Schon bei geringeren km/h-Zahlen in urbanen Gebieten sind beim Elektroantrieb nicht nur das Fahrgeräusch auf der Straße und der Fahrtwind deutlich zu hören, sondern auch diverse Schallquellen innerhalb der Fahrzeugarchitektur. Bisher werden daher vermehrt Kugellager eingesetzt, die aufgrund besonders hoher Präzision oder spezieller Schmierungen kaum Laufgeräusche verursachen. Diese sind jedoch nicht in der Lage, bereits vorhandene Schwingungen zu kompensieren und Bauteile akustisch zu entkoppeln. Das Gegenteil ist sogar der Fall, wie Rollax-Vertriebsleiter Lars Beyer anmerkt: „Besonders fein geschliffene Hochpräzisionslager leiten Körperschall und Vibrationen außerordentlich gut.“ Soll das Lager zudem galvanisch isolieren, um Stromdurchgangsschäden wie Riffelbildung an Oberflächen oder ein Nachlassen der Schmierung zu verhindern, bleiben nicht mehr viele Möglichkeiten: Entweder werden der Außen- oder Innenring des Lagers mit einer stromisolierenden Schicht überzogen, oder, für eine höhere Isolationswirkung und Laufruhe, die Wälzkörper direkt aus Keramik gefertigt. Besonders letztere Variante ist jedoch sehr kostenintensiv in der Herstellung – und überträgt nach wie vor Körperschall.
Passive Körperschallentkopplung und galvanische Isolierung
Eine Alternative bietet Rollax mit seinen speziell entwickelten NVH-Rillenkugellager, die über jeweils zwei oder drei temperaturresistente Elastomere zwischen Kugellager und Gehäuse verfügen. Diese dämpfen Schwingungen sowie Vibrationen sowohl axial als auch radial – und entkoppeln somit Kugellager und Gehäuse sowie die jeweils damit verbundenen Bauteile akustisch. Der Körperschall wird abgefangen, bevor er sich in störenden Luftschall verwandeln kann. An Bremskraftverstärkern, wo die NVH-Rillenkugellager von Rollax bereits erfolgreich eingesetzt werden, lässt sich der Geräuschpegel in der Fahrgastzelle dadurch um bis zu 10dB(A) senken.
Die zur Schalldämpfung eingesetzten Elastomere bringen darüber hinaus einen praktischen Zusatzeffekt mit sich: Sie isolieren die inneren und äußeren Teile des Lagers auch galvanisch. „Unsere Motivation für die Entwicklung waren in erster Linie NVH-Aspekte – nämlich die Verringerung von Geräuschemissionen“, erklärt Beyer. „Die Stromisolierung ist ein Nebennutzen, den man durch die Verwendung der Kunststoffe quasi umsonst dazu erhält.“ Dabei sind die NVH-Rillenkugellager deutlich preisgünstiger als etwa Hybridlager, die speziell auf die galvanische Isolierung ausgelegt sind. Je nach Applikation lassen sich so zwei Effekte zugleich erreichen, wobei abhängig von der Steifigkeit der Entkoppelungselemente eine höhere Körperschalldämpfung oder eine präzisere Laufruhe bei gleichbleibender galvanischer Isolierung realisiert werden kann. So lässt sich das Lager passend für elektrische Nebenaggregate im Fahrzeug oder auch Antriebe von E-Bikes oder E-Scootern bis hin zu geräuschsensiblen Produkten wie Wärmepumpen oder Weißer Ware auslegen.
Bauraumneutrale Konstruktion
„Als Herausforderung bei der Entwicklung stellte sich unser selbst gesetztes Ziel heraus: Die Lager sollten unbedingt bauraumneutral konstruiert werden“, wirft Beyer ein. Damit die NVH-Rillenkugellager herkömmliche Kugellager der Standardbaureihen einfach ersetzen können, müssen sowohl die Außen- als auch die Innenmaße gängigen DIN-Richtlinien entsprechen. Um dennoch Platz für die schall- und stromisolierenden Elastomere zu schaffen, verwendet Rollax kleinere Kugeln und verkleinert die Laufbahnen. So lässt sich das NVH-Rillenkugellager ohne aufwändige Anpassungen in bestehende Produktionsketten einfügen und kann herkömmliche Varianten im fertigen Produkt einfach ersetzen.