Metrische Dünnringlager für den neuen Elektroroller von BMW

Elektromobilität gilt als wichtiger Faktor für die Energiewende und als probates Mittel, den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Die BMW Group trägt mit ihren Elektrofahrzeugen dieser Entwicklung Rechnung und ­feierte im April dieses Jahres mit ihrem Elektroroller C evolution Premiere. Ein metrisches Dünnringlager übernimmt hierbei die Lagerung des Riemenrades im Getriebe des einspurigen Elektrofahrzeuges.

Mit der Entwicklung von Elektrofahrzeugen reagiert die Automobilindustrie auf das Bedürfnis nach individueller Mobilität trotz zunehmendem Verkehrsaufkommen, steigenden Treibstoffkosten und strengeren CO2-Auflagen in den Städten. Die BMW Group brachte nach ihrem Elektroautomobil i3 im Frühjahr 2014 mit dem Elektroroller C evolution die „Antwort auf die einspurige urbane Mobilität" auf den Markt. Wie der i3 nutzt auch der E-Roller die Technik der Rekuperation zur Energierückgewinnung. Auf diese Weise wird sowohl beim Gaswegnehmen im Schubbetrieb als auch beim Bremsen die frei werdende 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 Roller eine elektronisch geregelte Maximalgeschwindigkeit von 120 km/h.

170 Gramm entspricht Leichtbautrend
Bei allen konstruktiven Elementen des C evolution wurde auf ein geringes Eigengewicht geachtet. So auch bei der Lagerung des Riemenrades des Elektroantriebs, welcher in Form einer Triebsatzschwinge mit flüssigkeitsgekühltem Permanent-Synchronmotor über Zahnriemen und ein Hohlradgetriebe umgesetzt wurde. „In diesem Hohlradgetriebe dient unser Dünnringlager K13008AR0 als Lagerung für das Riemenrad, das wiederum die Kraft über ein Planetengetriebe ins Hinterrad überträgt", erklärt Ralf Widmann, zuständiger Rodriguez-Produktmanager. Das eingesetzte 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.

Das Gewicht liegt bei 170 Gramm.

Größtmöglicher Innendurchmesser bei kleinstmöglichem Außendurchmesser
Neben einem möglichst geringen Gewicht musste das Lager zahlreiche weitere 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", so Ralf Widmann. Mit einem Bohrungsdurchmesser von 130 Millimetern bei einem Außendurchmesser von 146 Millimeter erfüllt das ungedichtete Dünnring-Schrägkugellager diese Forderungen. Zudem musste es die bei Maximalgeschwindigkeit auftretenden hohen Drehzahlen und großen radialen Lasten sowie die hohen, aus den Lastwechseln des Hinterrades bei Kurvenfahrten resultierenden Querkräfte aufnehmen können. Zudem war eine gewisse Schockresistenz in alle Richtungen Voraussetzung für den Einbau dieses Lagers, die spätestens dann erforderlich ist, wenn das Fahrwerk im Extremfall oder aber bei sehr unebenen Fahrwegen nicht mehr alle Belastungen vollkommen absorbieren kann.

Entscheidend: hohe Steifigkeit und ­niedriges Startmoment
Wie alle Dünnringlager von Rodriguez zeichnet sich auch das metrische Dünnring-Schrägkugellager vom Typ K13008AR0 durch sein Gewicht sparendes Design und einen geringen Querschnitt aus, der auch bei steigendem Bohrungsdurchmesser konstant bleibt. Dennoch bringt es die entscheidende hohe Steifigkeit und ein niedriges Startmoment mit, um hohen 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 hoher Präzision und einfacher Montage gestellt werden.

Vom Standard bis zur applikations­spezifischen Sonderlösung
Rodriguez produziert und vertreibt 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 kleinem Querschnitt. Sämtliche Dünnringlager sind wahlweise als Rillenkugellager, Vierpunktlager oder Schrägkugellager lieferbar. Edelstahlausführungen sind auf Wunsch auch mit Kugelkäfigen aus Polyamid, PEEK oder Edelstahl verfügbar.
Auf Wunsch fertigt der Antriebsspezialist auf Basis der Dünnringlager komplette einbaufertige Baugruppen, die präzise auf die jeweilige Applikation zugeschnitten werden. Diese kundenspezifischen Sonderlösungen zählen seit über 20 Jahren zum Angebot des Unternehmens. Sie fallen in den Geschäftsbereich Value Added Products, der zu den Kernkompetenzen zählt und neben kundenspezifischen Komplettlösungen oder der Realisierung ganzer Baugruppen in kleinen Stückzahlen auch einen umfassenden Rundum-Service für den Bereich Lagermechanik bietet.

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52249 Eschweiler
Deutschland
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