Automatisches Kupplungssystem

Automatisches Kupplungssystem (AKS) Englisch: Automatic Clutch System (ACS), ist ein selbständiges Kupplungssystem für Kraftfahrzeuggetriebe bei dem das Öffnen der Kupplung (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

• Kupplung: Selbsteinstellende Membranfederkupplung mit hydraulischem Zentralausrücker.
• Sensoren für Schaltabsichtserkennung, Gangerkennung, Ausrückweg und Ausrückgeschwindigkeit.
• Steuergerät des Kupplungsystems
• Aktoren: Elektromotor, Schneckengetriebe, Geberzylinder, Nehmerzylinder.

Schaltungsauslösung

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

Weitere Sensorsignale die den Steuerungsvorgang beeinflussen sind:

• Zündschalter
• Motordrehzahl
• Gangerkennung
• Schaltabsichtserkennung
• Ausrückweg
• Fahrpedalstellung
• Fahrgeschwindigkeit
• Signale des Antiblockiersystems (ABS)
• Signale der Antriebsschlupfregelung (ASR)
• Signale des Elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP)
• Ausrückgeschwindigkeit

Gangerkennung

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

Zur Erfassung des jeweiligen Systemzustands erhält das Steuergerät von den Sensoren Eingangssignale, die es durch eine Kupplungs-Software verarbeitet und als Ausgangssignale an die Betätigungseinrichtungen (Stellglieder) übermittelt. Die Kupplung wird entsprechend den Signalen für Stellglieder geöffnet oder geschlossen.

Anfahren

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

Gangwechsel

Der Sensor am Schalthebel meldet die Schaltabsicht des Fahrers. Das Steuergerät bewirkt über einen Elektromotor mit Schneckengetriebe 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, wodurch das Schließen der Kupplung mit einem definierten Schlupf bewirkt wird.

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

Normaler Fahrbetrieb

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

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

Zurückschalten auf glatter Fahrbahn

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

Merkmale

• 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

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 erhältlich war. Bei Mercedes war „Hydrak“ nur den Sechszylindermodellen vorbehalten.

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 mechanischen Trockenkupplung vorhanden. Der vom Unterdruck des Motors betätigte Auskuppelvorgang wird elektrisch durch Berühren des Schalthebels aktiviert.

Heute

Beispiele für Fahrzeuge mit hier beschriebenem modernen elektronischen halbautomatischen 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 Kupplungs Management).

In Fahrzeug-Automatikgetrieben wird manchmal auch die manuelle Gangwahl 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

• 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