„Wir drehen auf!“ – Wälzlagerlösungen für den E-Antriebsstrang

In modernen Antriebssträngen für BEV werden E-Maschinen mit hoher Drehmomentkapazität und Drehzahlgrenzen jenseits von 20.000 U/min eingesetzt, die spezielle Anforderungen an die Rotorlagerung mit sich bringen. Im Besonderen treten in diesen schnelle Drehmomentwechsel und damit hoch-dynamische Axialkraftwechsel auf. Hinzu kommen neben den äußeren Lasten noch in signifikantem Maße Kreiseleffekte und Fliehkräfte aufgrund von leichten Unwuchten bzw. Materialsetzungen, die das radiale und axiale Schwingungsverhalten am Ende dominieren und daher bei der Auslegung genau analysiert werden müssen. Ziel ist es, kritische Betriebszustände für die Lagerung rechtzeitig zu identifizieren und in der Folge beispielsweise den besten Kompromiss aus Vorspannung und niedrigem Reibmoment zu finden. In diesem Beitrag werden zunächst relevante und kritische Lastfälle diskutiert und deren Einflüsse auf die Dynamik der Rotorwelle detailliert veranschaulicht. Dabei werden moderne Analyseverfahren und Simulationswerkzeuge thematisiert. Im Folgenden wird die Dynamik im Wälzlager selbst erläutert, d. h. inklusive Käfigschwingungen, woraus Maßgaben an das bzw. die Lager als Ganzes resultieren. Es werden Kugellager und Zylinderrollenlager präsentiert, die den besonderen Anforderungen moderner Antriebsstränge standhalten und zudem weitere Eigenschaften wie geringe Reibung und Selbsterwärmung aufweisen. Des Weiteren werden im Ausblick Lösungen für Rotorlagerungen mit Stromdurchgang dargestellt.