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Federal-Mogul: Lebensdauer von Lagerschalen verfünffacht

Federal-Mogul hat eine neue Gleitschicht auf Polymerbasis entwickelt, die die Leistungsfähigkeit von Gleitlagern im Motor nach Unternehmensaussagen verfünffacht. Der Anlauf der Serienproduktion ist für 2011 geplant.

Mit der "IROX" genannten Beschichtungstechnologie reagiert Federal-Mogul auf die besonderen Schmierungsanforderungen bei Gleitlagern in Hybridanwendungen sowie in Motoren, die mit Start-Stopp-Funktion ausgestattet sind. Wenn Hybridmotoren im Elektromodus arbeiten oder Stopp-Start-Module im Antriebsstrang den Motor ausschalten, dreht sich die Kurbelwelle nicht mehr. Ohne Drehung kommt die Welle in direkten Kontakt mit der Lagerschale, die Ölpumpe liefert in diesem Zustand kein Öl, und der Metall-auf-Metall-Kontakt verursacht dann beim Neustart des Motors Verschleiß in den Gleitlagern.

Dabei unterscheiden sich hier die Schmierungsbedingungen laut Federal-Mogul deutlich von denen bei Hochdrehzahl- oder im Hochlastbetrieb. Bei sehr niedrigen Gleitgeschwindigkeiten könnten Festschmierstoffe oder für "Trockenlauf" geeignete Lagermaterialien effektiv den Metall-auf-Metall-Kontakt verhindern. Für höhere Drehzahlen, wie sie in Fahrzeugmotoren auftreten, seien diese Lösungen jedoch nicht geeignet, denn da bräuchten die Lager ausreichend Schmierung. Das neue Gleitschichtsystem kombiniert nach Angaben von Federal-Mogul die besten Eigenschaften dieser beiden etablierten Technologien.

Irox-Lager verwenden als Binder für die Gleitschicht ein Polyamidimid (PAI). In dieser Binder-Matrix sind Additive fein verteilt, die die hohe Verschleißbeständigkeit, spezifische Belastbarkeit und thermische Leitfähigkeit sicherstellen. Auch die Fähigkeit feinste Partikel (Urschmutz) einzubetten, ist laut des Lagerherstellers "in einem gewissen Umfang gegeben".

"Verglichen mit konventionellem Lagermaterial und aktuellen Wettbewerbsprodukten konnten wir in speziellen Versuchen eine erheblich längere Lebensdauer nachweisen", bestätigte Michel Prefot, Vice President Technologie und Innovation von Federal-Mogul für den Bereich Gleitlager. Klassische Aluminium-Lager zeigten im Test nach 100.000 Stopp-Start-Zyklen sehr deutlichen Verschleiß. "Die nächste Generation von Motoren müssen aber 250.000 bis 300.000 Zyklen aushalten", so Prefot, was die neue Beschichtungstechnologie des Lagerherstellers erfüllen würde. Die unbeschichteten Aluminiumlager wiesen in den Vergleichstests einen Verschleiß von über 100 Mikrometer auf. Selbst bleifreie Bronzelagerschalen der neusten Generation können mit bis zu 50 Mikrometer Verschleiß die Anforderungen nicht in allen Fällen erfüllen. Die mit Irox beschichteten Lagerschalen wiesen nach Aussage von Prefot "kaum messbaren Verschleiß von wenigen Mikrometern" auf.

Der Vice President Technologie und Innovation weist einen weiteren Vorteil der neuen Beschichtung aus: eine bessere Anpassungsfähigkeit der Lagerschale an die Kurbelwelle. Eine gleichmäßigere Lastverteilung erlaube daher höhere Lagerbelastungen bei gleicher Dimensionierung, wie sie zum Beispiel in aufgeladenen Motoren auftreten. Auch die Verwendung von niedrig viskosen Ölen, die die innere Reibung im Motor und damit auch den Verbrauch senken, könne nun ohne das Risiko eines "Lagerfressers" empfohlen werden.

Die ausgesprochen hohe Verschleißbeständigkeit der neuen Beschichtung erlaubt laut Federal-Mogul auch in bestimmten Motoren den Einsatz von kostengünstigeren Gusskurbelwellen, wo wegen des Verschleißrisikos bisher die teureren Stahlwellen eingesetzt wurden. Je nach Anwendung könne auch auf das Härten der Hubzapfen verzichtet werden.
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