Damit die Motorleistung auch zu den Rädern gelangt

Eine häufig unterschätzte und nicht selten zu lange außer Acht gelassene Komponente im Antriebsstrang eines leistungsgesteigerten Fahrzeugs ist die Kupplung. Bei Fahrzeugen mit manuellen und sequenziellen Schaltgetrieben sorgt sie für die effiziente Übertragung der Motorkraft via des Getriebes sowie der Kardan- und Antriebswellen an die Antriebsräder. Zwar bringt ein Upgrade an dieser Stelle keinen direkt messbaren Performance-Zuwachs, jedoch kann die Leistungsfähigkeit eines Fahrzeugs bei einer für die auftretenden Belastungen unterdimensionierten Kupplung dramatisch einbrechen – bis hin zum Totalausfall. Es lohnt sich also, einen genaueren Blick auf diese „unsichtbare“ Komponente zu werfen.

Hauptaufgabe der Kupplung ist es, den Kraftschluss zwischen der Kurbelwelle des Motors und den Getriebewellen herzustellen – sowohl beim Anfahren als auch beim Wechseln der Übersetzungsstufen. Dazu presst sich die Druckplatte der Kupplung auf deren Reibscheibe, während selbige auf das Schwungrad drückt: Kraft wird übertragen. Beim Tritt aufs Kupplungspedal – im Fall der konventionellen, manuellen Kupplung – löst sich die Druckplatte, die das Ausrücklager via Hydraulik sonst auf die Druckplatte drückt (Push-Kupplung) oder an dieser zieht (Pull-Kupplung). Sowohl Push- als auch Pull-Kupplungen sind in Serienfahrzeugen zu finden, abhängig davon, welches System der Hersteller favorisiert. Im Performance-Bereich häufiger sind aufgrund ihrer höheren Leistungsfähigkeit und geringeren Verschleißanfälligkeit die Push-Kupplungen. Auf dieses Systems setzen weitgehend auch die Anbieter von Performance- und Motorsport-Kupplungen, welche auch entsprechende Pull-to-Push-Conversion-Kits offerieren.

Pflichtprogramm bei großen Leistungssteigerungen

Der Haken: Jede Kupplung ist nur in der Lage eine definierte Menge an Leistung und insbesondere Drehmoment zu übertragen. Steigen diese Werte also infolge von Motor-Upgrades an, so kann die Kupplung das Übermaß nicht mehr übertragen: Der Kraftschluss bricht, sie „rutscht durch“, sodass die Beläge der Reibscheiben über die Druckplatte schleifen. Dann ist statt einer statischen Haftreibung, die im vollständig eingekuppelten Zustand eigentlich gegeben sein sollte, nur noch eine Gleitreibung gegeben, wie sie beim Anfahren und Gangwechsel temporär vorgsehen ist. In der Folge ist nicht nur die Kraftübertragung nicht mehr gewährleistet, wodurch Leistung verloren geht, sondern zudem steigt der Verschleiß der Kupplung rapide an. Die Beläge der Reibscheibe werden heiß und können geradezu verbrennen oder mit der Druckplatte verkleben/verbacken. Begleiterscheinung dieses unangenehmen Prozesses ist häufig ein ziemlich übler Gestank. Auf der anderen Seite können sich auch die Druckplatten bis zum Glühen erhitzen, in der Folge verziehen, Unebenheiten und/oder Einschlüsse ausbilden. Auch die Schwungscheibe kann in Mitleidenschaft gezogen werden, sodass sie ersetzt werden muss.
Also: Spätestens (!), wenn bei Vollast, wenn das höchste Drehmoment an den Reibscheiben reißt, die Kupplung Anzeichen eines Durchrutschens zeigt, sollte sie ein Upgrade erhalten. Im Regelfall machen OEM-Kupplungen eine Aufrüstung von Leistung und Drehmoment um zehn bis 20 Prozent anstandslos mit. Wer die Power seines Fahrzeugs darüber hinaus steigert, sollte auch der Kupplung ein Performance-Upgrade gönnen.

Drucksache

Der Einstieg in dieses Kapitel ist der Austausch von Reibscheibe und Druckplatte einer Kupplung. Diese Bauteile werden im Regelfall in Kombination angeboten, so beispielsweise bei den hier exemplarisch abgebildeten Kits aus dem Hause Competition Clutch. Im Zuge dieser Maßnahmen wird im Regelfall auch gleich das Ausrücklager der Kupplung ersetzt und angepasst, welches für die saubere Bewegung von Reibscheibe und Druckplatte zueinander verantwortlich zeichnet. Performance-Reibscheiben sind mit Belägen unterschiedlicher Materialgruppen erhältlich, die sich durch unterschiedliche Reibwerte und Belastbarkeiten voneinander abgrenzen. Der Reibwert, technisch korrekter auch Reibungskoeffizient genannt, ist ein dimensionsloses Maß für die Reibungskraft zwischen zwei Körpern – in diesem Fall der Reibscheibe und der Druckplatte – im Verhältnis zu Anpresskraft. Er bestimmt also, wie viel Motorkraft eine Kupplung bei einer bestimmten Andruckkraft zwischen Druckplatte und Reibscheibe übertragen kann. Mit einem höheren Reibwert geht in der Kupplungstechnik auch eine höhere Belastbarkeit der Reibbeläge einher. Aber es gibt auch eine Kehrseite! Denn mit steigenden Reibwerten und höherer Belastbarkeit wird eine Kupplung auch zunehmend „härter“ und unkomfortabler: Durch den steigenden Reibwert, welcher ein „bissigeres Zupacken“ der Kupplung zur Folge hat, wird der Übergangsbereich zwischen Aus- und Einkuppeln kleiner, „Schleifen lassen“ irgendwann nahezu unmöglich, sodass das Anfahren einen trainierten Fuß erfordert, um peinliches Abwürgen oder Hoppeln zu vermeiden. Stadt- oder Staufahrten mit einer hochbelastbaren Kupplung können so schnell zur Qual werden.

Eine Frage des Belags

Praktisch nur als OEM-Ersatz eignen sich unter diesen Gesichtspunkten Reibscheiben mit rein organischen Belägen auf Basis von Kautschuk oder Kunstharz. Diese ermöglichen mit ihrem geringeren Reibwert, auf dessen Grundlage ein sanft einsetzender Kraftschluss erfolgt, was als sehr „komfortables“ Einkuppelverhalten wahrgenommen wird. Dafür besitzen sie jedoch nur eine eingeschränkte Belast- und Haltbarkeit. Schon belastbarer werden die organischen Beläge mit einer eingearbeiteten Verstärkungen aus Metall- oder Carbonfasern, wie sie etwa in den Competition Clutch Stage 2-Kits zum Einsatz kommen. Sie eignen sich gut für leicht getunte Straßenfahrzeuge.

 

Den nächsten Step bilden Reibscheiben mit Belägen auf Basis von keramischen Materialien. Solche kommen in den Competition Clutch Stage 3- und Stage 4-Kits vor, welche sich trotz des gleichen Reibbelagmaterials in ihrem Charakter deutlich unterscheiden: So verfügen die Stage 3-Kits über acht recht kleine, auf eine Scheibe aufgebrachte Keramik-Belagpads. Diese Bauart bildet einen Kompromiss aus Belastbarkeit und Alltagstauglichkeit, denn durch die recht geringe Gesamtfläche der kleinen Keramik-Pads und deren Aufbringung auf einer steifen Vollscheibe wird eine zwar recht kleine, dafür aber sehr homogene Auflagefläche auf der Druckplatte herbeigeführt. Durch den daraus folgenden gleichmäßigen Andruck beim Kontakt von Reibbelägen und Druckplatte ergibt sich ein noch ausreichend komfortables und auch von Einsteigern in die Welt der Upgrade-Kupplungen noch einfach zu handhabendes Einkuppelverhalten. Mit dieser Bauart eignen sich auf Vollscheiben mit Keramik-Belägen basierende Kupplungen ideal für erheblich leistungsgesteigerte Fahrzeuge, welche in der Hauptsache im Straßenverkehr eingesetzt, aber auch gelegentlich auf der Rennstrecke gefordert werden – beispielsweise bei Trackdays.

 

Anders die Stage 4-Kits: Zwar basieren auch sie auf Reibbelägen identischer Keramik-Zusammensetzung. Ihre sechs Belagpads allerdings haben durch ihre größeren Dimensionen in der Summe nicht nur eine deutlich größere Auflagefläche als die acht kleinen Pads der Stage 3, sondern sind durch ihre Aufbringen auf separaten „Flügeln“ auch weniger steif gegenüber der Druckplatte. So können sie mögliche Höhendifferenzen leichter ausgleichen, bringen jedoch auch eine deutlich weniger homogene Auflagefläche mit sich. In der Summe ist die Stage 4 deutlich höher belastbar und somit perfekt für Tracktools, Time Attack-Rennwagen und 1/4-Meilen-Renner geeignet, auf der anderen Seite aber nur noch bedingt straßentauglich, denn der Kraftschluss erfolgt deutlich abrupter, sodass die Pedalkraft des Kupplungsfußes genau dosiert werden muss, um Abwürgen oder Hoppeln vorzubeugen. Soll noch mehr Leistung und Drehmoment übertragen werden, so sind Kupplungen mit Sintermetall-Belägen das Mittel der Wahl. Diese unter hohem Druck und großer Hitze aus Metallspänen geformten Beläge – ähnlich wie die gleichnamigen Bremsläge – eignen sich allerdings praktisch nur für reine Rennsport-Fahrzeuge, die nicht im Straßenverkehr bewegt werden. Dafür aber halten sie Hitzeeinwirkung problemlos stand, ihre Reinwirkung verbessert sich im erhitzten Zustand sogar noch, während auf organischen Belägen basierende Kupplungen unter Hitzeeinwirkung stark nachlassen. Für den Alltageinsatz im Straßenverkehr hingegen sind Sintermetall-Kupplungen nicht geeignet. Ihr Kraftschluss erfolgt noch „digitaler“ als bei Keramik-Belägen: Subjektiv ist entweder ausgekuppelt oder eingekuppelt, Schleifen lassen und sanftes Anfahren ist praktisch nicht drin. Rattern, Quietschen und wildes Hoppeln aber sind zwar in der Boxengasse üblich, im Straßenverkehr hingegen jedoch eher peinlich.

 

 

Mehrscheiben-Systeme

Ein weiteres populäres Mittel, um die Belastbarkeit und Performance von Kupplungen zu vergrößern, ist es, den Durchmesser der Kupplung und somit die Reibfläche zu vergrößern. Denn mit einer größeren Reibfläche lässt sich natürlich ein größeres Moment übertragen. Da dies aus Platzgründen jedoch nicht immer und nur eingeschränkt möglich ist, stellen Mehrscheiben-Kupplungen einen probaten Kunstgriff dar. In diesen werden mehrere Reibscheiben mit fixierten Mitnehmerscheiben zu einer Einheit verbunden, auf welche die Druckplatte einwirkt. Zwei oder drei Reibscheiben sind üblich, was summa summarum eine Verdoppelung oder gar Verdreifachung der Reibfläche und damit des maximalen Übertragungsmoments zur Folge hat – jedenfalls wenn die Kupplungsscheiben nicht verkleinert werden. Letzteres ist jedoch regelmäßig der Fall, kann so doch das Gewicht der Reibscheiben, Druckplatten und Schwungräder verringert werden, was – Stichwort: rotierende Massen – dem Motor mehr Drehfreude und dem Fahrzeug mehr längsdynamische Agilität verleiht. In Kauf genommen wird mit dieser Reduzierung der Schwungmasse jedoch auch ein Malus in Sachen Fahrkomfort: Das Fahrzeug reagiert auf Gas-Wegnehmen mit einer deutlich spürbaren Verzögerung und rollt im Schiebebetrieb schneller aus. Beides ist zwar im Performance-Bereich von untergeordneter Bedeutung, im Alltagsbetrieb jedoch unangenehm und daher unerwünscht.

Hier bringen die Spezialisten von DKM (Der Kupplungs Meister) mit ihren neuen MS-Kits nun eine sehr interessante Innovation ins Spiel: Während es sich bei Mehrscheiben-Kupplungen traditionell stets um kleinere Sintermetall-Kupplungen handelte, bietet DKM nun Mehrscheiben-Kupplungen mit organischen Belägen in Standard-Größe oder – je nach Fahrzeugmodell – gegenüber dem Standard sogar noch vergrößertem Durchmesser an. Damit vereinen die 2-Scheiben-Kupplungen der MS-Serie die Vorteile einer organischen Kupplung, nämlich die uneingeschränkte Alltagstauglichkeit dank des relativ geringen Reibwerts mit der hohen Belastbarkeit einer Mehrscheiben-Kupplung, da die wirkenden Kräfte auf zwei große Reibscheiben verteilt und somit die Belastung pro Quadratzentimeter Reibfläche und die daraus resultierende Hitzeentwicklung halbiert werden. Die DKM MS-Zweischeiben-Kupplungskits sind für Drehmomente von bis zu 850 Nm am Rad ausgelegt und beinhalten neben den organischen Reibscheiben, der Druckplatte, Pilot- und Ausrücklagern sowie Zentrierdorn auch ein leichtes Schwungrad aus gefrästem Stahl. Durch die Gewichtsersparnis von letzterem gegenüber dem OEM-Bauteil wird das Mehrgewicht der zweiten Reib- und der Mitnehmerscheibe gegenüber der OEM-Kupplung wieder aufgewogen, sodass die DKM MS-Kupplung diesbezüglich keine Nachteile gegenüber einer konventionellen Einscheiben-Kupplung mit sich bringt. Damit bieten die DKM MS-Kits die Vorteile/Belastbarkeit von 6-Pad-Keramik-Kupplungen, ohne aber deren konstruktiv bedingte Nachteile mitzubringen! Sie eignen sie sich perfekt für leistungsstark motorisierte Fahrzeuge, welche sowohl im Motorsport als auch im Straßenverkehr eingesetzt werden.

 

Nochmals darüber rangieren bei DKM die MR-Kits: Zweischeiben-Sintermetall-Kupplungskits mit verkleinertem Durchmesser, Sintermetall-Reibscheiben, gefräster Alu-Druckplatte mit Membran aus Federstahl und geschmiedetem Schwungrad – aus den genannten Gründen zwar hochbelastbare, jedoch nur für die Rennstrecke geeignete Motorsport-Technik.

Gut in Schwung

Stichwort Schwungrad: Ein leichteres Einmassen-Schwungrad „erleichtert“ dem Motor gegenüber einem um zwei bis vier Kilogramm schwereren Standard-Schwungrad oder gar einem Zweimassen-Schwungrad – im wahrsten Sinne des Wortes – das Hochdrehen. Es bringt jedoch auch die angeführten Komfort-Nachteile durch die reduzierte Schwungmasse mit sich. Hier ist die Überlegung zu führen, ob ein eher komfortables oder ein dynamisches Fahrverhalten erzielt werden soll. Sollte bei einem Reibscheiben-Druckplatten-Upgrade das vorhanden Schwungrad nicht mit ersetzt werden, sollte dieses dennoch auf Riefen, Unebenheiten etc. kontrolliert und ggf. geplant werden, um die volle Effizienz der neuen Hardware sicherzustellen. Mängel an dieser Stelle sind die häufigste Ursache nicht optimal funktionierender Kupplungen! Zudem sollten im Zuge eines Kupplungs-Upgrades auch stets alle betroffenen Flüssigkeiten kontrolliert, ggf. ersetzt und das System entlüftet werden.

Weitere Informationen zu den Competition Clutch- und DKM-Kupplungen gibt es auf www.dkmclutch.eu