Die Funktion der Kupplung in einem Fahrzeug besteht darin, den Kraftfluss zwischen den Motor und Getriebe zu trennen. Dem entsprechend ist sie zwischen Motorausgang und Getriebeeingang positioniert. Ein Bauteil ist meist drehfest mit der Kurbelwelle, ein weiteres drehfest mit der Getriebeantriebswelle verbunden. Die Verbindung zwischen beiden kommt durch Reibung, Elektromagnetismus oder durch Hydrauliköl zustande. Reibungs- und elektromagnetische Kupplungen arbeiten im eingerückten Zustand ohne Schlupf. Sie unterscheiden sich prinzipiell von Verbindungen, bei denen das Drehmoment, wie zum Beispiel bei Automatikgetrieben, durch Hydrauliköl übertragen wird. Im Fahrzeugbau haben sich bei Schaltgetrieben, Reibungskupplungen durchgesetzt. Bei dieser Art von Kupplungen wird das Motormoment über aneinandergepresste Scheiben übertragen. Je nach Anzahl der Scheiben und der Art der Wärmeabfuhrteile spricht man von Ein ? und Mehrscheibenkupplungen bzw. Trocken ?und Nasskupplungen. In Pkw und den meisten Lkw werden heute bei mechanischen Schaltgetrieben Einscheiben-(Membranfeder-) Trockenkupplungen eingebaut.
Funktion der Trockenkupplung
Der Kupplungsautomat, bestehend aus Kupplungsdeckel,
Kupplungsdruckplatte und Membranfeder und ist in der Regel drehfest durch Verschraubung mit der Schwungscheibe und der Kurbelwelle verbunden. Die Kupplungsscheibe ist drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Bei geschlossener Kupplung ist Drehzahl von Getriebeeingangswelle und
Kupplungsscheibe mit der Kurbelwelle und der daran verschraubten
Schwungscheibe identisch. Durch kontinuierliches Angleichen der Drehzahl beim Schließvorgang einer Pkw-Kupplung ist ein weiches und ruckfreies Anfahren möglich. Die übertragene Leistung steigt linear bis zur Drehzahlanpassung.
Dabei erfolgt die erforderliche Kraftübertragung über den Reibbelag der Kupplungsscheibe, welche über die durch die Membranfeder belastete
Kupplungsdruckplatte an die Schwungscheibe gedrückt wird. Zum Lösen der Kupplung wird über das den Ausrücker und das Ausrücklager (auch Drucklager genannt) der Druck der Membranfeder von der Kupplungsscheibe gelöst. Damit wird die Zugkraft des Antriebsstranges unterbrochen, was für einen Wechsel des Ganges bei Schaltgetrieben notwendig ist.
Die Aufgabe des
Schwungrads bzw. der Schwungscheibe besteht darin, Toleranzen zwischen den Flächen der Druckplatte und des Schwungrades ausgleichen; beim einteiligen Schwungrad Resonanzen des Getriebes zu mindern und das ruckfreie Einkuppeln zu unterstützen.
Betätigung
Kupplungen werden mechanisch oder hydraulisch betätigt. Wie bei den hydraulischen Bremsen kommt auch bei der hydraulischen Kupplung Fluid als Hydraulikfüssigkeit zum Einsatz. Im geschlossen Zustand ist ein Spiel zwischen dem Ausrücken und der Membranfeder wichtig. Somit wird sichergestellt, dass die Feder unbehindert die volle Vorspannungskraft erreicht. Es werden zwei Arten des Ausrückens unterschieden. Je nach dem Aufbau der Kupplung wird die Membranfeder beim Ausrücken gezogen oder gerückt. Der Vorteil der gezogenen Kupplung liegt im einfachen Aufbau. Da sie weniger Teile hat, ist auch das Gewicht dieser Kupplungsart wesentlich kleiner. Das Hydrauliksystem der Kupplungen funktioniert genau so wie bei Bremsen. Das Kupplungspedal betätigt den Geberzylinder und dessen Hydraulikdruck wird an den Nehmerzylinder, den Ausrücker, weitergeleitet. Der Unterschied zu den Bremsen besteht darin, dass die die Verschiebewege der Kupplungsfeder wesentlich größer sind. Deswegen müssen die Zylinderdurchmesser und die Leitungen auf größere Volumenströme ausgelegt werden.
Da die Kupplung als Anfahrelement dient, wird sie insbesondere beim Anfahren sehr stark beansprucht. Ein Schleifen lassen der Kupplung sollte insbesondere beim Anfahren auf ein unvermeidliches Mindestmaß beschränkt bleiben, um eine damit einhergehende übermäßige Erhitzung zu vermeiden. Um Überschreitungen des jeweiligen Temperaturlimits unterschiedlicher Kupplungen nach Möglichkeit auszuschließen, wird insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben über elektronisch gesteuertes Anfahrtsprogramm die Belastung der Kupplung gezielt verringert.
Da der Kupplungsbelag zwischen Kupplungsscheibe und Schwungscheibe, über den insbesondere beim Einkuppeln auftretenden Schlupf, einer Reibbelastung (ähnlich wie bei der Scheibenbremse) ausgesetzt ist, kann die Kupplung verschleißen. Sie kann dann nicht mehr die erforderlichen Kräfte, wie sie zum Beispiel beim Anfahren am Berg entstehen, übertragen. Man sagt, die Kupplung dreht durch; Das bedeutet, die Motordrehzahl steigt an, ohne das das Fahrzeug schneller wird. Dieser Effekt kann auch auftreten, wenn austretendes Öl, durch eine nicht mehr ausreichend abdichtende Kurbel- oder Getriebewellenabdichtung (Simmerring) diese Reibpaarung beschädigt.
Im Falle der Reparatur empfiehlt sich den kompletten Kupplungssatz auszuwechseln, um ein einwandfreies Funktionieren des Gesamtsystems zu garantieren. Wenn man im Zusammenhang mit
Kupplungen von einem Kupplungssatz spricht, so versteht man darunter die Kombination aus allen zur Reparatur notwendigen Teilen. Der Kupplungssatz besteht aus Kupplungsautomat (Kupplungsdeckel, Kupplungsdruckplatte und Membranfeder), Kupplungsscheibe und Ausrücker bzw. Ausrück- oder Drucklager. Optimale Lösungen in Bereich Kupplungen bieten die Ersatzteilehersteller Sachs oder LUK.
