LuK Kupplungskurs und Schadensdiagnose Einführung in die Kupplungstechnik Leitfaden für die Beurteilung von Störungen am Kupplungssystem bei

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LuK Kupplungskurs und Schadensdiagnose

Einführung in die Kupplungstechnik –

Leitfaden für die Beurteilung von Störungen

am Kupplungssystem bei Nutzfahrzeugen

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Schaeffler Automotive Aftermarket GmbH & Co. KG Februar 2016

Der Inhalt dieser Broschüre ist rechtlich unverbindlich und ausschließlich zu Informationszwecken bestimmt.

Soweit rechtlich zulässig, ist die Haftung der Schaeffler Automotive Aftermarket GmbH & Co. KG im Zusammen- hang mit dieser Broschüre ausgeschlossen.

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Inhalt

1 Kupplungssystem 6

1.1 Funktionsschema 6

1.2 Berechnung des übertragbaren Drehmoments 7

1.3 Aufbau 8

1.4 Funktion 8

2 Kupplungsdruckplatte 9

2.1 Aufgaben 9

2.2 Kupplungskennlinien und Kraft diagramme 9

2.3 Bauarten 10

2.3.1 Gedrückte Tellerfederkupplung in Standardausführung 11

2.3.2 Gedrückte Tellerfederkupplung mit Federlaschen 12

2.3.3 Gedrückte Tellerfederkupplung mit Stützfeder 13

2.3.4 Gezogene Tellerfederkupplung 14

2.3.5 Selbstnachstellende Tellerfederkupplung SmarTAC (weggesteuert) 15

3 Kupplungsscheibe 16

3.1 Funktion 16

3.2 Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer 16

3.3 Bauarten 18

4 Kupplungsbelag 19

4.1 Konventioneller Kupplungsbelag 19

4.2 Kupplungsbelag HD 30 PLUS 22

5 Ausrücksystem 23

5.1 Geberzylinder 24

5.2 Hydraulische Druckleitung 24

5.3 Nehmerzylinder 24

5.4 Hydraulischer Zentralausrücker 25

5.5 Pneumatischer Zentralausrücker 25

5.6 Vorlastfeder 25

5.7 Ausrücklager 26

5.8 Arbeiten am Ausrücksystem 26

5.9 Automatisiertes Schaltgetriebe 28

6 Allgemeine Hinweise 29

7 Schadensdiagnose 30

7.1 Kupplungsscheibe 31

7.2 Druckplatte 35

7.3 Schwungrad 37

7.4 Ausrücksystem/Getriebewelle 38

7.5 Kupplungskraftverstärker 39

8 Störursachen auf einen Blick 40

Inhalt

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1 Kupplungssystem

1.1 Funktionsschema

Verbrennungsmotoren geben nur in einem bestimmten Drehzahlbereich nutzbare Leistung ab. Um diesen Bereich für verschiedene Fahrzustände nutzen zu kön- nen, benötigen Kraftfahrzeuge ein Getriebe. Es wird heute i. d. R. durch Einscheiben-Trockenkupplungen mit dem Motor verbunden. Zweischeiben-Trockenkupp- lungen werden immer dann eingesetzt, wenn sehr hohe Motordrehmomente bei niedrigen Betätigungskräften zu übertragen sind. Daher sind sie hauptsächlich in Sportwagen oder Lastkraftwagen anzutreffen.

Im Gegensatz zu trockenen, also im Medium Luft betriebenen Kupplungen arbeiten nasslaufende Kupp- lungen im Ölbad oder im Ölnebel. Sie werden haupt- sächlich als Lamellenkupplungen in automatischen Getrieben, Baumaschinen und Sonderfahrzeugen verwendet, überwiegend jedoch in Motorrädern.

Eine Kupplung muss folgende Anforderungen erfüllen:

• Motordrehmoment übertragen

• Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe trennen und verbinden

• Schnelles Schalten zulassen

• Weiches Anfahren ermöglichen

• Schwingungen dämpfen

• Als Überlastschutz dienen

• Wartungsfrei über die gesamte Lebensdauer sein

• Verschleißarm arbeiten

• Leicht austauschbar sein

Abb. 1 Einscheiben-Trockenkupplung

Geschlossen Geöffnet

1 Kupplungssystem

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7

1.2 Berechnung des übertragbaren Drehmoments

Eine der Hauptaufgaben der Kupplung besteht darin, das Motordrehmoment auf die Getriebeeingangswelle zu übertragen. Anhand folgender Formel kann das übertragbare Drehmoment einer Kupplung errechnet werden:

M

_d⁼

r

_m^•

n

^•

μ

^•

F

_a

Dabei bedeuten:

M_d übertragbares Drehmoment

r_m mittlerer Reibradius des Kupplungsbelags n Anzahl der Reibflächen

μ Reibwert der Beläge F_a Anpresskraft der Tellerfeder Beispiel:

Innendurchmesser des Belags d_i = 242 mm Außendurchmesser des Belags d_a = 430 mm Anpresskraft F_a = 27.000 N

Reibwert μ = 0,27 – 0,32 (organische Beläge) 0,36 – 0,40 (anorganische Beläge) Berechnung von r_m

r_m = d_i + d_a 4

r_m = 242 mm + 430 mm 4

r_m = 168 mm

Für die anschließende Berechnung wird das Ergebnis in Metern dargestellt.

168 mm = 0,168 m

M

_d

= 0,168 m x 2 x 0,27 x 27.000 N M

_d

= 2.450 Nm

Kupplungen werden grundsätzlich mit einem Sicherheitsfaktor ausgelegt. Dadurch liegt das übertragbare Drehmoment immer über dem max. Motordrehmoment.

Darstellung der Berechnungsparameter

Abb. 2 Fa

d_a d_i

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1.3 Aufbau

Im Kupplungsgehäuse bilden Tellerfeder, Distanz- bolzen, Stützringe, Tangentialblattfedern und die Anpressplatte eine Mechanik, die eine modulierbare reib- schlüssige Verbindung ermöglicht. Hierbei stellt die Tellerfeder die Anpresskraft zur Verfügung und bildet den Hebel zwischen Ausrücklager und Anpressplatte.

Als Auflagepunkte der Tellerfeder dienen Stützringe, die über Distanzbolzen geführt werden. Die Anpressplatte wird durch mehrere Tangentialblattfedern im Kupplungs- gehäuse zentral geführt. Zur Kraftübertragung dient die Kupplungsscheibe mit den Kupplungsbelägen. Sie stellt über die Beläge eine reibschlüssige Verbindung zum Motor und mit der Nabe eine formschlüssige Verbindung zur Getriebeeingangswelle her.

1 Tangentialblattfeder

2 Kupplungsgehäuse/Kupplungsdeckel 3 Anpressplatte

4 Stützring (auch Kippring) 5 Tellerfeder

6 Torsionsdämpfer 7 Nabe

8 Führungshülse 9 Getriebeeingangswelle 10 Ausrücklager

11 Pilotlager (auch Führungslager) 12 Kupplungsscheibe

13 Distanzbolzen

14 Segmente zur Belagfederung 15 Reibbelag

16 Schwungrad

1.4 Funktion

Kupplung geschlossen (Abbildung 3)

Im eingekuppelten Zustand wirkt die Kraft der Tellerfe- der auf die Anpressplatte. Dadurch wird die axial bewegliche Kupplungsscheibe gegen das Schwungrad gepresst. Es entsteht eine reibschlüssige Verbindung.

So kann das Motordrehmoment über das Schwungrad und die Anpressplatte zur Getriebeeingangswelle geleitet werden.

Kupplung geöffnet (Abbildung 4)

Beim Betätigen des Kupplungspedals wird das Aus- rücklager gegen die Tellerfederkraft in Richtung Motor bewegt. Dabei bewirkt die Umlenkung der Tellerfeder über die Stützringe, dass die Kraft an der Anpress- platte abnimmt. Diese ist nun so gering, dass die Tan- gentialblattfedern die Anpressplatte gegen die Teller- federkraft bewegen können. Dadurch entsteht ein

Einscheiben-Trockenkupplung (geschlossen), Bauteile

Einscheiben-Trockenkupplung (geöffnet)

Abb. 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

12 13 14 15 16 11

1 Kupplungssystem

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9

2 Kupplungsdruckplatte

2.1 Aufgaben

Die Kupplungsdruckplatte bildet mit dem Schwungrad und der Kupplungsscheibe ein Reibsystem. Es ist mit dem Schwungrad verschraubt und bewirkt die Weiter- leitung des Motordrehmoments über die Kupplungs- scheibe an die Getriebeeingangswelle.

Die Tellerfeder

Das zentrale Bauelement der Kupplungsdruckplatte ist die Tellerfeder. Im Gegensatz zu den früher verwende- ten Schraubenfedern in NKW-Kupplungen hat sie den Vorteil, dass sie wesentlich flacher und leichter ausge- führt werden kann. Von besonderer Bedeutung ist die Kennlinie der Tellerfeder, die sich deutlich von der line- aren Kennlinie einer Schraubenfeder unterscheidet.

Durch die gezielte Auslegung von Dicke, Aufstellwinkel und Materialhärtung, sowie des Außen- und Innen- durchmessers der Tellerfeder lässt sich ein Kennlinien- verlauf erzeugen, wie er mittels der durchgezogenen Linie im ersten Diagramm in Abbildung 5 dargestellt ist. Während die Anpresskraft bei einer Schraubenfeder- kupplung durch Verschleiß bei abnehmender Belag- stärke linear abfällt, steigt sie hier zunächst an und fällt dann wieder ab. Dieser Kraftverlauf ist spürbar komfortabler als bei der Variante mit Schraubenfedern.

Die Auslegung ist so gewählt, dass die Kupplung vor dem Erreichen der Verschleißgrenze des Belages zu rutschen beginnt. Damit wird die Notwendigkeit eines Kupplungswechsels rechtzeitig signalisiert, so dass weitergehende Schäden – beispielsweise durch einlau- fende Belagnieten – vermieden werden. Aufgrund der Tellerfederkennlinie sind die erforderlichen Betätigungs- kräfte zudem geringer als bei Schraubenfederkupplungen.

2.2 Kupplungskennlinien und Kraft diagramme

Die Abbildungen 5 bis 7 zeigen beispielhaft Kupplungs- kennlinien und Kraftdiagramme. Sie beziehen sich nicht direkt auf die nachfolgenden Bauarten, sondern sind allgemeingültiger Natur.

Die links aufgeführten vertikalen Achsen stellen die Kräfte dar. Unten, auf den horizontalen Achsen, ist der Ausrückweg bzw. in der Abbildung 5 auch der Ausrück- lagerweg dargestellt. Auf den rechten vertikalen Ach- sen wird der Abhub der Anpressplatte deutlich.

Abbildung 5 zeigt mit der durchgezogenen Linie den Verlauf der Anpresskraft. Im Zustand einer neu mon-

Abb. 5

Abb. 6

Abb. 7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4

0 6.000 12.000 18.000 24.000 30.000 36.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lift [mm]

Load [N]

Release travel [mm]

Point of operation

Effective clamp load of pressure plate

Plate lift

Release load

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4

0 6.000 12.000 18.000 24.000 30.000 36.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lift [mm]

Load [N]

Release travel [mm]

Release load Air gap Point of operation

Clamp load = cushion spring load

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4

0 6.000 12.000 18.000 24.000 30.000 36.000 42.000 48.000

-6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lift [mm]

Load [N]

Release travel/release bearing travel [mm]

Point of operation of new clutch

Clamp load

New release load Facing wear release load

Permissible lining wear Plate lift

tierten Kupplungsscheibe ist die Position der max.

Federkraft der Tellerfeder überwunden (Betriebspunkt neue Kupplung). Mit abnehmender Belagstärke steigt dann die Anpresskraft der Tellerfeder bis zum Kraft- maximum, um dann bis zur zulässigen Belagabnutzung wieder in etwa auf den Wert des Neuzustandes abzusinken.

Die Kupplungsscheibenstärke nimmt während der Lebensdauer um etwa 1,5 bis 2 mm ab. Die Anpress- kräfte sind so berechnet, dass die Kupplung zu rutschen beginnt, kurz bevor die Nieten der Kupplungs- beläge an die Anpressplatte oder an das Schwungrad anlaufen und damit zusätzlichen Schaden anrichten würden.

2 Kupplungsdruckplatte

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Die strichpunktierte Linie zeigt den Verlauf der Ausrück- kraft, also der zum Betätigen der Kupplung notwendi- gen Kraft im Neuzustand und – punktiert – nach der Belagabnutzung. Zunächst steigt die Ausrückkraft an, bis der Betriebspunkt erreicht wird, um dann wieder langsam abzusinken. Die Kurve für die Ausrückkraft bei Belagabnutzung wurde zur Veranschaulichung des Ver- hältnisses von Anpresskraft zu Ausrückkraft nach links gerückt. Der höheren Anpresskraft im Betriebspunkt bei verschleißenden Belägen stehen entsprechend höhere Ausrückkräfte gegenüber. Die gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des Druckplattenabhubs über dem Ausrücklagerweg. Hier wird die Hebelübersetzung in der Kupplung deutlich: 8 mm Ausrückweg entsprechen 2 mm Abhub, also einem Übersetzungsverhältnis von 4 : 1 (ohne Berücksichtigung der Elastizitäten in der Kupplung). Dieses Verhältnis gilt analog auch für die oben angeführte Anpress- und Ausrückkraft. Beim mittleren (Abb. 6) und unteren (Abb. 7) Diagramm sind

Je nach Aufbau bzw. Betätigungsart der Kupplung unterscheidet man:

Gedrückte Tellerfederkupplungen (Abbildung 8) (öffnen durch Druck des Ausrücklagers auf die Tellerfe- derzungen)

Gezogene Tellerfederkupplungen (Abbildung 9) (öffnen durch Zug des Ausrücklagers an den Teller- federzungen)

Abb. 8 Abb. 9

2.3 Bauarten

Messungen an Kupplungen mit und ohne Berücksichti- gung der Belagfederung einer Kupplungsscheibe einan- der gegenübergestellt. Die Vorteile einer Belagfederung sind ein weiches Einkuppeln und ein günstigeres Verschleißverhalten. Ohne Belagfederung fällt die wirk- same Anpresskraft (durchgezogene Linie) beim Aus- kuppeln linear und relativ steil ab. Umgekehrt steigt sie beim Einkuppeln genauso steil und plötzlich an. Im unteren Diagramm hingegen erkennt man, dass der zur Verfügung stehende Ausrückweg, über den die Anpress- kraft nachlässt, etwa doppelt so groß ist. Umgekehrt steigt beim Einkuppeln die Anpresskraft langsam in einer Kurve an, da ja zunächst die Belag federn zusam- mengedrückt werden müssen. Durch den sanfteren Auslauf bzw. Anstieg der Anpresskraftkurve (durchgezogene Linie) wird auch die ausgeprägte Kraftspitze bei der benötigten Ausrückkraft abgebaut. Solange die Anpressplatte die Kupplungsscheibe nur berührt, sind die Anpress- und Belagfederkraft im Gleichgewicht.

1

2

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11

2.3.1 Gedrückte Tellerfederkupplung in Standardausführung

Bei dieser Ausführung wird die Tellerfeder über Distanz- bolzen und Stützringe geführt.

Die Anpressplatte ist durch Tangentialblattfedern mit dem Gehäuse verbunden und liegt am äußeren Rand der Tellerfeder auf.

Die Tellerfeder ist zwischen Anpressplatte und Kupp- lungsgehäuse unter Vorspannung montiert. Dadurch stellt sie die nötige Anpresskraft bereit, um die Kupp- lungsscheibe mit dem Schwungrad und der Anpress- platte kraftschlüssig zu verbinden. Dabei stützt sich die Tellerfeder über einen Ring, der durch Bolzen fixiert wird, im Kupplungsgehäuse ab. Optional können diese

Dabei übernehmen die Tangentialblattfedern drei wesentliche Funktionen:

• Abhub der Anpressplatte beim Auskuppeln

• Übertragung des Motordrehmoments

• Zentrierung der Anpressplatte

Bolzen auch durch eine Sicke im Gehäuse ersetzt werden. Am Außendurchmesser liegt die Tellerfeder auf der Anpressplatte auf. Wird die Kupplung betätigt, drückt das Ausrücklager auf die Tellerfederzungen. Die Anpressplatte hebt mit Hilfe der Tangentialblatt federn ab und die Kupplungsscheibe wird freigegeben.

Abb. 10 Motorseite Getriebeseite Motorseite Getriebeseite

1 Kupplungsgehäuse 2 Anpressplatte 3 Tellerfeder 4 Bolzen

5 Tangentialblattfeder 2 5 3 4 1

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2.3.2 Gedrückte Tellerfederkupplung mit Federlaschen

Die Tellerfederkupplung mit Federlaschen ist eine Weiter- entwicklung der Standardausführung. Dabei sind die Federlaschen so gestaltet, dass sie die Bolzen im Kupplungsgehäuse nach außen ziehen. Dadurch wird der

Verschleiß in der Lagerung der Tellerfeder kompensiert.

Der Vorteil dieser Ausführung ist ein gleich bleibender Abhub über die gesamte Lebensdauer.

Abb. 11

2 3 6

5 4 1

Motorseite Getriebeseite Motorseite Getriebeseite

5 Tangentialblattfeder 6 Federlasche

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13

2.3.3 Gedrückte Tellerfederkupplung mit Stützfeder

Eine Spezialausführung stellt die Tellerfederkupplung mit Stützfeder dar. Die Abstützung der Tellerfeder am Kupplungsgehäuse übernimmt ein Ring, der optional auch durch eine Sicke im Kupplungsgehäuse ersetzt werden kann. Das Gegenlager bildet die Stützfeder.

Hierdurch wird eine spiel- und verlustfreie Tellerfeder- lagerung mit automatischer Verschleißnachstellung erreicht. Der weitere Aufbau gleicht den zuvor beschriebenen Bauarten.

Abb. 12 2

6

3 5

4

1 Motorseite Getriebeseite

5 Tangentialblattfeder 6 Stützfeder

Motorseite Getriebeseite

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2.3.4 Gezogene Tellerfederkupplung

Die untere Abbildung zeigt eine Tellerfederkupplung in gezogener Ausführung. Der Unterschied zur gedrückten Tellerfederkupplung ist die umgedrehte Einbauweise der Tellerfeder. Die Betätigung der Kupplung erfolgt bei diesem Typ durch Ziehen an den Tellerfederzungen.

Dabei stützt sich die Tellerfeder mit dem Außenrand am Kupplungsgehäuse und mit dem Innenrand auf der Anpressplatte ab. Der Vorteil dieser Kupplungsausfüh- rung ist nicht nur der geringe Bauraum, sondern auch die Möglichkeit, bei gleicher Anpresskraft aufgrund der Hebelverhältnisse geringere Ausrückkräfte im Vergleich

zu einer gedrückten Tellerfederkupplung realisieren zu können. Auch ist der Wirkungsgrad der gezogenen Kupplungen, bedingt durch die am Kupplungsgehäuse- Außendurchmesser gelagerte Tellerfeder, besser als bei gedrückten Tellerfederkupplungen.

Im Gegensatz zur gedrückten Ausführung gestaltet sich die Demontage und Montage der gezogenen Kupplung deutlich aufwändiger. Dies ist u. a. dem komplexeren Aufbau des Ausrücklagers geschuldet.

Abb. 13

2 5 3

4 1

1 Kupplungsgehäuse 2 Anpressplatte 3 Tellerfeder

4 Tangentialblattfeder 5 Druckstück

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15

2.3.5 Selbstnachstellende Tellerfederkupplung SmarTAC (weggesteuert)

Im Gegensatz zum kraftgesteuerten Verschleißaus- gleich (SAC-Kupplung) wird der Nachstellvorgang bei der SmarTAC durch die Wegmessung beim Ein- und Auskuppeln bewirkt.

Abb. 14 1 Anpressplatte

2 Verstelleinheit 3 Blattfeder 4 Rampenring 5 Tellerfeder 6 Drahtring 7 Deckel 8 Antriebspaket 9 Niet

Bauteile der selbstnachstellenden Kupplung mit Wegsteuerung

Abb. 16 Abb. 15

Funktion

Die Tellerfeder ist über einen Distanzbolzen (1, Abbil- dung 15) mit der Antriebsklinke/Verstellfeder (3) des Nachstellmechanismus verbunden. Durch den Abhub der Tellerfeder wird der Distanzbolzen mit zunehmendem Verschleiß immer weiter angehoben. Somit erfährt auch die Antriebsklinke einen höheren Abhub. Diese Bewe- gung wird von der Antriebsklinke/Verstellfeder auf das Ritzel übertragen, auf dem sich Zähne befinden. Ändert sich die Dicke des Reibbelags und damit der Weg, dreht sich das Ritzel.

Um eine fein abgestimmte Nachstellung zu realisieren, gibt es neben der Antriebsklinke noch eine in Zwischen- stufen aufgeteilte Sperrklinke (2). Dadurch kann das Ritzel (2, Abbildung 16) in sehr kleinen Schritten gedreht

werden. Die Verdrehung des Ritzels treibt die Spindel (4) an und bewirkt eine axiale Bewegung der Mutter (5).

Diese ist mit einem Mitnehmer ausgestattet, der in den Rampenring (1) eingreift. Durch das Übersetzungsver- hältnis zwischen Ritzel und Mutter erfolgt schließlich am Rampenring ein Höhenausgleich in Schritten von 2/1000 mm. Im Ergebnis führt dies dazu, dass ein Belag- verschleiß von 0,2 mm im Verlauf von 100 Kupplungsbe- tätigungen nachgestellt werden kann. Kein anderes System verfügt über eine derart sensible Nachstellung.

Dadurch bleibt der Bedienkomfort der Kupplung vom Beginn bis zur Verschleißgrenze konstant auf einem sehr hohen Niveau. Zusätzlich ist der Mindestverschleiß- bereich von 6 mm nahezu doppelt so groß wie die Verschleiß reserve konventioneller Kupplungssysteme.

Einzelteile der Verstelleinheit

1 5 4 3 2

Verstellmechanismus im Schnitt

1 3

2

8 7 5 3 2

9 6 4 1

Ändert sich der Abstand zwischen Anpressplatte und Schwungrad, wird die axiale Wegänderung durch ein Ritzel mit direkt gekoppelter Spindel in eine radiale Bewegung des Verstellrings umgewandelt. Der Abstand wird dann mit dem aus der SAC bekannten Rampen- system ausgeglichen.

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3.1 Funktion

Die Aufgabe der Kupplungsscheibe ist es, als Reibpartner zwischen Schwungrad und Anpressplatte zu dienen und das Motormoment zur Getriebeeingangswelle weiterzu- leiten.

Zur Angleichung der Motor- und Getriebedrehzahl und zur Übertragung des Motormoments werden Reibbeläge verwendet, die neben technischen Anforde- rungen wie geringem Verschleiß, konstantem Reibwert und sanftem Momentenaufbau auch die jeweils aktu- ellsten Umweltvorschriften erfüllen. Die auf den Kupp- lungsscheiben eingesetzten Beläge werden von Schaeffler Friction Products selbst entwickelt und hergestellt.

Kupplungsscheiben können exakt für die Anforderun- gen des jeweiligen Fahrzeugmodells gestaltet werden.

Dabei beeinflusst die Bauweise der Belagfederung sowohl den Momentenaufbau beim Anfahren als auch den ergonomischen Pedalkraftverlauf beim Einkuppeln.

Neben der Standardversion mit Einzelsegmenten werden für anspruchsvolle Anwendungen mehrfachgewellte Doppelsegmente eingesetzt. Durch die effektive Abstützung der Beläge wird ein gleichmäßiges Tragbild erreicht. Das Einarbeiten und Setzen unter Temperatur und damit eine Veränderung der Belagfederung im Laufe ihrer Lebensdauer beschränken sich auf ein Minimum.

3 Kupplungsscheibe

Abb. 17 Einzelsegmente

Doppelsegmente

Kupplungsscheibe mit verschiedenen Feder-Dämpfer-Systemen (mehrstufig)

1 Reibbelagnieten 2 Reibbelag

3 Vordämpfer (Leerlauf- bzw. Niedriglastdämpfer) 4 Hauptdämpfer (Lastdämpfer)

5 Nabenflansch

Abb. 18

1 2 5 3 4 7 8 6

3.2 Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer

Zur Reduzierung der vom Verbrennungsmotor verur- sachten Drehungleichförmigkeiten, die zu Schwingungen im Getriebe und damit zu störenden Geräuschen führen können, werden Torsionsdämpfer eingesetzt.

3 Kupplungsscheibe

(17)

17

2,5 5 7,5 10 2,5

5 1000 2000 3000

1000

2000

Hauptdämpfer

M [Nm]

Hauptdämpfer

[°]

Vordämpfer

Zug Schub

Vordämpfer

Um heutigen Komfortansprüchen trotz gewichts- und verbrauchsoptimierten Antriebssträngen gerecht zu werden, sind ausgeklügelte Feder-Dämpfer-Systeme mit Reibungssteuerelementen erforderlich. Die Heraus- forderung besteht darin, für jeden Betriebs- bzw. Last- zustand eine separate Torsionsdämpfercharakteristik mit definierter Federsteifigkeit und Reibungsdämpfung (Hysterese) abzustimmen.

Dies wird u. a. über die unterschiedlichen Freiwinkel der Federn realisiert.

Das bedeutet, dass z. B. beim mehrstufigen Torsionsdämpfer die Innen federn des Hauptdämpfers kürzer sind als die Außenfedern. Bei einem geringen Motor- moment, also einem kleinen Verdrehwin- kel, sind somit nur die längeren Außenfe- dern im Einsatz. Wird das Motormoment größer, steigt auch der Verdrehwinkel und die kürzeren Federn greifen mit ein.

Zusätzlich kann auch die Reibung den unterschiedlichen Motormomenten in mehreren Stufen angepasst werden, hierdurch wird eine bestmögliche Dämpfung realisiert.

Die Torsionsdämpferkennlinie kann somit an die jeweiligen Wünsche des Fahrzeugherstellers angepasst werden. Von der mehrstufigen Ausführung mit der schwin- gungstechnisch besten Anpassung aller Kennwerte über Lösungen mit Vordämpfer für den Leerlauf bis hin zur einstufigen Kennlinie.

Vordämpfer sind nur im Leerlauf „aktiv“ und ermögli- chen ein Absenken der Leerlaufdrehzahl. Außerdem reduzieren sie den Verschleiß an den Zahnrädern und, falls vorhanden, an der Synchronisation. Ein eventuel- les Getriebe- bzw. Leerlaufrasseln wird minimiert und der Fahrkomfort steigt.

Abb. 19 Beispiel: Torsionsdämpferkennlinie mit Verdrehwinkel in Abhängigkeit vom übertragenen Motormoment.

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3.3 Bauarten

Kupplungsscheibe mit einstufigem Torsionsdämpfer

Kupplungsscheibe mit mehrstufigem Torsionsdämpfer, und getrenntem Vor- und Hauptdämpfer Merkmale Torsionsdämpfer:

• Einstufiger Torsionsdämpfer mit definierter Federsteifigkeit und Reibungsdämpfung

Vorteile Torsionsdämpfer:

• Reduzierung der Vibrationen und Geräusche im Antriebsstrang

• Sanfter Drehmomentaufbau beim Anfahren

• Ausgleich des Versatzes zwischen Getriebeeingangswelle und Kurbelwelle ohne Funktionsbeeinträchtigung

Merkmale Kupplungsbelag:

• Speziell abgestimmte Belagfederung Vorteile Kupplungsbelag:

• Sichere Drehmomentübertragung durch Teilkompensation der Temperaturverformung von Schwungrad und Druckplatte

• Ermöglicht ergonomische Pedalkräfte

Merkmale Torsionsdämpfer:

• Mehrstufiger Torsionsdämpfer mit getrenntem Vor-und Hauptdämpfer

• Die einzelnen Dämpfer werden in „Reihe“ (nacheinander) wirksam (Abbildung 19)

• Die einzelnen Stufen sind an die jeweiligen Lastzustände angepasst und unabhängig voneinander definierbar

Vorteile Torsionsdämpfer:

• Reduzierung der Vibrationen und Geräusche im Antriebsstrang, speziell für gewichts- und verbrauchsoptimierte Getriebe

• Verbesserte Schwingungsdämpfung

• Ausgleich des Versatzes zwischen Getriebeeingangswelle und Kurbelwelle ohne Funktionsbeeinträchtigung

• Verringert den Verschleiß an den Zahnrädern Merkmale Kupplungsbelag:

• Speziell abgestimmte Belagfederung Vorteile Kupplungsbelag:

• Sichere Drehmomentübertragung durch Teilkompensation der Abb. 20

Abb. 21

3 Kupplungsscheibe

(19)

19

4.1 Konventioneller Kupplungsbelag

Raw

materials Solvent

Drying tower

Tank Yarn

Mixer Impregnated

ribbon

Compounder

Raw materials

Yarn

Extruder

Coated ribbon Eines der höchstbeanspruchten Bauteile der Kraftüber-

tragung ist der Kupplungsbelag. Dieser ist in den meisten Fällen mit der Kupplungsscheibe vernietet und erzeugt in Verbindung mit der Kupplungsdruckplatte und der Schwungscheibe zunächst ein Gleit- und dann ein Haft- reibsystem. Die größte Herausforderung besteht darin, das Motordrehmoment bei jedem Betriebszustand mit max. Komfort auf das Getriebe zu übertragen.

Schon bei den ersten Kraftfahrzeugen wurden trocken laufende Kupplungen eingesetzt. Als Reibmaterial dienten Beläge aus Buchen- oder Eichenholz. Mit der Erfindung des Phenolharzes zu Beginn des 20. Jahrhun- derts wurde der Grundstein für die heute übliche organische Kupplungsbelag-Technologie gelegt.

Rasch erkannte und nutzte man die Vorteile der Phe- nolharze als Bindemittel für Brems- und Kupplungsbe- läge. Erstmals konnten Teile aus einer leicht formbaren Masse hergestellt werden, die nach entsprechender Aushärtung auch unter großer Hitze formstabil blieben.

Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Kupplungsbelägen:

• Anorganische Beläge

• Organische Beläge, gewickelt oder gepresst Die anorganischen Beläge, auch Sinter- oder Ceram- Beläge genannt, finden ihren Einsatz u. a. im Traktor- bereich. Der Vorteil dieser Beläge ist ein höherer Reib- wert μ ~ 0,4 bei einer Temperatur von bis ca. 600 °C.

Im Gegensatz dazu haben organische Beläge einen Reibwert von μ ~ 0,3 und halten thermische Belastun- gen bis ca. 350 °C aus. Der Vorteil von organischen Belägen ist das wesentlich bessere Komfortverhalten (geringere Rupfneigung), das ihren Einsatz im PKW- Bereich und in den meisten NKW-Anwendungen bis heute unumgänglich macht.

4 Kupplungsbelag

Herstellungsprozesse

Seit 1930 werden organisch gewickelte Kupplungsbe- läge hergestellt, wie wir sie heute kennen. Als Basis dient ein imprägniertes Band. Bei der lösemittelhalti- gen Bandfertigung werden Rohstoffe wie Kautschuk, Harze oder Füllstoffe in einem organischen Lösemittel, z. B. Toluol oder Wasser, gelöst. Zuvor selbst herge- stellte Garne, bestehend aus Glas, Kupfer, Aramid und synthetischen Fasern, werden zum Teil mehrmals durch eine mit gelösten Rohstoffen (Reibzement) gefüllte Tränkwanne geleitet. Dort nehmen die Garne den Reibzement auf. Das getränkte Garn wird dann durch einen Trockenturm geleitet, wo das Lösemittel abge- dampft und in einem aufwändigen Prozess zurückge- wonnen wird. Die eingesetzten Rohstoffe haben dabei großen Einfluss auf die Eigenschaften eines Reibbelages.

Lösemittelfreie Bandfertigung Lösemittelhaltige Bandfertigung

Abb. 22

Abb. 23

4 Kupplungsbelag

(20)

Rückblickend auf die Geschichte des Kupplungsbelags ist festzustellen, dass der technische Fortschritt der Kupplung sich lange Zeit nur wenig auf die Technologie bzw. Herstellung des Kupplungsbelags ausgewirkt hat.

Mit dem neu entwickelten LMF-Prozess (lösemittelfreie Fertigung) hat sich dies gewandelt.

Mit dem imprägnierten bzw. beschichteten Band werden im nächsten Prozessschritt maschinell Wicklinge (Abbildung 25) produziert. Anschließend formen hy draulische Pressen unter Druck und Temperatur die Presslinge. Dabei steuern spezielle Öfen mit verschiedenen Temperaturprogrammen den bis zu 30 Stunden andauernden Härtevorgang. Zum Schluss werden die Presslinge auf Maß geschliffen, gebohrt und erhalten eine Imprägnierung gegen Staub bzw. Korrosion.

Kupplungsbeläge in verschiedenen Ausführungen

Abb. 24

Wickling

Abb. 25

Reibzement in Granulatform

Abb. 26 Im Gegensatz zur lösemittelhaltigen Bandfertigung werden beim lösemittelfreien Verfahren die Rohstoffe zu einem Reibzement (Abbildung 26) geknetet bzw.

compoundiert (zusammengemischt) und anschließend granuliert. Dies hat den Vorteil, dass durch die hohe Zähigkeit der Knetmasse kein Absetzen oder Auf- schwimmen der Rohstoffe stattfindet, wie es bei der Verwendung von Lösemitteln geschieht. Der Reibze- ment in Granulatform wird dann in einem Extruder (Schneckenpresse) unter hohem Druck und hoher Tempe- ratur wieder aufgeweicht, um anschließend das Garn damit zu beschichten. Dieses zukunftsweisende Ver- fahren mit Verzicht auf Lösemittel stößt aufgrund des geringeren Energieverbrauches deutlich weniger CO₂ aus als die lösemittelhaltige Herstellung. Der wesentliche Vorteil liegt jedoch in der weitaus größeren Auswahl an verwendbaren Rohstoffen, die keiner Reglementierung durch das Lösemittel unterliegen. Dies bewirkt eine deut- liche Leistungssteigerung der Kupplungsbeläge. Neben den Eigenschaften Reibwert, Verschleiß und Anfahr- komfort (tribologische Eigenschaften), die auf Grundlage der neuen, lösemittelfreien Bandfertigung verbessert wurden, gibt es verschiedene Design- und Materiallösun- gen, die vor allem die mechanischen Eigenschaften des Belages (Festigkeit und thermische Beständigkeit) positiv beeinflussen.

4 Kupplungsbelag

(21)

21 Arbeitsschritte der Belagfertigung

Endprodukt, gebohrt und gestempelt

Garn, bestehend aus unterschiedlichen Fasern

Pressling, gehärtet und geschliffen

Reibzement in Granulatform

Gepresster Wickling (Pressling)

Beschichtetes, imprägniertes Band

Gewickeltes Band (Wickling)

Abb. 27 Durch dieses Herstellungsverfahren wurden Möglichkei-

ten geschaffen, den Belag gezielt weiterzuentwickeln.

Als Beispiel sei die organische Lagentechnologie genannt. Das sogenannte Sandwich-Design verbindet zwei unterschiedliche Wicklinge miteinander, die beim Pressen eine untrennbare Einheit bilden.

Die Reibschicht (erster Wickling) kann ohne Rücksicht- nahme auf die Festigkeit speziell auf tribologische Eigenschaften optimiert werden. Eine höhere Festigkeit wird durch eine spezielle Trägerschicht (zweiter Wick- ling) erzielt.

(22)

4.2 Kupplungsbelag HD 30 PLUS

Der Kupplungsbelag HD 30 PLUS ist ein im Sandwich- Design hergestellter Belag aus zwei unterschiedlichen Wicklingen (siehe Kapitel 4.1). Die hintere Lage ist auf eine hohe Temperaturbeständigkeit, Formstabilität und Festigkeit ausgelegt. Das Belagmaterial der Oberflä- chenschicht ist auf ein möglichst hohes Reibniveau, eine geringe Verschleißrate sowie beste Komforteigen- schaften ausgerichtet. Diese Zweiteilung des Reib- belages ermöglicht das optimale Zusammenwirken aller geforderten Eigenschaften.

Das hier eingesetzte Material ist asbest- und bleifrei, enthält kein Cadmium, Quecksilber oder Chrom-VI.

Dadurch ist es besonders ressourcenschonend und umweltfreundlich.

Mit einem sehr guten Verschleißverhalten, auch bei hoher thermischer Beanspruchung, einer ausgezeich- neten Berstfestigkeit, einer hohen thermischen Festig- keit sowie einer guten Fadingstabilität erfüllt der HD 30 PLUS sämtliche Qualitätskriterien und steht für sehr gute Komforteigenschaften.

Dies bedeutet geringere Stand- und Ausfallzeiten, eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit und – in Abhän- gigkeit von Beanspruchung und Fahrweise – eine bis zu 30 % längere Haltbarkeit des Kupplungssystems.

HD 30 PLUS kommt bei allen gängigen LuK Kupplungs- scheiben mit den Durchmessern 362 mm, 395 mm und 430 mm zum Einsatz.

Abb. 28 Konventioneller Reibbelag

LuK Reibbelag der neuesten Generation

1 Reibmaterial: optimiert auf Reibeigenschaften und Festigkeit

1

1 2 Lagentechnologie

Bei HD 30 PLUS sind die für den Fahrer spürbaren Eigenschaften auf der Reibschicht (vorderer Belag) optimiert. Der Aufbau der Trägerschicht (hinterer Belag) garantiert Festigkeit und thermische Stabilität. Durch diesen Zweischicht-Aufbau können alle Anforderungen an den Kupplungsbelag optimal erfüllt werden.

Um alle benötigten Eigenschaften in einem Belag zu vereinen, muss ein Kompromiss eingegangen werden.

Abb. 28 n

1

Stärke

Reibungskoeffizient

Komfort

Thermische Stabilität Verschleiß

Bauraum

Reibungskoeffizient

Verschleiß

Komfort Stärke

Thermische Stabilität Bauraum

4 Kupplungsbelag

(23)

23 In Fahrzeugen mit manuell betätigten Trockenkupplun-

gen muss die vom Fahrer erzeugte Pedalkraft von einem Mechanismus verstärkt und auf die Kupplung übertragen werden. Die Realisierung dieser Funktion hat die Fahrzeugentwickler zu den unterschiedlichsten Lösungen angeregt.

In modernen fußbetätigten Kupplungen wird eine hydraulische bzw. hydraulisch-pneumatische Kupplungs- betätigung eingesetzt. Man unterscheidet prinzipiell zwischen vier Systemen:

• Semihydraulik

• Hydraulik-Pneumatik

• Vollhydraulik

• Pneumatik

Bei der Semihydraulik gibt es eine hydraulische und eine mechanische Strecke. Die hydraulische besteht

5 Ausrücksystem

aus einem Geberzylinder am Pedal, einer Leitung und einem Nehmerzylinder außen am Getriebe. Der mechanische Teil umfasst den Ausrückhebel und das Aus- rücklager.

Das hydraulisch-pneumatische System entspricht im Aufbau der Semihydraulik. Der rein hydraulische Kupp- lungsnehmerzylinder wird hier allerdings durch einen hydraulisch-pneumatischen Kupplungsverstärker (Abbildung 30) ersetzt.

Beim vollhydraulischen und beim pneumatischen Sys- tem gibt es keine mechanische Strecke. Die Funktionen des getriebeseitigen Ausrückmechanismus werden von einem Zentralausrücker (CSC – Concentric Slave Cylin- der bzw. CPCA – Concentric Pneumatic Clutch Actuator) übernommen. Dieser ist direkt in der Getriebeglocke zwischen Getriebe und Kupplung angeordnet.

Kupplungskraftverstärker

Abb. 30

5 Ausrücksystem

(24)

Der Geberzylinder (Abbildung 31) besteht aus einem Gehäuse, einem Kolben mit Kolbenstange und einer Anordnung aus zwei Dichtungen (Primär- und Sekundär- dichtung). Er besitzt einen hydraulischen Anschluss für die Druckleitung zum Nehmerzylinder. Dieser ist meist als Schnellverbinder ausgeführt. In einigen Anwendun- gen findet man aber auch noch die in der Bremstechnik üblichen Schraubverbinder. Weiterhin besitzt der Geber zylinder einen Anschluss zur Versorgung des Systems mit Hydraulikflüssigkeit. Dieser ist im Pkw- Bereich oft über einen Verbindungsschlauch mit dem Flüssigkeitsreservoir der Bremse verbunden. Im Nkw- Bereich gibt es aber ausschließlich Lösungen, bei denen der Kupplungszylinder ein eigenes Reservoir besitzt.

5.1 Geberzylinder

Geberzylinder

Die Primärdichtung trennt das Reservoir vom hydraulischen Druckraum. Sie ermöglicht den Druckaufbau zum Betätigen der Kupplung. Die Sekundärdichtung trennt den Niederdruckraum des Reservoirs von der Umgebung ab. Bei entlastetem Pedal sorgt eine Feder am Pedal oder im Geberzylinder dafür, dass der Kolben vollständig zurückbewegt wird. In dieser Ruheposition des Pedals ist die Verbindung zwischen dem Reservoir und dem Druckraum geöffnet. Jetzt kann im System eingeschlossene Luft entweichen und Flüssigkeit nach- strömen. Der Selbstnachstellmechanismus des hydraulischen Systems kommt zur Geltung.

Abb. 31

5.2 Hydraulische Druckleitung

Die hydraulische Druckleitung ist den Bremsleitungen im Kraftfahrzeug nachempfunden. Sie besteht aus einem Schlauch und einem Stahlrohr oder vollständig aus Kunststoff. Beim Stahlrohr ist ein Schlauch erforderlich, um Bewegungen zwischen dem Antriebsstrang und dem Chassis des Fahrzeuges auszugleichen. Der vorgegebene Verlauf der Leitung ist in jedem Fall beizu- behalten, um zu gewährleisten, dass es nicht zum Kon- takt mit anderen Bauteilen im Motorraum kommt. Bei Kunststoffleitungen und Schläuchen, die in der Nähe von heißen Zonen, wie beispielsweise Turboladern oder Auspuffkrümmern, verlegt werden, ist auf einen wirksamen Hitzeschutz zu achten.

5.3 Nehmerzylinder

In einem semihydraulischen System liegt der Nehmer- zylinder außerhalb der Getriebeglocke und dient zur Betätigung des Ausrückhebels. Der Nehmerzylinder besteht aus einem Gehäuse, dem Kolben mit Abdich- tung, einer Vorlastfeder und einer Entlüfterschraube.

Die Vorlastfeder sorgt für eine permanente Vorlast des Ausrücklagers, damit dieses auch im druckfreien Zustand des Ausrücksystems sicher mit der Kupplung dreht und störende Geräusche zwischen Lager und Tellerfeder- zungen vermieden werden. Die Entlüftungsschraube ermöglicht das Befüllen und Entlüften des Systems im Wartungsfall.

5 Ausrücksystem

(25)

25

5.4 Hydraulischer Zentralausrücker

Vollhydraulische Systeme sind mit einem Zentralaus- rücker (CSC – Concentric Slave Cylinder) ausgestattet.

Dieser besteht aus einem ringförmigen hydraulischen Zylinder mit integriertem Ausrücklager, der in der Kupp- lungsglocke zwischen dem Getriebe und der Kupplung mittig zur Getriebeeingangswelle angeordnet ist.

Dadurch entfällt der Hebel in der Getriebeglocke, wie er bei Anordnungen mit Nehmerzylinder verwendet wird. Zusätzlich verfügen diese Systeme über ein hohes Maß an konstruktiver Flexibilität bei der Ver- legung der hydraulischen Leitung im Motorraum.

5.5 Pneumatischer Zentralausrücker

Pneumatische Zentralausrücker (CPCA – Concentric Pneumatic Clutch Actuator) kommen ausschließlich in Nutzfahrzeugen mit automatisierten Schaltgetrieben zum Einsatz. Im Gegensatz zum hydraulischen Zentral- ausrücker wird dieser pneumatisch betätigt. Die Ansteuerung der Druckluftversorgung erfolgt über die Getriebesteuerung. Anordnung und Funktionsweise sind jedoch identisch. Vorteile dieses Systems sind die Einsparung von Bauraum und Gewicht sowie eine deutlich reduzierte Teilevielfalt.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4

0 6.000 12.000 18.000 24.000 30.000 36.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lift [mm]

Load [N]

Release travel [mm]

Release load Air gap Point of operation

Clamp load = cushion spring load

Abb. 32 Abb. 33

Hydraulischer Zentralausrücker Pneumatischer Zentralausrücker

5.6 Vorlastfeder

Die Vorlastfeder kann im Nehmerzylinder, Zentralaus- rücker oder Kupplungsverstärker verbaut sein. Sie sorgt dafür, dass der Anlaufring immer auf den Zungen der rotierenden Tellerfeder anliegt. Dadurch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen und der Verschleiß des Kupplungssystems reduziert werden.

(26)

5.7 Ausrücklager

Ausrücklager für eine gezogene Kupplung

Im Gegensatz zur Standardkupplung wird der Kraft- fluss bei dieser Ausführung durch Ziehen an den Teller- federzungen unterbrochen. Als Verbindungselement dient i. d. R. eine Verriegelungsplatte mit Sicherungs- blech und Sicherungsklammer an der Tellerfeder.

Ausrücklager für gezogene Kupplungen werden somit mit Hilfe eines Montagesatzes an der Tellerfeder der Kupplungsdruckplatte befestigt. Hierbei unterscheiden wir Ausrücklager, die bereits auf der Kupplungsdruck- platte montiert sind, und solche, die erst nach dem Einbau der Kupplung in das Fahrzeug in der Tellerfeder eingerastet werden müssen.

Ausrücklager haben eine hohe Lebensdauer und sind aufgrund der Dauerschmierung wartungsfrei.

Abb. 35 Ausrücklager für eine gezogene Kupplung

Ausrücklager für eine gedrückte Kupplung

Das Ausrücklager ist das Verbindungsglied zwischen der rotierenden Tellerfeder auf der Motorseite und dem feststehenden Ausrückmechanismus auf der Getriebe- seite. Es wird zentral auf einer angeflanschten Hülse in der Getriebeglocke geführt. Die Führungsmuffen von Ausrücklagern und Zentralausrückern sind heute so gestaltet, dass sich der Anlaufring um ein definiertes Maß radial bewegen lässt. Im Fahrbetrieb wird dadurch jederzeit eine zentrische Position zu den Tellerfeder- zungen der Kupplung erreicht. Diese Selbstzentrierung reduziert den Verschleiß im Bereich der Tellerfederzungen und gleicht somit einen möglichen Mittenversatz zwischen Motor und Getriebe aus. Um die Ausrückkräfte auf die Kupplungsdruckplatte zu übertragen, werden Schrägkugellager verwendet. Diese Bauweise kann hohe Axialkräfte übertragen, ist drehzahlfest und kann bis zu einer Betriebstemperatur von 150 °C eingesetzt werden.

Abb. 34

5.8 Arbeiten am Ausrücksystem

Kupplungsbetätigung

Kupplungen im Nutzfahrzeug können rein hydraulisch oder mit Druckluftunterstützung betätigt werden. Bei geringen Betätigungskräften kommen Kupplungs- nehmer- und -geberzylinder zum Einsatz. Bei höheren Betätigungskräften wird der hydraulische Nehmerzylinder mit einem druckluftunterstützen Geberzylinder kombi-

Kupplungsregelsysteme umfassen im Prinzip drei verschiedene Konfigurationen:

1. Rein hydraulisches System ohne Druckluftunterstüt- zung. Hierbei befindet sich der Geberzylinder (Master Cylinder) an der Pedaleinheit in der Fahrerkabine und wird durch den Nehmerzylinder, der sich meist an der Getriebeglocke befindet, unterstützt. Der Geberzylinder 5 Ausrücksystem

(27)

27 Durch den Einsatz im Fahrzeug kann hier die Hydraulik-

flüssigkeit (Bremsflüssigkeit oder Hydrauliköl) Wasser aufnehmen. Dies kann zu Schäden an den Dichtungen oder zur Geräuschbildung am Geberzylinder führen. Um das zu vermeiden, ist es notwendig, die Hydraulikflüssig- keit mindestens alle zwei bis drei Jahre auszutauschen.

Bei der Wahl der Ersatzflüssigkeit ist den Empfehlungen des jeweiligen Fahrzeugherstellers dringend Folge zu leisten. Die Wartung eines hydraulischen Ausrücksys- tems beschränkt sich im Normalfall auf den Austausch der Hydraulikflüssigkeit. Ähnlich wie bei der Bremse geht eine Neubefüllung durch Pumpen am Pedal und synchrones Öffnen und Schließen der Entlüfterschraube vonstatten. Damit der Spülvorgang möglichst vollständig erfolgt und keine Luftblasen in das System gelangen, sollten auch in diesem Fall die spezifischen Empfehlun- gen der Fahrzeughersteller berücksichtigt werden.

Sauberkeit ist bei allen Arbeiten an einem hydraulischen System unabdingbar. Bereits kleinste Verunreinigungen durch Schmutzpartikel können zu Undichtigkeit und Fehlfunktionen führen. Bei Systemen, die für Brems- flüssigkeit vorgesehen sind, darf keinesfalls Mineralöl in das Innere gelangen. Ein Nachbefetten der Zylinder oder der Konnektoren ist aus diesem Grund zu unter- lassen. Selbst kleinste Mengen von Mineralöl können zur Zerstörung der Dichtungen führen.

2. Hydraulisches System mit Druckluftunterstützung.

Hier sitzt der Geberzylinder (Servo Cylinder) ebenfalls an der Pedaleinheit im Fahrerhaus und wird zusätzlich durch Druckluft unterstützt. An der Getriebeglocke befindet sich der Kupplungsverstärker, welcher den Druck vom Geberzylinder aufnimmt und an die Kupp- lung weiterführt.

3. Elektropneumatisches System für automatisierte Getriebe. Bei dieser Lösung gibt es kein Kupplungs- pedal (siehe Kapitel 5.9). Der Schaltvorgang wird elektronisch durch einen im Fahrgastraum befindlichen Wähl- hebel an den Elektropneumatischen Aktuator, der ebenfalls an der Getriebeglocke sitzt, übermittelt.

Ausrückgabel, Welle und Lagerungen

Die Ausrückwelle muss zur Schadensbeurteilung unbedingt ausgebaut werden, da eine Prüfung im eingebauten Zustand nicht möglich ist. Ausrückgabel und -welle sowie alle Lagerungen im Ausrücksystem sind zu prüfen und ggf. zu erneuern. Eine eingelaufene oder verschlissene Lagerung führt letztendlich zum Verkanten der Ausrückgabel und somit zu Schwergängigkeit und/oder Rupfen. Die Lagerung ist unbedingt zu schmieren.

Ausrückhebel/Lagerung

Zur professionellen Instandsetzung einer Kupplung gehört die Prüfung des Ausrückhebels und dessen Lagerung. Dabei sind die Auflageflächen des Hebels und das Gegenlager im Getriebe genau auf Abnut- zungsspuren zu untersuchen. Bei ausgeprägtem Ver- schleiß sind die Bauteile auszutauschen.

Führungshülse

Die Führungshülse muss absolut zentrisch und genau parallel zur Getriebehauptwelle stehen. Druck- bzw.

Verschleißstellen an der Hülse können das Gleiten des Ausrücklagers beeinträchtigen und zum Rupfen oder Rutschen der Kupplung führen. Beschädigte bzw.

verschlissene Führungshülsen sind unbedingt auszutauschen, da dies einer der Hauptgründe für eine schwergängige Kupplungsbetätigung darstellt.

Ausrücklager

Eine Funktionsprüfung des Ausrücklagers in der Werk- statt ist nicht möglich. Schon ein verschlissener Anlaufring führt zwangsläufig zu Geräuschen. Deshalb ist das Ausrücklager beim Austausch der Kupplung grundsätzlich zu erneuern. Nach dem Einbau muss es leicht auf der Führungshülse gleiten. Ausrücklager mit Kunststoffführungshülse müssen nicht gefettet werden.

Zentralausrücker (CSC)

Um Schäden am CSC zu vermeiden, wird folgende Vor- gehensweise beim Einbau empfohlen:

• CSC einbauen und Schrauben von Hand bis zur Auflage eindrehen

• Adapter der Hydraulikleitung (falls vorhanden) montieren

• Schrauben nach Vorgaben des Fahrzeugherstellers anziehen

(28)

Es gibt unterschiedliche Entwicklungsstufen des automatisierten Schaltgetriebes. Vom teilautomatisierten Schaltgetriebe mit Kupplungspedal bis hin zum heutigen vollautomatisierten Schaltgetriebe. Hier ist kein Kupplungspedal mehr vorgesehen, es ist im Fußraum weggeklappt und kann optional eingesetzt werden. Der komplette Schaltvorgang wird elektronisch über einen Wählhebel und ein damit verbundenes Bussystem an die Getriebesteuerung übermittelt. Der zur Fahrsitua- tion optimal passende Gang wird selbsttätig eingelegt.

Der Einfluss des Fahrers, z. B. die Wahl eines ungeeig- neten Ganges oder das Anfahren mit schleifender Kupplung, wird dadurch auf ein Minimum reduziert.

Die exakteren Kuppelvorgänge im automatisierten Schaltgetriebe verringern den Verschleiß an der Kupp- lung. Zusätzlich kann auf eine Synchronisation im Getriebe komplett verzichtet werden. Standzeiten der Nutzfahrzeuge minimieren sich entsprechend.

5.9 Automatisiertes Schaltgetriebe

Bei den neusten Generationen fließen mittlerweile sogar schon GPS-Daten in das Steuergerät mit ein. Ent- sprechend der in einer Cloud gespeicherten Topografie wird – gekoppelt mit einer intelligenten Geschwindig- keitsregelung – zum exakt richtigen Zeitpunkt, z. B. vor einer Steigung oder einem Gefälle, der jeweils optimale Gang eingelegt.

Da der Motor immer im bestmöglichen Betriebsbereich gefahren wird, reduzieren sich der Kraftstoffverbrauch und somit die gesamten Betriebskosten.

Bei vollautomatisierten Systemen muss nach einem Austausch der Kupplung eine entsprechende Einstell- prozedur oder ein sogenannter Einlernvorgang (siehe Kapitel 6) nach Angaben des Fahrzeugherstellers durch- geführt werden.

5 Ausrücksystem

(29)

29 Schmierung

In den Bereichen der Kupplung und des Ausrücksys- tems gilt grundsätzlich die Aussage “Weniger ist mehr“. Dank moderner Werkstoffe kann inzwischen überwiegend auf zusätzliche Schmiermittel verzichtet werden. Es sind aber auch noch ältere Systeme im Markt, die an genau definierten Stellen mit Schmier- stoff zu versehen sind. Die Auswahl des Mittels ist nach Angaben des Fahrzeugherstellers zu bestimmen.

Liegen keine Informationen vor, kann ein temperatur- festes, alterungsbeständiges Hochleistungsfett mit MoS₂ (z. B. Castrol Olista Longtime 2 oder 3) verwendet werden. Eine fachgerechte Befettung der Getriebeein- gangswelle und der Nabe der Kupplungsscheibe wird in folgenden Schritten empfohlen:

• Nabe der Kupplungsscheibe und Verzahnung der Getriebeeingangswelle mit Fett versehen

• Kupplungsscheibe in drei verschiedenen Winkel- positionen auf die Getriebeeingangswelle führen, anschließend herausnehmen

• Überschüssigen Schmierstoff an der Nabe und der Welle entfernen

Schwungrad

Beim Austausch der Kupplung empfiehlt es sich, die Reibfläche des Schwungrads auf Verschleißspuren wie Riefen, Hitzeflecken oder Verfärbungen zu prüfen.

Diese Spuren müssen unbedingt beseitigt werden, da sie die Funktion der neuen Kupplung beeinträchtigen.

Die Überarbeitung, d. h. das Abschleifen/Abdrehen darf dabei nur in den vom Fahrzeughersteller vorgegebenen Toleranzen erfolgen. Es ist darauf zu achten, dass auch die Anschraubfläche der Kupplung um das gleiche Maß wie die Anlauffläche nachgearbeitet wird. Bei dieser Gelegenheit sollte auch der Anlasserzahnkranz einer Sichtprüfung unterzogen werden. Die Befestigungs- schrauben sind nach jedem Lösen zu erneuern.

Pilotlager

Unauffällig und klein, aber bei einem Defekt groß in der Wirkung: Das Pilotlager, auch Führungslager genannt, dient der Führung der Getriebeeingangswelle und ist damit wesentlich für die Funktionsfähigkeit der Kupplung verantwortlich. Beim Austausch der Kupp- lung sollte immer auch das Pilotlager geprüft und ggf.

ausgewechselt werden.

Wellendichtringe

Schon geringe Öl- und Fettspuren beeinträchtigen die Funktion der Kupplung erheblich. Spuren in der Getrie- beglocke oder auf der Kupplung weisen auf Undichtig- keiten hin. Bei älteren Fahrzeugen mit hoher Laufleis- tung sollten generell die Wellendichtringe im Bereich der Kupplung ausgetauscht werden.

Kupplungsscheibe

Gewichtsoptimierte Kupplungsscheiben reagieren auf rohe Behandlung mit Seitenschlag. Daher empfiehlt es sich, bei beschädigter bzw. fehlender Verpackung den Seitenschlag vor dem Einbau zu prüfen. Er darf max.

0,5 mm betragen.

Zentrierung

Die Zentrierung der Kupplungsscheibe ist für die kor- rekte Montage des Getriebes und für die Funktion der Kupplung von zentraler Bedeutung. Sie sorgt dafür, dass die Getriebeeingangswelle bei der Montage leichtgängig durch das Nabenprofil der Kupplungs- scheibe geführt werden kann. Die Gefahr einer Beschä- digung der Kupplungsscheibe oder des Nabenprofils wird so verhindert.

Einlernen der Kupplung

Den Schlusspunkt der Kupplungsreparatur bildet bei Fahrzeugen mit automatisiertem Getriebe der Einlern- vorgang. Nach dem Kupplungswechsel wird die exakte Position der Kupplung von der Elektronik nicht mehr erkannt. Das führt zu Störungen bei der Ansteuerung verschiedener Systeme, die fälschlicherweise oft als Trennproblem der Kupplung interpretiert werden. Des- halb muss dem Steuergerät der Ein- und Auskuppel- punkt der neuen Kupplung „eingelernt“ werden. Hier- bei handelt es sich um den sogenannten „Kleinen Einlernvorgang“. Der „Große Einlernvorgang“ muss nur bei einem Tausch des kompletten Getriebes durchge- führt werden.

Da sich der „Kleine Einlernvorgang“ von Fahrzeug zu Fahrzeug unterscheiden kann, ist dieser nach Angaben des Fahrzeugherstellers durchzuführen.

6 Allgemeine Hinweise

Hinweis:

Chemisch vernickelte Naben (erkennbar an der Oberfläche mit geringfügigem Silberglanz) dürfen nicht gefettet werden.

6 Allgemeine Hinweise

(30)

Die genaue Kenntnis des Beanstandungsgrundes ist für die Fehlerbehebung äußerst wichtig. Sie erleichtert die anschließende Fehlersuche, die zu einer oder mehreren Ursachen führen kann. Am noch montierten oder bereits ausgebauten Teil ist eine Sichtprüfung oder ggf. eine Kontrollmessung durchzuführen, die Auf- schluss über die richtige Schadensdiagnose gibt und zur Reparatur oder zum Austausch der betroffenen Kupplungskomponenten führt.

Die häufigsten Beanstandungsgründe im Kupplungs- bereich sind:

• Kupplung trennt nicht

• Kupplung rutscht

• Kupplung rupft

• Kupplung macht Geräusche

• Kupplungsbetätigung ist schwergängig

Aufgrund einer eindeutigen Aussage bezüglich des Beanstandungsgrundes kann die Fehlersuche in einem eingegrenzten Bereich erfolgen. Ein oft begangener Fehler ist es, sofort mit der Demontage der Kupplungs- komponenten zu beginnen, was in den meisten Fällen den größten Aufwand erfordert. Hierbei wird jedoch oft versäumt, den Fehler zunächst dort zu suchen, wo er unter Umständen mit relativ einfachen Mitteln zu beheben ist. Gemeint ist hiermit das Kupplungsumfeld wie z. B. das Ausrücksystem. Bei genauerer Betrachtung ist eine Vielzahl von äußeren Einflüssen erkennbar, welche die Kupplungsfunktion beeinträchtigen.

7 Schadensdiagnose

(31)

31

Belag abgeplatzt

Ursache:

• Die Drehzahl der Kupplungsscheibe war höher als die Berstdrehzahl des Belags. Dieser Zustand tritt bei schiebendem Fahrzeug und getretener Kupplung auf, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs höher liegt als die entsprechende Höchstgeschwindigkeit des eingelegten Ganges. Dieser Schaden ist unabhängig von der Motordrehzahl, ausschlaggebend ist die Drehzahl der Getriebehauptwelle.

Auswirkung:

• Kupplung trennt nicht Abhilfe:

• Kupplung erneuern

Passungsrost an der Nabe

(Flugrost) Ursache:

• Nabenverzahnung nicht gefettet Auswirkung:

• Kupplung rupft, trennt nicht richtig Abhilfe:

• Nabenverzahnung entrosten und fetten, ggf. Kupplung erneuern

Planlaufabweichungen der Kupplungs- scheibe

(Seitenschlag / Deformierung der Belagträger) Ursache:

• Kupplungsscheibe wurde vor dem Einbau nicht auf Seitenschlag geprüft (max. 0,5 mm zulässig)

• Transportschaden

• Montagefehler

– Beim Zusammenführen von Getriebe und Motor wurde die Kupplungsscheibe deformiert – Motor oder Getriebe beim Zusammenführen

abgelassen Auswirkung:

7.1 Kupplungsscheibe

(32)

Überhitzungsspuren auf der Anpressplatte, Reib beläge verbrannt

Ursache:

• Thermische Überlastung durch:

–Fahrfehler (zu langes Schleifenlassen der Kupplung beim Anfahren und Schalten)

• Ausrücksystem schwergängig bzw. defekt

• Kupplungsscheibe bis über Verschleißgrenze hinaus abgefahren

Auswirkung:

• Kupplung rutscht Abhilfe:

• Schwungrad und Ausrücksystem prüfen

Belagfläche verkohlt

Ursache:

– Fahrfehler (Schleifenlassen der Kupplung) – Wellendichtring Motor/Getriebe undicht Auswirkung:

• Undichtigkeit beheben

Belag verfettet, verölt

Ursache:

• Nabe überfettet

– Überschüssiges Fett auf dem Nabenprofil wurde nicht entfernt

• Wellendichtring an Motor oder Getriebe defekt Auswirkung:

• Defekten Wellendichtring ersetzen, Teile reinigen, ggf. Kupplung erneuern

7 Schadensdiagnose

(33)

33

Belag bis auf die Nieten abgefahren

Ursache:

• Belagverschleiß

– Fahrzeug wurde trotz rutschender Kupplung weitergefahren

• Fahrfehler

– Zu langes Schleifenlassen der Kupplung

• Falsche Kupplung

• Defektes Ausrücksystem Auswirkung:

• Kupplung erneuern, Schwungrad prüfen

Anlaufspuren am Torsionsdämpfer

Ursache:

• Montagefehler

– Einbaulage der Scheibe falsch

• Falsche Scheibe oder Kupplung Auswirkung:

• Kupplung trennt nicht, macht Geräusche Abhilfe:

• Kupplung erneuern, auf richtige Einbaulage achten

Belagriefen schwungradseitig

Ursache:

• Schwungrad nicht erneuert

• Reibfläche am Schwungrad nicht nachgearbeitet – Riefen im Schwungrad arbeiten sich in den Reib-

belag ein Auswirkung:

• Kupplung rupft Abhilfe:

• Kupplung und Schwungrad erneuern

(34)

Nabenprofil beschädigt

Ursache:

• Montagefehler

– Getriebewelle wurde unter Gewaltanwendung in die Nabenverzahnung der Kupplungsscheibe eingeführt (Scheibe wurde beim Einbau nicht zentriert)

• Falsche Scheibe Auswirkung:

• Trennprobleme, da möglicherweise die Kupplungs- scheibe auf der Getriebeeingangswelle nicht mehr frei gleiten kann

Abhilfe:

• Kupplung erneuern, Getriebeeingangswelle prüfen

Abdeckblech des Torsionsdämpfers zerstört

Ursache:

• Fahrfehler

– Durch untertourige Fahrweise wird der Torsions- dämpfer überbeansprucht

• Defektes Ausrücksystem

• Falsche Kupplungsscheibe montiert Auswirkung:

• Kupplung macht Geräusche Abhilfe:

• Kupplung erneuern, Schwungrad prüfen

• Defekte Teile des Ausrücksystems erneuern

Nabenprofil ausgeschlagen

Ursache:

• Fehlendes oder defektes Pilotlager

• Parallel- oder Winkelversatz zwischen Motor und Getriebe

• Lagerung der Getriebehauptwelle oder -Eingangs- welle defekt

• Schwingungsschaden

• Verzahnung der Getriebeeingangswelle verschlissen Auswirkung:

• Pilotlager prüfen, ggf. erneuern 7 Schadensdiagnose

(35)

35

Druckplatte gebrochen

Ursache:

• Überhitzung der Anpressplatte durch zu langes Schleifenlassen der Kupplung (Fahrfehler)

• Ausrücksystem schwergängig

• Nehmerzylinder defekt Auswirkung:

• Rutschen der Kupplung Abhilfe:

• Kupplung, ggf. Schwungrad und Nehmerzylinder erneuern

Tangentialblattfeder gebrochen

Ursache:

• Spiel im Antriebsstrang

• Bedienungsfehler –Schaltfehler

– Unsachgemäßes „Anschleppen“ des Fahrzeuges Auswirkung:

• Kupplung erneuern, Antriebsstrang prüfen

Tangentialblattfeder deformiert / gestaucht

Ursache:

• Spiel im Antriebsstrang

• Bedienungsfehler – Schaltfehler

– Unsachgemäßes „Anschleppen“ des Fahrzeuges

• Unsachgemäße(r) Lagerung/Transport

– Sturz der Kupplung vor bzw. bei der Montage Auswirkung:

• Kupplung trennt nicht, rupft Abhilfe:

7.2 Druckplatte

(36)

Tellerfederzungen verschlissen

Ursache:

• Vorlast am Ausrücklager n. i. O.

Auswirkung:

• Kupplung rupft, rutscht, macht Geräusche Abhilfe:

• Ausrücksystem prüfen (Vorlastfeder)

Druckplatte verfettet, verölt

Ursache:

• Nabe überfettet

– Überschüssiges Fett auf dem Nabenprofil wurde nicht entfernt

• Wellendichtring an Motor oder Getriebe defekt Auswirkung:

• Teile reinigen, ggf. Kupplung erneuern

Nockenabbruch

Ursache:

• Kupplung heruntergefallen

• Transportschaden Auswirkung:

• Kupplung erneuern 7 Schadensdiagnose

(37)

37

Schwungrad zeigt Anlassfarben, Riefen und Hitzerisse

Ursache:

– Fahrfehler (Schleifenlassen der Kupplung) – Schwungrad wurde nicht überarbeitet/erneuert Auswirkung:

• Kupplung und Schwungrad erneuern

Zentrierrand der Schwungscheibe gebrochen

Ursache:

• Montagefehler

– Außenzentrierung nicht beachtet

– Befestigungsschrauben ungleichmäßig angezogen Auswirkung:

• Schwungrad erneuern

7.3 Schwungrad

(38)

Ausrückgabel verschlissen

Ursache:

• Defektes Ausrücksystem – Defektes Führungsrohr

– Defekte Lagerung der Ausrückwelle Auswirkung:

• Defekte Teile erneuern

Ausrückgabelaufnahme am Ausrücklager verschlissen

Ursache:

• Ausrückgabel verschlissen

– Lagerung der Ausrückwelle verschlissen – Führungsrohr verschlissen

Auswirkung:

• Ausrücksystem prüfen, defekte Teile ersetzen

Welle der Ausrückgabel schwergängig

Ursache:

• Lagerung der Ausrückgabel verschlissen Auswirkung:

• Welle der Ausrückgabel prüfen, ggf. erneuern

• Ausrücklager prüfen

7.4 Ausrücksystem/Getriebewelle

7 Schadensdiagnose

(39)

39

Getriebeeingangswelle verschlissen

Ursache:

• Getriebeeingangswelle nicht gefettet/erneuert – Kupplungsscheibe klemmt auf Verzahnung und

kann somit nicht trennen Auswirkung:

• Getriebeeingangswelle prüfen, ggf. erneuern

• Kupplung prüfen, ggf. erneuern

Ausrücklager-Führungshülse zeigt Einlaufspuren

Ursache:

• Führungsrohr verschlissen

• Ausrücklagermuffe wurde nicht/falsch gefettet

• Lagerung der Ausrückgabel ausgeschlagen, Ausrückgabel verkantet

Auswirkung:

• Führungsrohr und Ausrücklager erneuern

• Lagerungen im Ausrücksystem instandsetzen

7.5 Kupplungskraftverstärker

Trennprobleme/Rupfen der Kupplung

Ursache:

• Kupplung wurde nicht eingelernt

• Kupplung wurde falsch eingelernt

• Stößel am Kupplungsverstärker ungenau eingestellt Auswirkung:

• Kupplung nach Vorgaben des Fahrzeugherstellers einlernen

• Stößel am Kupplungsverstärker einstellen