Rennradlager

Oct 31, 2023

Ganz gleich, ob es sich um einen 3.200 Pfund schweren NASCAR oder einen 1.630 Pfund schweren Indycar handelt, die Radlager können dazu beitragen, ein Auto auf die Pole-Position zu bringen und ein Rennen zu gewinnen. Rennteams sind immer auf der Suche nach zusätzlicher Geschwindigkeit durch die Radlager.

Die erste Anforderung an ein Radlager besteht darin, dass es über eine ausreichende Steifigkeit verfügt, um einer Durchbiegung bei Kurvenfahrt standzuhalten. Ein Rennradlager muss außerdem eine möglichst geringe Reibung aufweisen. Reibung zwischen Dichtung und Nabe kann Leistung verschlingen und die Höchstgeschwindigkeit beeinträchtigen. Schon eine kleine Verbesserung des Radlagerdesigns kann zu mehr Leistung und Geschwindigkeit führen.

Die erste Möglichkeit, die Steifigkeit eines Radlagers zu verbessern, besteht darin, den Durchmesser und den Abstand zwischen Innen- und Außenlager zu vergrößern. Dieser Ansatz funktioniert sowohl für Schrägkugellager als auch für Kegelrollenlager. Die Größe der Wälzkörper ist ein weiterer Teil der Gleichung. Bei Rennsport-Schrägkugellagern sind die Kugeln kleiner, dafür sind im Vergleich zu einem Straßenfahrzeug mehr Kugeln oder Rollen vorhanden. Kegelrollenlager werden zwar auch einen größeren Durchmesser haben, aber die Rollen haben in etwa die gleiche Größe wie ein Straßenfahrzeug. NASCAR spezifiziert Kegelrollenlager aus magnetischem Stahl.

Die Wälzkörper und Laufringe werden nach sehr anspruchsvollen Spezifikationen wärmebehandelt und poliert. Einige Rollen und Laufringe verwenden Siliziumnitridbeschichtungen, um die Härte und Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Die Oberflächenbeschaffenheit der Lager steht in direktem Zusammenhang mit der erzeugten Wärme und der Wechselwirkung mit dem Fett. Je niedriger die Temperatur im Lager ist, desto niedriger ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Team ein Fett mit niedrigerer Viskosität verwendet.

In einigen Rennklassen werden Keramikradlager verwendet, obwohl sowohl NASCAR als auch IndyCar die Verwendung von Keramiklagern verbieten, um die Kosten für die Teams zu senken. Keramiklager werden typischerweise in leichteren Fahrzeugen wie Motorrädern und bestimmten Anwendungen wie Drag-Racing verwendet.

Der Vorteil von Keramiklagern ist ein geringerer Rollwiderstand und ein geringeres Gewicht. Einige Anwendungen wie Formelautorennen haben begonnen, Vollkeramik-Radlager zu verwenden. Drag-Racer beginnen, sie zunehmend für Vorderräder und in Differenzialen zu verwenden.

Eine weitere Technologie, die Keramikradlager vorantreibt, ist das Wachstum von Rennklassen, die elektrische Hybridantriebssysteme verwenden, wie die Formel 1 und einige Prototypen-Sportwagenserien. Strom ist schlecht für Stahllager. Zwischen den Wälzkörpern und den Laufringen kann Streustrom entstehen. Dies kann zu Lochfraß und zum Ausfall des Lagers führen. Da keramische Materialien keinen Strom leiten, blockieren sie den Stromfluss.

Radlagerdichtungen an einem Serienfahrzeug können viel Reibung erzeugen. Straßenfahrzeugdichtungen müssen über einen langen Lebenszyklus hinweg unter den unterschiedlichsten Temperaturen funktionieren. Sie müssen das Fett drinnen und Verunreinigungen draußen halten.

Die Radlagerdichtungen an einem Rennwagen wie einem NASCAR oder IndyCar müssen das Fett in der Radlagernabe halten und gleichzeitig möglichst wenig Reibung erzeugen. Langlebigkeit oder Ausdauer bedeutet, dass das Siegel bis zum Ende des Rennens halten muss. Die meisten sind für die Verwendung von Überdruck ausgelegt. Wenn die Temperatur im Inneren der Nabe steigt, steigt auch der Druck. Der Druck dichtet die Lippe gegen die Achse oder Spindel ab. Einige Radlagerdichtungen bestehen aus zwei Teilen, um die Reibung zu reduzieren.

Das Fett für einige Rennradlager ist etwas ganz Besonderes. IndyCar spezifiziert die Radlager und Dichtungen für alle Autos. Aber im Regelwerk heißt es ausdrücklich, dass das Fett für die Entwicklung offen ist. Mehrere IndyCar-Teams haben mit Schmierstoffherstellern zusammengearbeitet, um proprietäre Radlagerfette zu entwickeln und sich so einen Vorteil zu verschaffen. NASCAR hat die gleiche offene Politik, wenn es um Radlagerfett geht.

Einer der am meisten erforschten Bereiche ist neben der Chemie des Fetts die richtige Menge an Fett, die in der Nabe benötigt wird, um den besten Schutz und den geringsten parasitären Leistungsverlust zu gewährleisten. Es wurden viele Stunden auf dem Fahrprüfstand verbracht, um die richtige Menge zu finden.

Auf den höchsten Ebenen des Motorsports versuchen die Leitungsgremien, die Kosten einzudämmen und das Feld sogar zu Unterhaltungszwecken freizugeben. Für einige Teams kann bereits eine kleine Verbesserung um drei PS oder ein paar Meilen pro Stunde am Ende der Geraden den Unterschied zwischen einem Podiumsplatz oder einem Verbleib in der Mitte des Feldes ausmachen. Kleine Verbesserungen an Radlagern können den großen Unterschied machen.