Wenn Kugellager zehnmal länger leben...
In Japan haben sie sich schon in der Praxis bewährt, nun sollen sie auch die europäische Automobilwelt erobern: Die Rede ist von den EQTF-Kugellagern, die NSK für die neuen kompakten, leichten und spritsparenden Pkw-Getriebe entwickelt hat. Die Getriebelager halten trotz höherer Anforderungen deutlich länger und ermöglichen ein Downsizing.
Um den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemissionen zu senken, sind leichte, kompakte und reibungsarme Getriebe gefragt. „Im Folge dieser Entwicklung kommen aber auch niedrigviskose Getriebeöle zum Einsatz“, erklärt Michael Hackstein, Senior Project Engineer Drivetrain bei der NSK Deutschland GmbH in Ratingen. Der dünnere Ölfilm sorge aber dafür, dass die Oberflächen der Kugeln und Laufbahnen sehr empfindlich auf Verschleiß reagieren. Entsprechend hoch fallen die neuen Anforderungen an Kugellager aus.
Die Entwicklungsaufgabe für NSK lautete daher: Verbessern der Qualität und Beschaffenheit der Oberflächen, damit sie trotz der dünneren Ölfilme noch länger halten. Dazu gilt es allerdings, die Oberfläche der Wälzelemente so lange wie möglich in einwandfreiem Zustand zu erhalten, um das Abplatzen der Laufbahnoberfläche des Kugellagers zu verhindern beziehungsweise hinauszuzögern. Die bei diesen „Pittings“ entstehenden Partikel können weitere Eindrücke auf der Laufbahn hinterlassen, die zu einer zusätzlichen Schädigung der Laufbahnen und Wälzelemente führen.
Unter dem Markenname EQTF (Extra Quality Tough ball Bearings for transmissions) entstanden Getriebelager mit Kugeln aus Spezialstahl, die durch Einsatzhärten (Carbonitrieren) und durch Beigabe harter Siliziumnitrid-Partikel eine Oberfläche mit deutlich verbessertem Verschleißschutz besitzen. Das Erfolgsgeheimnis besteht jedoch nicht in dem Einsatz bekannter Verfahren. Hackstein: „Weil Viskosität, Einsatztemperaturen und Drehzahlen variieren, kommt Katalogware nicht infrage. Wir passen die EQTF-Lager mit unseren verbesserten Rechnungsmethoden zusammen mit dem Getriebehersteller individuell an den jeweiligen Einsatzfall an.“
Dank derartiger Maßnahmen lässt sich die Lebensdauer verdoppeln oder sogar verdreifachen. In Verbindung mit Innen- und Außenringen, deren Oberflächen NSK mit eigenen Wärmebehandlungsverfahren (UR, HTF) verbessert, fällt die Lebensdauer mehr als zehnmal so hoch wie die eines herkömmlichen Lagers aus. „Der Getriebehersteller kann dank der verlängerten Lebenserwartung und Haltbarkeit für die gleiche Leistung ein wesentlich kleineres Lager nehmen“, ergänzt François-Xavier Caillot, Business Development Manager in der European Automotive Business Unit. „Die EQFT-Technologie bietet sich an bei Antrieben, die typischerweise kompakt ausfallen – also zum Beispiel bei Doppelkupplungsgetrieben.“
Es lässt sich ein nur halb so schweres, deutlich kompakteres EQTF-Lager einsetzen, dessen Reibmoment wegen des Downsizings um 12% sinkt. Noch bessere Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn NSK einen selbst entwickelten und ebenfalls einsatzgehärteten Spezialstahl (HTF) verwendet. Hackstein: „Die EQTF-Technologie hat sich bereits im Serieneinsatz in Japan bewährt, in Europa befindet sie sich in der Erprobungsphase. Zahlreiche Getriebehersteller haben bereits Musterteile zum Testen bestellt.“
