Das Wälzlager – Klassischer Innovationsträger
ATZblog | 1. August 2008
Die automobile Welt ist in Bewegung. Unter dem zunehmenden Druck der strengen Gesetzgebung bezogen auf die Emissionswerte des Automobils bewertet die Branche Megatrends neu – wie ein steigendes Mobilitätsbedürfnis und die Ausweitung des Umweltschutzes. Um nachhaltig zu wirtschaften, setzt die Automobilindustrie auf “Blockbuster-Innovationen”, die als Schrittmacher der Branche die Zukunft prägen sollen.
Ohne Zweifel leisten neue Konzepte wie Hybridantriebe oder neue Batterietechnologien der nachhaltigen Entwicklung Vorschub. Aber auch im Detail ist Innovation im Dienste des Umwelt- und Klimaschutzes möglich. Scheinbar kleine Lösungen, die in ihrer Summe signifikant zu mehr Effizienz und weniger Verbrauch beitragen, haben es verdient, für Anwendungen bewertet und berücksichtigt zu werden.
Zum Beispiel Kugellager statt Kegelrollenlager: Wälzlager vermindern die Reibung und steigern den Wirkungsgrad eines Systems, wo immer Dinge in Bewegung sind und mechanische Arbeit verrichtet wird – ob im Motor, im Getriebe oder im Fahrwerk eines Automobils. Allerdings ist Lager nicht gleich Lager: Doppel- oder vierreihige Schrägkugellager ersetzen herkömmliche Kegelrollenlager, reduzieren so die Reibung und steigern die Effizienz. Das Konzept ist dabei ebenso einfach wie effektiv: Die Kegelrollenreihe wird durch zwei Kugellagerreihen mit unterschiedlichem Wälzkörperdurchmesser ersetzt. Die Punktkontakte der Kugeln anstelle des Linienkontaktes der Kegelrollen sowie der Wegfall der Bordreibung reduzieren die Lagerreibung um etwa 50 %. Wer sich also bisher fragte, warum ein Lager gleichzeitig als „Heizung“ fungieren muss, wird erleichtert sein: Die Betriebstemperatur sinkt deutlich, Energie wird nicht mehr in Form von abgestrahlter Wärme verschwendet.
Vierreihige Schrägkugellager ersetzen die Kegelrollenlager zum Beispiel im Radlager von Transportern, SUVs und leichten Nutzfahrzeugen: Der Verbrauch sinkt um bis zu 1,5 %, die Kurvensteifigkeit wird verbessert. Selbstverständlich ist das neue Radlagerkonzept bauraumneutral und berücksichtigt den Einsatz von Sensoren. Zweireihige Tandem-Schrägkugellager kommen in Achsgetrieben von Pkw zum Einsatz und sparen ebenfalls etwa 1,5 % Kraftstoff. Da die Betriebstemperatur um bis zu 40 °C abgesenkt wird, können die Kühlrippen am Gehäuse des Differenzials entfallen, die Konstruktion wird einfacher und kostengünstiger.
Zum Beispiel Nadellager statt Gleitlager: Käfig geführte Nadellager, die hohe Robustheit und geringe Reibung in sich vereinen, sind prädestiniert für die Ansprüche, die moderne, leistungsstarke Motoren an ihre Lagerung stellen. So hat sich der Ersatz von Gleit- durch Nadellager bei der Ausgleichswellen-Lagerung in Serie bewährt, bei Kurbel- und Nockenwellen ist er ohne akustische Einbußen darstellbar, reduziert Reibung und Ölbedarf und ist so mit einer signifikanten Kraftstoffeinsparung verbunden.
Zum Beispiel Beschichtung statt Reibung: Leistungsfähige Beschichtungen reduzieren die Reibung und optimieren die Funktionalität von Oberflächen auch für andere Zielparameter, wie Verschleißfestigkeit, Optik sowie elektrische und thermische Leitfähigkeit. Beschichtete Lager überzeugen durch verbesserten Verschleiß- und Korrosionsschutz, die bei weniger Reibung in einer höheren Leistungsfähigkeit und Lebensdauer der Lager resultieren. Auch bei Mangelschmierung sind die Bauteile haltbarer. An Lager- und Kontaktstellen im Automobil können also mehrere Prozent des Gesamtenergiebedarfs eingespart werden – es lohnt sich, diese Potenziale zu heben.
(Autor: Dr.-Ing. Peter Gutzmer, Geschäftsleitung Technische Produktentwicklung, Stellvertretender Vorsitzender Sparte Automotive, Schaeffler Gruppe / Wissenschaftlicher Beirat ATZ)
