Schwingungen unerwünscht
Wälzgelagerte Leichtbau-Ausgleichswelle für laufruhige Motoren

Die geschmiedete, wälzgelagerte Leichtbau-Ausgleichswelle für Vierzylinder-Pkw-Motoren ist eine Gemeinschaftsentwicklung der Unternehmen Schaeffler aus Herzogenaurach und Hirschvogel Umformtechnik aus Denklingen. Dieses innovative Produkt stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu besonders laufruhigen und sparsamen Motoren dar.

Moderne Personenkraftwagen sollen leicht, leise sowie laufruhig sein und nur wenig Kraftstoff verbrauchen. Bei Benzin- und Dieselmotoren ist der Vierzylinder-Viertaktmotor mit in Reihe angeordneten Zylindern weit verbreitet. Dieser hat jedoch im Vergleich zu anderen Bauweisen einen unruhigeren Lauf, da nicht ausgeglichene Schwingungen zu Vibrationen führen. Abhilfe bringen hier Ausgleichswellen, die mit exakt ausgelegten Unwuchten einen großen Teil der Motorschwingungen tilgen. Bisher wurden die Wellen gegossen und mit Gleitlagern versehen.

Die von Schaeffler zusammen mit Hirschvogel Umformtechnik entwickelte Leichtbau-Ausgleichswelle demonstriert einen neuen Lösungsweg. Die Welle wird nicht mehr gegossen, sondern aus geschmiedetem Stahl hergestellt. Dadurch wird die Festigkeit gesteigert und eine filigranere Geometrie ermöglicht, was sich positiv auf das Gewicht auswirkt: Die Masse der Ausgleichswelle konnte so um ein Drittel reduziert werden. Daraus ergibt sich eine Gewichtseinsparung von bis zu einem Kilogramm je Motor. Aus der damit verbundenen Minimierung der Drehträgheit der Welle resultieren reduzierte Antriebskräfte und eine geringere Geräuschentwicklung.

Das Prinzip der Lagerung wurde von Gleitlagern auf Wälzlager umgestellt, die erheblich geringere Reibungsverluste aufweisen. Die Innenringe der Hauptlager entfallen, da die Wälzkörper direkt auf der gehärteten Welle laufen. Die so gelagerte Welle benötigt nur noch die halbe Antriebsleistung. Die für die Gleitlagerung erforderliche Druckölversorgung wird überflüssig, es entwickelt sich weniger Wärme und der Ölkühlungsbedarf nimmt deutlich ab. Insgesamt ergibt sich eine Kraftstoffersparnis von etwa einem Prozent.

Die wälzgelagerte Leichtbau-Ausgleichswelle hat Einzug in die Großserie gehalten. Sie macht heute schon Pkw-Dieselmotoren besonders laufruhig und sparsam. 2009 wurde sie mit dem Stahl-Innovationspreis in der Kategorie „Produkte" ausgezeichnet.

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