Kraftfahrzeugkupplung

Einführung

Die Kraftfahrzeugkupplung ist als mechanisch, elektrisch oder hydraulisch lösbares Bindeglied zwischen Motor und Getriebe im Antriebsstrang verbaut. Sie stellt im Gegensatz zur Bremse eine dauerhaft kraftschlüssige Verbindung zwischen zwei sich drehenden Bauteilen her. Die Kupplung wird durch mechanische, hydraulische oder elektrische Bauteile ein- bzw. ausgerückt. Sie ist notwendig zum Anfahren und schalten.

Einige Bauteile sind drehfest mit der Kurbelwelle, andere ebenfalls drehfest mit der Getriebeantriebswelle verbunden. Die Auslösung der Verbindung wird mit dem Kupplungspedal bzw. bei zeitgemäßen Fahrzeugen zunehmend automatisch ausgelöst. Reibungs- und elektromagnetische Kupplungen arbeiten im eingerückten Zustand ohne Schlupf. Hierin unterscheiden sie sich prinzipiell von Verbindungen, bei denen das Drehmoment durch Hydrauliköl übertragen wird.

Mechanische Kupplungsbetätigung

Mit Druck auf das Kupplungspedal wird die Fußkraft über einen Seilzug bzw. einem Gestänge und Ausrückhebel auf den Ausrücker übertragen. Die Hebelübersetzung im Kupplungspedal und Ausrückhebel sind so ausgelegt, dass die zum Auskuppeln notwendige Kraft möglichst gering und der Pedalweg nicht zu lang sind.

Hydraulische Kupplungsbetätigung

Sie soll die übersetzte Pedalkraft über Geberzylinder und Nehmerzylinder hydraulisch übersetzen, bzw. verstärken, und an den Ausrücker weiterleiten.

Der hydraulische Teil besteht aus...

-Geberzylinder -Rohrleitung -Schlauchleitung -Nehmerzylinder -Hydraulikflüssigkeit

Einkuppeln: Die federbelastete Kupplungsdruckplatte drückt die Kupplungsscheibe gegen die Schwungscheibe. Durch die Reibung auf beiden Belagseiten wird das Motordrehmoment auf die Kupplungsscheibe und auf das Getriebe weitergeleitet. Die Belagfederung ermöglicht ein weiches Anfahren. Unvermeidliche, vom Motor herkommende Drehschwingungen werden von den Torsionsfedern gedämpft.

Auskuppeln: Der Ausrücker drückt gegen die Membranfederzungen; dadurch hebt die Kupplungsdruckplatte von den Reibbelägen ab.

Aufgaben

Schnelles und störungsfreies Schalten ermöglichen

Der Kraftschluss zwischen Motor und Getriebe muss unterbrochen werden, um den Gleichlauf der zu schaltenden Getriebeteile zu ermöglichen.

Drehschwingungen dämpfen

Die Leertakte des Motors erzeugen an der Kurbelwelle Drehschwingungen. Die Kupplungsscheibe enthält Dämpfungseinrichtungen die

diese Schwingungen dämpfen. Dadurch wird zum Beispiel Getrieberasseln minimiert.

Motor und Kraftübertragungsteile vor Überlastung schützen

Das Blockieren des Motors, durch Übertragung zu hoher Drehmomente, wird durch Schlupf verhindert

Weiches und ruckfreies Anfahren ermöglichen

Eine Drehzahlangleichung beim Anfahren ermöglichen, zwischen drehendem Schwungrad und stillstehender Getriebeantriebswelle durch Gleitreibung (Schlupf)

Motordrehmoment auf das Wechselgetriebe übertragen

Für alle Fahrsituationen über den gesamten nutzbaren Drehzahlbereich des Motors muss dem Wechselgetriebe das erforderliche Drehmoment zugeleitet werden.

Es werden folgende Anfahr- und Trennkupplungen im Kraftfahrzeug unterschieden:

Reibungskupplung

Die Reibungskupplung überträgt das Motordrehmoment durch Reibungskräfte kraftschlüssig vom Motor auf die Antriebswelle des Wechselgetriebes.

Das übertragbare Drehmoment der Kupplung ist abhängig von den Anpresskräften. Diese können erzeugt werden durch:

- eine zentrale Membranfeder - zylindrische Schraubenfedern - mehrere Fliehgewichte

Schraubenfederkupplung

Die Anpresskraft nimmt mit zunehmendem Belagverschleiß linear ab. Die Ausrückkraft steigt mit zunehmendem Ausrückweg linear an.

Einscheibenkupplung

Die Einscheiben-Membranfederkupplung hat die Schraubenfederkupplung fast vollständig verdrängt. Sie besteht aus folgenden Hauptteilen: Kupplungsdeckel bzw Gehäuse mit.....

Druckplatte, Membranfeder, Distanzbolzen, Kippringen, Tangentialblattfedern.

Die Druckplatte ist über Tangentialblattfedern mit dem Kupplungsdeckel verbunden.

Die Membranfeder stützt sich auf 2 Kippringen ab, die von mehreren Distanzbolzen gehalten werden. Sie wirkt wie ein zweiseitiger Hebel mit den Kippringen als Auflager.

Kupplungsscheibe mit Kupplungsbelägen, Belagträger, Nabe.

Ausrücker mit Ausrücklager

Lamellenkupplung

Bei der Lamellenkupplung laufen mehrere Kupplungsscheiben (Lamellen) hintereinander im Wechsel als treibende Außenverzahnte Scheiben (Reiblamellen) und getriebene innenverzahnte Scheiben (Stahllamellen). Sie laufen meist im Ölbad.

Membranfederkupplung

Sie wird als Anfahrkupplung im Kfz verwendet. Dabei dient eine Membranfeder dazu, denjenigen Anpressdruck zu liefern, mit dem Druckplatten und mit Reibbelägen versehene Kupplungsscheiben in Reibeingriff miteinander gebracht werden.

Zweischeibenkupplung

Eine Zweischeibenkupplung kann bei gleich großer Anpresskraft und gleichem Belagdurchmesser ein doppelt so großes Drehmoment übertragen wie eine Einscheibenkupplung.

Doppelkupplung

Eine Doppelkupplung besitzt zwei getrennt voneinander arbeitende Einzelkupplungen K1 und K2, die in einem Gehäuse untergebracht sind. Zwei Getriebeantriebswellen AW1 und AW2 sind mit den Naben der Kupplungsscheiben K1 und K2 verbunden.

Kupplungsbeläge Die Kupplungsbeläge werden als Reibpartner zwischen den Reibflächen von Druckplatte und Schwungrad eingesetzt.

Folgende Bedingungen muss die Kupplungsscheibe erfüllen:

-Hohe Verschleißfestigkeit -Gute Hitzebeständigkeit -Hohe Reibungszahl, die über einen möglichst großen Temperaturbereich konstant bleibt.

Es werden folgende Arten von Kupplungsbelägen unterschieden:

Organische Reibbeläge

Sie bestehen aus...

-Glasfasern, bzw. Aramid- oder Carbonfasern -Einlagen, z.B. Kupfer- oder Messingdrähte -Bindemittel, z.B. Phenolharze -Füllstoffen, z.B. Ruß, Glaskügelchen, Bariumsulfat

Im Pkw und Nkw werden diese organischen Stoffe in Trockenkupplungen verwendet.

Papierreibbeläge

Sie bestehen aus Holz- oder Baumwollfasern, Carbon- und Glasfasern die durch Kunstharz miteinander verbunden sind.

Sintermetall- Reibbeläge

Werden aus verschiedenen Metallen, z.B. Kupfer, Eisen oder Metall-Legierungen, z.B. Bronze, Messing. Als Zuschlagstoffe werden harte Reibkomponenten, z.B. Oxide und Grafit eingesetzt. Positive Eigenschaften sind zum Beispiel: Hervorragende Temperaturbeständigkeit, gute Notlaufeigenschaften und gute Verschleißfestigkeit.

[1]

Video über die Kupplung

[2]

Blick ins Getriebe mit der Druckplatte vorn

[3]

Kupplungsscheibe und Druckplatte von Sachs

[4]

7-Gang DSG von Audi

[5]

Membranfederkupplung

[6]

Aufbau einer Kupplungsscheibe

[7]

Explosive Darstellung einer Einscheibentrockenkupplung

[8]

Explosionszeichnung einer Einscheibentrockenkupplung

[9]

Zeichnung Funktionsweise

[10]

Totpunktfeder

[11]

Lamellenkupplung

[12]

Schraubenfederkupplung

[[13]]

Membranfederkupplung

[[14]]

Zweischeibenkupplung

Betätigungshilfen

Totpunktfeder

Am Kupplungspedal ist eine vorgespannte Feder in leicht versetzter Stellung zur Kupplungswelle verbaut. Sobald der Totpunkt beim Treten der Kupplung überwunden wird, entspannt sich die Feder in Betätigungsrichtung. Daraus ergibt sich, dass die benötigte Kraft zum Treten der Kupplung am Anfang am größten ist und kontinuierlich geringer wird.

Halbzentrifugal-Kupplung

Die Halbzentrifugal-Kupplung gehört zur Baugruppe der Randfederkupplungen, bei der die Betätigungshebel mit Gewichten bestückt sind. Bei erhöhter Drehzahl werden die Gewichte nach außen gedrückt und die Hebel entlastet. Die Betätigungskraft für die Kupplung wird kleiner.

Pneumatische Unterstützung

Bei pneumatischer Unterstützung wird beim Treten des Pedals über ein gleichzeitig betätigtes Ventil Druckluft in einen Arbeitszylinder geführt. Dieser drückt auf den Ausrückhebel. Statt Druckluft kann auch Unterdruck (wie bei einem Bremskraftverstärker) verwendet werden.

Hydraulische Unterstützung

Der Aufbau einer hydraulischen Unterstützung gleicht der hydraulischen Betätigung. Sie wird jedoch zusätzlich mit einer mechanischen Betätigung installiert.

DSG

Direktschaltgetriebe

Im Fahrbetrieb ist ein Gang eingekuppelt. Kurz vor dem nächsten Schaltvorgang wird bereits der dazu passende Gang bei offener Kupplung vorgewählt. Beim Schalten öffnet die Kupplung des momentan eingelegten Ganges, gleichzeitig schließt die andere Kupplung mit einer gewissen Überschneidung. Resultat: Der Gangwechsel findet unter Last statt und der Kraftfluss ist somit permanent vorhanden.

Die in das Getriebe integrierte Steuerung sorgt mit optimalen Schaltstrategien für schnelle und zugleich komfortable, nahezu ruckfreie Schaltungen. Dabei kann der Fahrer mit dem Schalthebel in der manuellen Schaltgasse (Tiptronic) oder ganz in Rennsportfeeling über die Schaltwippen hinter dem Lenkrad jederzeit aktiv Einfluss auf die Gangwahl und dem Schaltzeitpunkt nehmen.

Fragen

- Woraus bestehen Kupplungsbeläge?

- Welche Aufgabe hat die Kupplung?

- Welche Kupplungsarten gibt es?

Kraftfahrzeugkupplung: Antworten

Quellen: Wikipedia, Fachkundebuch Kraftfahrzeugtechnik

Erstellt von Felix und Julius