Techniek: Koppelingen

Door Tom in Techniek, donderdag 26 Mrt 2015 09:03
Koppelen is meer dan alleen aan een hendel trekken. techniek - koppeling

Tekst: Peter Aansorgh - foto's: fabrikanten

De verbrandingsmotor kent beperkingen. Hij kan bijvoorbeeld niet vanuit stilstand wegrijden. Een motorfietsmotor heeft een stationair toerental van 800-1.500 tpm nodig om te blijven lopen. De krukas mag bij stilstand dus niet met de wielen verbonden zijn, want dan zou de motor afslaan. Bij het wegrijden moet die verbinding soepel en gelijkmatig kunnen worden hersteld. Dat is de eerste taak van de koppeling.

Een verbrandingsmotor levert zijn trekkracht in een beperkt toerengebied, dat afhankelijk van het type motorfiets varieert tussen de 2.000 tpm en 17.000 tpm. Een 120/70-17-band heeft een afrolomtrek van 1.884 mm en zou bij die toerentallen een omtreksnelheid van 226 tot 1.922 km/uur halen. Dat is teveel, daarom zitten er tandwieloverbrengingen tussen de motor en de wielen, die het toerental beperken. Slechts één overbrenging is echter niet genoeg: kies je voor een overbrengingsverhouding die een mooie topsnelheid geeft, dan draait het motorblok bij lage snelheden zo weinig toeren dat deze geen trekkracht biedt. Kies je een overbrengingsverhouding waarmee je soepel vanuit stilstand weg kunt trekken, dan bereikt de motor zijn maximum toerental bij een hele lage snelheid. Er zijn daarom verschillende tandwieloverbrengingen nodig om het gewenste snelheidsbereik af te dekken. Tijdens het rijden moet tussen de verschillende versnellingen worden geschakeld. 

Schakelen
Bij moderne transmissies zijn de tandwielparen van alle versnellingen altijd met elkaar in aangrijping. De tandwielen, die niet worden gebruikt, draaien los op de as. Bij het schakelen worden ze op de as vastgezet door een bus of tandwiel met nokken, die met spiebanen op de as schuift. Als er aandrijf- of remkrachten op de tandwielen en de schakelbus staan, kan de bus erg moeilijk schuiven, want dat klemt. Ook vallen de nokken moeilijk in het volgende tandwiel, dat bij het opschakelen sneller draait dan de bus. De nokken moeten dus in gaten vallen die sneller draaien dan de nokken, en moeten daarbij ook de tandwielen en de ingaande as van de versnellingsbak afremmen. Als die nog is verbonden met het motorblok, moeten ze ook het vliegwiel en de krukas afremmen. Als je heel handig bent dan lukt dat, maar anders wil de versnelling er niet in of slijten de nokken heel snel. Het gaat een stuk gemakkelijker als de verbinding tussen het motorblok en de versnellingsbak kan worden ontkoppeld met een koppeling.

Enkelplaats koppeling
De meest eenvoudige koppelingen, zoals je die bijvoorbeeld terugvindt bij Moto Guzzi en bij oudere BMW-boxermodellen, bestaan uit een droge frictieplaat die tussen twee stalen schijven wordt ingeklemd. De ene schijf is het stalen vliegwiel, dat op de krukas is geplaatst. Daarop is een huis bevestigd. In dit huis wordt de tweede schijf, de drukplaat, met een veermechanisme tegen het vliegwiel gedrukt, zodat die de frictieplaat inklemt. Vroeger bestond dat veermechanisme uit gewone schroefveren met hefboompjes, tegenwoordig is het een parapluvormige plaat van verenstaal, die binnenstebuiten klapt als je er in het midden tegen drukt. Dat gebeurt via een hefboom waarop een lager is geplaatst om het snelheidsverschil te overbruggen (het druklager).

De frictie- of koppelingsplaat is aan beide zijden bekleed met een soort remvoering. Dit frictiemateriaal zorgt dat deze platen veel kracht kunnen overbrengen naar de ingaande as van de versnellingsbak. De koppelingsplaat is met spiebanen op die as geplaatst, zodat de plaat goed vrijkomt. Tussen de naaf met de spiebanen en de koppelingsplaat zijn vaak veren geplaatst, die schokken bij het koppelen opvangen. 

Natte multiplaat
Conventionele koppelingen nemen veel ruimte in. Veel motorfietsen hebben daarom een kleiner koppelingssysteem. Een kleine koppelingsplaat kan echter niet zoveel koppel overbrengen als een koppeling met een grotere diameter: koppel is immers kracht maal diameter. Daarom hebben kleine koppelingen verschillende frictieplaten op elkaar gestapeld, zodat ze samen genoeg koppel overbrengen. Een andere reden om meer frictieplaten te gebruiken is dat je dan lichtere koppelingsveren kunt gebruiken, waardoor er minder bedieningskracht nodig is en de doseerbaarheid verbetert. Een derde reden is de koeling: vaak draaien dit soort koppelingen in de motorolie. Die zorgt voor afvoer van warmte en slijtagedeeltjes. Olie verlaagt echter de wrijvingscoëfficiënt, zodat er meer frictieplaten nodig zijn om hetzelfde koppel over te brengen.

Korf en trommel
Een natte multiplaatskoppeling zit anders in elkaar dan een droge enkelplaatskoppeling. De basis is een aluminium korf, die vrij kan draaien op de ingaande as van de versnellingsbak. De korf wordt door de krukas aangedreven via een tandwiel. De frictieplaten zijn met uitstekende nokjes in de aluminiumkorf geplaatst. Zo kunnen ze bewegen, terwijl ze worden aangedreven. Tussen de frictieplaten zitten stalen platen, die met tandjes op een binnentrommel glijden. Die trommel zit vast op de ingaande as van de versnellingsbak. Het pakket wordt afgesloten met een aluminium drukplaat, die met veren op de binnentrommel is bevestigd, zodat ze het koppelingspakket aandrukt. Om de koppeling te ontkoppelen wordt deze drukplaat tegen de veerkracht in losgeduwd, ofwel met een pin dwars door de versnellingsbak heen, ofwel via een heveltje in het koppelingsdeksel.

Vond je dit interessant? Klik hier voor nog meer techniek!

 

Gerelateerde artikelen