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Verschleißarmer Kurvenlauf und Laufstabilität erstmals vereint

20.01.2010

Hydraulisches Achslenkerlager reduziert Unterhaltskosten von Schienenfahrzeugen drastisch

Mit dem neuentwickelten hydraulischen Achslenkerlager – kurz HALL – ist es den Spezialisten für schwingungstechnische Lösungen im Firmenverbund der Freudenberg Schwab GmbH und der Schwab Schwingungstechnik AG gelungen, das Fahrverhalten von Schienenfahrzeugen sowohl in der Kurvenfahrt als auch in der Geradeausfahrt gleichzeitig zu optimieren. Mit dem HALL kommen Hersteller und Betreiber von Fahr- und Drehgestellen in Schienenfahrzeugen erstmals der universellen Lösung aus verschleißarmen und ruhigen Kurvenlaufeigenschaften bei gleichzeitig hoher Geradeaus-Laufstabilität einen entscheidenden Schritt näher. Ein weiterer herausragender Vorteil dieser Innovation – das HALL kann problemlos auch in bestehenden Fahrzeugen nachgerüstet werden.

Bekanntermaßen sind radial einstellende Radsätze Grundvoraussetzung für einen verschleiß- und geräuscharmen Kurvenlauf bei allen Schienenfahrzeugen. Eine Reduzierung der Anlaufwinkel der Räder an die Schiene verringert die Kräfte zwischen Rad und Schiene und minimiert so den Verschleiß an beiden Komponenten drastisch. Um das Einstellen der Räder bei Kurvenfahrt zu ermöglichen, muss das Achslenkerlager eine möglichst geringe Längssteifigkeit aufweisen. Andererseits erfordert der ruhige Geradeauslauf vor allem bei höheren Geschwindigkeiten eine sehr hohe Steifigkeit des Achslenkerlagers.

Diese völlig gegensätzlichen Anforderungen an das Achslenkerlager führten in der Vergangenheit immer zu Kompromisslösungen. Mit dem hydraulischen Achslenkerlager ist es jetzt gelungen, die niedrigen Längssteifigkeiten für die Kurvenfahrt mit hohen Längssteifigkeiten für die Geradeausfahrt in einem einzigen Bauteil zu kombinieren.

Faszinierende Technik für die „Quadratur des Kreises“
Der in das HALL integrierte hydraulische Wirkapparat führt zu frequenzabhängigen Veränderungen der Längssteifigkeit. Dadurch lässt sich das hydraulische Achslenkerlager so auslegen, dass bei niedrigfrequenten Schwingungsanregungen – also bei Kurvenein- und -ausfahrt – automatisch eine niedrige Steifigkeit zur Verfügung steht. Das HALL ermöglicht so das kurvenkonforme Einstellen der Radsätze.

Bei Anregungsfrequenzen oberhalb von 2 bis 3 Hz - also bei dynamischen Anregungen bei höheren Geschwindigkeiten - steigt die Lagersteifigkeit sprunghaft für eine optimierte Fahrdynamik der Fahrgestelle. Konventionelle Lager verfügen über eine Längssteifigkeit von ca. 20 kN/mm. Das HALL bietet im Bereich langsamer Verformungen eine Längssteifigkeit von nur 6,9 bis 7,4 kN/mm. Diese erhöht sich bei schnelleren Bewegungen sprunghaft auf 28,5 bis 31 kN/mm. Weitere Varianten zeigen sogar eine Spreizung von 3,5 kN/mm auf 34 kN/mm. Mit dem HALL wird auf diese Weise die Längssteifigkeit des Fahrgestells sowohl an die Kurvenfahrt wie auch an die Dynamik bei hohen Geschwindigkeiten optimal und automatisch angepasst. Durch den konstruktiven Aufbau des HALL kann der Bereich, in dem der Steifigkeitswechsel auftritt, sehr fein eingestellt werden. Die Quersteifigkeiten von konventionellem Lagern und dem HALL liegen in einem ähnlichen Bereich.

Herausragende Vorteile für Betreiber
Mit dem HALL ist die Achsführungssteifigkeit in Längsrichtung immer automatisch im Optimum. Für gleisschonendes Befahren von Kurven ist die Längssteifigkeit weich und für schnelles Fahren hart. Damit ergeben sich durch das HALL für Betreiber folgende Vorteile:
• längere Standzeiten der Radsätze und damit
• Reduktion der Revisionsintervalle,
• längere Liegedauern der Schienen und damit
• Reduktion von verschleißabhängigen Trassengebühren.
Das HALL reduziert somit die Unterhaltskosten von Schienenfahrzeugen und –netzen dramatisch. Speziell die Life-Cycle-Costs - kurz LCC - der Radsätze und Schienen werden massiv reduziert.

Nach 5-jährigen erfolgreichen Betriebsversuchen im Feld und umfangreichen Prüfstandsuntersuchungen wird das HALL nun in weiteren Betriebsversuchen für den Serieneinsatz in 2010 getestet. Dabei werden sowohl Kurven- wie auch Stabilitätsfahrten durchgeführt und die Ergebnisse mit konventionellen Lagern verglichen. Da das HALL problemlos in vorhandene Lager-Bauräume passt und gegen vorhandene Achslenkerlager getauscht werden kann, können die Vorteile schon innerhalb kürzester Zeit genutzt werden. Wirtschaftlichkeitsanalysen zeigen, dass sich das HALL beispielsweise in Großbritannien mit den verschleißabhängigen und an der Längssteifigkeit bemessenen Trassengebühren bereits nach kurzer Zeit amortisieren kann.

Das große Interesse am HALL seitens Betreibern und Systemhäusern in Europa bestätigt dem Firmenverbund der Freudenberg Schwab GmbH und der Schwab Schwingungstechnik AG einmal mehr, dass man mit seiner technischen Entwicklungsarbeit und Innovationsfähigkeit auf das richtige Pferd gesetzt hat.

Umfangreiches Produktprogramm, jetzt auch inklusive Luftfeder
Neben der Produktinnovation des HALL‘s hat die Freudenberg Schwab GmbH Luftfedersysteme in ihr Produktsortiment aufgenommen. Das Luftfedersystem als Sekundärfederstufe koppelt das Fahrwerk an den Wagenkasten und trägt zu Fahrsicherheit, Komfort und Laufruhe bei.

Die Kombination des ausgeprägten Know-How‘s von Freudenberg Schwab sowie die umfassenden Erfahrungen des Freudenberg-Konzerns mit der Produktion von Luftfedern verspricht ein voller Erfolg zu werden. Denn Freudenberg mit seiner Konzerntochter VIBRACOUSTIC zählt schon seit geraumer Zeit zu den Marktführern im Bereich von PKW- und LKW-Luftfedern.

Neben dem HALL und den Luftfedersystemen bietet Freudenberg Schwab natürlich auch alle anderen Gummi-Metall-Teile für Schienenfahrzeuge an. Damit lassen sich Primär- und Sekundärfederungen, Achsführungen, elastische Antriebskupplungen und Drehmomentabstützungen ebenso, wie Wankstabilisierungen, Aggregatlagerungen, und Waggonkupplungen aus einer Hand realisieren.

Abbildung
Das innovative hydraulische Achslenkerlager - HALL - passt in bestehende Bauräume. Es hält die Achsführungssteifigkeit in Längsrichtung automatisch immer im Optimum. Für gleisschonendes Befahren von Kurven ist die Längssteifigkeit weich und für schnelles Fahren hart. Das HALL reduziert damit die Unterhaltskosten drastisch.

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