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Automotive - 2020-01-13

Kegelrollenlager für Elektrofahrzeuge

NSK stellt eine neue Baureihe von Kegelrollenlagern vor, die für den Einsatz in Elektrofahrzeugen entwickelt wurden und sich durch eine deutlich verlängerte Lebensdauer bei Magerschmierung auszeichnen. Damit schaffen die neuen Wälzlager eine zentrale Voraussetzung für die Zuverlässigkeit und Energieeffizienz der Kraftübertragung. Zugleich ermöglichen sie die Konstruktion von kompakteren Getriebeeinheiten und Schmiersystemen.

Getriebe von Elektrofahrzeugen müssen effizient, kompakt und leicht sein, wenn das Fahrzeug eine hohe Reichweite haben soll. Daher müssen auch die Wälzlager im Antriebsstrang ein geringes Gewicht und eine verringerte Reibung aufweisen.

Häufig kommen hier Kegelrollenlager zum Einsatz, weil sie im Vergleich zur Größe hohe Lasten aufnehmen können. Nachteilig ist jedoch, dass die Rollen von konventionellen Kegelrollenlagern seitlich durch Borde in ihrer Position gehalten werden. Wenn die Schmierung reduziert wird, erhöht der Gleitkontakt an den Seiten das Risiko eines Blockierens. Deshalb sind  die Möglichkeiten, das Schmiersystem zu vereinfachen und die Schmiermittelmenge zu reduzieren, sehr begrenzt.

Unter diesen Voraussetzungen und mit dem klaren Ziel, die Schmiermittelmenge zu begrenzen bei gleichzeitiger Sicherstellung der Lebensdauer, hat NSK die Entwicklung einer neuen Bauart von Kegelrollenlagern vorangetrieben. Zu den konstruktiven Innovationen, die dabei verwirklicht wurden, gehört ein Käfig, der in der Lage ist, das Schmieröl in Mikrorillen zu bevorraten und aufgrund der Kapillarwirkung sukzessive abzugeben. Das Öl befindet sich in der Nähe der Rollenenden. Wenn nur noch geringe Mengen Schmiermittel auf der Kontaktfläche vorhanden sind, wird über die Mikrorillen an jenen Stellen Öl verteilt, die Schmierung benötigen.  

Diese Entwicklung trifft die Anforderungen der Anwender, denn Magerschmierung ist in den Wälzlagern von Elektrofahrzeugen stärker verbreitet als man denkt. Nach dem Start des Fahrzeugs und einigen Kilometer Fahrt, während der die Komponenten geschmiert werden, wird häufig die Ölpumpe abgeschaltet, um Energie zu sparen und die Reichweite zu steigern. Außerdem kann die Steigerung der Ölviskosität bei niedrigen Außentemperaturen dazu führen, dass die Lager nur unzureichend mit Schmiermittel versorgt werden.

Im Vergleich zu konventionellen NSK-Kegelrollenlagern weisen die neuen Lager ein etwa siebenfach geringeres Risiko gegen Verschleiß auf, nachdem die Ölpumpe abgeschaltet wurde. Außerdem kann der Getriebehersteller auf eine Ölbadschmierung verzichten und ein effizienteres Sprühsystem einsetzen. In der Praxis benötigen die neuen Lager – wiederum verglichen mit konventionellen Kegelrollenlagern von NSK – eine um 95% verringerte Schmierölmenge, um ein Blockieren zuverlässig zu verhindern. Deshalb kann auch eine kleinere Pumpe verwendet werden. Niedrigere Planschverluste und ein geringerer Energiebedarf sind die Folge.

Außerdem erlaubt das optimierte Käfigdesign eine verringerte Breite der neuen Lager. Im Vergleich zu den Vorgängerbaureihen sind sie rund 10% schmaler und 5% leichter. 

 

Bild: Im Vergleich zu anderen Kegelrollenlager aus dem NSK-Programm erreichen die neuen Lager eine siebenfach höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Blockieren bei Magerschmierung. 

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