Mechanische Bauteile flexibel miteinander zu verbinden und zugleich die Reibung zu minimieren – das ist die Aufgabe eines Wälz- bzw. Kugellagers. In der Technikgeschichte war gerade die Reibungsverringerung eine erhebliche Herausforderung. Entscheidende Innovationen gelangen mit der Kugelschleifmaschine und dem Kugelkäfig. Zwei deutsche Erfinder waren es, die im 19. Jahrhundert den Kugeln das richtige Rollen beibrachten.
Pendelkugellager – Peter Wiegel / pixelio.de
Die Kugelschleifmaschine
Das Herz eines jeden Kugellagers sind perfekt geformte Kugeln aus gehärtetem Stahl. Perfekt geformt? Je näher die Stahlkugel der idealen geometrischen Form kommt, desto geringer ist der Reibungswiderstand, den sie bietet. Der Schweinfurter Erfinder Friedrich Fischer entwickelte 1883 eine Kugelschleifmaschine, die hochwertige Kugeln in industriellem Maßstab produzieren konnte. Dabei verwendete er eine Schleiftechnik, die zuvor beim Murmelschleifen eingesetzt wurde. Die Maschine entfernte vor allem die Unrundheiten, die damals handelsübliche Kugeln an den Polen besaßen und die in mühevoller Handarbeit beseitigt wurden.
Der Kugelkäfig
Schon früh erkannte man, dass ein Kugelkäfig die Laufeigenschaften eines Kugellagers weiter verbessert. Dieser Käfig, der früher oft aus Messing hergestellt wurde, hält die Kugeln in einem definierten Abstand voneinander. Erfinder des ersten „Kugelkorbes“ war der Thüringer Wilhelm Höpflinger wahrscheinlich im Jahr 1904. Höpflinger war zeitweise ein Mitarbeiter von Friedrich Fischer und wenigstens an der Weiterentwicklung (vielleicht sogar an der Erfindung) der Kugelschleifmaschine beteiligt. Höpflingers Heimatort Langewiesen hat ihrem berühmtesten Einwohner 2017 ein Denkmal gesetzt.
Ein wichtiges Einsatzfeld dieser entscheidend verbesserten Kugellager war die boomende Fahrradindustrie zur Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert. Das von Friedrich Fischer gegründete Unternehmen wurde unter dem Namen „FAG Kugelfischer“ bekannt. Weitere Produzenten entstanden bald in Schweinfurt und machten die fränkische Stadt zum Zentrum der deutschen Wälzlager-Herstellung. Heute zählt auch das 1990 in Dresden gegründete Unternehmen WälzlagerTechnik GmbH zu den bedeutendsten Anbietern.
Wälzlager oder Kugellager?
Obwohl im deutschen Sprachgebrauch meistens von „Kugellagern“ die Rede ist, handelt es sich aus Sicht des Ingenieurs um eine unzulässige Verallgemeinerung. „Wälzlager“ lautet stattdessen der korrekte Oberbegriff für alle Lager, bei denen (im Gegensatz zu Gleitlagern) rollende „Wälzkörper“ die Reibung verringern sollen. Und diese Wälzkörper sind zwar recht häufig Kugeln, es kommen aber je nach Bauform und Einsatzzweck auch Zylinder, Kegel und sogenannte Nadeln zum Einsatz. Bei allen Typen lässt sich die Reibung durch geeignete Schmierstoffe weiter reduzieren.
Wälzlager sind im Alltag unserer technischen Gesellschaft so weit verbreitet, dass wir ihre Anwesenheit kaum noch wahrnehmen, aber täglich von ihren Fähigkeiten profitieren: in Maschinen und Produktionsstätten, in Fahrrädern und Eisenbahnen, in Küchengeräten und Spielzeugen übernehmen Kugel- bzw. Wälzlager entscheidende Funktionen. In einem normalen Auto sind sogar mehr Tausend dieser Alleskönner verbaut.