Vediamo come lo specialista del cuscinetto NTN-SNR affronta il problema della riduzione delle emissioni di CO2 grazie allo sviluppo di un nuovo cuscinetto per l’albero motore, premiato da “Solar Impulse Efficient Solution”.

Le norme a tutela dell'ambiente, in particolare per la riduzione delle emissioni di CO2, richiedono un importante sforzo ai costruttori auto e a tutto il comparto automotive a livello di sviluppo e progettazione di nuove soluzioni più “eco-friendly”.

La sfida è dunque quella di trovare nuove alternative e prodotti che uniscano prestazioni meccaniche, tutela ambientale e crescita economica, per un futuro più sostenibile della mobilità.
In quest'ottica ecco che NTN-SNR, uno dei principali produttori di cuscinetti, forte delle sue competenze nella ricerca e sviluppo, ha progettato un nuovo cuscinetto a rulli per ridurre le perdite per attrito dell'albero motore. Rispetto alle alternative attualmente disponibili sul mercato, questa innovazione si è dimostrata altamente competitiva ed è stata recentemente premiata con il prestigioso marchio "Solar Impulse Efficient Solution".

Vediamo in dettaglio le sue caratteristiche.
 

Come è nato il progetto

Il progetto, che ha portato allo sviluppo di questo nuovo cuscinetto, è iniziato internamente ed è stato sviluppato in stretta collaborazione con una importante casa auto francese.

Nel 2014, infatti, un pre-studio condotto da NTN-SNR ha dimostrato che l'attrito in corrispondenza dei cuscinetti dell’albero motore, generava notevoli coppie resistenti. A causa delle importanti emissioni di CO2 e nell’ottica di una notevole riduzione delle stesse, il produttore si è dedicato alla ricerca di un nuovo cuscinetto per l’albero motore per sostituire il guscio portante del primo e del quinto cuscinetto.

Pertanto, tra il 2015 e il 2017, NTN-SNR ha messo il suo know-how al servizio del reparto R&D di questo costruttore auto per proporre un nuovo prodotto. Diversi progetti, calcoli, prototipi, convalide funzionali e test di affidabilità sono stati effettuati per questo cuscinetto per l’albero motore in grado di ridurre il coefficiente di attrito.
 

Un progetto innovativo

Per realizzare le sue ricerche e arrivare a progettare il nuovo cuscinetto, NTN-SNR ha potuto avvalersi del suo profondo know-how e delle sue competenze di specialista nella produzione di cuscinetti, realizzando un prodotto unico per design e tecnologia, con prestazioni ottimali.

In particolare, NTN-SNR si è basata sulle competenze acquisite nel secolo scorso per sviluppare un cuscinetto che garantisca prestazioni ottimali in un ambiente pressurizzato. A tal fine, sono stati apportati diversi miglioramenti significativi, insieme a una modifica del tragitto dell’olio dell’albero motore. 
In primo luogo, il costruttore ha dato ai rulli una forma arrotondata. I vincoli legati alla dinamica dell'albero motore, vale a dire le sollecitazioni radiali, le temperature di funzionamento e le modalità di flessione sono quindi perfettamente integrati con conseguente riduzione dell’attrito.

Sono anche stati rivisti il design della gabbia e il materiale utilizzato e progettati per resistere alle fluttuazioni torsionali del motore generate dal movimento del giunto mobile. Gli anelli interni ed esterni hanno subito un trattamento di nitro-carburazione, in grado di conferire una maggior durezza e resistenza all’usura sulla superficie di contatto.
Questa soluzione garantisce un funzionamento ottimale anche con olio contaminato dalla combustione.

Infine, è stato aggiunto un tappo al cuscinetto per limitare le modifiche da apportare alla catena di produzione e quindi facilitarne l'integrazione.
Nel tentativo di ottenere risultati migliori sulle emissioni di CO2, NTN-SNR ha esaminato l'integrazione di un secondo cuscinetto sul quinto supporto, lato volano del motore. Questa installazione, che richiede un know-how specifico, è stata brevettata dal costruttore, rendendo essenziale il suo intervento.
 

Fino a 1,2 g/km di CO2 risparmiata

Anche se l’aggiunta dei due cuscinetti influisce leggermente sul peso del motore con un impatto negativo di circa 0,05 g/km di CO2 emesso, i guadagni ottenuti sono molto più significativi.

La riduzione dell’attrito e del flusso di olio consentono una diminuzione di 0,6 g/km di CO2 misurata per cuscinetto installato, ossia fino a 1,2 g/km per due cuscinetti montati.
Da un punto di vista generale, questo rappresenta un risparmio di emissioni di CO2 di circa l’1 % per chilometro percorso secondo il modello di auto: un risultato significativo.

Oltre a ridurre le emissioni di CO2, i cuscinetti progettati da NTN-SNR offrono un eccellente rapporto costo / valore aggiunto. Grazie a un costo per componente molto basso e a un’integrazione facilitata dal suo design, le modifiche da apportare alla linea di produzione sono limitate.
 

Risultati positivi al banco prova

Durante le varie fasi di progettazione sono stati effettuati test completi per convalidare l’affidabilità del prodotto ai fini della commercializzazione. Un prototipo di motore è stato testato per 600 ore in condizioni severe e dopo lo smontaggio, un’analisi precisa e dettagliata ha rilevato risultati più che promettenti in quanto perfettamente in linea con le aspettative.

In contemporanea, uno studio per valutare il rischio di rumore e vibrazioni generati da questo nuovo sistema è stato condotto da una società di ingegneria indipendente. Anche in questo caso, i risultati si sono rilevati molto positivi, dimostrando che i cuscinetti non generavano né rumore né vibrazioni.
 

Solar Impulse Foundation

Alla ricerca di soluzioni efficaci per una crescita economica pulita, la Solar Impulse Foundation è una delle prime fondazioni a distinguere i progetti che uniscono protezione ambientale e sostenibilità finanziaria. Ogni iniziativa viene attentamente analizzata a monte da un pool di esperti indipendenti. L’obiettivo è dimostrare ai leader mondiali che investire in tecnologie pulite è un’opportunità economica e industriale, ma anche una necessità per limitare il cambiamento climatico.

Supportata da Bertrand Piccard, portavoce di questa visione innovativa, NTN-SNR ha presentato la sua ricerca sui cuscinetti per albero motore. Il produttore è stato premiato con il prestigioso “Label Solar Impulse Efficient Solutions” lo scorso novembre nella categoria Industria, Innovazione e Infrastrutture.

Questo riconoscimento offre a NTN-SNR una grande visibilità e un innegabile vantaggio per il produttore, alla ricerca di un partner per continuare lo sviluppo del cuscinetto e avviare la produzione in serie.
 

Cifre chiave 1% in meno di emissioni di CO2 per chilometro percorso 600 ore di test di resistenza su banco di prova Nessun rumore o vibrazioni aggiuntive Impatto limitato sulla linea di produzione del motore Novembre 2019: Etichetta «Solar Impulse Efficient Solutions»