Die neuen EV-Rillenkugellager von NSK erreichen Tragzahlen von mehr als 1,8 Mio. dmN. Möglich wird das u.a. durch das NSK-eigene Hochleistungsfett, einen neu entwickelten Käfig und das Konzept der Topologieoptimierung.

Das sind die drei Konstruktionsschritte, die NSK unternommen hat, um den Käfig des neuen Hochgeschwindigkeitslagers zu optimieren. 1: Aufgabenstellung: Fliehkraftbedingte Verformung des Lagerkäfigs minimieren. 2: Vorgehensweise: Maximierung der Festigkeit und Minimierung des Gewichts des Käfigs. Entfernen aller Elemente, die nicht zur Haltbarkeit oder Steifigkeit beitragen. 3: Optimierung und Finalisierung: Überprüfung der Leistung und Festlegung der Produktionsverfahren.

Neue Ultra-Hochgeschwindigkeitslager für Kfz- Elektroantriebe

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Die dritte und neueste Generation der Ultra-Hochgeschwindigkeits-Kugellager von NSK für die Lagerung von Elektrofahrzeugmotoren erreicht eine Drehzahleignung von über 1,8 Millionen dmN. Damit handelt es sich um die weltweit schnellsten fettgeschmierten Rillenkugellager, die in Kfz-Elektroantrieben eingesetzt werden. Sie leisten einen Beitrag zu höherer Reichweite mit einer Batterieladung und zur Konstruktion von kompakten Elektro-Fahrantrieben mit hoher Leitungsdichte.

Höhere Reichweite, kompaktere Antriebe, geringeres Gewicht: Das sind zentrale Trends bei der Entwicklung von Elektrofahrzeugen. Die Autohersteller und Zulieferer arbeiten deshalb an leistungsstärkeren Motoren mit sehr hohen Drehzahlen, die höhere Wirkungsgrade erreichen.

Mit dieser Entwicklung müssen auch die Motorlagerungen Schritt halten. Die zweite Generation der Ultra-High-Speed-Kugellager, die NSK speziell für Kfz-Elektroantriebe entwickelt hatte, erreichte schon eine Drehzahleignung (Teilkreisdurchmesser dm x Drehzahl N) von 1,4 Millionen dmN. Bei der dritten und neuesten Generation, die NSK jetzt vorstellt, wird die Zielmarke von 1,8 Mio. dmN erreicht. Das entspricht einer Steigerung von 28,5%.

Möglich wurde diese Leistungssteigerung, weil die Entwickler konsequent das Konzept der Topologieoptimierung genutzt haben, u.a. bei der Optimierung des Käfigs. Durch den Einsatz dieses Verfahrens war es möglich, die Festigkeit des Käfigs zu maximieren und zugleich das Gewicht zu minimieren, indem überall dort Material eingespart wurde, wo es nicht zur Haltbarkeit oder Steifigkeit des Käfigs beiträgt. So wurde die optimale Käfigform für hohe Drehzahlen erreicht – und das bei sehr kurzer Entwicklungszeit, weil NSK modernste Simulationstechnologie eingesetzt hat, um die Leistung des Käfigs zu prüfen und schon während dieser Prüfungen die Produktionsverfahren festzulegen.

Der Käfig wird aus einem neuen Hochleistungspolymer gefertigt, das sich durch eine hohe Steifigkeit auszeichnet und im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen bei sehr hohen Drehzahlen nur gering verformt. Außerdem sind die Lager mit einem speziellen Schmierfett befüllt, das ein sehr geringes Reibmoment ermöglicht. Das reduziert die Wärmeentwicklung, was sowohl die Lebensdauer des Schmierfetts und damit auch die des Lagers verlängert und das Risiko eines Lagerausfalls minimiert.

Mit der neuesten Generation der EV-Rillenkugellager können die Kunden von NSK Elektroantriebe entwickeln, die mit deutlich höheren Drehzahlen arbeiten. Damit können sie

höhere Motorleistungen sowie einen höheren Wirkungsgrad (d.h. eine geringere Leistungsaufnahme pro Wegstrecke) erreichen sowie eine größere Reichweite des Fahrzeugs. Die höheren Drehzahlen ermöglichen auch die Verwendung kleinerer Motoren. So wird das Fahrzeuggewicht reduziert und der verfügbare Platz kann für andere Komponenten – etwa für mehr Batteriezellen – oder für einen größeren Fahrzeuginnenraum genutzt werden.

Über NSK Europe
Die NSK Europe Ltd. ist die europäische Organisation des 1916 in Japan gegründeten und mit fast 31.000 Mitarbeitern weltweit operierenden Wälzlagerherstellers NSK mit Hauptsitz in Tokio. Die Produkte und Lösungen des Industrie- und Automobilzulieferers sind überall dort zu finden, wo sich etwas bewegt. Neben nahezu allen Wälzlagertypen gehören zum Portfolio Gehäuselager, Lineartechnik, Radlagereinheiten, Getriebe- und Motorlager sowie Lenksysteme. Das gesamte unternehmerische Handeln des Unternehmens ist auf Perfektion ausgerichtet, mit dem Ziel der Qualitätsführerschaft. Erreicht werden soll dies durch einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess, eine exzellente Produktentwicklung, optimierte Produktionsabläufe sowie durch kundennahe Serviceprozesse. Im Geschäftsjahr 2019 erwirtschafteten die über 4.400 Mitarbeiter der NSK Europe Ltd. einen Umsatz von mehr als 920 Millionen Euro.

Weitere Informationen unter: www.nskeurope.de