1000 Convert <> 850 T vergelijktest

Hoe werkt een koppelomvormer?

INLEIDING

De Guzzi V-1000 Convert is uitgerust met een koppelomvormer van Fichtel & Sachs. Op de afbeeldingen 1 en 2 is een dergelijk apparaat afgebeeld in combinatie met een gewone wrijvingskoppeling. Bij de V-1000 zit de platenkoppeling voor de koppelomvormer, dit in tegenstelling met afbeelding l en 2 en de reden waarom ze aanwezig is staat vermeld in de tekst van de roadtest.
De koppelomvormer bestaat uit een ringvormig huis gevuld met vloeistof, waarin zich bevinden een pompwiel, een turbinewiel en een stator. In afbeelding 1 aangeduid met respectievelijk P, T en L.
De werking van een koppelomvormer is nogal gecompliceerd, vandaar dat als tussenstap eerst de vloeistofkoppeling besproken wordt.

[Afbeelding 1, koppelomvormer]
Afbeelding 1, koppelomvormer

DE VLOEISTOFKOPPELING

Dit apparaat heeft, afgezien van de stator, dezelfde hoofdelementen als de koppelomvormer. Het pomp- en turbinewiel zijn voorzien van rechte schoepen, denk aan een dwars doorgesneden sinaasappel.
Het principe van de vloeistofkoppeling kan verduidelijkt worden met een bekend proefje,. namelijk het ronddraaien van een steen aan een touwtje. Draait men een steen aan een touwtje met een bepaald toerental in het rond, dan "trekt" de steen aan het touw. De steen bezit een bepaalde hoeveelheid energie; laat het touwtje maar eens los. Deze hoeveelheid energie is afhankelijk van het gewicht van de steen, de lengte van het touw in het kwadraat en het toeren tal waarmee de steen rondbewogen wordt, eveneens in het kwadraat. Hoe langer het touw is, hoe meer (steeds bij het zelfde toerental) energie de steen bezit. Makkelijk te controleren, maar liever niet binnenshuis! Je kunt ook zeggen: Hoe langer het touwtje, hoe meer energie je aan de steen kunt toevoegen. Op dit principe berust de energie-overdracht bij een vloeistofkoppeling. In de vloeistofkoppeling is het steentje vervangen door een vloeistofdeeltje en het touwtje door de afstand van dat deeltje tot de hartlijn van de koppeling. Bij het zich van beneden naar boven bewegen van een vloeistof deeltje (het steentje) door het pompwiel (het touwtje wordt langer), wordt een beetje energie aan het deeltje toegevoegd. Dat kleine beetje energie is afkomstig van het pompwiel, dat direct op de krukas gemonteerd is. Het aldus met energie beladen deeltje komt van het pompwiel boven in het turbinewiel en gaat door het turbinewiel naar beneden. Tijdens dit naar beneden gaan staat het zijn energie af aan het turbinewiel (het touwtje wordt korter). Daarna komt het deeltje weer onder in het pompwiel terecht en de cyclus kan opnieuw beginnen. Al die kleine vloeistof deeltjes vormen samen de hoeveelheid vloeistof die in de koppeling aanwezig is, terwijl al die kleine beetjes energie samen het over te brengen koppel vormen.
Dus in het pompwiel wordt energie opgenomen en in het turbinewiel weer afgestaan. Een eis is dan dat de vloeistof in de vloeistofkoppeling circuleert. Dit kan slechts indien er slip (3 %) optreedt tussen beide delen van de koppeling. Dan namelijk is er een klein verschil in toerental tussen koppelingshelften, hetgeen weer een verschil in de op de vloeistof werkende centrifugaalkracht, die evenredig is met het toerental, geeft. Dit verschil houdt de circulatie in stand. Aangezien de circulatie altijd van pomp naar turbine en terug gaat, anders kan geen energie overgedragen worden, is het toerental van het pompwiel altijd een fractie hoger dan van het turbinewiel. Bij de koppeling waarbij slip optreedt is het afgegeven koppel lager dan het koppel dat de motor levert. Als u wel eens met een slippende koppeling gereden heeft, kunt u daarvan meepraten. Het verschil in koppel wordt namelijk ter plaatse, dus tussen de platen in de koppeling, omgezet in warmte, met alle gevolgen van dien.
Dus het turbinewiel kan nooit (!) een groter koppel afgeven dan het pompwiel levert. Dit is nu het principiële verschil van een vloeistofkoppeling met de koppelomvormer, want die kan dat wel!

DE KOPPELOMVORMER

Een koppelomvormer doet hetzelfde als een normale versnellingsbak, namelijk het vergroten van het koppel met het gelijktijdig verminderen van het toerental van de uitgaande as. Hebben we bij een normale versnellingsbak te maken met een aantal vaststaande overbrengingen, een koppelomvormer is traploos regelbaar tussen zijn hoogste en laagste overbrenging. Het principe van de energie-overdracht door middel van vloeistof die in de pomp energie opneemt en in de turbine weer afgeeft blijft hetzelfde.
Constructief gezien is er niet zoveel verschil tussen de vloeistofkoppeling en de koppelomvormer. Laatstgenoemde heeft als extra element een stilstaande stator, terwijl tevens de schoepvorm anders is, niet recht zoals bij de vloeistofkoppeling maar gebogen, zie afbeelding 2.

[Afbeelding 2, koppelomvormer]
Afbeelding 2, koppelomvormer

Door de gebogen stand van de schoepen komt de vloeistof met grotere kracht uit het pompwiel. Ook de turbineschoepen zijn anders uitgevoerd. Zodra het pompwiel het turbinewiel meeneemt is er weer een circulatie in de koppelomvormer en kan energie worden overgedragen. De uit het turbinewiel stromende vloeistof komt nu tegen de stilstaande stator aan, waardoor de reactie tegen het turbinewiel groter wordt. Dit geeft een vergroting van het koppel. Bovendien verandert de stator de vloeistof stroom van richting waardoor de instroming in het pompwiel aanzienlijk gunstiger is dan bij de vloeistofkoppeling. Niet voor niets heet de stator in het Duits "Leitrad", oftewel wiel dat de stroming geleid. Bij toenemend toerental van het turbinewiel neemt het effect van de stator af. Draaien pompen turbinewiel, afgezien van de slip, even snel, dan wordt de stator hinderlijk. Het volgende voorbeeld kan dit misschien enigszins verduidelijken. Stel, u bent de reactie, die de turbine van de stator ondervindt en u helpt een vriend op een motorfiets (het turbinewiel) met het aandrijven, d.w.z. u fungeert als een soort hulpmotor die een koppelvergroting geeft. Zoals bekend is dit het effect van de stator op de turbine. Als uw vriend langzaam rijdt (het turbinewiel draait langzaam) dan is uw hulp van groot belang (de stator heeft veel effect) omdat u het merendeel van uw „duw-energie" gebruikt voor het extra aandrijven van de motor (turbine) en slechts een klein gedeelte om u zelf voort te bewegen. Voert uw vriend de snelheid op (het turbinewiel gaat sneller draaien), dan wordt uw effect geringer totdat het moment komt dat u uw "duw-energie" volledig gebruikt om u zelf met dezelfde snelheid als de motorfiets voort te bewegen. Uw effect is tot nul gereduceerd. Rijdt uw vriend nog harder (het moment dat het pomp- en turbinewiel nagenoeg dezelfde snelheid hebben), dan moet u zich uit puur lijfsbehoud aan de buddyseat klemmen en u wordt van een lust een last. U werkt nu de aandrijving tegen, vandaar dat uw vriend u op de buddy trekt, zodat u verder mee kunt freewheelen (pomp- en turbinewiel hebben vrijwel dezelfde snelheid, stator draait mee). De stator is daarom op een freewheel geplaatst en kan niet tegen de draairichting in, maar wel met de draairichting mee draaien. Daarom gaat de stator mee draaien als pomp- en turbinewiel vrijwel gelijke snelheid hebben en werkt het geheel verder als een vloeistofkoppeling.
Een koppelomvormer van dit type geeft een koppel vergroting van iets meer dan 2:1. Dit is voor motorfietsen te weinig, vandaar dat de V-1000 achter de koppelomvormer nog een twee-versnellingsbak heeft.

tekst F. M. Dumas