Kupplung (Kraftfahrzeug)

Bei Kraftfahrzeugen spielt die Kupplung eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, Getriebe und Motor miteinander zu verbinden oder zu trennen. Diese essenzielle Verbindung kann auf mechanischem, elektrischem oder hydraulischem Weg erfolgen. Die Kupplung dient dazu, den Kraftfluss zwischen Motor und Schaltgetriebe zu unterbrechen, wenn der Gang gewechselt wird oder das Fahrzeug mit laufendem Motor stehen soll. Beim Anfahren wird mit der „schleifenden“ Kupplung die reibschlüssige Verbindung kontinuierlich erhöht, bis der vollständig eingekuppelte Zustand erreicht ist.

Reibscheibenpaket einer Zweirad-mehrscheibenkupplung (Honda CBR600RR)

Bei Autos wird oft die Einscheiben-Trockenkupplung verwendet.

Anderen Zwecken dienen die nichtlösbaren Kupplungen.

In den meisten Motorrädern ist eine Mehrscheibennasskupplung eingebaut. Sie läuft innerhalb des Motors bzw. Getriebes im Ölbad.[1] Ihre Bauform ermöglicht vergleichsweise geringe Abmessungen.[2][3]

Untergliederung

Kraftfahrzeugkupplung, geöffnet
hinten: Motor mit Schwungscheibe (mit Zahnkranz für den Anlasser)
Mitte: Kupplungsscheibe
vorn: Deckel (Druckscheibe und Tellerfeder z. T. verdeckt)
Schnitt einer Kraftfahrzeug-Kupplung
A: verbindend (eingekuppelt)
B: gelöst (ausgekuppelt)
1 Motorkurbelwelle
2 Motorschwungscheibe
3 Kupplungsscheibe
4 Druckscheibe
5 Membranfeder
6 Getriebewelle
7 Ausrückring
8 Deckel
9 Stützscheiben
10 Stützbolzen
11 Anschlagbund
Kupplungsscheibe mit ringförmigem Reibbelag und verdrehbarer Druckfederkupplung zwischen Ring und mittigem Abtrieb zur Schwingungsentkopplung

Lösbare Kupplung

Die beim PKW fuß-, beim Motorrad handbetätigte lösbare Kupplung zwischen Motor und Schaltgetriebe ist aufgrund der hohen Verbreitung die bekannteste Kupplung überhaupt. Sie ist eine kraftschlüssige Kupplung, die das Anfahren und das Wechseln der Getriebestufen erst ermöglicht.

Zum Wechseln der Getriebestufen („Gänge“) muss die Drehmomentübertragung unterbrochen werden, damit das gewünschte Zahnradpaar (= Gang) in gegenseitigen Eingriff gebracht werden kann. Bei den heutigen Synchrongetrieben erfolgt die dazu notwendige Drehzahlanpassung der beiden Zahnräder mit Hilfe von Synchronringen. Beim Wiederherstellen der Verbindung zwischen Motor und Getriebe wird ein etwaiger Drehzahlunterschied durch kurzzeitigen Schlupf in der Kupplung überbrückt.

Üblicherweise wird eine beidseitig mit ringförmigen Reibbelägen versehene Kupplungsscheibe (3) zwischen zwei an der Motorkurbelwelle (1) befestigten Scheiben eingeklemmt. Die eine Scheibe ist die mit der Kurbelwelle[4] starr verbundene Schwungscheibe (2), die andere ist die mitdrehende sogenannte Topf-/Druckscheibe (4), die mit einer Membranfeder (5) gegen die Schwungscheibe gepresst wird. Die Kupplungsscheibe ist mittels einer Zahnkupplung mit der Getriebewelle (6) drehstarr verbunden.

Zum Lösen wird die Membranfeder, die mit ihrem äußeren Rand über die Topfscheibe auf die Kupplungsscheibe drückt, „abgehoben“, indem sie an ihrem inneren Rand axial verspannt wird. Der Ausrückring (7) wird mit Fußkraft vom Kupplungspedal aus gegen die Membranfeder gedrückt, die sich umstülpt (Verdrehen um die Stützlager (10)/(11)). Die Topfscheibe entfernt sich etwas von der Kupplungs- und der Schwungscheibe.

Nichtlösbare Kupplungen in Kraftfahrzeugen

Zur Übertragung der Leistung vom Frontmotor zum Hinterradantrieb dient in der Regel eine Kardanwelle. Diese ist mit der Ausgangswelle des Getriebes mit einem Kardangelenk verbunden. Diese winkelbewegliche Kupplung erlaubt die gefederte Vertikalbewegung der Hinterachse relativ zum im Prinzip fest eingebauten Getriebe. Das oder ein weiteres Kardangelenk kann sich auch in einer geteilten Kardanwelle befinden.

Wenn die angetriebenen Hinterräder eines Kraftwagens nicht mit einer starren Achse verbunden sind, sondern sich einzeln elastisch gegen das Fahrzeug bewegen, werden die zwei Halbachsen auch oft mittels Kardangelenken am Hinterachsdifferential und an den Rädern verbunden. Bei Vorderradantrieb sind die Räder vertikal gefedert und werden zusätzlich eingelenkt. Weil die Drehübertragung in abgewinkelter Lage über eine Umdrehung zu stark schwankt, werden gleichmäßig übertragende homokinetische Gelenke verwendet.

Die Hardyscheibe ist mit dem Kardangelenk verwandt. Sie enthält eine Gummischeibe, die bei Winkelausschlägen zwischen den beiden Wellen und bei Drehstößen elastisch verformt wird.

Drehelastische Kupplung in einer Kupplungsscheibe (nicht lösbar)

Der äußere Teil der Kupplungsscheibe mit den Reibringen ist mit der Nabe mit der Verzahnung für die Verbindung mit der Getriebeeingangswelle drehelastisch verbunden. Die eingebauten Druckfedern fangen Drehmoment- und Drehgeschwindigkeitsstöße ab.

Nasskupplungen

Nasskupplungen laufen überwiegend im Ölbad („nass“). Dabei dient das Öl auch zur Wärmeabfuhr und erhöht so die mögliche Reibleistung in der Kupplung. Eine Trockenkupplung bräuchte entsprechend eine größere Reibfläche.[5] Aufgrund der sie umgebenden Flüssigkeit ist der Belagwechsel der Nasskupplung aufwändiger als bei einer Trockenkupplung.[6]

Kupplungspedal und -hebel

Fußraum eines Pkw, links das Kupplungspedal

Die Betätigungseinrichtung der Kupplung beim Auto ist das Kupplungspedal. Bei Zweirädern ist es ein Hebel am Lenker. Bei Rennwagen wird die Kupplung, die nur beim Anfahren aus dem Stand verwendet wird, über einen Hebel am Lenkrad bedient.

Siehe auch

Literatur

  • August Schalitz: Kupplungs-Atlas: Bauarten und Auslegung von Kupplungen und Bremsen. 4., geänderte und erweiterte Auflage. A.G.T-Verlag Thum, Ludwigsburg 1975.
  • Heinz Peeken, Christoph Troeder: Elastische Kupplungen: Ausführungen, Eigenschaften, Berechnungen. Springer, Berlin 1986, ISBN 3-540-13933-8.
  • Siegfried Winkelmann, Harry Harmuth: Schaltbare Reibkupplungen: Grundlagen, Eigenschaften, Konstruktionen. Springer, Berlin 1985, ISBN 3-540-13755-6.

Einzelnachweise und Bemerkungen

  1. Werkstatt: Kupplungswechsel, Teil 1: So wechseln Sie die Kupplung an Ihrem Motorrad. 3. August 2011, abgerufen am 23. April 2024.
  2. Red. Oldtimer Markt: Mehrscheibenkupplung: Für enge Räume. In: oldtimer-markt.de. 27. Juni 2012, abgerufen am 30. Juni 2024.
  3. Martina Wagner: Mehrscheibenkupplung. In: techniklexikon.net. Abgerufen am 30. Juni 2024.
  4. Bei kleineren Motoren - speziell Motorradmotoren - kommt auch die Anordnung der Kupplung auf der Getriebeeingangswelle vor, die parallel zur Kurbelwelle liegt.
  5. ggo: Seite 2: Trocken nachgelegt – das neue 7-Gang-DSG von VW. In: heise.de. 5. Februar 2008, abgerufen am 30. Juni 2024.
  6. Werner Koch: Trockenkupplung und Ölbadkupplung Vorteile und Nachteile. In: motorradonline.de. 2. Februar 2019, abgerufen am 30. Juni 2024.
Wiktionary: Kupplung – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Commons: Clutches – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Schnitt einer Einscheiben-Trockenkupplung eines Kraftfahrzeugs

Schaltstellungen

A: eingekuppelt
B: ausgekuppelt
  1. Welle des Antriebmotors
  2. Schwungrad mit feststehender Kupplungsscheibe
  3. Reibscheibe
  4. Druckscheibe
  5. Membran-Blattfederscheibe
  6. Getriebewelle
  7. Schubbuchse
  8. Deckelscheibe
  9. Stützscheiben
  10. Stützbolzen
  11. Anschlagbund
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Teardown of CBR600 engine and transmission
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Kupplung an einem VW 1.4l TSI Motor