Wraz z rozwojem elektromobilności elementy układu przeniesienia napędu — w szczególności łożyska kół i półosie napędowe — muszą sprostać innym obciążeniom eksploatacyjnym niż ich odpowiedniki w pojazdach spalinowych.
Choć w wielu przypadkach technologia pozostaje zbliżona, specyfika elektrycznego napędu generuje dodatkowe wymagania konstrukcyjne i serwisowe.
Łożyska piast kół – konstrukcja i obciążenia
Łożyska FAG od dekad wyznaczają standardy w przemyśle motoryzacyjnym, rewolucjonizując sposób przenoszenia momentu obrotowego i minimalizacji tarcia w pojazdach. Dzięki precyzyjnemu wykonaniu i zaawansowanym materiałom, produkty FAG umożliwiają zwiększenie trwałości podzespołów, poprawę efektywności energetycznej oraz niezawodność w najtrudniejszych warunkach eksploatacji.
Budowa łożysk piast w samochodach elektrycznych zasadniczo nie odbiega od rozwiązań stosowanych w pojazdach spalinowych. Ze względu jednak na większą masę EV częściej wykorzystuje się układy dwu- lub trójrzędowe, które skuteczniej rozkładają obciążenia i ograniczają opory toczenia.
Siły działające na łożysko koła w samochodzie są złożone i zależą od wielu czynników, takich jak masa pojazdu, rodzaj napędu, styl jazdy, a także nierówności nawierzchni. Można je podzielić na kilka głównych kategorii:
- Siły osiowe (axialne), działają wzdłuż osi obrotu łożyska, czyli w kierunku pionowym w stosunku do koła w typowym samochodzie i powstają podczas skręcania, przenoszenia momentu obrotowego z półosi napędowej lub gdy pojazd pokonuje nierówności, które powodują „dźwiganie” lub „dociskanie” koła.
- Siły promieniowe (radialne), działają prostopadle do osi obrotu łożyska, w kierunku środka piasty i wynikają głównie z ciężaru pojazdu przenoszonego na każdą oś koła, a także z sił generowanych podczas przyspieszania, hamowania
i pokonywania zakrętów. 
Momenty skrętne (torque), generowane przez napęd (moment silnika elektrycznego lub spalinowego) i hamowanie.- Siły dynamiczne, powstają wskutek drgań zawieszenia, nierówności nawierzchni, wstrząsów i zmian przyspieszenia. Mogą prowadzić do pulsujących obciążeń, które zmieniają się w czasie, co wymaga od łożyska wysokiej odporności zmęczeniowej.
- Siły pochodzące od hamowania i rekuperacji (w EV), w pojazdach elektrycznych rekuperacja może generować nietypowe obciążenia wsteczne w łożysku koła. Dodatkowo, hamowanie tarczowe powoduje docisk i moment skrętny w osi łożyska, który jest większy przy szybkich, dynamicznych manewrach.
- Siły wynikające z warunków eksploatacji takie jak wysokie prędkości, jazda po nierównościach lub w zakrętach generują kombinacje sił osiowych i promieniowych, które zmieniają się w czasie, punktowe obciążenia, np. na nierównej nawierzchni lub podczas postoju na nierównej powierzchni, dodatkowo obciążają bieżnię łożyska.
Projektanci koncentrują się na tym, aby łożyska w EV charakteryzowały się niskim współczynnikiem tarcia, gdyż każdy dodatkowy opór w układzie jezdnym przekłada się bezpośrednio na skrócenie zasięgu. Uszkodzone lub zużyte łożysko skutkuje nie tylko hałasem i pogorszeniem komfortu jazdy, ale także wzrostem zapotrzebowania na energię oraz przyspieszoną degradacją bieżni łożyska. W skrajnym przypadku może doprowadzić to, do całkowitego uszkodzenia i zablokowania koła.
Półosie napędowe – moment obrotowy i wytrzymałość
Półosie w pojazdach elektrycznych pracują w warunkach bardziej wymagających niż w samochodach spalinowych. Dzieje się tak dlatego, że napęd elektryczny dostarcza pełny moment obrotowy od najniższych prędkości, co wywołuje natychmiastowe i znaczne obciążenia układu napędowego.
Podczas gdy przeciętny samochód spalinowy klasy średniej dysponuje mocą rzędu 100–170 KM, dostępne obecnie pojazdy elektryczne oferują moc na poziomie 100–300 kW, czyli od 136 do ponad 400 KM. Tak znaczna różnica oznacza, że półosie muszą być projektowane z materiałów o podwyższonej wytrzymałości i odporności na obciążenia skrętne oraz dynamiczne.
Przeguby i smarowanie – wyzwania serwisowe
Szczególnie narażone na zużycie są przeguby półosi (CV joints), które w pojazdach elektrycznych pracują pod wyższymi siłami kontaktowymi. Dodatkowym czynnikiem obciążającym jest hamowanie rekuperacyjne, które wywołuje zmienne kierunki przenoszenia momentu. Utrata szczelności osłony przegubu i związane z nią wypłynięcie smaru prowadzi do przyspieszonej degradacji elementów tocznych i bieżni.
W przypadku łożysk piast, producenci coraz częściej stosują specjalistyczne smary charakteryzujące się wysoką stabilnością termiczną, odpornością na duże obciążenia oraz minimalnym oporem ruchu.
Wnioski
- Łożyska w EV przenoszą większe obciążenia niż w autach spalinowych, głównie z powodu większej masy pojazdu i charakterystyki momentu obrotowego.
- Półosie napędowe poddawane są intensywnym obciążeniom dynamicznym, co wymaga stosowania materiałów
o wysokiej wytrzymałości i precyzyjnego projektowania przegubów. - Smary i uszczelnienia odgrywają kluczową rolę — muszą zapewniać niskie opory ruchu, odporność na wysokie temperatury
- Styl jazdy i warunki eksploatacji mają istotny wpływ na żywotność tych komponentów — dynamiczne przyspieszanie, częste wykorzystanie pełnego momentu czy eksploatacja na nierównych nawierzchniach zwiększają ryzyko przyspieszonego zużycia.
W pojazdach elektrycznych łożyska piast i półosie napędowe pracują w warunkach odmiennych niż w autach spalinowych. Choć ich konstrukcja pozostaje zbliżona, większa masa EV i natychmiastowo dostępny moment obrotowy generują wyższe obciążenia dynamiczne. W łożyskach częściej stosuje się układy wielorzędowe, które lepiej przenoszą siły osiowe i promieniowe, ograniczając tarcie i wpływ na zasięg. Półosie muszą sprostać przenoszeniu znacznie większych momentów oraz obciążeniom wynikającym z rekuperacji. Kluczowe znaczenie mają również smary i uszczelnienia, gwarantujące niskie opory ruchu i trwałość. Ostatecznie to styl jazdy i warunki eksploatacji w największym stopniu decydują o żywotności tych komponentów.
Schaeffler Vehicle Lifetime Solutions Poland Sp. z o. o
Więcej na stronie: https://
Komentarze (0)