Flächenpressungsverteilung in nasslaufenden Lamellenkupplungen

Nasslaufende, von Öl durchströmte Lamellenkupplungen finden heute in vielen Bauformen Anwendung. Diese Systeme bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber trockenlaufenden Kupplungssystemen und ermöglichen damit sehr kompakte Bauformen mit hohen Leistungsdichten. Demgegenüber stehen jedoch hohe Anforderungen an nasslaufende Kupplungssysteme hinsichtlich der thermischen und mechanischen Belastbarkeit. Der Fokus liegt dabei stets auf dem Reibverhalten im tribologischen System aus Lamellen und Schmierstoff. Die Vorgänge im tribologischen System bestimmen maßgeblich das Betriebsverhalten einer nasslaufenden Lamellenkupplung. Für ein effizientes und leistungsfähiges Kupplungssystem ist eine genaue Auslegung des tribologischen Betriebsverhaltens notwendig. Dazu ist eine präzise Kenntnis der mechanischen und thermischen Betriebsgrößen entscheidend. Die im Reibkontakt wirkende Flächenpressung wirkt als zentrale Betriebsgröße direkt auf das Reibwertverhalten und damit auf die Leistungsfähigkeit des Kupplungssystems. Die Auslegung von Kupplungssystemen erfolgt heute unter der Annahme einer konstant wirkenden mittleren Flächenpressung im Betrieb. Die Reibflächentemperatur, welche die wesentliche Betriebsgrenze des tribologischen Systems definiert, hängt dabei direkt mit den wirkenden Flächenpressungen zusammen. Über die Auslegungsgröße hinaus ist die Verteilung und lokale Ausprägung der Flächenpressung heute nicht ausreichend untersucht. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der messtechnischen Erfassung der örtlich variierenden Flächenpressungen im Reibspalt einer nasslaufenden Lamellenkupplung. Dazu wird ein Messsystem mit hoher örtlicher Messauflösung eingesetzt, welches in einer Sensorlamelle eingebettet, direkt im tribologischen Reibspalt platziert werden kann. Neben der Untersuchung statischer Betriebszustände kann weiterhin die Veränderung der Flächenpressungsverteilung im rotierenden Lamellenpaket erfasst und analysiert werden. Die Inbetriebnahme der Sensorik und die experimentellen Messreihen finden am Reiblamellenprüfstand statt. Die ermittelten Daten zeigen erste Erkenntnisse über die reale Ausprägung und Verteilung der Flächenpressung im nasslaufenden Lamellenkontakt. Mithilfe der Homogenitätsindexsumme wurde ein Kennwert zur Beschreibung der Qualität der Verteilung gefunden und auf die Messdaten angewandt. Die erstmalige Anwendung der Sensorik in dem verwendeten Prüfaufbau ermöglicht es, die Flächenpressung mit einer hohen Auflösung zu werden. Die Zusammenhänge zwischen Pressungsniveau und Drehzahl auf die Verteilung der Flächenpressungen wurden ermittelt und beschrieben. Die Anwendung der Methodik, ergänzt durch statische und dynamische Experimente, bietet Potenzial für weitere Untersuchungen zu den Vorgängen im Reibspalt, um weitere Optimierungspotenziale nasslaufender Kupplungssysteme zu identifizieren.