Rillenkugellager im Verstellmotor der Lamellenkupplung für das Dynamic Performance Control-System

Rutschfest über glatte Straßen

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Das Dynamic Performance Control-System ergänzt sinnvoll die bisher schon bekannten elektronischen Fahrsicherheitssysteme wie Antiblockiersystem (ABS) und Stabilitätskontrolle (DSC). Ein reibungsarmes Rillenkugellager erfüllt dabei die spezifischen Anforderungen an die sicherheitskritischen Lagerstellen.

Als global operierender Wälzlagerspezialist und als Automobilzulieferer für komplexe mechatronische Komponenten wie Lenksysteme verfügt NSK über besondere Kompetenz in der Automobilindustrie. Für einen Hersteller von Stellmotoren hat das Unternehmen nun ein reibungsarmes Rillenkugellager entwickelt, das im neuen Dynamic Performance Control-System von BMW zum Einsatz kommt und die spezifischen Anforderungen an sicherheitskritische Lagerstellen erfüllt.

Glatte Straße – Rutschgefahr!
Wenn ein Autofahrer auf glatter Straße in einer Kurve unkontrolliert ins Rutschen kommt, muss er sehr schnell reagieren und läuft Gefahr, einen Unfall zu verursachen. Ist er hingegen in einem BMW mit „Dynamic Performance Control“ unterwegs, verrringert sich die Wahrscheinlichkeit, in eine solche Situation zu kommen, wesentlich.
Ein innovatives Stabilitätssystem, das von ZF entwickelt wurde, erlaubt erstmals eine gezielte Drehmomentverteilung auf die beiden Räder der Antriebsachse. Dadurch wirkt man dem bei Heckantrieb typischen Untersteuern entgegen, und der Fahrer kommt sowohl schneller als auch sicherer um die Kurve – und muss sogar weniger lenken. Die Dynamic Performance Control sorgt für agiles Fahrverhalten auf trockener Piste und deutlich höhere Sicherheit bei Nässe und Glätte.
Anspruchsvolle Aufgabenstellung
Technisch gelöst wurde diese anspruchsvolle Aufgabenstellung, indem man im Hinterachsgetriebe eine zusätzliche Überlagerungseinheit installiert hat, die aus einem Doppelplanetengetriebe und einer elektromotorisch betätigten Lamellenbremse besteht. Innerhalb von weniger als 100 ms wird das Planetengetriebe, das bis zu 1800 Nm Drehmomentdifferenz erzeugen kann, in den Kraftfluss integriert. Das Stellorgan dieser Lamellenbremse ist ein Elektromotor, den die Ebm- papst St. Georgen für diesen Einsatzfall entwickelt hat. Ebenso wie der Elektromotor muss die von NSK gelieferte Motorlagerung die hohen Anforderungen des Systems erfüllen. Bei der Auslegung und Auswahl des Wälzlagers war NSK als Partner von ebm-papst frühzeitig in den Entwicklungsprozess dieses Motorsystems eingebunden und entwickelte ein individuelles Lagerdesign.
Technische Herausforderungen waren unter anderem die kurze Reaktionszeit des Motors, die extrem hohen Beschleunigungswerte bei möglichst geringer Leistungsaufnahme und Baugröße erforderlich macht. Zur Erfüllung dieser Anforderungen konnten die NSK-Rillenkugellager der Größen 6000 und 626 einen erheblichen Beitrag leisten. Diese Rillenkugellager weisen eine besonders niedrige innere Reibung auf, wodurch die zu überwindende Reibleistung der Motormechanik und dadurch auch die Motorbaugröße optimiert werden konnten. Somit erfüllt der Elektromotor die von ZF und BMW gestellte Anforderung, das Gewicht des zusätzlichen Systems sehr gering zu halten.
Trotz der hohen Beschleunigungen muss auch bei Beginn der Motorrotation ein sauberes Abrollen der Kugeln gewährleistet sein. Denn wenn die Kugeln aufgrund der Massenträgheit und zu geringer Anpresskraft (Vorspannung) über die Laufbahnoberfläche gleiten, kann dies zu Frühausfällen durch erhöhten Verschleiß an Laufbahn und Kugeln führen. Hier kam der Anwendung erneut die reibungsarme Innenkonstruktion der NSK-Lager entgegen. Obwohl eine hohe Vorspannung erforderlich ist, um eine gute Führung der Kugeln sicherzustellen, ist die Lagerreibung sehr gering.
Neben der geringen Reibung zählt auch die Unempfindlichkeit gegenüber starken Vibrationen, die im Antriebsstrang unvermeidlich sind, zu den geforderten Eigenschaften. Umfangreiche Tests auf speziellen Vibrationsprüfständen unter verschiedensten Umgebungs- und Betriebsbedingungen haben gezeigt, dass die NSK-Lager auch diese Anforderung erfüllen. Weiterhin musste die volle Funktionsfähigkeit in einem breiten Temperaturspektrum von -40° bis +150 oC sichergestellt werden. Hier spielt das Schmiermittel als Konstruktionselement eine wesentliche Rolle. Nach diversen Tests mit verschiedenen Schmierfetten setzte sich ein im eigenen Hause entwickeltes Polyharnstofffett mit einem Poly-a-olefin-Grundöl durch. Es zeichnet sich besonders durch eine hohe Vibrationsverträglichkeit und hohe Lastverträglichkeit aus sowie durch ein niedriges Anlaufmoment bei tiefen Temperaturen.
NSK Deutschland;
Telefon: 02102/481-0;
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