Radlager Zuverlässig und energieeffizient – Reibungsreduzierte FAG-Radlager für Motorräder

Autor / Redakteur: Ute Drescher / Ute Drescher

Schaeffler ein neues, reibungsreduziertes Rillenkugellager mit ein- oder beidseitiger Lippendichtung entwickelt: das FAG-Radlager mit ELS-Dichtung (Efficient Lip Seal). Es wurde speziell für Anwendungen mit drehendem Außenring konzipiert. Sein Hauptvorteil ist die eigentlich nicht vereinbare Kombination von Zuverlässigkeit und Energieeffizienz.

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Auf der Hannover Messe 2013 zeigte Schaeffler diese Konzeptstudie: Im Vorderrad befindet sich das neue FAG Radlager mit ELS Dichtung, das zwei eigentlich unvereinbare Eigenschaften kombiniert: hohe Dichtwirkung bei niedrigem Reibmoment.
Auf der Hannover Messe 2013 zeigte Schaeffler diese Konzeptstudie: Im Vorderrad befindet sich das neue FAG Radlager mit ELS Dichtung, das zwei eigentlich unvereinbare Eigenschaften kombiniert: hohe Dichtwirkung bei niedrigem Reibmoment.
(Bild: Drescher/konstruktionspraxis)

Wer in Indien Motorrad fährt, tut das selten allein aus Freude am Fahren. Dort, ebenso wie in China oder anderen asiatischen Ländern, ist ein Motorrad unverzichtbares Transportmittel, oft sogar die Existenzbasis für den Besitzer. Abenteuerlich aufgetürmt werden Waren und Personen über oft unbefestigte und staubige Straßen befördert. Bei dem Gedanken daran schmunzelt Jürgen Stölzle. Der Leiter Branchenmanagement Motorräder und Verbrennungsmotoren bei der Schaeffler Technologies AG & Co. KG, Hezogenaurach, privat selbst passionierter Motorradfahrer, hat oft genug darüber gestaunt, unter welchen Bedingungen die Menschen in diesen Ländern Motorrad fahren.

Jährlich werden etwa 60 Millionen Motorräder produziert; nur 5 % davon sind die hubraumstarken Maschinen, an die Europäer sofort denken. Doch der europäische Markt spielt schon heute nur eine untergeordnete Rolle. In Indien und Asien dagegen sind vor allem günstige Modelle mit Einzylinder-Motor gefragt. Gingen 2008 noch mehr als 50 % der weltweiten Produktion nach China, ist dieser Markt heute rückläufig, seit Verbrennungsmotoren in chinesischen Städten zunehmend verboten werden. Wachsen dagegen werden der südostasiatische Markt und Indien. Bis 2017/18 werden voraussichtlich etwa ein Drittel der weltweit produzierten Motorräder in Indien gefertigt; bis dahin Absatzmarkt Nummer 1, prognostiziert Jürgen Stölzle.

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Ein riesiger Markt mit speziellen Anforderungen. "Eine 100 ccm3- oder 125 ccm3-Maschine sollte dort nicht mehr als 1000 Dollar kosten und darf nicht viel verbrauchen, da die Spritpreise in Asien, speziell in Indien, hoch sind", fasst Jürgen Stölzle kurz zusammen. So besteht das Kernziel darin, sowohl die Energieeffizienz als auch die Leistung zu steigern. Um diese Anforderungen zu erfüllen, versuchen die Ingenieure Reibung und Gewicht der einzelnen Komponenten zu senken sowie den Verbrennungsprozess zu optimieren. Hierbei können Lager eine entscheidende Rolle spielen.

Spezielle Komponenten für Einzylinder-Motoren

Als Anbieter von Value-added-Produkten mit Systemkompetenz kann Schaeffler auf ein breites Produktspektrum zurückgreifen. Während die Konstrukteure aus Herzogenaurach für große Motorräder häufig Komponenten aus der Automobilsparte adaptieren, sind für die Ein-Zylinder-Maschinen spezielle Komponenten erforderlich. Um deren Konstruktion zu optimieren, sind neben dem Anwendungs-Know-how der Konstrukteure auch Berechnungstools, Möglichkeiten zum Test und der Validierung sowie die entsprechenden Fertigungsstechnologien günstige Voraussetzungen für den Erfolg.

Ergebnis der Entwicklung bei Schaeffler ist das FAG-Radlager mit ELS-Dichtung (Efficient Lip Seal), ein reibungsreduziertes Rillenkugellager mit ein- oder beidseitiger Lippendichtung speziell für Anwendungen mit drehendem Außenring. "Dabei ist uns eine eigentlich unvereinbare Kombination gelungen", erlärt Stölzle. „Wir haben die Dichtung verbessert und konnten gleichzeitig die Reibung reduzieren".

"Egal ob es sich um leistungsstarke Motorräder mit maximalem Fahrspass oder um robuste Zweiräder für den täglichen Gebrauch handelt – in einer von Nässe und Staub geprägten Umgebung spielt die Dichtung eine entscheidende Rolle", erklärt Schaeffler-Applikations-Ingenieur Michael Schneeweis deren Bedeutung für Zuverlässigkeit und Kraftstoffverbrauch. Als Faustregel gilt: Für die Reibung eines Wälzlagers ist zu 50 % die Dichtung verantwortlich, Fett zu 30 % und die Mechanik zu 20 %.

Um die Reibwerte um rund 30 % gegenüber Radlagern ohne ELS-Dichtung zu senken, haben die Schaeffler-Ingenieure Innenkonstruktion, Fertigungsqualität und Abdichtung des Lagers auf maximale Energieeffizienz getrimmt. Eine schmutzabweisende Formgestaltung der Außenseite sowie ein möglichst schmaler Spalt zwischen Innenring und Staublippe erschweren den Weg von Staub und Wasser zur Dichtlippe und somit ins Lagerinnere. Gleichzeitig haben die Ingenieure mit dem Design der Dichtlippe die Dichtwirkung des Lagers deutlich erhöht. Gemeinsam mit dem Einstich am Innenring bildet die Geometrie der Dicht- und Staublippe ein wirkungsvolles Labyrinth. Gleichzeitig sorgt der Fettabweiser auf der Innenseite der Dichtung dafür, dass das Qualitätsfett zuverlässig im Lager bleibt.

Die neue ELS-Dichtung erfüllt also scheinbar gegensätzliche Anforderungen: Sie sorgt für eine höhere Dichtwirkung, was zu weniger Staub- und Feuchtigkeitseintritt sowie geringerem Fettaustritt führt, und gleichzeitig sinkt das Reibmoment erheblich, so dass Verbrauch und Emissionen reduziert werden. Die Abmessungen der FAG-Rillenkugellager entsprechen den bisherigen Typen. Sie sind DIN-genormt und können daher problemlos gebrauchte Lager ersetzen.

"Dabei handelt es sich nicht um eine Billig-Lösung", betont Jürgen Stölzle. "Wir haben viel Engineering in das qualitativ hochwertige Radlager gesteckt". So gibt Schaeffler auch einen Lebenszyklus von rund 50 000 km für das FAG-Radlager an. Ein kaputtes Radlager sollte den Fahrspass daher nicht trüben.

* Ute Drescher ist Redakteurin bei der konstruktionspraxis.

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