HiGtech är en projektgrupp på Högskolan i Gävle vilka konstruerar och bygger energisnåla tävlingsfordon. Ett av fordonen tävlar i Shell Eco Marathons prototypklass för bensindrivna förbränningsmotorer och drivs av en på högskolan konstruerad motor. Motorns effekt överförs till en kedjetransmission via en inköpt och modifierad centrifugalkoppling. Den nuvarande centrifugalkopplingen väger cirka 1,5 kg. Då en stor faktor för tävlingsresultatet är fordonets rullmotstånd, vilken beror av fordonets vikt, har målet med detta arbete varit att konstruera en specialanpassad centrifugalkoppling, vars vikt endast är hälften så stor som motorns nuvarande koppling. Experiment på motorn, en undersökning av befintliga centrifugalkopplingar samt en litteraturstudie har utförts vilket gav indata för konstruktionsarbetet. Centrifugalkopplingens diameter har optimerats med avseende på låg vikt, där massan av kopplingens nav, trumma och backar tagits fram och jämförts för olika diametrar. Backarnas massa har beräknats med en framtagen beräkningsmodell och navets samt trummans massor har tagits fram genom 3D-modellkoncept. Vidare har en centrifugalkoppling konstruerats av stål, anpassad för tävlingsfordonets motor med individuell justering av ingreppsvarvtalet för dess backar. Centrifugalkopplingens optimala diameter beräknades till 110 millimeter, vilket har resulterat i en totalvikt på den utvecklade kopplingen på cirka 730 g. En specifikationslista har tagits fram på lämpligt friktionsmaterial, dock krävs vidare tester för att säkerställa att önskad funktion uppnås på grund av vibrationer som kan uppstå, något som avgränsats bort i detta arbete. / HiGtech is a project group at the University of Gävle, in which students design and build energy efficient vehicles to compete with around the world. One of the vehicles is competing in the Shell Eco Marathon prototype class for gasoline-powered internal combustion engines and is driven by an on campus designed engine. The engine's power is transmitted to a chain transmission via a purchased and modified centrifugal clutch. The current centrifugal clutch weighs about 1.5 kg. An important factor for the outcome in the competition is the rolling resistance of the vehicle, which depends on its weight, the aim of this work has been to design a customized centrifugal clutch, whose weight is only half as large as the engine’s current clutch. Experiments on the engine, a survey of centrifugal clutches and a literature study has been performed which gave input for the design work. The diameter of the centrifugal clutch has been optimized for low weight, where the mass of the clutch hub, drum and shoes has been compared for the different diameters. The shoe mass has been calculated using a developed model and the hub and drum masses have been developed through a 3D model concept. Furthermore, a centrifugal clutch out of steel, adapted for the engine of the competing vehicle, has been developed, with individual adjustments of the engagement speed of its shoes. The optimal diameter of the centrifugal clutch was calculated to 110 millimeters, resulting in a total weight of the developed clutch of about 730 g. A list of specification has been developed for an appropriate choice of friction material, however, further testing is required to ensure that the desired functionality is achieved due to vibrations that may occur, this was however demarcated in this work.

Nasslaufende Lamellenkupplungen finden im Automobil immer mehr Anwendungen. Im Bezug auf die steigenden Motorleistungen, die Gewichtsoptimierungsmaßnamen und die hohen Ansprüche an Fahrdynamik nimmt die geforderte Leistungsdichte einer nasslaufenden Lamellenkupplung ständig zu. Die Lamellenkupplung wird oft nahe an ihrer Belastungsgrenze ausgelegt. Außerdem wachsen gleichzeitig die Anforderungen an ihre Schaltdynamik, das Komfortverhalten und die Lebensdauer. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Modellierung und Simulation von Reibung und Verschleiß nasslaufender Lamellenkupplungen, insbesondere der mit dem Papierreibbelag. Ein umfassendes Verständnis für die Reibungsvorgänge und Verschleißmechanismen stellt die Grundvoraussetzung für eine optimale Entwicklung der nasslaufenden Lamellenkupplung dar. Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden die wichtigsten Einflussgrößen auf das tribolgische System der Lamellenkupplung charakterisiert und die Wirkungen der tribologischen Beanspruchungsgrößen identifiziert. Zudem werden verschiedene Simulationsmodelle mit unterschiedlicher Modellierungstiefe erstellt. Dazu gehören Reibmodelle, Wärmeflussmodelle sowie Lebensdauermodelle, wobei die Reib- und Wärmeflussmodelle für die Lebensdauermodelle benötigt werden. Die hergeleiteten Modelle werden in die Simulationsumgebung implementiert und mit Hilfe eines Prüfstandsversuches verifiziert. Die validierten Modelle können für die Systemoptimierung und die Lebensdauerabsicherung der nasslaufenden Lamellenkupplungen effizient eingesetzt werden. Dies kann eine deutliche Reduktion der Entwicklungszeit sowie der Versuchskosten ermöglichen.

Nasslaufende Lamellenkupplungen finden im Automobil immer mehr Anwendungen. Im Bezug auf die steigenden Motorleistungen, die Gewichtsoptimierungsmaßnamen und die hohen Ansprüche an Fahrdynamik nimmt die geforderte Leistungsdichte einer nasslaufenden Lamellenkupplung ständig zu. Die Lamellenkupplung wird oft nahe an ihrer Belastungsgrenze ausgelegt. Außerdem wachsen gleichzeitig die Anforderungen an ihre Schaltdynamik, das Komfortverhalten und die Lebensdauer. Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Modellierung und Simulation von Reibung und Verschleiß nasslaufender Lamellenkupplungen, insbesondere der mit dem Papierreibbelag. Ein umfassendes Verständnis für die Reibungsvorgänge und Verschleißmechanismen stellt die Grundvoraussetzung für eine optimale Entwicklung der nasslaufenden Lamellenkupplung dar. Zur Lösung der gestellten Aufgabe werden die wichtigsten Einflussgrößen auf das tribolgische System der Lamellenkupplung charakterisiert und die Wirkungen der tribologischen Beanspruchungsgrößen identifiziert. Zudem werden verschiedene Simulationsmodelle mit unterschiedlicher Modellierungstiefe erstellt. Dazu gehören Reibmodelle, Wärmeflussmodelle sowie Lebensdauermodelle, wobei die Reib- und Wärmeflussmodelle für die Lebensdauermodelle benötigt werden. Die hergeleiteten Modelle werden in die Simulationsumgebung implementiert und mit Hilfe eines Prüfstandsversuches verifiziert. Die validierten Modelle können für die Systemoptimierung und die Lebensdauerabsicherung der nasslaufenden Lamellenkupplungen effizient eingesetzt werden. Dies kann eine deutliche Reduktion der Entwicklungszeit sowie der Versuchskosten ermöglichen.