電気自動車メーカーが目標を達成するのを支援する

電動車両は新しいものではありません。 電気自動車は、1890年代から1900年代初頭にかけて、内燃機関（ICE）を搭載した自動車よりもクリーンで静かで、始動が容易なため、ヨーロッパと米国で人気がありました。 ガソリン車が消費者市場を乗っ取った後も、電車やトラックは石炭を鉱山から運び出し、人々を地下鉄のトンネルに通し続けました。 電気牽引トラクター、ロードキャリア、フォークリフトは、世界中の工場や倉庫を稼働させ続けました。

今日、気候変動の増大と化石燃料車の禁止により、電動車、トラック、バスへの投資が促進されています。 2017年には世界で125,000台以上の電気商用車が生産され、Research and Marketsのレポートでは、2025年までにその数が180万台を超えると予測されています。

オンラインショッピングが急増している米国では、配送会社は需要をより持続的に満たすために電気中型トラックとバンを配備しています。 中国では、強力な政府のインセンティブと低い自動車所有率により、消費者は電気自動車に傾倒し、5週間ごとに9,500台の新しい電気バスが道路に運ばれます。これはロンドンのバス車両全体に相当します。

電気推進への挑戦

ただし、電気自動車（EV）市場はまだ成熟していません。 第一世代のEVパワートレインソリューションはまだ10セント硬貨であり、新興企業は市場での地位を求めて確立されたメーカーと争っています。 サプライヤーは、EVの需要が増加したときに迅速に適応できるように、開発を常に把握しています。

大きな課題は引き続きバッテリーです。 専門家は、リチウム電池のコストが今後10年間高いままであると予想しています。 充電からより多くのマイルを獲得するために、メーカーは、より大きなバッテリーパックの余地があり、車両をより軽くすることができるように、電力密度が高く、燃料効率の高いパワートレインソリューションを探しています。

ベアリング設計者にとってのEVの課題には、より過酷な熱環境と軽量の潤滑剤が含まれると、ティムケンのオフハイウェイグループのチーフエンジニアであり、以前はオンハイウェイスペースのEVに関する常駐エキスパートであったクリストファーマークスは述べています。

ティムケンチーフエンジニア、クリストファーマークス

「軽量の潤滑剤は、ドライブトレインの動作効率を高めることができるため、何年もの間トレンドになっています」と彼は言います。 「しかし、これらの軽い潤滑剤は、ベアリングとギアの接触部に膜厚がないため、性能の問題を引き起こす可能性があります。」

EVギアボックスの動作温度も、ICE車両と比較して非常に高くなる傾向があります。 電気モーターをギアボックスに固定すると、それは大きな熱発生器になります。 従来のドライブトレインで発生する唯一の発熱は、ベアリングとギアの電力損失です。

ベアリングを従来よりも攻撃的な環境で長持ちさせることは課題です。 その課題に対処するために、ティムケンの設計者は、多くの業界にわたる同社の実証済みのプロセスと膨大なアプリケーション知識に依存しています。

初期のイノベーションで道を開く

歴史的に、自動車業界がアプリケーションの革新をティムケンに依存していることは目新しいことではありません。 1975年以降、企業平均燃費（CAFE）規制により、米国で自動車と小型トラックの燃費目標が引き上げられ始めました。それ以来、ティムケンのパワーデンスで燃費の良い（PDFE）円すいころ軸受は、従来型と電動の両方で役割を果たしてきました。 -ICEハイブリッドアプリケーション。

「ハイブリッドの興味深い点は、ハイブリッドのレベルに応じて、ドライブトレインが大幅に変化しないことです」とマークス氏は言います。 「PDFEテクノロジーは新しいものではありませんが、これらのベアリングの設計は、従来の車軸またはハイブリッド車軸に固有のものです。」

一方、完全な電気自動車はまだ進化を続けており、車軸とパワートレインは互いに、またICEやハイブリッド車とは大きく異なる可能性があります。 たとえば、ある新しい電気トラックの設計には、各車輪に1つずつ、合計4つのモーターがあります。 「これらの革新はすべて、お客様に課題をもたらします」とマークス氏は言います。 「しかし、それでも、車両の軽量化と燃料補給の間の距離の延長、この場合はバッテリーの充電を実現するために、電力密度が高く、燃料効率の高いソリューションを提供することが重要です。」

パワーを最大化しながらサイズを最小化

EVアプリケーションを解決するために、TimkenのエンジニアはePDFE円すいころ軸受従来型およびハイブリッド車用のPDFEベアリングを製造してきた長年の知識に基づいた製品ライン。

「大きな違いはマクロジオメトリにあります」とMarks氏は言います。 「これらのベアリングとアクスルは、従来の車両よりも少し小さい傾向があります。」 Timken ePDFE円すいころ軸受は、ボール軸受に比べてソリューションが小さいため、顧客はシャフトとハウジングを小型化して、より強力なギアボックスを構築できます。

一方、ePDFEベアリングの内部形状は、燃料効率を高めます。そこで、ティムケンのマイクロ形状技術が大きな役割を果たします。

「当社には、お客様が最小で最も動力のあるギアボックスを設計するのを支援する技術があり、よりコンパクトなパワートレイン設計、車両全体の軽量化、ベアリングの動作温度の低下、パワートレイン効率の向上への道を開きます」とマークスは言います。

Timken ePDFEベアリングは、騒音、振動、ハーシュネスの低減にも役立ちます。これは、内燃エンジンのバックグラウンドランブルがない車両の重要な要素です。

最適化された結果のための早期コラボレーション

Marksは、設計プロセスの早い段階でTimkenのエンジニアと協力して、後で改造するのではなく、ソリューションを事前に最適化することの重要性を強調しています。

「私たちは、お客様がベアリングにとって有益な環境を設計していることを確認したいと考えています」と彼は言います。 「彼らが早く来たとき、私たちは彼らと協力して、ベアリングが寿命と信頼性の点で高レベルの性能で動作できるようにするアーキテクチャを作成することができます。」

若い産業に典型的なように、今日のEVメーカーは、製品から潜在的な効率と信頼性をすべて引き出すのではなく、市場投入までのスピードに非常に重点を置いています。

「EVが市場でより大きなシェアを獲得し始めるので、時間の経過とともに効率を上げる余地があると思います」とマークスは言います。時間。ベアリングのようなこれらすべての小さなことを変えることでそれを得ることができます。」

顧客のナビゲートを支援

自動車の世界を揺るがすイノベーションは電気自動車だけではありません。 「今日、私たちは革命の真っ只中にいます」とマークス氏は言います。メーカーは、ライドシェアリングや自動運転車の台頭も期待しています。

たとえば、最終的には、米国では所有率が低下し、車両が少なくなる可能性がありますが、1台の車両が12,000〜15,000マイルではなく、年間100,000マイルを走行します。 この種の変化は、アフターマーケットの信頼性要件に劇的な影響を与える可能性があります。これは、ティムケンが対処するのに適した分野です。

「人々は、業界がどこに向かっているのかを理解するために、たくさんの水晶玉を調べています」と彼は言います。 長期的には、消費者向けおよび高速道路上の商用市場を対象としたハイブリッド車と全電気自動車の組み合わせ、およびオフハイウェイ車の効率基準の向上が見込まれます。

EVメーカーが目標を達成できるように、Timkenのエンジニアは、お客様と緊密に協力して各アプリケーションに最適なソリューションを開発するという、最善を尽くし続けています。

「私たちは長年の顧客だけでなく、私たちにあまり馴染みのない新規参入者とも協力しています」とマークスは言います。 「どちらも、新しいEV推進システムを開発する際に、エンジニアリングの知識から利益を得ることができます。」

Published: 2021/03/24