Über Ferdinand Porsche (1875-1951) brauche ich für die Zwischengas-Leser nicht viele Worte zu verlieren, außer vielleicht, dass er als Cheftechniker bei Daimler-Benz (1923-1928) so berühmte Frontmotor Automobile wie die Mercedes S-Reihe konstruiert hat, die im SSKL ihren Höhepunkt erreichte.
Dass Ferdinand Porsche als Konstrukteur durchaus Genie genannt werden darf, sollen zwei kleine Bespiele zeigen:
Beispiel 1: Eine zukunftsweisende Rennwagenskizze
Am 12. Oktober 1932 erreichte das im Dezember 1930 gegründete Büro Porsche die Nachricht vom Beschluss der Sportkommission des AIACR (Internationaler Verband der anerkannten Automobil Clubs), dem Vorläufer der FIA, über die ab 1934 gültige Rennformel für Grand Prix-Fahrzeuge: Maximalgewicht 750 kg ohne Kraftstoff, Kühlmittel, Öl und Reifen. Für den Rest hatte der Konstrukteur freie Hand. Hubraum, Aufladung und Kraftstoff frei! Die Herausforderung dieser erstmals in die Tat umgesetzten Gewichtsformel bestand für den Konstrukteur darin, mit den damals verfügbaren Materialien das Optimum innerhalb dieses Gewichtslimits zu erzielen.
Ferdinand Porsche fühlte sich von den Vorgaben derart angespornt, dass er mit seinem Partner und Finanzier Adolf Rosenberger bereits am 1. November 1932 die „Hochleistungsfahrzeugbau GmbH“ gründete, eine vom Konstruktionsbüro unabhängige Gesellschaft mit dem Geschäftsführer Rosenberger.
Am 15. November 1932 saßen die drei Protagonisten Ferdinand Porsche, Karl Rabe (Chefkonstrukteur) und Adolf Rosenberger zusammen und hielten auf einer Karteikarte für die „Type R“ – später Typ 22 - die „Grundlegenden Dimensionen“ eines Grand Prix-Wagens nach der neuen Formel fest. Dass diese Karteikarte überlebt hat, ist ein seltener Glücksfall, vergleichbar mit Ben Pons Skizze für den VW Transporter oder Alec Issigonis’ Zeichnung vom Mini.
Die Karteikarte wies folgenden Wortlaut auf:
Grundlegende Dimensionen Besprechung mit Dr. Porsche, Rosenberger, Rabe
a) Motor
16 Zylinder V Motor, Zyl. Winkel 45 Grad, gleichmässige Zündfolge, vollkommene Massenausgleichung, Zündfolge lautet, jede Seite als 8 Zyl. 1 6 2 5 8 3 7 4, alle 16 Zyl.1 1’ 6 6’ 2 2’ 5 5’ 8 8’ 3 3’ 7 7’ 4 4’
maxim. Drehzahl des Motors n : 4500 voll ausdrehend 6000
(entspricht Vmax 294 km/h)
Gesamtvolumen des Motors V = 4358 cm3
Bohrung B 68mm Hub 75mm
V pro Zyl. 272,377 cm3
Verdichtungsverhältnis mit Kompressor 2 : 7
Kompressorfüllung für V: 8 Ltr.
Ventile schräg Winkel 90 Grad, 2 Ventile pro Zyl., 1 Kerze pro Zyl.
Beispiel 2 - Patentierter Rennwagen
Am 3. Mai 1933, also sechs Monate nach den „Grundlegenden Dimensionen“, reichte Ferdinand Porsche beim Deutschen Patentamt unter dem bescheidenen Titel „Fahrgestell für einen Rennwagen“ ein Patent ein, aus dem ich einen Passus zitieren möchte, da er für alles Folgende von Bedeutung ist, ja, noch heute gilt.
Wie jeder große Konstrukteur war sich Porsche der Tatsache bewusst, dass - wie es in der Patentschrift heißt -: „…die Lehre, die schweren Massen eines Fahrzeugs um dessen Gesamtschwerpunkt herum geballt anzuordnen, an sich bekannt ist.“
Allerdings gäbe es kein Fahrzeug, das diese Forderung vollkommen verwirklichen würde. Auch der Nachteil, der zahlreichen auf diesem Patent aufbauenden Porsche-Konstruktionen anhaftet, nämlich „Heckschleudern“ zu sein, wurde bereits gesehen und wird in der Patentschrift marginalisierend so beschrieben:
„Die Erfindung nimmt hier den Nachteil in Kauf, nicht das Ideal an Fahreigenschaften zu erreichen. Die Erfahrung hat aber bestätigt, dass die sich hieraus ergebende Einbuße vernachlässigbar ist. Dafür wird aber der ganz wesentliche Fortschritt erreicht, dass ein erfindungsgemäßes Fahrzeug unabhängig vom Füllungszustand seines Brennstoffbehälters seine Fahreigenschaften stets in gleichem Maße beibehält.“
Sehen wir uns hierzu den Auto Union Grand Prix Wagen von oben an, so erkennen wir die noch heute gültige Komponentenanordnung. Kühler, Fahrer, Tank, Motor, Differential, Getriebe. Einzig die Kühler sind in modernen GP-Wagen an die Seiten verlegt worden.
Aus der Konstruktion der Type R wurde zunächst der P-Wagen und danach der Auto Union Grand Prix-Wagen.
Frontmotor bei Mercedes für bessere Kontrollierbarkeit
Bei Mercedes entschied sich der Konstrukteur Hans Nibel 1934 für den Frontmotor, wodurch der Fahrer, da er weiter hinten sitzt, das Verhalten des Wagens besser kontrollieren kann. Dadurch ergeben sich aber gleichzeitig zwei gravierende Nachteile:
(1) Der Tank muss hinter dem Fahrer untergebracht werden, was zur Folge hat, dass der Wagen mit abnehmender Tankfüllung hinten immer leichter wird und entsprechend zum Übersteuern neigt.
(2) Der Fahrer sitzt über der Kardanwelle und verlagert den Schwerpunkt des Wagens nach oben.
Kommen wir nun zu Rudolf Uhlenhaut, dem nicht weniger genialen Konstrukteur, der nach dem plötzlichen Tod von Hans Nibel 1936 als Dreissigjähriger zum Leiter der Rennabteilung berufen wurde. Er war der erste Rennwagen-Konstrukteur, heute sagen wir Designer, der den Grand Prix-Wagen als „System“ begriffen hat, bei dem eine Interdependenz sämtlicher Komponenten besteht. Wir erleben das in der Formel 1 heute gerade mit dem Einfluss der Komponente „Reifen“.
Rudolf Uhlenhaut kam aus der PKW-Entwicklung und war dort mit der Konstruktion des später berühmt gewordenen Typs 170 betraut, des ersten Mercedes mit einem Ovalrohrrahmen, wie ihn der W 154 aufweist.
Uhlenhaut ist der Vater des Mercedes W 125, mit dem Rudolf Caracciola 1937 Europameister wurde - gleichbedeutend mit Weltmeister heute.
Den Nachteil der hohen Sitzposition erkannte er natürlich sofort und baute als Gegenmaßnahme den Motor leicht nach hinten geneigt ein.
Porsche-Nachfolger Eberhorst
Nachdem die beiden Protagonisten Ferdinand Porsche und Rudolf Uhlenhaut und die beiden Rennwagenkonzepte vorgestellt wurden, muss der Fairness halber Robert Eberan von Eberhorst eingeführt werden, ein Name, der wohl den meisten Lesern unbekannt sein dürfte.
Eberan, wie er kurz genannt wurde, war der Assistent von Ferdinand Porsche, der von 1933 bis Ende 1937 den Bau der Grand Prix-Wagen bei Horch überwachte.
Nachdem der Vertrag zwischen der Auto Union und Ferdinand Porsche zum 31.12.1937 ausgelaufen war, wurde Eberan als Chefkonstrukteur berufen, und der Auto Union Typ D 1938-1939 ist sein Werk, das zwar nach wie vor auf dem Patent für ein „Fahrgestell für Rennwagen“ beruht, gleichzeitig aber viele Neuerungen beinhaltet.
Sehen wir uns die beiden Rivalen zunächst einmal als komplette Wagen an.
Der Mercedes Benz W 154 ist ein langgestreckter Monoposto, der gleichzeitig elegant und dynamisch wirkt. Der Frontmotor bestimmt das Design, der Fahrer sitzt sehr weit hinten.
Bei seinem Konkurrenten, dem Auto Union Typ D sieht man deutlich Ferdinand Porsches Handschrift: Die Musik spielt hinten, der Fahrer sitzt weit vorne.
W 154 und Typ D im Vergleich
Im Folgenden möchte ich den Zwischengas-Lesern den von Rudolf Uhlenhaut konstruierten W 154 und im Vergleich dazu die Porsche/Eberan-Lösung, den Auto Union Typ D in den wichtigsten Konstruktionsdetails erläutern.
Ab 2014 wird in der Formel 1 auf 1,6-Liter-Motoren mit Turbolader abgerüstet. Ähnlich war es ab 1938, als die Wagen von der hubraumfreien 750 kg-Formel mit ihren 6 Liter-Motoren auf 3 Liter-Motoren mit Kompressor oder 4,5 Liter ohne reduziert wurden. Also mussten die Firmen, die an der Europameisterschaft teilnehmen wollten, neue Autos für die neue Formel bauen. Außer den französischen Herstellern Talbot und Delahaye entschieden sich alle für die 3 Liter-Kompressorvariante.
Uhlenhaut und damit Mercedes blieb beim Frontmotor, Eberan und Auto Union beim Mittelmotor.
Wie wir bereits beim W 125 gesehen haben, war sich Uhlenhaut der konstruktiven Nachteile des Frontmotors bewusst. Bei der Neukonstruktion für die 3-Liter Formel gelang es ihm jedoch diese Nachteile mit einem enormen technologischen Aufwand auszugleichen.
Erinnern wir uns an den Satz aus der Patentschrift, nämlich dass „…die Lehre, die schweren Massen eines Fahrzeugs um dessen Gesamtschwerpunkt herum geballt anzuordnen, an sich bekannt ist.“
Gewichtige Komponenten zwischen den Achsen
Der Auto Union Typ D konzentriert die schweren Komponenten zwischen den Achsen, was sich beim entblätterten Rennwagen am besten zeigen lässt, wie die Abbildung des karosserielosen Fahrzeugs mit den Komponenten Lufteinlass für Frontkühler (unter der Verkleidung), Fahrersitz neben dem Schalthebel, Tank mit zentralem Einfüllteil und voll intergierten Seitentanks – dadurch keine Änderung der Gewichtsverteilung vorn/hinten bei abnehmender Treibstoffmenge -, Antriebseinheit aus Motor, Differential und Getriebe, transparent dargestellt.
Zwei grosse Nachteile des Frontmotors
Sehen wir uns zunächst die Lösung der beiden Hauptnachteile des Frontmotorwagens an:
Nachteil 1: Hohe Sitzposition des Fahrers durch die unter dem Sitz verlaufende Kardanwelle.
Lösung Uhlenhaut: Der Motor ist in Längsrichtung leicht schräg und zusätzlich leicht nach hinten geneigt eingebaut, so dass die Kardanwelle seitlich neben dem Fahrersitz verläuft und der Fahrersitz direkt auf dem Bodenblech angebracht werden kann.
Nachteil 2: Hecktank und damit permanente Änderung in der Gewichtsverteilung vorn/hinten.
Lösung Uhlenhaut: Der Satteltank über den Beinen des Fahrers. Hochtechnologie Mercedes: Das gleichmäßige Entleeren wurde mechanisch geregelt.
Noch wichtiger das Teilbefüllen der Tanks: Wie deutlich zu erkennen ist, liegen die beiden Tanks in etwa gleicher Höhe. Das bedeutet, dass der Satteltank über den Beinen des Fahrers nur gefüllt ist, wenn der Hecktank ganz voll ist. Um auch eine Teilbefüllung und gleichzeitig die gewünschte neutrale Gewichtsverteilung zu ermöglichen, betankte Mercedes bereits 1938/9 zusätzlich mit Druckluft und beförderte so die benötigte Menge in den höher liegenden Satteltank. Daher die dicken Schläuche rechts und links vom Fahrersitz.
Beim Auto Union Typ D kamen Porsche/Eberan mit wesentlich weniger technologischem Aufwand aus.
Einstellbarkeit des Fahrwerks als Wettbewerbsvorteil
Ein Alleinstellungsmerkmal aller Auto Union GP-Wagen für die mechanische Einstellmöglichkeit des Fahrwerks, heute nennen wir das Set-Up, sind die Spannbänder, mit denen alle wichtigen Teile bis bin zum Lenkgetriebe sowohl den Forderungen des Fahrers als auch einer Strecke angepasst werden konnten.
Der Öltank liegt beim Auto Union im Frontteil des Wagens, beim Mercedes im Zentrum auf der rechten Seite und gleicht damit die Gewichtsverlagerung durch den schräg nach links eingebauten Motor und die links vom Fahrer verlaufende Kardanwelle aus.
Aufwändige Hinterachsführung beim Mercedes
Den größten technologischen Aufwand hat Uhlenhaut zweifellos bei der Hinterachsführung betrieben.
Wegen des Problems der Gewichtsverteilung hat Mercedes von Anbeginn das Getriebe an die Hinterachse verlegt. Man spricht hier von "Transaxle".
Bleiben wir bei der Hinterachse und studieren die Lösung etwas näher, so erkennen wir eine klassische De-Dion-Achse mit den Längsführungen rechts und links, den Antriebswellen und dem De-Dion-Rohr. Das angeschraubte Mittelrohr wird im sogenannten Gleitstein geführt und gibt der Hinterachse den seitlichen Halt. Da für die Federung wenig Platz blieb, konnte Mercedes nicht umhin, bei Ihrem ehemaligen Cheftechniker die Lizenz für die seitlich angebrachten Drehstäbe zu erwerben.
Erfordert die Hinterachse bis zu diesem Punkt schon einen enormen technologischen Aufwand, so hat Uhlenhaut für die Ausführung 1939 noch ein Detail draufgesetzt.
Von den hinteren Stoßdämpfern gehen kleine Leitungen ab, und links neben dem Sitz befindet sich ein Hebel, mit dem der Fahrer bei abnehmender Tankfüllung die hinteren Stoßdämpfer hydraulisch verstellen konnte. (Koni ist also keineswegs der erste Hersteller verstellbarer Stoßdämpfer!)
Einfachere Typ-D-Hinterachskonstruktion
Sehen wir uns nun die mit wesentlich geringerem Aufwand auskommende Eberan-Lösung an.
Schräglenker und Antriebswellen verlaufen ähnlich wie beim Mercedes, das de-Dion-Rohr wird unter dem Getriebe geführt. Setzte Uhlenhaut für die seitliche Führung die Gleitsteinlösung ein, so kommt die Eberan-Lösung mit einem Panhardstab zur Seitenführung aus, die Drehstäbe sind in den Längsrohren verlegt, die Reibungsdämpfer sind von außen verstellbar (vom de Dion-Rohr leicht verdeckt).
Konvergierende Vorderachs-Konstruktionsweisen
Kommen wir zur Vorderachse: Dann sehen wie beim Mercedes eine moderne Achsführung an Dreieckslenkern, Schraubenfedern und hydraulischen Stoßdämpfern.
Im Vergleich dazu die Porsche-Lösung mit den drehstabgefederten Kurbellenkern. Diese drehstabgefederte Kurbellenkerachse ist später im VW-Käfer und im Porsche 356 eingebaut worden.
Durch die langen Schwinghebel neigte die Achse beim starken Bremsen zum Flattern, was sich negativ auf das Fahrverhalten wie auch auf die Hände der Fahrer auswirkte. Beim 16-Zylinder war der Effekt teilweise so stark, dass Fahrer mit blutenden Händen aufgeben mussten.
Um diesen Nachteil zu vermindern, hat es Eberan in der 1938er Version zunächst mit einem stark verkürzten Kurbellenker versucht, was aber ein Laborieren an Symptomen war.
Für die 1939er Version wurde dann durch einen ganz einfachen Kunstgriff aus dem Kurbellenker der Übergang zum Dreieckslenker geschaffen.
Die Stoßdämpfung erfolgte wie beim Mercedes hydraulisch.
Zwölfzylindermotoren mit Kompressoren
Beide Firmen setzten V-12-Motoren mit Zweistufengebläsen ein, die 1939 ca. 480 PS leisteten.
Der Auto Union Typ D 1939 arbeitete mit sogenannten “nassen” Kompressoren: Stufe 1 komprimierte das Kraftstoffgemisch, lieferte an Stufe 2 und von dort in den Verbrennungsraum.
Mercedes nutzte eine von der Anordnung her fast identische Uhlenhaut-Lösung mit Vergaser, Stufe 1, Stufe 2.
Die Luftzufuhr erfolgte bei der Porsche/Eberan-Lösung durch eine Lufthutze über dem Fahrerkopf und einem seitlich angebrachten Rohr.
Uhlenhaut löste das Problem durch einen vor dem Kühler angebrachten Luftfänger. Damit vermied er, dass warme Luft mit größerem Volumen an die Vergaser strömte.
Mit Ingenieurlösungen konzeptionelle Nachteile wettgemacht
Erfreuen wir uns beim Mercedes W 154 an der Hochtechnologie von 1939, so können die folgenden Bilder die vorbildliche Umsetzung der Lehre, die schweren Massen eines Fahrzeugs um dessen Gesamtschwerpunkt herum geballt anzuordnen, im Auto Union Typ D verdeutlichen.
Zwei besondere Wagen
Für den hier beschriebenen Technikvergleich wurden zwei Fahrzeuge hergezogen, die eine besondere Geschichte haben.
Da ist einmal der Mercedes-Benz W154 1938/39 mit Chassis-Nummer 189436/6 mit folgender Renngeschichte:
| Rennen oder Test | Rennstrecke/ Datum | Fahrer | Ergebnis | Start Nr. | Chassis-Nr. |
|---|---|---|---|---|---|
| Vor-Saison-Training | Monza | Uhlenhaut | ohne | 12 | 189436/6 |
| Vortraining | Nürburgring/ Juli '38 | v. Brauchitsch/ Uhlenhaut | ohne | 189436/6 | |
| GP Schweiz | Bremgarten/ 21. Aug '38 | Lang/ Bäumer | 10. Platz | 14 | 189436/6 |
| GP Italien | Monza/ 11. Sept' 38 | v. Brauchitsch | RTD | 4 | 189436/6 |
| GP Donington | Donington/ 22. Okt '38 | v. Brauchitsch | 5. Platz | 6 | 189436/6 |
| Vor-Saison-Training | Monza/ Feb '39 | ??? | ohne | ohne | 189436/6 |
| Eifelrennen | Nürburgring/ 21. Mai '39 | Hartmann | 8. Platz | 20 | 189436/6 |
| GP Frankreich | Reims/ 9. Juli '39 | Caracciola | RTD | 16 | 189436/6 |
| GP Deutschland | Nürburgring/ 23. Juli '39 | v. Brauchitsch | RTD | 14 | 189436/6 |
| GP Schweiz (2 Läufe) | Bremgarten/ 20. Aug '39 | Hartmann | 5. + 7. Platz | 12 | 189436/6 |
Der W 154 mit der Chassisnummer 189436/6 wurde nicht weniger als zehnmal eingesetzt und hat alle Entwicklungsstufen von 1938 zu 1939 mitbekommen. Der letzte Einsatz war am 20. August 1939 in der Schweiz, zehn Tage später begann der 2. Weltkrieg, in dessen Verlauf Mercedes die GP-Wagen an verschiedene Stellen auslagerte.
Chassis 189436/6 wurde dann während des zweiten Weltkriegs in Ostdeutschland versteckt. Nach dem Krieg gelangte das Fahrzeug nach Polen zu dem Schrotthändler Tabenski, der es Ende der 60iger Jahre an einen belgischen Händler namens Dobbler verkaufte, von dem die Schlumpf-Brüder ihn schließlich erwarben.
Der in diesem Bericht abgebildete Auto Union Typ D wurde in den 30er Jahren von der Auto Union AG zu Werbezwecken an die Händler ausgeliehen, war bei Kriegsausbruch bei der Auto Union-Niederlassung in Prag, gelangte in den Besitz des Rennfahrers Pohl. Von diesem erwarb Hubertus Graf Dönhoff 1974 den Wagen über die Außenhandelsgesellschaft Artia und zeigte ihn der Öffentlichkeit erstmals beim Frankreich GP in Dijon.
Lord March ist es zu verdanken, dass die beiden einstigen Gegner der Silberpfeil-Periode 1934 bis 1939 ihre wichtigsten Konstruktionen im Jahr 2012 erstmals wieder für einen gemeinsamen Lauf nach England brachten. Den letzten Donington Grand Prix hatte 1938 Tazio Nuvolari gewonnen. Diesmal trafen sich die Teams von Mercedes und Auto Union zu einem Wiedersehen auf der Goodwood Rennstrecke und ließen die begeisterten Zuschauer Anblick, Sound, Geruch und Atmosphäre eines Grand Prix der Vorkriegszeit miterleben.
Weiterführende Literatur
- Karl Ludvigsen: Classic Racing Engines
Detaillierte Beschreibungen bedeutender Rennmotoren der Vor- und Nachkriegszeit, einschließlich der im Artikel behandelten GP-Wagen, 224 S., zahlreiche sw Abb., 21x28 cm, Haynes Publishing 2001, zu bestellen über www.eurobuch.com, Preise ab ca. 70 €
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Weiter so Herr Schröder, Herr Völker !
Das fetzt !
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" Lehrlinge " aus dem KFZ Bereich, sondern "Jedermann" der irgendwo einen Strich in einer Zeichnung macht, oder eine Schraube in ein Loch steckt. Super !
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