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Formelsammlung
Alle Tests
 F7 F9




Ausrücker



Aufgabe

Das Ausrücklager soll die Kraft von der Ausrückgabel oder direkt (Bild) auf den sich drehenden Kupplungsautomaten (Tellerfeder) übertragen.

Funktion

Ausrücklager müssen größere axiale Kräfte aufnehmen. Früher sorgte bei unbetätigtem Kupplungspedal ein geringes (Kupplungs-) Spiel für Stillstand bei normaler Fahrt. Es drehte nur beim Einkuppeln mit. Durch besseren Schutz gegen Verschleiß können heutige Ausrücklager immer mitdrehen.
Bei der hydraulischen Kupplungsbetätigung kann der Nehmerzylinder in das Ausrücklager zentral integriert sein.

Wichtig

Längeres Treten der Kupplung z.B. vor einer roten Ampel belastet das Ausrücklager, die Kupplungsscheibe und die Axiallagerung der Kurbelwelle unnötig.

Direktschaltgetriebe 1



Das klassische Automatikgetriebe hat Konkurrenz erhalten. Sequentielle Getriebe erobern den Markt. Sie erreichen zwar noch nicht ganz den Schaltkomfort, übertreffen aber die Vollautomatik besonders im Wirkungsgrad. Durch die oben abgebildeten Doppelkupplungen erreichen sie eine Schaltgeschwindigkeit, die sie auch und gerade für sportliche Fahrzeuge interessant machen. Und sie sind fast so kompakt wie herkömmliche Reibungskupplungen.

Doppelkupplung
für
schnelleres Schalten

Da jedoch automatisch eingekuppelt wird, sollen z.B. bei Rückwärtsfahrt die Reibwertschwankungen gering sein, um den/die Fahrer/in vor leichten Beschleunigungen und damit unbeherrschbarem Verhalten zu schützen. Auch entwickeln moderne Motoren schon beim Anfahren ein so hohes Drehmoment, dass an die Kupplung besondere Anforderungen gestellt werden. Direktschaltgetriebe sind für einen breiten Markt von sparsam bis sportlich gedacht, um mit möglichst großen Stückzahlen die Produktionskosten zu drücken.
Es gibt Kupplungen mit vollkommen trockenen Reibbelägen (Bild 2) und im Ölbad laufende (Bild 1). Diese werden auch Nasskupplungen genannt. Sie haben bei gleicher maximaler Drehmomentanforderung in der Regel etwas mehr Reibfläche. Interessant an dem Bild oben ist, dass die innere Kupplung mit dem geringeren Durchmesser die größere Anzahl von Lamellen hat. Bisher gab es Mehrscheibenkupplungen fast nur bei Zweirädern und in Automatikgetrieben, jetzt breiten sie sich auch auf das übrige Vierradsegment aus.

Doppelkupplung
meist für
automatisierte Schaltgetriebe

Während aber klassische Nasskupplungen in Zweirad-Fahrzeugen meist von Hand betätigt und ständig in Öl mit entsprechenden Schleppverlusten laufen, arbeiten sie im Auto mit einem automatisierten Schaltgetriebe zusammen und ganz selten auch schon in der Vollautomatik anstelle des Drehmomentwandlers. Sie rücken auf Befehl eines Steuergerätes ein und aus, hydraulisch (Bild 1) oder elektrisch (Bild 2).

Moderne Nasskupplungen
fast ohne
Schleppverluste

Nasse Kupplungen werden im Moment etwas bevorzugt, weil ihr Ölkreislauf die entstehende Wärme schneller abführt. Dabei wird neues Öl nur so lange zugeführt, wie der Einkuppelvorgang andauert. Bei konstanter Fahrt in einem Gang ist kein Ölbad vorhanden, um Schleppverluste zu vermeiden. Damit kann diese Bauart auch im Hauptfahrbereich mit der Trockenkupplung konkurrieren. Natürlich sind die Beläge beider Systeme nicht gleich, aber der sonst etwas geringere Reibwert der nassen Beläge reicht im einmal eingekuppelten Zustand aus.
Seit die Kupplung automatisiert ist, haben sich die Möglichkeiten erweitert. So kann man, ähnlich wie bei Baumaschinen, die hydraulische oder elektrische Energie entweder zum Öffnen oder zum Schließen nutzen. Geht man von häufiger Fahrt im größten Gang aus, so kann man die beiden Kupplungen so auslegen, dass die eine ohne Energiezufuhr offen und die andere geschlossen ist. In der Regel legen die Hersteller beide Kupplungen gleich aus. Interessant ist die Möglichkeit, beide Kupplungen gleichzeitig über ein hydraulisches oder elektrisches Stellelement zu betätigen.

Direktschaltgetriebe 2



Wir wollen uns mit dem inneren Aufbau einer Doppelkupplung beschäftigen. Es ist im Prinzip dabei egal, ob es sich um eine trockene oder nasse handelt. Letztere hat mehrere Kupplungsscheiben, erstere jeweils nur eine.

Jetzt könnte man denken, dass man wie in vergangenen Zeiten eine Art Kupplungsdorn in die zentrale Lagerung meist der Kurbelwelle steckt, um damit die Scheiben zentrieren zu können. Natürlich müsste es sich hier um einen gestuften Kupplungsdorn handeln, denn es sind ja zwei unterschiedliche Verzahnungsdurchmesser vorhanden.

Sehen Sie, genau diese Überlegungen können Sie vergessen, weil bei der Doppelkupplung alle drehenden Teile auf der Welle rollen- oder meist kugelgelagert sind. Das bedeutet, auf der Kurbelwelle ist wie bisher das Schwungrad montiert und auf der Getriebewelle ist die komplette Doppelkupplung mit zwei Kupplungsscheiben und jeweils den Reibungspartnern.

Durch geeignete Mitnehmer wird lediglich das Drehmoment zum jeweils motorseitgen Reibungspartner übertragen. Fazit: diese Kupplung ist im Prinzip einfacher zu montieren als eine klassische. Auch eine integrierte Nachstellvorrichtung wie bei der SAC-Kupplung gibt es nicht. Allerdings kann es bei bestimmten Herstellern nötig sein, Scheiben so zu unterlegen, dass eine ganz bestimmte Hebelstellung der Ausrücker gewährleistet ist.

Natürlich muss am Ende wieder der Computer ran, der den Betätigungsmechanismus zu einem neuen Anlernvorgang nötigt.


Drehmomentwandler 1



Vollautomatik und Drehmomentwandler gehören (noch) zusammen.

Die Grundfunktionen entsprechen denen der hydrodynamischen Kupplung. Die Bewegungsenergie des Motors wird von einem Schaufelrad (Pumpenrad) auf den Ölstrom und von diesem auf ein anders geformtes Schaufelrad (Turbinenrad) und damit auf das Getriebe übertragen. Dabei handelt es sich fast ausschließlich um Vollautomatik-Getriebe.

Neben Pumpen- und Turbinenrad ist jetzt ein Leitrad nötig

Man unterscheidet beim Drehmomentwandler zwei Bereiche:
- den Wandlerbereich
- den Kupplungsbereich.
Der Wandlerbereich ist mit nennenswerten Drehzahlunterschieden zwischen Pumpen- und Turbinenrad verbunden, im Kupplungsbereich laufen alle Teile als Block um.
Wie bei der hydraulischen Kupplung strömt das Öl direkt vom Pumpen- auf das Turbinenrad. Anders erfolgt der Rückstrom, nämlich indirekt über ein drittes Rad (Leitrad). Die hydraulische Kupplung kommt also mit zwei Schaufelrädern aus, der Drehmomentwandler braucht drei.

Pumpenrad - Turbinenrad - Leitrad - Pumpenrad

Der Ölstrom wird bei dem Weg Pumpenrad - Turbinenrad - Leitrad - Pumpenrad insgesamt zweimal umgelenkt, im Turbinenrad gegen die Drehrichtung und nach innen und im Leitrad wieder mit der Drehrichtung und nach außen. Dazu muss das Leitrad im Wandlerbereich gegen Rückwärtsdrehen gesichert sein. Es stützt sich durch einen Freilauf gegen das Getriebegehäuse ab. Dieser erlaubt im Kupplungsbereich das störungsfreie Mitdrehen.

Umlenkung erzeugt Stau -> Drehmomentverstärkung

Durch die zweite Umlenkung des Wandleröls im still stehenden Leitrad staut es sich und das in der ersten Umlenkung auf das Turbinenrad abgegebene Drehmoment wird verstärkt. Je größer der Drehzahlunterschied zwischen Pumpen- und Turbinenrad, umso stärker ist der Rückstau auf die Schaufeln des Turbinenrades und damit die Drehmomentverstärkung. So kann das Ausgangsdrehmoment bis zum 2,5-fachen des Eingangsdrehmoment betragen, ein Grund, warum Fahrzeuge mit Vollautomatik-Getriebe und Drehmomentwandler im nachgeschalteten Planetengetriebe häufig einen Gang weniger haben.

Drehmomentwandler mit eigenem Kühlkreislauf

Die Arbeit des Drehmomentwandlers ist besonders beim Anfahren oft mit großer Hitzeentwicklung verbunden. Diese wird durch einen Ölkreislauf zu einem separaten Getriebe-Ölkühler direkt am Getriebe oder in der Nähe des Motorkühlers abgeführt. Das Öl erreicht bzw. verlässt den Wandler durch die Wellenbohrung bzw. zwischen den Wellen zum nachfolgenden Automatikgetriebe. Dort ist auch die Pumpe eingebaut, die den Ölumlauf bewirkt.

Überbrückungskupplung: geringerer Schlupf Pumpen-/Turbinenrad

Im Kupplungsbereich wird das Drehmoment nicht vollständig übertragen. Dies bedeutet Leistungs- und Wirkungsgradverlust, der durch den Einbau einer Wandler-Überbrückungskupplung ausgeglichen werden kann. Diese wird durch Umkehren des Wandler-Ölstroms mit ihrem Reibbelag nach links gegen das Gehäuse gedrückt. Sie verbindet damit Pumpen- und Turbinenrad. Dabei wirkt die Wandler-Überbrückungskupplung oben wie eine Einscheiben-Ölbadkupplung. Der gesamte Öldruck wird zum Anpressen verwendet. Bei moderner, elektronisch gesteuerter Vollautomatik kann dieser und damit der Schlupf noch variiert werden. Ein Ölumlauf findet in diesem Betriebszustand nicht statt. Wirkungsgrad und abgegebene Leistung verbessern sich. Um die Verbrauchsnachteile der Vollautomatik gegenüber der in den Oberklassebereich drängenden Konkurrenz z.B. der stufenlosen Automatik und der sequentiellen Getriebe zu mildern, arbeitet die Überbrückungskupplung jetzt in allen Gängen und sogar im Wandlungsbereich.


Drehmomomentwandler 2



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Immer noch der beste Anfahrkomfort

Drehmomentwandler werden heute immer noch geschätzt, weil sie ruckfreies und weiches Anfahren gewährleisten. Dies geschieht durch die ruckfreie Übertragung durch das Wandleröl. Gleichzeitig erfolgt eine Drehmomentverstärkung. Je weicher sich allerdings das Anfahren und evtl. die Gangwechsel vollziehen, desto ungünstiger ist der Wirkungsgrad.

Gehäuseschnitt legt Turbinen- und Leitrad frei

Im Bild oben fällt zunächst das hellgraue Gehäuse mit dem Pumpenrad auf. Es trägt noch den halb durchgeschnittenen Zapfen zum Antrieb der Ölpumpe im Automatikgetriebe. An seinem Außenradius berührt es fast das dunkelgraue Turbinenrad. Deutlich erkennbar ist, wie das Öl hier um die Kurve strömen muss, um dann innen auf das wiederum hellgraue Leitrad zu treffen. Mit etwas gutem Willen ist auch die zweite Umlenkung des Wandleröls im Leitrad zu erkennen. So trifft es in Bewegungsrichtung wieder von innen auf die Schaufeln des Pumpenrades.

Blick auf den Freilauf des Leitrades

Weiter innen sind mindestens sieben Sperrstücke des Freilaufs zu sehen. An ihnen kann man die mögliche und die gesperrte Drehrichtung des Leitrades erahnen. Beim Anfahren werden Kräfte wirksam, die es rückwärts drehen wollen. Das verhindern die Sperrstücke. Bei annähernder Gleichheit der Drehzahl würde ein starres Leitrad den Ölstrom deutlich behindern. Deshalb ermöglicht der Freilauf diese Drehrichtung.

Mehrscheiben-Überbrückungskupplung mit Torsionsfedern

Den vorderen Teil zum Motor hin bildet die Wandler-Überbrückungskupplung. Schön herausgearbeitet hier die Torsionsfedern zur Vermeidung von Getriebegeräuschen ähnlich denen auf der Kupplungsscheibe bei der Reibungskupplung. In diesem Fall könnte man von einer Mehrscheiben- Ölbadkupplung sprechen, immer noch Standard bei einer 2007er Vollautomatik. Einziger Unterschied zu früher ist der dauernde Eingriff nach erfolgreichem Anfahren. Für den Gangwechsel geht die Kupplung nicht mehr auf.


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Fliehkraftkupplung



Aufgabe

Die Fliehkraftkupplung diente früher im halbautomatischen Pkw (ohne Kupplungspedal) als Anfahrkupplung. In bestimmten Serien des Citroen 2 CV war sie sogar mit einer Trennkupplung und dem Schaltgetriebe kombiniert. Bei Stau brauchte man nur Gas zu geben und konnte das Kupplungspedal in Ruhe lassen. Heute kommt sie noch bei Zweiradfahrzeugen (Bild 2) und dort besonders bei Rollern vor. Das Prinzip ist sehr einfach. Die Zentrifugalkräfte der Fliehgewichte ergeben die Anpresskraft für die Reibbeläge.

Funktion

Die Verbindung zwischen Motor und Getriebe wird hergestellt oder ein weiterer Gang wird geschaltet, wenn die Kurbelwelle eine bestimmte Drehzahl erreicht. Bild 1 oben zeigt zwei Backen mit Belägen, die nur an einer Seite drehbar auf einer Scheibe befestigt sind und von Federn gehalten werden. Ab einer gewissen Drehzahl der Scheibe (Bild 2) überwindet die Zentrifugalkraft der jeweiligen Backe die Federkraft, schwingt nach außen und nimmt die Trommel mit. Die Kupplung rückt ein.

Wichtig

Die Fliehkraftkupplung braucht zum Schalten bei Wechselgetrieben noch eine Schaltkupplung.



Fliehkraftpendel



Die einen versuchen etwas unvollkommen das Innenleben der Kupplungsscheibe schwingungsdämpfend zu gestalten. Die anderen sind da wirkungsvoller, aber auch teurer mit einem Zweimassenschwungrad. In diesem gibt es dann bei ZF noch einen Zahnradtrieb, unnötig, wie die anderen sagen.

Fliehkraftpendel findet man bei LuK (Schaeffler). Langatmige Vorträge bezüglich einer nötigen Anpassung von Federkonstanten kann man sich hier sparen, denn es gibt keine Federn. Oben sehen Sie eines der vier über den Umfang verteilten metallenen Plättchen in jeweils einer der beiden Endstellungen.

Von dem einen zum anderen Endpunkt gelangt so ein als punktförmig anzunehmendes Gewicht über eine (Halb-) Kreisbahn. In diesem Fall musste es also leicht angehoben und dann auf die andere Seite geschoben werden. Die Endstellung erreicht es dann von selbst. Im Fahrbetrieb dürfte es durch die Fliehkräfte in der Mittelstellung nach außen gedrückt verharren, bis Drehschwingungen es zu deren Ausgleich leicht oder, mit abnehmender Drehzahl, etwas stärker um diese Mittellage hin- und hergehen lassen.

Wie man aus dem Begleittext erkennen kann, ist die Abstimmung mit der Bogenfeder wichtig, da die Fliehkraftpendel sekundärseitig, also dem getriebeseitigen Teil des Zweimassenschwungrades zugeordnet sind. Aber das Vorhandensein eines solchen Schwungrades ist nicht Bedingung. Es könnte also demnächst als sparsamere Variante zusammen mit einteiligem Schwungrad an der Kupplungsscheibe eingesetzt sein. 09/16

Kupplungsgehäuse



Lösung

Man nennt sie wegen ihrer halbkugelartigen Form auch die Kupplungs- oder Getriebeglocke. Man schaut auf das in diesem Fall quer eingebaute Getriebe und den aus dem Achsantrieb kommenden Flansch für die rechte Antriebswelle, die in Fahrtrichtung hinter dem Getriebe angeordnet ist. Das Getriebegehäuse ist aus Aluminium.

In dieser Ansicht kann man noch erkennen:
- den Flansch für den Anlasser an der Getriebeseite,
- die fehlende Lagerung der Getriebewelle in der Kurbelwelle,
- die Lagerung für die Getriebeabtriebswelle.

Haldexkupplung



Die Haldex-Kupplung ermöglicht beim Allradantrieb im Unterschied zum rein mechanischen Torsen- Differenzial eine elektrische Steuerung. So kann das Drehmoment auch ungleich auf Vorder- und Hinterachse verteilt werden. Zusätzlich ist der Allradantrieb bei ABS- und anderen Funktionen entkoppelbar.


Drehzahlunterschiede zwischen Vorder- und Hinterachse setzten eine im Bild sichtbare, grüne Taumelscheibenpumpe in Bewegung, die durch die rot eingezeichneten Kolben einen Druckaufbau innerhalb kürzester Zeit garantiert. Dieser wirkt nach einem Umweg über ein Steuerventil auf eine Lamellenkupplung und verbindet damit Vorder- und Hinterachse ganz oder nur zu einem bestimmten Prozentsatz. Die Steuerung erfolgt elektronisch und kann sehr kurzfristig verändert werden.

Die elektrische Ölpumpe, bei den ersten Haldex-Versionen noch kleiner und nur für den Vordruck zuständig, ist bei Haldex 4 und 5 (Bild 3 ganz oben) allein für die Druckerzeugung zuständig. Sie ersetzt den Druckspeicher und die Taumelscheibenpumpe. Mit letzterer konnte Haldex nur nach dem Auftreten von Schlupf aktiv werden. Das ist jetzt schon vorher möglich, z.B. beim Anfahren das Drehmoment stärker auf die Hinterachse zu verteilen.

Die Verbindung zwischen Vorder- und Hinterachse besteht nicht permanent, was der Hersteller mit einem geringeren Verbrauch begründet. Trotzdem laufen alle Bauteile für den zusätzlichen Hinterradantrieb ständig mit. Allerdings kann in der Kurve der Allradantrieb blitzschnell aktiviert und damit zusätzliche Seitenführungskraft generiert werden. 1,4 kg soll Haldex 5 leichter geworden sein, relativiert durch die Tatsache, dass der Zusatzaufwand für den Allradantrieb insgesamt deutlich über 100 kg beträgt.

Hydraulische Kupplung



Aufgabe

Vor der Weiterentwicklung zum Drehmomentwandler stellte die hydraulische Kupplung die kraftschlüssige Verbindung zwischen Motor und Vollautomatik her und ersetzte die Anfahrkupplung. Sie arbeitete ausschließlich mit Flüssigkeitsreibung und war demnach wartungs- und verschleißfrei (außer Ölwechsel). Die hydraulische Kupplung wird seit längerer Zeit bei der Pkw-Vollautomatik nicht mehr verwendet.

Funktion

In der Kupplungsglocke zwischen Motor und Vollautomatik-Getriebe ist ein drehbares Gehäuse fest mit der Kurbelwelle verbunden, das über die Wellenverbindung zum Getriebe laufend mit Automatik-Getriebeöl versorgt wird. Das Pumpenrad mit seinen radial angeordneten Schaufeln ist auf der Getriebeseite (rechts) fest im Gehäuse integriert. Ihm gegenüber, auf der Motorseite (links), ist das im Gehäuse frei drehbare Turbinenrad mit ähnlichem Aufbau angeordnet. Es ist durch eine Verzahnung mit der Getriebewelle verbunden. Die Lage des Turbinenrades und seine Verzahnung kann man durchaus mit der einer Kupplungsscheibe vergleichen. Das komplette Gehäuse dreht sich beim Anfahren zusammen mit den Pumpenradschaufeln um das stehende Turbinenrad. Anders als bei der Trockenkupplung wird allerdings das Drehmoment durch Flüssigkeitsreibung übertragen.
Beim Anfahren trifft Öl vom Pumpenrad, nach außen und in Drehrichtung geschleudert, auf das noch stillstehende Turbinenrad und wird gegen die Drehrichtung des Pumpenrades abgebremst und nach innen umgelenkt. Dort wird es von dem drehenden Pumpenrad umgelenkt und wieder beschleunigt. Bei der hydraulischen Kupplung wird das Drehmoment im Gegensatz zum Drehmomentwandler nicht verstärkt.

Wichtig

Der größte Schlupf zwischen Pumpen- und Turbinenrad tritt beim Anfahren auf.


Hydraulische Kupplung an einem Solo-Moped 713 . . .



Hydraulische Kupplungsbetätigung 1



Aufgabe

Die Kupplungsbetätigung kann mechanisch (meist durch Seilzug) oder hydraulisch erfolgen. Die Hydraulik überträgt die Kraft zum Ausrücken der Kupplung vom Pedal auf das Ausrücklager. Diese Übertragung wird umso leichtgängiger, je weniger Kraft durch Reibungsverluste verloren geht. Dadurch werden auch weite Wege zwischen Pedal und Kupplung (z.B. bei Bussen) möglich.

Funktion

Die Hydraulik mit Geberzylinder (im Bild rechts) und Nehmerzylinder (im Bild links) ersetzt den Seilzug. Die Bremsflüssigkeit wird in sicherer Höhe dem Vorratsbehälter der Bremsanlage oder einem separaten Behälter entnommen. Diese Leitung mündet in den Geberzylinder (Bild ganz oben). Der Flüssigkeitsstand steigt mit zunehmendem Belagverschleiß, sollte also im Neuzustand nicht ganz bis zum Maximum aufgefüllt werden.

Der Druck breitet sich vom Geberzylinder aus und ist für den jeweiligen Pedalstand überall gleich. Durch unterschiedliche Kolbendurchmesser kann vom Hersteller ein Übersetzungsverhältnis eingestellt werden, das z.B. bei kleinerem Durchmesser des Geberzylinders die Pedalkräfte reduziert. Die Feder im Nehmerzylinder drückt den Kolben über das Gestänge schon ohne Betätigung gegen das Ausrücklager, das dann auf den Zungen der Membranfeder aufliegt und immer mit dreht.

Früher war die hydraulische Kupplungsbetätigung die einzige selbstnachstellende, heute ist dies auch bei Seilzugbetätigung üblich.

Test

Die Prüfung auf Undichtheit: (ausnahmsweise!) sehr lange bei laufendem Motor und eingelegtem 1. Gang das Kupplungspedal niedergedrückt halten. Fährt das Fahrzeug irgendwann von alleine los, so ist die Hydraulik undicht.

Der Test der Kupplungsfunktion ist natürlich etwas anders. Hierbei zieht man die Handbremse fest und versucht anzufahren. Lässt man jetzt die Kupplung bei eingelegtem Gang kommen, muss die Motordrehzahl deutlich sinken bzw. der Motor geht ganz aus.


Hydraulische Kupplungsbetätigung 2



Lösung

Hier sind Bauteile/Baugruppen auf einem Bild zu sehen, die in der Regel etwas weiter voneinander entfernt sind. Die Pedale mit dem Geberzylinder rechts sind im Fußraum vor dem Fahrer. Direkt daneben sieht man schon den Nehmerzylinder, hier zusammen mit dem Ausrückmechanismus, der auf die Druckplatte wirkt. Links davon ist in diesem Bild die Kupplungsscheibe und ganz außen das Schwungrad angeordnet. Die Kupplung ist demontiert und die Bauteile haben dadurch einen beträchtlichen Abstand voneinander. Was noch fehlt in der Darstellung, ist ein separater Vorratsbehälter oder der Anschluss an den des Bremssystems.

ISR-Getriebe



Independent Shift Rail

Auf den ersten Blick scheint ein solches Getriebe mit der Betonung der unabhängig voneinander agierenden Schaltstangen wenig Neues zu bieten. Schon vom ganz normalen Handschaltgetriebe sind Schaltstangen, Schaltmuffen und Synchronringe bekannt. Spektakulär ist aber, dass dieses Getriebe den allseits so beliebten Doppelkupplungsgetrieben den Rang ablaufen könnte.

Sie werden einwenden, dass es sich hier zwar nicht um ein von Hand zu schaltendes, aber doch relativ müde reagierendes, sequentielles Getriebe mit ebenfalls unspektakulären sieben Gängen handelt. Richtig, aber schauen Sie sich doch einmal die Verteilung der Gänge auf die einzelnen Schaltstangen und Schaltmuffen an.

Warum bedient z.B. eine von denen den zweiten und auf der anderen Seite den vierten Gang? Einfache Antwort: Damit, während diese den zweiten Gang herausnimmt, eine andere Schaltstange den dritten Gang schon einlegen kann. Kombiniert man das mit extrem kurzen Öffnungen der Kupplung kommen z.B. bei Lamborghini Schaltzeiten von unter 50 Millisekunden heraus.

Das allein wäre schon fast mehr als konkurrenzfähig zu einem Doppelkupplungsgetriebe, aber die Firma Graziano unter dem Dach des Oerlikon-Konzerns verspricht noch mehr. Mit Ölkanälen im Gehäuse und trotz einer elektrischen Pumpe ist dieses Getriebe für einen Zwölfzylinder um fast 20 Prozent leichter als ein Doppelkupplungsgetriebe für einen normalen Pkw.

Für Lamborghini kommt noch der Vorteil der wesentlich schlankeren Bauweise hinzu. Dort ist es übrigens mit einer Zweischeiben-Kupplung, wohlgemerkt nicht Doppelkupplung, kombiniert. Allerdings soll auch nicht verschwiegen werden, dass die Synchronringe für die höhere Beanspruchung zusätzlich beschichtet sind. Die elektronische Steuerung stammt übrigens von Vocis, ebenfalls Teil des gleichen Konzerns.


Kupplungsscheibe 1



Neben der Größe gibt es noch ein paar Unterschiede zwischen der Kupplungsscheibe eines Pkws und eines Nutzfahrzeugs. Beim Nutzfahrzeug ist zunächst einmal das Verhältnis von Reibfläche zur Gesamtfläche größer. Hier merkt man, dass sehr hohe Drehmomente übertragen werden müssen. Auch der Belag scheint von mehr stabilisierenden Fäden durchzogen zu sein. Dazu passt auch die gröbere Innenverzahnung zur Getriebe-Eingangswelle.
Beim Lkw gibt es fast keine Zweimassen-Schwungräder. Dies zeigt sich an den immer noch nötigen Torsionsfedern.


Lösung

Kupplung 1



Kupplung: Kraftschlüssige Verbindung zwischen drehenden Bauteilen

Die Kupplung kann durch mechanische, elektrische oder hydraulische Bauteile ein-/ausgerückt werden. Sie ist nötig zum Anfahren und Schalten. Man kann sogar (nicht zu lange!) anhalten, ohne den Gang in Leerlaufposition bringen zu müssen. Das Anfahren gestaltet sich durch eine Kupplung ohne Ruck und sollte der Antriebsstrang überlastet sein, gibt es hier die Möglichkeit der Sollbruchstelle. Im unbetätigten Zustand überträgt die Kupplung das Drehmoment fast verlustfrei.

Fußbetätigte Kupplung auf dem Rückzug

Eine Gruppe von Bauteilen ist meist drehfest mit der Kurbelwelle, eine andere ebenfalls drehfest mit der Getriebeantriebswelle verbunden. Die Verbindung zwischen beiden wird mit dem Fußhebel und bei neueren Modellen zunehmend automatisch ausgelöst. Reibungs- und elektromagnetische Kupplungen arbeiten im eingerückten Zustand ohne Schlupf. Hierin unterscheiden sie sich prinzipiell von Verbindungen, bei denen das Drehmoment durch Hydrauliköl übertragen wird.

Unglaublich viele Kupplungsvarianten

In Pkws und den meisten Lkws werden heute Einscheiben-(Membranfeder-)Trockenkupplungen eingebaut. In diesen Fahrzeugen rückt die Kupplung durch Treten eines Pedals aus. Bei Baumaschinen gibt es auch Kupplungen, die durch Betätigung eingerückt werden. Vor Planetengetrieben ersetzt meist ein Drehmomentwandler die Kupplung.

Andere Kupplungsbauarten
Hydrodynamische Kupplung
Magnetpulverkupplung
Visco-Kupplung




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Kupplung 5 - trocken



Immer sportlicher werden ganz normale Autos. Doch (drehmoment-) stärkere Motoren erfordern stärker dimensionierte Kupplungen. Außerdem werden diese in der Regel auch mehr beansprucht. Noch ein Grund mehr, für viel Reibungsfläche und genügend Belag zu sorgen. Wenn dann noch der Einbauraum durch die vorhandene Getriebeglocke vom Durchmesser her zu knapp ist, weicht man auf eine Zweischeibenkupplung aus. Nachteilig ist der etwas längere Ausrückweg, zusätzlich vorteilig, dass der Anpreßdruck kleiner gehalten werden kann.

Oben im Bild ist sie mit stärkerer Tellerfeder und zwei Kupplungsscheiben zu sehen. Mit jeweils einer Seite liegen sie an dem drehfest mit dem Kupplungsdeckel verbundenen Zwischenring. Es kommt nur noch die etwas längere Verzahnung auf der Getriebe-Eingangswelle hinzu. Mehr Unterschiede zur Einscheiben-Trockenkupplung gibt es eigentlich nicht. Diese Kupplungs-Bauart kommt auch noch bei schweren Nutzfahrzeugen vor.


Lösung

Elektronische Kupplung


Natürlich ist das Doppelkupplungsgetriebe eine feine Sache. Wer einmal, auch nur als Unbeteiligte(r), gehört und gesehen hat, wie ein damit ausgerüstetes Fahrzeug beschleunigt, wird die Begeisterung teilen. Aber es gibt auch ein Problem, nämlich den Aufpreis. Inzwischen hat z.B. ein Direktschaltgetriebe bei VW exakt den Aufpreis eines Allradantriebs erreicht.

Geht das nicht günstiger? Natürlich nicht mit exakt dem gleichen Effekt aber immerhin. Gemeint ist die Elektronische Kupplung, auch e-clutch genannt. Sie macht das Kupplungspedal zu einem elektronischen Sensor, der allerdings bei Betätigung recht überzeugend den Eindruck vermittelt, man habe ein ganz gewöhnliches unter dem linken Fuß.

Der Rest ist leicht verwunderlich, denn man hat jetzt (noch) keinen Stellmotor direkt an Stelle des zentralen Nehmerzylinders, sondern verbindet diesen mit dem Geberzylinder. Die Hydraulik bleibt also erhalten. Jetzt kann entweder der Stellmotor allein die Kupplung ein-/ausrücken lassen oder die Betätigung durch den/die Fahrer/in modifizieren. In schwierigen Situationen, z.B. beim Anfahren mit schweren Lasten im Berg, wird der Stellbereich erweitert.

Denkbar für die Zukunft wäre auch, eine durch zu zaghaftes Einrücken verursachte ungünstige Erwärmung durch Eingriff in diesen Einrückvorgang zu verhindern. Denken Sie zusätzlich an den Lkw-Bereich, wo Einrücken unter hohen Lasten durch eine Art hydraulische Kupplung abgemildert wird. Hier könnte die elektronisch gesteuerte Kupplung die leichteren Fälle vielleicht kostengünstiger ersetzen.

Weniger Verschleiß durch Eingriff in den Kupplungsvorgang.

Eigentlich müsste diese Kupplung jeglichen Anfahrvorgang erfolgreich gestalten können, aber so weit sind die Entwickler noch nicht. Sie haben sich bei LUK (Schäffler) auf das Segeln konzentriert. Geht also der/die Autofahrer/in vom Gas, wird nicht die Motorbremse wirksam, sondern der Motor wird abgekoppelt und geht aus, eine Art Start/Stopp während der Fahrt. Natürlich treibt er wieder an, wenn man Gas gibt.

Keine konstruktive Änderung am Antriebsstrang nötig.

Bosch geht noch einen Schritt weiter und offeriert das System auch für Stop-and-Go bei Staus. Man muss also nicht jedes Mal die Kupplung treten, den Gang einlegen und die Kupplung kommen lassen, wenn es wieder ein Stück weiter geht. Wissen Sie übrigens, dass es so etwas in grauer Vorzeit schon einmal in Form einer Fliehkraftkupplung beim Citroën 2CV gegeben hat. Man konnte den Gang drin lassen und sich aufs Gasgeben beschränken.

Ohne Kupplungspedal ginge es auch ...

Das heutige System ist natürlich nicht mehr nur mechanisch, wenngleich die Elektronik das Anfahren auch noch nicht perfekt beherrscht. Wenn die Elektronische Kupplung preislich im Rahmen bleibt, ist sie als Extra sicher eine Überlegung wert. Auch stecken in ihr noch mehr Möglichkeiten bis hin zu einer Art Halb- oder sogar Vollautomatik. Eines ist allerdings sicher, das Schalten ohne Unterbrechung der Zugkraft wie beim Direktschaltgetriebe wird mit ihr nicht möglich sein.


F1 - Kupplung




Die Kupplung wird nur einmal beim Start vom Fahrer betätigt. Der braucht dazu Tipps von den Ingenieuren, denn die Situation stellt für die Kupplung die höchste Belastung dar. Trotzdem wird die Kupplung zum (automatischen) Schalten gebraucht. Dadurch und durch Boxenstopps ist ihre Lebensdauer auch abhängig von der Zahl der Rennen begrenzt.

Es ist eine Trockenkupplung und sie wiegt weniger als 900 Gramm und kann inzwischen bis zu 900 Nm übertragen. In einem Gehäuse aus hochfestem Titan werden 4 Zwischen- und 3 Kupplungsscheiben durch eine Membranfeder aufeinandergepresst. Früher wurde die Kupplung durch Drücken, heute durch Ziehen ausgerückt. Wegen der enormen Temperaturen von ca. 1000°C wird als Reibmaterial ausschließlich Carbon verwendet. Selbst die Membranfeder wird noch bis zu 400°C heiß.


Das alles beansprucht nur 111 mm (DTM 140 mm) Außendurchmesser und ist zulässig bis 22.000/min. Dadurch kann der Motor so tief wie möglich eingebaut werden. Mehr über das quer eingebaute Getriebe in der Formel 1 können Sie hier nachlesen.




Kraftfluss - Kupplung



Motor-Kraftfluss

Kurbelwelle
Schwungrad (1)
Kupplungsdeckel (2)
Tangential-Blattfedern (3)
Anpressring (4)
Kupplungsscheibe (5)
Getriebewelle


Pedal-Kraftfluss

Kupplungspedal (1)
Geberzylinder (2)
Bremsflüssigkeit (3)
Nehmerzylinder (4)
Ausrückhebel (5)
Ausrücklager (6)
Membranfeder (7)
Druckplatte (8)
Kupplungsscheibe (9)

SAC-Kupplung



Höheres Drehmoment ist für im Alltagsverkehr genutzte Fahrzeuge eigentlich noch sinnvoller als höhere Leistung, denn dafür muss der Motor relativ hoch drehen. Direkter Nachteil eines drehmomentstärkeren Motors ist die höhere mechanisch/hydraulische Betätigungskraft. Viele Verbesserungen auf diesem Gebiet können an dem Grundproblem nur wenig ändern.

Genau hier scheint die Self Adjusting Clutch (selbstnachstellende Kupplung) eine zusätzliche Erleichterung zu bieten, hat aber auch noch andere Vorteile. Während die Nachstellung bisher durch die Betätigung erfolgte, greift sie hier unmittelbar zwischen Feder und Druckring ein. Vereinfacht könnte man sagen, der Druckring wird automatisch um das Maß dicker, was die Dicke der Kupplungsscheibe durch Verschleiß abnimmt.

Dies wird durch eine Loslösung der Normal-Membranfeder vom Kupplungsdeckel und, zumindest in der ersten SAC-Serie, den Einbau einer zweiten Feder mit zusätzlichem Rampenring erreicht. Wird also der Federweg durch Verschleiß der Kupplungsscheibe weiter, verdreht sich ein Ring mit um den Umfang verteilten Schrägen so, dass wieder der alte Federweg erreicht wird. Eigentlich braucht man die Verstellung an der Kupplungsbetätigung nicht mehr.

Was aber noch viel wichtiger ist, die Membranfeder wird immer beim gleichen Federweg belastet, muss also dort nur ihr Maximum haben. Müsste Sie einen größeren Federweg abdecken, wäre das Maxumum größer und damit auch die Betätigungskraft. Die Kupplung insgesamt und damit auch die Kupplungsscheibe wird mehr geschont und hat eine entsprechend höhere Standzeit.

Allerdings muss man die Kupplung mit einem auf wenig Dicke verdrehten Rampenring montieren, eventuell diesen schon bei der Demontage fixieren, was am besten mit dem oben gezeigten Spezialwerkzeug möglich ist.



Kupplungsautomat



Aufgabe

Der Kupplungsautomat besteht aus Kupplungsdeckel, Membranfeder und Druckring. Er soll für die nötige Anpresskraft sorgen. Außerdem überträgt er das Drehmoment vom Schwungrad auf den Druckring.

Funktion

Im Gegensatz zur Schraubenfederkupplung (Bild 2) steigt bei der Membranfederkupplung (Bild 1) die Betätigungskraft nicht weiter an, wenn der Druckpunkt überschritten ist. Sie kann sogar geringer werden. Das Kupplungspedal wird immer vollständig durchgetreten. Damit wird eine hohe Belastung der Getriebesynchronisation vermieden.

Außerdem ist die Membranfederkupplung einfacher aufgebaut und leichter, weil Hebel für die Übertragung des Drehmoments auf den Druckring entfallen. Das übernehmen kleine Tangentialfedern zwischen Deckel und Druckring.

Wichtig

Bei Reparaturarbeiten an der Kupplung sollten neben der Kupplungsscheibe auch das Ausrücklager und der Kupplungsautomat ausgetauscht werden.

Kupplungsnachstellung



Aufgabe

Die hydraulische Kupplungsbetätigung hat es schon lange. Deshalb und weil die Wartungsintervalle immer größer werden, war es nur eine Frage der Zeit, bis es für die über Seilzug betätigte Kupplung ebenfalls eingeführt wurde. Zumal diese billiger ist und es ja gar nicht sicher ist, ob uns die Bremshydraulik noch lange erhalten bleibt. Kupplungshydraulik ist zwar auch ohne diese machbar, aber wenig sinnvoll. Stellen Sie sich vor, es gäbe Wechselintervalle für die hydraulische Kupplungsbetätigung. Und besonders für kleinere Fahrzeuge wird uns das Schaltgetriebe mit normaler Kupplung noch länger erhalten bleiben.

Funktion

Oben im Bild ist zunächst einmal eine über Seilzug betätigte Kupplung dargestellt. Wird das Pedal durchgetreten, so klemmen die Kugeln über einen Konus an der Seilumhüllung im äußeren Käfig fest. Der restliche Seilweg zieht am Ausrückhebel unten. Wird dieser Hebel wegen der Abnutzung der Kupplungsscheibe weiter nach unten verstellt, so zieht in der Lösestellung das rote Klemmstück den inneren Käfig nach unten. Entsprechend kürzer wird auch die Seilverbindung vom Pedal zum Nachstellmechanismus. Wird bei stärker ausgestellter Kupplungsbetätigung jetzt das Pedal durchgetreten, so klemmen die Kugel die Seilhülle jetzt weiter unten fest. Es steht für den Weg des Ausrückhebels jetzt mehr Seil zur Verfügung.

Reparatur

Wahrscheinlich ist es am einfachsten, immer gleich ein neues Seil einzubauen, auch wenn nur die Lasche am Kupplungshebel defekt ist. Billig ist das Neuteil allerdings nicht. Wir reden hier vom Wiedereinhängen des Kupplungsseils. Es pflegt beim Aushängen die Stahlseele ganz nach innen zu ziehen. Hängen Sie es trotzdem ein, schleift die Kupplung jämmerlich.
Dass es nur mit Spezialwerkzeug oder nur zu zweit geht, stimmt so nicht. Allerdings ist es sehr unbestimmt, wann das Ziehen an der Stahlseele und das endlose (und scheinbar sinnlose) Verdrehen und Verbiegen der Hülle endlich dazu führt, dass der Zug wieder in seine Anfangsstellung geht und die Seele ein deutliches Stück weit herauskommt.
Dann allerdings bloß nicht loslassen. Entweder baumelt da noch das Plastikteil um den Zug, dessen untere Seite sich mit zwei Noppen an dem Zug befestigen lässt, oder Sie haben eine Drahtkonstruktion vorbereitet, die diese Position der Nachstellvorrichtung sichert, bis der Zug kupplungsseitig wieder eingebaut ist.

Notlauf - Kupplung>



Mit einer defekten Kupplungshydraulik (Bild oben) oder einem gerissenen Kupplungsseil noch fahren, geht das überhaupt? Ja, falls Sie noch nicht diesen neumodischen schlüssellosen Zugang haben, sondern durch einen Knopf oder den Zündschlüssel ihr Auto starten. Halt. Erst erklären wir Ihnen die Methode und eventuelle Risiken und dann entscheiden Sie selbst.

Ihr Kupplungspedal trennt den Motor nicht mehr vom Getriebe. Im günstigeren Fall können Sie dann mit viel Umsicht, eingelegtem zweiten Gang und dem Starten des Motors direkt losfahren. Zugegeben, das ist nicht ganz ruckelfrei und schadet auch ein wenig dem Starter, aber was meinen Sie, was der sich z.B. von manchem unaufmerksamen oder unbedarften Zeitgenossen alles gefallen lassen muss.

Aus engen Parklücken (1) oder bergauf (2) kommen Sie so nicht weg. Da ist unter Umständen Schieben (1) angesagt oder das Anfahren im ersten Gang (2). Dann müssten Sie an einer verkehrsberuhigten Stelle den Gang noch einmal ohne Gas und mit leichter Gewalt herausnehmen, anhalten und den Motor erneut mit dem zweiten starten.

Das ist zwar nicht normal und auch nicht spritsparend, aber wir fahren jetzt so langsam, wie es der fließende Verkehr zulässt, im zweiten Gang auf möglich kurzem Weg aus der Stadt heraus. An jeder roten Ampel und bei jeder Vorfahrt, die wir beachten müssen, immer das gleiche Spiel. Ohne Gas Gang raus, anhalten, Motor aus und alles wieder von vorn, je seltener desto besser. Bei Stau bleiben Sie am besten gleich stehen, rufen den Abschleppdienst oder gehen erst einmal essen.

Am besten geht es ihrem Auto auf der nicht zu vollen Autobahn. Allerdings müssen Sie vorher noch in den höchsten Gang wechseln. Deshalb lassen Sie erst einmal den Motor im zweiten Gang ziemlich hoch drehen. Dann Gas wieder wegnehmen, den Gang heraus nehmen und mit maximal etwas über Leerlaufdrehzahl zügig in den höchsten Gang schalten. Mit ein wenig Gefühl macht das noch nicht einmal Geräusche.

Ja, Sie haben recht. Der Starter leidet je nach Anzahl der Stopps. Auf keinen Fall sollten Sie ihn weiter betätigen, wenn er keine Wirkung zeigt. Auch für die Getriebesynchronisation ist das kein Fest. Aber wer mit Gefühl an die Sache herangeht, kann höchstens bei ohnehin angeschlagenen Bauteilen einen ernsthaften Defekt erleiden. Und wer sich problemlos abschleppen lassen kann, macht eine solche Transaktion ohnehin nicht.

Kupplungsscheibe



Aufgabe

Für ruckfreies Einkuppeln sorgen, Toleranzen zwischen den Flächen der Druckplatte und des Schwungrades ausgleichen und beim einteiligen Schwungrad Resonanzen desGetriebes mindern.

Funktion

Auf dem Bild oben sind zusätzlich zur Trägerplatte noch links und rechts die federnden, manchmal auch leicht gewellten Zwischenlagen erkennbar. Auf denen sind die vorderen Beläge aufgenietet. Sie lassen die Reibbeläge im eingekuppelten Zustand gleichmäßig anliegen und ermöglichen damit ein weiches Anfahren. Innen ist die Kupplungsscheibe über eine Keil- oder Kerbverzahnung mit der Getriebeantriebswelle axial verschiebbar und drehfest verbunden.

Die Verzahnung ermöglicht der Kupplungsscheibe, sich nach dem Abheben des Druckrings von der Schwungscheibe zu lösen. Ist die Verschiebbarkeit z.B. durch Rost nicht gewährleistet oder hat die Kupplungsscheibe zu viel Schlag, so trennt die Kupplung nicht völlig und Geräusche beim Schalten zeigen, dass die Getriebesynchronisation belastet ist.

Beim Einkuppeln wird sie zwischen Druckplatte und Schwungrad eingeklemmt. Falls kein Zweimassen-Schwungrad montiert ist, sorgen in den Zwischenlagen tangential angebrachte Schraubenfedern (Bild innen), die eine begrenzte radiale Verdrehung zulassen, für eine Dämpfung von Getriebegeräuschen (Rasseln) und anderen Schwingungen.
Kupplungsbeläge werden aus organischen Materialien hergestellt. Die darin enthaltenen Harze dienen als Bindemittel.

Kontrolle

Soll die Kupplungsscheibe auf einen möglichen Defekt hin untersucht werden, ist neben der Sichtprüfung mit Kontrolle der Belagdicke u.U. auch eine Prüfung auf Scheibenschlag sinnvoll.

Wichtig

Ältere Beläge von Kupplungsscheiben können Asbest enthalten. Deren Belagstaub darf nicht eingeatmet werden.

Anforderungen an die Beläge
Hohe Wärmebeständigkeit
Große Verschleißfestigkeit
Auch bei hohen Temperaturen hoher Reibwert

Belagarten
organisch
metallisch
keramisch, gesintert


Kupplung - Reparatur



Achtung: Spezieller Befestigungssatz für SAC-Kupplung-Montage

Bevor Sie überhaupt anfangen, sollten zumindest der Preis einer kompletten Kupplung und deren Verfügbarkeit geklärt sein. Außerdem sollte sämtliches nötige Spezialwerkzeug vorhanden sein. Ohne Handbuch bzw. gültige Prüf- und Drehmomentwerte wird das nichts. Manchmal ist es klug, die voraussichtlichen Gesamtkosten mit dem Voranschlag einer vernünftigen Werkstatt und mit dem Restwert des Fahrzeugs zu vergleichen. Lohnt sich die Reparatur überhaupt?

Wir setzen grundsätzlich die Beachtung aller Unfallverhütungsvorschriften voraus. Da mit einem Ausbau der Kupplung in der Regel der Starter demontiert werden muss, ist es klug, alle Vorbereitungen zu treffen, dass der Starter ausgebaut werden kann. Denken Sie daran, dass die Radioanlage ihren Dienst nach dem Wiederanklemmen von der Eingabe eines Radiocodes abhängig macht. Beachten Sie weitere mögliche Probleme mit der Batterie, aber zumindest die Hauptleitung zum Starter muss frei sein.

Natürlich haben Sie vorher sichergestellt, dass der Fehler wirklich vom Inneren der Kupplung herrührt und nicht etwa von deren Betätigung. So haben Sie z.B. eine in höheren Gängen und bei Bergauffahrt schleifende (durchrutschende) Kupplung trotz genügend Spiel in der Betätigung bemerkt. Oder Sie können keinen Gang mehr schalten, ohne dass es kracht, obwohl sich der Ausrückhebel direkt an der Kupplung beim Treten des Pedals genügend weit bewegt.

Zum Erneuern der Kupplung wird in den allermeisten Fällen das Getriebe ausgebaut. Ganz selten muss der Motor gleichzeitig mit raus, wie z.B. beim Porsche 911. Dieser Sport- und auch Geländewagen verfügen evtl. über Allradantrieb, was den Aus-/Einbau noch einmal kompliziert. Da geht dann auch bei geübten Schraubern schon mal ein kompletter Arbeitstag drauf.

Bei Heckmotor-Oldtimern (z.B. Käfer) kann es auch vorkommen, dass der Motor alleine herausgenommen wird. Man demontiert ansonsten ein Gehäuse, in dem beim Frontmotor mit Hinterradantrieb nur das Getriebe steckt. Beim Frontantrieb enthält es zusätzlich noch den Achsantrieb. Bei Opel ließ sich früher die Getriebewelle zurückziehen. Das Getriebe blieb drin. Bei deren Nachfolgern wird es z.T. über Gewindestangen nur ein Stück herausgezogen.

Bevor es jetzt endlich losgeht, noch ein Hinweis. Wir fühlen uns an dieser Stelle verpflichtet, Sie auf einen in dem meisten Fällen nötigen Motorträger hinzuweisen, denn mit dem Ausbau des Getriebes verliert das Triebwerk mindestens eine wirksame Befestigung. So eine Stütze, die meist von oben quer über den Motorraum gespannt wird und die dann z.B. über eine Kette oder ein Seil den Motor oben hält, kann man sich auch selbst anfertigen.

Von unten ist ein Motor ungünstig zu stützen, weil die Wagenhöhe evtl. variiert wird und/oder die Ölwanne meist nicht angetastet werden darf. So eine Stütze kann im Eifer des Gefechtes auch leicht zur Seite gedrückt werden. Und was der fallende Motor nicht verletzt, das schafft vielleicht das durch abgerissene Schläuche auslaufende, immer noch heiße Kühlmittel.

Wenn Sie keinen Schlagschrauber haben, lösen Sie Radmuttern am besten, bevor Sie das Fahrzeug anheben. Dazu werden beim Frontantrieb in der Regel die Achsmuttern gehören. Vielleicht müssen ja auch Räder runter. Wenn Sie mich fragen, würde ich mir die schlimmsten Schrauben zuerst vornehmen. Dazu zählen die Befestigungen der Antriebswellen. Vielleicht nicht ganz so schlimm ist die Kardanwelle bei Hecktrieblern. Es gibt Fahrzeuge, da muss der Querlenker oder sogar das ganze Federbein abgebaut werden.

Bei den Arbeiten von unten ist zu Beginn das Abziehen irgendwelcher elektrischen oder sogar noch mechanischen (Tachowelle) Verbindungen wichtig. Dazu gehört natürlich auch ein eventuelles Masseband, das später keinesfalls vergessen werden darf. Danach müssen alle getriebeseitigen Stützen dran glauben und manchmal auch der/die Innenkotflügel. Moderne Autos erfordern auch den Abbau der Unterboden- Verkleidung. Müssen die Antriebswellen aus dem Achsantrieb herausgezogen werden, ist vielleicht das Ablassen des Getriebeöls sinnvoll.

Kompliziert ist mitunter die Kupplungsbetätigung. Ist Sie hydraulisch, dann sollte man eine Öffnung des Hydrauliksystems vermeiden und den Nehmerzylinder abschrauben und an der Leitung wegbinden. Geht das nicht, lässt man den Bremsflüssigkeitsbehälter bis ‚Min' leerlaufen und muss nachher (nur) die Kupplungsbetätigung entlüften. Bei einem Seil ist es auf den ersten Blick einfacher. Es wird ausgehängt. Hat es allerdings eine automatische Nachstellvorrichtung, dann kommen später gewisse Schwierigkeiten auf Sie zu. Es kann übrigens von unten der Ausbau der gesamten Abgasanlage nötig sein (Fiesta).

Vom Motorraum her sind weitere Arbeiten nötig. Auch hier müssen alle nötigen Steckverbindungen auseinander und der Starter abgebaut werden. Manchmal kompliziert sind Schaltgestänge bzw. Schaltseile (Bild 4). Suchen Sie eine Stelle, an der Sie diese aushängen können. Meiden Sie mögliche Veränderungen der Einstellung. Es soll Hecktriebler z.B. als Oldtimer geben, da muss die ganze Mittelkonsole entfernt werden. So weit, so schön.

Sind wir jetzt weit genug, um das Getriebe abzuschrauben? Eigentlich würden jetzt ein Helfer und/oder eine von diesen schönen, hydraulischen Hebeeinrichtungen gebraucht. Ist letzteres nicht zur Hand, wird der Helfer umso mehr gebraucht. Lassen Sie Sorgfalt walten beim Bau eines Tisches für das Getriebe. Bedenken Sie auch, dass dieses ein Stück vom Motor abrücken muss, damit es runter kann. Ich hoffe für Sie, dass am Ende der Motor oben im Auto hängt und das Getriebe sicher auf dem Boden liegt.

Am Getriebe nehmen wir höchsten noch wahr, ob sich viel (schwarzer) Reibbelag oder Öl in der Kupplungsglocke befindet, was den Austausch mindestens eines Simmerrings nach sich zieht. Ansonsten tragen wir es beiseite und widmen uns dem Motor. Nicht direkt losschrauben, erst anschauen. Hat sich z.B. das Ausrücklager eingeschliffen? Sind Zähne aus der Tellerfeder ausgebrochen? Sie werden einwenden, dass diese Teile eh neu kommen und Sie haben recht. Merken Sie sich trotzdem schon jetzt, wie herum die Kupplungsscheibe eingebaut ist!

Über kreuz werden die Schrauben an der Druckplatte in mehreren Etappen gelöst. Dann haben wir das Schwungrad vor uns. Hier ist aber wirklich die Kontrolle auf Riefen oder blaugelaufene Stellen durch Überhitzung sehr wichtig. Sind keine vorhanden, bleibt uns das Schwungrad erhalten. Sollte allerdings bei Öl in der Kupplungsglocke auch ein Verdacht auf die Motorseite fallen, muss die Dichtung dahinter erneuert werden.

Nein, Sie können noch nicht mit dem Einbau der Neuteile beginnen. Neuere Fahrzeuge haben ein Zweimassenschwungrad und das sollte geprüft werden. Hoffentlich haben Sie den möglichen Verdrehwinkel, der auf jeden Fall größer als 20° ist. Langsam muss die Möglichkeit zur Verdrehung des getriebeseitigen Schwungradteils gegenüber der Kurbelwelle immer schwerer werden. Auch das mögliche Kippspiel zwischen den beiden Schwungradhälften sollte geprüft werden.

Sie haben alle Teile gesäubert? Und schon den Karton mit Druckplatte, Kupplungsscheibe und Ausrücklager geöffnet. Überlegen Sie kurz, damit Sie keinen Fehler machen! Was sollte noch jetzt gemacht werden. Ein Beispiel wäre ein in der Kupplungsglocke integrierter Nehmerzylinder oder ein Zentralausrücker. Den könnte man mit austauschen, auch wenn er jetzt noch dicht ist. Immerhin wäre sonst wieder ein Getriebeausbau fällig.

In der Vorbereitung für den Wiedereinbau gibt es jetzt bei den Konstruktionen noch Zusatzarbeit, wo die Getriebewelle in der Mitte des Schwungrades bzw. in der Kurbelwelle gelagert ist. Hat Ihr Schwungrad in der Mitte ein Loch, dann bedarf das erhöhter Aufmerksamkeit. An dieser Stelle ist es nämlich leicht möglich mit einem Schlag Motor und Getriebe zu erledigen. Also, achten Sie auch eine Gleit- oder sogar Nadellagerung. Sind z.B. die Nadeln vollzählig, intakt und bleiben sie an den richtigen Stellen, wenn das Getriebe wieder eingebaut wird.

Nein, wir montieren die neue Kupplung erst, wenn wir die neue Kupplungsscheibe auf der Getriebeantriebswelle probiert haben (Bild 5). Ist sie dort formschlüssig? Lässt sie sich problemlos axial verschieben? Schmieren sollte man hier höchstens ein wenig. Vielleicht ein wenig die Auflage der Ausrückgabel (falls vorhanden) auf dem Ausrücklager. Z.B. Teflon oder ähnlicher Kunststoff sollte auf keinen Fall geschmiert werden. Die Neuteile reinigt man nur an den Anlaufflächen.

Die Schrauben am Rand der Druckplatte sollen wieder in Etappen und über kreuz angezogen werden. Spätestens hier muss erwähnt werden, dass für fast alle Muttern/Schrauben im Kfz ein Drehmomentwert existiert, der auch einzuhalten ist. Auch sollten Sie noch einen Moment warten, denn die Kupplungsscheibe muss genau mittig z.B. am Schwungrad dahinter ausgerichtet sein, sonst können Sie den Getriebeeinbau vergessen. Werkstätten haben dafür einfache Vorrichtungen (Bild 6). Können Sie sich in diesem Fall auf Ihre Augen verlassen?

Wir werden jetzt sehen, ob der Getriebeeinbau zum größten Murks des Jahrhunderts ausartet. Benutzen Sie bitte nur die Kraft Ihrer Arme. Hebelwirkung oder gar verlängernde Gewinde mit Muttern sind verboten. Wenn es so nicht geht, ist etwas faul (siehe oben), und dieser Fehler muss erst behoben werden. Wer jetzt würgt, riskiert später eine nicht exakt trennende Kupplung. Das war's dann.

Alles drin und dran? Sämtliche Elektrik und alle Massebänder. Die evtl. noch vorhandene Tachowelle? Kriegen Sie alle Gänge rein? Sind nach dem Wiedereinbau der Batterie alle Funktionen geprüft worden? Dann können wir uns jetzt noch dem Kupplungsseil mit automatischer Nachstellung widmen. Entweder Sie nehmen gleich ein neues (nicht billig) oder Sie lesen dazu hier weiter.

Alles fest, auch und besonders die Triebwerksbefestigungen, Räder und Antriebswellen? Dann prüfen wir jetzt den Anlasser, indem wir das Auto starten. Falls Sie keine ungewohnten Geräusche hören, könnten wir losfahren. Falls Ihr Auto noch über ein nachzustellendes Kupplungsseil verfügt, sollte die Kupplung etwa zwei Zentimeter vor Endstellung kommen, sonst noch einmal nachstellen. Der Rest ist nur die Frage, ob sich das Auto so wie gewohnt anfahren, kuppeln und schalten lässt.

Zentralausrücker



Man nennt die Kupplungsbetätigung mit dem außen liegenden Nehmerzylinder tatsächlich Semihydraulik, wobei 'semi' aus dem Lateinischen kommt und 'halb' heißt. Gemeint ist, dass nur die Hydraulik nicht bis an die Druckplatte heranreicht. Es gibt halt noch den Ausrückhebel.

Doppelkupplungen werden noch semihydraulisch betätigt ...

Wir konzentrieren uns aber jetzt auf die (Voll-)Hydraulik ohne Hebelmechanismus. Die entsprechende, vom Geberzylinder kommende Leitung führt uns also in die Kupplungsglocke und mündet in einem Ringzylinder. Dieses Bauteil wird Zentralausrücker genannt.

Früher hat man beim Kupplungswechsel das Ausrücklager mitgetauscht, nicht aber unbedingt den Nehmerzylinder, weil der leicht erreichbar war, wenn er nicht grade mit in der Kupplungsglocke war. Heute tauscht man mit dem Ausrücklager gleich auch den Zentralausrücker, weil man nach dem Zusammenbau nicht mehr dran kommt und weil er zusammen mit dem Ausrücklager ein Teil bildet.

Es geht sogar noch weiter. Bei einem sogenannten deckelfesten Zentralausrücker stützt sich dieser nicht an der Wand zum Getriebe hin ab, sondern bleibt mit dem Kupplungsdeckel verbunden, so dass er axiale Schwingungen mitmacht. Wäre er an der Wand der Kupplungsglocke befestigt, würden sich diese Schwingungen auf sein Ausrückverhalten bzw. auf das Kupplungspedal übertragen.

Womit wir jetzt nicht die Frage klären wollen, woher der Druck für das Ausrücken kommt. Neben dem gewöhnlichen Kupplungspedal kann also eine Art Kupplungsautomatik oder ein automatisiertes Schaltgetriebe vorliegen. Letztere bedürfen natürlich einer Sensorik, die in Kupplungzylindern integriert oder seitlich angebracht ist. Gerade das feinfühlige Einkuppeln ohne zu langes Schleifen, vielleicht erschwert durch große Last, gehört zu den schwierigsten Aufgaben auch moderner Elektronik.

Die Selbstnachstellung funktioniert im Prinzip wie bei der Semihydraulik. Das Gehäuse eines Zentralausrückers ist eher aus sehr temperaturfestem Kunststoff als aus Aluminium. Bei den nicht deckelfesten Ausrückern kann das Gehäuse mit dem Führungsrohr eine Einheit bilden. Die Verwendung von Kunststoff-Spritzguss gegenüber Aluminium ist natürlich auch eine Kostenfrage.

Mancher Zentralausrücker trägt eine rot gekennzeichnete Montagesicherung. Diese sollte man auf keinen Fall lösen, bevor die Montage nicht abgeschlossen ist. Wegen der dann zu befürchtenden Undichtigkeiten sollte man sie keinesfalls wieder verwenden, wenn man die Montagesicherung zu früh gelöst hat. Es gelten aber in jedem Fall die beiliegenden Montageanleitungen.

Kurzes Video mit semihydraulischer Betätigung ...


Trotz Werbung ...


Mehrscheibenkupplung 1



Aufgabe

Die Mehrscheiben-Ölbadkupplung ist eine relativ verschleißarme Möglichkeit, Motoren mit niedrigem Drehmoment mit Getrieben mit geringeren Ansprüchen an eine saubere Trennung zu verbinden. Sie kommt hauptsächlich bei Zweirädern vor.

Funktion

In beiden Bildern 2 und 3 stellt das Gehäuse eine Zahnradverbindung zum Getriebe her. Mit ihm sind durch Aussparungen die Beläge drehfest verbunden. Jeweils zwischen zwei Belägen greift eine Stahlscheibe, die mit ihren Öffnungen (Bild oben rechts) vom Motor angetrieben wird. Kommt das gesamte Paket unter Spannung, so greift die Kupplung. Mit dem Lösen hat dieser Kupplungstyp manchmal seine Schwierigkeiten, er neigt zum Kleben.



Mehrscheibenkupplung 2



Lösung

Das Drehmoment kommt aus dem Motor und wird bei eingerückter Kupplung von dem kleinen Zahnrad hinten rechts auf das große hinten links und damit auf das Getriebe übertragen.Rund um das Kugellager ist ein Halter an fünf Schrauben befestigt, der die Kupplungs(schrauben-)federn aufnimmt. Diese wiederum drücken den großen Deckel in Richtung Motor und sorgen für Kraftschluss im Lamellenpaket der Mehrscheibenkupplung. Wird der Deckel von einer Druckstange gegen die Federn nach außen gedrückt, so ist die Kupplung ausgerückt und es besteht keine kraftschlüssige Verbindung mehr zwischen der Kurbelwelle des Motors und dem großen Zahnrad.


Reibungskupplung 1



Reibwert, Federkraft, Reibfläche -> übertragbares Drehmoment

Die Trockenkupplung hat meist nur eine Kupplungsscheibe, deren Beläge speziell für trockene Reibung mit höherem Reibwert ausgelegt sind. Das übertragbare Drehmoment hängt außer von diesem von der Größe und Anzahl der Reibflächen und der Anpresskraft ab.

Schwungrad - Kupplungsscheibe - Anpressring

Schwungrad (1) und Anpressring (3) sind drehfest mit der Kurbelwelle (7) verbunden und geben das Drehmoment über die Reibbeläge der Kupplungsscheibe (2) an die Getriebeantriebswelle (6) weiter. Die Kupplungsscheibe wird zwischen Schwungrad (1) und Anpressring (3) festgeklemmt. Für den nötigen Anpressdruck sorgt die Kraft der Membranfeder (4). Kupplungsdeckel (5), Anpressring (3) und Membranfeder (4) zusammen werden auch als Kupplungsautomat bezeichnet.

Eine Kupplung kann durch Ziehen oder Drücken betätigt werden.

Man unterscheidet die gedrückte Ausführung (linkes Bild) hauptsächlich für Pkw und die gezogene Ausführung (rechtes Bild) hauptsächlich für Nfz. Letztere ist im direkten Vergleich etwas leichter und hat ein günstigeres Verhältnis von Betätigungs- und Anpresskraft. Bei betätigter Kupplung kann man jeweils das Lüftungsspiel zwischen Kupplungsscheibe und Schwungrad bzw. Druckplatte erkennen.

Der meiste Verschleiß etwa auf der Mitte des Pedalweges.

Im Druckpunkt während des Einkuppelns hat die Kupplungsscheibe den größten Verschleiß. Wird die Druckplatte vom Schwungrad weg bewegt, so ist keine Reibung mehr zu der Kupplungsscheibe vorhanden und die Verbindung ist gelöst. Diese Bewegung kann durch Seilzug, Gestänge oder Hydraulik erfolgen. Statt der Betätigung durch den/die Fahrer(in) ist auch ein elektrischer oder pneumatischer Stellmotor mit Steuergerät möglich.

Zweischeibenkupplung -> doppeltes übertragbares Drehmoment

Bei der Zweischeiben-Trockenkupplung kommen ein drehfest mit dem Schwungrad verbundener Anpressring (Zwischenscheibe) und eine zweite Kupplungsscheibe auf der Verzahnung der Getriebewelle hinzu. Durch die doppelte Anzahl der Reibflächen kann bei gleichem Durchmesser das doppelte Drehmoment übertragen werden.

Eine Kupplung kann schleifen, nicht trennen, rupfen.

Der häufigste Schaden an der Kupplung ist eine zu geringe Reibung (Schleifen) zwischen Kupplungsscheibe und Druckplatte bzw. Schwungrad. Er ist durch Ölundichtheit, Belagverschleiß, erlahmende Feder oder zu wenig Kupplungsspiel bedingt. Man merkt das z.B. beim Anfahren, wenn der Motor höher dreht als er eigentlich bei dieser Fahrgeschwindigkeit sollte.
Trennt die Kupplung nicht oder nicht vollständig, so sind eine schiefe Kupplungsscheibe, klebende Beläge, eine auf ihrer Verzahnung festgerostete Kupplungsscheibe, gebrochene Tangentialblattfedern oder ein zu großes Kupplungsspiel schuld. Wenn sich der Gang überhaupt noch einlegen lässt, macht hierbei zumindest der Gangwechsel Geräusche. Seltener ist die rupfende Kupplung durch ungleiche Belagauflage oder Öl auf der Kupplungsscheibe. Hierbei sieht auch der/die routinierte Fahrer(in) wie ein Anfänger aus. Eine neue Kupplungsscheibe ist mindestens fällig.

Durch Verschleiß wird Kupplungsspiel ohne Nachstellung kleiner.



Reibungskupplung 2



Aufgabe

Diese Bauart der Kupplung kommt bei Frontantrieb mit Quermotor vor. Sie braucht weniger Platz als die herkömmliche Kupplung mit Ausrücklager innerhalb der Kupplungsglocke in gedrückter Ausführung. Dadurch sind größere Motoren als z.B. Vierzylinder-Reihenmotoren möglich. Als kleiner Nebeneffekt kann das Ausrücklager ohne Getriebe- oder Motorausbau gewechselt werden.

Funktion

Das Ausrücklager wird außen am Getriebe angeordnet und betätigt die Kupplung über eine Druckstange. Bei dieser Kupplungsbauart ist der Kupplungsautomat motorseitig und das Schwungrad getriebeseitig angeordnet. Über die Druckstange und einen Teller wird das Innere der Membranfeder nach links verschoben. Der Druckring bewegt sich ebenfalls nach links und gibt die Kupplungsscheibe frei. Der Rest ist gleich der gedrückten Ausführung.

Wichtig

Die Konstruktion kommt hauptsächlich bei VW-Quermotoren vor. Hier kann sich in Verbindung mit dem Sechsganggetriebe das von außen erreichbare Lager in axialer Richtung lösen. Das führt zu Schwierigkeiten beim Gaswechsel bzw. -einlegen. Ein speziell angefertigter Deckel statt dem aus Kunststoff kann das Lager an seinem äußeren Ring festsetzen.


Schwungrad



Primäre Aufgaben

Das Schwungrad speichert Bewegungsenergie und hilft der Kurbelwelle, bei weniger als 4 Zylindern Leertakte und Totpunkte zu überwinden. Es sorgt bei steigender Belastung für einen langsameren Leistungsabfall des Motors. Das Zweimassen-Schwungrad mindert zusätzlich Drehschwingungen zwischen Kupplung und Antrieb.

Sekundäre Aufgaben

Das Schwungrad nimmt die Kupplung auf, ist sogar ein Teil von ihr. Wichtig für die einwandfreie Startfunktion ist der außen aufgeschrumpfte Zahnradkranz. Ist dieser beschädigt, spurt das Anlasserritzel zu Beginn des Startvorgangs schlecht ein oder an dessen Ende nicht aus.

In der Vergangenheit enthielt das Schwungrad auch noch Kerben für die Zündeinstellung. Später dann auch irgendwelche speziellen Materialanhäufungen, z.B. für den elektrischen OT-Geber als Impulsgeber. Im Zeitalter des Induktivgebers kann davon bisweilen noch ein Zahnkranz aus Blech übrig geblieben sein. Hier ist die Messung der Kurbelwellenstellung etwas genauer als an der Keilriemenscheibe, weil der Durchmesser größer ist.

Funktion

Eine runde, außen schwere Metallscheibe ist auf der einen Seite an der Kurbelwelle befestigt und auf der anderen über die Kupplung mit dem Getriebe (Achsantrieb). Sie dämpft Drehschwingungen und hilft beim Hubkolbenmotor Totpunkte zu überwinden. Bei Viertaktmotoren mit weniger als vier Zylindern hält sie genügend Trägheitsmoment für die Leertakte bereit. Dies ist umso größer, je weiter außen die Schwungmassen angebracht sind. Leichte Schwungräder sind für sehr sportliche Motoren geeignet, schwere halten bei hohem Leistungsgewicht die Drehzahl des Motors am Berg.

Als Zweimassenschwungrad (Bild) ist sie zweigeteilt. Ein Teil bestimmt nach wie vor das Schwingungsverhalten der Kurbelwelle mit, der andere hilft Resonanzen im Getriebe und im weiteren Antriebsstrang zu vermeiden. Beide sind durch innenliegende Schraubenfedern (Bild) und/oder Zahnräder miteinander verbunden. Dafür können evtl. die Torsionsfedern in der Kupplungsscheibe entfallen. Als Bild 3 ist noch einmal das komplette (aufgeschnittene) Zweimassenschwungrad mit zusätzlichem Planetentrieb zu sehen.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten für das Entstehen von Schwingungen. Es sind Drehschwingungen, die zündungsbedingt sind, besonders man ungleiche Drehmomentverteilung beim Dieselmotor oder starke Lastwechsel, die von der Bedienung her entstehen. Sie werden gedämpft, indem man den schwingenden Teilen eine Schwungmasse zuordnet und vom Antriebsstrang entkoppelt.

Schwungrad bearbeiten

Zweimassen-Schwungrad



Es gibt natürlich verschiedene Hersteller für Zweimassen-Schwungräder. Die einen bauen noch stützende Zahnräder ein, offensichtlich zu nichts anderem als der Lagerung gedacht, die anderen nehmen nur Gleitlager ein. Gemeinsam ist beiden, dass sie mit mehreren, in Umfangsrichtung angeordneten Schraubenfedern die beiden Massen gegeneinander abstützen. Diese können auch noch kleinere Federn enthalten, die eine Art Zwei-Feder-Wirkung, also ein abgestuftes Verhalten erzeugen.

Wichtig ist, dass Zweimassen-Schwungräder etwa zusammen mit einer Kupplungsreparatur geprüft werden. Das Bild oben zeigt es. Bei blockiertem Motor wird der getriebeseitige Teil des Schwungrades gegenüber dem motorseitigen verdreht. Hierbei gibt es verschiedene Sollwerte, teilweise bis über 20° hinaus. Ebenfalls wichtig ist das Kippspiel, hier mit einer Messuhr am gleichen Hebelarm ermittelt. Zugelassen sind je nach Antriebsart Werte bis zu erstaunlichen 1,6 mm und mehr.

Neuerdings dehnt sich der Anwendungsbereich der Zweimassen-Schwungräder bis in den Nutzfahrzeugbereich aus, denn Reisebusse können der geringeren Getriebegeräusche wegen damit ausgerüstet sein. Achten Sie übrigens darauf, bei Neuteilen das Fett an der Oberfläche zu entfernen. Aber Vorsicht, nicht in eine Waschmaschine geben, denn Zweimassen-Schwungräder haben häufig eine Fettfüllung.


Tellerfeder



Feder mit radialen Schlitzen

Die Membran- oder Tellerfeder ersetzt Übertragungselemente zwischen Kupplungsdeckel und Druckring und verringert die Betätigungskräfte für den/die Fahrer(in).

Mit Kippringen oder Bolzen am Kupplungsdeckel befestigt.

Eine von innen her mehrfach geschlitzte, leicht kegelförmige Scheibe aus Federstahl verbindet den Kupplungsdeckel mit dem Druckring. Durch ihre Vorspannung presst sie den Druckring im eingekuppelten Zustand gegen die Kupplungsscheibe. Zum Auskuppeln drückt der Ausrückmechanismus gegen die geschlitzten Segmente und zieht damit die Druckplatte zurück. Diese Konstruktion ergibt die größten Anpresskräfte im Druckpunkt. Bei weiter durchgetretenem Kupplungspedal nehmen diese bei der Tellerfeder im Gegensatz zu Schraubenfedern eher ab als zu.

Kippen durch Pedalbetätigung reduziert Pedalkraft.