LuK GmbH & Co. KG · Deutschland

Power „unter der Motorhaube“ ohne Power beim Tritt auf das Kupplungspedal
Prinzipiell besteht ein linearer Zusammenhang zwischen hohen Motordrehmomenten und der notwendigen Betätigungskraft für die Kupplung. Trotz steigender Power „unter der Haube“, also hohen Motorendrehmomenten, kann dem Fahrer natürlich keine ebenso ansteigende „Power“ zum Treten des Kupplungspedals zugemutet werden. Innovative Kupplungskonzepte der Firma LuK bieten dazu eine Lösung.

Im Mittelpunkt der heutigen Kupplungsentwicklung für PKW steht daher ganz besonders die weitere Reduzierung der Betätigungskräfte. Den Grundstein zum Beherrschen dieser Forderung bildet die Entwicklung und Markteinführung der selbsteinstellenden Kupplung SAC (Self Adjusting Clutch) der Firma LuK. Diese SAC hat sich mittlerweile auf dem Markt durchgesetzt und ermöglicht, dass viele hochmotorisierte Fahrzeuge vertretbare Kupplungspedalkräfte haben, ohne aufwendige und sehr teure Unterstützungssysteme zu benötigen. Das System zeigt auch für die zukünftigen Anforderungen noch beachtliches Weiterentwicklungspotential. Es lässt sich sagen, dass man dem Ziel, „Kupplungen ohne nennenswerte Betätigungskräfte/-energien zu bauen“, ein Stückchen näher gekommen ist.

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.