August 13,2026
Ces dernières années, l'effet de serre est devenu de plus en plus grave, et la conscience environnementale du public n'a cessé de croître. Les gaz d'échappement des véhicules sont un contributeur majeur à l'effet de serre urbain, et le développement des véhicules à énergie nouvelle (VEN) revêt une grande importance pour lutter contre la pollution par les gaz d'échappement. Les roulements sont des composants essentiels des VEN, et leurs performances déterminent directement le confort et la sécurité des véhicules.
On estime que d'ici 2025, le marché des roulements pour VEN atteindra 14,2 milliards de RMB, comprenant principalement les roulements de moteur de traction, les moyeux de roue, les roulements de transmission, les roulements de direction, etc. Parmi ceux-ci, les roulements de moteur de traction sont des composants importants qui fournissent la puissance aux VEN. Face aux exigences de fonctionnement exigeantes des roulements pour VEN, leurs exigences de performance deviennent de plus en plus strictes. Le développement de roulements de moteur de traction pour VEN à hautes performances est devenu un axe clé pour les principaux fabricants automobiles et de roulements.
Les VEN imposent des exigences exigeantes pour les roulements, notamment une longue durée de vie, une résistance au fluage, une vitesse élevée, un faible frottement, de faibles vibrations, etc. Les exigences spécifiques sont les suivantes :
(1) Vitesse élevée : Les vitesses de moteur de traction peuvent atteindre 20 000 tr/min, avec des valeurs Dmn des roulements (produit du diamètre moyen et de la vitesse de la bague intérieure) dépassant 800 000, bien plus élevées que celles des moteurs industriels ordinaires.
(2) Température élevée : Les roulements doivent fonctionner de manière stable de -40 à 150 °C sans grincement ; la température de fonctionnement à long terme est de 110 à 120 °C ; les températures de démarrage dans les régions froides sont de -30 à -20 °C, avec un couple de démarrage faible et un faible bruit.
(3) Lubrification : La graisse doit présenter d'excellentes performances à basse température, une résistance aux hautes températures, une résistance aux vibrations, une efficacité énergétique et une longue durée de vie.
(4) Vibrations et bruit : Pour garantir le confort des passagers, les niveaux de vibrations et de bruit du moteur doivent être faibles afin de maintenir un environnement de cabine silencieux.
(5) Corrosion électrique : Les déséquilibres dans les enroulements peuvent créer des différences de potentiel entre les rotors, générant des courants ; les fuites de courant causées par la tension haute fréquence des onduleurs peuvent également entraîner une corrosion électrique et une défaillance des roulements.
(6) Durée de vie : Les roulements doivent correspondre à la période de garantie du véhicule (5 à 8 ans ou 100 000 à 160 000 km).
2.1 État de la recherche à l'étranger
NTN Corporation a développé des roulements à revêtement isolant résistants à la corrosion électrique pour les systèmes de trois-électriques (e-Axle) des véhicules purement électriques (VE) et hybrides (HEV). Un film isolant est appliqué sur le diamètre extérieur et les faces latérales de la bague extérieure du roulement, capable de résister à des tensions supérieures à 100 V et présentant d'excellentes propriétés isolantes.
NTN a également développé un roulement anti-érosion électrique, c'est-à-dire un roulement à revêtement isolant pour les essieux de véhicules électriques, qui supprime le courant traversant le roulement en appliquant un revêtement isolant sur la surface du roulement. Les performances d'isolation de ce roulement atteignent plus de 100 V, prenant en charge les batteries haute tension. Le revêtement isolant présente un faible coefficient de frottement et une excellente résistance à l'usure, et par rapport aux produits standard sans revêtement, la quantité totale d'usure du diamètre extérieur de la bague extérieure et du diamètre intérieur du logement est réduite de 88 %. Ainsi, même si la bague extérieure rampe, le revêtement maintient l'isolation requise.
SKF a lancé un roulement à billes à gorge profonde haute vitesse révolutionnaire pour les systèmes e-drive, le HSBB1.8, avec une valeur Dmn maximale de 1,8 million. En prenant l'exemple d'un diamètre d'arbre de 40 mm, il peut répondre à des vitesses de moteur allant jusqu'à 30 000 tr/min.
SKF a développé la série de roulements à billes Drive, qui optimise la conception des chemins de roulement, adopte des cages en polymère à nouvelle structure, et utilise des graisses avec une large plage de températures, ainsi que des roulements hybrides en céramique, pour répondre aux exigences de performance haute vitesse des roulements de moteur, contribuant à prolonger la durée de vie du système de transmission et à augmenter l'autonomie de la batterie.
NSK a développé une nouvelle génération de roulements résistants au fluage pour les systèmes d'entraînement tels que les transmissions de véhicules hybrides/électriques, améliorant le confort des passagers en supprimant le fluage. Les caractéristiques du produit incluent :
① La rigidité optimisée de la bague du roulement empêche la déformation de la bague, minimisant ainsi l'augmentation de l'épaisseur de paroi tout en améliorant efficacement la résistance au fluage causé par les charges statiques des engrenages.
② L'utilisation d'un matériau de joint torique avec une durabilité supérieure dans les environnements d'huile à haute température, et l'optimisation de sa déformation en compression, réduit le fluage causé par les charges de rotation dues au déséquilibre du moteur de 80 % lorsque le roulement est exposé à de l'huile à haute température.
③ L'amélioration de la résistance au fluage sans fixation mécanique facilite l'assemblage, améliorant ainsi la productivité et réduisant les coûts.
NSK a également développé le roulement à rouleaux coniques NSK LCube Ⅱ™ pour les transmissions de véhicules électriques. Les caractéristiques du produit incluent :
① Dans des conditions de lubrification sévères avec des films d'huile minces, des zones concaves microscopiques sont formées sur les surfaces de roulement et les têtes des rouleaux coniques pour retenir l'huile, améliorant la rétention du film d'huile sur les surfaces de contact et empêchant l'usure et les dommages de surface. La durabilité et la résistance au grippage sont huit fois supérieures ou plus à celles des produits actuels.
② Les performances de rétention d'huile dans la plage de basse vitesse (où les films d'huile se forment plus facilement) sont améliorées, réduisant le frottement de 10 % par rapport aux produits actuels.
Le TriFinity de Schaeffler est un roulement de moyeu à trois rangées, plus compact que les roulements à billes à double rangée standard, tout en offrant une capacité de charge supérieure, une durée de vie prolongée et une rigidité accrue. De plus, sa conception innovante peut remplacer les solutions de moyeu à rouleaux coniques précontraints. Par rapport aux roulements à rouleaux coniques, le TriFinity réduit considérablement le couple de frottement et augmente la rigidité, et dans le cycle d'essai FTP75, il peut réduire la consommation d'énergie de 0,7 % par véhicule. En outre, combiné à la technologie de cannelure faciale de Schaeffler, la taille du moyeu est réduite. Cette miniaturisation réduit non seulement le frottement des roulements et des joints, mais aussi la masse des roulements, diminuant ainsi l'empreinte carbone. Pour des dimensions identiques, les roulements dotés de la technologie de cannelure faciale à jeu nul sont plus légers et peuvent transmettre 50 % de couple en plus. De plus, l'installation est plus pratique et le bruit est réduit dans les véhicules électriques. Le roulement à billes haute efficacité avec disque centrifuge est un nouveau produit développé spécifiquement par Schaeffler pour les véhicules électriques, offrant des performances élevées, un faible frottement et des économies d'énergie. Combinant les avantages de conception des roulements ouverts et étanches, un seul roulement peut réduire le frottement de 0,3 N·m et réduire les émissions de CO₂ d'environ 0,1 g/km. La durée de vie de ce roulement à billes haute efficacité est dix fois supérieure à celle des roulements ouverts, réduisant considérablement les coûts d'exploitation.
Le groupe Renben a développé la série de roulements haute vitesse BS spécifiquement pour les moteurs de traction des véhicules à énergie nouvelle (VEN). Adoptant de nouvelles conceptions, de nouveaux procédés et de nouveaux matériaux, optimisant les structures internes des roulements et utilisant des technologies de simulation et de lubrification, elle résout les problèmes d'échauffement et de lubrification des roulements à haute vitesse et à haute température. L'entreprise a établi une théorie et une méthodologie de conception pour les roulements de moteur de traction VEN, garantissant une haute précision, une faible force centrifuge, un faible frottement et la capacité de répondre aux exigences des VEN en matière de couple de démarrage faible, de vitesse élevée et de changements de vitesse rapides, de durabilité et de haute fiabilité.
Zhejiang Wuzhou Xinchun Group Co., Ltd. a développé le roulement de moteur de traction 6008-2RZG. Grâce à des paramètres de bague optimisés, une conception de cage, une structure d'étanchéité sans contact et l'utilisation d'une graisse à longue durée de vie, à faible bruit et résistante aux températures élevées et basses, le roulement répond aux exigences de fonctionnement à haute vitesse, haute température et longue durée de vie, garantissant des performances stables à haute vitesse, un faible bruit et une durée de vie prolongée en fonctionnement à haute vitesse et à haute température, ainsi que lors de fonctionnements à vitesse rapide ou variable.
Chongqing Changjiang Bearing Co., Ltd. (ci-après dénommée « Changjiang Bearing ») a réalisé de nouvelles avancées dans les roulements de réducteur VEN à haute température et haute vitesse, les roulements de moteur de traction VEN à haute température et haute vitesse, et les technologies clés pour les unités de moyeu VEN. En particulier, pour les unités de moyeu VEN, Changjiang Bearing a réussi à résoudre des défis tels que la satisfaction simultanée des exigences de rigidité et de résistance dans les conceptions légères, l'équilibrage dynamique après réduction de poids et les difficultés de processus causées par la déformation du produit après allègement, réalisant une réduction de poids de 30 %.
ZWZ a fourni des roulements de série de réducteur à un fabricant automobile international européen bien connu pour ses véhicules 100 % électriques et hybrides rechargeables. En utilisant des matériaux spéciaux et des procédés de traitement thermique spécialisés, la durée de vie des roulements a été augmentée pour répondre aux exigences de soutien des VEN, et la production en série a été atteinte. Les roulements VEN de ZWZ se caractérisent par une haute précision, une vitesse élevée, une capacité de charge élevée, une longue durée de vie, un faible frottement et un faible bruit.
Les performances à haute vitesse constituent un défi majeur dans le développement des roulements de moteur de traction pour véhicules électriques, et les entreprises chinoises ne disposent d'aucune expérience directement applicable sur laquelle s'appuyer. Les produits doivent non seulement atteindre les indicateurs de performance à haute vitesse dans la conception et les calculs théoriques, mais aussi réussir les tests de performance à haute vitesse, les essais sur banc simulés et les essais routiers afin de garantir fiabilité et durabilité dans des conditions de haute vitesse. Par conséquent, le développement de produits couvre un large éventail de domaines, nécessite des délais longs, et exige de prendre en compte le rapport coût-efficacité et de surmonter la concurrence des marques internationales pour parvenir à l'industrialisation.
La conception des roulements doit être optimisée pour réduire le frottement et l'usure tout en maintenant la stabilité à haute vitesse. Les contre-mesures spécifiques comprennent :
① Optimisation de la graisse : développer des roulements haute vitesse lubrifiés à la graisse pour les moteurs de traction des véhicules hybrides et 100 % électriques.
② Optimisation de la forme de la cage : pour les roulements à billes à gorge profonde utilisés dans les véhicules hybrides et 100 % électriques, des cages en acier et des cages en résine de type couronne sont employées. La cage en résine de type couronne est plus légère que la cage en acier, présente une force centrifuge relativement plus faible à des vitesses de rotation élevées, et offre un coefficient de frottement plus faible entre les billes d'acier et les alvéoles de la cage, réduisant ainsi la génération de chaleur entre les billes et la cage.
③ Utilisation de matériaux en résine à haute rigidité : les matériaux de cage en résine utilisés à haute vitesse doivent posséder une rigidité élevée pour limiter la déformation causée par la force centrifuge.
Yu Qingfeng a analysé systématiquement les sources de force et les états de contrainte et de déformation correspondants des cages dans les roulements à billes à gorge profonde à haute vitesse, constatant que la force centrifuge propre de la cage est le facteur le plus significatif. Il a proposé un schéma de conception de cage à haute vitesse, vérifié par simulation à l'aide des logiciels Abaqus et CABA3D, et validé par des essais sur banc et des tests d'installation chez les clients.
En raison des effets thermiques des moteurs et de l'électronique de puissance, l'environnement de température de fonctionnement des roulements de véhicules électriques est plus élevé que celui des véhicules conventionnels. Cela exige que les matériaux des roulements supportent des températures de fonctionnement plus élevées sans détérioration des performances. Les alliages spéciaux, les matériaux céramiques et les technologies de revêtement de surface offrent des possibilités pour fabriquer des roulements répondant aux exigences des véhicules électriques. Ces matériaux peuvent offrir une meilleure résistance à l'usure, à la corrosion et une meilleure stabilité thermique.
Avec le développement de l'industrie des véhicules électriques, le problème de corrosion des roulements de moteur de traction des véhicules électriques attire également une attention croissante. Les roulements sont des composants importants de la chaîne cinématique ; une fois corrodés, ils peuvent provoquer une instabilité du véhicule et conduire finalement à des problèmes de sécurité.
Les contre-mesures spécifiques comprennent :
① Optimiser la structure du roulement, par exemple en améliorant l'étanchéité et en utilisant des lubrifiants anticorrosion.
② Utiliser des matériaux hautes performances résistants à la corrosion, tels que des matériaux spéciaux et des procédés de traitement spécialisés pour améliorer la résistance à la corrosion.
③ Améliorer la capacité de lubrification des roulements, par exemple en améliorant la lubrification entre les pièces et en utilisant des lubrifiants hautement résistants à la corrosion.
④ Effectuer un entretien et une inspection réguliers des roulements.
Les roulements automobiles traditionnels sont confrontés à une refonte. À l'avenir, les véhicules électriques adopteront la transmission électrique, éliminant ainsi le moteur, la boîte de vitesses, l'arbre de transmission, etc. des véhicules à carburant conventionnels. Certains produits de l'industrie des roulements automobiles, tels que les roulements d'alternateur, les roulements de pompe à eau, les roulements de culbuteur et les roulements de tendeur, seront confrontés à une refonte. Les roulements pour véhicules à énergie nouvelle (NEV) apportent à la fois de nouvelles opportunités commerciales et des défis aux fabricants de roulements.
1. Cas de roulement EV MTWB - Roulement BOSCH CVT pour EV-6001
2. Cas de roulement EV MTWB - Roulement QJ205 pour système de direction
3. Cas de roulement EV MTWB - Roulements 6006 et 6206 pour système de transmission électrique EMR4
