Viskosekupplung (VCU)

Eine Viskosekupplung ist ein abgedichtetes, flüssigkeitsgefülltes Bauteil, das Drehmoment zwischen zwei rotierenden Wellen überträgt, sobald zwischen ihnen eine Drehzahldifferenz auftritt. Sie gewann als einfache, selbsttätige Möglichkeit an Bedeutung, den Antrieb in Allradfahrzeugen zu verteilen und innerhalb von Differenzialen eine Sperrwirkung bereitzustellen, ohne dass Sensoren, Elektronik oder ein Eingreifen des Fahrers nötig wären. Ihr Reiz lag in der Eleganz: ein rein mechanisches Bauteil, das im normalen Fahrbetrieb nichts tut und doch in dem Augenblick reagiert, in dem ein Rad die Haftung zu verlieren beginnt.

Im Inneren enthält die Einheit zwei ineinandergreifende Sätze dünner, gelochter oder geschlitzter Stahllamellen, von denen ein Satz mit der Eingangswelle und der andere mit der Ausgangswelle verzahnt ist, eingetaucht in eine hochviskose Silikonflüssigkeit innerhalb eines hermetisch abgedichteten Gehäuses. Drehen sich beide Wellen mit gleicher Drehzahl, laufen die Lamellen gemeinsam, und es wird nahezu kein Drehmoment übertragen. Sobald jedoch eine Drehzahldifferenz entsteht, scheren die Lamellen die zwischen ihnen liegende Silikonflüssigkeit. Diese Scherung erzeugt Wärme und führt dazu, dass die Flüssigkeit dickflüssiger wird und sich im Falle des sogenannten Hump-Effekts ausdehnt und die Lamellen vorübergehend fester miteinander verriegelt, wodurch das über die Kupplung übertragene Drehmoment sprunghaft ansteigt.

Für den Fahrer bleibt dieses Verhalten weitgehend unsichtbar, ist aber wertvoll. In einem zuschaltbaren Allradantrieb sitzt die Kupplung zwischen der ständig angetriebenen Achse und der zweiten Achse; drehen die primären Räder auf nasser oder loser Fahrbahn durch, lässt die entstehende Drehzahldifferenz die Kupplung versteifen und Drehmoment nach hinten oder vorn zu der Achse leiten, die noch Haftung besitzt. Dasselbe Prinzip begrenzt innerhalb eines Differenzials, um wie viel schneller ein Rad gegenüber seinem Partner drehen kann, und verbessert so die Traktion aus einer rutschigen Kurve heraus oder beim Anfahren.

Viskosekupplungen kamen ab den 1980er-Jahren in einer breiten Palette von Fahrzeugen vor, vom kompakten Kleinwagen mit zeitweisem Allradantrieb bis zu Kombis und sportlichen Limousinen mit einer mittigen Kupplung zwischen Vorder- und Hinterachse. Sie wurden geschätzt, weil sie kompakt, robust und wartungsfrei waren und sich problemlos in ansonsten konventionelle Antriebsstränge einfügten.

Ihre größte Schwäche ist die Ansprechzeit. Da die Drehmomentübertragung davon abhängt, dass sich eine Drehzahldifferenz aufbaut und die Flüssigkeit erwärmt, reagiert die Kupplung erst, nachdem bereits etwas Schlupf aufgetreten ist, und sie lässt sich nicht vorausschauend ansteuern. Anhaltender oder starker Schlupf kann das Silikon überhitzen, und eine verschlissene oder undichte Einheit kann entweder festgehen oder ihre Wirkung gänzlich verlieren; solche Schäden sind nicht wirtschaftlich instand zu setzen und erfordern einen Austausch.

Aus diesen Gründen wurde die Viskosekupplung weitgehend durch elektronisch geregelte Lamellenkupplungen abgelöst, etwa Einheiten der Haldex-Bauart, die das Eingreifen unter Softwaresteuerung sofort und vorausschauend verändern können. Dennoch bleibt sie ein wichtiger Bezugspunkt und ist eng verwandt mit dem Mittendifferenzial, dem Sperrdifferenzial und Lamellen-Verteilersystemen, die vergleichbare Aufgaben der Drehmomentverteilung auf andere Weise erfüllen.