Automatisches Kupplungssystem

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Dieser Artikel erläutert das Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten bei Fahrzeuggetrieben; zu anderen Bedeutungen siehe Automatische Kupplung (Begriffsklärung)

Ein Automatisches Kupplungssystem (AKS) Englisch Automatic Clutch System (ACS), ist ein selbständiges Kupplungssystem für Kraftfahrzeuggetriebe, bei dem das Öffnen (Auskuppeln) und Schließen der Kupplung (Einkuppeln) durch Sensorsignale ausgelöst und durch Hilfsantriebe getätigt wird. Der Kuppelvorgang direkt durch den Fahrer entfällt, ein Kupplungspedal ist nicht mehr notwendig.

Eine Kupplungsscheibe, das Haupttrennelement zwischen dem Schwungrad und dem Getriebe

Komponenten des Kupplungssystems[Bearbeiten]

Schaltungsauslösung[Bearbeiten]

Die Absicht des Fahrers zur Schaltungsauslösung wird durch einen Sensor (Drehpotentiometer) am Schalthebel erfasst.

Weitere den Steuerungsvorgang beeinflussende Sensorsignale sind:

Gangerkennung[Bearbeiten]

Sie wird durch zwei berührungslose Drehwinkelsensoren am Schaltgestänge im Getriebe erfasst. Zusätzlich zu den Sensorsignalen für Schaltabsicht und Gangerkennung erhält das Steuergerät noch Signale über den CAN-BUS vor den Steuergeräten der Motorsteuerung und der ABS/ASR- und ESP-Steuerung.

Wirkungsweise[Bearbeiten]

Zur Erfassung des jeweiligen Systemzustands verarbeitet das Steuergerät softwaregesteuert die Eingangssignale der Sensoren und übermittelt die Ausgangssignale an die Betätigungseinrichtungen (Stellglieder). Entsprechend deren Signalen wird die Kupplung geöffnet oder geschlossen.

Anfahren[Bearbeiten]

Aus den von den Sensoren für den Anfahrzustand weitergegebenen Eingangssignalen und den in der Software enthaltenen Kennfeldern errechnet das Steuergerät den optimalen Schlupf für den Anfahrvorgang.

Gangwechsel[Bearbeiten]

Der Sensor am Schalthebel meldet die Schaltabsicht des Fahrers. Das Steuergerät bewirkt über einen Elektromotor mit Schneckengetriebe eine Druckerzeugung im Geberzylinder. Dieser Druck öffnet über den hydraulischen Zentralausrücker (Nehmerzylinder) die Kupplung.

Nach dem Schalten melden die Gangerkennungssensoren, welcher Gang geschaltet wurde. Nun gibt das Steuergerät ein Signal an den Elektromotor mit Schneckengetriebe, was das Schließen der Kupplung mit einem definierten Schlupf bewirkt.

Das Fahrpedal muss beim Schalten nicht unbedingt zurückgenommen werden. Die Einspritzmenge wird über das Steuergerät automatisch reduziert und danach wieder erhöht.

Normaler Fahrbetrieb[Bearbeiten]

Um Drehschwingungen zu dämpfen, errechnet das Steuergerät aus den Signalen für die Motordrehzahl und Getriebeeingangsdrehzahl die Differenz, so dass bei Bedarf ein kontrollierter Schlupf eingestellt wird.

Lastwechsel[Bearbeiten]

Beim ruckartigen Betätigen des Fahrpedals wird das Aufschaukeln des Fahrzeuges (Bonanza-Effekt) in Grenzen gehalten, da die Kupplung kurzzeitig öffnet. Dadurch kann ruckfrei beschleunigt werden.

Zurückschalten auf glatter Fahrbahn[Bearbeiten]

Das Signal der blockierenden Antriebsräder wird vom Steuergerät so verarbeitet, dass die Kupplung beim Blockierbeginn öffnet und die Räder freigibt.

Merkmale[Bearbeiten]

  • Kein Kupplungspedal vorhanden
  • Günstiges Verschleißverfahren für Kupplungsbelag und Ausrücklager
  • Kein „Abwürgen“ des Motors beim Anfahren und Bremsen
  • Drehschwingungen des Motors werden durch Schlupf in der Kupplung gedämpft.
  • Weniger störende Lastwechselreaktionen.

Geschichte[Bearbeiten]

Eine vollständig mechanisch aufgebaute Lösung war der Mitte der 1950er Jahre von Fichtel & Sachs entwickelte „Saxomat“. Er wurde als Extra z. B. im DKW F93, dem VW Käfer und dem Taunus 12 M („Weltkugeltaunus“) von Ford angeboten. Ab 1959 war das System unter dem Namen „Olymat“ im Opel Rekord P1 lieferbar. Bei Daimler Benz gab es ebenfalls einen ähnlichen Kupplungsautomaten von Fichtel & Sachs mit der Bezeichnung Hydrak, der ab August 1957 in der Mercedes 219-Limousine gegen 450 DM Aufpreis, jedoch nur bei den Sechszylindermodellen, erhältlich war.

Mit einem ähnlichem System wurde von 1965 bis 1990 der Trabant P601 H (Hycomat) produziert. Die Kupplungsbetätigung erfolgte elektro-hydraulisch, es gab jedoch auch ein "Notpedal".

Während im Saxomat/Olymat eine fliehkraftgesteuerte Anfahrkupplung eingebaut war, hatte „Hydrak“ eine hydraulische Anfahrkupplung, die technisch aufwändiger und etwas komfortabler war. Für die Schaltvorgänge war eine zusätzliche mechanische Trockenkupplung vorhanden. Der vom Unterdruck des Motors betätigte Auskuppelvorgang wird elektrisch durch Berühren des Schalthebels aktiviert.

Heute[Bearbeiten]

Beispiele für Fahrzeuge mit hier beschriebenem modernem elektronischem halbautomatischem Getriebe sind der Renault Twingo "Easy", Golf Ecomatic, die Mercedes-Benz A-Klasse oder der Lexus SC. Beispiele für diese Art Kupplungssysteme sind z. B das EKS (Elektronisches-Kupplungs-System) oder das EKM (Elektronisches Kupplungsmanagement).

In Fahrzeugen mit Automatikgetrieben wird die manuelle Gangwahl manchmal als Halbautomatik-Betriebsart bezeichnet. Dabei wird der Schaltwunsch (herauf- oder herunterschalten) der Getriebeelektronik z. B. über Lenkradtasten mitgeteilt, das Kuppeln und Schalten übernimmt aber letztendlich das (Voll-)Automatikgetriebe (z. B. Tiptronic).

Literatur[Bearbeiten]

  • Vogel Medien Gruppe: Auto Fachmann 06/2004
  • Lexus SC – Reparaturleitfaden
  • Europa-Lehrmittel, Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik, Auflage 2001, Seite 392, ISBN 3-8085-2067-1
  • Bosch: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 22. Auflage, Seite 516