Piccolo cuscinetto, grande efficienza Minori emissioni e maggior autonomia grazie al nuovo cuscinetto a sfere ad alte prestazioni di Schaeffler

02/05/2022 | Herzogenaurach

• Il primo al mondo: un cuscinetto a sfere con disco centrifugo integrato di Schaeffler combina per la prima volta i vantaggi di due design di cuscinetti
• Matthias Zink: “Il nostro nuovo cuscinetto a sfere rende le trasmissioni ancora più efficienti incentivando l’interesse verso la mobilità elettrica per l’uso quotidiano.”
• Maggiore efficienza: il cuscinetto assicurerà minori emissioni di CO₂ e una maggiore autonomia dei veicoli elettrici
• Migliore sostenibilità: prestazioni migliori permettono di ridurre le dimensioni del cuscinetto e della trasmissione, diminuendo ulteriormente le emissioni
  

Muovono letteralmente il mondo, perché, che si tratti di un'auto elettrica, di un veicolo ibrido o di un motore a combustione interna, nessuna trasmissione può fare a meno dei cuscinetti. Schaeffler ha ora sviluppato uno speciale cuscinetto a sfere ad alte prestazioni con un disco centrifugo integrato che aiuta a ridurre le emissioni di CO₂ nei veicoli con motori a combustione e trasmissioni ibride. Le auto elettriche traggono invece vantaggio dal fatto che possono arrivare più lontano con una sola carica. Il cuscinetto pesa solo 300 grammi e misura tra i cinque e i dieci centimetri di diametro, a seconda dell'applicazione. "La forza innovativa è un fattore decisivo per il successo aziendale di Schaeffler e della nostra attività automotive", afferma Matthias Zink, Executive Vice President Automotive Technologies di Schaeffler AG. "Con il nuovo cuscinetto a sfere, rendiamo le trasmissioni ancora più efficienti, incentivando l’interesse verso la mobilità elettrica per l’uso quotidiano."

Le prime case automobilistiche stanno utilizzando dal 2021 il nuovo cuscinetto a sfere nella produzione in serie delle trasmissioni ibride e a doppia frizione; il fornitore automotive e industrial sta anche collaborando con altri produttori su progetti di sviluppo per il lancio della produzione in serie. Inoltre, l'azienda sta trasferendo la tecnologia in attesa di brevetto in campi di applicazione sempre più nuovi nelle sue attività relative ai cuscinetti, compresi i veicoli puramente elettrici. Questo cuscinetto è anche stato recentemente tra i finalisti del “German Innovation Award 2022” nella categoria grandi aziende.

Il meglio di due design

I cuscinetti a sfere o sono aperti lateralmente - e si parla di cuscinetto aperto - oppure hanno guarnizioni in gomma speciale. Con questi cuscinetti schermati, la contaminazione viene tenuta lontana dalle sfere e dalle piste degli anelli dei cuscinetti. In questo modo, vi è una minor usura e quindi una maggiore durata. Lo svantaggio, tuttavia, è un maggiore attrito nel cuscinetto, il che significa dispersione di energia preziosa. Questo attrito è ridotto nei cuscinetti aperti, che tendono però a danneggiarsi più rapidamente a causa della mancanza di protezione da contaminazione. Un vero problema. Con il cuscinetto a sfere ad alte prestazioni con disco centrifugo integrato, Schaeffler ha sviluppato un cuscinetto unico al mondo che combina i vantaggi di un cuscinetto aperto con quelli di un cuscinetto schermato. Il che significa che nel cuscinetto viene dispersa molta meno energia sotto forma di attrito. “Meno attrito significa che l'energia motrice viene utilizzata in modo più efficiente. Questo a sua volta riduce le emissioni e aumenta l'autonomia delle auto elettriche", afferma il Dott. Dieter Eireiner, capo della Business Division Cuscinetti di Schaeffler.

La particolarità del nuovo cuscinetto sono le tenute in gomma, normalmente saldamente fissate all'esterno del cuscinetto, che sono qui sostituite da un disco centrifugo appositamente progettato integrato nell'anello interno. Il disco protegge, come in un cuscinetto schermato, dalla contaminazione. Tuttavia, poiché il disco ruota liberamente, il cuscinetto genera circa l'80% di attrito in meno rispetto alle guarnizioni convenzionali. Il risultato è una riduzione di CO₂ fino a 0,3 grammi per chilometro e veicolo. La riduzione delle perdite fino a 30 watt per cuscinetto può anche aumentare l'autonomia dei veicoli elettrici fino all'uno per cento. “Le soluzioni per cuscinetti efficienti svolgono un ruolo importante nella mobilità sostenibile. Con il nostro nuovo cuscinetto, Schaeffler dimostra che piccoli cambiamenti possono fare una grande differenza", afferma Eireiner. Allo stesso tempo, il cuscinetto a disco centrifugo dura molto più a lungo: rispetto a un cuscinetto aperto, la vita operativa aumenta fino a un fattore fisso dieci, mentre l’unità dura due volte più a lungo rispetto ai tradizionali cuscinetti a sfere schermati. Ciò significa che in futuro sia i cuscinetti che le trasmissioni possono essere ridotti, consentendo così di risparmiare materiale e peso.

Cuscinetti a sfere per una maggior efficienza nelle trasmissioni elettriche

Schaeffler sviluppa e produce cuscinetti a rullini da oltre 70 anni. Nel 2001, l'azienda ha acquisito la FAG Kugelfischer Georg Schäfer AG di Schweinfurt, Germania, ampliando notevolmente il proprio portafoglio di cuscinetti volventi. I cuscinetti sono indispensabili per l'industria automotive, nonché nell'ingegneria meccanica e nella produzione di trasmissioni. Anche i veicoli puramente elettrici non possono farne a meno. Nelle auto elettriche, per cui spesso basta una marcia per poter accelerare, viene anche usato il cosiddetto riduttore, che riduce di un fattore la velocità del motore elettrico, rendendolo adatto per velocità sia alte che basse. Poiché sempre più motori elettrici raggiungono velocità fino a 20.000 giri al minuto, vengono posti requisiti più elevati in termini di design, materiale e rivestimento delle trasmissioni, nonché dei cuscinetti in essi contenuti. "Il passaggio alle trasmissioni elettriche sta guidando l’innovazione per lo sviluppo dei cuscinetti", dichiara Eireiner. A tal fine, l'azienda ha unito il suo vasto know-how dei sistemi per quanto riguarda la tecnologia di cuscinetti e sistemi di azionamento elettrificati. È su questa base che Schaeffler sviluppa anche cuscinetti che impediscono ad esempio danni indotti dalla corrente, in particolare nelle trasmissioni elettriche che funzionano a 800 volt o con semiconduttori in carburo di silicio utilizzati nella power electronics.