Kupplungen

Der Belag muss haften

Die Zulieferer ZF Sachs, Luk und Valeo entwickeln die Kupplungstechnik ständig weiter

14.06.2007 | Autor: Jan Rosenow

Eine Kupplung von ZF Sachs: Motoren mit hohem Drehmoment und lang übersetzte Getriebe stellen immer höhere Anforderungen an das Bauteil.
Eine Kupplung von ZF Sachs: Motoren mit hohem Drehmoment und lang übersetzte Getriebe stellen immer höhere Anforderungen an das Bauteil.

Am prinzipiellen Aufbau der Fahrzeugkupplung – Schwungrad, Kupplungsscheibe, Druckplatte, Feder – hat sich in den letzten Jahrzehnten nichts geändert. Die Weiterentwicklungen laufen mehr im Detail ab und ergeben etwa neue Reibbeläge oder intelligente Konstruktionen zur automatischen Nachstellung. Oder aber die Ingenieure fügen der Kupplung weitere Funktionen hinzu und integrieren zum Beispiel Schwingungsdämpfer.

Heutige Fahrzeuge stellen an die Kupplungen eine ganze Reihe von Anforderungen, die sich teilweise widersprechen. Die stetig steigenden Drehmomente moderner Motoren bei gleichzeitig reduziertem Bauraum führen dazu, dass die spezifische Belastung der Bauteile wächst. Lang übersetzte Getriebe belasten die Reibbeläge vor allem beim Anfahren, da der Fahrer die Kupplung länger „schleifen“ lassen muss.

Organisch eingebettet

Gleichzeitig erwartet der Kunde jedoch, dass er geringe Betätigungskräfte aufbringen muss und dass die Kupplung lange hält. Um die Laufruhe des Antriebsstranges zu verbessern, muss die Kupplung Drehschwingungen wirksam entkoppeln. Und sie muss automatisierungsfähig sein und mit Hybridkomponenten kombiniert werden können.

Die technische Basis, um all diese Anforderungen erfüllen zu können, ist der Kupplungsbelag. Laut ZF Sachs werden heute hauptsächlich organisch gebundene Reibbeläge eingesetzt. Sie bestehen aus Garnen, die in einem Reibzement eingebettet sind. Valeo verweist auf sein Programm „grüner“ Reibbeläge: Aus Gründen des Umweltschutzes enthalten sie keine Schwermetalle, Lösungsmittel, Aramid- und Keramikfasern.

Für den Einsatz im Rennsport hat ZF Sachs hingegen nicht-organisch gebundene Beläge entwickelt. Diese zeichnen sich durch höhere Reibungskoeffizienten und besseres Verschleißverhalten unter extremen Belastungen aus. Diesen Vorteilen stehen allerdings höhere Kosten, ungenügender Komfort und ein höherer Verschleiß der Gegenreibflächen entgegen, sodass der Einsatz in Großserien für die nächste Zukunft ausgeschlossen ist.

Um das Verschleißvolumen des Belags bei gleichbleibenden Betätigungskräften so gut wie möglich auszunutzen, setzen die Hersteller immer häufiger Kupplungen mit automatischem Verschleißausgleich ein. Diese Konstruktionen halten die im Neuzustand vorliegende Einbaulage der Membranfeder über die gesamte Kupplungslebensdauer konstant. Für besonders drehmomentstarke Motoren, die mehr Reibfläche verlangen, sind Zweischeibenkupplungen im Einsatz. All diese Entwicklungen haben die Lebensdauer der Kupplung in den letzten Jahren erhöht, meinen die Lieferanten Luk und ZF Sachs. Das steigende Motordrehmoment bei gleichbleibendem Bauraum jedoch machte einen Teil der Lebensdauervorteile wieder zunichte.

Gleiche Lebensdauer

Laut ZF Sachs hat die immer bessere Abstimmung der Komponenten dazu geführt, dass das System als Ganzes an die Verschleißgrenze kommt und mit einmaligem Aufwand komplett getauscht werden kann. Der Tausch von Einzelkomponenten – mit möglichen Folgeproblemen durch ungleiche Abnutzung – tritt immer mehr in den Hintergrund.

Analysen von ausgebauten Kupplungen zeigen laut Luk zudem, dass sie häufig gar nicht aus Verschleißgründen gewechselt wurden. Vielmehr führten defekte Komponenten aus dem Umfeld zu Fehlfunktionen der Kupplung. So lassen etwa undichte Wellendichtringe die Beläge verölen – die Kupplung fängt an zu rutschen.

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