demperelementen. Begin jaren 60 krijgt Boge een aantal patenten op dit systeem zoals patent DE1254031 “Hydropneumatische, selbstpumpende teleskopfederbein, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge” aangemeld in maart 1963. Als uitvinder wordt  bij de patenten Dr. Ing. Franz Tuczek genoemd.

Hydromat

Boge noemt dit hydropneumatische systeem de Hydromat. In principe lijkt het systeem op dat van de hydropneumatische vering van Citroen met het grote verschil dat het veersysteem van de afzonderlijke wielen niet met elkaar verbonden is en het systeem geen centrale pomp kent.  Bij de Boge poot zit de oliepomp in de veer/demper constructie zelf; het is een zelfpompend systeem.  Door verticale beweging van de wielen bij het rijden wordt de pomp bediend met als resultaat dat zelfs op een vlakke weg na 300 – 400 meter  de auto op niveau is. Op een hobbelige weg gaat dit nog  sneller. De Hydromat kan afhankelijk van de afmetingen  als hulpveer of als hoofdveer worden toegepast.  Het voordeel van de Hydromat is ook  een belasting afhankelijke demping .

Fotobijschrift: Hydromat voor een Mercedes Pagode

De eerste toepassing van de veer/demper vinden wij bij Mercedes en Glas. Bij Mercedes zit de demper als compensatie veer in de achterasconstructie.

    

Illustraties: Mercedes en Glas achterasconstructies

Bij de Glas 2600/3000 V8 , bijgenaamd de “Glaserati”  en na de overname van de firma Glas door BMW  bekend als BMW 3000 V8,  is de eerste toepassing in 1966 als gecombineerde hulpveer, schokdemper en niveauregeling voor de achteras. Voor de productie van de Hydromat wordt een deel van de fabrieksgebouwen in München overgenomen van de firma Bungartz, bekend  van  de twee - en vierwielige tractoren voor de tuinbouw. Later wordt deze fabriek met inbreng van de firma Hoesch zelfstandig als “Hydropneumatiek-Federungselemente GmbH”.

Hoe werkt het?

De veerpoot bestaat uit een bovenste en een onderste deel. In het midden zit een cilinder met daarin de werkzuiger die aan een zuigerstang bevestigd is die aan de bovenzijde aan de veerpoot vast zit. In deze holle zuigerstang zit een zuigertje dat met zijn zuigerstang aan de onderzijde bevestigd is; de oliepomp. Het bovenste deel, de lage druk kamer is gevuld met olie en gas (stikstof) onder druk. In het onderste deel, het hoge druk deel zit een verticaal flexibel  membraam dat de scheiding vormt tussen het  gas (stikstof)  dat onder hoge druk aan de buitenzijde zit en de olie aan de binnenzijde. Boven aan de pompzuiger zit nog een klep om overbelasting van het geheel te voorkomen. Tussen  de verschillende ontstane ruimten die met olie gevuld zijn zitten kanaaltjes met kleppen.

Bij het rijden wordt door de oneffenheden in de weg de verticale beweging van de wielen via de wielophanging overgebracht op het hieraan bevestigde onderste deel van de veerpoot. Hierdoor komt de zuiger van de oliepomp in beweging en wordt  olie van de lagedrukkamer naar de hogedrukkamer gepompt. De druk stijgt daardoor in het onderste deel en het gas achter het membraam wordt samengeperst. Door de hogere druk wordt de werkzuiger naar boven gedrukt met als resultaat dat de auto omhoog gaat. De pompwerking geeft bovendien een extra demping. De pompwerking is bij geringe belasting  klein en dus de extra demping ook; bij een zware belading zal de pompwerking groter zijn  en derhalve ook de demping. De pompwerking vormt dus een extra belastingafhankelijke demping. De auto wordt zover omhoog gepompt tot bij een bepaalde hoogte een opening (de stuuropening) in de zuigerwand van de werkcilinder wordt vrijgegeven.  Boven dit niveau stroomt er weer olie terug van de hogedrukkamer naar het lage druk gedeelte. Als de ingestelde hoogte bereikt is,  is de hoeveelheid olie die door de pomp naar de hogedrukkamer gepompt wordt gelijk aan  de hoeveelheid die via de stuuropening weer terug stroomt. Onder normale omstandigheden pendelt de autohoogte rond de ingestelde hoogte . Bij een zeer slechte weg met grote veeruitslagen is de pompwerking groter dan door de stuuropening kan wegvloeien en wordt de auto wat hoger opgepompt waardoor automatisch een wat grotere bodemvrijheid ontstaat. Om te voorkomen dat de auto te hoog wordt opgepompt is de pompstang van een afvlakking voorzien zodat in die stand de pompwerking afneemt.  De oliestromen tussen de verschillende kamers door de beweging van de werkzuiger leveren de demping. Het gasvolume boven de olie in het lage druk deel en het gasvolume in het onderste deel  vormen de veren  van het systeem . Bij het bewegen van de werkzuiger wordt het ene gasvolume  verdicht en ontspant het andere gasvolume waarbij een dubbele veerkracht ontstaat.

  

Illustraties: Boge en Koni hydropneumatische veerpoten

De Koni hydropneumatische veer

In de jaren zestig van de vorige eeuw is ook Koni begonnen met de constructie van hydropneumatische veerpoten. De eerste toepassing van deze constructie in 1967 is bij de Ferrari 365GT 2+2 waarbij in de achterwielophanging naast een hydraulische demper een niveauregelende hydopneumatische (hulp) veerunit wordt gemonteerd.

Foto bijschrift: Achterwielophanging Ferrari 365GT met Koni Hydropneumatische veerunit

Voor de Porsche 911 wordt ook een hydropneumatische veer/ demperpoot gemaakt. De constructie hiervan verschilt met die van Boge maar de werking is in principe dezelfde.

Het einde van de hydropneumatische vering

De beperkte betrouwbaarheid en ook de prijs van de veerpoten zijn de reden dat de hydropneumatische veerpoten na een relatief korte tijd van het toneel verdwijnen. Porsche noemt de hydropneumatische vering  in Christophorus van maart 1993 “eine umstrittene Neuerung”. In tegenstelling tot de Hydromat veer/dempers die bij Mercedes modellen zijn ingebouwd, is Boge niet in staat defecte veerpoten van een Porsche te reviseren. Intussen zijn alle (?) Porsche 911 auto’s die oorspronkelijk met de hydropneumatische vering zijn afgeleverd (iets meer dan 7.750 stuks 911 E’s plus de T’s en S-en die als extra deze veerpoten kregen) weer omgebouwd naar torsievering. Daarbij moet de gehele voorwielophanging veranderd worden, een ombouw die nog aardig in de papieren kan lopen.  Ten eerste zijn er nieuwe demperpoten nodig. In sommige gevallen heeft men gebruik gemaakt van de  hydropneumatische veerpoot  door het binnenwerk er uit te slopen en er een standaard demper in te monteren. Voor een goede bevestiging zijn extra centreerringen nodig. In Amerika zijn hiervoor in de jaren ‘70 speciale ombouwsets te verkrijgen. Voor de montage van de torsiestaven zijn bovendien andere wieldraagarmen noodzakelijk. Daarnaast nog een andere dwarsbalk en andere bovenste bevestigingspunten in het binnenspatbord.

Nivomat

De Boge Hydromat evolueert begin jaren ‘70 tot de “Nivomat”,  een niveauregelende hulpveer-demper-kombinatie die in plaats komt van de schokdemper en vooral wordt toegepast bij combi’s, SUV’s en bestelauto’s. Volvo, Ford en Rover zijn de eerste merken waarbij de Nivomat  standaard wordt gemonteerd. Naast productie in Duitsland wordt ook in Amerika een fabriek geopend voor levering aan de Amerikaanse markt voor klanten als GM en Chrysler. In 2002 viert men al de productie van de 10 miljoenste Nivomat. Intussen is Boge via Mannesmann (1991) met Fichtel und Sachs samengevoegd. Na overname van Mannesmann door Vodafone wordt het Boge deel verkocht aan Siemens en weer doorgeschoven naar ZF (1999) en wordt dan ZF-Sachs. Sinds 2011 wordt de naam "ZF Friedrichshafen AG”. De merknaam Boge blijft evenwel nog bestaan.

Hakse Straatsma

 Referenties:

  • Porsche 911, Werkplaatshandboek 1972-1983
  • Porsche 911,  Ersatzteile-Katalog  Model 1971
  • Fahrwerktechnik, Jörnsen Reimpell ,Vogel verlag
  • Koni : Self leveling Hydro pneumatic suspension unit no.2487E
  • Boge Hydromat in eine Mercedes Pagode W113 einbauen; http://www.beetle.homepage.t-online.de
  • www.glasclub.org
  • www.365gtc4.com
  • Website ZF