Die Cerobear GmbH, Herzogenrath, (D), ist auf die Entwicklung und Fertigung von Keramikwälzlagern spezialisiert. Im Rennsport werden Wälzkörper aus Siliziumnitrid (Si3N4) eingesetzt, ein Sinterwerkstoff mit nur etwa 40 % des spezifischen Gewichtes von Wälzlagerstahl, geringeren Reibwerten und besserer Widerstandsfähigkeit gegen Hertz'sche Pressungen. Der Elastizitätsmodul des Si3N4 ist um 50 % höher als derjenige von Stahl. Positiv wie negativ gesehen werden kann die geringe thermische Ausdehnung des Si3N4. In einem typischen Hybridkugellager eines Formel-1-Getriebes sind auf Grund des kleinen belasteten Volumens die effektiven Festigkeitswerte der verwendeten Siliziumnitride außerordentlich hoch (Zugfestigkeit > 1000 N/mm2, Hertz'sche Pressungen 4500 N/mm2). Das Lebensdauerziel der Formel-1 -Radlager liegt heute bei ca. 2000 km. Würde man eine Formel-1-Vorderradlagerung in einem Serienauto einsetzen, betrüge seine Lebensdauer rechnerisch nahezu 200000 km. In allen führenden Formel-1-Rennfahrzeugen ist die Radlagerung derzeit durch ein Paar dünnwandiger, axial vorgespannter Schrägkugellager realisiert, die eine große Zahl relativ kleiner Kugeln aufweisen. Mit einem Keramikwälzlager ist gegenüber einem Stahllager eine Steifigkeitsverbesserung von 70 % möglich. Als weitere Vorteile kommen noch eine Gewichtsersparnis von zirka 230 g pro Rad sowie ein um 40 % vermindertes Reibmoment hinzu. Dauertemperaturen von 200 Grad C und mehr im Radlager sowie höheren Kräften auf die Lager begegnet man durch die so genannten High-Nitrogen-Stähle. In Kombination mit Keramikwälzkörpern sind hochtragfähige und hochtemperaturbeständige Lagerlösungen realisierbar, die gegenüber herkömmlichen Lagertypen eine bis zu zehn Mal längere Lebensdauer aufweisen. Eine Vergrößerung des Druckwinkels auf 45 Grad in Kombination mit verstärkten Laufbahnschultern führt zu einem breiteren virtuellen Lagerabstand (Stützbreite) mit verbesserter Axialsteifigkeit der Lager. Die Reibzahl liegt für das mit Si3N4-Kugeln bestückte Hybridlager im gesamten Anwendungsbereich etwa 15 % bis 20 % unterhalb derjenigen eines Stahllagers. Kalkuliert man einen angepassten Hybrid-Getriebelagersatz mit dem zwei- bis zweieinhalbfachen Preis des heutigen Standardsatzes, so wird der Einsatz in Serienfahrzeugen interessant.


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    Titel :

    Keramiklager - Hightech für Serieneinsatz?


    Beteiligte:
    Wemhöner, J. (Autor:in) / Bergrath, E. (Autor:in)

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2002


    Format / Umfang :

    5 Seiten, 4 Bilder, 2 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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