Benché nascosti in profondità nei veicoli, i cuscinetti contribuiscono in maniera determinante all’efficienza delle trasmissioni e ad assicurare l’affidabilità alle case del settore automobilistico. Quali sono le nuove sfide imposte dalle trasmissioni dei veicoli elettrici (EV) per componenti come i cuscinetti? Come superarle?
Dietro le quinte
Innovazioni tecnologiche come le batterie, l’elettronica per la gestione della potenza e i motori elettrici hanno spianato la strada per la mobilità elettrica in forte ascesa ma, data l’esigenza di aumentare l’efficienza e l’affidabilità, ogni elemento delle trasmissioni EV è in fase di ottimizzazione. Nello specifico, le trasmissioni per gli EV impongono nuovi requisiti per componenti come i cuscinetti. La necessità di aumentare l’efficienza delle trasmissioni spinge i produttori di apparecchiature originali a esplorare nuovi approcci per ridurre l’attrito, anziché ricorrere ai cuscinetti a rulli conici tradizionali utilizzati nei cambi e nei differenziali.
Un’altra sfida è costituita dalle velocità dei motori elettrici negli EV fino a 30.000 giri/min – molto più elevate rispetto a quelle della maggior parte delle applicazioni industriali – che sono necessarie per assicurare l’efficienza delle trasmissioni in esercizio. Le maggiori velocità e le temperature generate da questi veicoli impongono sollecitazioni enormi sui cuscinetti e i loro componenti, come gabbie ed elementi volventi. I cuscinetti che operano a tali velocità richiedono inoltre una lubrificazione e un raffreddamento efficaci, per evitare il rischio di un rapido deterioramento dei loro componenti. Piste e rulli possono surriscaldarsi causando un cedimento prematuro e, talvolta, la sostituzione dei cuscinetti.
Oltre alle elevate velocità di rotazione, i motori elettrici possono anche porre ulteriori sfide, come le scariche elettriche. La commutazione di tensione ad alta frequenza dell’inverter del motore può determinare perdite di corrente. Tale corrente può passare attraverso i cuscinetti, causando la formazione di archi nei contatti di rotolamento e determinando affaticamento ed erosione delle superfici.
Al fine di ridurre le perdite di potenza da attrito e supportare il funzionamento a velocità molto più elevate, i costruttori stanno sviluppando lubrificanti speciali a viscosità più bassa e additivi speciali. Tuttavia, lubrificanti a viscosità più bassa possono avere un impatto negativo sull’usura e la fatica dei cuscinetti. L’usura accelerata può determinare cedimenti con conseguenze disastrose che, chiaramente, si ripercuotono sull’affidabilità.
