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Ausgewählte Ausgabe: 09-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Neuartige Lagerungslösungen für effizientere Fahrzeuggetriebe

Wälzlager für Fahrzeuggetriebe sollen zahlreichen Anforderungen gerecht werden – zum Teil sogar widersprüchlichen. Allerdings gibt es inzwischen neuartige Lager-Konstruktionsansätze, mit denen sich eine solche Herausforderung meistern lässt: Innovative Wälzlager-Konzepte bieten vielfältige Vorteile in punkto Montage, Effizienz und Leistung von modernen Getrieben.


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Geringere Ressourcenverschwendung in punkto Produktion und Verbrauch: ein Getriebelager-Konzept auf Basis eines Los- und Festlager-Ansatzes von SKF

Wälzlager in Fahrzeuggetrieben müssen hohe Belastungen aufnehmen. Sie sollen eine Laufleistung von mindestens 300 000 km erreichen und robust genug sein, um auch unsachgemäßen Gebrauch zu überleben. Und nebenbei soll ihre Steifigkeit ausreichen, um Schwingungen und Geräuschen ent-gegenzuwirken.
Gleichzeitig wünschen sich die Konstrukteure von Getrieben aber auch kompaktere Lager mit geringerer Reibung (zur Reduktion des CO2-Ausstoßes) sowie eine optimale Kosteneffizienz und nicht zuletzt die welt-weite Verfügbarkeit solcher Lager. Ein Anforderungsgeflecht wie dieses verlangt nach der Entwicklung neuartiger Lagerungskonzepte.

Kegelrollenlager adé

Bei den bis dato üblichen Getriebekonstruktionen sind an beiden Enden der Welle vorgespannte Kegelrollenlager verbaut. Dieses Prinzip bietet sowohl eine hohe Leistungsdichte als auch eine hohe Steifigkeit. Nachteilig ist jedoch, dass die Lageranstellung mit Vorspannung aufwendig ist und sich diese während des Betriebs durch temperaturbedingte Dehnungen der Komponenten verändert.
Aus diesen Gründen erfreut sich eine alternative Lageranordnung zunehmender Beliebtheit: Das Fest-Loslager-Konzept. Dabei nimmt ein Rillenkugellager als Festlager sowohl Radial- als auch Axialkräfte auf. Am anderen Ende der Welle kümmert sich ein Zylinderrollenlager – als Loslager – um die Aufnahme von reinen Radiallasten. Der Vorteil: Diese Konstruktionsvariante ist weitgehend unempfindlich gegenüber Wärmedehnungen. Außerdem wird die Reibung reduziert, was während der Fahrt bis zu drei Gramm weniger CO2 pro Kilometer bei einem typischen 6-Gang-Schaltgetriebe bedeuten kann.

Fest- und Loslager befestigen

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Für hoch effiziente Getriebe besser als konventionelle Kegelrollenlager-Konzepte: Lagerhalterung für eine Kombination aus Rillenkugel- und Zylinderrollenlager

Leider ist ein Rillenkugellager aber weniger tragfähig als ein Kegelrollenlager, und seine axiale Steifigkeit hinkt ebenfalls hinterher. Zum Glück lässt sich die vergleichsweise geringe axiale Steifigkeit des Rillenkugellagers durch eine veränderte Einbauweise dieser Lager ins Getriebe kompensieren.
Normalerweise wird der Außenring im Gehäuse mit einem Sprengring fixiert. Die Montage des Sprengrings erfordert jedoch eine Spielpassung, welche eine axiale Beweglichkeit des Lagers im Gehäuse ermöglicht. Die somit „eingebaute Bewegungsfreiheit“ des Lagers kann den Zahneingriff beeinträchtigen, außerdem die Schaltpräzision herabsetzen und das Geräusch- und Schwingungsverhalten verschlechtern.

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Autoren

 Thomas M. Wolf

Manager Application Engineering Bearing Sales Germany im Bereich Automotive Market, SKF

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