Rodriguez: Dünnringlager in Elektrofahrzeugen

Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen reagiert die Automobilindustrie auf das Bedürfnis nach individueller Mobilität trotz zunehmendem Verkehrsaufkommen, steigender Treibstoffkosten und strengeren CO2-Auflagen in den Städten. Die BMW Group brachte nach ihrem Elektroautomobil i3 im Frühjahr dieses Jahres mit dem Elektroroller C evolution die „Antwort auf die einspurige urbane Mobilität“ auf den Markt. Wie der i3 auch, nutzt der C evolution die Technik der Rekuperation zur Energierückgewinnung. Auf diese Weise wird sowohl beim Gaswegnehmen im Schubbetrieb als auch beim Bremsen die freiwerdende Energie einer weiteren Nutzung zur Verfügung gestellt. Die Elektroenergie liefert eine luftgekühlte Hochvolt-Lithium-Ionen-Batterie mit einer Kapazität von 8 kWh. Sie verhilft dem Scooter zu einer Reichweite von 100 Kilometern und ist innerhalb von vier Stunden an einer herkömmlichen Haussteckdose wieder vollständig aufgeladen. Mit einer Nennleistung von 11 kW (15 PS) beziehungsweise einer Spitzenleistung von 35 kW (47,5 PS) erreicht der C evolution eine elektronisch geregelte Maximalgeschwindigkeit von 120 km/h. Mit einer Beschleunigung von null auf 100 km/h in 6,2 Sekunden kann der neue Elektroroller locker mit benzingetriebenen Maxi-Scootern mithalten.

Metrische Dünnringlager für ­Riemenrad

Bei allen konstruktiven Elementen des C evolution wurde auf ein möglichst geringes Eigengewicht geachtet. So auch bei der Lagerung des Riemenrades des innovativen leistungsstarken Elektroantriebs. Dieser erfolgt in Form einer Triebsatzschwinge mit flüssigkeitsgekühltem Permanent-Synchronmotor über Zahnriemen und ein Hohlradgetriebe. In diesem Hohlradgetriebe dient das Dünnringlager K13008AR0 als Lagerung für das Riemenrad, das wiederum die Kraft über ein Planetengetriebe ins Hinterrad überträgt. Das gehärtete dünnwandige Wälzlager aus der metrischen Dünnringlager-Serie von Rodriguez dient in diesem Fall als äußeres Stützlager eines Lagerpaares, das die Einheit aus Riemenrad und Ausgangswelle im Getriebegehäuse zentriert und dabei alle durch das Hinterrad eingeleiteten Kräfte aufnimmt. Es wiegt nur 170 Gramm.

Zahllose Herausforderungen

Neben einem möglichst geringen Gewicht musste das Lager der Wahl eine Reihe weiterer Anforderungen erfüllen. Ein entscheidendes Kriterium war ein größtmöglicher Innendurchmesser bei kleinstmöglichem Außendurchmesser. Nur dadurch war eine Lagerung innerhalb des geringen zur Verfügung stehenden Bauraums zwischen Getriebegehäuse und rotierender Einheit überhaupt möglich. Mit einem Bohrungsdurchmesser von 130 Millimetern bei einem Außendurchmesser von 146 Millimetern erfüllt das ungedichtete Dünnring-Schrägkugellager diese Forderungen spielend. Doch nicht nur hinsichtlich des Durchmesserverhältnisses oder der Lagergröße stellte der spezielle Einsatz hohe Ansprüche an das Lager. Es musste sowohl die bei Maximalgeschwindigkeit auftretenden hohen Drehzahlen und großen radialen Lasten problemlos aufnehmen können als auch die hohen Querkräfte, die aus den Lastwechseln des Hinterrades bei Kurvenfahrten resultieren. Darüber hinaus war eine gewisse Schockresistenz in alle Richtungen eine Voraussetzung für den Einbau dieses Lagers. Sie ist spätestens dann erforderlich, wenn das Fahrwerk im Extremfall oder bei sehr unebenen Fahrwegen nicht mehr alle Belastungen vollkommen absorbieren kann.

Leicht und kompakt, aber hart im Nehmen

Das metrische Dünnring-Schrägkugellager vom Typ K13008AR0 erfüllt alle geforderten Kriterien für die Anwendung im C evolution. Wie das gesamte Sortiment an Dünnringlagern von Rodriguez zeichnet es sich durch sein gewichtsparendes Design und einen besonders geringen Querschnitt aus, der auch bei steigendem Bohrungsdurchmesser konstant bleibt. Dennoch bringt es die entscheidende hohe Steifigkeit und ein niedriges Startmoment mit, um höchsten Anforderungen hinsichtlich Drehzahl, Temperatur und Lasten gerecht zu werden. Der große Bohrungsdurchmesser bietet Raum für Komponenten wie Luft- oder Hydraulikleitungen, elektrische Verkabelungen oder Schleifringe. Aufgrund dieser mechanischen Eigenschaften kommen Dünnringlager überall dort zum Einsatz, wo hohe Anforderungen an Gewichtseffizienz, Kompaktheit und Miniaturisierung bei gleichzeitig höchster Präzision und einfacher Montage gestellt werden. Neben der Aufnahme des Riemenrades im C evolution ist dies beispielsweise die Lagerung von Solarzellen oder Radarsystemen in der Luft- und Raumfahrt sowie von Drehdurchführungen oder Robotermodulen in der Halbleiterindustrie. Auch Präzisionsrundschalttische, Werkzeugwechsler oder Gelenkarmroboter werden auf Dünnringlagern gelagert.

Vom Standard bis zur Sonderlösung

Die Eschweiler Antriebsspezialisten produzieren und vertreiben mehr als 250 metrische und zöllige Dünnringlagertypen aus Wälz- oder Edelstahl für jeden Anwendungsfall. Zum Angebot zählen neben den klassischen Standardlagern auch Hybridlager sowie Ultra-Slim-Lager mit besonders kleinem Querschnitt. Sämtliche Dünnringlager sind wahlweise als Rillenkugellager, Vierpunktlager oder Schrägkugellager lieferbar. Edelstahlausführungen stehen auf Wunsch auch mit Kugelkäfigen aus Polyamid, PEEK oder Edelstahl zur Verfügung. Doch nicht nur die reinen Lager werden von Rodriguez angeboten. Auf Wunsch fertigen die Eschweiler auf Basis der Dünnringlager komplette einbaufertige Baugruppen, die präzise auf die jeweilige Applikation zugeschnitten werden. Diese kundenspezifischen Sonderlösungen zählen seit über zwanzig Jahren zum Angebot von Rodriguez. Sie fallen in den Geschäftsbereich „Value Added Products“, der zu den Kernkompetenzen des Unternehmens zählt und nicht nur kundenspezifische Komplettlösungen oder die Realisierung ganzer Baugruppen in kleinsten Stückzahlen, sondern auch umfassenden Rundum-Service für den Bereich Lagermechanik bietet. (anm)

  • Bild 1: Das metrische Schrägkugellager vom Typ K13008AR0 ist in der Lage, große radiale Lasten, hohe Geschwindigkeiten und auch die hohen, aus den Lastwechseln des Hinterrades bei Kurvenfahrten resultierenden Querkräfte problemlos aufzunehmen.
  • Bild 2: Rodriguez bietet ein umfassendes Produktprogramm an metrischen Dünnringlagern, die wahlweise als Rillenkugellager, Vierpunktlager oder Schrägkugellager sowie auf Wunsch in Edelstahlausführung lieferbar sind.
  • Bild 3: Zu den kundenspezifischen Sonderlösungen auf der Basis von Dünnringlagern zählen komplette einbaufertige Baugruppen – ein typisches Value Added Product von Rodriguez.
  • Bild 4: Das Riemenrad (rechts) im Hohlradgetriebe des C evolution lagert auf einem metrischen Dünnringlager von Rodriguez.
  • Bild 5: Der Antrieb des C evolution erfolgt in Form einer Triebsatzschwinge mit flüssigkeitsgekühltem Permanent-Synchronmotor über Zahnriemen und ein Hohlradgetriebe.
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