Trends im Motorenbau wie Downsizing stellen Entwickler vor große Herausforderungen. Eine davon ist, auftretende Torsionsschwingungen im Antriebsstrang zu eliminieren. Die Antriebsstrang-Spezialisten der Schaeffler-Marke LuK haben jetzt in Gestalt der Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer und Fliehkraftpendel eine wirtschaftliche Alternative entwickelt. In ihrer Wirksamkeit liegt diese unter dem Zweimassenschwungrad (ZMS) und oberhalb der Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer. Potenzielles Anwendungsgebiet sind Verbrennungsmotoren im Drehmomentbereich bis circa 250 Nm und hoher Zugkraft bereits bei niedriger Drehzahl.
Zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit von Verbrennungsmotoren für den Getriebeeingang werden in Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben bislang entweder Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfern oder Zweimassenschwungräder eingesetzt. Das seit über 30 Jahren bekannte ZMS ist unumstritten das stärkste Mittel zur Beruhigung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang. Vor etwa 10 Jahren konnte durch Einführung des ZMS mit Fliehkraftpendel dieses Isolationspotenzial noch einmal deutlich gesteigert werden. Daher wird das Wirkprinzip des Fliehkraftpendels von Schaeffler auch auf andere Antriebsstranglösungen übertragen. Im Torsionsdämpfer der Wandlerüberbrückungskupplung kommt es in Serie zum Einsatz. Auch die Anwendung innerhalb des konventionellen Antriebsstrang mit starrem Schwungrad und Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer wurde untersucht. Nach ersten Entwicklungsschritten vor einigen Jahren stellte sich heraus, dass die Erweiterung der Kupplungsscheibe (KS) um ein Fliehkraftpendel (FKP) eine besondere Herausforderung darstellt. Inzwischen ist jedoch eine Lösung gefunden und ein Großserieneinsatz in naher Zukunft vorgesehen.
Bei der konstruktiven Umsetzung der Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel gilt es, möglichst viel Pendelmasse effektiv und auf engstem Bauraum unterzubringen und dies bei gleichzeitig geringstmöglicher Erhöhung des Massenträgheitsmoments. Die entscheidende Innovation ist die Ausführung des Fliehkraftpendels als Trapezpendel. Die Pendelmasse eines Trapezpendels führt im Gegensatz zum Parallelpendel nicht nur eine seitliche Pendelbewegung, sondern zusätzlich eine Eigenrotationsbewegung aus. Als Trapezpendel erzielt die eingesetzte Masse höchste Effektivität, was auch im Sinne einer möglichst geringen Erhöhung des Massenträgheitsmoments ist.
Mit Prototypen und anhand von Simulationen wurden sechs verschiedene Fahrzeuge untersucht, um die Wirksamkeit zu demonstrieren.
Über alle untersuchten Fahrzeuge hinweg positioniert sich die Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel sowohl in ihrer Leistungsfähigkeit als auch in den Systemkosten mittig zwischen konventionellem System und ZMS. Es wird sogar die gleiche niedrigste fahrbare Drehzahl erreicht wie mit ZMS, sodass die gleiche verbrauchsgünstige Fahrweise möglich ist. Die KS mit FKP ist damit ein Produkt, mit dem zu angemessenen Kosten Komfortziele erfüllt werden können, wo ein konventionelles System nicht ausreicht und ein ZMS nicht zwingend nötig ist.
Zur Reduktion der Drehungleichförmigkeit von Verbrennungsmotoren für den Getriebeeingang werden in Fahrzeugen mit Handschaltgetrieben bislang entweder Kupplungsscheiben mit Torsionsdämpfern oder Zweimassenschwungräder eingesetzt. Das seit über 30 Jahren bekannte ZMS ist unumstritten das stärkste Mittel zur Beruhigung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang. Vor etwa 10 Jahren konnte durch Einführung des ZMS mit Fliehkraftpendel dieses Isolationspotenzial noch einmal deutlich gesteigert werden. Daher wird das Wirkprinzip des Fliehkraftpendels von Schaeffler auch auf andere Antriebsstranglösungen übertragen. Im Torsionsdämpfer der Wandlerüberbrückungskupplung kommt es in Serie zum Einsatz. Auch die Anwendung innerhalb des konventionellen Antriebsstrang mit starrem Schwungrad und Kupplungsscheibe mit Torsionsdämpfer wurde untersucht. Nach ersten Entwicklungsschritten vor einigen Jahren stellte sich heraus, dass die Erweiterung der Kupplungsscheibe (KS) um ein Fliehkraftpendel (FKP) eine besondere Herausforderung darstellt. Inzwischen ist jedoch eine Lösung gefunden und ein Großserieneinsatz in naher Zukunft vorgesehen.
Bei der konstruktiven Umsetzung der Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel gilt es, möglichst viel Pendelmasse effektiv und auf engstem Bauraum unterzubringen und dies bei gleichzeitig geringstmöglicher Erhöhung des Massenträgheitsmoments. Die entscheidende Innovation ist die Ausführung des Fliehkraftpendels als Trapezpendel. Die Pendelmasse eines Trapezpendels führt im Gegensatz zum Parallelpendel nicht nur eine seitliche Pendelbewegung, sondern zusätzlich eine Eigenrotationsbewegung aus. Als Trapezpendel erzielt die eingesetzte Masse höchste Effektivität, was auch im Sinne einer möglichst geringen Erhöhung des Massenträgheitsmoments ist.
Mit Prototypen und anhand von Simulationen wurden sechs verschiedene Fahrzeuge untersucht, um die Wirksamkeit zu demonstrieren.
Über alle untersuchten Fahrzeuge hinweg positioniert sich die Kupplungsscheibe mit Fliehkraftpendel sowohl in ihrer Leistungsfähigkeit als auch in den Systemkosten mittig zwischen konventionellem System und ZMS. Es wird sogar die gleiche niedrigste fahrbare Drehzahl erreicht wie mit ZMS, sodass die gleiche verbrauchsgünstige Fahrweise möglich ist. Die KS mit FKP ist damit ein Produkt, mit dem zu angemessenen Kosten Komfortziele erfüllt werden können, wo ein konventionelles System nicht ausreicht und ein ZMS nicht zwingend nötig ist.
