Elke auto met een handbak heeft een koppeling. De koppeling is het onderdeel van de aandrijflijn die de verbinding tussen de motor en de aandrijflijn kan koppelen of juist ontkoppelen. Dat is nodig om te kunnen schakelen met de versnellingsbak. De koppelingsplaat zit met sterke veren tegen het vliegwiel gedrukt en bestaat grofweg uit 3 onderdelen: Vliegwiel, frictieplaat en drukgroep. We zullen hier proberen duidelijk te maken welke modificaties voor jou interessant zijn aan dit deel van je auto.
Vliegwiel:
Het vliegwiel is eigenlijk een onderdeel van de krukas. Bij veel fabrikanten zal het vliegwiel ook als deel van de krukas in de onderdelencatalogus staan. Het vliegwiel vervult een aantal functies:
- Starterkrans – Het vliegwiel is eigenlijk een soort tandwiel voor de startmotor
- Demper – Het vliegwiel wordt gebruikt om trillingen en schokken uit de motor te dempen en de vermogensafgifte soepeler te laten verlopen.
- Koppeling frictieplaat – Het vliegwiel word vaak gebruikt als tegen frictie oppervlak voor de koppeling.
- Pulsgever – Op sommige modellen heeft het vliegwiel een ring die een sensor voorzien van de positie van de motor voor timing.
- Houder voor het price as lager (daarin steekt het uiteinde van de versnellingsbak as)
Dubbel massa vliegwiel:
Veel auto’s die tegenwoordig van de productieband rollen zijn voorzien van een dubbelmassa vliegwiel (DMV of Engels DMF). Een dubbelmassa vliegwiel bestaat grofweg uit 2 vliegwielen die met elkaar verbonden zijn door middel van een mechanisme met veren. Hiermee worden schokken in de aandrijflijn gedempt, maar ook trillingen en geluiden verminderd. Het is als een soort ‘elastiek’ tussen de motor en de wielen.
De voordelen van een dubbelmassa vliegwiel:
- Demping van schokken in de aandrijflijn, dat is goed voor de duurzaamheid van je aandrijflijn.
- Dempen van trillingen en geluiden, goed voor comfort.
- Maakt het iets makkelijker om soepel te schakelen.
Nadelen van een DMV:
- Relatief ingewikkelde constructie, dit brengt nadelen mee zoals kosten.
- Bevat een aantal delen die stuk kunnen gaan en slijten waardoor vervanging nodig is
- Een dubbel massa vliegwiel wordt afgestemd op het karakter en vermogen van de motor, als dit vermogen verandert door tuning kan het dubbelmassa mogelijk het vermogen niet meer aan.
- Relatief zwaar en lastig licht te maken omdat er redelijk wat onderdelen nodig zijn voor het hele mechanisme. Het gewicht snoept steeds vermogen als het op toeren wordt gebracht en voegt toe aan de totale massa van de auto.
Koppeling:
De koppeling is het onderdeel wat gemaakt is om de verbinding van de motor met de versnellingsbak te kunnen verbreken. Een verbrandingsmotor is wat lastig snel stil te zetten en weer aan te zetten, daardoor is het essentieel dat deze tijdelijk ontkoppelt kan worden van de motor. Voor stilstaan en weer starten, maar ook voor schakelen tussen de versnellingen. Als het koppelingspedaal wordt ingetrapt, dan druk je de diafragma veer in waardoor de druk die de koppelingsplaat uitoefent verdwijnt. Daardoor kan de versnellingsbak (die in de koppelingsplaat steekt) vrij draaien. Als je je koppelingspedaal op laat komen, dan zal de drukgroep/diafragma veer weer druk uitoefenen op de koppelingsplaat. En als deze aangrijpt dan moet de versnellingsbak mee draaien met de motor/krukas. Het is dus een soort aan/uit knop voor de aandrijflijn. Zie deze afbeelding van Extreme-clutch voor een doorsnede van de koppeling in werking:
Performance upgrades van het vliegwiel
Omdat voor het circuit of andere vormen van motorsport het comfort veel minder prioriteit krijgt, is dat zware vliegwiel niet meer ideaal. De meest gebruikelijke reden voor een vliegwiel upgrade is lichter gewicht. Duurzaamheid kan ook een reden zijn of het kunnen gebruiken van een ander soort koppeling.
Lager gewicht
Hoe lichter het vliegwiel is, des te makkelijker is het voor de motor om te versnellen en te vertragen en daardoor ook voor je voertuig als geheel om te versnellen of vertragen. Daarbij is het zo dat gewicht rond het centrum van de as, minder telt dan gewicht op de buitenste rand van het vliegwiel. Zo kan een 250mm 5kg vliegwiel meer energie kosten om te laten draaien dan een 6kg 200mm vliegwiel.
Niet voor niets past een F1 koppeling ongeveer in je hand:
Een licht vliegwiel laat de motor makkelijker draaien, die daardoor ook meer toeren kan draaien.
De voordelen van een licht vliegwiel zijn:
- Meer vermogen aan de wielen door minder energie verlies in het laten draaien van het vliegwiel.
- Makkelijker meer toeren draaien.
- Snellere reactie van de motor.
- Heel-and-toe beter toe te passen doordat de motor sneller reageert.
“Kost een lichter vliegwiel koppel?” Nee, koppel en pk’s zijn de waarden die een motor kan produceren, dus hoe snel en efficiënt brandstof en lucht verwerkt kunnen worden. Het vliegwiel dempt daarbij alleen maar het vermogen dat de auto produceert, dus hoe lichter het vliegwiel, des te meer vermogen en koppel er bij de wielen terecht komt. Neem als voorbeeld een tol, een hele zware tol kost veel energie om op gang te brengen, het enige is dat al die extra energie dus ook lastiger af te remmen is. Een lichte tol zal snel/makkelijk en met weinig energie aan het spinnen te brengen zijn, maar ook weer makkelijker af te remmen, en zal daardoor minder lang blijven draaien.
Andere koppeling interface
De andere functie van het vliegwiel is de interface met de koppeling. En een andere manier om het gewicht in je aandrijflijn te verlagen is door een compactere koppeling te plaatsen. Een 140mm diameter race koppeling past echter niet op een origineel vliegwiel, daar is een specifiek vliegwiel voor nodig. Voor een kleinere koppeling kan dan ook een vliegwiel gemaakt wordt wat optimaal is in gewicht zoals dit 140mm koppeling vliegwiel:
Duurzaamheid (enkelmassa vliegwiel upgrade):
Een enkelmassa vliegwiel is meestal gemaakt uit 1 stuk staal, dat maakt zo’n vliegwiel zo sterk als mogelijk, zeker als daarbij een goede staalsoort gebruikt wordt. Onze TTV vliegwielen bijvoorbeeld zijn uit 1 stuk chromoly staal waar originele vliegwielen vaak uit gegoten staal en meerdere onderdelen bestaan. Dit materiaal is in F1 gebruikt en toegestaan, al zullen ze daar inmiddels mogelijk nog iets exotischers voor hebben bedacht. Een enkelmassa is daardoor aanzienlijk steviger en ook een stuk beter gebalanceerd omdat ze vaak gericht zijn op motorsport applicaties waar hoge toeren van belang zijn.
Performance upgrades van de koppeling:
De keuze voor een andere koppeling kan best even een vraagstuk zijn en is afhankelijk van redelijk wat invalshoeken, zoals:
- Budget
- Type gebruik (is het alleen voor circuit of wil je ook nog 5 hoog in de parkeergarage kunnen parkeren)
- Belasting (verhoogd motor vermogen, wagengewicht of clutchkicks voor driften)
- Hoeveel toeren de motor max zal draaien
- Wat voor vliegwiel wil je gebruiken, licht, zwaar, origineel, dubbel of enkelmassa
Budget:
Kosten wil je het liefst zo laag mogelijk houden, maar daar is een lange termijn visie en een korte termijn visie op. Als je de goedkoopste koppeling aanschaft is er een kans dat deze onderbemeten is voor je gebruik, zeker als je meer vermogen dan standaard hebt. Dat kan betekenen dat je koppeling al slipt als je 70% gas geeft. Dit zorgt er dan voor dat je koppeling heel snel slijt en daarmee ben je dus op de lange termijn duurder uit. Dus een koppeling die niet slipt (zonder te doseren met het pedaal) is belangrijk voor de lange termijn.
Als je een koppeling kiest die op je huidige vliegwiel past, dan bespaar je flink door geen vliegwiel te hoeven kopen, maar ben je wel vaak beperkt in je keuze voor een koppeling. Een dubbel plaats koppeling is doorgaans niet beschikbaar voor een OEM vliegwiel bijvoorbeeld.
Type gebruik:
Er zijn verschillende type frictie materiaal beschikbaar voor koppelingen. Standaard monteert de fabrikant altijd organische koppelingen. Hier zijn wat variaties zoals het gehalte staal of koper in het organische materiaal, wat invloed heeft op de mate van frictie. En in race koppelingen wordt sinter, cera-metallic of carbon het meest gebruikt. Het is handig om de eigenschappen van deze materialen te weten en toe te passen op je gebruik:
Organisch:
Organische koppelingsplaten zijn doorgaans voordelig en goed beschikbaar, worden vooral voor OEM applicaties aangeboden, maar er zijn ook race koppelingen die het als optie kunnen leveren.
De voordelen: Voordelig, kunnen relatief goed tegen slippen, zijn goed doseerbaar.
De nadelen: Niet goed bestand tegen hoge temperaturen, relatief lage grip.
Sinter / Cera-metallic:
Sinter en cera-metallic koppelingen zijn beschikbaar voor redelijk wat originele drukgroepen, maar zie je vooral voorbij komen in race koppelingen. Dit materiaal is goed doseerbaar en heeft een hoge frictie coëfficient, dus het gript hard, maar kan daardoor ook snel voor slijtage zorgen op het tegenmateriaal.
De voordelen: Veel grip, goed bestand tegen hoge temperaturen, goed te doseren, relatief voordelig.
De nadelen: Niet goed geschikt voor veel slippen op de koppeling, zeker niet heet, dus lang slippen op de koppeling zorgt voor verhoogde slijtage. Het sintermateriaal is zo hard dat het met slippen veel materiaal van het vliegwiel slijt.
Veel mensen associëren een sinter koppeling met een aan-uit koppeling. Dat komt omdat je met een sinter koppeling het best ook een zwaardere drukgroep kan gebruiken, omdat bij een lichte drukgroep deze makkelijk kan slippen en daarbij dus te snel slijt. Een zwaardere drukgroep zorgt voor veel druk op de plaat en daarbij veel grip en weinig slip, maar ook voor een zwaar pedaal. Een zwaar pedaal is niet goed te doseren en geeft een sterk aan/uit effect. (al is dit ook deels door een goedkope manier van de drukgroep zwaarder maken)
Een sinterkoppeling hoeft niet perse een zwaar pedaal te hebben.
Carbon:
Carbon is een minder vaak voorkomend frictie materiaal. Dat komt omdat het duur is, maar ook omdat de eigenschappen zich beter lenen voor motorsport dan straat gebruik. Carbon heeft de juiste temperatuur nodig om aan te grijpen, dus de koppeling begint pas te werken als alles warm is en zal daarvoor vooral slippen. Carbon is wel goed bestand tegen slippen, is goed te doseren en natuurlijk enorm licht, wat een verlichting is voor je synchro-ringen en snel schakelen bevordert.
Belasting (verhoogd motor vermogen, wagengewicht of clutchkicks voor driften)
Hoe meer belasting er is op de koppeling, des te meer klemkracht en frictie heb je nodig om de koppeling niet te laten slippen. Dat kan je dus doen met de bovenstaande koppelingsplaat materialen, een zwaardere drukgroep of hoger aantal koppelingsplaten.
Een hoger aantal koppelingplaten heeft als voordeel dat je aanzienlijk meer frictievlakken gebruikt, waardoor je weer geen zware drukgroep, of grote koppelingsplaten nodig hebt en daardoor de koppeling licht qua gewicht en licht in pedaal kracht houdt.
Voor zware schokken in de aandrijflijn zoals bij clutchkicks, trekken van bepaalde trailers en gebruik van race motoren, kan het zijn dat het niet wenselijk is om een originele stijl drukgroep te gebruiken, maar een racekoppeling te pakken die hier wel bestand tegen zijn.
Hoogtoerige motoren:
Bij hoogtoerige motoren is het van belang om de draaiende delen zo licht mogelijk te houden omdat elke kilo in roterende massa, extra stress is op de slijtage gevoelige delen, zoals de krukaslagers. Het gewicht wat je toch nodig hebt wil je dan een zo’n klein mogelijke diameter geven omdat gewicht op een grotere diameter steeds harder gaat mee tellen.
Dus een kleine koppeling is dan het beste en dat geeft de vliegwielmaker de ruimte om grote gewichtsbesparingen in het vliegwiel te maken. Zo kan de motor makkelijker en sneller in toeren stijgen met minimale belasting op de slijtage delen.
Daarnaast is balans cruciaal. De vliegwielen die we aanbieden van ATS, OS Giken en TTV zijn daarom extreem gevoelig gebalanceerd, zodat deze zeer geschikt zijn voor hoogtoerige motoren of motoren die vaak hoog in de toeren draaien.
Wat voor vliegwiel wil je gebruiken, licht, zwaar, origineel, dubbel of enkelmassa?
De keuze voor je koppeling is afhankelijk van het vliegwiel dat je wil gebruiken. Bij een origineel dubbelmassa vliegwiel zijn de opties voor koppeling upgrade beperkt, maar wel vrij breed mogelijk. Sachs performance en X-clutch bieden voor vrij veel applicaties een optie. De mogelijkheden met deze koppelingen zijn vaak wel beperkt, dubbel het vermogen van origineel is vaak geen succes met een origineel vliegwiel/koppeling set.
Als je van een dubbelmassa naar een enkelmassa vliegwiel gaat, dan verlies je daarbij wat demping. Met een race auto is dat waarschijnlijk geen probleem, maar op een straat auto is het dan wel fijn om dat enkelmassa vliegwiel te combineren met een gedempte koppelingsplaat.
Voor een extreem licht vliegwiel wil je het liefst ook een lichte koppeling en zoals hierboven besproken, het liefst één met een kleine diameter en meerdere platen. Daar zijn race koppelingen zeer geschikt voor.
Koppelings problemen:
Slippende koppeling:
Een slippende koppeling, vaak te herkennen aan toeren van de motor die harder omhoog gaan dan de snelheid van de auto bij gas geven, zal betekenen dat de koppelingschijf niet meer de eigenschappen heeft om genoeg klemkracht te genereren om het motorvermogen naar de wielen over te kunnen brengen. Dat kan door een aantal dingen komen zoals vettige componenten, slijtage of onderbemeten koppeling of te hoge temperatuur. Zodra de koppeling gaat slippen terwijl het koppelingspedaal helemaal is opgekomen, zal de slijtage van de koppeling extra hard gaan en is er kans dat er niet meer met de auto gereden kan worden.
Als je de hele slag van de koppeling nodig hebt om de koppeling aan te laten grijpen, kan dat ook een teken zijn dat je aan een nieuwe koppeling toe bent.
- slippen bij lage versnellingen en hogere belasting betekent waarschijnlijk gewoon koppeling versleten
- slippen in hoge versnellingen bij hoge toeren en sportief gebruik, duidt op te hoge temperaturen in de koppeling waarbij bijvoorbeeld een sinter koppeling een betere keuze kan zijn dan een organische.
Gebroken of gebogen strap
Om klappen in de aandrijflijn te dempen zijn veel originele drukgroepen voorzien van een strap, dat is een licht gebogen stuk staal waar aan getrokken word zodra je accelereert. En dat trekken kunnen ze prima tegen, alleen niet als daar hard tegen geduwd wordt. Met bijvoorbeeld clutchkicks kan het dan al snel over zijn met je koppeling:
ook speling in de aandrijflijn, te zware lading trekken of een kapotte krukas demper kunnen voor deze schade zorgen.
Moeilijk te doseren koppeling
Een moeilijk te doseren koppeling of aan/uit koppeling wordt vaak geassocieerd met een sinter of race koppeling, maar dat hoeft niet perse het probleem te zijn. Ook een sinter koppeling kan goed te doseren zijn, alleen werkt een sinter koppeling het best en gaat het langst mee als deze zo weinig mogelijk slipt. Dus worden sinterkoppelingen vaak gecombineerd met een drukgroep die aanzienlijk meer druk op de koppelingsplaat zet.
En daar zit vooral het probleem. Een zware drukgroep zorgt voor een zwaar pedaal en zo’n zwaar pedaal goed intrappen gaat vaak nog, maar deze dan geleidelijk een soepel op laten komen is het lastige. Daar zijn verschillende oplossingen voor:
- Trainen, meer gewenning en spierkracht zullen dat voor een deel op kunnen lossen
- Meer frictieplaten, dus bijvoorbeeld een dubbelplaats koppeling, zorgt er voor dat voor dezelfde klemkracht van de koppeling (uitgaande van dezelfde soort en maat koppelingsschijf) practisch half de druk nodig is van de drukgroep en dus een veel lichter pedaal.
- Alluminium drukgroep. De standaard gestampte stalen drukgroepen die iedere OEM fabrikant gebruikt buigen onder de druk van de veer, zeker met een zware veer, dus voor een deel van je zware pedaal ben je alleen de drukgroepplaat aan het buigen in plaats van de veer. Een aluminium drukgroep is een stuk stijver en dus kan al die energy directer in de koppelingsplaat.
