Schmierstoffverteilung Wie sich Schmieröl in einer laufenden Kupplung verteilt

Mehrscheibenkupplungen, wie sie in Motorrädern zu finden sind, werden mit Öl geschmiert und gekühlt. Gleichzeitig muss die Ölpumpe aber vom Motor angetrieben werden und erhöht damit den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs. Das Ziel ist, die Antriebskomponenten optimal zu schmieren mit einem möglichst kleinen Ölvolumenstrom.

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Paul Scherrer Institut Benoit Stef

Ein Motorrad soll kräftig und schnell sein und trotzdem leicht und elegant. Der Motor und das Getriebe werden deshalb möglichst kompakt konstruiert. Dazwischen sitzt die Kupplung, welche die Kraft überträgt. In der Regel sind dies mehrere gestapelte Scheiben, die in der Reihenfolge alternierend mit dem Motor bzw. dem Antriebsstrang verbunden sind. Werden diese Scheiben – also die Lamellen – zusammengedrückt, reiben sie aneinander und die Kraft wird vom Motor auf die Antriebswelle übertragen.

In der Praxis reiben die Scheiben nur beim Einkuppeln kurz aneinander; danach drehen sie durch den Reibschluss alle miteinander mit. Kuppelt der Fahrer aus, wird der Druck gelöst und damit der Reibkontakt unterbrochen – der Motor ist wiederum vom Antriebsstrang getrennt.

Mehrscheibenkupplungen müssen gegen Überhitzung gekühlt werden

Indem mehrere Scheiben mit relativ kleinem Durchmesser gestapelt werden, können die Kupplungen kompakt und leicht gebaut werden. Der Nachteil ist allerdings, dass die Wärme, die durch die Reibung entsteht, kaum durch das kleine Volumen aufgenommen werden kann. Die Kupplung droht rasch zu überhitzen. Deshalb werden Mehrscheibenkupplungen mit Öl gekühlt.

Die Ölpumpe, die den Motor schmiert, ist beim Motorrad auch für die Ölversorgung der Kupplung zuständig. Das Öl wird über ein Loch in der Welle zugeführt und verteilt sich im Innern der Kupplung durch die Fliehkraft. Führungsrinnen im äußeren Bereich verteilen das Öl, damit alle Lamellen versorgt werden. „Entscheidend ist natürlich, wo das Öl wirklich hinfließt. Doch im Betrieb ist die Kupplung geschlossen und man sieht nicht ins Innere“, sagt Matthias Wagner, Entwicklungsingenieur für Kupplungen bei der Schaeffler-Marke Luk in Bühl. Er und seine Entwicklerkollegen wandten sich deshalb an die Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts. Mit Hilfe der Neutronenradiografie können diese durch Metall hindurchsehen und das Schmieröl abbilden.

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