Ingenieurswissen

125 Jahre Automobil – SKFs Beitrag zur Motorenschmierung

Die Fahrzeugschmierung hat sich parallel zur Automobilindustrie entwickelt. SKF Lubrication Systems Germany AG blickt auf 80 Jahre Erfahrung in diesem Bereich zurück.

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Zusammenfassung

Überall dort, wo Fahrzeuge gefertigt werden, braucht man eine Schmierungslösung. Bei SKF hat man mehr als 80 Jahre Erfahrung im Automobilbereich gesammelt. Damit ist und bleibt SKF ein kompetenter Entwicklungspartner für innovative Schmierungslösungen, angefangen bei Zentral­schmieranlagen bis hin zu neuartigen Schmiersystemen für kleine Zweitakt- Schiffsdieselmotoren.

Ansprechpartner Verkauf

Jan Ruiter, Jan.Ruiter@skf.com

In diesem Jahr standen 125 Jahre Automobilgeschichte nicht nur im Mittelpunkt der Berichterstattung des Clubmagazins des ADAC, sondern auch im Fokus einer Jubiläumswerbekampagne der Daimler AG. Es wurde auch über die historische Fahrt von Bertha Benz und ihren 14- und 15-jährigen Söhnen Eugen und Richard in einem motorisierten Dreirad von Mannheim nach Pforzheim im August 1888 berichtet. Den so genannten Benz Patent-Motorwagen hatte ihr Ehemann Carl Benz in Ladenburg, unweit von Hockenheim, entwickelt und im Jahr 1886 als „Fahrzeug mit Benzinmotorenbetrieb“ beim Berliner Reichspatentamt eintragen lassen. Dieses Fahrzeug gilt unter Historikern als erstes Automobil, da es den Boden für eine neue Industrie bereitete und für die Schaffung vieler tausend Arbeitsplätze sorgte.

Mit der Weiterentwicklung der motorgetriebenen Fahrzeuge wurde auch die Schmierung im Fahrzeugbereich immer wichtiger. In den frühen 1930ern, gleich nach der Gründung der Firma Willy Vogel Autozubehör GmbH im Jahr 1929 in Berlin, wurde die Willy Vogel „Ein-Druck“-Zentralschmierung für Automobile eingeführt, und sie entwickelte sich zum Verkaufsschlager in Zentraleuropa.

In den darauf folgenden Jahrzehnten ging die Nachfrage nach Zentralschmiersystemen im Automobilbau jedoch aufgrund moderner Werkstoffe, neuer Lager- und Dichtungstechnologien und Hochleistungsschmierstoffe zurück. Nach wie vor aber sind Zentralschmiersysteme noch in den beim Automobilbau verwendeten Maschinen vertreten, u. a. wenn es ums Schneiden, Stanzen, Formen, Bohren, Honen, Schleifen, Montieren und Prüfen geht. SKF ist ein führender und bevorzugter Anbieter in vielen dieser Anwendungen.

Der Aufstieg des Automobils ließ auch den Wunsch nach immer stärkeren Motoren wachsen. Im Jahr 1876 kam der mit Benzin betriebene Viertakt-Verbrennungsmotor mit Fremdzündung heraus, und auf ihn folgte dann 1893 der mit Dieselkraftstoff betriebene Zweitakt-Verbrennungsmotor ohne Fremdzündung, der den Antrieb stationärer und mobiler Anwendungen ermöglichte, und insbesondere bei Schiffen, Lokomotiven, Lastwagen und Personenfahrzeugen zum Einsatz kam. Die industrielle Entwicklung erlebte einen plötzlichen Boom.

Dieselmotoren
Rudolf Diesel war es, der den Dieselmotor erfand, der aufgrund seiner Auslegung als Großmotor besondere Vorteile hinsichtlich Zuverlässigkeit und Wirkungsgrad bot. Im Jahr 1897 führte die MAN Augsburg die erste Fertigungsmaschine ein: ein Einzylindermotor mit 20 PS (15 kW), einer Zylinderbohrung von 250 mm, einem Kolbenhub von 400 mm und einem Wirkungsgrad von 26,2 Prozent (Bild 1). Bei diesem Motor erfolgte die Schmierung über Tropföler.

Im Bereich Schmierung erkannte Robert Bosch, der bereits wegen seines Patents für Magnetzünder für Benzinmotoren berühmt war, dass für Zweitakt-Dieselmotoren Druckumlaufschmiersysteme benötigt wurden. 1909 präsentierte er seinen patentierten mechanisch angetriebenen Kastenöler zur Schmierung von Verbrennungsmotoren. Kurz darauf folgten direkt anflanschbare Schmieröl-Dosierpumpen, die beim Zweitakt-Glühkopf-Dieselmotor des Lanz Bulldog und in vielen anderen Schmierungslösungen im Bereich des allgemeinen Maschinenbaus eingesetzt wurden.

Die 1836 in Mannheim gegründete Joseph Vögele AG entwickelte und baute Weichen, Schiebebühnen, Drehscheiben und Rangieranlagen für die Eisenbahn. Ab 1925 wurden u. a. auch Zentralschmierpumpen für Schienenfahrzeuganwendungen gefertigt. Der Vögele Asphaltfertiger kam 1928 auf den Markt und bereitete buchstäblich den Weg für weitere Entwicklungen im Bereich Schmierung.

Im Jahr 1959 expandierte Joseph Vögele und erwarb sämtliche Rechte und Fertigungsanlagen zur Herstellung von Zentralschmiersystemen von Robert Bosch.

Vögele errichtete 1960 ein neues Schmierpumpenwerk in Hockenheim-Talhaus. Dort wurden auch weiterhin kontinuierliche Entwicklungen an Großmotoren und in anderen industriellen Anwendungen im Bereich Schmierung durchgeführt. Diese Tätigkeiten wurden auch nach der Übernahme des Werks durch die Willy Vogel AG (1999) und später die SKF Gruppe (2004) fortgeführt. Bedeutende Motorenhersteller wie Caterpillar, Deutz, MAN, MTU und Wärtsilä bevorzugen SKF Systemlösungen für ihre Hochleistungsmotoren. Diese Lösungen dienen hauptsächlich zur Schmierung von Einlassventilsitzen (Viertakt-Motoren) und Zylindern (Zweitakt-Motoren).

Moderne Zweitakt- Kreuzkopf-Dieselmotoren
Fast 120 Jahre nach der Erfindung des Dieselmotors durch Rudolf Diesel erreicht der Motor heute einen Wirkungsgrad von max. 55 Prozent. Forschungsprojekte haben bestätigt, dass dieser Wirkungsgrad nach Ausschöpfung sämtlicher technischer Möglichkeiten in der Zukunft auf 65 Prozent angehoben werden kann. Im Bereich Seetransport, wo rund 4 Prozent aller fossilen Brennstoffe verbraucht werden, bedeutet dies erhebliche Ressourceneinsparungen und eine beträchtliche Senkung der Emissionen.

SKF Lubrication Systems Germany AG  leistet hierzu einen bedeutenden Beitrag in Form von modernen lastabhängigen Schmieröleinspritzsystemen zur Zylinderschmierung. Diese Systeme nutzen modernste Kurbelwellensensoren und elektronische Kennfeldsteuerung, um hochwertiges Qualitätsöl mit einer Genauigkeit im Millisekundenbereich in die von der Steuerelektronik festgestellten stark beanspruchten Bereiche des Kolbens und der Zylinderlaufbuchse zu bringen. Aufgrund dieser Entwicklungen werden Schmieröleinsparungen in Höhe von 40 Prozent realisiert.

Die zeitgesteuerte Schmierpumpe CLU4 von SKF wurde für neue Motoren und zur Nachrüstung entwickelt, und zwar im Leistungsbereich von 7.000 bis 80.000 kW. In diesen Leistungsbereich fallen Großdieselmotoren mit Kolbendurchmessern bis zu 1 m, Hublängen bis zu 3,30 m und Motorengewichten bis max. 2.300 Tonnen (Bild 2).

Heute ist diese Technologie auch für neu entwickelte Kleinmotoren mit Kolbendurchmessern von 350 bis 400 mm im Leistungsbereich von 4.000 bis 9.000 kW verfügbar. Im Februar 2010 hat die Forschungs- und Entwicklungsabteilung von Wärtsilä in Winterthur, Schweiz, für das neu entwickelte Schmiersystem CLU5 eine Fertigungsfreigabe erteilt (Bild 3 und 4).

Bei dieser Weiterentwicklung von SKF werden pro Sekunde drei Schmierimpulse mit einer Dosierzeit von max. 3 Millisekunden an vier Schmierpunkte pro Zylinder gegeben (Bild 5). Das SKF CLU5-Paket besteht aus einer zeitgesteuerten Schmierstoffpumpe pro Zylinder, einem Ölversorgungssystem für jeden Motor und einem Satz standardisierter Bauteile. Das Schmiersystem wurde im Juli 2011 auf den Markt gebracht.

80 Jahre Erfahrung
SKF Lubrication Systems Germany AG blickt auf mehr als 80 Jahre Erfahrung mit Großdieselmotoren zurück. Auch künftig wird SKF ein führender Entwicklungspartner für Motorenhersteller der Premiumklasse sein.

Schmierungslösungen für Großmotoren ermöglichen weitere Einsparungen bei Schmieröl, Betriebskosten und CO2-Emissionen. Darüber hinaus bieten sie den Motorenherstellern, Schiffsklassifikationsgesellschaften, Reedereien und Anwendern ein höheres Maß an Zuverlässigkeit und einen Mehrwert. Dadurch wird SKF zum bevorzugten Lieferanten, der die Wünsche seiner Kunden in das SKF Knowledge Network aufnimmt und auf effiziente und kostengünstige Weise deutliche Verbesserungen der Nachhaltigkeit erzielt.