artikel

Reiger Suspension spaart voertuig én rug in Dakar Rally

Techniek 1852

Onder een groot deel van de voertuigen die voor de Dakar Rally naar Zuid-Amerika zijn verscheept, zitten schokdempers van Nederlands fabricaat. AMT ontrafelt de technische geheimen van het Achterhoekse
Reiger Suspension.

Reiger Suspension spaart voertuig én rug in Dakar Rally
De impact van de landing van een 7 ton wegende rally-raid truck wordt hoofdzakelijk door de schokdemper opgevangen.

Een auto zonder vering is ondenkbaar. Zelfs op vlakke wegen zou die, samen met z’n inzittenden of vracht, uit elkaar rammelen. De bladveren van weleer zorgden voor een primaire basisbehoefte aan vering. Bovendien kon zo’n pakket van een stapel bladveren, dankzij de wrijving tussen de bladen, het nadeinen van de veer uitdempen.

Inmiddels worden personenauto’s meestal voorzien van schroefveren, en trucks van luchtveren. De laatste vooral omdat de veerconstante relatief eenvoudig is aan te passen aan wisselende belading. Deze veerelementen hebben niet de natuurlijke demping van het bladveerpakket, dus moet er een aparte demper gebruikt worden om eindeloos nadeinen te voorkomen.

 

‘Gerard Seesing stelde in 1977 zijn eerste schokdemper samen uit sloopdelen’

 

Mechanische demping

Het principe van de oorspronkelijke emulsiedemper laat het afremmen van de zuiger tijdens de uitgaande slag zien door de kleine doorstroomopening in de zuiger. Bij de ingaande slag openen de shims veel grotere doorgangen voor een lagere weerstand bij dezelfde dempersnelheid. Bij inveren op een hoge drempel wordt de dempersnelheid veel hoger en neemt de ingaande demperweerstand dienovereenkomstig toe.

In vroeger jaren waren dat wrijvingsdempers, bestaande uit een pakket van platen die om en om met de wielas en met het chassis verbonden waren. Een, eventueel verstelbare, druk op de platen zorgt voor de weerstand om de veerbeweging af te remmen. Afgezien van de slijtagegevoeligheid heeft zo’n mechanische demping een aantal grote nadelen: in de eerste plaats moet de wrijving overwonnen worden voordat de veer z’n werk kan doen, zodat een stoterige vering ontstaat.

Daarnaast is de dempingskracht constant en neemt dus niet met de intensiteit van de veerbeweging toe. Bovendien is de demping bij het inveren (ingaande demping) gelijk aan die bij het uitveren (uitgaande demping). Dat is slecht voor het comfort, want op elke richel wordt de dempingskracht vol aan de inzittenden doorgegeven. Uitgaand is een zwaardere demping niet zo vervelend, omdat elk wiel door de veer wel weer teruggeduwd wordt tegen het wegdek, terwijl de carrosserie door z’n massatraagheid geleidelijk, zonder grote schokken volgt.

De hydraulische demper

De oplossing voor deze problemen ligt in de toepassing van de hydraulische demper. Een buis gevuld met olie is verbonden met de wielas. In de buis schuift een spindel met een zuiger, en in die zuiger zitten gaatjes. De buis is rondom de spindel aan de bovenkant gesloten.

Deze demper heeft een apart reservoir waarin de olie van het samendrukbare gas wordt gescheiden door een membraam. De uitgaande demping wordt bepaald door de doorstroming in de zuiger. Bij de ingaande slag openen shims extra openingen in de zuiger. Doordat de spindel bij het inveren olie naar het reservoir verdringt ontstaat een stroom naar het reservoir. De ingaande demping wordt verzorgd door de oliestroom naar het reservoir af te remmen. Daar is ook het verstelmechanisme voor de ingaande demping ondergebracht.

De spindel is aan het chassis bevestigd, zodat de zuiger met de veerbeweging op en neer gaat in de buis. Daarbij moet de olie door de gaatjes stromen, wat bij een lage snelheid van de zuiger door kleine veerbewegingen een minimale weerstand, ofwel weinig demping oplevert, en bij snelle veerbewegingen de gewenste grotere demping.

Als je nu de gaatjes groter maakt, maar die aan de bovenkant deels afdekt met een verend plaatje, krijg je uitgaand een grote demping, maar ingaand minder demping omdat het verende plaatje meer openingen vrijgeeft. Met deze hydraulische demping is de slijtage minimaal, zodat het laatste probleem ook opgelost is.

Grote sprongen

Dat gaat allemaal goed, zolang de wegen vlak en goed geplaveid zijn. Het wordt anders voor een auto of een truck die aan Rally Raids, zoals de Dakar, meedoet. Er komen grote klappen op de vering bij het rijden over stenen, door kuilen en zeker bij de landing na een sprong. De uitdaging is hier om de wielen zo veel mogelijk aan de grond te houden, voor een goed wegcontact en een maximale aandrijving.

Natuurlijk kan de vering stugger worden, maar die zal in extreme situaties nog steeds doorslaan. Dat veroorzaakt een grote belasting, niet alleen voor de auto maar ook voor de inzittenden. Het is niet zelden voorgekomen dat rijders gebroken rugwervels opliepen als gevolg van de krachten die op kunnen treden.

Veerweg vergroten

Een andere stap is het vergroten van de veerweg: je bent dan later aan het einde van je mogelijkheden. Die veerweg is in Rally Raids voor de trucks beperkt tot 30 cm en bij de auto’s tot 28 cm. Daarbinnen moet dus alles gebeuren. Nu praten we hier over wedstrijdauto’s en trucks, die, afgezien van de brandstof, een vast voertuiggewicht hebben. Dat scheelt alweer het probleem van de wisselende belading. Daarom kunnen ook gewone schroefveren toegepast worden, alhoewel er ook trucks met luchtvering deelnemen.

De oplossing voor het opvangen van grotere klappen bij het neerkomen na een sprong wordt gezocht in een variabele demping, die ook werkelijk als schokbreker moet functioneren om de impact van een 7 ton wegende truck op te vangen die na een sprong van 10 meter op één wiel neerkomt. Variabele demping schreeuwt om een elektronische regeling, zoals die op luxe en sportievere auto’s te vinden is. Helaas is elektronica bij deze wedstrijden reglementair verboden.

Glijvlucht over bulten en gaten

De demping moet op een andere manier verhard of juist begrensd worden. Een specialiteit waarin de massafabrikanten van schokdempers voor personenauto’s of vrachtwagens niet zo thuis zijn. De gemiddelde drempel in een 30 km-zone zorgt in de regel al voor een genadeloos doorslaande vering, tenzij de snelheid nog verder teruggebracht wordt. Dat is niet de methode waarmee je de Dakar wint!

Een relatief eenvoudige demper voor de motocross. Met de knop op het reservoir is de ingaande high speed demping te verstellen, met het schroefje daar binnenin de low speed demping.

Motocrossers zijn beter thuis op dit terrein, dus ook de specialisten die zich bezighouden met het ontwikkelen en fabriceren van veerunits voor crossmotoren. Met dit uitgangspunt heeft Reiger Suspension uit het Gelderse Hengelo zich toegelegd op de ontwikkeling en fabricage van schokdempers voor rallyauto’s, onder meer voor het team van WRC-wereldkampioen Ford en voor deelnemers aan Rally Raids.

Reiger-oprichter Gerard Seesing stelde in 1977 zijn eerste schokdemper samen uit op de sloop verzamelde onderdelen. Die demper functioneerde toen al zo goed dat meer rijders in zowel motor- als autocross er gebruik van wilden maken. De eerste jaren maakten Gerard en compagnon Reint Buenk de dempers in de avonduren in de huiselijke schuur. De naam Reiger ontstond door de samentrekking van de eerste drie letters van beide voornamen en symboliseert de glijvlucht die je met een Reiger-demper over bulten en gaten maakt.

In eigen huis

In 1989 zette Gerard samen met zijn vrouw Anja het bedrijf op de huidige locatie voort onder de naam Reiger Suspension. Vanaf toen konden ze fulltime aan de ontwikkeling en fabricage van schokdempers werken. Inmiddels werken bij Reiger meer dan vijftig mensen aan soms kleine series van dezelfde schokdemper, maar hoofdzakelijk aan specials.

In 2016 is een nieuwe hal in gebruik genomen voor fabricage van demperonderdelen en assemblage. In de smetteloos schone hal is een aantal units gebouwd, waar specialisten de dempers volgens telkens wisselende specificaties uit ca. 300 onderdelen opbouwen.

Natuurlijk zitten er gemeenschappelijke onderdelen in, maar alles wordt specifiek op maat gemaakt voor die ene auto en rijder. Daarbij wordt ruim 85 procent van alle onderdelen in eigen huis gemaakt uit aangeleverde buis en massief materiaal. Door frezen, kotteren en draaien worden de onderdelen gefabriceerd. Bij voorkeur op (zelf)geprogrammeerde machines.

Alleen elektrochemische behandelingen, zoals anodiseren en (hard)verchromen, gebeuren buitenshuis. Soms zou het handiger zijn om onderdelen te gieten, maar om dat rendabel te maken zijn de productie-aantallen te klein.

De fabricage van de onderdelen is waar mogelijk geautomatiseerd. Hier legt een robot een zuigerstang in de juiste positie voor de verdere bewerking.

Ingaande demping

Een demper kan niet helemaal gevuld worden met olie, want de demperstang schuift bij het inveren in de buis en neemt volume in beslag. Omdat olie niet samendrukbaar is moet er altijd een zekere hoeveelheid lucht, of gas, in de demper aanwezig zijn. Dat is de luchtkamer.

Het assortiment van Reiger loopt sterk uiteen. Links een achterdemper voor een trial motorfiets, midden voor een motocrosser en rechts voor een rally-raid truck. Trial motorfietsen hebben een kortere veerweg en vragen om compacte afmetingen. Motocrossers hebben net als de trucks een veerweg op het wiel van ca. 30 cm, maar tussen veerunit en achtervork zit een overbrenging die een kortere demperslag en dus ook een veel compactere demper opleveren. Bij de trucks is de demperslag vrijwel gelijk aan de veerweg van het wiel. De grotere krachten zijn bij de grotere afmetingen beter te verwerken.

Tijdens alle hobbels en sprongen en de beweging van de zuiger blijft die lucht niet boven de olie zitten, maar mengt zich daarmee tot een emulsie. Dat is niet goed voor een betrouwbare demping en de reden waarom er een apart gasreservoir gebruikt wordt. Daarin wordt het gas via een membraam gescheiden van de olie. Dat betekent dat er bij het in- en uitschuiven van de spindel olie via een kanaal het reservoir in- en uitstroomt.

 

‘Met de stijgende temperatuur wordt de olie dunner en loopt de demping terug’

 

Daar wordt gebruik van gemaakt bij de regeling van de ingaande demping. In dat kanaal zit een naald, die via een schroefje vanaf de buitenzijde meer of minder ver ingedraaid kan worden om de doorstroming, en daarmee de ingaande demping, af te stellen. Dit is dan de zogenaamde slow speed demping, die functioneert op oneffenheden die een geleidelijke invering veroorzaken.

Maar als de auto door een diepe kuil rijdt of een steen tegenkomt wil je niet te veel weerstand (dus demping) in de vering ondervinden, die zou de auto te heftig omhoog duwen. Om dat op te vangen, zit er een highspeedklep in het kanaal, die tegen veerdruk opent wanneer de oliestroom sterker wordt. Het wiel kan dan sneller inveren en de auto blijft stabieler. De veerdruk op het klepje is van buitenaf verstelbaar om de high speed demping afhankelijk van het parkoers in te stellen.

Deze high speed heeft niets met de rijsnelheid te maken, maar alles met de snelheid waarmee de demper ingedrukt wordt. De klep kan dus ook bij lagere voertuigsnelheid al openen, bijvoorbeeld bij rijden over een dikke steen of een drempel.

Uitgaande demping

Ook de uitgaande demping is regelbaar. Die instelling verloopt met een wartel aan de buitenzijde, via een pen die door de holle spindel loopt en de doorstroming van de olie door de zuiger bij de uitgaande slag varieert. Hier geen high speed instelling, omdat het uitveren uitsluitend gerealiseerd wordt door de sterkte van de veer. En die veroorzaakt niet ineens een veel grotere snelheid.

Tot zo ver gebruikt Reiger vergelijkbare instellingen en systemen als andere fabrikanten van (moto)crossdempers. Deze instellingen kunnen alleen veranderd worden als het voertuig stil staat, en functioneren uitstekend op vlakke wegen. Maar de oneffenheden tijdens de rally zijn groot en vragen om harde veren of stugge dempers die de zware klappen opvangen. Stugge veren zijn volgens Reiger geen optie. Die zorgen voor een stuiterig rijgedrag en een te zware belasting voor zowel auto als inzittenden.

Met soepele veren kunnen de wielen het weg- of terreinoppervlak beter volgen, maar die kunnen alleen soepel werken als de demping daarmee in overeenstemming is. Om ervoor te zorgen dat de klappen toch opgevangen worden, is een dynamische aanpassing van de demping nodig. Langs elektronische weg is dat reglementair verboden, dus ontwikkelde Reiger een aantal ingenieuze oplossingen. Die lees je hier.

Assemblage

Alle dempers worden in gescheiden assemblage-units opgebouwd. De units zijn gespecialiseerd in het soort demper: motocross, trial, WRC, rally-raid trucks en auto’s, zodat de betreffende medewerker goed thuis is in het soort demper dat hij opbouwt. Het is natuurlijk van groot belang dat de juiste veertjes, shims, kleppen, etc. gepakt worden. De demper bestaat gemiddeld uit 300 onderdelen! Hulp wordt geboden door de robot die de shims uit een grote collectie selecteert en controleert of inderdaad de goede shim geselecteerd is.

 

‘Ruim 85 procent van alle onderdelen maakt Reiger in eigen huis’

 

Het vullen met olie is een apart proces. Om te voorkomen dat er nog lucht achterblijft in het dempergedeelte wordt die eerst helemaal vacuüm getrokken op een speciale, zelf ontwikkelde vultank waaruit de demper vervolgens gevuld wordt met de zorgvuldig afgemeten hoeveelheid olie.

Ter afsluiting wordt elke demper getest op de goede werking en demperkarakteristiek. Ook hiervoor heeft Reiger speciaal aangepaste testbanken, omdat de slag van deze dempers veel groter is dan bij ‘normale’ dempers.

De goede ervaring die deelnemers aan rally’s en rally-raids hebben opgedaan met de Reiger schokdempers, heeft ertoe geleid dat steeds meer teams, inclusief de hele armada van Mini’s, vertrouwen op deze oer-Hollandse producten. Inmiddels rijdt pakweg 90 procent van de trucks en 70 tot 80 procent van de auto’s met de typerend paarse dempers.

Reageer op dit artikel