70 Jahre alt und die Zukunft vor sich: Das käfiggeführte Nadellager von Schaeffler

Vor 70 Jahren revolutionierte Dr.-Ing. E.h. Georg Schaeffler die Lagerungstechnologie. Die Idee: den Nadeln im Nadellager mittels Käfig mehr Führung zu verleihen. Im Februar 1950 starteten die ersten praktischen Versuche mit käfiggeführten Nadellagern. Die Ergebnisse überzeugten, die Bauteile waren extrem verschleiß- und reibungsarm – mit der Anmeldung zum Patent wurde im September 1950 die Basis für den Produkterfolg geschaffen. Schon ein Jahr nach dem Bau des ersten Prototyps, im Februar 1951, konnten die ersten Serienaufträge von Automobilherstellern gewonnen werden, der Einsatz in Industrieanwendungen folgte. „Mit dieser Erfindung hat mein Vater Georg Schaeffler die Basis für das rasante Wachstum unseres Unternehmens gelegt. Das käfiggeführte Nadellager ist eine der wichtigsten Innovationen unserer Unternehmensgeschichte als Automobil- und Industriezulieferer“, sagt Georg F. W. Schaeffler, Familiengesellschafter und Aufsichtsratsvorsitzender. „Denn die Entwicklung dieses Produktes zeigt eindrucksvoll, was uns auszeichnet: Wir haben beim käfiggeführten Nadellager sämtliche Synergien genutzt, um mit diesem innovativen Produkt alle relevanten Zielmärkte zu bedienen und echten Kundennutzen zu generieren – sowohl in der Automobil- als auch in der Industriebranche.“

Höhere Drehzahlen bei geringerer Reibung

Mit der Erfindung behob Dr.-Ing. E.h. Georg Schaeffler gravierende Nachteile der früher üblichen vollnadeligen Lager: Die langen Nadelrollen neigten während der Lagerdrehung dazu, sich quer zu stellen (Schränken), was dann zum Blockieren des Lagers führte. Zudem entstand viel Gleitreibung zwischen den sich gegenläufig drehenden Nadelrollen. Die Entwicklung des Nadelkä?gs überwand diese Nachteile und erlaubte wesentlich höhere Drehzahlen bei geringerer Reibung. Ingenieure konnten so andere Lagerbauformen durch käfiggeführte Nadellager ersetzen und die Leistungsfähigkeit ihrer Anwendungen deutlich verbessern.

Insbesondere für die Entwicklung kleiner, leistungsfähiger und kostengünstiger Automobile leistete das Nadellager einen unschätzbaren Beitrag. „Ohne zuverlässige Nadellager wären moderne Automobilantriebe bis heute nicht denkbar“, sagt Matthias Zink, Vorstand Automotive Technologies bei Schaeffler. Auch im Maschinen- und Anlagenbau, in Bau- und Landmaschinen sowie in der Fördertechnik kamen Nadellager nach und nach zum Einsatz.

Rolle in Zukunftsmärkten

Auch in Zukunft werden die Nadellager eine wichtige Rolle einnehmen. In der E-Mobilität sind Nadellager für die Funktion zahlreicher elektrifizierter Getriebe unverzichtbar. So ermöglichen Nadelkränze Lagerungen mit geringstem Bauraum, da ihre Bauhöhe nur dem Durchmesser der Nadelrollen entspricht. Zudem sind sie hoch tragfähig und im Vergleich zu anderen Lagerbauformen kostengünstig. KZK-Nadellager (Kurbelzapfenkäfige) sind etwa bei E-Achsen mit koaxialem Aufbau im Einsatz. Ein Anwendungsbeispiel ist etwa das seit 2018 für den Audi e-tron produzierte Schaeffler-E-Achsgetriebe.

Auch in der Industrie können bei den immer stärker nachgefragten Leichtbaurobotern durch den Einsatz von Nadellagern die Gelenkstellen mittels Downsizing leicht und kompakt ausgeführt werden. Geringste Nachgiebigkeit und höchste Sicherheit sind durch die Nadellager gegeben. Neuestes Beispiel ist das Schrägnadellager XZU von Schaeffler, das sowohl als Gelenkarmlager in Leichtbaurobotern und Cobots als auch als Hauptlagerung im neuen Präzisionsgetriebe RTWH zum Einsatz kommt, ein für Robotergelenke einbaufertiges Untersetzungsgetriebe.

Technologische Entwicklung

Was mit einer genialen Idee von Dr.-Ing. E.h. Georg Schaef?er begann, ist im Laufe von 70 Jahren hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Typenvielfalt von Schaeffler-Ingenieuren kontinuierlich weiterentwickelt worden. Im Vergleich zu einem Massiv-Nadellager aus den 50er Jahren hat sich bei gleichen Abmessungen die Lebensdauer um das Fünfzehnfache und die statische Tragfähigkeit um das Dreifache erhöht. Die durch den Nadelkranz enorm verbesserte Leistungsdichte bietet erhebliche Downsizing-Potenziale für energie- und ressourcenschonendere Anwendungen.

Auch die Typenvielfalt wuchs stetig: Heute umfasst das Schaeffler-Nadellagerportfolio mehr als 15.000 Varianten für die unterschiedlichsten Anforderungen. Seit der Patent-Anmeldung vor 70 Jahren hat Schaeffler insgesamt über 100 Milliarden Nadellager verkauft. Die Länge der Drähte zur Produktion der jährlich 60 Milliarden Nadelrollen würde ausreichen, sie 18-mal um den Erdäquator zu wickeln. Jeden Tag werden fast 170 Millionen Nadelrollen daraus produziert.