Kis csapágy, nagy hatásfok Kevesebb kibocsátás és nagyobb hatékonyság a Schaeffler új nagyteljesítményű golyóscsapágyának köszönhetően

2022.05.02 | Herzogenaurach / Budapest

• Világújdonság: a Schaeffler centrifugális tárcsával egybeépített golyóscsapágya először egyesíti a két csapágytípus előnyeit.
• Matthias Zink: „Az új golyóscsapággyal a hajtásrendszereket még hatékonyabbá tesszük, az elektromobilitás pedig még alkalmasabbá válik a mindennapi alkalmazásra.”
• Nagyobb hatékonyság: a csapágy kevesebb CO₂-kibocsátást és az elektromos járművek nagyobb hatótávolságát teszi lehetővé.
• Nagyobb fenntarthatóság: a nagyobb teljesítmény lehetővé teszi a csapágy és a sebességváltó méretének csökkentését, így tovább csökkenti a kibocsátást.

Ezek mozgatják a világot, hiszen – mindegy, hogy elektromos autókról, hibrid járművekről vagy belső égésű motorokról van szó – nincs hajtásrendszer csapágy nélkül. A Schaeffler most kifejlesztett egy speciális, beépített centrifugális tárcsával kialakított nagyteljesítményű csapágyat. A termék a belső égésű motorral ellátott és hibrid hajtású járművek esetében is alacsonyabb CO2-kibocsátást eredményez. Az elektromos hajtású autók tulajdonosai így egy-egy töltéssel nagyobb távolságot tudnak megtenni. A csapágy súlya csupán mintegy 300 gramm, az átmérője pedig – alkalmazástól függően – öt és tíz centiméter között van.

„Az innovációs erő rendkívül fontos a Schaeffler és azon belül az Autóipari Technológiák üzletágunk szempontjából” - mondta Matthias Zink, a Schaeffler AG Autóipari Technológiák üzletágának vezérigazgatója. „Az új golyóscsapággyal a hajtásrendszereket még hatékonyabbá tesszük, az elektromobilitás pedig még alkalmasabbá válik a mindennapi alkalmazásra.”

Az első autógyártók már 2021 óta alkalmazzák az új golyóscsapágyat a hibrid és duplakuplungos váltókba; fejlesztési projektek keretében az autóipari és ipari beszállító további gyártókkal működik együtt a sorozatgyártás bevezetésének érdekében. A vállalat továbbá a csapágy divízió újabb és újabb területein használja a szabadalmazásra bejelentett technológiát, a tisztán elektromos járműveknél is. A csapágy legutóbb a 2022. évi Német Innovációs Díjért folyó versenyben nagyvállalati kategóriában a döntősök között szerepelt.

Két csapágyfajtából a legjobbat

A golyóscsapágyak vagy nyitottak – ekkor nyitott csapágyról beszélünk – vagy speciális gumiból készült tömítésekkel rendelkeznek. Ezeknél a tömített csapágyaknál a golyók és a csapágygyűrűk futópályái akadályozzák meg a szennyeződés bejutását. Ez kisebb kopást, és ezáltal hosszabb élettartamot jelent. Hátránya azonban a csapágyon belüli nagyobb súrlódás, melynek során értékes energia veszik el. A nyitott csapágyaknál kisebb a súrlódás, azonban mivel nincs szennyeződés elleni védelem, ezek a csapágyak gyorsabban elhasználódnak. Ez nagy kihívás. A nagy teljesítményű, integrált centrifugális tárcsával rendelkező csapágyakkal a Schaeffler olyan, a világon egyedülálló terméket fejlesztett ki, amely egyesíti a nyitott és a zárt – vagy tömített – csapágy előnyeit. Ennek köszönhetően lényegesen kevesebb energia veszik el súrlódás miatt. „A kisebb súrlódás azt jelenti, hogy a hajtóerő hatékonyabban hasznosul. Ez csökkenti a kibocsátást és növeli az elektromos autók hatótávolságát” - mondta Dr. Dieter Eireiner, a Schaeffler csapágy divíziójának vezetője. Az új csapágy különlegessége: Az egyébként a csapágy külső oldalain fixen rögzített gumitömítések helyett egy speciális kialakítású, centrifugális tárcsának nevezett tárcsa kerül a belső gyűrűbe. Hasonlóan a tömített csapágyakhoz, itt ez a tárcsa akadályozza meg a szennyeződés bejutását. Mivel azonban ez szabadon forog, a csapágy közel 80 százalékkal kevesebb súrlódást hoz létre a hagyományos tömítéses változathoz képest. Az eredmény pedig kilométerenként és járművenként akár 0,3 gramm CO₂-csökkenés. A csapágyanként 30 Wattos energiaveszteség csökkentése pedig akár 1 százalékkal is növelheti az elektromos járművek hatótávolságát. „A hatékony csapágymegoldások fontos szerepet játszanak a fenntartható mobilitásban.

Az új csapággyal arra mutat rá a Schaeffler, hogy apró változtatások milyen nagy hatást tudnak kiváltani” - mondta Eireiner. Mindemellett a centrifugális tárcsa lényegesen tartósabb is: a nyitott csapágyhoz képest akár tízszerese lehet élettartam, a hagyományos tömített golyóscsapágyakhoz képest pedig az élettartam megduplázódik. Ez azt jelenti, hogy a jövőben mind a csapágyakat, mind pedig a sebességváltókat kisebbre lehet méretezni, ami anyag- és súlymegtakarítást eredményez.

Golyóscsapágy az elektromos hajtásrendszer nagyobb hatékonysága érdekében

Több, mint 70 éve fejleszt és gyárt tűgörgős csapágyat a Schaeffler. 2001-ben a vállalat megvette a schweinfurti FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG-t, és így jelentős mértékben bővítette a gördülőcsapágy-portfólióját. A csapágyak elengedhetetlenek mind az autóipar mind pedig a gép- és sebességváltóműgyártás számára. A tisztán elektromos járművek sem nélkülözhetik ezeket. Bár az e-autóknál gyakran elég egy sebességfokozat ahhoz, hogy száguldhassunk, de ezek a járművek is használnak egy olyan úgynevezett redukciós sebességváltót, ami az elektromotor fordulatszámát adott mértékben csökkenti, és a motort alacsony és magas sebességekre egyaránt alkalmassá teszi. Mivel egyre több elektromos gép ér el akár 20 000 fordulatszámot is percenként, ez növekvő kihívást jelent a sebességváltók és az abban található csapágyak tervezését, anyagát és bevonatát illetően. „Az elektromos hajtásrendszerek irányába mutató változás innovációs motivációt jelent a csapágyak fejlesztése tekintetében” - mondta Eireiner. A Schaeffler egyesíti a széleskörű rendszerszemléletét mind a csapágytechnikára, mind pedig a villamosított hajtásrendszerekre vonatkoztatva. Így jönnek létre a Schaefflernél például olyan csapágyak is, amelyek elsősorban az e-hajtásrendszerekben 800 Voltos üzemi feszültséggel vagy a teljesítményelektronikában alkalmazott szilícium-karbid félvezetőkkel megakadályozzák az áram által előidézett meghibásodásokat.