Kleines Lager, große Wirkung Weniger Emissionen und mehr Reichweite dank neuem Hochleistungskugellager von Schaeffler

02.05.2022 | Herzogenaurach

• Weltneuheit: Kugellager mit integrierter Schleuderscheibe von Schaeffler vereint erstmals Vorteile von zwei Lager-Bauformen.
• Matthias Zink: „Mit dem neuen Kugellager machen wir Antriebe noch effizienter und die Elektromobilität noch alltagstauglicher.“
• Mehr Effizienz: Lager sorgt für weniger CO2-Emissionen und mehr Reichweite bei E-Fahrzeugen.
• Mehr Nachhaltigkeit: Mehr Leistung ermöglicht Downsizing von Lager und Getriebe und reduziert so Emissionen weiter.

Sie bewegen die Welt, denn – egal ob E-Autos, Hybridfahrzeuge oder Verbrenner – kein Antrieb kommt ohne Lager aus. Schaeffler hat nun ein spezielles Hochleistungskugellager mit integrierter Schleuderscheibe entwickelt. Es sorgt bei Fahrzeugen mit Verbrennungs- und Hybridantrieb für geringere CO2-Emissionen. Autofahrer von Stromern profitieren davon, dass sie mit einer Batterieladung weiter fahren können. Dabei wiegt das Lager gerade einmal rund 300 Gramm und misst – je nach Anwendung – zwischen fünf und zehn Zentimeter im Durchmesser. „Innovationskraft ist ein entscheidender Faktor für den Unternehmenserfolg von Schaeffler und unser Automotive-Geschäft“, sagt Matthias Zink, Vorstand Automotive Technologies der Schaeffler AG. „Mit dem neuen Kugellager machen wir Antriebe noch effizienter und die Elektromobilität noch alltagstauglicher.“

Erste Automobilhersteller setzen das neue Kugellager seit 2021 in Hybrid- und Doppelkupplungsgetrieben in Serie ein; mit weiteren Herstellern arbeitet der Automobil- und Industriezulieferer zudem in Entwicklungsprojekten an der Serieneinführung. Zudem überträgt das Unternehmen die zum Patent angemeldete Technologie in immer neue Anwendungsfelder seines Lagergeschäfts, auch in reine Elektrofahrzeuge. Zuletzt war das Lager zudem unter den Finalisten für den Deutschen Innovationspreis 2022 in der Kategorie Großunternehmen.

Das Beste aus zwei Bauformen
Kugellager sind entweder an den Seiten offen – man spricht von einem offenen Lager – oder sie haben Dichtungen aus Spezialgummi. Bei diesen abgedichteten Lagern wird Schmutz von Kugeln und Laufbahnen der Lagerringe abgehalten. Das bedeutet weniger Verschleiß und somit eine längere Lebensdauer. Nachteil ist jedoch eine höhere Reibung im Lager, wodurch wertvolle Energie verloren geht. In offenen Lagern wird diese Reibung reduziert, aber sie gehen wegen des fehlenden Schmutzschutzes schneller kaputt. Ein Dilemma. Mit dem Hochleistungskugellager mit Schleuderscheibe hat Schaeffler ein weltweit einzigartiges Lager entwickelt, das die Vorteile eines offenen mit denen eines abgedichteten Lagers verbindet. Damit geht im Lager deutlich weniger Energie in Form von Reibung verloren. „Weniger Reibung bedeutet, dass die Antriebsenergie effizienter genutzt wird. Das wiederrum reduziert Emissionen und erhöht die Reichweite von Elektroautos“, sagt Dr. Dieter Eireiner, Leiter des Unternehmensbereichs Lager bei Schaeffler.

Das Besondere des neuen Lagers: Die sonst an den Außenseiten des Lagers fest fixierten Gummidichtungen werden durch eine speziell designte Zentrifugalscheibe, auch Schleuderscheibe genannt, im Innenring ersetzt. Sie hält – ähnlich wie bei einem abgedichteten Lager – Verschmutzungen ab. Da sie sich jedoch frei dreht, erzeugt das Lager rund 80 Prozent weniger Reibung als mit herkömmlichen Dichtungen. Das Ergebnis ist eine CO2-Reduzierung um bis zu 0,3 Gramm pro Kilometer und Fahrzeug. Die Verringerung der Verluste um bis zu 30 Watt pro Lager kann zudem die Reichweite von Elektrofahrzeugen um bis zu ein Prozent erhöhen. „Effiziente Lagerlösungen spielen für die nachhaltige Mobilität eine wichtige Rolle. Mit unserem neuen Lager zeigt Schaeffler, dass kleine Änderungen Großes bewirken können“, sagt Eireiner. Gleichzeitig hält das Schleuderscheibenlager deutlich länger: Verglichen mit einem offenen Lager steigt die Lebensdauer um bis zu Faktor zehn, im Vergleich zu herkömmlichen abgedichteten Kugellagern verdoppelt sie sich. Das bedeutet, dass sowohl Lager als auch Getriebe künftig kleiner dimensioniert werden können, was wiederrum Material und Gewicht einspart.

Kugellager für mehr Effizienz im E-Antrieb
Schaeffler entwickelt und fertigt Nadellager seit über 70 Jahren. 2001 übernahm das Unternehmen die FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG in Schweinfurt und erweiterte sein Wälzlagerportfolio damit deutlich. Lager sind sowohl für die Automobilindustrie als auch im Maschinen- und Getriebebau unverzichtbar. Auch reine Elektrofahrzeuge kommen nicht ohne sie aus. Bei E-Autos reicht zwar oft ein Gang aus, um flott los flitzen zu können, aber auch sie nutzen ein sogenanntes Reduktionsgetriebe, das die Drehzahl des Elektromotors um einen festgelegten Faktor reduziert und ihn damit sowohl für niedrige als auch hohe Touren handhabbar macht. Da immer mehr elektrische Maschinen Drehzahlen bis 20.000 Umdrehungen pro Minute erreichen, bedeutet das höhere Anforderungen an Konstruktion, Material und Beschichtung von Getrieben und den darin enthaltenen Lagern. „Der Wandel hin zu elektrischen Antrieben ist ein Innovationstreiber für die Lagerentwicklung“, sagt Eireiner. Dafür verbindet das Unternehmen sein umfassendes Gesamtsystemverständnis sowohl in Bezug auf die Lagertechnik als auch elektrifizierte Antriebssysteme. Auf dieser Basis entstehen bei Schaeffler beispielsweise auch Lager, die insbesondere in E-Antrieben mit 800 Volt Betriebsspannung oder mit Siliziumcarbid-Halbleitern in der Leistungselektronik strominduzierte Schäden vermeiden.