Ilustracje: Schaeffler

Zestaw łożysk koła FAG 713 6980 20 dla Tesli Y

Rozwój elektromobilności spowodował, że elementy układu przeniesienia napędu, a 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, to specyfika elektrycznego napędu generuje dodatkowe wymagania konstrukcyjne i serwisowe.

Konstrukcja i obciążenia łożysk piast kół

Łożyska marki FAG od dekad wyznaczają standardy w przemyśle motoryzacyjnym, rewolucjonizując sposób przenoszenia momentu obrotowego i minimalizacji tarcia w pojazdach. Precyzyjne ich wykonanie i zaawansowane materiały umożliwiają zwiększenie trwałości tych 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. Jednak ze względu 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.

Moment obrotowy i wytrzymałość półosi napędowych

Półosie w pojazdach elektrycznych pracują w warunkach bardziej wymagających niż w spalinowych. Ponieważ 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.

Podsumowanie

• 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.

Więcej informacji na stronie www.repxpert.pl/pl/catalog.

Uwaga: Możesz wygrać nagrodę biorąć udział w konkursie, który trwa do 30 kwietnia 2026 r. Zapraszamy na stronę z pytaniami konkursowymi

f Udostępnij

Tweet

Artykuł sponsorowany
Publikacje na warunkach uzgadnianych z redakcją