DE MECHANISCHE SLIPKOPPELING - ECMD

Hoofdstuk 3
DE MECHANISCHE
SLIPKOPPELING
3.1 DEFINITIE, EISEN EN SOORTEN
Definitie
In de voertuigtechniek wordt het begrip 'koppeling' in drie verschillende betekenissen
gebruikt: als verbinding van leidingen (slangkoppeling, bij voorbeeld in een remsysteem),
als scharnierende verbinding van stangen (aanhangwagenkogelkoppeling, fuseekogelkoppeling,
stuurkogelkoppeling, ook het in deel 4 van de Steinbuch-serie
behandelde 'silent-bloc') en als verbinding van assen.
De laatste toepassing komt overeen met de definitie uit de werktuigbouwkunde (machinebouw),
volgens welke een koppeling een aandrijvende as zodanig met een aangedreven
as verbindt dat de aangedreven as voortdurend of slechts nu en dan met de
aandrijvende as meedraait en het koppel van het aandrijvende deel wordt overgebracht
op het aangedreven deel.
De niet-schakelbare askoppeling I
Askoppelingen kunnen in twee grote groepen worden onderverdeeld: de niet-schakelbare
en de schakelbare askoppelingen (afb. 3.1).
De niet-schakelbare askoppeling kan eveneens in twee hoofdgroepen worden verdeeld:
de starre koppelingen dienen voor de ,Çiraaimomentoverbrenging tussen twee
exact in elkaars verlengde liggende assen. Naar de wijze waarop bij dergelijke koppelingen
het draai moment wordt overgebracht, maakt men hier een onderscheid tussen
koppelingen, waarbij dit ten gevolge van de vorm van de verbinding plaatsvindt
en koppelingen, waarbij de overbrenging geschiedt door middel van krachtuitoefening.
In het Duits worden beide overbrengingswijzen respectievelijk 'Formschluss' en
'Kraftschluss' genoemd. Eenflenskoppeling bij voorbeeld is een starre askoppeling,
waarbij de koppeloverdracht plaatsvindt door de kiemkracht die door de bouten
wordt opgebracht. Bij enkele starre koppelingen van het eerste type is een geringe
axiale verschuiving tussen de assen mogelijk, zoals het geval is bij een in elkaar grijpend
cilindrisch-tandwielpaar, dat volgens bovenstaande definitie striktgenomen ook
tot de niet-schakelbare askoppelingen wordt gerekend. Andere voorbeelden van de
niet-schakelbare starre askoppeling zijn: de boutkoppeling, de kettingkoppeling, de
vaste spieverbinding , de klemrolkoppeling , de mofkoppeling , de schijfkoppeling en de
stiftkoppeling .
De tweede groep niet-schakelbare askoppelingen wordt gevormd door de variabele
askoppelingen, in het Duits Ausgleichskupplung (compensatie koppeling) genoemd.
Dergelijke koppelingen nemen axiale en radiale verschuivingen alsmede hoekver-
155

•....
VI
'"
star:
bout koppeling
fknskoppeling
kettingkoppeling
vaste spic\'crbinding
klcmrolkoppding
mofkoppcling
schijfkoppeling
stiftkoppeling
elastische
koppeling:
rubhcrschi jfkoppc Jing
wceisc lschijfkoppcli ng
(llardy-sehijf)
wrijvingskoppeling
( mechanische
koppeling)
schakelbare
koppding
elektromagnetischemetaalpocucrkoppeling
3.3.4
\"rijloopkoppcling
(band El)
slromÎngskoppeling(Föttingcrkoppeling)
(band El)

I \\'
IlJ,V
" '"1
.~.
viscokoppcling
3.3.6
radiale
of segmentkoppeling
(centrifugaalkoppeling)
3.3.4
•....
VI
-.J Afb. 3./. Systematische indeling van de koppeling (de nummers verwijzen naar de paragrafen in dit hoofdstuk)

plaatsingen van de assen op, die het gevolg zijn van montage-onnauwkeurigheden of
van bewust ingebouwde bedrijfscondities. Binnen deze groep maakt men een onderscheid
tussen rotatiestarre koppelingen (die geen hoekverdraaiing in een vlak, loodrecht
op de ashartlijnen toelaten) en elastische askoppelingen. Het laatste type biedt
bovendien het voordeel dat rotatietrillingen worden gedempt en de resonantiefrequentie
van het assenstelsel wordt verlaagd.
Tot de niet-schakelbare rotatÎestarre askoppelingen behoren enerzijds de schuifkoppelingen
voor het opnemen van axiale verschuivingen, zoals bepaalde typen klauwkoppeling,
de spieverbinding en de koppeling met meeneemstiften en anderzijds de
scharnierende koppelingen voor het opnemen van hoekverplaatsingen, zoals de kruiskoppeling
en de homokinetische koppeling. Een koppeling die slechts een zeer geringe
hoekverplaatsing tussen de assen toelaat is de Oldham-koppeling, die in vroeger
tijden wel in de aandrijving van de magneetontsteking werd gebruikt (zie Steinbuch
deeI8). Bij de Ol dh am-koppeling zijn aan beide aseinden twee van groeven voorziene
schijven bevestigd, waarbij de onderlinge verbinding tot stand komt door een tussenschijf
met uitsteeksels, die in de groeven vallen.
De rubberschijfkoppeling en de weefselschijfkoppeling (ook wel Hardy-schijf genoemd)
behoren tot de groep van elastische koppelingen.
De meeste van de tot nu toe genoemde askoppelingen komen in hoofdstuk 5 aan de
orde. Ook combinaties van de genoemde
"
koppelingen
.
komen voor.
r
po. (>,. Î
De klauwkoppeling /-1- 3..... .~ y, ~4' r
Een tussenvorm tussen de niet-schakelbare askoppeling en de slip koppeling (zie verderop)
is de klauwkoppeling. Beide behoren tot de tweede grote groep van askoppe-
Iingen: de schakelbare askoppelingen.
Qua principe is de overeenkomst tussen de klauw koppeling en de niet-schakelbare
askoppeling groter dan tussen de klauwkoppeling en de slipkoppeling, omdat de verbinding
bij de klauwkoppeling door 'Formschluss', door de vorm van de te koppelen
delen, tot stand komt. Voor alle koppelingen met 'Formschluss' geldt, dat ze bij stilstaande
as losgenomen kunnen worden, bij voorbeeld door een stel bouten los te
draaien.
Het bijzondere van de klauwkoppeling is echter, dat dit ontkoppelen zeer snel kan
geschieden, namelijk door één der te koppelen delen zover terug te bewegen, dat de
klauwen niet meer in elkaar vallen. Vandaar dat dit type ook bij draaiende assen kan
worden gekoppeld, mits de beide assen exact dezelfde rotatiefrequentie hebben, mits
de beide assen dus gesynchroniseerd zijn.
De klauwkoppeling is in het verleden dan ook als eerste vorm van tandwielschakeling
in de wisselbak toegepast (bij de zogenaamde schuifschakeltandwielen, zie hoofdstuk
I en 4) en zij komt tegenwoordig nog voor in de synchroniseerinrichting van de wisselbak
met handbediening, in de schakelinrichting van sommige typen differentieels (zie
hoofdstuk 7) en in sommige typen vierwielaandrijfsystemen (zie band B).
De vrijloopkoppeling
Een ander bijzonder koppelingstype is de vrijloopkoppeling, ook wel kortweg vrijloop
genoemd. Zij is wel schakelbaar, maar alleen doordat één van beide te koppelen
delen een hogere rotatiefrequentie aanneemt dan het andere en dan alleen nog in één
draairichting. In dat geval wordt geen koppel overgebracht. In de andere draairich-
158

ting zet de koppeling zichzelf vast, zodat dit type ook wel als eenrichtingskoppeling
wordt aangeduid.
Men treft de vrijloopkoppelingen op allerlei plaatsen in de aandrijflijn aan, zoals bij
sommige vloeistofkoppelomvormers, maar vooral in de automatische transmissie. In
band B wordt dan ook nader op dit type ingegaan.
7
De slipkoppeling
De slipkoppeling treft men in het voertuig tussen de motor en de aandrijflijn aan,
maar zij kan ook op andere plaatsen in de mindrijflijn zijn opgenomen. Dit type wordt
ook wel aangeduid met de t~m rotatiefrequentieomzettef (Drehzahlwandler), omdat
deze slechts de rotatiefreque';itie-verandert bij gelijkblijvend draaimoment. Het kenmerk
van de slipkoppeling is de mogelijkheid, de verbinding tussen aandrijvende en
aangedreven as te verbreken (ontkoppelen) terwijl de koppeling in bedrijf is. Wordt
de verbinding weer tot stand gebracht (koppelen), dan verandert de krachtoverbrenging
van een toestand 'nul' (100 % slip) via een slipfase naar een toestand van maximale
krachtoverbrenging.
Meestal deelt men de slipkoppelingen in volgens de wijze waarop het koppel tijdens
deze laatste toestand van maximale krachtoverbrenging wordt overgebracht. Dan
onderscheidt men de metaalpoederkoppeling, de vloeistofkoppeling en de wrijvingsvlakkoppeling.
Bij de metaalpoederkoppeling vindt de koppeloverdracht eveneens door middel van
wrijving plaats, maar hier wordt deze wrijving opgewekt door tussen een schijf en een
huis een hoeveelheid metaalpoeder meer of minder te laten verstarren. Dit gebeurt
door het opwekken van een elektromagnetisch veld. In de toestand van maximale
krachtoverbrenging is de verbinding tussen aandrijvend en aangedreven koppelingsdeel
vast door he.t;.volledig 'verstarren' van het metaalpoeder.
Bij de vloeis/ofkoppeling zijn er twee principieel verschillende mogelijkheden. In het
geval van de viscokoppeling wordt van een speciale hoogvisceuze vloeistof gebruik
gemaakt, waardoor dit koppelingstype gedeeltelijk of geheel (afhankelijk van het
type, zie verderop) berust op het verschijnsel van de inwendige vloeistofwrijving. De
/ stromingskoppeling daarentegen berust priml!ir op een hydrodynamisch verschijnsel:
~. de energieoverbrenging vindt plaats door he(~to!~van een vloeistofstroom tegen het
aangedreven koppelingsdeel. Bij de vloeistofkoppeling is er in de toestand van maximale
krachtoverbrenging altijd nog sprake van enige slip.
Vanwege haar bijzondere werking komt de hydrodynamische vloeistofkoppeling cIders
aan de orde (zie band B), de overige slipkoppelingstypen worden in dit hoofdstuk
behandeld, op de viscokoppeling na, die in hoofdstuk 7 aan de orde komt.
De noodzaak van een slip koppeling
Zoals in hoofdstuk 2 bleek, is de verbrandingsmotor slechts in staat een aandrijfkoppel
te leveren als deze met een bepaalde rotatiefrequentie draait. De verbrandingsmotor
kan dus niet uit zichzelf aanlopen, maar heeft een startmotor nodig voor
het overbruggen van het gebied tussen stilstand en de minimale rotatiefrequentie, dat
is de rotatiefrequentie waarbij hij nog juist uit eigen kracht kan blijven draaien.
Weliswaar wordt door het inbouwen van een wisselbak bereikt, dat ook bij lage wielrotatiefrequenties
door de motor een voldoende hoog koppel kan worden geleverd,
maar het is met een wisselbak niet mogelijk, het 'gat' tussen wielrotatiefrequentie nul
159

en de minimale motorrotatiefrequentie te overbruggen. Daarom moet er tussen motor
en wielaandrijving een mechanisme worden ingebouwd, dat de niet-draaiende
wielen geleidelijk met de draaiende motor verbindt. Dit mechanisme is de hoofdkoppeling.
Is de auto eenmaal in beweging, dan wordt de koppeling bij wisselbakken die niet
onder belasting schakelen (zie hoofdstuk 4) ook gebruikt om de tandkrachten in de
wisselbak weg te nemen, zodat gemakkelijk geschakeld kan worden.
Doel en eisen
Het doel van de hoofdkoppeling is kortom het draaimoment van de motor over te
brengen en ervoor te zorgen dat de verbinding tussen motor en aandrijflijn te allen
tijde en onder alle omstandigheden verbroken of tot stand gebracht kan worden. Op
grond van zijn functie maakt men dan ook een onderscheid
ling en een schakelkoppeling.
tussen een wegrijkoppe-
Om aan dit doel te kunnen
voldoen:
beantwoorden, moet de koppeling aan de volgende eisen
- De koppeling moet soepel en geleide/ijk aanlopen: zij moet het mogelijk maken dat
met een auto zonder schokken of stoten vanuit stilstand kan worden weggereden.
Dit stelt speciale eisen aan de constructie, zodat niet alle bovengenoemde koppelingstypen
geschikt zijn voor dit doel. Een klauwkoppeling bij voorbeeld kent
tijdens het aangrijpen geen slipfase en komt dus niet in aanmerking.
- De koppeling moet torsietri//ingen dempen. Deze inmiddels zeer belangrijk geworden
functie wordt in dit hoofdstuk slechts kort aangestipt (zie vooral 3.2.5 en 3.2.6).
Omdat de in dit hoofdstuk behandelde oplossingen ter bestrijding van torsietrillingen
en de daaruit voortvloeiende lawaaiproduktie slechts een onderdeel vormen
van een totaalconcept van de gehele voertuigaandrijving, treft men een uitgebreide
behandeling van dit probleem aan in deel 7 van de Steinbuch-serie.
- De koppeling moet beveiliging bieden tegen overbelasting. Deze beveiliging wordt
verkregen door het slippen van de koppeling. Overbelasting kan bij voorbeeld ontstaan
door het plotseling blokkeren van de motor. Om beschadiging van de overige
delen in de aandrijflijn te voorkomen, is het gewenst dat plotseling optredende,
77 grote krachten enigszins worden onderdrukt. Bij maximale belasting mag de slip
é\.. niet groter zijn dan 2 %. Om dat te bereiken, moet de koppeling met een vei/ig-
j - heidsfactor werken: het koppel dat door de koppeling overgebracht kan worden,

Z
r - •
r}
1::
f
blijft dan namelijk slippen, de temperatuur loopt nog hoger op en het voeringmateriaal
verbrandt. -
f
- Het massatraagheidsmoment van de koppeling mag niet te groot zijn. Bij een te
groot massatraagheidsmoment van de koppelingsplaat (zie verderop) ontstaat het
idee dat de koppeling niet goed vrijkomt doordat de ingaande as van de wisselbak te
lang blijft doordraaien. Het inschakelen van de eerste of de achteruittrap gaat dan
met gekraak gepaard. Bovendien veroorzaakt een groot massatraagheidsmoment
een overmatige slijtage van de synchroniseerinrichting in de wisselbak (zie hoofdstuk
4). r f
~o~ .; J
G-L 0
(l L
Soorten wrijvingskoppeling
In de loop van de autohistorie is geprobeerd op verschillende manieren aan deze eisen
te voldoen. Om enig zicht in de veelheid van oplossingen te verkrijgen, biedt afbeelding
3.1 een mogelijke classificatie.
Beperken we ons verder tot de veruit meest toegepaste wrijvingskoppeling, dan
maakt men meestal een onderscheid in drie groepen, op grond van de richting, waarin
de koppelingskracht wordt uitgeoefend.
Men onderscheidt dan de axiale of plaatkoppeling, de radiale of segmentkoppeling,
?ok wel centrifugaalkoppeling genoemd, en de conische koppeling.
Het laatste type stamt uit het begin van de autotechniekhistorie en komt tegenwoordig
alleen nog voor in de synchroniseerinrichting van de wissel bak met handbediening
en in een enkele uitvoering van de 'overdrive'. De plaatkoppeling is heden ten dage,
zeker bij wissel bakken met handbediening, nagenoeg universeel.
In verreweg de meeste auto's is de hoofdkoppeling tegen het vliegwiel van de motor
gemonteerd, maar bij sommige auto's met een transaxle (zie hoofdstuk 2) is zij samengebouwd
met de wisselbak, de eindoverbrenging en het differentieel achterin de auto.
Meestal is de koppeling ondergebracht in een koppelingshuis, dat tegenwoordig dikwijls
geïntegreerd is in de behuizing van de wisselbak.
De plaatkoppeling
De enkelvoudige drogeplaatkoppeling (zie 3.2) is veruit de meest toegepaste. Tot na
de Tweede Wereldoorlog kwam de versie met meervoudige schroefveren het meeste
voor, en zij is tot op heden in bedrijfsauto's te vinden (zie Steinbuch deel 10). Voor
personenauto's is dit type inmiddels geheel verdrongen door de diafragmakoppeling,
waarbij de schroefveren zijn vervangen door een speciale, van radiale sleuven voorziene
schotel- of membraan veer (het Engelse woord voor membraan luidt 'diaphragm').
Ook voor bedrijfswagens zijn er ontwikkelingen aan de gang, om koppelingsconstructies
met schotelveer te maken.
Ook de enkelvoudige natteplaatkoppeling komt in de moderne autotechniek voor en
wel in combinatie met een stromingskoppeling. Men treft de behandeling ervan in
band Baan.
De meervoudige drogeplaatkoppeling komt in de personenautotechniek slechts zeer
sporadisch voor, alleen bij motoren met een zeer groot koppel (zie 3.3.2). Men moet
(! dit type niet verwarren met de dubbel uitgevoerde enkelvoudige drogeplaatkoppe-
\ ling, zoals die in de PDK-wisselbak van Porsche wordt toegepast en waarmee onder
belasting geschakeld kan worden (zie hoofdstuk 4).
De meeste drogeplaatkoppelingen zijn veerkoppelingen, maar in sommige gevallen
161

wordt deze veerkracht ondersteund door de centrifugaalwerking van speciale vlieggewichten.
Dergelijke centrifugaal bekrachtigde plaatkoppelingen behoren inmiddels
tot het verleden.
Nemen de centrifugaalgewichten de veerwerking geheel over, dan is sprake van een
centrifugale plaatkoppeling; deze wordt overwegend gebruikt als wegrijkoppeling,
maar in enkele gevallen heeft dit type de mogelijkheid tot ontkoppelen bij hoge rotatiefrequenties
en is zij dus geschikt als schakelkoppeling (zie 3.3.3).
De meervoudige natteplaatkoppeling wordt als hoofdkoppeling vooral in motorfietsen
toegepast. Met dit koppelingstype kan bij een beperkte inbouwruimte toch een groot
koppel worden overgebracht. Om de koppeling soepel te laten aangrijpen, kiest men
wel het samendrukbare kurk als voeringmateriaal. Omdat kurk niet tegen droge wrijving
bestand is, moet het gekoeld worden met olie. Daardoor wordt de wrijvingscoëfficiënt
verlaagd, zodat meer wrijvingsvlakken, dus meer platen moeten worden ge-
7 monteerd.
~~ r.O. Een lamellen koppeling is een bijzondere, varia~van de meervoudige natte~toppeling,
die tegenwoodig sporadisch als h"&bfdkoppeling voorkomt, zoals in de vorm
van een wegrijkoppeling in combinatie met een continuvariabele transmissie bij Fiat
en Ford (zie band B). Zeer veelvuldig is de lamellenkoppeling alsschakelkoppeling in
de automatische wisselbak te vinden (zie band B), terwijl men dit type ook aantreft als
wrijvingsopwekker in het differentieel met kunstmatig verhoogde inwendige wrijving
(zie hoofdstuk 7).
Een bijzonder type lamellenkoppeling is de viscokoppeling. De speciale siliconenvloeistof
doet hier echter niet zozeer dienst als koelmiddel, maar is gekozen op grond
van haar specifieke wrijvingseigenschappen, die een variabele koppeloverbrenging
mogelijk maken. Zij komt niet als hoofdkoppeling voor, maar wordt toegepast in
differentieels met kunstmatig verhoogde inwendige wrijving en in vierwielaandrijfsystemen
(zie hoofdstuk 7).
Behalve deze meervoudige, bestaat er ook een enkelvoudige viscokoppeling. Dit type
treft men niet in de aandrijftijn aan, maar wordt bij voorbeeld toegepast in de aandrijving
van een 'zelfdenkende' koelventilateur (zie Steinbuch deel 7). De meervoudige
viscokoppeling wordt ook wel als overbruggingskoppeling in een koppelomvormer
gebruikt (zie band B) .
.-- De centrifugaalkoppeling
De term 'centrifugaalkoppeling' is verw~d, omdat er ook plaatkoppelingen bestaan
die geheel of gedeeltelijk op basis van centrifugaalwerking functioneren. In
feite wordt deze term in de autotechniek dan ook dikwijls gebruikt als aanduiding van
de centrifugale plaatkoppeling. Om dit type van de werkelijke centrifugaalkoppeling
te onderscheiden wordt het ook wel een axiale of indirecte centrifugaalkoppeling genoemd.
o Een werkelijke centrifugaalkoppeling is echter de radiale of directe centrifugaalkoppe-
C ling, beter bekend als segmentkoppeling , waarbij de koppeling als een remtrommel is
uitgevoerd en de cirkelsegmentvormige wrijvingsvlakken op speciale schoenen zijn
gemonteerd, die bij toenemende rotatiefrequentie tegen de trommel gaan aanliggen
(zie 3.3.4). Dit koppelingstype is uitsluitend als wegrijkoppeling te gebruiken, omdat
ontkoppelen bij hoge rotatiefrequenties niet mogelijk is. In combinatie met een wisselbak
met handbediening is dan ook steeds een extra schakelkoppeling noodzakelijk.
162

De segmentkoppeling komt in moderne auto's niet meer als hoofdkoppeling, echter
wel nog sporadisch als overbruggingskoppeling van een vloeistofkoppelomvormer
voor (zie band B).
De elektromagnetische koppeling
Ook de term 'elektromagnetische koppeling' kan verwarring wekken, omdat men er
twee principieel verschillende koppelingstypen mee kan aanduiden.
Bij de elektromagnetische plaatkoppeling wordt het motorkoppel overgebracht door?
wrijving, terwijl de bedieningskracht verkregen wordt door elektromagnetisme. Dit )
type komt niet meer als hoofdkoppeling in de moderne personenauto voor. l
Bij de elektromagnetische poederkoppeling zorgt het in een spleet tussen de te koppelen
delen ondergebrachte metaalpoeder voor de koppeloverdracht, doordat het
namelijk onder invloed van een magnetisch veld verhardt (zie 3.3.5). Een variant
hierop, waarbij de koppelingskracht rechtstreeks door een elektromagnetisch veld
wordt geleverd zonder tussenkomst van metaalpoeder , treft men aan in toepassingen
waarbij het over te brengen koppel gering is zoals bij de aandrijving van de pomp van
de airconditioning en de elektromagnetisch gekoppelde koelventilateur (zie deel 8
van de Steinbuch-serie).
De koppelingsbediening
Zowel de elektromagnetische plaatkoppeling als de poederkoppeling komen of kwamen
als automatische koppelingen voor, maar uit de aard van hun werking behoren
ook de segmentkoppeling en de centrifugale plaatkoppeling tot deze groep, evenals
de vloeistofkoppelingen.
Is een koppeling niet automatisch, dan is zij steeds voorzien van voetbediening (alleen
sommige invalideauto's hebben handbediening).
De voetbediening kan mechanisch (via een stangenstelsel of een kabel, zie 3.4.2),
pneumatisch (zie 3.3.3) of hydraulisch plaatsvinden, al dan niet met bekrachtiging (zie
3.4.3).
Ook is het tegenwoordig mogelijk, de bediening met behulp van een elektronisch
regelsysteem te automatiseren (zie 3.4.4). Ook dan wordt wel van een 'automatische
koppeling' gesproken, maar om dergelijke systemen te onderscheiden van de 'intrinsiek
automatische' koppelingen (waarbij de variatie van de koppelingskracht, dus \
de slipvariatie, niet door een ingreep van de bestuurder tot stand komt) is het beter
van een 'geautomatiseerde koppeling' te spreken.
De automatische koppeling komt voornamelijk in combinatie met een automatische
of halfautomatische transmissie voor.
Bij de automatische transmissie geschiedt niet alleen het koppelen tijdens het wegrijden,
maar ook tijdens het schakelen geheel automatisch.
Bij de halfautomatische transmissie kan automatisch vanuit stilstand worden opgetrokken.
Tijdens het overschakelen van de ene naar de andere overbrengingstrap
vindt het koppelen en ontkoppelen plaats nadat de bestuurder een handeling heeft
verricht, zoals het bewegen van de bedieningshendel of het loslaten of intrappen van
het gaspedaal.
De 'halfautomaat', die in de jaren zestig in allerlei pneumatische en hydraulische
varianten op de markt verscheen en inmiddels definitief van het toneel verdwenen
163

leek, maakt een goede kans op een rentree vanwege de mogelijkheden die de moderne
elektronica biedt om in te grijpen in de conventionele koppelingsbediening. Dergelijke
systemen doen vooral in Europa opnieuw hun intrede, omdat de Europese automobilist
wantrouwig staat tegen de volautomatische wisselbak, die een hoger brandstofverbruik
veroorzaakt en de op ons continent zo geliefde 'schakelpook' overbodig
maakt.
De halfautomaat is de poging van de auto-industrie, de Westeuropese automobilist te
laten wennen aan een automatisering van de aandrijflijn.
Een geheel nieuwe ontwikkeling, veelbelovend in verband met de mogelijke combinatie
met een elektronisch regelsysteem, is de zogenaamde elektrovisceuze koppeling,
ook wel, in een letterlijke vertaling uit het Amerikaans, elektroreostatische koppeling
genoemd. Dergelijke koppelingen bevatten een speciale siliconenvloeistof, die onder
invloed van een elektrische stroom van viscositeit verandert, zodat ook geheel nieuwe
toepassingen van schokdempers, motorophangingen en dergelijke mogelijk worden.
Dergelijke oplossingen brengen het elektronisch koppelingsmanagement naderbij,
dat in combinatie met een aandrijflijn- en een motormanagement-systeem de bestuur-
), der van koppelings- en schakelt aken bevrijdt.
I~ In een verder stadium van ontwikkeling bevindt zich de zogenaamde ~ertie!wppeling
r rio ~ (Schwungnutzkupplung), toegepast in auto's met een hybridische aandrijving. Een
Hb' hybridische aandrijving is een combinatie van een elektromotor met een ander type
energiebron, meestal een verbrandingsmotor. Tussen de beide energiebronnen is een
door twee conventionele koppelingen ingesloten rotatie massa aangebracht, die de
verbrandingsmotor weer op toeren brengt nadat deze, bij voorbeeld in het stadsverkeer
voor een verkeerslicht, tot stilstand is gebracht.
/- ' r r /
'Yr-PI..t II1LUI(t V!l'f' ,;- :.."n)1£-
Toeleveranciers I
Wrijvingskoppelingen worden door verschillende gespecialiseerde fabrikanten geproduceerd,
maar er zijn ook autoproducenten die hun eigen koppelingen maken.
De grootste Europese koppelingenproducent is het Franse Valeo (waarin het vroegere
merk Verto is opgenomen), dat 50 % van de Europese markt in handen heeft. Op
de relatief kleine Amerikaanse markt (ongeveer 90 % van de personenauto's is daar
voorzien van een automatische transmissie) heeft Valeo een marktaandeel van 30 %.
Samen met Valeo behoren het Westduitse merk Sachs (van het concern Fichtel &
Sachs, sterk vertegenwoordigd in de bedrijfsvoertuigmarkt) en LuK (Lamellen- und
Kupplungsbau, s~erk vertegenwoordigd in de markt van landbouwtrekkerkoppelingen
en voor de helft in handen van Valeo) tot de drie grootste leveranciers van
Europa.
Daarnaast speelt in Europa ook het merk Borg & Beck een rol, geleverd door het
Engelse AP (Automotive Products, onderdeel van de BBA-groep) dat deze koppelingen
in licentie bouwt van het Amerikaanse Borg-Warner. Ook de merken Long
en Rockford behoren tot het Borg-Warner-concern. Andere Amerikaanse merken
zijn Laycock, RockweIl en Quinton Hazell.
Lamellenkoppelingen worden onder andere vervaardigd door Uni-Cardan (onderdeel
van de Engelse GKN-groep), dat samen met ZF ook een succesvolle viscokoppeling
produceert.
/) De grootste Japanse koppelingenfabrikant is Daikin, gevolgd door respectievelijk
Aisin Seiki, Atsugi Unisia en Fuji Chemica\.
~
164

3.2 DE ENKELVOUDIGE DROGEPLAATKOPPELING MET CONSTANTE
KOPPELINGSKRACHT
3.2.1 Inleiding
De enkelvoudige drogeplaatkoppeling met constante koppelingskracht wordt vrijwel
universeel in personenauto's als hoofdkoppeling toegepast.
Dit koppelingstype bestaat uit drie hoofdonderdelen (afb. 3.2): een ringvormige metalen
wrijvingsvlak aan de motorzijde, aangebracht op het vliegwiel van de motor (zie
3.2.6), een koppelingsplaat, aan beide zijden voorzien van een eveneens ringvormige
koppelingsplaatvoering (zie 3.2.5), en een metalen drukplaat of drukring, die deel
uitmaakt van de drukgroep (zie 3.2.4). De drukgroep is met bouten op het vliegwiel
bevestigd en is voorzien van een verend element dat de aandrukkracht of koppelingskracht
verzorgt. Deze kracht is axiaal (parallel aan de draaiingsas van de koppeling)
gericht, zodat dit type ook wel axiale koppeling wordt genoemd. De koppelingsplaat
is met spiebanen op de ingaande as (ook wel primaire as,prise-as genoemd, zie hoofdstuk
4) van de wisselbak verschuifbaar, maar niet verdraaibaar bevestigd.
Afb. 3.2. De diafragma koppeling
I. motorblok
2. koppelingsr.uis
3. vliegwiel met
starterkrans
4. koppelingsplaatvoering
5. drukgroepdeksel
6. bladveer
7. diafragmaveer
8. ontkoppelingslager met
geleidebus
9. primaire of ingaande as
10. ontkoppelingsvork
11. drukgroepbout
12"tangentiële
( koppelingsplaatveer
13. koppelingsplaatn~f
met spiebaanverbinding
14. toplager , uitgevoerd
als naaldlager
15. krukas
15----;--
2 3 4 5
J!
/r-
14 1312 11
165
10

Het verend element is zodanig in de drukgroep aangebracht, dat het door middel van
een hejboomprincipe van de drukplaat kan worden gelicht. Dat gebeurt met behulp
van een ontkoppelingslager (zie 3.2.7), dat het eindpunt vormt van de koppelingsbediening.
Het werkingsprincipe van de wrijvingsplaatkoppeling is schematisch in afbeelding 3.3
weergegeven. In afbeelding 3.3a zijn de te koppelen delen nog van elkaar gescheiden
in een aandrijvend en aangedreven deel; tussen motor en aandrijflijn bestaat geen
verbinding: de koppeling is ontkoppeld. Daarbij dient men zich het aandrijvende deel
voor te stellen als het vliegwiel én de daarop bevestigde drukgroep, terwijl het aangedreven
deel gevormd wordt door de op de ingaande as niet-draaibaar bevestigde
koppelingsplaat.
In afbeelding 3.3b bewegen de wrijvingsvlakken met matige kracht tegen elkaar en
het aangedreven deel gaat meedraaien. Naarmate de aandrukkracht toeneemt, wordt
het aandrijvend gedeelte meer afgeremd en het aangedreven deel meer versneld.
Glijdende wrijving gaat op een gegeven ogenblik over in stilstaande wrijving. In afbeelding
3.3c is de gekoppelde toestand weergegeven: beide delen draaien met dezelfde
hoeksnelheid. Het draai moment van de motor wordt dus door middel van wrijving
in de koppeling overgebracht.
aangedreven deel met
aandrijflijn verbonden
aandrijvend deel met
motorkrukas verbonden
a b c
Afb. 3.3. Het werkingsprincipe van de plaatkoppeling
In deze paragraaf wordt eerst de grootte van het door de koppeling over te brengen
motorkoppel bepaald uit de hoofdmaten van de koppeling (3.2.2), waarna nader
wordt ingegaan op de opbouwen werking van de standaarduitvoering van de enkelvoudige
drogeplaatkoppeling (3.2.3). In de daaropvolgende paragrafen komen de
bijzondere uitvoeringsvormen van de reeds genoemde hoofdonderdelen van de koppeling
aan de orde.
3.2.2 Het over te brengen koppel
Het koppel Tk dat met een plaatkoppeling maximaal kan worden overgebracht wordt
bepaald door de totale wrijvingskracht Fw aan de wrijvingsvlakken en de gemiddelde
straal rw van deze wrijvingsvlakken (afb. 3.4):
166

F n normaalkracht
F w totale wrijvingskracht
r w gemiddelde wrijvingsstraai
Afb. 3.4. Berekening van het door de plaatkoppeling
over te brengen koppel
a de krachten op de wrijvingsvlakken
b exacte bepaling van de gemiddelde wrijvingsstraai
r•.
r j , dj inwendige straal, diameter van de wrijvingsring
r u , d u uitwendige straal, diameter van de
wrijvingsring
[Nm] (3.1)
Volgens de wrijvingswet van Coulomb is deze wrijvingskracht evenredig met de aandrukkracht
of normaalkracht F n (beter bekend als koppelingskracht) en met de wrijvingscoëfficiënt
f.l als evenredigheidsfactor. Formule 3.1 kan dus ook geschreven worden
als: T k = wFnr w • Voor meer wrijvingsvlakken z geldt dan:
[Nm] (3.2)
fl varieert bij een drogeplaatkoppeling tussen 0,2 en 0,4, bij een natteplaatkoppeling
tussen 0,04 en 0,06.
r w is de straal van de 'wrijvingscirkel' , dat is de denkbeeldige cirkel waarop de wrijvingskracht
geacht wordt aan te grijpen. In de praktijk rekent men meestal met het
rekenkundig gemiddelde van de uitwendige straal r u en de inwendige straal rj;
[m] (3.3)
Verderop zal een exactere formule voor rw worden afgeleid (zie formule 3.3a).
Om van een gelijkmatige aanligging van de wrijvingsvlakken verzekerd te zijn, kiest
men de inwendige en uitwendige diameter zodanig dat de verhouding d/du ongeveer
0,6 ... 0,7 is. Het ongelijkmatig aanliggen van de wrijvingsvlakken veroorzaakt plaatselijk
hoge temperaturen, terwijl de vlaktedruk en de slijtage hoog zijn.
De vlaktedruk
De vlaktedruk 0v is de druk die ten gevolge van de normaalkracht Fn op het ringvormig
oppervlak van de plaatvoeringen ontstaat:
167

Fn
Fn
(J = ---- = --v
t (d~ - df) 1t(r~ - rf)
[Pa] (3.4)
De vlaktedruk is mede bepalend voor de slijtage van de wrijvingsvlakken bij normaal
gebruik. Daarom zal voor koppelingen die vaak gebruikt worden om het voertuig
vanuit stilstand in beweging te zetten (denk bij voorbeeld aan stadsbussen en bestelauto's),
de vlaktedruk aanzienlijk lager dienen te zijn dan bij koppelingen die minder
vaak gebruikt worden, zoals in toerbussen en personenauto's.
Afhankelijk van het gebruiksdoel van de koppeling mag de vlaktedruk een bepaalde
waarde niet te boven gaan. Deze toelaatbare vlaktedruk avbedraagt voor een drogeplaatkoppeling
4.10 5 •.• 6.10 5 Pa en voor een natteplaatkoppeling 10 5 ..• 2.10 5 Pa, oplopend
tot 15.10 5 ... 2.10 6 Pa voor gesinterde voeringen (zie 3.2.5) als wrijvingsvlakken.
De wrijvingsstraai
Een exacte bepaling van de wrijvingsstraai rw volgt uit de combinatie van de formules
3.2 en 3.4. Uit formule 3.4 volgt immers dat F n = ov.n(ru2-rj2).lngevuld in formule 3.2
levert dat:
[Nm] (3.5)
Nu is (zie afb. 3.4b) het koppel dat met de koppeling overgebracht kan worden gelijk
aan de som van alle wrijvingsmomentjes !lMw = !lFw'r die aan de wrijvingsvlakken
werken. Dus Tk = "1:.(!lFw'r). Nu geldt voor het wrijvingskracht je !lFw = !l(FnP),
zodat men op grond van formule 3.4 kan schrijven !lFw = 0v.!lA 'p. Voor het oppervlak
!lA van de smalle wrijvingsring kan men schrijven: 2n'r.!lr, waarin !lr de breedte
van de wrijvingsring voorstelt, zodat ontstaat:
Met behulp van de Hogere Wiskunde kan men deze som exact bepalen (namelijk
door te integreren tussen de grenzen ru en r;):
[Nm]
De uitdrukkingen 3.5 en 3.6 moeten aan elkaar gelijk zijn, zodat moet gelden: (ru 2 -
ri 2 )'r w = t (r} - r?). Daaruit volgt voor de gemiddelde wrijvingsstraai waarop de wrijvingskracht
werkt:
Cm]
(3.6)
(3.3a)
Het verband tussen koppelingskracht en de plaatafmetingen
Naarmate de koppeling een groter koppel moet overbrengen is een grotere koppelingskracht
óf een grotere plaatdiameter nodig. Als een grotere koppelingskracht vereist
is, neemt de vlaktedruk toe. Wordt voor een grotere plaatdiameter gekozen, dan
neemt de vlaktedruk af.
168

Omdat de energie bij het optrekken vanuit stilstand in de vorm van warmte in de
koppeling terechtkomt (zie verderop) waardoor de temperatuur ervan stijgt, neemt
men voor voertuigen die vaak moeten optrekken (zoals een stadsbus) een grotere
koppelingsplaat. Hierdoor is ook de slijtage minder.
Op grond van de hier uiteengezette relatie geeft de maximaal toelaatbare vlaktedruk
een goede indruk van de thermische belasting en de levensduur.
Het aanloopdiagram
De grootste belasting van de wrijvingskoppeling treedt op bij het wegrijden vanuit
stilstand: het aanlopen van de koppeling. Afbeelding 3.5 geeft de elementen die in het
aanloopproces een rol spelen, schematisch weer.
Afb. 3.5. De factoren die bij het aanlopen van de koppeling een rol spelen
h"""-T 11lJ. r- :
.-./
Tijdens het koppelen neemt de motorrotatiefrequentie af. Daaruit volgt dat de draai- ?
ende motordelen vertraagd zijn door een koppel, uitgeoefend op de krukas. Dat kan I)
alleen als aan de koppeling een groter koppel wordt afgegeven dan door de verbran- C
dingskrachten aan de krukas wordt toegevoerd. ,)
Aan de motorzijde van de koppeling werkt het draaimoment van de motor Tm aandrijvend.
Het massatraagheidsmoment Jm wordt bepaald door alle draaiende delen
van de motor zoals het vliegwiel met de krukas, een deel van de drijfstang, de nokkenas,
het anker van de draaistroomgenerator en de waterpomp.
Aan de voertuigzijde van de koppeling werken de aandrijflijn en de rijweerstanden
remmend met het koppel Tv. Het massatraagheidsmoment van alle aandrijflijndelen
zoals de tandwielen, de aandrijfassen, de eindreductie met differentieel en de wielen
is voorgesteld door Jv terwijl hier ook de translerende voertuigmassa in verrekend is,
alles gereduceerd naar de as van de koppeling (zie voor het begrip 'gereduceerde
massa' deel 4 van de Steinbuch-serie).
Het verloop van de hoeksnelheid Wm van de motor en de hoeksnelheid Wv van het deel
van de koppeling dat verbonden is met de aandrijflijn wordt in een aanloopdiagram
weergegeven (afb. 3.6). Op het moment dat het koppelen begint (t = 0), draait de
motor met de hoeksnelheid WmO en staat het voertuig stil (wvO). Het koppelingsmoment
Tk werkt direct met een maximale en vaste waarde door een constant aangenomen ')
aandrukkracht en wrijvingscoëfficiënt. Gelijktijdig geeft de motor het maximale (,
draai moment af dat ook constant verondersteld wordt.
Het koppelingsmoment werkt enerzijds remmend op de motor en is er de oorzaak van
dat de hoeksnelheid van de motor afneemt. Anderzijds werkt het koppelingsmoment
169

2
Is
aanloo tïd
la
s
tijd I
Afb. 3.6. Hel aanloopdiagram
(gelineariseerd)
aandrijvend Op de voertuigzijde van de koppeling zodat het voertuig in beweging
komt. Omdat het koppelingsmoment T k en het draaimoment van de motor Tm constant
zijn, neemt de hoeksnelheid van de motor eenparig af (am is constant). In het
vereenvoudigde aanloopdiagram (afb. 3.6) zijn de hoeksnelheidslijnen dus recht.
De mate waarin de motorhoeksnelheid gedurende de sliptijd afneemt, is afhankelijk
van het koppelingsmoment, het draai moment en het massatraagheidsmoment van de
motor. Gedurende de s/iplijd Is geldt immers: T k = Tm + Jm.am, zodat de hoekvertraging
van de motor geschreven kan worden als a m = (Tk - Tm)/Jm. De hoekversnelling
van de motor verkrijgt men eenvoudig door het teken van am te veranderen,
zodat:
Cl: =
m
Omdat de hoeksnelheid van de versnelde of vertraagde motor geschreven kan worden
als Wm = w mu + am.t. volgt dus voor de vertraagde motor:
Zoals gezegd, zorgt het koppelingsmoment er eveneens voor dat de hoeksnelheid van
het aangedreven deel van de koppeling W v toeneemt.
De hoekversnelling a v wordt bepaald door het koppelingsmoment Tk• het aandrijfmoment
Tv nodig om de rijweerstanden te overwinnen en het massatraagheidsmoment
J v ' Gedurende de sliptijd geldt voor de voertuigzijde van de koppeling dus
T k = Tv + J,'a" zodat voor de hoekversnelling van de koppe/ingsplaatas (ingaande as
van de wisselbak) geldt:
(3.7)
(3.8)
Cl: , =
(3.9)
De hoeksnelheid wordt dan: w, = WvO + av.t, zodat:
(3.10)
De hoeksnelheid van de motor blijft afnemen en die van de koppelingsas met kop-
170

pelingsplaat toenemen tot beide gelijk zijn in het koppelpunt K. De sliptijd is dan ten
einde.
Na het koppelpunt K zullen de hoeksnelheid van de motor W m en de hoeksnelheid van
de aandrijforganen Wv in gelijke mate toenemen (er is immers geen slip meer); deze
gemeenschappelijke hoeksnelheid noemen we Wmv en de periode waarin dat gebeurt,
is de versnellingstijd t a • De koppeling is dan gekoppeld en het wrijvingsmoment in de
koppeling neemt de grenswaarde aan. Deze waarde is lager dan Tk omdat de motor
door de koppeling niet meer afgeremd wordt. Het is zelfs zo dat een deel van het
motorkoppel na het passeren van het koppelpunt K nodig is om de roterende delen in
de motor te versnellen (zie hiertoe het arbeidsplan, verderop). Alle roterende delen
in het voertuig met massatraagheid J m + Jv worden na het koppel punt K door het
moment Tm - Tv versneld zodat Tm - Tv = (Jm + Jv)amv'
De gemeenschappelijke hoekversnelling van motor en aandrijflijn is dus gelijk aan:
En de hoeksnelheid wordt dan Wmv = Wk + amv.t, zodat:
Nu geldt voor de hoeksnelheid in het koppelpunt blijkens afbeelding 3.6:
De beginsnelheid van het voertuig is nul (wvo = 0) zodat: WmO= (av-am)ts• Desliptijd
kan dus bepaald worden met:
t,= ~\' - (Xm
(3.11)
(3.12)
(3.13)
[sJ (3.14)
Uit formule 3.13 volgt (bij WvO= 0): Wk = av.t s ' Vult men formule 3.14 in deze uitdrukking
in, dan ontstaat voor de hoeksnelheid in het koppelpunt:
(3.15)
Aan het einde van de aanlooptijd wordt de oorspronkelijke motorhoeksnelheid W mO
weer bereikt, zodat:
(3.16)
Isoleert men uit deze vergelijking t a en vult men voor Wk de uitdrukking 3.15 in, dan
ontstaat na enige rangschikking voor de versnellingstijd:
-WmO.:Xm
t =----a
:Xmv(:Xv - :xm)
[sJ (3.17)
171

De totale aanlooptijd t, + t a volgt uit de formules 3.14 en 3.17, waaruit na enige vereenvoudiging
ontstaat:
WmO ::t:mv -::t:m
ts+ta=-_._-- CXmv :Xv -::t:m
[sJ (3.18)
Indien voor a m , a v en a mv de eerder gevonden uitdrukkingen 3.7,3.9 en 3.11 worden
ingevuld, volgt na vereenvoudigen:
[sJ (3.18a)
De gemiddelde hoekversnelling van het voertuigdeel van de koppeling (gemiddeld
over de gehele aanlooptijd) is gelijk aan a vgem = wmO/(t, + t.). Vult men voor de term
tussen haakjes formule 3.18a in, dan leidt dat na enige vereenvoudiging tot:
(3.19)
De aanlooptijd wordt als beëindigd beschouwd wanneer de beginhoeksnelheid van de
motor WmO wordt bereikt. Men doet dit, omdat in de praktijk het koppelpuht K moei-
- - r
lijk te bepalen valt: het eind van de sliptijd hangt van een groot aantal factoren afr
onder andere van de bestuurder. l/wI ?fin ct cV; c:J.C.~~
Men doet er goed aan te beseffen, dat het hier een aanloopdiagram betreft: na de
aanlooptijd kan het voertuig verder versneld worden, maar dat valt niet meer onder
~
'aanloop' maar onder 'normaal
diagrammen worden opgesteld.
bedrijf'. Ook voor het schakelen kunnen dergelijke
Uit vergelijking 3.19 blijkt dat de gemiddelde v9.ertuigversnelling uitsluitend afhankelijk
is van het motorkoppel Tm' het momen~~~'i

nemen en de snelheid van de voertuigzijde van de koppeling relatief weinig toenemen.
Geleidelijkaan zal de motor in verhouding meer afgeremd worden en de voertuigzijde
van de koppeling meer in snelheid toenemen doordat de koppeling beter
gaat werken. Het wrijvingsmoment neemt toe. In werkelijkheid verlopen de hoeksnelheden
als functie van de sliptijd dan ook niet lineair maar zoals de streeplijn in
afb. 3.6 weergeeft. Het gemiddelde verloop blijft echter gelijk. Het werkelijke verloop
van de hoeksnelheid in de versnellingsperiode Wmv wordt bepaald door het motorkoppel
enerzijds en de rijweerstanden anderzijds. Zijn deze waarden constant dan
is het verloop lineair.
Het arbeidsplant --J' ' 'l'attt
Tijdens het aanlopen van de koppeling vinden er een aantal energieomzettingen
plaats. Ten eerste is er de motor die in de vorm van het draaimoment arbeid levert.
Dan is er het vliegwiel met alle draaiende delen van de motor waarin een hoeveelheid
kinetische energie is opgeslagen. Door het koppelingsmoment wordt dit vliegwiel
afgeremd, dat daardoor arbeid levert. Van deze gezamenlijk geleverde arbeid wordt
in de sliptijd door wrijving een deel omgezet in warmte en wordt een deel via de
koppeling doorgegeven aan de aandrijflijn om het voertuig in beweging te zetten.
Gedurende de versnellingstijd moet het vliegwiel weer op snelheid gebracht worden.
Daarvoor is een deel van de motorarbeid gereserveerd. Om het voertuig te versnellen,
is dus slechts een deel van het door de motor geleverde
baar.
draaimoment beschik-
Inzicht in deze energieverdeling tijdens het aanlopen van de koppeling geeft het arbeidsplan:
in afbeelding 3.7 is het verloop van het vermogen P als functie van de tijd t
gegeven; het oppervlak van het diagram komt overeen met een hoeveelheid arbeid of
energie, want p.t = W. De P-lijnen in het arbeidsplan zijn recht, omdat net als bij het
aanloopdiagram het draaimoment van de motor verondersteld wordt, constant te
zijn. P = T.w wordt dus P = c.w met c als constante.
Een overzicht van de betekenis van de lijnen in het arbeidsplan is in Tabel 3.1 gegeven.
Als bijzonderheid valt waar te nemen dat op het ogenblik (na tk seconden) dat de
koppeling slipvrij gaat werken, het wrijvingsmoment in de koppeling afneemt. Die
afname komt overeen met de afname van het koppelingsvermogen van JD naar JE in
het arbeidsplan. Dit vindt zijn oorzaak in het feit dat de koppeling het vliegwiel moet
afremmen gedurende de sliptijd. Tijdens de versnellingstijd wordt het vliegwiel door
de motor versneld. De koppeling hoeft dan slechts het motorkoppel, verminderd met
het moment nodig om het vliegwiel te versnellen, over te brengen. Het koppelmoment
stelt zich hiertoe vanzelf in op de grenswaarde.
Tabel 3.2 geeft een overzicht van de betekenis van de oppervlakken in het arbeids-
?
plan. Vooral het oppervlak OCD is van belang: deze geeft de hoeveelheid arbeid aan
die omgezet wordt in warmte. Uit deze warmte kan de temperatuurstijging van de
) koppeling en met name van het voeringmateriaal berekend worden.
De veiligheidsfactor
Om er verzekerd van te zijn dat de koppeling in gekoppelde toestand slipvrij werkt,
moet het koppel dat door de koppeling maximaal overgebracht kan worden groter
zijn dan het maximale motorkoppel. Anderzijds mag het maximale wrijvingskoppel
ook weer niet te groot zijn, om te voorkomen dat door overbelasting (bij voorbeeld
173

M
M'
Afb. 3.7. Het arbeidsp/atl
bij het plotseling blokkeren van de motor) de overige aandrijflijndelen beschadigd
raken. De beveiliging wordt verkregen door de koppeling bij een bepaalde waarde
van het over te brengen koppel te laten slippen. Dit wordt uitgedrukt door de veiligheidsfactor
À van de koppeling, dat is de verhouding tussen het maximaal over te
brengen koppel T kmax en het maximale motorkoppel. Deze is uit het arbeidsplan af te
lezen:
. Ik oe
1,=-=--
Tm OA
[-J (3.20)
In de praktijk bedraagt de veiligheidsfactor 1,2 ... 2,0; hij zal variëren afhankelijk van
de toestand van de koppeling en de motor.
De warmteontwikkeling
In het algemeen geldt, dat het volume van de plaatvoering bepalend is voorde temperatuurstijging
ervan. Dit volume wordt in belangrijke mate bepaald door het plaatoppervlak.
De opgegeven maximaal toelaatbare vlaktedruk weerspiegelt deze relatie,
omdat er een verband bestaat tussen het maximaal door de koppeling over te brengen
koppel en het maximale motorkoppel.
Uit het arbeidsplan kan de ontwikkelde wrijvingswarmte worden bepaald. De ontwikkelde
warmte is gelijk aan de arbeid, zoals voorgesteld door het oppervlak van
driehoek OCD (Q = W) en bedraagt dus (aangezien W = p.t en P = T.m):
174
[JJ (3.21)

TaheI3.!. Overzichl van de vermogens gedurende de slipl ijd Is bij hel koppelpunl Ik en gedurende
de I'ersnellingslijd la
lijn betekenis tijd vermogen P
OA afgegeven effectief motorvermogen 1=0 Tm'wmo
AC vermogen van het vliegwiel om arbeid te verrichten 1=0 lm"(Xm' Wmo
OC totaal door de koppeling opgenomen vermogen 1=0 T k '(Omo
AB verloop van het effectief motorvermogen Is Tm'wm
CD verloop van het koppelingsvermogen (het totaal
opgenomen vermogen door de koppeling) Is T.'wm
00 verloop van het vermogen dat beschikbaar is om
het voertuig aan te drijven (vermogen aan de
voertuigzijde van de koppeling) Is Tk'w,
OH verloop van het vermogen nodig om de aandrijfen
rijweerstand te overwinnen I, F'I'
JB door motor afgegeven effectief motorvermogen I = Ik Tm'Wm = Tk 'Wk
BO door vliegwiel afgegeven vermogen 1= t k irn'am'Wk
JO door koppeling opgenomen vermogen en aan de
voertuigzijde afgegeven 1= t k Tk • U""
JH vermogen om aandrijf- en rijweerstanden te
overWinnen I = Ik F.\'
HO vermogen beschikbaar om hel voertuig te
versnellen 1= t k (Tk - T,,)Wk
JE door koppeling opgenomen en aan de voertuigzijde
afgegeven I =~ (Tm - Jm' ~mv) Wk
HE vermogen beschikbaar om het voertuig te versnellen I =~ J...'::x v ' Wk
BE door vliegwiel opgenomen vermogen I =~ Jm"lÁmv'Wk
BF verloop van het effectief motorvermogen la Tm'wmv
EG verloop van het koppelingsvermogen beschikbaar
om het voertuig aan te drijven la ~'Wmv
Hl verloop van het vermogen nodig om de aandrijfen
rijweerstanden te overwinnen la F'\'
KF effectief motorvermogen I = Ik + la Tm "UJ mv
KG koppelingsvermogen om het voertuig aan te drijven I = Ik + la 7k'wmv
KI vermogen om aandrijf- en rijweerstanden te
overwinnen I = Ik + la F.\'
IG vermogen beschikbaar om het voertuig te versnellen I = Ik + la Jv'll:m\"Wm\l
Tabe/3.2. Overzicht van de arbeid (energie) uil het arbeidsp/an gedurende de s/ip- en
versnellingslijd
oppervlak betekenis tijd arbeid/energie
OABJO geleverde arbeid door het draaimoment van
de motor I, Tm(wmo + Wk)!I,
ACOBA geleverde arbeid door het vliegwiel I, Jm' ~m(wmo + Wk)!I,
OCOO door wrijving in warmte omgezette energie I, T.'Wmo'!I,
OOJO nuttige arbeid beschikbaar om het voertuig
aan te drijven I, Tk'Wk't',
JBFKJ geleverde arbeid door het draai moment van
de motor 'a Tm(wmo + wkHla
EBFGE benodigde arbeid om het vliegwiel te
versnellen (de oppervlakken ACDBA en
EBFGE zijn gelijk) 'a Jm '~m,'(Wmo + Wk)!la
JEGKF nuttige arbeid beschikbaar om het voertuig
aan te drijven 'a (Tm - Jm' ~mv)(wmo + wk!tla
175

motorarbeid
Wm (oppervlak OCDJ)
W, aandrijfarbeid
(oppervlak ODJ)
0' opgenomen door
voeringmaleriaal
0" afgevoerd via drukring,
vliegwiel en straling
Afb. 3.8. De energiebalans van de koppeling
lussen plaat -
!'.T
!'.T
- voering
~ wrijvingsvlak
-0'-
Afb. 3.9. Het temperatuurverloop
in de koppelingsplaatvoering
Deze warmte Q wordt door de koppeling in z'n geheel opgenomen en als volgt verdeeld
(afb. 3.8): ongeveer 50 % van de totale warmte wordt opgenomen door het
vliegwiel en de drukring; bovendien wordt een deel via straling en geleiding afgevoerd.
De overige warmte (Q'), ook ongeveer 50 %, wordt opgenomen door het voeringmateriaal
van de koppelingsplaat en heeft een temperatuurstijging ~Tvan deze
plaat tot gevolg:
Q' = /II'c.I',.T [1] (3.22)
De massa van het voeringmateriaal is gelijk aan het volume maal de dichtheid Q. Het
volume is gelijk aan het oppervlak A maal de dikte Ó, zodat:
[kg] (3.23)
De soortelijke warmte c van het voeringmateriaal bedraagt ongeveer 0,85 kJ/kgK, de
dichtheid Q ligt tussen 1,5 en 2,0 kglm 3 •
De gemiddelde eindtemperatuur van het voeringmateriaal is:
[K] (3.24)
Nemen we aan dat op het moment dat de warmtetoevoer stopt, de warmtestroom
precies tot aan de tussenplaat is doorgedrongen, dan verloopt de temperatuur in het
voeringmateriaal zoals in afbeelding 3.9 is weergegeven. Volgens deze afbeelding
geldt: T gem = 4(Tmax + Tbegin),zodat de maximale oppervlaktetemperatuur dan bedraagt:
176
[K] (3.25)

Direct uit de afbeelding valt af te lezen:
[KJ (3.25a)
Door berekeningen aan koppelingen uit te voeren, krijgt men een beter inzicht in de
theoretische achtergronden en werking van koppelingen. Ook kunnen de oorzaken
van slijtage worden vastgesteld. Voor het ontwerpen en construeren van koppelingen,
zeker als er specifieke eisen worden gesteld, wordt meestal van ingewikkelder 2
ervaringsiormules uitgegaan, waarin meer invloedsfactoren zijn verJisconteerddie
op grond van jarenlange ervaring van belang worden geacht. Men herkent dergelijke
formules dikwijls aan het feit dat van het SI afwijkende eenheden worden gebruikt.
Zo heeft de Westduitse koppelingsfabrikant Fichtel und Sachs in de loop van de laatste
20 jaar een berekeningsmethode ontwikkeld, waarbij een relatie gelegd wordt
tussen de door wrijving in warmte omgezette energie Q en het totale wrijvingsopper-
vlak A. De op deze wijze berekende specifieke arbeidsbelasting q = Q/A blijkt een
goede maatstaf te zijn voor het beoordelen van plaatkoppelingen. Met behulp van q
kunnen koppelingen onderling vergeleken worden, afhankelijk van het gebruiksdoel.
Ook bij deze berekening worden vereenvoudigingen aangebracht voor een betere
begripsvorming. Zo worden het llIotorkoppel en het kOQQelingsmoment constant ver-
--- -;7
ondersteld, waardoor de versnelling van het voertuig constant IS.
Zonder verdere afleiding luidt de formule van de specifieke arbeidsbelasting, berekend
voor een sliptijd bij een eenmalige aanloop:
Q
q=-= A
19,7 .Il~o
0,95.11 g(;;ol + tan IX)}
A.II ---------
{
lil Tm
In deze formule is:
A het totale oppervlak van de wrijvingsvlakken:
A = n/4(d} - d j 2 ).z in cm 2 ;
u de aandrijflijngrootheid: u = i/r dyn in m- l ;
[C~2] (3.26)
rdyn de dynamische rolstraal van de wielen in m;
i de totale overbrengingsverhouding van de aandrijflijn; i = iwb.i e ;
m de totale massa van het voertuig met belading in kg;
g de versnelling van de zwaartekracht (9,81 m/s 2 );
irol de rolweerstandscoëfficiënt ;
tana de stijging van een eventueel te beklimmen helling in honderdsten van het
hellingpercentage; de helling a in hoekgraad (bij een helling van bij voorbeeld
20 % moet voor tana 0,01.20 = 0,2 worden ingevuld en bedraagt de
hellingshoek 11 ,3°); 5' \ ~'...- '
Tm het maximale motorkoppel in Nm. I
Als aanlooprotatiefrequentie neemt men voor ottomotoren n m (\ = ~nmax + 35 en voor
dieselmotoren n mO = 0,75n max .
Wordt de waarde van q oneindig groot of negatief dan is het aanlopen van de koppeling
en dus wegrijden vanuit stilstand niet mogelijk. In de praktijk zal ook bij kleine
waarden van q het laten aanlopen van de koppeling niet meer uit te voeren zijn. De
koppeling blijft slippen; de auto komt niet in beweging.
177

a b
Afb. 3.10. De vergroringsfactor À q van de specifieke arbeidsbelasring als funcrie van de voerlIligmassa
m", her maximale motorkoppel Tm> de aanlooprorariefrequenlie van de moror nmO en de
overbrengingsverhouding van de aandrijjlijn iop een vlakke weg (a) en op een helling van 15 %
(b) (Fichrel & Sachs)
Als grenswaarden van de specifieke arbeidsbelasting van personenauto koppelingen
neemt men meestal 26 .. .40 Nm/cm 2 voor een vlakke weg (voor een auto met een
cilinderinhoud van I respectievelijk 3 liter), terwijl men als absoluut maximum rekent
met een waarde van 300 Nm/cm 2 , gebaseerd op een weg met een hellingpercentage
van 26%.
In formule 3.26 zijn een aantal grootheden opgenomen die kunnen veranderen. De
invloed van de grootheden m (massa van de auto), Tm (motorkoppel), nmo (aanlooprotatiefrequentie
) en i (overbrengingsverhouding) wordt met behulp van grafieken
weergegeven. Afbeelding 3.lOa geeft zo'n grafiek voor een auto op een vlakke weg.
Daarin is À- q = q)q de vergrotingsfactor van de specifieke arbeidsbelasting, die aangeeft
hoeveel groter de arbeidsbelasting wordt als n mo , mv, Tm of iworden gevarieerd. Duidelijk
is te zien dat de specifieke arbeidsbelasting vermindert door het vergroten van
de overbrengingsverhouding van de aandrijflijn. Het verkleinen van de overbrengingsverhouding
(door bij voorbeeld in de tweede overbrengingstrap weg te rijden),
heeft een sterke stijging van de specifieke belasting tot gevolg. Een lagere aanlooprotatiefrequentie
en een kleinere voertuigmassa geven een vermindering van de specifieke
belasting. De koppelingsbelasting neemt in verhouding sterk toe wanneer de
aanlooprotatiefrequentie wordt verhoogd. De invloed van de voertuigmassa is op een
vlakke weg nagenoeg lineair.
De grafiek van afbeelding 3.lOb voor hetzelfde voertuig, maar tijdens wegrijden op
een helling van 15 % geeft enkele opmerkelijke verschillen te zien. Duidelijk blijkt nu
de invloed van het motorkoppel. Op een vlakke weg heeft het vergroten of verkleinen
178

7
IJ van het motorkoppel nauwelijks invloed. Het wegrijden tegen een helling met een
,
'{er1aa d motorkoppel geeft echter een sterke toename van de specifieke belasting.
Een_ver root. motorkoppel geeft een duidelijke verlaging van de specifieke koppelingsbelasting.
De invloed van een venindering van de overbrengingsverhouding en
de voertuigmassa is duidelijk waarneembaar bij het wegrijden vanuit stilstand tegen
een helling. De invloed van een verandering van de aanlooprotatiefrequentie is op
een vlakke weg of tegen een helling nagenoeg gelijk.
De verandering van de specifieke belasting als functie van het stijgingspercentage van
hellingen is in afbeelding 3.11 gegeven. Ook hier is duidelijk te zien dat de belasting
van de koppeling
gen.
sterk progressief toeneemt bij het wegrijden tegen steilere hellin-
Afb. 3.1 I. De vergrotingsfactor À q
van de specifieke arbeidsbelasting
als functie van het hellingpercentage
(Fichtel & Sachs)
3.2.3 Opbouwen werking
1 o 25 % 30
hellingpercentage p
Algemene opbouw
Zoals in 3.2.1 uiteengezet, bestaat de enkelvoudige drogeplaatkoppeling uit een wrijvingsvlak
op het motorvliegwiel, een drukgroep en een koppelingsplaat, terwijl
meestal ook het eindpunt van de koppelingsbediening, het ontkoppelingslager, tot de
koppeling wordt gerekend.
In plaatkoppelingen waarbij de aandrukkracht wordt verkregen door schroefveren
(afb. 3.12a), zetten de veren zich af tegen het drukgroepdeksel en houden zij de koppelingsplaat
tussen de drukring en het vliegwiel geklemd. De veren rusten aan de ene
zijde in kamers die in de drukring zijn gekotterd (geboord) en zijn aan de andere zijde
opgesloten in veerschotels of uitsparingen tegen of in het drukgroepdeksel. Hierdoor
wordt het in~lkaar{etten van de drukgroep vergemakkelijkt en zullen de veren onder
invloed vJiCle c'entrifugaalwerking niet verschuiven. Soms is de drukring hiertoe
voorzien van nokken waar de drukveren dan overheen geschoven worden. Van deze
nokken zijn er sommige uitgeboord om de koppeling te balanceren. De druk vingers
zijn scharnierend aan het drukgroepdeksel en met ontkoppelingsbouten aan de drukring
bevestigd. De drukring is van nokken voorzien die axiaal kunnen bewegen in
sleuven van het drukgroepdeksel, maar die ervoor zorgen dat het koppel wordt overgebracht.
De ontkoppelingsbouten zijn voorzien van stelmoeren zodat de drukvingers
179

Afb. 3.12. De opbouw van de enkelvoudige
drogeplaatkoppeling
a met schroefveren (Fichtel & Sachs, Citroën Visa)
b met diafragma veer
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
a
19
18
17
ontkoppelingsvork
koppelingshuis
drukgroepdeksel
starterkrans
paspen voor drukgroep op vliegwiel
vliegwiel
wrijvingsvlak op het vliegwiel
krukas
toplager (bronzen bus)
koppelingsplaatnaaf
16
2 3
b
~I . J -rl. J~'
'Y~J,j'iI vJ!u.(
11. bevestigingsbout van het vliegwiel

schotelveren ondervinden immers geen invloed van de centrifugaalwerking, schroefveren
wel. Voor het ontkoppelen zijn geen aparte drukvingers nodig, daar deze een
onderdeel van de diafragmaveer vormen.
De diafragmaveer is een van radiale sleuven voorziene schotelveer of membraan veer
en staat in Engeland bekend als 'belleville'-veer. Zij is conisch uitgevoerd en voorzien
van een groot aantal radiale sleuven uitlopend in cirkelvormige gaten, zodat veertongen
ontstaan. Door deze gaten worden de kantelringpennen gestoken met aan beide
zijden van de diafragmaveer een kantelring. De kantelringpennen worden aan het
drukgroepdeksel vastgeklonken. De gaten aan het einde van de sleuven voorkomen
tevens dat de veer inscheurt als gevolg van materiaalmoeheid door het telkens spannen
en ontspannen van de veer.
De drukring rust tegen de diafragmaveer en is door drie bladveren met het deksel
verbonden. Deze bladveren hebben twee functies. Op de eerste plaats zorgen zij
ervoor dat de drukring niet kan verdraaien ten opzichte van het deksel en het vliegwiel,
zodat twee effectieve wrijvingsvlakken in de koppeling werkzaam zijn. Verder
trekken zij bij het ontkoppelen de drukring terug, zodat de koppelingsplaat goed (dat
wil zeggen met een luchtspleet) vrij kan komen van vliegwiel en drukring.
Indien de koppeling is voorzien van een ontkoppelingslagertafel, wordt deze door
bladveren op zijn plaats gehouden. Kogellagers maken de toepassing van een lagertafel
overbodig.
De werking van de enkelvoudige drogeplaatkoppeling met schroefveren
In gekoppelde toestand wordt de koppelingsplaat door de veerkracht tussen het vliegwiel
en de drukring geklemd. Het draaimoment van de motor wordt via het vliegwiel
en de drukring doorgegeven naar de koppelingsplaat en de ingaande as van de wisselbak.
Het intrappen van het koppelingspedaal heeft tot gevolg dat het ontkoppelingslager
de drukvingers om hun scharnierpunt laat kantelen en de drukring door de ontkoppelingsbout
tegen de veerkracht in wordt teruggetrokken. De koppelingsplaat wordt
niet meer tussen de drukring en het vliegwiel ingeklemd. De koppeling is ontkoppeld.
Om te bereiken dat de koppeling goed vrijkomt, is het noodzakelijk dat de koppelingsplaat
soepel over de ingaande as kan verschuiven. Tijdens het intrappen van
het koppelingspedaal zal de bedieningskracht evenredig (lineair) met de pedaalslag
toenemen.
Laat de bestuurder het koppelingspedaal opkomen dan drukken de drukveren de
drukring tegen de koppelingsplaat die dan weer tegen het vliegwiel wordt gedrukt. De
koppelingsplaat wordt wederom tussen de drukring en het vliegwiel geklemd en de
koppeling is gekoppeld.
Bij het volledig loslaten van het koppelingspedaal moet het ontkoppelingslager een
zodanige stand innemen (met vrije slag) dat de volle veerkracht via de drukplaat op de
wrijvingsvlakken van de koppelingsplaat wordt uitgeoefend, terwijl er dan tevens de
mogelijkheid moet blijven om slijtage van het voeringmateriaal te compenseren, hetgeen
tot uiting komt in de aanwezigheid van een vrije slag van het koppelingspedaal. )
De koppeling kan echter ook !!!jihstellend zijn (zie 3.4).
Bij het indrukken moeten de drukvingers de drukring recht naar achteren trekken,!
zodat een gelijke instelling van deze vingers belangrijk is.
181

De werking van de diafragmakoppeling
In gekoppelde toestand (atb. 3.13) zet de gespannen diafragmaveer zich via de kantelring
af tegen het drukgroepdeksel en klemt zij de koppelingsplaat tussen drukring en
vliegwiel. Het intrappen van het koppelingspedaal heeft een kantelen van de ontkoppelingsvork
om het kogelscharnier tot gevolg waardoor het ontkoppelingslager de
diafragmaveer bedient. De diafragmaveer kantelt om de kantelringen waardoor de
aandrukkracht van de buitenomtrek tegen de drukring en de koppelingsplaat wordt
weggenomen. De koppeling is ontkoppeld.
{/ uitvoering
d. uitwendige diameter
d, spandiameter
SI afgelegde weg van de buitenomtrek van de
diafragmaveer
182
a
o
Afb. 3.13. De vermogensstroom door de
diafragmakoppeling (gekoppeld)
I. vliegwiel
2. koppelingsplaat
3. drukring
4. diafragmaveer
5. ontkoppelingslager
6. kantelringen
7. ingaande as
8. ontkoppelingshetboom
mm
- afgelegde weg S2
mm
a fgelegde weg s 1
Afb. 3.14. De diafragmaveer
b veerkarakteristiek
Sz ontkoppelingsweg van de veertongen
F b bedieningskracht
F n spankracht
b

Laat de bestuurder het koppelingspedaal 'opkomen' dan beweegt het ontkoppelingslager
van de koppeling af waardoor de diafragmaveer om de kantelring kantelt en de
buitenomtrek de drukring tegen de koppelingsplaat drukt die dan tussen het vliegwiel
en de drukring wordt geklemd. De koppeling is gekoppeld.
De diafragmaveer met de bijbehorende veerkarakteristieken is in afbeelding 3.14
weergegeven. Deze grafieken geven het verloop van de koppelingskracht of normaalkracht
F n aan de buitenomtrek van de diafragmaveer als functie van de wegs, die deze
buitenomtrek aflegt, alsook het verloop van de ontkoppelingskracht of bedieningskracht
Fb aan het uiteinde van de veertongen als functie van de afgelegde weg sz. De
streeplijnen ontstaan door het hysteresiseffect, hoofdzakelijk door wrijving in de aanlegvlakken,
tijdens het ontspannen van de veer. Een benaderingsformule voor de
schotelveerberekening is in deel 4 van deze Steinbuch-serÎe te vinden.
Het kracht-wegdiagram van de diajragmakoppeling (afb. 3.15) toont het verloop van
de normaalkracht F n van de diafragmaveer als functie van de veerweg, terwijl hier ook
het verloop van de ontkoppelkracht F b is weergegeven, uitgaande van een koppelingsplaat
met nieuwe voering.
De streeplijn geeft het verloop van de kracht indien de diafragmaveer zou worden
vervangen door schroefveren. Gaan we uit van de aandrukkracht bij een nieuwe koppelingsplaat,
dan valt in de grafiek te zien dat bij slijtage de aandrukkracht eerst
toeneemt en vervolgens afneemt. Bij een totaal versleten voering is de aandrukkracht
tegen de drukring weer even groot als bij een nieuwe voering. Dat verklaart de populariteit
van dit type koppeling. Vergelijken we namelijk de gevolgen van voeringslijta-
Fn-1 t t t_F b
_._-----_._----
Fn_J t ~ \_F b
Afb. 3.15. Het kracht-wegdiagram
van een diafragmakoppeling
I I I
o mm
--- ontkoppelingsweglveertongen) 52
--_. veerweglbuitenomtrekl51
183

~
ge met die van een koppeling voorzien van schroefveren, dan zien we dat de aandrukkracht
al hoger begint en zeer veel is afgenomen bij volledig versleten voering.
De kans op een slippende koppeling als gevolg van een versleten voering is bij diafragmakoppelingen
dus kleiner. Bezien we het verloop van de ontkoppelingskracht Fb
(dit is de kracht die het ontkoppelingslager tegen de diafragmaveer moet uitoefenen),
dan blijkt dat steeds een kleine kracht nodig is om de koppeling volledig ontkoppeld
te houden. Bij het bedienen van de koppeling raakt de bestuurder minder vermoeid
en er ontstaat geen spierverkramping. Het laten 'opkomen' van het pedaal kan nu ook
geleidelijk geschieden, waardoor de koppeling soepel aangrijpt. De bedieningskracht
van het koppelingspedaal verloopt evenredig met de koppelingskracht tegen de diafragmaveer,
afhankelijk van de overbrengingsverhouding van de bedieningsinrichting
van de koppeling.
3.2.4 De drukgroep
De drukgroep is dat deel van de koppeling, dat voor de (door de aard van haar constructie:
automatische) koppelingskracht zorgt en dat de bedieningskracht van de
bestuurder op het koppelingspedaal omzet in een ontkoppelingskracht die ervoor
zorgt dat de wrijvingskrachten tussen koppelingsplaatvoeringen en de wrijvingsvlakken
op het vliegwiel en de drukring worden weggenomen.
De basiskenmerken van de drukgroep en de standaarduitvoering ervan zijn in de
vorige paragraaf al aan de orde geweest. In deze paragraaf passeren als aanvulling
daarop nog enkele bijzondere uitvoeringsvormen de revue.
Voor het ontkoppelen van de koppeling uit atbeelding 3.16 wordt het ontkoppelingslager
niet gedrukt maar getrokken (de in de autotechniek tot nu toe dikwijls gebruikte
term 'druklager' in plaats van ontkoppelingslager heeft dus zijn actualiteit verloren en
wordt in dit Steinbuch-deel dan ook niet meer als algemene aanduiding gebruikt). Het
ontkoppelingslager is hiertoe vast aan de diafragmaveer verbonden.
I De beide constructiemogelijkheden zijn in atbeelding 3.17 weergegeven. Het drukgroepdeksel
van de getrokken koppeling is uit plaatstaal geperst en geeft een aanzienlijke
gewichtsbesparing doordat er minder materiaal nodig is. Doordat de kop-
184
Afb. 3.16. De 'getrokkeIl"
diafragmakoppelillg
(Fichtel & Sachs)

peling vlakker is gebouwd, zijn de inbouwmaten in axiale richting kleiner. Omdat een
grotere inwendige overbrengingsverhouding verkregen wordt neemt de bedienings- ~
kracht van deze koppeling met 25 % af, bij dezelfde afmetingen (door de hogere
wrijvingsverliezen is de nettowinst in de bedieningskracht in de praktijk echter de
helft lager). Dit betekent dat bij dezelfde afmetingen en gelijke bedieningskracht een \
groter koppel overgebracht kan worden.
x
Afb. 3.17. De constructieve
verschillen tlIssen de 'gedrukte' en de
'getrokken' diajragmakoppe/ing
a getrokken
b gedrukt
c koppe!ingskarakteristiek (kracht.
wegdiagram) van de koppeling met
gedrukte en getrokken
diajragmaveer c
b
4x
slijtage ontkoppelj~weg
- -- - getrokken
--gedrukt
~u~and bï inbouwvan een
mm nieuwe
- - weg van de drukring koppeling
en het ontkoppelingslager
De drukring wordt beter gekoeld, omdat de koppeling opener is gebouwd. De thermische
belasting van de koppeling is kleiner en de levensduur langer. Uit de karakteristieken
ter vergelijking van de koppelingen met gedrukte en getrokken diafragmaveer
(afb. 3.l7c) blijkt dat uitgaande van eenzelfde aandrukkracht bij een nieuwe koppeling.
de aandrukkracht voor een getrokken diafragmaveer in het slijtagegebied nagenoeg
constant blijft. In de ontkoppelingsrichting blijkt de aandrukkracht groter te
zijn. hetgeen tot uitdrukking komt indien een te dikke voering op de koppelingsplaat
wordt aangebracht. Uitgaande van een nieuwe koppeling is de benodigde ontkoppelingskracht
bij de getrokken diafragmaveer hoger. Bij een afslijtende voering blijft
185

a
\------=G)=-----,;
\ . I
.~i
~i
\ ~lD i
\-~
.y--t--J
Afb. 3.18. De 'low-lifr'-koppeling
van Luk: 'gedrukte' diafragmakoppeling
extra met verende lippen
a aanzicht
b detail van de verende lip
c doorsnede
het verloop van de ontkoppelingskracht evenredig met de aandrukkracht: een vlakker
verloop dus. Genoemde voordelen leiden ertoe dat dit type diafragmakoppeling
een goede toekomst heeft.
Ook de 'gedrukte' koppeling kan in bedieningscomfort verbeterd worden. Dat is bijvoorbeeld
het geval bij de 'low-liJt'-koppeling van LuK waarin de uitwendige overbrenging
geoptimaliseerd is door de afstand tussen de kantelringen en het drukpunt
tegen de drukring te verkleinen (afb. 3.18). Daardoor wordt het echter noodzakelijk,
de speling die in het kantelpunt ten gevolge van slijtage ontstaat, automatisch te compenseren.
Daartoe is het drukgroepdeksel ter plaatse van de klinknagels voor de bevestiging
van de kantelringen voorzien van extra verende lippen.
Om het gewicht verder te beperken, worden voor personen- en sportauto's het drukgroepdeksel
en zelfs de drukring van een aluminiumlegering vervaardigd. Op het wrijvingsvlak
van de aluminium drukring wordt dan een speciale slijtvaste laag gespoten.
Een bijzondere uitvoering van een diafragmakoppeling treffen we aan bij Austin
(afb. 3.19a). Bij dit type wijkt de wijze waarop de veerkracht wordt overgebracht af
van de gebruikelijke uitvoering doordat de uitgaande as (tandwiel 20) en de ingaande
as 21 in elkaar roteren, aan dezelfde zijde van de koppeling. De schotelveer 9 (zonder
sleuven en tongen) zet zich af tegen het vliegwiel 10 en drukt het koppelingsdeksel8,
dat met bouten aan de drukring 12 is bevestigd, naar links waardoor de koppelingsplaat
tussen drukring en vliegwiel wordt geklemd. De koppeling is dan gekoppeld.
Door het intrappen van het koppelingspedaal scharniert de ontkoppelingshefboom
om zijn scharnieren. Het drukstuk 3 drukt via het ontkoppelingslager 4 de ontkoppelingsschijf
6 met het koppelingsdeksel 8 en de drukring 12, tegen de diafragmaveerkracht
in, naar rechts waardoor de koppeling ontkoppelt. De koppelingsplaat 11 is
met spiebanen verschuifbaar op het primaire tandwiel 20 bevestigd.
De koppeling met diafragmaveer volgens afbeelding 3.19b wordt toegepast op som-
186
b
-F
C
F,

2
3
4
Afb. 3.19. Enkelvoudige
drogeplaatkoppelingen met een
schotelveer zonder veertongen
a met drukgroepdeksel voor het
olllkoppelen (Austin)
25 26
21
1. ontkoppelingshefboom
2. scharnierpen
3. drukst uk
4. ontkoppelingslager
5. koppelingshuisdeksel
6. lagerring
7. schijf
8. koppelingsdeksel
9. diafragmaveer
10. vliegwiel
11. koppelingsplaat
12. drukring
13. axiaallager
14. tussentandwiel
15. lagerbus
16. borgring
17. koppelingshuis
18. keerring
19. lagerbus
20. primair tandwiel
21. krukas
22. naaldlager
23. borgring
24. axiaallager
25. axiaallager
26. wisselbakhuis
187

17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
Afb. 3.19b met een drukpen die de drukplaat wegdrukt
tijdens ontkoppelen (Nissan)
188
7
I. ontkoppelingshefboom
2. houder van
ontkoppelingslager
3. ontkoppelingslager
4. buitenste drukstuk van
ontkoppelingslager
5. binnenste drukstuk van
ontkoppelingslager
6. O-ring
7. oliekeerring
8. drukpen
9. druktaats
10. bovenste tandwiel van
de primaire
aandrijving
11. koppelingsplaatnaaf
12. vliegwiel
13. diafragmaveer
14. koppelingsplaat
15. beweegbare drukplaat
16. vaste ring aan vliegwiel
17. starterkrans met
vliegwiel

mige modellen van Nissan. In gekoppelde toestand zet de diafragmaveer zich af tegen
het vliegwiel waardoor de koppelingsplaat tussen de beweegbare drukplaat en de vaste
drukring wordt geklemd. De vaste drukring is met bouten aan het vliegwiel bevestigd.
Tijdens het ontkoppelen drukt de koppelingshefboom tegen het buitenste drukstuk
door middel van het druklager en het binnenste drukstuk. Via de drukpen wordt de
ontkoppelingskracht tegen de druktaats en de beweegbare drukplaat uitgeoefend die
tegen de diafragmaveerkracht in wordt weggedrukt. De koppelingsplaat komt vrij en
de koppeling is ontkoppeld. De koppelingsplaat is met spiebanen op het bovenste
tandwiel van de primaire aandrijving bevestigd. Het bijzondere van deze koppeling is
bovendien, dat het uitbouwen van de koppelingsplaat zeer eenvoudig verloopt, namelijk
via de zijkant door tandwiel 10 en de houder van het ontkoppelingslager 2 zijdelings
te verwijderen (zie ook afb. 4.18a).
Ook de Volkswagen Golf vanaf 1,6 liter-motoren en de Scirocco GTX 16V zijn van
een diafragmakoppeling met afwijkende constructie voorzien (afb. 3.20). Het drukgroepdeksel
is met de krukas verbonden. Aan het drukgroepdeksel zijn het vliegwiel
en de vaste drukplaat met bouten vastgeschroefd. Op de holle ingaande as van de
wisselbak is de koppelingsplaat verschuifbaar aangebracht. In de holle ingaande as
bevindt zich de drukstift voor de koppelingsbediening. De koppeling ontkoppelt als
de drukstift naar rechts wordt gedrukt en via het taatslager de druktafel bedient. De
druktafel oefent een kracht uit tegen de tongen van de diafragmaveer en deze kantelt,
waardoor de koppeling ontkoppelt. De drukstift en de druktafel worden tijdens het
ontkoppelen weliswaar gedrukt, toch werkt de diafragmaveer volgens het principe
van de koppeling met getrokken diafragmaveer. Vergelijk hiertoe de ligging van de
steunpunten van de diafragmaveer met het schema in afbeelding 3.17.
Afb. 3.20. De koppeling van
3
Vo/kswagen (sommige typen)
12
I. vliegwiel
2. diafragmaveer
4
3. beweegbare drukring
4. druktafel
5. taatslager
6. bout
11
5
7. tussenplaat
8. drukgroepdeksel
6
9. koppelingsplaat
10. vaste drukring
11. drukstift
7
12. borgring
13. bout
10
8
13
1
2
189
)

3.2.5 De koppelingsplaat
De functie van de koppelingsplaat is het door middel van wrijvingskrachten overbrengen
van het motorkoppel vanaf het vliegwiel naar de ingaande as van de wisselbak.
De koppelingsplaat vervult deze functie uitsluitend als de koppeling zich in de
gekoppelde toestand bevindt.
Om aan deze functie te kunnen voldoen is de koppelingsplaat verschuifbaar, maar
niet verdraaibaar op de ingaande as van de wisselbak bevestigd. Daartoe is de naaf
inwendig voorzien van spiebanen. In zijn eenvoudigste uitvoering is aan de naaf een
vlakke stalen schijf geklonken, waarop aan beide zijden slijtvaste, ringvormige koppelingsplaatvoeringen
met een hoge wrijvingscoëfficiënt zijn aangebracht. De koppelingsplaat
is, net als de remvoering (zie Steinbuch deel 4) een slijtagecomponent: hij
is erop ontworpen, eerder te slijten dan de wrijvingsvlakken van vliegwiel en drukring,
dus om de slijtage van vliegwiel en drukgroep te beperken.
Omdat het van groot belang is, dat de koppelingsplaat gemakkelijk op de ingaande as
kan verschuiven, wordt er tussen as en naaf met spelingen en toleranties gewerkt. De
meest gebruikelijke spiebaanvormen zijn genormaliseerd volgens het zogenaamde
DIN- of SAE-profiel. De spiebaanflanken kunnen recht zijn of een evolvente vorm
hebben.
De koppelingsplaat met starre stalen schijf is hard in axiale richting en star in tangenr
tiële richting. Daardoor is tijdens het wegrijden vanuit stilstand de pedaalslag gedu-
VII)(}llt rende het slippen erg klein. De koppeling zal daardoor stug aangrijpen. Bovendien
zullen door de starre constructie piekspanningen in de aandrijflijn niet worden weggenomen
en torsietrillingen niet worden gedempt. Dit heeft het gevreesde 'bonanzaeffect'
tot gevolg, waarbij de auto in een trilling in de richting van de voertuiglangsas
geraakt als een weerspannig paard. Daarom worden dergelijke koppelingsplaten nog
slechts in landbouwtrekkers en bij stationaire motoren aangetroffen.
In de moderne personenauto echter is de koppelingsplaat inmiddels allang niet meer
louter 'drager van voeringen'. Om namelijk aan de toenemende eisen van schakelcomfort
en trillingsisolatie te voldoen, zijn er aan deze basisuitvoering in de loop der
tijd allerlei verfijningen aangebracht die in deze paragraaf aan de orde komen. Die
verbeteringen zijn vooral van trillingstechnische aard, zodat voor een grondiger behandeling
van uit de trillingstechniek stammende begrippen zoals 'trillingsisolatie' en
'demping' naar deel 4 van de Steinbuch-serie wordt verwezen.
Omdat de koppelingsplaat allengs te klein is geworden om al deze verbeteringen te
herbergen, is als meest recente ontwikkeling het gedeelde vliegwiel (zie 3.2.6) op de
markt verschenen, waarin de taken van trillingsisolatie en demping zijn opgenomen.
In combinatie met zo'n vliegwiel wordt de koppelingsplaat dan weer in zijn meest
eenvoudige vorm uitgevoerd: als starre koppelingsplaat.
De axiaalvering
Om een geleidelijk en soepel aangrijpen van de koppeling te verkrijgen, voert men de
koppelingsplaat in axiale richting verend uit, met een veerweg van ongeveer 0,6 ... 1,2
mm (voor personenauto's geldt in het algemeen een hogere waarde dan bij bedrijfsvoertuigen
gebruikelijk is). Daardoor neemt gedurende een groter deel van de slag
van het koppelingspedaal de wrijving van de koppeling geleidelijk toe. Het zonder
schokken of stoten wegrijden vanuit stilstand is nu zelfs voor een onervaren bestuur-
190

der mogelijk. Door de veerkracht van de voering past deze zich beter aan op de
wrijvingsvlakken van het vliegwiel, waardoor het totale effectieve (wrijvings)aanlegvlak
zo groot mogelijk is. Daardoor is de vlaktedruk laag, de slijtage geringere en
de levensduur groter. Axiale vering wordt op verschillende manieren verkregen.
Door de schijfkrans in een aantal gebogen segmenten te verdelen, ontstaat een verende
schijf die zodanig berekend moet zijn dat in gekoppelde toestand de schijf nagenoeg
vlak is (afb. 3.2Ia). Daardoor ligt de voering gelijkmatig aan. Het massatraagheidsmoment
is groot door de vrij zware schijfkrans. De uitvoering is goedkoop.
I
I
I .
11
a c
Afb. 3.21. Koppelingsplaten met axiale vering
a met gebogen segmenten (Fichtel & Sachs)
b met geklonken, enkelvoudige verende plaatjes (Fichte/ & Sachs)
c met geklonken, dubbele verende plaatjes (Fichtel & Sachs)
Aan de schijf kunnen ook dunne verende plaatjes van hoogwaardig verenstaal worden
geklonken. De voeringen worden met klinknagels om en om aan de verende plaatjes
geklonken (afb. 3.21b). De veerweg is aanmerkelijk groter terwijl het massatraagheidsmoment
klein is. Hierdoor is dit axiale veersysteem bijzonder geschikt voor koppelingsplaten
in personenauto's.
Bij dubbelgeveerde voeringen zijn aan de schijf twee bladveersegmenten met voorspanning
tegen elkaar geklonken (afb. 3.21c). De veerweg wordt hierdoor extra vergroot,
waardoor het wegrijden vanuit stilstand bijzonder soepel kan plaatsvinden.
Het aantal bevestigingspunten voor de voering is groter.
Een robuuste constructie wordt verkregen door tegen de vlakke schijf, aan de wisselbakzijde,
dunne verende segmenten van hoogwaardig verenstaal te klinken. Deze constructie
waarborgt goede prestaties en veereigenschappen onder extreme belastingen.
Bij koppelingsplaten van kleine afmetingen (bij voorbeeld voor motorrijwielen en
bromfietsen) past men wel kurk als wrijvingsmateriaal toe. Kurk is zacht en veerkrachtig
waardoor het soepel aangrijpen van de koppeling is gewaarborgd.
Tangentiële vering
fLt .
\ Het vliegwiel van de verbrandingsmotor heeft onder andere tot taak de oneenparigir1
heid in het draaien van de krukas te verminderen. Het is echter niet te voorkomen dat
bij bepaalde rotatiefrequenties als gevolg van deze ongelijkvormigheid toch torsietrillingen
ontstaan. Deze trillingen kunnen in de aandrijflijn hoge torsiespanningen veroorzaken.
191

Rijdt een auto met de aangedreven wielen over een oneffenheid of door een uitholling
in het wegdek, dan zullen de wielen gedurende een korte tijd sneller gaan roteren.
Ook de gehele aandrijftijn neemt gedurende korte tijd in rotatiesnelheid toe en daarna
weer af. Het vliegwiel en de krukas van de motor moeten deze snelheidsverandering
ook volgen maar door de grote massatraagheid lukt dat niet zo best en er ontstaan
torsiepiekspanningen in de aandrijftijn. Om deze piekspanningen afte vlakken, wordt
de koppelingsschijf-met-voering verend aan de naaf bevestigd. Deze trillingsisolatie
wordt gerealiseerd door een aantal tangentieel in de koppelingsplaat geplaatste
schroefveren.
De tangentiële veren zullen met een bepaalde frequentie ingedrukt worden en weer
uitveren. Komt de rotatiefrequentie van koppeling en ingaande as overeen met de
eigenfrequentie, dan ontstaan er hinderlijke trillingen en geluiden.
Er zijn verschillende oplossingen bedacht om deze resonantietrillingen te bestrijden.
Zo worden de tangentieel geplaatste veren zodanig uitgevoerd, dat zij een onderling
verschillende veerkarakteristiek hebben (afb. 3.22). Veren met verschillende lengte,
winding, diameter en spoed hebben ieder een verschillend eigentrillingsgetal. Worden
dergelijke verschillende veren in één koppelingsplaat gemonteerd, dan raakt deze
nleJ in resonantie. '- N
" r_
~ 12 3
ftf' I
Afb. 3.22. De koppelingsplaat met
!angentiële vering (Fichtel & Sachs)
",fr.{' 522,. "
(&'0- v/,(
,
r . ~ I
I
veren met
verschillende
karakteristiek
decelereren
Afb. 3.23. Tangentiële veerkarakteristiek van de
koppelingsplaat
1. lineair; 2. voor hoog motorkoppel (drietraps
progressief); 3. voor laag motorkoppel (drietraps
progressief)
De torsievering kan ook progressief zijn uitgevoerd. In eerste instantie worden dan
slechts enkele veren belast, maar bij toenemende torsie zal een volgend stel veren de
belasting mede opnemen tot uiteindelijk bij maximale belasting alle veren worden
ingedrukt. In afbeelding 3.22 is eveneens zichtbaar dat veer I direct wordt aangesproken.
Neemt de belasting toe dan wordt de veer in'raam 2 ingedrukt. De veer in
raam 3 wordt slechts belast indien de naaf ten opzichte v'äÏ1de schijf zó ver verdraaid is
dat de grootste speling is opgeheven. De tangentiële torsieveerkarakteristieken van
drie verschillende koppelingsplaten zijn in afbeelding 3.23 weergegeven.
De tangentiële vering werkt natuurlijk ook bij onbelast draaiende motor (stationaire
rotatiefrequentie ).
192

Tangentiële demping
Behalve trillingsisolatie door middel van veren, is in de moderne koppelingsplaat ook
demping ingebouwd in de vorm van wrijvingsschijfjes . Door demping wordt de trilling
niet geïsoleerd (dat gebeurt door de vering), maar afgezwakt, terwijl ook het optreden
van resonanties wordt beperkt. De wrijvingsschijfjes doen dus dienst als zogenaamde
wrijvingsdempers waarvan in deel 4 van de Steinbuch-serie wordt uiteengezet,
dat hun dempingskracht vanuit stilstand groter is dan bij glijdende wrijving. Gezien
de geringe veerweg is dit in het algemeen geen bezwaar, maar door de toenemende
eisen aan het comfort wordt ook hier naar alternatieve oplossingen gezocht, zoals
het inbouwen van visceuze demping (zie 3.2.6).
De aandrukkracht voor de wrijvingsschijfjes kan op verschillende manieren worden
verkregen. De dempingskracht kan aan elk voertuigtype worden aangepast.
a b c d
Afb. 3.24. Torsietrillingsdempers in een koppelingsplaat met ingebouwde wrijvingsdempers
(Fichtel & Sachs)
a met voorgespannen afdekplaat
b met bladveren
c met schotelveren
d met voordempers
In de eenvoudigste uitvoering wordt de speciale aandrukkracht voor de tangentiële
dempingswrijving verkregen door een min of meer voorgespannen afdekplaat (afb.
3.24a). Het wrijvingsmoment zal dan niet gedurende de gehele levensduur constant
zijn.
De spankracht voor de wrijvingsschijfjes kan ook verkregen worden door bladveren
(afb. 3.24b). Er wordt een vrijwel constant wrijvingsmoment behouden over de totale
levensduur van de koppelingsplaat.
Afbeelding 3.24c toont een torsietrillingsdemper waarbij de axiale aandrukkracht
wordt verkregen door een schotelveer. Er wordt een constante en hoge aandrukkracht
gerealiseerd met een hoog wrijvingsmoment. De inbouwmaten in axiale richting worden
beperkt door de schotelveer inwending in te bouwen.
Een torsietrillingsdemper met voordemper (afbeelding 3.24d) biedt de mogelijkheid
bij stationair draaiende motor trillingen en geluid in de aandrijving te dempen. De
voordemper met het kleine veermoment werkt namelijk met beperkte wrijving. Bij
de overgang naar accelereren of decelereren komt de voordemper tegen een aanslag
te liggen en is zij buiten werking. De hoofddemper is vanaf dat moment onafhankelijk
van de voordemper werkzaam. De axiale inbouwmaten zijn tamelijk royaal. Om deze
193

~ c
1!!
~ 0
a((elèr~en .~
hijsleresis ~
o
- hoekverdraaiing
Afb. 3.25. Karakteristiek van een tweetraps
torsietrillingsdemper met ingebouwde wrijving
te beperken, worden de veertjes van de voordemper in de hoofddemper aangebracht.
In de torsieveerkarakteristiek van Fichtel und Sachs (afb. 3.25) is de invloed van de
wrijvingsdemping te zien in de vorm van het wrijvingsmoment Tw. Omdat dit moment
in beide richtingen werkt, ontstaat een hysterisejject met dubbele breedte van Tw.
Door de verdergaande eisen op het gebied van comfort, geluids- en trillingsproduktie,
zijn in de loop der jaren, ondersteund door de ruimere toepassing van de dieselmotor,
) de taken van de trillingsdemping in de koppeling steeds belangrijker geworden. Was
in de jaren zeventig de maximale hoekverdraaiing tussen naaf en koppelingsschijf
Izo'n 7° (vaak zonder enige demping), in de jaren daarna is men tot 16° gekomen en
aan het eind van de jaren tachtig deed de groothoekkoppelingsplaat met een maximale
hoekverdraaiing van 27° in beide richtingen haar intrede. Deze groothoekverdraaiing
wordt in meer trappen verkregen met verschillende torsiemomenten en variërende
dempingswaarden (afb. 3.26).
Omdat de vering en demping van dergelijke systemen op de roterende massa van de
motor en de transmissie worden afgestemd, moet men bij het vervangen van dergelijke
koppelingen extra waakzaam zijn: gelijke afmetingen zijn immers geen garantie
voor een gelijk trillingsgedrag.
194
Afb. 3.26. De groothoekkoppelingsplaat
(Valeo)

f
De koppelingsplaatvoering
De koppelingsplaatvoeringen vormen samen met de wrijvingsvlakken van het vliegwiel
en van de drukring wrijvingsvlakparen, waarlangs het motorkoppel door middel
van wrijving kan worden overgebracht.
Om aan deze functie te kunnen voldoen worden aan het wrijvingsmateriaal hoge eisen
gesteld. De wrijvingscoëfficiënt moet hoog zijn en van constante waarde bij temperatuurwisselingen
en slijtage gedurende de gehele gebruiksduur. Het materiaal moet
bestand zijn tegen hoge temperaturen~(~ot 500 K~zodat geen 'fading' optreedt. Fading
is het verschijnsel dat de wrijvingscoëfficiënt bij temperatuurverhoging plotseling
sterk verlaagd wordt.
Het materiaal moet verder slijtvast en licht zijn en door voldoende mechanische sterkte
goed aan de schijfkrans bevestigd kunnen worden. De slijtage en corrosie van de
tegen elkaar liggende vlakken moet beperkt blijven. Het materiaal moet goed bewerkbaar
zijn en de prijs niet te hoog.
Om zoveel mogelijk aan deze eisen te voldoen, werd het voeringmateriaal voor koppelingsplaten
tot voor kort bijna uitsluitend samengesteld uit asbestvezels , bindmiddelen
en vulstoffen. Deze voeringen kunnen gevlochten, geperst of gegoten zijn, al
dan niet onder toevoeging van metaaldraden of metaaldeeltjes. Asbest maakt de voering
bestand tegen hoge temperaturen maar is schadelijk voor de gezondheid.
Daarom wordt de laatste jaren de asbesthoudende voering in toenemende mate vervangen
door de asbestvrije voering. Door bindmiddelen en vulstoffen ontstaat een
goede mechanische sterkte en weerstand tegen slijtage, terwijl de wrijvingscoëfficiënt
verhoogd wordt. Tevens wordt de voering bestand tegen het indringen van vocht
(olie). Door het toevoegen van metaaldeeltjes wordt een goede warmtegeleiding ver-
kregen, zodat de wrijvingswarmte snel van de wrijvingsvlakken wordt weggevoerd.
Omdat de eigenschappen van het koppelingsplaatvoeringmateriaal gelijk zijn aan die
van remvoeringen, wordt hier verder naar deel 4 van de Steinbuch-serie verwezen.
Uitgebreidere informatie over wrijvingsmaterialen in het algemeen treft men aan in
deel 2 van deze serie.
De voeringen worden met holle klinknagels van koper of messing op de koppelingsschijf
geklonken. Zoals eerder opgemerkt, gebeurt dat om-en-om, zodat op de plaats
waar de ene voering aan de koppelingsschijf geklonken is, in de andere voering een
doorlopend gat is aangebracht. Koper en messing zijn zachte metalen, zodat beschadiging
van vliegwiel en drukplaat wordt voorkomen wanneer de voering tot op de
klinknagels versleten is. De voeringen kunnen ook op de schijfkrans zijn gelijmd. Een
eis is dan wel dat de schijfkrans vlak is, dus zonder axiaalvering. Gelijmde voeringen
treft men aan in koppelingen van rally- en raceauto 's.
Bij extreem hoog belaste koppelingen zoals in de autosport past men wel gesinterde
voeringen toe. Sinteren is het onder hoge temperatuur en druk samenpersen van materiaal
in poedervorm. Het eigenlijke wrijvingsmateriaal zit in metalen nokken die twee
aan twee op de koppelingsschijf zijn geklonken. Om gewicht te besparen, is de schijf
soms stervormig uitgevoerd. In de autosport treft men ook wrijvingsschijven van gesinterd
metaal aan die dan op een niet-verende schijfkrans gelijmd kunnen worden.
De warmteoverdracht is hier erg gunstig.
Verdergaand ontwikkelingswerk heeft inmiddels geleid tot proeven met voeringen
van gesinterd keramiek en op basis van koolstofveieF Koppelingsplaten van de eerste
soort worden tegenwoordig al op lichte bedrijfswagens toegepast (zie Steinbuch
195

?
deel 10), terwijl koolstofvezel toepassing vindt in Formule I-auto's. Het voordeel van
dergelijke voeringen is, dat zij hun wrijvingseigenschappen niet verliezen, ook niet als
zij roodgloeiend zijn.
3.2.6 Het vliegwiel
Het vliegwiel is een rotatiemassa die aan de krukas van de verbrandingsmotor wordt
toegevoegd om de ongelijkvormigheid in de rotatiefrequentie ten gevolge van de nietcontinue
verbranding door zijn massatraagheid te onderdrukken. Tevens heeft het
vliegwiel de functie van onderdeel van de koppeling: de drukgroep is met bouten op
het vliegwiel bevestigd. De ingaande as van de wisselbak, tevens koppelingsplaatas, is
in het centraal vliegwiellager, ook wel toplager genoemd, gelagerd. Dit lager is meestal
uitgevoerd als glijlager (een bronzen bus), maar komt ook voor als naald- en kogellager.
Op het vliegwiel is een ringvormig wrijvingsvlak aangebracht dat samen met één
van beide koppelingsplaatvoeringen het eerste wrijvingsvlakpaar van de koppeling
vormt. Het vliegwiel is verder voorzien van een pasrand voor een juiste coaxiale plaatsing
van de drukgroep, terwijl er ook paspennen zijn aangebracht om ervoor te zorgen,
dat de drukgroep slechts in één stand kan worden gemonteerd. Dit is nodig om te
voorkomen, dat door een onjuiste plaatsing van de drukgroep een extra onbalans in
de aandrijftijn ontstaat.
Het gedeelde vliegwiel
Uit de praktijk en uit onderzoekingen blijkt dat de torsietrillingsisolatie in de tot nu
2
toe behandelde uitvoeringen van de koppelingsplaat (zie 3.2.5) voldoen tijdens sta!ionaire
motorrotatiefrequentie en bij het afremmen op de motor. Het vraagt dan wel
een optimale afstemming van de torsiedempers op elk voertuigtype. De zaken liggen
echter problematischer tijdens het accelereren onder vollast vanuit een laag rotatiefrequentiegebied.
De torsietrillingsdemper moet dan groter en zwaarder worden om
ook hier aan de eisen te voldoen. Praktisch wordt dit onuitvoerbaar omdat de koppelingsplaat
niet voldoende ruimte biedt, maar bovendien zou het massatraagheidsmoment
te groot worden waardoor er weer problemen ontstaan bij het inschakelen
van overbrengingstrappen en met de synchroniseerinrichtingen in de wisselbak. Er
moest dus naar andere wegen gezocht worden om de resonantiefrequentie van de
l aandrijftijn beneden de bedrijfsrotatiefrequentie te krijgen en te houden. Een mogelijke
oplossing is het gedeelde vliegwiel, in een rechtstreekse vertaling uit het Duits
/ (Zweimassenschwungrad, ZMS) ook wel tweemassavliegwiel genoemd (afb. 3.27).
Het gedeelde vliegwiel is van oorsprong een (nooit gerealiseerd) idee van een Japanse
autoproducent, maar het werd door de Duitse koppelingsfabrikant LuK weer opgepakt
toen BMW problemen kreeg met de lawaaiproduktie in de aandrijflijn, toen men
een turbodiesel wilde inbouwen. De eerste generatie van dit nieuwe trillingsdempingssysteem
werd door BMW in 1985 op de markt gebracht (BMW 324d, later gevolgd door
het model 524td en de modellen met ottomotor 325e, 525e en 528e). Na LuK kwamen
1ook Fichtel & Sachs, Freudenberg en Voith met een gedeeld vliegwiel op de markt,
terwijl intussen elke koppelingsfabrikant een dergelijk systeem in portefeuille heeft.
Inmiddels is een vliegwiel van de tweede generatie op de markt verschenen, dat van de
eerste generatie verschilt door het geringer aantal onderdelen en de veel lagere produktiekosten
die slechts eenderde bedragen van die van de eerste generatie.
196

Afb. 3.27. Het gedeelde vliegwiel
met droge demping van de tweede
generatie (LuK)
De resonantiefrequentie van de oorspronkelijke aandrijflijn ligt tussen 40 en 70 Hz.
Omdat f = VCf.J (zie hoofdstuk 2), kan deze frequentie verlaagd worden door het
massatraagheidsmoment te verhogen. Deze verhoging mag echter geen invloed hebben
op het schakelen (synchroniseren) van de wisselbak en moet dus vóór de koppeling
met de ingaande as gebeuren. Door het vliegwiel in tweeën te delen, zodat twee
afzonderlijke massatraagheidsmomenten ontstaan, wordt het gewenste resultaat bereikt.
Eén deel blijft vast verbonden met de krukas en het andere deel behoort bij de
3 "aandrijflijn maar is vóór de koppeling aanwezig zodat geen nadelige invloed op het
schakelen ontstaat. De resonantiefrequentie is dan moeiteloos terug te brengen tot
zo'n 15 Hz en ligt daarmee onder de rotatiefrequentie van waaruit onder vollast wordt
Lgeaccelereerd.
In de termen van de trillingsleer is op deze wijze een mechanisch laagdoorlaatfilter
gerealiseerd, dat lage rotatiefrequentieveranderingen doorgeeft, maar veranderingen
in het hoge frequentiegebied absorbeert.
Het zo ontstane gekoppelde tweemassaveersysteem (zie Steinbuch deel 4) leverde in de
eerste generatie nogal wat technische problemen op vanwege de slijtage van de veren
die bij hoge rotatiefrequentie uitbuigen en tegen hun behuizing schuren, met een
- sterke slijtage tot gevolg. Dat vindt zijn oorzaak in het feit, dat de tangentiële veerweg
( door het toepassen van dit systeem aanzienlijk is toegenomen (hoekverdraaiingen
I 60° komen voor!), omdat de ongelijkvormigheid van de motorrotatiefrequentie
tot
toeneemt
door het geringere primaire traagheidsmoment van het vliegwieldeel dat met
de krukas is verbonden, terwijl de uitgaande amplitude aanzienlijk lager is dan bij een
conventionele torsietrillingsdemping. Om dit probleem te omzeilen zijn er verschillende
oplossingen mogelijk:
- het vliegwiel met korte, lichte veren, waarbij de veren in serie zijn geplaatst: zij zijn
in verschillende geleidingen ondergebracht en treden na elkaar in werking;
- men kan de stalen veren vervangen
wordt ingebouwd;
door elastomeren, waardoor een rubbervering
- om de slijtage te bestrijden kan men visceuze media (olie ofvet) toevoegen die niet
197

alleen een smerende functie hebben, maar tevens kunnen worden gebruikt als dempingsmiddel.
Zo wordt in aanvulling op de traagheidsdemping en de mechanische
wrijvingsdemping een vloeistofdemping in de aandrijflijn ingebouwd.
Uit bovenstaande opsomming volgt, dat men twee principieel verschillende oplossingen
kan onderscheiden: het gedeelde vliegwiel met droge en met natte demping.
De opbouw van het gedeelde vliegwiel met droge demping is in afbeelding 3.28 gegeven.
Het primaire deel van het vliegwiel is met bouten aan de krukas vastgezet. Het
secundaire deel, waar de koppeling tegen gemonteerd wordt, is op het primaire deel
gelagerd. De koppelingsplaat is hierbij star, dus zonder tangentieel veer-dempersysteem,
uitgevoerd. Tussen de twee vliegwieldelen is een meert raps veer- en dempingsinrichting
aangebracht, die een karakteristiek geeft zoals in afbeelding 3.29 is weergegeven.
In samenwerking met het vooral op de bedrijfsvoertuigenmarkt actieve Voith heeft
LuK een gedeeld vliegwiel met natte demping ontwikkeld (afb. 3.30). Hierbij bevinden
zich tussen de beide vliegwieldelen kamers met een dubbele functie: zij doen dienst
resulterende
demping
buitendemper
binnende\mper :\7
600
400
I \
I \
. . \ 200
,,::: --
, .~.---.
Afb. 3.28. Het gedeelde vliegwiel met
droge demping in doorsnede (Mercedes)
1. secundaire massa
2. tangentiële dempingsveer
3. dubbelrijig hoekcontactkogellager
4. toplager , uitgevoerd als kogellager
4 5. bout
6. aanslagdempingsveer
7. wrijvingsschijven
5 8. paspen
9. afstandsbout van het dempingssysteem
van het secundaire
vliegwieldeel
10. primair vliegwieldeel
11. afstandbout van het dempingssysteem
van het primaire massa deel
12. starterkrans
\ I
, I
, I
.400 \ I
\I
Afb. 3.29. Tangell/iële veerkarakteristiek van het gedeelde vliegwiel met demping (LuK)
198
.600

als veergeleiders en als kamers waarin de dempingsvloeistof is opgesloten. Bij relatieve
bewegingen tussen beide delen ontstaan er volumeveranderingen in de dempingskamers
en wordt de vloeistof verdrongen en weer aangezogen.
De openingen (verbindingskanalen tussen twee kamers) variëren met de relatieve
beweging waardoor tevens een verschil in dempingskracht wordt verkregen bij het
verdraaien vanuit de ruststand linksom en rechtsom (afb. 3.30b).
BMW past een gedeeld vliegwiel met natte demping toe met een extra lange torsieveerweg
met een veerstijfheid van slechts 5 Nm per graad hoekverdraaiing en extra
lange veren. Het uitbuigen van de veren wordt voorkomen door kunststof glijstukjes
(afb. 3.31).
Afb. 3.30. Het gedeelde vliegwiel
met hydraulische demping (Voirh)
a langs- en dwarsdoorsnede
b tangentiële veerkarakteristiek
1. primaire massa
2. secundaire massa
3. tangentieel veersysteem
4. dempingskamer
5. variabele doorstroomopeningsregelpen
Afb. 3.31. Het gedeelde vliegwiel met
hydraulische demping en extra lange
tangellliële veerweg (Fichtel & Sachs)
5 4 ~ Nm
!5
E
a decelereren accelereren
I:,
..
:
b
~~.".
".
,. .. ...•.......•'...•.........•.
"" ••••••. ,. •••••••.•••...••.••.••.••• -

Zoals in deel 4 van de Steinbuch-serie uiteengezet, is hydraulische demping, anders
dan mechanische wrijvingsdemping, evenredig met de snelheid, zodat bij grote trillingsuitslagen
een grote dempingskracht wordt opgewekt.
Een groot voordeel van de hydraulische demping is verder, dat er geen 'stick-slip}jin(
optreedt, dat is het verschijnsel dat bij droge wrijving de wrijvingscoëfficiënt tussen
rustende en dynamische wrijving verschilt. Door dit verschijnsel, dat optreedt bij de
conventionele koppelingsplaat en bij het gedeelde vliegwiel met droge demping, kan
een extra trilling in de aandrijflijn worden opgewekt.
Door variatie van de spleten, waardoor de vloeistof stroomt kan het vliegwiel traploos
en dus optimaal op elke motor en op elk rotatiefrequentiegebied worden ingesteld,
terwijl ook een afstemming speciaal op het acceleratie- of deceleratiegebied mogelijk
is. Ten slotte is deze oplossing verregaand vrij van slijtage .
./ r' r \ /
3.2.7 Het ontkoppelingslager
J~' \tirO t :

wisselbak bevestigd en is voor personenauto's meestal uit staalplaat geperst. Het
schuifstuk waar het eigenlijke lager op bevestigd wordt, kan van een aluminiumlegering
of van een hoogwaardige gietijzersoort zijn vervaardigd. Moderne produktietechnieken
maken het mogelijk dat het schuifstuk met lagerring uit één stuk uit staalplaat
geperst wordt. De kogelloopbanen worden gehard en gepolijst. De geleiding
van het schuifstuk over de buis wordt met vet gesmeerd.
Kantelbare ontkoppelingslagers zijn, doordat geen geleidebus vereist is, universeel
uitwisselbaar (afb. 3.33). Ze worden met twee oppervlaktegeharde tappen, die aan de
buitenring zijn aangebracht door middel van klemveren, aan de ontkoppelingsvork
bevestigd. Door het kantelen van de ontkoppelingsvork tijdens ontkoppelen, waardoor
het vorkeinde een boog beschrijft, maakt het druklager een radiale (excentrische)
beweging ten opzichte van de drukgroep. Om geluid en wrijving hierbij zoveel
mogelijk te beperken, is het aanloopvlak van het lager van een laagje Teflon voorzien
(Teflon is de handelsnaam voor PTFE, polytetrafluoretheen, ontwikkeld en op de
markt gebracht door DuPont). In het verleden werden voor kleine koppelingen tot
een diameter van 250 mm ook wel kantel bare grafietri gdruklagers gebruikt.
• h{l~"; ."
Afb. 3.33. Een kantelbaar
ontkoppelingslager met een
Teflon-laag op het aanloopvlak
(Fichtel & Sachs)
Roterende binnen- of buiten ring
De ontkoppelingslagers worden uitgevoerd met een roterende binnenring of met een
roterende bllitenring. De roterende binnenring (afb. 3.32) heeft voordelen ten opzichte
van de roterende buitenring en komt tegenwoordig dan ook het meeste voor.
De massa die in beweging gezet moet worden is namelijk kleiner. Door het kleinere
massatraagheidsmoment komt het lager beter op snelheid waardoor de slijtage op de
contactvlakken minder is. Verder is de omloopsnelheid van de kogels kleiner en door
de stilstaande buitenring is er geen centrifugaalwerking op het lagervet: het vet wordt
niet weggeslingerd.
Centrering
Ontkoppelingslagers kunnen star of zelfcentrerend zijn uitgevoerd. Autofabrikanten
hanteren bij de fabricage ruime toleranties als het gaat om de ligging van de hartlijn
van de krukas met lliegwiel en koppeling ten opzichte van de ingaande as van de
wisselbak. Toleranties tot 2 mm komen voor.
/'~~
i ~AA1 n Ltt W t,~ lv~ t {CriOjCA I
~n e xikui r ~oLl tLCp(l'i .v./ r 11.' "

In het verleden, toen koppelingen niet zelfinstellend waren, gaf dit geen problemen.
Tegenwoordig geven steeds meer autofabrikanten de voorkeur aan een zelfinstellend
koppelingsbedieningsmechanisme waarbij het ontkoppelingslager continu met de
drukgroep meedraait. Wanneer nu het ontkoppelingslager ten opzichte van de vingers
van de diafragmaveer niet goed gecentreerd is, zullen de aanrakingsvlakken
voortdurend over elkaar schuiven. Dat veroorzaakt geluid en leidt tot de vorming van
warmte die voor een groot deel in het lager terechtkomt. Het lager wordt overmatig
verhit, de smering wordt gebrekkig, er ontstaat nog meer warmte en het lager loopt
stuk.
Om nu de autofabrikanten de mogelijkheid te bieden met ruime toleranties te blijven
werken en de koppelingen zelfinstellend te maken, is het zei/centrerende ontkoppelingslager
ontwikkeld.
Bij het ZC-druklager van Yaleo (atb. 3.34a) kan het kogellager ten opzichte van het
schuifstuk maximaal 3 mm in radiale richting verschuiven. Na een aantal keren ontkoppelen,
heeft het lager zich precies in de hartlijn van de krukas met vliegwiel en
drukgroep ingesteld. Een klemveer zorgt ervoor dat het lager ten opzichte van het
schuifstuk in positie gehouden wordt.
a
Afb. 3.34. ZeI/centrerende ontkoppelingslagers
a het ZC-druklager van Valeo
b Fichtel & Sachs
c plaatstalen lager (SKF)
b c
1. verbindingsdeel
2. schuifstuk
3. rubberelement
Het zelfcentrerende druklager van Fichtel & Sachs (atb. 3.34b) heeft een roterende
binnenring. De maximale radiale verplaatsing is 2,8 mmo Het schuifstuk is meestal
van een slijtvaste aluminiumlegering gemaakt, maar kan ook uit kunststof vervaardigd
zijn. De voordelen van het ontkoppelingslager uit staal en kunststo/zijn het geringe
gewicht, geen smering tussen schuifstuk en geleidebus, een geringe slijtage en geen
'vreten' (vreten kan ontstaan bij geen of gebrekkige smering als de glijvlakken op
202

(jCO(C!J{'
elkaar inwerken, beschadigd raken, ruw worden en uiteindelijk vastlopen). Kunststof
is echter niet bestand tegen hoge temperaturen en word~ voor thermisch zwaar belaste -----) I 7
koppelingen afgeraden. .
Het SKF-lager (afb. 3.34c) is geheel uit staalplaat vervaardigd. Het kunststof schuif- /
stuk wordt met de ontkoppelingsvork verbonden door verbindingsdelen aleuit staalplaat
zijn geperst. Het rubberelement tussen de binnenloopring en het schuifstuk
waarborgt de radiale instelling van het lager.
Gedrukte of getrokken lagers
Ontkoppelingslagers kunnen worden gedrukt (druklagers) of getrokken. Alle ontkoppelingslagers
die tot hiertoe aan de orde zijn geweest, zijn gedrukte lagers. Daarbij
worden uitsluitend kogellagers toegepast. Een bijzondere uitvoering bij de gedrukte
lagers is het taatslager, dat is een axiaal lager waarbij de afsteunkracht van het
te lageren onderdeel op het lager axiaal gericht is (zie bij voorbeeld de koppeling van
afbeelding 3.19b).
Drukgroepen waarbij de steunpunten (de kantelringen) van de diafragmaveren zijn
verwisseld (zie afb. 3.17), moeten voor het ontkoppelen worden getrokken. Zo'n
getrokken lager zal de ontkoppelingskracht dan ook als een trekkracht moeten aanbieden
(afb. 3.35).
Afb. 3.35. Het getrokken ontkoppe/ings/ager
(Fichte/ & 5achs)
Bij dit lagertype wordt de ontkoppelingskracht door een geharde stalen ring op het
uiteinde van de diafragmaveertongen overgebracht. De stalen ring is met een borgring
van staaldraad zodanig op de binnenring van het lager gefixeerd dat de borgring
ook bij hoge rotatiefrequenties op zijn plaats blijft. Een dunne gekerfde schotelveer
tussen de diafragmaveer en de binnenring verzorgt een voortdurende voorspanning
waardoor een spelingvrije constructie ontstaat. De binnenring draait continu met de
drukgroep mee.
3.3 OVERIGE SLIPKOPPELINGEN
3.3.1 Inleiding
De enkelvoudige drogeplaatkoppeling met door een axiaal geplaatste veer of veren
opgewekte constante koppelingskracht komt als hoofdkoppeling nagenoeg universeel
in de moderne personenauto voor. In deze paragraaf komen de overige typen hoofdkoppelingen
aan de orde. Van de plaatkoppelingen zijn dat de meervoudige droge
203

N o.•..
centrifugale
segmenlkoppeling
3.3.4
Afb. 3.36. Systematische indeling van de automatische koppeling

plaatkoppeling (zie 3.3.2, zie voor een enkel voorbeeld van de enkelvoudige natteplaatkoppeling
als hoofdkoppeling: band B), de centrifugaal bekrachtigde en de centrifugale
plaatkoppeling (zie 3.3.3). Het laatste koppelingstype komt nog heden ten
dage voor in de 300-serie van Volvo. Een bijzonder type plaatkoppeling, de viscokoppeling,
wordt niet als hoofdkoppeling toegepast en komt in hoofdstuk 7 aan de orde.
Een aparte plaats neemt de centrifugale segmentkoppeling in (zie 3.3.4).
De centrifugale plaat- en segmentkoppelingen behoren, net als de in 3.3.5 aan de orde
gestelde elektromagnetische metaalpoederkoppeling, tot de groep van automatische
koppelingen (afb. 3.36) die vooral in de jaren zestig opgang maakten als onderdeel
van de zogenaamde halfautomatische transmissie (zie ook 3.1 en hoofdstuk 1).
De meeste van de automatische koppelingstypen uit de jaren zestig waren 'intrinsiek
automatisch', dat wil zeggen dat de variatie van de koppelingskracht zonder ingrijpen
van de bestuurder tot stand komt. Dat gebeurt door centrifugaalwerking , uitgeoefend
op als vlieggewichten uitgevoerde koppelingssegmenten (centrifugaalkoppelingen )
of op de vloeistofstroom in een hydrokinetische vloeistofkoppeling. De meeste van
dergelijke koppelingen kunnen uitsluitend als wegrijkoppeling gebruikt worden, zodat
dikwijls een aparte schakelkoppeling nodig is om bij rijdende auto de energiestroom
van motor naar wisselbak te kunnen onderbreken voor het schakelen. Dit
kenmerk én de dikwijls storingsgevoelige gecompliceerde constructie vormen de oorzaken,
waarom dergelijke koppelingen weer van het toneel zijn verdwenen en gekozen
werd voor een ander type automatische koppeling: de koppeling met geautomatiseerde
bediening. Hierbij aat het meestal om conventionele plaatkoppelingen, waarvan
de bediening langs elektrische of andere weg werd geautomatiseerd, maar men
trof ook speciale elektromagnetisch bediende metaalpoederkoppelingen aan.
Het is dit type geautomatiseerde koppeling, dat de laatste tijd opnieuw opduikt in het
kader van een verdere automatisering van de gehele aandrijflijn, een verschijnsel dat
mogelijk werd door de ontwikkelingen op het gebied van de elektronische regelsystemen
(zie 3.4.4).
3.3.2 De meervoudige drogeplaatkoppeling
De meervoudige plaatkoppeling is noodzakelijk wanneer een groot motorkoppel
overgebracht moet worden en de inbouwruimte voor de koppeling beperkt is. Zij
wordt daarom in sport- en wedstrijdauto's gemonteerd.
Volgens formule 3.6 (zie 3.2.2) is het koppel dat met een plaatkoppeling kan worden
overgebracht afhankelijk van de grootte van de koppelingsplaat (r u 3 - r;3), het aantal
wrijvingsvlakken z, de vlaktedruk Uv en de wrijvingscoëfficiënt #-. Door één of meer
van deze factoren te laten toenemen, kan het over te brengen koppel worden vergroot.
Op de eerste plaats kan men de wrijvingscoëfficiënt verhogen, maar door de overige
eisen die aan het voeringmateriaal gesteld worden (zie 3.2.5) is de marge hier slechts
klein.
Verder kan men de vlaktedruk laten toenemen door bij gegeven plaatoppervlak de
aandrukkracht te laten toenemen. Dat zou kunnen door strakkere veren te monteren,
maar dan neemt de bedieningskracht ook toe, waardoor de koppeling niet soepel en
geleidelijk meer te bedienen is. De bestuurder zal, vooral wanneer vaak,gékoppeld
moet worden, vermoeid raken. Tevens zal de slijtage toenemen. at I-
205

Ook kan men het plaatoppervlak vergroten. Omdat de inwendige straal rj niet meer
verkleind kan worden vanwege de vereiste ruimte voor de naaf en voor de tangentiële
dempingsveren, betekent dat dus een vergroting van de uitwendige straal ru, dus van
de diameter van de koppeling. Daarvoor moet wel de ruimte beschikbaar zijn. Een
gevolg van deze maatregel is wel een (kwadratische!) toename van de massatraagheid,
waardoor bij het ontkoppelen de koppelingsplaat ontoelaatbaar lang blijft door-
, draaien en het idee ontstaat dat de koppeling niet goed vrijkomt. Het inschakelen van
~ de eerste overbrengingstrap in de wisselbak zal dan_n.!et g~!aak gepaard gaan. ~{C
r Ten slotte kan men het aantal wrijvingsvlakken verhogen door meer koppelingsplaten
in de koppeling in te bouwen. Vandaar dat al vroeg in de autohistorie is gegrepen naar
I het idee van de meervoudige plaatkoppeling (zie hoofdstuk I).
Het werkingsprincipe van de meervoudige plaatkoppeling is gelijk aan dat van de
enkelvoudige plaatkoppeling. De drukgroep wordt uitgerust met schroefveren
(hoofdzakelijk in bedrijfsvoertuigen) of met een diafragmaveer. De tussendrukring
of -ringen moeten ten opzichte van het vliegwiel wel verschuifbaar zijn maar niet
verdraaibaar. De tussenringen zijn hiertoe van meeneemnokken voorzien.
Een tweevoudige plaatkoppeling kan worden uitgevoerd met geheel afzonderlijke
koppelingsplaten, ruggelings tegen elkaar gemonteerd (afb. 3.37a) of met een centrale
naaf waaraan één wrijvingsschijfvast is bevestigd, terwijl de tweede koppelingsplaat
met de naaf op de centrale naaf verschuifbaar is aangebracht (afb. 3.37b). De
inbouwmaten zijn hiermee tot een minimum teruggebracht, terwijl de massatraagheid
gering is. De gesinterde voering kan op de schijf worden geklonken; de dikte van
de (nieuwe) voering is dan 7 mmo De voering kan ook rechtstreeks op de schijf gesin-
a b c
Afb. 3.37. Drogeplaatkoppelingen voor sportauto's (maten in mm) (Fiehtel & Saehs)
a tweevoudige drogeplaatkoppeling met twee afzonderlijke koppelingsplaten
b tweevoudige drogeplaatkoppeling met twee platen op één centrale naaf
c drievoudige drogeplaatkoppeling met drie platen op één centrale naaf (Fiehtelund Sachs)
206

terd worden. Door het ontbreken van klinknagels is de dikte van de voering dan
slechts 2,6 mmo Er ontstaat een compact gebouwde koppeling waarvan het massatraagheidsmoment
gering is. Tweevoudige plaatkoppelingen zijn geschikt voor sport-(
auto's met een cilinderinhoud tot drie liter en voor Formule 2- en Formule 3-auto's.
In sportauto's met een motor van meer dan drie liter worden drievoudige plaatkoppelingen
gemonteerd (afb. 3.37c). De koppelingsplaten zijn ook hier op een centrale
naaf aangebracht waarbij één koppelingsplaat aan de naaf is geklonken. De twee
overige starre koppelingsplaten zijn met spie banen op de centrale naaf bevestigd.
3.3.3 De centrifugaal bekrachtigde en de centrifugale plaatkoppeling
De ce1ltrifugaal bekrachtigde plaatkoppeling
De centrifugaal bekrachtigde plaatkoppeling is in principe een normale plaatkoppeling
waarbij de aandrukkracht wordt verkregen door schroefveren en het ontkoppelen
gebeurt met drukvingers. Aan de drukvingers is echter een verlengstuk gesmeed
met centrifugaalgewichtjes, waardoor een ondersteunend, bekrachtigend ef- ~
fect ontstaat. Alhoewel deze koppeling bijzondere eigenschappen bezit bij de bediening
wordt er in het kader van dit boek geen verdere aandacht aan besteed: zij vindt in
de moderne autotechniek geen toepassing meer.
De centrifugale plaatkoppeling
De centrifugale plaatkoppeling verkrijgt de aandrukkracht uitsluitend door de centrifugaalwerking.
Dit type koppeling werd in het verleden onder andere door Daf in
combinatie met de continu variabele Variomatic als automatische wegrijkoppeling gebruikt
en komt tegenwoordig nog voor, eveneens in combinatie met een CVT, in de
300-serie van Volvo (zie ook band B). Een nadeel van de eerste versies was, dat bij
versneld stationair draaien (bij voorbeeld na het starten van een koude motor) het
inschakelen van de Variomatic in de vooruit- of achteruitoverbrenging zeer moeilijk Ij
ging of met gekraak gepaard ging. Jongere typen van Volvo zijn daarom voorzien van L
een automatische wegrijkoppeling met een zogenaamde koppelbeg[.eJE!!, waardoor
het mogelijk werd, de koppeling te ontkoppelen tot een rofirticlrequentie van 33,3 çl
(2000 min-I).
Afbeelding 3.38a toont het werkingsprincipe: de veren zorgen voor het ontkoppelen
beneden een bepaalde rotatiefrequentie. De totale aandrukkracht Fnis dus gelijk aan
Fnc - FV'zodat voor de bepaling van het over te brengen koppel formule 3.2 overgaat
m:
[Nm] (3.27)
F v is de kracht van de veren die de drukplaat terugdrukken en de aangrijprotatiefrequentie
bepalen. Fnc is de normaalkracht ten gevolge van de centrifugaalwerking;
deze kracht kan in de centripetale kracht Fe worden uitgedrukt door gebruik te maken
van de krachtendriehoek ABC: Fe = Fne.tana. Met Pc centrifugaalgewichtjes geldt
dus: Fne = (FJtana)'Pe. En omdat Fe = m'w 2 'rz' ontstaat uiteindelijk:
/Il.w 2 'rz
Fnc = --- 'Pc
tan :.:
[N] (3.28)
De aangrijprotatiefrequentie van de centrifugale plaatkoppeling wordt bereikt als de
207

a
c
8
1--'"
_ Nm
QJ
0-
0-
~
o o n, ç1
rotatiefrequentie n
b
Afb. 3.38. De centrifugale plaatkoppeling
a het werkingsprincipe
b het koppelverloop
c dwarsdoorsnede van de uitvoering met
koppelbegrenzer
1. koppelingsdeksel
2. centrifugaalgewicht
3. drukring
4. ontkoppelingslager
5. drukvinger
6. ontkoppelingsvork
7. begrenzingskamer
8. membraan
9. conische schroefveer
10. ontkoppelveer
centrifugaalwerking de veerkracht overwint, dus als Fnc = Fv• Daaruit volgt, dat:
w=
Fv• tancx
m .rz. Pc
En omdat w = 211:11, volgt daaruit voor de aallgrijprotatiejrequentie:
I Fv• tancx
/10 = 2; m . rz . Pc
(3.29)
(3.29a)
De koppeling werkt slipvrij als het koppel dat door de koppeling overgebracht kan
worden gelijk is aan of groter is dan het motorkoppel (afb. 3.38b).
De slipvrije rotatiejrequelltie "/ wordt dus bereikt als Tk = Tm. Vult men formule 3.28
in formule 3.27 in, dan ontstaat uiteindelijk na enige rangschikking (en met w = 211:11):
208
I (Tm + Fv.Wrw.z)tancx
/1 1 = 2; m.r z . Pc .,1 .rw.z
(3.30)

Deze formule geldt uiteraard slechts als het draaimoment van de motor constant is.
De werking blijkt uit afbeelding 3.38c, die de centrifugale plaatkoppeling met koppelbegrenzer
toont.
In de ruststand en tijdens het stationair draaien van de motor zorgen de drukveren",S/ '0
ervoor dat drukring 3 vrij blijft van de koppelingsplaat en de koppeling ontkoppeld is.
De centrifugaalgewichten 2 steunen met de rol tegen de schuine kant van het drukgroepdeksel
en met het asje tegen twee nokken op de drukring. De rol is met naaIdlagers
op het asje gelagerd om tijdens het verplaatsen een rollende beweging te verkrijgen.
Tijdens het naar buiten bewegen van een centrifugaalgewicht is de draairichting
van de rol tegengesteld aan die van het asje.
Wordt de motorrotatiefrequentie opgevoerd tot ongeveer 17,5 sol(1050 min-I), dan
wordt door de gewicht jes zoveel axiale kracht uitgeoefend dat er een evenwicht ontstaat
met de veerkrach~:Stijgt de rotatiefrequentie verder tot ongeveer 26,6 S-I(1600
min-I), dan bewegen de centrifugaalgewichtjes verder naar buiten en wordt de koppelingsplaat
tussen de drukring en het vliegwiel geklemd. Bij het verder toenemen
van de rotatiefrequentie neemt de wrijving toe totdat er geen slip meer is. Bij een
maximaal motorkoppel (volgas ) werkt de koppeling slipvrij vanaf ongeveer 38.. .42 S-I
(2300 ... 2500 min-I). ')
Door de koppelbegrenzer kan de aangrijprotatiefrequentie worden opgevoerd van
26,6 naar 33,3 S-I(2000 min-I). Door onderdruk in begrenzingskamer7 beweegt namelijk
het membraan, dat met de ontkoppelingsvork is verbonden, naar rechts. De vork
verplaatst het ontkoppelingslager op de geleidebus tegen de drukvingers die de drukring
tegen de centrifugaalwerking in terugtrekken. De conische schroefveer zorgt
ervoor dat het ontkoppelingslager vrijkomt van de drukvingers als de koppelbegrenzer
niet geactiveerd wordt.
De activering vindt plaats door een elektromagnetisch bediende begrenzingsklep die
ingeschakeld wordt door een schakelaar in de keuzehefboom van de continu variabele
transmissie (zie hoofdstuk 6). De begrenzingsklep opent of sluit de verbinding tussen
het inlaatspruitstuk van de motor en de koppelbegrenzer en regelt de onderdruk.
3.3.4 De centrifugale segmentkoppeling
De centrifugale segmentkoppeling is een automatische koppeling die in de moderne
personenauto niet meer als hoofdkoppeling wordt toegepast. In combinatie met een
wisselbak met handbediening is namelijk altijd een extra schakelkoppeling, uitgevoerd
als eenvoudige plaatkoppeling, noodzakelijk.
Buiten het domein van de personenautotechniek vindt dit koppelingstype echter wel
veel toepassing; men treft het onder andere aan in bromfietsen, landbouwwerktuigen
en motorkettingzagen.
De centrifugaalkoppeling met radiaal bewegende segmenten
De eenvoudigste uitvoering bevat segmenten die onder invloed van de centrifugaalwerking
radiaal maar buiten bewegen tegen een trommel. De segmenten zijn voorzien
van wrijvingsmateriaal en maken deel uit van het aandrijvende deel (het motorvliegwiel)
van de koppeling. Is de wrijving tegen de trommel voldoende groot, dan zal
het aangedreven deel van de koppeling gaan meedraaien. Een toenemende rotatiefrequentie
veroorzaakt een grotere centrifugaalwerking, waardoor een grotere wrijving
ontstaat en de koppeling uiteindelijk slipvrij werkt.
209

De centrijugaa/koppe/ing met scharnierende segmenten
De centrifugaalkoppeling die tot voor kort in personenauto's werd toegepast, heeft
segmenten die scharnierend met het vliegwiel zijn verbonden. Zoals verderop nog zal
blijken, is het daardoor mogelijk de koppeling bij het wegrijden vanuit stilstand soepel
te laten aangrijpen; tijdens het afremmen op de motor ontstaat bovendien de
mogelijkheid dat de koppeling gekoppeld blijft tot een rotatiefrequentie die aanmerkelijk
lager ligt dan de aangrijprotatiefrequentie.
Bij dit koppelingstype ontstaat een oplopend (zelfbekrachtigend) of aflopend (zelf-
Iossend) effect, analoog aan de werking van de trommelrem (zie deel 4 van deze
Steinbuch-serie) .
9
8
7
c~
. ---r--1
10 I: . \ 2
210
A
6
Afb. 3.39. De centrifugale
segmentkoppeling (Daf)
a langsdoorsnede
b dwarsdoorsnede A-A
12 13 14 15 16 1. koppelingstrommel
2. koppelingshuis
3. kogellager
4. borgveer
5. borgveer
6. koppelingsas
7. kogellager
8. borgveer
9. koppelingssegmenthouder
(vliegwiel)
10. scharnierpen voor het
koppelingssegment
11. starterkrans
12. primair koppelingssegment
13. secundair koppelingssegment
14. boven plaat van 9
15. trekveer
16. verende klem

Net als de centrifugale plaatkoppeling is ook de centrifugale segmentkoppeling in het
verleden in de Daf-personenauto toegepast, en wel als automatische koppeling in
combinatie met de Variomatic (afb. 3.39, zie ook band B). De acht segmenten zijn
van wrijvingsmateriaal voorzien en met scharnierpennen aan het vliegwiel bevestigd,
dat linksom roteert. De koppelingstrommei is met de aandrijfas van de Variomatic
verbonden.
De segmenten worden twee aan twee door trekveren in de ruststand gehouden. De
afstand van het bevestigingspunt van de trekveren tot het scharnierpunt is hierbij
verschillend.
Wordt de motorrotatiefrequentie opgevoerd tot ongeveer 17 çl (1000 min-I), dan bewegen
de primaire segmenten (met de kleinste afstand tussen veer en scharnierpunt)
naar de trommel. Deze primaire segmenten staan ten opzichte van de trommel aflopend
('slepend') geplaatst waardoor een soepel aangrijpen van de koppeling wordt
verkregen. Bij een verder opvoeren van de rotatiefrequentie tot ongeveer 33,3 çl ?
(2000 min-I) bewegen ook de vier secundaire segmenten (met de grootste afstand
tussen trekveer en scharnierpunt) tegen de trommel. Deze secundaire segmenten zijn
oplopend ('happend') geplaatst, waardoor het over te brengen koppel snel toeneemt
en de koppeling slipvrij werkt.
Het loslaten van het gaspedaal om af te remmen op de motor heeft tot gevolg dat de
koppelingstrommei de segmenten aandrijft. De wrijvingskrachten werken nu de andere
kant op. Bij het afremmen en het afnemen van de rotatiefrequentie zullen eerst
de secundaire segmenten worden teruggetrokken. De secundaire segmenten, die nu
aflopend zijn geworden, komen bij ongeveer 33,3 çl (2000 min-I) vrij van de trommel.
Doordat de primaire segmenten oplopend zijn geworden, zal het remkoppel
groter zijn: de segmenten blijven tot een lagere rotatiefrequentie dan het aangrijppunt
gekoppeld met de trommel. Er kan tot ongeveer 13 çl (800 min-I) op de motor
worden afgeremd: dan zal de koppeling ontkoppelen. In plaats van verschillende afstanden
van de veren tot de scharnierpunten, werden bij oudere typen veren met een
verschillende voorspanning aan de primaire en secundaire segmenten gemonteerd.
De koppeling is uitsluitend als automatische wegrijkoppeling te gebruiken. Het starten
van de motor door slepen, is bij auto's met een dergelijke koppeling niet mogelijk.
Ook de Citroën 2CV was aanvankelijk uitgerust met een centrifugale segmentkoppeling,
gecombineerd met een schakelkoppeling (zie hoofdstuk 1). De schakelkoppeling
is noodzakelijk om de viertrapsbak met handbediening te kunnen bedienen.
3.3.5 De metaalpoederkoppeling
Subaru monteert tussen de motor en de ECVT (elektronisch geregelde continu variabele
transmissie) een elektromagnetische poederkoppeling die door een microprocessor
gestuurd wordt (zie ook band B).
De koppeling, die door Fuji Heavy Industries Ltd is ontwikkeld, bestaat uit twee
hoofddelen (afb. 3.40). Het aandrijvende element, de trommel, is verbonden met de
krukas en vormt een gesloten eenheid. In het aangedreven element, dat verbonden is
met de ingaande as van de ECVT, is een veldspoe! aangebracht. Tussen het aangedreven
element (aan de buitenomtrek) en de trommel bevindt zich een geringe
hoeveelheid ( tussen 10... 20 cm 3 ) metaalpoeder. Dit poeder is vervaardigd van roestvast
staal en elk deeltje heeft een rijstkorrelvorm met een lengte van ongeveer 30 !lm.
211

((
Afb. 3.40. De elektromagnetische
poederkoppeling (Subaru)
I. aandrijvend element
(trommel)
2. metaalpoeder
3. aangedreven element
(elektromagneet)
4. veldspoel
Door de centrifugaalwerking zal tijdens het roteren van de koppeling het metaalpoeder
zich gelijkmatig over de buitenomtrek verdelen.
Als er een elektrische stroom door de spoel gaat, wordt het metaalpoeder gemagnetiseerd
en als het ware 'verhard' waardoor er een verbinding tussen het aandrijvend en
het aangedreven deel ontstaat.
Dit type koppeling leent zich door de aard van haar werking uitstekend voor een
combinatie met een elektronische regeling (zie 3.4.4).
3.4 DE KOPPELINGSBEDIENING
3.4.1 Inleiding
De bediening van de hoofdkoppeling is een voetbediening en bestaat principieel uit
drie basisonderdelen: een koppelingspedaal, dat de spierkracht van de bestuurder
omzet in een bedieningskracht, een transportmechanisme van de bedieningsenergie,
dat de bedieningskracht overbrengt naar het eindpunt van het systeem: de eigenlijke
koppelingsbediening in de vorm van de ontkoppelingsvork en het ontkoppelingslager.
Het transportmechanisme van de bedieningsenergie kan mechanisch, pneumatisch,
hydraulisch of elektromechanisch zijn uitgevoerd.
De mechanische koppelingsbediening (zie 3.4.2) kan zijn uitgevoerd in de vorm van
een stangenstelsel of van een koppelingskabel.
Omdat de motor in rubbers aan de opbouw of in een chassisraam is opgehangen en
deze dus voortdurend in beweging is, zijn )~~elsen slangen hier in het voordeel.
Scharnieren in stangen en hefbomen zijn door deze bewegingen echter extra aan-slijtage
onderhevig. Door deze slijtage in de stangkoppelingen ontstaan gemakkelijk
onnauwkeurigheden in de bediening, terwijl dit bedieningstype ook veel onderhoud
212

~
vraagt. Daarom is de kabelbediening tegenwoordig universeel. Daarbij neemt de toepassing
van de zelfinstellende koppeling hand over hand toe.
Een hydraulische koppelingsbediening (zie 3.4.3) werkt met nog minder wrijving.
Bovendien kan dit systeem eenvoudiger zelfinstellend uitgevoerd worden, terwijl ook
gemakkelijk een koppelingsbekrachtiger kan worden toegevoegd. Men treft dit systeem
dan ook bij voorkeur aan in auto's met een grote koppeling, waarvan ook de
bedieningskrachten hoog zijn.
Een enkele maal komt nog een pneumatische koppelingsbediening voor, zoals bij de
centrifugale plaatkoppeling van Volvo (zie 3.3.3); in de bedrijfsvoertuigtechniek treft
men dit bedieningstype echter veelvuldig aan (zie deel JO van de Steinbuch-serie).
De nieuwste ontwikkeling op het gebied van de koppelingsbediening is de elektromechanische
koppelingsbediening door middel van een elektrische servomotor, die dan
tevens als koppelingsbekrachtiger dienst doet. Dergelijke nog in het .PrototYRestadium
verkerende systemen kunnen uitstekend worden gecombineerd met een elektronische
sturing, waardoor een geautomatiseerde koppeling ontstaat (zie 3.4.4).
De geautomatiseerde, elektronisch gestuurde koppeling maakt het mogelijk, de koppelingskracht
naar gelang van de behoefte te variëren, zodat een automatische slipregeling
ontstaat. Op deze wijze kan in de toekomst in combinatie met een automatische
of geautomatiseerde wisselbak een volledig elektronisch geregelde aandrijflijn
worden gerealiseerd.
3.4.2 De mechanische koppelingsbediening
Zoals reeds in 3.4.1 uiteengezet, wordt de mechanische koppelingsbediening van de
moderne
bediening.
personenauto tegenwoordig zonder uitzondering uitgevoerd als een kabel-
Het voordeel van een bedieningskabel boven een stangenstelsel is dat deze in bochten
gelegd kan worden waardoor een afstand tussen moeilijk bereikbare componenten
gemakkelijk overbrugd kan worden. Wanneer vochtvorming heeft plaatsgevonden
tussen binnen- en buitenkabel en de buitentemperatuur tot onder het vriespunt daalt,
vriezen binnen- en buitenkabel aan elkaar vast en is ontkoppelen niet meer mogelijk.
Een permanente vetvulling en rubber afdichtingstules kunnen dit voorkomen. De
mechanisch bediende koppeling geeft, zeker wanneer geen goed onderhoud wordt
gepleegd, nogal wat wrijvingsverliezen waardoor de bediening van de koppeling
zwaarder gaat.
De mechanische koppelingsbediening is zodanig uitgevoerd, dat de vrije slag van het
ontkoppelingslager afgesteld kan worden door de stangen of kabels te verlengen of in
te korten, of ze zijn zelfinstellend.
Het afgebeelde mechanische bedieningsmechanisme met bowdenkabel (dat is een
stalen kabel met buitenkabel die de reactiekrachten in de vorm van drukkrachten
opneemt) is zelfinstellend (afb. 3.41). De veer trekt continu aan het getande segment.
Dit segment is via de bowdenkabel met de ontkoppelingsvork verbonden, waardoor
het ontkoppelingslager constant in aanraking blijft met de drukgroep. Het ontkoppelingslager
blijft met de koppeling meedraaien. Slijt de koppelingsplaatvoering, dan
wordt het ontkoppelingslager automatisch bijgesteld.
Het meedraaien van het ontkoppelingslager met de drukgroep heeft geen invloed op
de werking van de koppeling, omdat de trekkracht van de veer gering is. Als het
213

I. bevestiging aan de ontkoppelingshelboom; 2. getand segment; 3. trekveer; 4. koppelingspedaal;
5. pedaalkam; 6. rempedaal; 7. pedaalsteunhouder; 8. kabelklem; 9. koppelingskabel
Afb. 3.42. Nastelinrichting
van een mechanisch
bediende koppeling
1. contramoer
2. stelmoer
3. trekveer
4. bowdenkabel
koppelingspedaal wordt bediend, grijpt de kam van het pedaal in het getande segment
en trekt de kabel aan de ontkoppelingshefboom waardoor deze kantelt en het ontkoppelingslager
verplaatst wordt. De vrije slag van het pedaal is constant en wordt
bepaald door de afstand tussen de kam het getande segment.
Afbeelding 3.42 toont in detail de stelinrichting van een mechanisch bedieningsmechanisme
om de vrije slag van het ontkoppelingslager te kunnen nastellen. De trekveer
zorgt ervoor dat de bowdenkabel gespannen blijft en het pedaal tegen de aanslag
ligt. Met de stelmoer kan de vrije slag van het ontkoppelingslager worden nagesteld.
Door de stelmoer linksom te draaien, wordt de vrije slag vergroot. De contramoer
voorkomt dat de bediening uit zichzelf ontsteld raakt.
3.4.3 De hydraulische koppelingsbediening
Bij een hydraulische koppelingsbediening is de kabeloverbrenging vervangen door
een mechanisme, dat de bedieningskracht op het koppelingspedaal overbrengt naar
het ontkoppelingslager in de vorm van hydraulische drukenergie.
Net als de mechanische kabelbediening heeft ook de hydraulische bediening als voor-
214

deel dat ingewikkeld ver19pende a~!.'l~~n tussen koppelingspedaal en ontkoppe- ?
lingslager gemakkeli jk te overbruggen valt. Een hydraulische bediening is echter een- (
voudiger zelfinstellend uit te voeren dan een mechanische; zij kan bovendien van een
koppelingsbekrachtiging worden voorzien.
9
2 3 4
8 7 6 5
Afb. 3.43. De hydraulische koppelingsbediening met gedrukte koppeling (Lancia Thema)
I. koppelingswerkcilinder
2. reservoir
3. kunststofslang
4. koppelingshoofdcilinder
5. koppelingspedaal
6. stalen leiding
7. slang
8. ontkoppelingslager
9. ontkoppelingshefboom
De hydraulische koppelingsbediening (atb. 3.43) bestaat uit een koppelingshoofdcilinder
(ook wel: bedieningscilinder) bij het koppelingspedaal en een werkcilinder die
de ontkoppelingsvork van de koppeling bedient. De verbinding tussen de hoofd- en
de werkcilinder wordt tot stand gebracht door een stalen leiding en een slang. De
slang, waarvoor een remslang wordt genomen, zorgt voor de flexibele verbinding
tussen de star aan het chassis bevestigde leiding en de werkcilinder die aan de aandrijfeenheid
is bevestigd en die in rubbers is opgehangen. Het reservoir, dat meestal
uit transparante kunststof is vervaardigd, kan afhankelijk van de plaats van de bedieningscilinder
rechtstreeks hierbovenop zijn geschroefd of met een kunststof slang met
grote doorsnede (8 ... 9 mm) hiermee zijn verbonden. Het reservoir moet op een goed
bereikbare plaats (bij voorbeeld tegen het schutbord onder de motorkap) zijn aangebracht.
Er dient voor gewaakt te worden dat de slang tussen reservoir en bedieningscilinder
niet zodanig wordt gelegd dat zich luchtbellen in de hydraulische vloeistof
kunnen vormen: de leidingen mogen niet horizontaal liggen. Er wordt geadviseerd
de toevoerslangen niet te monteren met een helling kleiner dan 20 %.
215

Het systeem is gevuld met een hydraulische vloeistof die ook in het hydraulische remsysteem
wordt gebruikt. Dat kan een remvloeistof zijn, maar ook wordt gebruik gemaakt
van minerale olie, net zoals dat ook gebruikelijk is bij het remsysteem (zie voor
uitgebreidere informatie over deze vloeistoffen deel 4 van de Steinbuch-serie).
De koppelingshoofdcilinder is qua constructie en werking gelijk aan de hoofdremcilinder
van een hydraulische reminstallatie. De cilinder is echter meestal niet voorzien
van een bodemklep (zie Steinbuch deel 4).
De werkcilinder (afb. 3.44) heeft tot taak, de bedieningsenergie van de voetkracht die
tegen de hoofdcilinder wordt uitgeoefend op de ontkoppelingsvork over te brengen.
a
Afb. 3.44. De werkcilinder van de hydraulische koppelingsbediening (A TE)
a met stelinrichting (niet-zelfinstellend)
b zeifins tellend
Dat gebeurt in de vorm van hydraulische drukenergie. De werkcilinder moet zodanig
bevestigd zijn dat de ontkoppelingskracht op de drukstang naar de koppelingsvork als
reactiekracht opgenomen kan worden.
De trekveer (afb. 3.44a) trekt tegelijk met de ontkoppelingsvork en de drukstang met
drukbout, de zuiger tegen de achterzijde in de cilinder als aanslag. Door de contramoer
los te nemen, kan de drukstang in lengte worden versteld, waardoor de voor-
I geschreven vrije slag (2 ... 3 mm) tussen het ontkoppelingslager en de drukgroep ingesteld
kan worden.
I Door slijtage van de voering neemt de vrije slag af, zodat deze van tijd tot tijd moet
worden nagesteld. De ingestelde vrije slag wordt door de contramoer geborgd. De
controle van de vrije slag moet bij de drukstang of direct bij het ontkoppelingslager
plaatsvinden en niet (zoals vaak bij mechanische bedieningen het geval is) aan het
koppelingspedaal. Het afstellen van de vrije slag mag nooit met behulp van de drukstang
van de hoofdcilinder gebeuren, daar dan het compensatiegaatje afgesloten kan
worden waardoor de koppeling kan gaan slippen en ernstig beschadigd kan raken.
De zeljinstellende hydraulische koppelingsbediening maakt gebruik van een werkcilinder
zonder stelinrichting (afb. 3.44b). De veer in de cilinder drukt alle spelingen en de
vrije slag weg en het ontkoppelingslager blijft met de drukgroep meedraaien. Slijtage
van de koppelingsplaat wordt door de veer in de cilinder automatisch gecompenseerd.
Een moderne ontwikkeling is die, waarbij de werkcilinder rechtstreeks tussen het
ontkoppelingslager en het koppelingshuis (dus op de plaats van de geleidebus) wordt
geplaatst (afb. 3.45). Door deze inwendige directe krachtoverbrenging vervalt een
groot deel van het ontkoppelingsmechanisme en daarmee de slijtage en een stuk on-
216
b

Afb. 3.45. Hydraulische
ze/finslellende
bedieningsinrichling voor een
koppeling meI een in hel
koppe/ingshuis geïll/egreerde
werk cilinder (FAG)
I. geleide bus
2. zelfinstellend
ontkoppelingslager
3. veer voor instelling van
vrije slag
4. stofhoes
5. cilinder met
vloeist of toevoerkanaal
Afb. 3.46. De mechanische
koppelingsbekrachliger (FA G)
derhoud. Vanzelfsprekend is deze bedieningsinrichting zelfinstellend, zowel wat betreft
de rotatie van het lager als de vrije slag. -
Een andere nieuwe ontwikkeling is de vervanging van de metalen cilinders door gewapend
kunststof (polyamide met glasvezelwapening). Zo biedt het Engelse AP een
PFCH-systeem aan (pre-filled clutch hydraulic: kant-en-klaar hydraulisch koppelingsbedieningssysteem)
dat zonder afstelwerkzaamheden in de autofabriek direct
kan worden gemonteerd en dat bovendien meer dan de helft lichter is dan het conventionele
systeem.
De koppelingsbekrachtiger
In auto's met groot vermogen en hoog motorkoppel worden koppelingen gemonteerd
met een grote aandrukkracht, waardoor een grote ontkoppelingskracht en dus een
grotere pedaalkracht nodig is.
Door een koppelingsbekrachtiger wordt een deel van deze ontkoppelingskracht overgenomen:
de pedaalkracht wordt kleiner en de pedaalslag korter.
217

De mechanische koppelingsbekrachtiger van FAG (afb. 3.46) werkt op de zuigerstang
van de werkcilinder. Door de eivorm van het deel waar de rollen op rusten zal er
in de ruststand en aan het begin van de ontkoppeling geen bekrachtiging zijn. Naarmate
het koppelingspedaal verder wordt ingetrapt neemt de ondersteuning toe.
3.4.4 De elektronisch gestuurde koppeling
Soorten
De recente ontwikkelingen in de elektronica hebben tot nieuwe bedieningsconcepten
van de koppeling en de wissel bak met handbediening geleid. Om het schakelen goed
te laten verlopen, moeten er nogal wat handelingen op het juiste moment worden
verricht. Met behulp van de elektronica kan het bedieningscomfort worden verhoogd
door deze handelingen geheel of gedeeltelijk te automatiseren door ze te laten verrichten
door elektronisch gestuurde bedieningsmechanismen, waarin zelfs het gaspedaal
in de vorm van het zogenaamde E-gas (elektronisch gestuurd gaspedaal; zie band
B) kan worden betrokken.
Het resultaat van deze microprocessorbesturing is niet alleen een verbeterd rijcomfort,
maar tevens een geringere slijtage van de koppeling en een lager brandstofverbruik,
zeker wanneer tijdens het '!fr_emmen een vrijloopfunctie (zoals bij de AKB van )
Fichtel & Sachs) in werking treedt. 'fi1.~f2
Dergelijke systemen werden in 1984 en 1985 voor het eerst voorgesteld en staan op
het punt ingevoerd te worden in de moderne personenauto. De meeste koppelingsfabrikanten
hebben inmiddels een elektronisch geregelde koppeling in ontwikkeling,
• zoals Valeo met de 'embrayage piloté', Fichtel & Sachs met het AKB-systeem, Borg
& Beck met het ACTS, LuK met het EKM (elektronische Kupplungsmanagement)
en Kongsberg met het CMS (clutch management system). De meeste van deze systemen
worden in deze subparagraaf geïntroduceerd. Ook de elektronisch gestuurde
poederkoppeling in de ECYT van Subaru komt kort aan bod (zie band B; volledig
geautomatiseerde combinaties van koppelings- en schakelsystemen worden in hoofdstuk
4 behandeld).
De toevoeging van een elektronisch regelsysteem aan de conventionele koppeling
maakt een elektronisch koppelingsmanagement (EKM) mogelijk, als een onderdeel
van de volledig geautomatiseerde aandrijflijn. Met EKM wordt het mogelijk, tot een
geprogrammeerde koppelingskracht te komen, waardoor trillingspieken in de aandrijflijn
door een elektronische koppelingsslipregeling kunnen worden weggefilterd.
Voor een uitgebreider behandeling van de regelelektronica wordt naar deel 9 van de
Steinbuch-serie verwezen.
Het werkingsprincipe
De meeste systemen handhaven de wisselbak met handbediening en de standaard
gemonteerde koppeling. Alleen de bediening van de koppeling is geautomatiseerd.
Afhankelijk van de signalen die via verschillende sensoren aan de elektronische regeleenheid
worden doorgegeven, zal de koppeling koppelen of ontkoppelen. Sensoren
geven informatie door aan de elektronische regeleenheid over de motorrotatiefrequentie,
de voertuigsnelheid, de stand van het gaspedaal, de stand van de bedieningshendel,
de ingeschakelde overbrengingstrap, de stand van de ~2Iichtschake-
218

laar, en de stand van het ontkoppelingsmechanisme. De inrichting van Fichtel &
Sachs is ook nog van een sensor bij de vrijloopschakelaar voorzien.
De elektronische regeleenheid geeft via een versterker signalen door naar de bed ieningsinrichting,
waardoor de koppeling stug of soepel zal koppelen dan wel ontkoppelen
al naar behoefte en noodzaak. Ook is het mogelijk, dat de motor tijdens afremmen
stationair gaat draaien zoals het geval is bij de AKB van Fichtel & Sachs. Het
ACTS van Borg & Beck is gecombineerd met een E-gassysteem.
Valeo
Bij de elektromechanische besturingsinrichting van de wrijvingskoppeling van Valeo
zijn de wisselbak met handbediening en de oorspronkelijke wrijvingskoppeling gehandhaafd.
Het systeem, waarvan de regelelektronica door Motorola werd ontwikkeld,
wordt door Valeo 'embrayage piloté' (gestuurde koppeling) genoemd en wordt
toegepast op de rally-auto van Lancia en de topmodellen van Ferrari en Lamborghini.
De bediening van de koppeling gebeurt door een elektromotor die elektronisch wordt
gestuurd door een microprocessor. De ontkoppelingsbeweging en de ontkoppelingskracht
worden mechanisch, door een tandwielstelsel, overgebracht van de elektromotor
naar het ontkoppelingslager (atb. 3.47).
Afb. 3.47 .. Embrayage piloté':
elektromechanische
koppelingsbedienillg vall Valeo
I. compensatieveer
2. ontkoppelingslager
3. koppeling
4. tandwielreductie
5. elektromotor
Deze elektrische bediening heeft ten opzichte van de hydraulische en de onderdrukbediening
het voordeel dat zij goedkoop, eenvoudig en licht van constructie is en
economisch werkt. Een inrichting met pomp, kleppen en reservoir voor het op druk
houden van het overbrengingsmedium van de bedieningsenergie (lucht of olie) ontbreekt
immers. Er wordt gebruik gemaakt van elektrische energie uit de accu. Het
energieverbruik is zeer laag omdat de motor alleen draait tijdens de zeer korte actieperioden
van het koppelen en ontkoppelen. In gekoppelde en ontkoppelde stand
draait de elektromotor niet. Omdat gebruik gemaakt wordt van elektrische energie is
de elektromotor rechtstreeks met kabels te koppelen aan de versterker en de elektronische
regeleenheid.
5
4
3
2
219

Nu moet het ontkoppelen en vooral het koppelen een bepaalde minimumtijd duren
om een soepel aangrijpen van de koppeling te verkrijgen. Een elektromotor is hiervoor
niet ideaal, omdat het maximumvermogen met hoge stroomsterkte afgestemd
moet zijn op de maximale ontkoppelingskracht die pas optreedt als de diafragmakoppeling
bijna ontkoppeld is. Het vermogen bij het begin van het ontkoppelen, maar
vooral aan het einde van het koppelen is dan te hoog waardoor de koppeling snel en
stug zal aangrijpen. Daar komt bij dat het vermogen ook nog begrensd moet worden
door de toegepaste elektronica; stroomsterkten van 15 A mogen zeker niet overschreden
worden. Omdat dus een rechtstreekse bediening door een elektromotor
moeilijk te realiseren valt, wordt een compensatieveer aangebacht. Deze veer werkt
1 als een mechanische accumulator: zij wordt gespannen tijdens het koppelen van de
koppeling, waarbij zij de energie van de diafragmaveer opneemt. Tijdens het ontkoppelen
geeft de compensatieveer de energie weer af en zij ondersteunt dan de
elektromotor. De elektromotor levert dus slechts het energieverschil en vereffent de
kracht van de diafragmaveer en de compensatieveer.
~
In de getekende stand van de elektromechanische bedieningsinrichting is de koppeling
gekoppeld en de compensatieveer gespannen. Tijdens ontkoppelen treedt het
tandwielstelsel in werking. Het tandwiel met hefboom waaraan de veer bevestigd is,
draait linksom. Wanneer deze hefboom het dode punt gepasseerd is, ondersteunt de
compensatieveer het ontkoppelen. De elektromotor wordt dan ontlast. Om te koppelen
moet de veer weer gespannen worden en de benodigde energie hiervoor wordt
mede door de diafragmaveer geleverd.
Fichtel & Sachs
De Automatische Kupplungsbetätigung (automatische koppelingsbediening) A KB
van Fichtel & Sachs werkt eveneens met een elektronische regeleenheid. Afhankelijk
van de informatie die de verschillende sensoren aan deze eenheid doorgeven, zal de
koppeling ontkoppelen of koppelen. Hiertoe wordt een elektromotor in werking gesteld
die een hydraulische bedieningsinrichting van een standaard gemonteerde koppeling
bedient. Een koppelingspedaal ontbreekt. Het bijzondere aan het systeem is
de elektronische slip regeling .
De koppeling ontkoppelt automatisch als de bedieningshendel van de wisselbak wordt
bewogen, als de motorrotatiefrequentie beneden een vastgestelde waarde daalt of
indien wordt afgeremd in de derde, vierde of vijfde overbrengingstrap met het gaspedaal
in de ruststand. Hier treedt dan de vrijloopfunctie in werking.
Voor het koppelen zijn twee programma's noodzakelijk. Er is een programma in de
regeleenheid opgenomen dat het koppelen regelt tijdens het wegrijden vanuit stilstand
in de eerste en de achteruitoverbrenging en een afzonderlijk programma dat het
koppelen regelt bij het overschakelen (op- en terugschakelen) als de auto rijdt. Bij het
wegrijden wordt het koppelen geregeld afhankelijk van de stijging van de motorrotatiefrequentie
met een begrenzing van de sliptijd. Door deze sliptijdbegrenzing wordt
een onnodige slijtage van de koppeling en een te hoog oplopen van de temperatuur
van de plaatvoering voorkomen. Tijdens het overschakelen en na een vrijloopperiode
wordt overeenkomstig de rijomstandigheden tijdsafhankelijk gekoppeld. De benodigde
gegevens worden door sensoren verzameld en via de microprocessor omgezet in
een stuurimpuls voor de koppelingsbediening.
De elektronische regeleenheid is zodanig geprogrammeerd dat het ontkoppelen voor-
220

ang heeft boven het koppelen. Indien een ontkoppelvoorwaarde is gegeven, wordt
het signaal tot koppelen geblokkeerd, totdat de ontkoppelingsvoorwaarde is opgeheven.
Om brandstof te besparen kan een start-stopfunctie ingeschakeld worden. Met
deze ingebouwde functie is het mogelijk de verbrandingsmotor stop te zetten onder
de volgende voorwaarden: als het voertuig stilstaat (bij voorbeeld voor een verkeerslicht
of een spoorwegovergang), als de bedieningshendel in de neutrale stand staat of
indien het gaspedaal in de ruststand staat (echter alleen nadat een vooraf ingesteld
tijdsinterval is verstreken). Om te voorkomen dat de motor stopt terwijl de bestuurder
wil wegrijden, wordt de start-stopfunctie automatisch uitgeschakeld als de bedieningshendel
wordtoYastgehouden. De motor wordt weer gestart als de microprocessor
het signaal 'verderrijden' krijgt door het intrappen van het gaspedaal of het inschakelen
van eerste orde achteruitoverbrenging.
Loopt de motor niet, dan is de koppeling steeds ontkoppeld. Wil men nu (bij voorbeeld
bij een defecte startmotor) de verbrandingsmotor starten door de auto te slepen
dan moet een aansleepschakelaar worden omgezet en kan de koppeling koppelen. Er
is echter nog een veiligheid ingebouwd om ongelukken te voorkomen indien de auto
uit zichzelf in beweging zou komen. Daarom werkt de koppeling niet alleen via de
aansleepschakelaar maar wordt zij ook nog door de gaspedaalstand en de motorrotatiefrequentie
beïnvloed. De koppeling wordt namelijk bij ingeschakelde aansleepschakelaar
gekoppeld als ook het gaspedaal is ingetrapt. Zodra de motor loopt en een
voorgeschreven rotatiefrequentie overschrijdt, ontkoppelt de koppeling.
Met dit systeem is ook een automatische, elektronisch gestuurde koppeling realiseerbaar
waarbij het koppelingspedaal is gehandhaafd en dienst doet als sensor voor de
koppelingsbediening. Het elektrisch signaal van het koppelingspedaal wordt dan via
een elektronische regeleenheid omgezet in een stuursignaal naar een elektromotor
die een standaard gemonteerde hydraulische bedieningsinrichting van de koppeling
bedient. Behalve een lage pedaalkracht heeft het systeem een goed gecontroleerde
minimale sliptijd binnen de kritieke rotatiefrequentie als voordeel. Daardoor worden
akoestisch onaangename en slijtagebevorderende hoge rotatiefrequenties voorkomen.
Borg & Beek
Borg & Beck (onderdeel van het Engelse AP, Automotive Products) heeft het ACTS
(Automatic Clutch & Throttle System) ontwikkeld (afb. 3.48). Het is een elektronisch
geregeld koppelingssysteem waarbij ook de stand van de gasklep bij ottomotoren
of van de inspuitpomp bij dieselmotoren elektronisch geregeld wordt. Het koppelingspedaal
is vervallen; de standaard gemonteerde koppeling en de hydraulische
bedieningscilinder zijn gehandhaafd.
De benodigde vloeistofdruk en de regeling hiervan tijdens koppelen en ontkoppelen
worden verkregen door een geïntegreerde elektrisch aangedreven hydraulische
pomp, een kleppeneenheid en een hydraulische accumulator (een drukvoorraadvat).
De elektromotor voor de aandrijving van de pomp en de regeling van de kleppenstand
wordt gestuurd vanuit een elektronische regeleenheid. Deze elektronische regeleenheid
bepaalt ook de stand van de gasklep of van de dieselinspuitpomp. Voor dit Egassysteem
is bij het gaspedaal een pedaalstandsensor aangebracht en bij de gasklep
een stelmotor met gasklepstandsensor om de stand hiervan terug te melden aan de
regeleenheid.
221

13
IXl~
12
Afb. 3.48. Werkingssehema van het Awomatie Clweh and Throttle System ACTS (Borg & Beek)
I. oliereservoir
2. gasklepstappenmotor met sensor
3. ontstekingsrelais
4. elektronische regeleenheid
5. bedieningshendel van de wisselbak
6. gaspedaal met sensor
7. wisselbakbediening
4
8. sensor op de ingaande as
van de wisselbak
9. sensor op de wisselbakbediening
10. conventionele koppeling
11. motorrotatiefrequentiesensor
12. koppelingsbedieningscilinder met sensor
13. hydraulische regeleenheid met
accumulator
De elektronische regeleenheid krijgt verder informatie via sensoren over de intentie
tot in- of overschakelen (geplaatst in de bedieningshendel), de ingeschakelde overbrengingstrap
of vrijstand (op de schakelas) , de motorrotatiefrequentie (bij het vliegwiel),
de stand van de koppelingsbediening (in de we-rkcilinder), de voertuigsnelheid
(in de snelheidsmeteraandrijving) en de ingeschakelde ontsteking (via een relais).
De motor kan alleen gestart worden als de wisselbak in de neutrale stand staat. Er is
hiertoe een beveiliging ingebouwd. Tijdens het starten wordt de slijtagetoestand van
de koppelingsplaat gemeten en als een gegeven vastgelegd in het geheugen van de
microprocessor. Vóór het wegrijden vanuit stilstand wordt de motorrotatiefrequentie-referentiewaarde
vastgesteld. Bij het wegrijden wordt het koppelen van de koppeling
geregeld, zodat de rotatiefrequentie de referentiewaarde nadert totdat de koppeling
volledig gekoppeld is.
Aanpassingen van deze referentiewaarden worden door de bestuurder bepaald en
vinden plaats als er bij voorbeeld tegen een helling moet worden weggereden of als
snel geaccelereerd moet worden.
Als voor het wegrijden een verkeerde overbrengingstrap is gekozen, koppelt de koppeling
niet en wordt de bestuurder bij het intrappen van het gaspedaal door een geluidssignaal
gewaarschuwd. Het signaal stopt als de situatie wordt gewijzigd door de
juiste overbrengingstrap te kiezen.
222

Het ACTS zorgt voor automatisch ontkoppelen als de auto met lage snelheid in een te
hoge overbrengingstrap rijdt, dus als er gas gegeven wordt bij een te lage rotatief~e!.!tie
van de motor met kans op slippen van de koppéling-:- Ook dan wordt de
bestuurder akoestisch gewaarschuwd.
Het bewegen van de bedieningshendel naar de eerste of de achteruitoverbrenging
heeft tot gevolg dat de koppeling ontkoppelt en dit blijft zo tot de bestuurder gas
bijgeeft om de auto in beweging te zetten en er vastgesteld is of de overbrengingstrap
daadwerkelijk is ingeschakeld.
Bij het overschakelen wordt de bedieningshendel normaal verplaatst, waarbij zowel
de koppeling als de motorrotatiefrequentie onder controle van de microprocessor
blijft. Een sensor neemt waar of het overschakelen is voltooid, waarbij ook het op- of
terugschakelen wordt geconstateerd. Er vindt automatisch een aanpassing van het
koppelen plaats. Tijdens opschakelen vindt een sneller aangrijpen van de koppeling
plaats en bij terugschakelen verloopt het koppelen langzamer zodat de motorrotatiefrequentie
soepel wordt verhoogd. Schokken en stoten worden dus voorkomen door
een 'beheerste slip' van de koppeling.
) Een elektronische rotatiefrequentieregeling maakt het mogelijk, op eenvoudige wijze
een vgertuigsnelheidsregeling ('cruise-contro/') in te bouwen, terwijl het mechanis-
? me in principe ook gebruikt kan worden om versneld stationair draaien van de motor
te verwezenlijken, bij voorbeeld als de airconditioning of de stuurbekrachtiging is
ingeschakeld.
Subaru
Bij de elektromagnetische poederkoppeling van Subaru (zie 3.3.5) wordt de stroom
door de veldspoel, die via sleepcontacten wordt toe- en afgevoerd, geregeld door een
elektronische besturingseenheid.
Deze besturingseenheid krijgt hiertoe informatie over de rotatiefrequentie van de
motor, de voertuigsnelheid, de stand van het gaspedaal en de stand van de selectiehefboom
van de ECVT. Verder zorgt het systeem ervoor dat de auto niet wegrijdt als de (
choke is uitgetrokken, dus als de motor in de opwarmperiode nog versneld stationair \
draait. Indien de auto stopt op een lichte helling, rijdt deze niet achteruit omdat de
koppeling door de besturingseenheid wordt geactiveerd. Ter verbetering van het
comfort tijdens het rijden, als de koppeling volledig is gekoppeld, is een- torsietrillingsdemper
aangebracht. ~
3.5 STORINGEN EN ONDERHOUD
3.5. I Inleiding
Wrijvingskoppelingen behoren met de remmen, de banden en de schokdempers tot
de slijtagecomponenten , dat zijn onderdelen waarvan de werking berust op een geprogrammeerde
wrijving, dus op slijtage. De levensduur van koppelingen is daarmee
sterk afhankelijk van de rijstijl van de bestuurder en van het gebruiksdoel.
De koppeling krijgt meestal dan pas de nodige aandacht wanneer deze niet goed meer
functioneert. In de meeste gevallen is de oorzaak van de storing niet terug te voeren
tot de slechte kwaliteit van de koppeling, maar veel meer tot fouten van andere onderdelen
zoals de koppelingsbediening. Ook montagefouten kunnen de oorzaak zijn.
223

In deze paragraaf worden de belangrijkste storingen aan de plaatkoppeling behandeld,
waarbij zo nodig tevens de oorzaken en de reparatievoorschriften worden gege-
ven.
3.5.2 Storingen
De koppeling komt niet vrij
) Als de vrije slag van het ontkoppelingslager te groot is, bereikt het koppelingspedaal
(~ de ~ertuigbode!!1 voordat de koppeling ontkoppeld is. De vrije slag dient volgens
I voorschrift te worden afgesteld. Afbeelding 3.49 toont de afstelmogelijkheid van het
koppelingspedaal bij een hydraulische bediening. Hiermee wordt niet de vrije slag
van het ontkoppelingslager afgesteld; dit gebeurt met de bedieningsstang van de
werkcilinder (zie afb. 3.44a). Afstp-llen van de vrije slag bij een mechanische bediening
gebeurt door de bedieningskabel of stang in te korten of te verlengen met stelmoeren
(zie afb. 3.42). Bij zelfinstellende bedieningsinrichtingen is nastellen niet nodig
(de koppeling is dan onderhoudsvrij).
Afb. 3.49. Het afstellen van hoogte en
vrije slag van het koppelingspedaal bij
een hydraulische bediening (Mazda
626)
1. drukstang
2. schakelaar
3. aanslagbout
4. borgmoer
5. borgmoer
6. pedaalhoogte in ruststand (in dit
geval: 216,5 ... 221,5 mm)
7. vrije slag (in dit geval: 5... 13 mm)
8. pedaalhoogte bij ingetrapt pedaal
(in dit geval: 68 mm)
Er kan te veel speling in de mechanische bedieningsinrichting zijn ontstaan. De versleten
delen zullen dan vervangen moeten worden.
Hydraulische bedieningsinrichtingen kunnen te weinig vloeistof bevatten. Ze kunnen
lekken of er kan zich lucht in het systeem bevinden. Deze storingen kunnen worden
opgeheven door vloeistof bij te vullen, de lekkende cilinder te vervangen en het systeem
te ontluchten.
Wanneer de druk vingers op ongelijke afstand zijn afgesteld, zal tijdens het ontkoppelen
de drukring scheef trekken en blijft de koppelingsplaat plaatselijk geklemd, zij
224

komt dan niet vrij. Dit verschijnsel doet zich ook voor als bij het samenvoegen van de
wisselbak en de motor de veertongen van de diafragmaveer zijn verbogen. De drukgroep
moet dan vervangen worden. .Pi b"1}cn VJC'f~J/I
Door ondeskundig monteren van de wisselbak,kan de stand van de naaf ten opzichte
van de stalen schijf van de koppelingsplaat ontsteld raken of kunnen de spie banen
beschadigd worden. De koppelingsplaat moet dan vervangen worden. Wanneer een
koppelingsplaat wordt gemonteerd met een te dikke voering kunnen de drukvingers of
de diafragmaveertongen onvoldoende slag maken; de koppeling komt dan niet vrij.
Dit probleem ontstaat ook als de axiaalvering van de koppelingsplaat te groot is.
Slingeren van de koppelingsplaat heeft tot gevolg dat deze blijft klemmen tussen vliegwiel
en drukring. Koppelingsplaten kunnen worden gericht. h.Qwl ~
Klemt de naaf van de koppelingsplaat op de ingaande as, dan zal deze niet vrijkomen
van het vliegwiel en met de krukas van de motor blijven meedraaien. Dat kan veroorzaakt
worden door beschadigde spiebanen, een versleten naaf, versleten spiebanen
of een naaf die op de ingaande as is vastgeroest. In deze gevallen moet de naaf
'gangbaar gemaakt' worden of moeten bij ernstige slijtage de koppelingsplaten en de
ingaande as vervangen worden. Het verdient aanbeveling vóór de montage van de
koppeling de naaf en de as te inspecteren, schoon te maken en licht in te vetten met
een speciaal smeermiddel voor wrijvingsvlakken (dikwijls op molybdeenbasis). Heeft
de auto lang stilgestaan, dan kan de voering zijn vastgeroest op de drukring of het
vliegwiel. Demonteren, roestvrij maken en eventueel afslijpen van de wrijvingsvlakken
(in verband met de gezondheid niet bij asbesthoudende voeringen!) kunnen
noodzakelijk zijn om een goed werkende koppeling te verkrijgen.
Een storing die nog wel eens voorkomt waarbij het lijkt of de koppeling niet vrij komt,
is een vastgelopen of defect toplagertje van de ingaande as in het vliegwiel. De koppelingsplaat
komt dan wel vrij van vliegwiel en drukring, maar door het defecte toplagertje
blijft de ingaande as meedraaien.
De koppeling slipt
Is het motorkoppel groter dan het koppel dat door wrijving in de koppeling wordt
gerealiseerd, dan slipt de koppeling. De temperatuur loopt hoog op en de voering van
de koppelingsplaat verbrandt. In het wrijvingsvlak van het vliegwiel en de drukring
ontstaan blauwe aanloopkleuren en scheuren. De drukring trekt krom en de spanning
van de veren neemt af. Door langdurig slippen worden koppelingsplaat en drukring
zwaar beschadigd; zij moeten dan vervangen worden. Vaak moet dan het vliegwiel
opnieuw worden gevlakt (afgedraaid of geslepen). Er zijn nogal wat oorzaken van een
slippende koppeling, maar ze zijn allemaal terug te brengen tot twee grondoorzaken:
een verminderde wrijvingscoëfficiënt in de wrijvingsvlakken en een verminderde aandrukkracht
van de wrijvingsvlakken. ..;;t:'"t ~ -('f _ ~ 11¥>; f 4 ~
Door een versleten voering komen de bevestigingsklinknagels in contact met vliegwiel
en drukring en zal de wrijving verminderen. De slijtage is sterk afhankelijk van de
rijstijl. Het vaak onder vollast vanuit stilstand wegrijden zorgt voor lange sliptijden,A.....
hetgeen de levensduur aanmerkelijk bekort.
De wrijvingsvlakken van de koppeling kunnen vet geworden zijn door olielekkage bij
de krukaslagers of de lagers van de ingaande as. Lekkende keerringen moeten worden
vervangen. Er kan vetverlies zijn ontstaan uit het ontkoppelingslager en het is
mogelijk dat de naaf van de koppelingsplaat op de ingaande as overmatig gesmeerd is.
225

Is de koppelingsplaat eenmaal vet geweest dan kan deze het beste vervangen worden.
De drukgroep moet grondig gereinigd worden. De lekkage moet worden opgespoord
en verholpen.
De koppeling kan door ondeskundig-gebruik eenmaal oververhit zijn geraakt, waardoor
de voeringoppervlakken verglaasd zijn en de veerspanning van de drukgroep
verminderd. De drukgroep en "'aèkoppelingsplaat
moeten dan worden vervangen.
is
Door het afslijten van de voering neemt de vrije slag van het ontkoppelingslager af,
totdat deze op een gegeven moment geheel verdwenen is; de volle aandrukkracht
wordt dan niet meer op de wrijvingsvlakken uitgeoefend en de koppeling slipt. De
vrije slag dient regelmatig te worden gecontroleerd en nagesteld, tenzij natuurlijk een
zelfinstellende koppeling is gemonteerd.
Een te hoge weerstand in de bedieningsinrichting van de koppeling houdt deze als het
ware gedeeltelijk ontkoppeld. De overbrenging van pedaal naar ontkoppelingslager
moet dan weer gangbaar gemaakt worden. Dit geldt zowel voor mechanische als voor
hydraulische bedieningsinrichtingen. Regelmatig onderhoud zorgt dat de bediening
soepel blijft.
Groeven in het vliegwiel verminderen de wrijving. Het vliegwiel kan worden gevlakt.
Eventueel moet het vliegwiel worden vervangen. Er kan een verkeerde koppeling zijn
gemonteerd doordat een fout bestelnummer of het onjuiste type van de auto is opgegeven
bij de bestelling.
Bij demontage of montage van de koppeling kunnen door ondeskundig handelen de
druk vingers , de diafragmaveer of het koppelingshuis zijn vervormd waardoor de koppeling
slipt. Houdt de bestuurder tijdens het rijden de voet op het koppelingspedaal
dan wordt niet de volle aandrukkracht uitgeoefend; dergelijke 'pedaalridders' zorgen
zelf voor een slippende koppeling.
De koppeling 'bokt'
Wanneer het niet mogelijk is de auto vanuit stilstand soepel in beweging te zetten,
spreekt men van een 'bokkende koppeling'. Ondanks het zeer geleidelijk laten opkomen
van het koppelingspedaal ontstaan trillingen en schokken en springt de auto
als een bok weg.
De oorzaak kan een vette, kleverige voering zijn door olielekkage, overmatige smering
van de spiebanen op de ingaande as of lekkage van vet uit het toplagertje of het
ontkoppelingslager. Ook een koppelingsplaat met onjuiste axiale vering of een onjuiste
voering met onjuiste wrijvingscoëfficiënt heeft een stugge werking en dus bokken
tot gevolg. Ook de tangentiële vering kan hier invloed op hebben.
Een zwaar gangbare of hakerige bedieningsinrichting veroorzaakt een minder soepele
bediening en aangrijpen van de koppeling. Het stug aangrijpen van de koppeling kan
verder worden veroorzaakt door een onregelmatig lopende motor, een zwaar gangbare
overbrenging van het gaspedaal naar de carburateur, gescheurde of loszittende
ophangrubbers van motor en wisselbak of spelingen in de aandrijflijn.
De koppeling maakt lawaai
Maakt de koppeling lawaai, dan moet men voor de storingsdiagnose een onderscheid
maken tussen de gekoppelde en de ontkoppelde toestand.
Maakt de koppeling lawaai in gekoppelde toestand dan kan er speling in de bedieningsinrichting
aanwezig zijn. Ook is het mogelijk dat het ontkoppelingslager gedeeltelijk
226

tegen de diafragmaveer aanloopt of dat bij een zelfinstellende koppeling (met meedraaiend
lager) onvoldoende voorspanning (80 tot 100 N) aanwezig is. Het meedraaiend
lager kan ook defect of drooggelopen zijn.
Tangentiële veren die niet op de auto zijn afgestemd veroorzaken trillingen en geluiden.
Deze veertjes kunnen uitgebroken zijn zodat de koppelingsplaat vervangen
moet worden.
Een ontkoppelde koppeling maakt lawaai bij een defect of drooggelopen ontkoppelingslager,
een defect toplagertje, een gebroken voering of uitgelopen naaf van de
koppelingsplaat of een koppelingsplaat die met de torsieveertjes tegen het vliegwiel
of de drukgroep aanloopt.
3.5.3 Diagnose en onderhoud
Koppelingstests
De koppelingstest waarbij wordt gecontroleerd of de koppeling vrijkomt, gebeurt
door bij een stationair draaiende motor het koppelingspedaal geheel in te trappen. Na
een wachttijd van drie à vier seconden moet de (niet-gesynchroniseerde) achteruitoverbrenging
(of de eerste overbrengingstrap, als deze niet is gesynchroniseerd) zonder
gekraak ingeschakeld kunnen worden. De test kan worden uitgebreid door bij
ingetrapt koppelingspedaal een overbrengingstrap te kiezen, daarna de vrij stand en
vervolgens opnieuw in te schakelen. Bij de tweede maal inschakelen mag in geen
geval gekraak ontstaan. De wachttijd kan verschillend zijn door de grootte en het type
van de koppeling en de wisselbak. Men moet er rekening mee houden dat de roterende
massa (met een eigen massatraagheidsmoment) de kans krijgt tot stilstand te ko-
. .
men. 1'\01( 11~ .11\l:.l Je:I4'!Mt{e 1f'tC"C;fl
JbIOO 'tptn
De koppelingstest waarbij wordt gecontroleerd of het draaimoment van de motor met
voldoende reserve overgedragen kan worden, gaat het beste als volgt: zet de parkeerrem
(handrem) vast en schakel de hoogste vooruitoverbrenging in (dan is de aandrijfkracht
immers het kleinst). Verhoog de rotatiefrequentie van de motor tot in het
gebied waar het motorkoppel maximaal is. Laat vervolgens het koppelingspedaal opkomen
en trap tegelijkertijd het gaspedaal volledig in. Bij een goed functionerende
koppeling zal de rotatiefrequentie van de motor afnemen en de motor zelfs afslaan.
Treedt een lange sliptijd op of neemt de rotatiefrequentie van de motor zelfs toe dan
moet de koppeling gerepareerd worden.
Daar de koppeling op deze wijze van beproeven thermisch extreem wordt belast, mag
de test niet meer dan tweemaal achter elkaar uitgevoerd worden.
Het demonteren van de koppeling
Om de koppeling te kunnen bereiken, moet in bijna alle gevallen de wisselbak van de
motor (of de motor van de wisselbak) verwijderd worden. Het is raadzaam hiervoor
het werkplaatshandboek te raadplegen. De wisselbak of motor mag bij het uitbouwen
nooit aan de ingaande as en koppelingsplaat 'hangen' om beschadiging van de koppelingsplaat
te voorkomen. Bij het verwijderen van de drukgroep moeten de bouten
geleidelijk worden losgenomen.
Soms is het mogelijk, de koppelingsplaat zijdelings uit te bouwen zonder dat de motor
of de wisselbak behoeft te worden verwijderd (zie 3.2.4).
227

Inspectie
Afbeelding 3.50 geeft een overzicht van de belangrijkste inspectiepunten van de moderne
enkelvoudige drogeplaatkoppeling.
De drukgroep wordt visueel gecontroleerd op scheuren, beschadigingen en verkleuringen.
De drukring moet vlak zijn en dit kan worden nagemeten in alle richtingen
met een rei en voelermaten (zie ook hoofdstuk 8). De veerkracht moet worden gecon-
15
9
14
8----
I. werkcilinder van de hydraulische
koppelingsbediening
2. slijtage en functioneren van de
bedieningsinrichting
3. stand van de drukvingers of
diafragmaveertongen controleren
4. parallelliteit en gangbaarheid van de
geleidebus van het ontkoppelingslager
controleren
5. asafdichting van de wissel bak
controleren op lekkage
6. vrije slag van het ontkoppelingslager
(2,..3 mm)
7. koppelingsplaat met de goede kant naar
het vliegwiel monteren
8. bout met veerring voor bevestiging
koppelingshuis aan de motor
9. drukgroepbouten afwisselend en kruiselings
vastzetten, let op de paspennen
228
t-~
goed foutl
Afb.
3.50. De belangrijkste
inspectiepunten van de enkelva/uiige
drogeplaatkoppeling
(LuK)
10. slingering van de koppelingsplaat aan de
motorzijde mag niet meer dan 0,5 mm
bedragen
11. koppelingsplaat moet gemakkelijk op de
ingaande as kunnen verschuiven
12. het toplagertje moet licht lopen
13. krukasafdichting
14. wrijvingsvlakken op groeven en hobbels
controleren
15. paspen voor centrering van het
koppelingshuis op de motor
A. drukgroep
B. koppelingsplaat
C. ontkoppelingslager
D. vliegwiel
E. ingaande as
F. krukas

troleerd. Aan de kleur van de schroefveren kan vaak al worden geconstateerd of er
oververhitting heeft plaatsgevonden.
De koppelingsplaat wordt gecontroleerd op slijtage van de voering. De voeringdikte
mag niet onder een bepaalde minimale waarde liggen en het materiaal mag niet oververhit
zijn geweest of vet zijn. Zowel de axiale veren tussen de voeringschijven als de
tangentiaalveren moeten worden gecontroleerd op deugdelijkheid. hef' ?
Bij het aanschaffen van een nieuwe koppelingsplaat dient men op de plaatspecilicaties
te letten. Deze worden in het garage handboek meestal opgegeven in de vorm van een
typenummer en met vermelding van de buiten- en binnendiameter van de voering en
de voeringdikte.
Vóór het inbouwen moet de koppelingsplaat op slingeren worden gecontroleerd (afb.
3.51). Als er een afwijking wordt geconstateerd (meer dan 0,5 mm), kan de plaat
worden gericht met een daarvoor bestemde richtvork. Voordat de koppelingsplaat
ingebouwd wordt, moet deze op de ingaande as van de wisselbak worden geschoven
voor controle op slijtage en gangbaarheid.
, .Ij
Afb. 3.51. COlllrole van de
koppelingsplaat op slingeren met
een meetklok en richten met een
richtvork
Het ontkoppelingslager moet aan een inspectie onderworpen worden en dit geldt ook
voor de ontkoppelingsvork met scharnierpunten en eventuele geleidingen.
Ook het toplagertje van de ingaande as in het vliegwiel moet gecontroleerd worden
voordat met de montage wordt aangevangen.
Het wrijvingsvlak van het vliegwiel wordt gecontroleerd op vlakheid, scheuren,
'brandvlekken' en groeven. Bij grote beschadigingen moet het vliegwiel worden gevlakt
op een vlakslijpbank of gewoon op een draaibank. Een aanwezige pasrand moet
eveneens worden nabewerkt om te voorkomen dat de vliegwieldie~ afwijkt van de
voorschriften. 6!J/.Ji. ?
Het monteren van de koppeling
Nadat alle inspecties hebben plaatsgevonden, de delen zijn gereinigd en eventueel
vernieuwd, kan met de montage van de koppeling worden begonnen. Het verdient
aanbeveling de spiebanen op de ingaande as licht in te vetten. i\lQ-l .f~ ct'~ eet I
Een koppelingsplaatmontagedoorn of hulpdoorn (in garagejargon ook wel 'kllIlspiloot'
genoemd, vrij vertaald naar het Engelse 'clutch pilot', koppelingsgeleider) of in
plaats daarvan een dummy van de ingaande as (zie hoofdstuk 8) wordt gebruikt om de
koppelingsplaat ten opzichte van het toplagertje te centreren. De drukgroep moet in
de juiste positie worden gebracht bij de paspennen of de pasrand. De bouten van de
229

drukgroep worden kruiselings en geleidelijk vastgezet met het voorgeschreven aanhaalmoment,
waarvoor een momentsleutel moet worden gebruikt.
Na het verwijderen van de hulpdoorn kan de wisselbak worden aangebracht (niet op
de ingaande as laten hangen!) en kunnen de overige componenten volgens voorschrift
worden gemonteerd. De laatste handelingen zijn meestal het controleren en eventueel
afstellen van de vrije slag van het ontkoppelingslager en de test of de koppeling
goed functioneert (zie het begin van deze paragraaf).
Onderhoud aan de hydraulische koppelingsbediening
Omdat opbouwen werking van de hydraulische koppelingsbediening grotendeels
overeenkomen met die van het hydraulisch remsysteem, verwijzen we voor reparatie,
revisie en onderhoud naar deel 4 van de Steinbuch-serie.
230