“Dit is natuurlijk niet de bedoeling”, zegt ir. Bart Gysen terwijl hij wat getallen intoetst op de laptop die voor de bijrijderstoel van zijn BMW 530 is bevestigd. “Maar het geeft wel een goede indruk van wat ons systeem allemaal kan.” Boven beide voorwielen zijn de twee door Gysen ontwikkelde prototypes van een elektrisch veer-dempersysteem aangebracht. Al snel begint de auto van links naar rechts te schommelen en even later -als de veren in hetzelfde ritme worden aangestuurd- van voor naar achter. Het doet denken aan de ‘lowriders’ die regelmatig in hiphopvideo’s opduiken. Gysen voert de frequentie op totdat de sensatie van een massagestoel ontstaat. Daarna verdwijnen de trillingen en is een steeds hogere pieptoon te horen, tot de maximale frequentie die het veersysteem aan kan: 200 hertz.

Door de actuatoren die Gysen demonstreerde automatisch aan te sturen, kun je het rijcomfort en de wegligging van een auto flink verbeteren. Actieve vering, zoals dit heet, is nu nog slechts te vinden in een paar procent van de personenauto’s. De bestaande systemen zijn hydraulisch: ze werken met vloeistof onder druk. Hydraulische vering is volgens Gysen echter vooral geschikt voor trillingen met frequenties tot 5 hertz, terwijl juist iets snellere trillingen (4 tot 10 hertz) de grootste impact hebben op de inzittenden. Bovendien kost hydraulische vering veel energie. Je heb er namelijk een pomp voor nodig die de vloeistof voortdurend onder druk houdt.

Elektrische vering kent minder nadelen: die kost alleen energie op het moment dat je hem daadwerkelijk gebruikt, en niet op een vlak en recht stuk snelweg. En je kunt er trillingen met een veel groter frequentiebereik mee compenseren, zo bewees Gysen met het systeem dat hij voor het Zweedse bedrijf SKF ontwikkelde. SKF, dat Gysens promotieonderzoek volledig financierde en ook de bovengenoemde BMW ter beschikking stelde, ontwikkelt lagers voor de automotive- en industriële sector. Gysen: “De Nederlandse onderzoeksafdeling van SKF in Nieuwegein ontwikkelt wiellagers waarmee je krachten kunt meten, zogeheten load sensing bearings. Mijn promotieproject is voor hun ook een manier om de voordelen van deze wiellagers te kunnen demonstreren.”

Voor het einde van het jaar hoopt Gysen te promoveren op het door hem ontworpen en door de Gemeenschappelijke Technische Dienst van de TU/e vervaardigde elektrische veer-dempersysteem, dat deze maand voor het eerst in de auto wordt getest. Daartoe zoeft de BMW, met Gysen aan het stuur en afstudeerstudent Tom van der Sande als bijrijder achter de laptop, de komende tijd met regelmaat over de campus. “We rijden vooral ’s avonds en de beveiliging weet ervan. Niet dat we trouwens veel te hard rijden; bij lagere snelheden kun je juist beter testen, omdat je dan meer meekrijgt van de ondergrond.” Het hobbelige parcours op de campus vormt een ideaal testterrein.

Gysens veer-dempersysteem wordt tussen het wiel en de body van de auto aangebracht. Om te voorkomen dat de auto op het wiel zakt als de elektrische spanning zou wegvallen, is het systeem voorzien van een passieve mechanische veer. Daarnaast zorgen permanente magneten in combinatie met speciale aluminiumringen voor een passieve magnetische demping. Deze demping berust op zogeheten wervelstromen die door het veranderende magneetveld (vanwege de beweging van de wielen ten opzichte van de auto) in de aluminiumringen worden opgewekt. “Het systeem is hiermee volledig ‘fail-safe’”, zegt Gysen. “Dat was een belangrijke vereiste, want het is heel gevaarlijk als het veer-dempersysteem plotseling niet meer werkt door het onverhoopt wegvallen van de spanning.”

De aanvullende actieve vering werkt op de afstoting tussen de aan het wiel bevestigde permanente magneten en een met een elektromagneet opgewekt magneetveld. Door met een slim regelsysteem de stroom door de elektromagneet op de juiste manier te variëren, neemt het comfort van de inzittende met wel zestig procent toe, zo blijkt uit de metingen. En dat is niet het enige voordeel: Gysens systeem is zo’n vier maal zuiniger dan hydraulische actieve vering doordat een fors deel van de bewegingsenergie elektrisch wordt teruggewonnen. “Bovendien kan dit systeem schakelen tussen comfort en een optimale wegligging”, zegt Gysen. “En dat is het ultieme doel.”

Elektrische vering sluit goed aan bij de trend, vertelt de promovendus. “Er zullen steeds meer elektrische voertuigen komen en die werken het efficiëntst als de motoren in de wielen worden aangebracht. Dat betekent dat die wielen veel zwaarder worden en dat heeft nadelige gevolgen voor het rijgedrag.” De elektrische vering anticipeert dus op een probleem dat in de toekomst steeds prominenter zal worden. Daarbij komt nog eens dat in elektrische auto’s de voor de vering benodigde spanningsbron al aanwezig is. In een auto met verbrandingsmotor is niet meer dan 12 volt aan boord, terwijl de Prius over 500 volt beschikt. En dat is ruim voldoende om Gysens systeem op te laten werken.
Of het veer-dempersysteem straks in alle personenauto’s is ingebouwd, durft Gysen echter nog niet te zeggen. “Daarvoor moet de productie van het systeem nog wel een stuk goedkoper worden. Vooral de permanente magneten zijn behoorlijk duur. Het is de vraag of de kosten door massaproductie voldoende zullen dalen.” (TJ)