KUPPLUNG VIAWEB: Kupplungsdruckpalette

Die Kupplungsdruckplatte sorgt für die Weiterleitung des Motordrehmoments über die Kupplungsscheibe an die Getriebeeingangswelle. In den 70er Jahren verdrängte die Tellerfeder-Kupplung die Schraubenfedern kontinuierlich aus dem Pkw-Bereich. Die Anpresskraft zur Übertragung des Motordrehmomentes übernimmt seitdem eine geschlitzte Tellerfeder. Für den Fahrer macht sich die Tellerfeder deutlich bemerkbar, da er durch die niedrigere Ausrückkraft nur geringe Pedalkräfte aufbringen muss.

Als erster Kupplungshersteller führte LuK 1986 die selbst nachstellende Kupplung (SAC, Self Adjusting Clutch) ein. Sie erfasst die bei zunehmenden Verschleiß steigende Ausrückkraft kontinuierlich und gleicht gezielt die abnehmende Dicke der Beläge aus.

Verbrennungsmotoren haben ein Problem: Sie geben nur in einem ganz bestimmten Drehzahlbereich eine nutzbare Leistung ab - ganz im Gegensatz zu Elektromotoren oder Dampfmaschinen. Das heißt: Drehzahl, übertragbare Motorleistung und Getriebe müssen in unterschiedlichen Fahrzuständen optimal in Übereinstimmung gebracht werden - und dafür sorgt die Kupplung. Sie trennt oder verbindet den Antriebstrang vom Motor zum Getriebe. Das kennt jeder Autofahrer natürlich aus eigener Erfahrung. Wird das Kupplungspedal betätigt, ist dieser Antriebstrang unterbrochen und es kann ein anderer Gang eingelegt werden. Zudem ermöglicht die Kupplung überhaupt erst das problemlose, ruckelfreie Anfahren von Autos, Lastwagen und anderen Nutzfahrzeugen.

Vorteile der LuK-Tellerfederkupplung

die Tellerfeder ist gegen hohe Drehzahlen unempfindlich
die theoretische Lebensdauer einer Tellerfeder ist unendlich hoch
geringe Ausrückkräfte im Vergleich zu einer Schraubenfeder-Kupplung (Komfort)
weniger Einzelkomponenten im Vergleich zu einer Schraubenfeder-Kupplung

Durch die Weiterentwicklungen im Fahrzeugbau haben Kupplungskomponenten heute eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen, die einen bedeutenden Einfluss auf das Komfortverhalten des Fahrzeugs haben. Da geht es etwa um weiches Anfahren, schnelles Schalten, Schwingungsdämpfung oder die Geräuschminimierung. Diesen Anforderungen haben sich unsere Konstrukteure gestellt. So zeichnet sich eine moderne Kupplung durch Drehzahlfestigkeit, hohe Übertragungssicherheit, geringe Bauhöhe, niedrige Ausrückkräfte und hohe Lebensdauer aus. Die Hauptkomponenten einer Kupplung sind: Kupplungsdruckplatte, Schwungscheibe und Kupplungsscheibe.

Funktionsbeschreibung der SAC (Self Adjusting Clutch)

Bei Kupplungen ist die Betätigungskraft im Wesentlichen proportional zur Anpresskraft bzw. zum übertragbaren Kupplungsdrehmoment. Höhere Motordrehmomente machen eine entsprechend höhere Betätigungskraft erforderlich. Bei konventionellen PKW-Kupplungen liegt zwischen der maximalen Kupplungsbetätigungskraft und der Anpresskraft im Reibkontakt üblicherweise ein Faktor 4, wobei über der Lebensdauer die Betätigungskraft noch um ca. 40 % ansteigt.

Bei der selbsteinstellenden Kupplung SAC wird unter Ausnutzung des Prinzips der „Kräftegleichgewichte“ und einem selbsttätigen mechanischen Verschleißausgleichsmechanismus das Verhältnis zwischen übertragbarem Motordrehmoment und maximaler Betätigungskraft deutlich hin zu niedrigeren Kräften verändert.
Zur Ausnutzung des Prinzips der Kräftegleichgewichte werden bei der SAC zwei bereits vorhandene Federkräfte genutzt. Zum einen ist dies die Belagfederung, welche zwischen den Kupplungsbelägen auf der Kupplungsscheibe angeordnet ist, zum anderen die Tellerfeder, deren Kennlinie so modifiziert wird, dass ein hohes Kraft-Max-Min-Verhältnis vorherrscht.

Da beim Betätigen der Kupplung über die Tellerfederzungen beide Kräfte gegensinnig wirken, muss zum Betätigen nur die Differenzkraft zwischen Tellerfederkraft und Belagfederkraft aufgebracht werden. In Verbindung mit einer sehr degressiven Tellerfederkennlinie (hohes Kraft-Max-Min-Verhältnis) und einer angepassten Belagfederkennlinie können im „Betriebspunkt Neu“ sehr geringe Betätigungskräfte erzielt werden. Ändert sich jedoch der Betriebspunkt der Kupplung zum Beispiel nach links in Richtung Tellerfedermaximum, so steigt die Betätigungskraft massiv an. In der Realität ergibt sich dies durch den Kupplungsbelagverschleiß, welcher als Folge der Reibarbeit beim Anfahren bzw. Schalten der Fahrzeuge, auftritt. Aus diesem Grund musste ein Verschleiß-Ausgleichsmechanismus entwickelt werden. Unter den sehr rauen Bedingungen in der Kupplungsglocke hat sich das System mit Kraftsensor mittels einer zweiten Tellerfeder (Sensortellerfeder) und einem Stahlnachstellring zwischen Tellerfeder und Kupplungsgehäuse bewährt. Der Nachstellring bildet auf der einen Seite den Auflagepunkt für die Tellerfeder und auf der anderen Seite stützt er sich über Rampen am Kupplungsgehäuse ab. In Umfangsrichtung wird der Nachstellring über 2-3 kleine Druckfedern mit einer Federkraft in Umfangsrichtung beaufschlagt. Die Sensortellerfeder dient als mechanischer Sensor zur Verschleißerkennung und wird so abgestimmt, dass bei verschleißbedingtem Anstieg der Betätigungskräfte sich die Tellerfeder beim Betätigen in Richtung Motor verlagert. Dadurch wird der Nachstellring kraftfrei und kann sich relativ zum Kupplungsdeckel verdrehen. Durch diesen Vorgang wird die Tellerfeder dem Belagverschleiß an der Kupplungsscheibe nachgeführt und der Betriebspunkt der Kupplung bleibt konstant. Als weiteren Vorteil hieraus kann der Verschleißbereich der Kupplung und somit die Lebensdauer um bis zu 50 % gesteigert werden.

SAC II (Self Adjusting Clutch 2 )

Eine Maßnahme zur weiteren Reduzierung der Betätigungskräfte bzw. zur Optimierung des Betätigungskraftverlaufs ist die Entwicklung des etwas abgewandelten Konzepts der SAC II. Bei diesem Kupplungstyp ist der Kraftsensor hinsichtlich der Kennlinie soweit abgeändert, dass die Kupplung bei großen Betätigungshüben eine geringere Nachstellempfindlichkeit aufweist. Erreicht wird dies durch Blattfedern mit degressiver Kennlinie und einer Sensortellerfeder mit linearer Kennlinie, welche außerhalb des Drehpunkts der Haupttellerfeder angreift. In vielen Fällen kann diese Sensortellerfeder auch direkt aus der Tellerfeder in Form von Sensorzungen herausgeformt werden. Dadurch entfällt die Sensortellerfeder komplett. Mit dieser SAC II kann die Betätigungskraft bei gleichem übertragbarem Drehmoment um bis zu 15 % abgesenkt werden. Alternativ kann das Maximum der Betätigungskraft auf dem ursprünglichen Niveau belassen und das entstandene Potential für die Optimierung des Kennlinienverlaufs verwendet werden.