Schwingungstechnik Schienenfahrzeuge. Katalog 2012

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1 Schwingungstechnik Schienenfahrzeuge Katalog 2012

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3 Inhalt Unternehmen S. 4 Produktübersicht S. 6 Material S. 8 Anwendung Primärstufe S. 11 Konusfeder S. 12 Chevronfeder S. 13 Rollfeder S. 14 Rahmenstützlager S. 15 Schichtfeder S. 16 Federbeilagen S. 17 Achslenkerlager S. 18 Radsatzlenker S. 19 Hydraulisches Achslenkerlager S. 20 Anwendung Sekundärstufe S. 22 Luftfedersystem S. 23 Zusatzfeder S. 24 Federauflagen S. 25 Längslenker S. 26 Wankstützsystem S. 27 Quer-/Längspuffer S. 28 Anwendung Antriebsstrang S. 29 Stützlager S. 30 Ultrabuchsen S. 31 Sphärolager S. 32 Keilpakete S. 33 Anwendung Aggregatlager S. 34 Hydrolager S. 35 Keillager S. 36 Konuslager S. 37 Kontaktdaten S. 38 Inhalt Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 3

4 Unternehmen Freudenberg Schwab Vibration Control Sehr geehrte Kunden, Freudenberg Schwab Vibration Control ist ein 2012 gegründeter Teilkonzern der Freudenberg-Gruppe und die konsequente Fortführung einer langjährigen Erfolgsgeschichte der Schwingungstechnik für Schienenfahrzeuge und der allgemeine Industrie. Freudenberg Schwab Vibration Control vereint jahrzehntelange Erfahrung in der Produktion und Entwicklung von schwingungstechnischen Komponenten in einem Unternehmen. Wir beliefern alle namhaften Unternehmen im Schienenfahrzeugbau und deren Zulieferindustrie und legen besonderen Wert auf umfassenden Service und herausragende Qualität und Lebensdauer. Langjährige Erfahrung, Anwendungs-Know-How, Berechnungs- und Materialkompetenz sind unsere Basis zur Erfüllung ihrer spezifischen Kundenwünsche. Wir finden für Sie die optimale Lösung für Ihren Einsatzfall. Unternehmen Marktgerechte Innovationen vervollständigen unsere technische Kompetenz. Es ist unser Ziel, kontinuierlich Bewährtes zu verbessern und Neues zu entwickeln um Ihnen schwingungstechnische Lösungen zu bieten, die Massstäbe setzen. 4

5 Gemeinsam mit Ihnen definieren wir Ziele und erarbeiten Lösungen. Von der Systementwicklung über die Produktentwicklung bis zur Teileproduktion und die Ersatzteilversorgung. Ein regelmässig zertifiziertes Qualitätsmanagement sowie die Einhaltung aller kundenspezifischen Prozessvorgaben sind für uns selbstverständlich. Durch die Zusammenarbeit mit ausgewählten Partnern, die unseren hohen Qualitätserwartungen gerecht werden, können wir hochwertige Produkte garantieren. Den guten Ruf als starker Partner bei der schwingungstechnischen Lösungsfindung verdanken wir unserer konsequenten Kundenorientierung und unserer ausgewiesenen Systemkompetenz. Unsere Systemlösungen für Schienenfahrzeuge schützen vor Erschütterungen dämpfen den Schall und Vibrationen verbessern die Laufruhe verringern den Verschleiß und übertragen die Zugkraft effizienter. Mit unseren Bauteilen werden Schienenfahrzeuge sicherer komfortabler wirtschaftlicher. Sehr gerne stehen wir Ihnen für alle Fragen rund um unser Sortiment zur Verfügung. Mit freundlichen Grüßen, Freudenberg Schwab Vibration Control Unternehmen Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 5

6 Produktübersicht Geometrie / Bauform hohlzylindrisch sphärisch konisch zylindrisch rechteckförmig Puffer hydraulisch Lenker Luftfeder Anwendung Primärfederung Achsführung Anschläge Sekundärfederung Längskraftübertragung Wankstabilisierung Antriebskupplung Drehmomentabstützung Antriebslagerung Aggregatlagerung Schraubenisolierung Waggonkupplung Produktübersicht 6

7 Antriebsstrang Sekundärstufe Stützlager Ultrabuchse A Luftfedersystem Zusatzfeder B Sphärolager Keilpakete Federauflage Längslenker A B Wankstützsystem Quer-/Längspuffer C Primärstufe Aggregatlagerung Konusfeder Chevronfeder Rollfeder Hydrolager C Rahmenstützlager Schichtfeder Federbeilage Keillager Achslenkerlager Radsatzlenker Hydraulisches Achslenkerlager Konuslager Produktübersicht Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 7

8 Material Material Elastomere Werkstoffe Die Grundeigenschaften eines Elastomers werden im Wesentlichen durch das eingesetzte Basispolymer bestimmt. Die technischen Gebrauchseigenschaften sind jedoch durch entsprechende Rezepturgestaltung in bestimmten Grenzen zu beeinflussen und den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Aus der Vielfalt der verfügbaren Basiselastomere und der bei Freudenberg entwickelten Mischungsreihen lassen sich für fast jeden Anwendungsfall die richtigen Elastomerwerkstoffe auswählen. Naturkautschuk (NR) NR ist aufgrund seiner über einen weiten Temperatureinsatzbereich (-45 C bis 100 C) unübertroffenen mechanischen Eigenschaften auch heute noch in der Schwingungstechnik der am meisten verwendete Kautschuk. Vulkanisate aus NR zeichnen sich durch sehr hohe Festigkeit in Verbindung mit niedriger Risswachstumsgeschwindigkeit (hoher Weiterreißfestigkeit) aus, die auf einem Selbstverstärkungseffekt durch Dehnungskristallisation beruht. Dies gilt im Gegensatz zu Synthesekautschuken auch für sehr weiche und sogar für ungefüllte Vulkanisate. Seine hohe Elastizität geht einher mit einem niedrigen Verlustfaktor, der nur zu einer geringen Eigenerwärmung bei dynamischer Belastung führt. Die Kälteeigenschaften sind sehr gut, die Hitzebeständigkeit ist jedoch eingeschränkt. Sie lässt sich durch eine gezielte Werkstoffoptimierung bis zu einer Spitzentemperatur von 100 C steigern. NR Vulkanisate sind nicht mineralöl- oder fettbeständig. Chloroprenkautschuk (CR) CR unterscheidet sich von Naturkautschuk durch eine bessere Temperaturbeständigkeit, eine gute Witterungs- und Ozonbeständigkeit. CR-Vulkanisate zeichnen sich durch eine mittlere Fettund Ölbeständigkeit aus sowie durch eine gute Flammwidrigkeit. Dafür ist CR dem NR hinsichtlich Dämpfung und bezüglich Tieftemperatureignung unterlegen. Ethylen-Acrylkautschuk-VAMAC (AEM) Vulkanisate aus AEM hingegen enthalten in ihrer Polymerhauptkette Ethylengruppen, die eine verbesserte Tieftemperatureignung in Kombination mit verbesserter Wasser- und Glykolbeständigkeit zur Folge haben. Dafür ist keine Beständigkeit gegen Säuren und Laugen und nur eingeschränkte Mineralölbeständigkeit gegeben. AEM-Vulkanisate sind ebenfalls stark dämpfende Werkstoffe. Max. Betriebstemperatur ( C) PTFE VMQ AEM EPDM IIR BR FKM FVMQ ACM TPE-E NR SBR HNBR CR ECO NBR AU EAM 8

9 Versagensmechanismen Alterung Unter Alterung werden die Lebensdauereinflüsse chemisch-physikalischer Vorgänge mit (nahezu) gleichbleibenden Randbedingungen zusammengefasst. Die Prozesse setzen sich aus verschiedensten chemischen Reaktionen und physikalischen Transportvorgängen zusammen. Wesentliche Größen für ihre Geschwindigkeit sind Zeit und Temperatur. Alterung Maßänderung Vorspannungsverlust Freiraumreduzierung Steifigkeitsänderung Stabilitätsprobleme Überschreitung von Freiwegen Ausfall Bruch Führungsverlust Halterungsverlust Ermüdung Ozon Ozon greift Doppelbindungen an und führt Sauerstoffgruppen in die Elastomerketten ein (Ozonid). Da das Ozon in den Werkstoff eindringen muss, erfolgen die Veränderungen in erster Linie oberflächennah. Folgen: Herabsetzung der Kettenfestigkeit und Oberflächenversprödung. Öle und Fette Mineralische Öle und Fette führen zu einer Quellung des Werkstoffes, die Elastomermatrix erweicht, die Füllstoffwirkung wird reduziert. Da die Öle in den Werkstoff eindringen müssen, erfolgen die Veränderungen in erster Linie oberflächennah. Folge: Zunahme der Dehnungen im Material und erhöhtes Setzen. Temperatureinfluss Sehr hohe Temperaturen zerstören direkt die Bindungen der Elastomerketten. Erhöhte Temperaturen beschleunigen chemische Reaktionen (Arrhenius-Modell) und physikalische Transportvorgänge. Aktuelle Untersuchungen deuten auf einen geringeren Temperatureinfluss bei dynamischen Lasten hin. Setzen Das Setzen ist als Ausfallkriterium bei statisch hoch vorbelasteten Systemen relevant z.b. bei Primär- und Sekundärfedern und Stützlagern. Dabei spielt sowohl die chemische Alterung als auch das Abgleiten der Elastomerketten eine Rolle. Die Setzvorgänge setzen sich zusammen aus Vorgängen, die mit der Zeit stark abklingen und Vorgängen, die über die Zeit quasi linear verlaufen. Einige dieser am Setzen betei ligten Vorgänge werden durch höhere Temperaturen beschleunigt. Ermüdung Unter dem Begriff Ermüdung werden die Lebensdauereinflüsse zyklischer Beanspruchungen durch Lasten zusammen gefasst. Die Stärke der Ermüdung wird im Wesentlichen durch die Lasthöhe und Anzahl der Lastspiele bestimmt, die Zeit ist von untergeordneter Bedeutung. Wegen des hohen Weiterreißwiderstandes der am häufigsten eingesetzten Naturkautschuke erfolgt ein sehr langsames Risswachstum, so dass sich hohe Restlaufzeiten ergeben. Als Ausfallkriterium hat sich ein Steifigkeitsabfall von 20% etabliert. Lebensdauerberechnung Der Zusammenhang zwischen den zyklischen Beanspruchungen und der Lebensdauer kann bei Gummi- Metall-Teilen wie bei metallischen Werkstoffen mit Hilfe von Wöhlerlinien beschrieben werden. In der Grafik Zusammenhang zwischen Last und Lebensdauer sind verschiedene Ansätze für diesen Zusammenhang aufgezeigt. Üblicherweise wird in der Praxis mit der linearen Kurve gearbeitet, in vielen Fällen auch mit einer zu hohen Lasten abgeknickten (flacheren) Wöhlerlinie. Eine von den metallischen Werkstoffen bekannte Abflachung der Kurve bei sehr großen Lastwechselzahlen (Dauerfestigkeit bei mehr als 10 6 Lastwechseln) tritt zumindest unterhalb von 10 9 Lastwechseln bei Elastomeren nicht auf. Die Lasten werden über ein Lastkollektiv beschrieben. Die Genauigkeit des Lastkollektivs ist dabei ein entscheidender Punkt im ganzen Ablauf, da die ertragbare Lastwechselzahl stark nichtlinear von den Lasten abhängt. Material Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 9

10 Aus der Steigung üblicher Wöhlerkurven können Daumenregeln zur Beurteilung von Änderungen am Lastkollektiv oder am Design der Teile abgeleitet werden. Last*2 a Lebensdauer/10 Last+10% a Lebensdauer/2 So bedeutet in der Regel eine Erhöhung der dynamischen Lasten um 10% (bzw. eine Verringerung der belasteten Gummihöhe um denselben Betrag) bereits eine Halbierung der Lebensdauer des Teils. Schädigungsrechnung Über eine Schädigungsrechnung wird das Lastkollektiv mit den Wöhlerlinien verbunden und ausgewertet. Üblich ist eine einfache lineare Schädigungsrechnung wie sie z.b. von Palmgren und Miner vorgeschlagen wurde. Die Schädigungsrechnung ermöglicht dann z.b. auch die Bestimmung von Vergleichs- und Prüfkollektiven. In der Designphase liegen in der Regel keine sehr zuverlässigen Lastkollektive vor, da es noch keine Messungen am Fahrzeug gibt. Auch gibt es für neu gestaltete Teile noch keine gemessenen Wöhlerlinien. In dieser Phase ist eine gemeinsame Analyse der Belastungen und des Bauteils Dreh- und Angelpunkt der Zusammenarbeit zwischen dem Lieferanten und dem Kunden, um die kritischen Punkte der Konstruktion zu identifizieren und zu beseitigen. Ermittlung von Wöhlerlinien Eine Bewertung der so gemeinsam analysierten Lastkollektive ist natürlich nur möglich, wenn entsprechende Wöhlerlinien für die Bauteile vorliegen. In der Designphase müssen diese auf der Basis verschiedener Grunddaten aus möglichst wenigen und einfachen Versuchen, analytischen Berechnungen und FEM-Analysen ermittelt werden. Der Vorzug wird dabei natürlich immer dem direkten Bauteilversuch gegeben, der aber in der Regel nicht vorliegt oder nicht kurzfristig durchführbar ist. Für geometrisch sehr ähnliche Bauteile kann auf der Basis von z.b. Nennspannungs- oder Nenndehnungskonzepten eine für die Designphase brauchbare Wöhlerlinie aus bekannten Werten berechnet werden. Alternativ zu den Nenn-Konzepten kann diese Umrechnung auch mit Hilfe von FEM-Daten erfolgen, sofern diese für beide Bauteile verfügbar sind. Prinzipieller Verlauf von Wöhlerlinien 1E+4 1E+3 Linear Stromeyer Weibull Belastung 1E+2 Material 1E+1 1E+0 1E+1 1E+2 1E+3 1E+4 1E+5 1E+6 1E+7 1E+8 Lastwechsel Abbildung: Zusammenhang zwischen Last und Lebensdauer bei verschiedenen Ansätzen 10

11 Primärstufe Die Primärstufe führt und federt die Achsen gegen den Drehgestellrahmen, ist also gleichermaßen für den Komfort und den stabilen Lauf des Drehgestells verantwortlich. Für die optimale Umsetzung dieser beiden Funktionen gibt es zwei Wege: 1. Die integrierte Lösung a. Konusfeder b. Chevronfeder c. Rollfeder d. Rahmenstützlager 2. Die Funktionstrennung Bei dieser Lösungsvariante sind die Funktionen Federn und Führen durch verschiedene Baugruppen realisiert. Die Federung kann durch Schraubenfedern oder Gummimetall-Primärfedern erfolgen, die Achsführung durch eine Achsschwinge oder einen Radsatzlenker. Federn: e. Schichtfedern f. Federbeilagen Führen: Die Achsanlenkung verbindet den Radsatz mit dem Drehgestellrahmen. Sie dient der Übertragung von Längskräften und der Längsführung. Je nach Konzept übernimmt sie auch die Radsatzführung in Querrichtung. g. Achslenkerlager h. Radsatzlenker i. Hydraulisches Achslenkerlager Welche Umsetzung Sie auch bevorzugen, Freudenberg Schwab Vibration Control ist in jedem Fall Ihr Partner mit dem überzeugenden Konzept und den passenden Bauteilen. Das Ergebnis heißt immer höchste Sicherheit und bester Komfort. Unsere Experten treffen das ideale Verhältnis zwischen Vertikal- und Quersteifigkeit punktgenau. Basis aller realisierten Werte ist dabei stets der Kundenwunsch. Auch die Einstellung einer weitgehend linearen oder stark progressiven Steifigkeit der Federn ist eines unserer Spezialgebiete. Begleitet wird jeder Auftrag von einem kundenorientierten, maßgeschneiderten Engineering. Unsere Teile genießen den Ruf einer 100%igen Fertigungsqualität nicht zuletzt dank der weltweit führenden Position Freudenbergs im Bereich Elastomere. Ihr Gewinn: Höchste Qualität und niedrige Life Cycle Costs. Eine Primärstufe mit Federung und Führung zwischen Achse und Drehgestell kommt bei der kompletten Palette der Schienenfahrzeuge, vom Güterwagendrehgestell bis hin zum komfortablen Triebzug in der Personenbeförderung zum Einsatz. Gemeinsam mit unserem Kunden finden wir Wege für das bestmögliche Verhältnis zwischen Verschleiß und Stabilität während des Betriebs. Anwendung Primärstufe Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 11

12 Hohe Lebensdauer Optimales Setzverhalten Niedrige Life Cycle Costs Konusfeder Konusfedern vereinen die Funktion der Primärfederung und der Achsanlenkung in einem Bauteil. Als Multitalent für Federung und Führung vereint die Konusfeder alle erforderlichen Eigenschaften: eine hohe Steifigkeit für die Achsführung kombiniert mit einer optimiert niedrigen Vertikalsteifigkeit für die Federung. Konusfedern bestehen aus einer oder mehreren konisch verlaufenden Elastomerschichten, die von entsprechend geformten Metallteilen gefasst sind. Konusfedern mit mehreren Elastomerschichten enthalten zusätzliche konische Metallformteile, die eine Trennung der einzelnen Elastomerschichten bewirken. Über die Anzahl der Elastomerschichten, die Definition der Konuswinkel, die Einbringung von Aussparungen in der Kontur sowie die Auswahl einer optimalen Elastomermischung kann die Konusfeder in weiten Grenzen an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Der Einsatz erfolgt in allen Schienenfahrzeugen vom Güterwagen bis zu Personenzügen. Zwei Konusfedern an jedem Achslager gewährleisten die sichere Führung in allen Fahrzuständen und erhöhen in wesentlichem Umfang den Komfort. Geht es um das Ausloten von Grenzbereichen hinsichtlich der Steifigkeit, sind Sie bei uns bestens aufgehoben: N/mm in Längsrichtung bei nur 500 N/ mm in Vertikalrichtung haben wir bei Konusfedern bereits realisiert. Werden höhere Werte benötigt, reagiert Freudenberg Schwab Vibration Control wie gewohnt: Ihre Vorstellungen sind unsere Herausforderungen. Anwendung Primärstufe Produkt Konusfeder Unsere Betriebserfahrung von mehr als 15 Jahren und mehreren Federn zeigt, dass die Konusfedern von Freudenberg Schwab Vibration Control ein sehr niedriges Setzverhalten aufweisen. Sie erreichen bei Längs- und Quersteifigkeit so hohe Werte, dass sie auch bei höheren Geschwindigkeiten eingesetzt werden können. Mit der umfassenden Beratung durch unsere Spezialisten, hervorragender Fertigungsqualität und geringen Fertigungstoleranzen sowie einer kontinuierlich steigenden Lebenserwartung durch die ständige Weiterentwicklung der hochwertigen Freudenberg-Elastomere erreichen wir eine spürbare Senkung Ihrer Life Cycle Costs. 12

13 Variationsbreite der Steifigkeitskombinationen Gutes Setzverhalten Homogene Dehnungsverteilung chevronfeder Chevronfedern sind dachartig geschichtete Elastomerfedern, die paarig unter einem kleinen Winkel zur z-achse das Radlager stützen. Diese Anordnung seitlich zum Radsatzlager ermöglicht sehr kleine Abstände zwischen Radsatzlager und Drehgestellrahmen (platzsparendes Design). Der spezielle Aufbau der Chevronfedern ermöglicht über die Variation des Dachwinkels, des Einbauwinkels und der Schichtanzahl eine große Variationsbreite der Steifigkeitskombinationen. Die homogene Dehnungsverteilung bei großen Federwegen in z-richtung bei richtiger Auslegung wirkt sich positiv auf das Setzverhalten und die Lebensdauer aus. Bei großen Federwegen in z-richtung zeichnet sich die Chevronfeder durch eine relativ homogene Dehnungsverteilung aus. Dies wirkt sich positiv auf das Setzverhalten und die Lebensdauer aus. Der Einsatz erfolgt in allen Schienenfahrzeugen von der Straßenbahn bis zu Nahverkehrstriebzügen. Anwendung Primärstufe Produkt Chevronfeder Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 13

14 Geringe Bauhöhe Hohe Lebensdauer Geringes Setzverhalten Rollfeder Die Federfunktion bei dieser Bauart wird durch einen Elastomerring realisiert, dem Zwangsbewegungen zwischen einer Außenglocke und einem Innendorn aufgeprägt werden. Die Kennlinie dieser Primärfeder wird stark von der Geometrie des Dorns und der Glocke bestimmt. Dies ermöglicht auch sehr progressive Kennlinien, wie sie z.b. bei Güterwagendrehgestellen und ihren großen Beladungsunterschieden gefordert werden. Die Rollfeder hat im Vergleich zu anderen Lösungen wie z.b. Schraubenfedern eine geringe Bauhöhe. Quer- und Längssteifigkeit sind relativ gering, d.h. diese befinden sich zwischen 1 und 5 kn/mm. Wir verfügen über beste Betriebserfahrungen mit vielen Teilen über lange Zeiträume mit den speziell auf dieses Bauteil abgestimmten Elastomermischungen. Die Rollfedern von Freudenberg Schwab Vibration Control zeichnen sich durch hohe Lebensdauer und geringes Setzen aus. Anwendung Primärstufe Produkt Rollfeder Rollfedern werden vorrangig in Güterwagendrehgestellen eingesetzt, wo die progressive Kennlinie für die großen Beladungsunterschiede erforderlich ist. 14

15 Optimales Setzen Hohe Lebensdauer Große Federwege Rahmenstützlager Das Rahmenstützlager ist eine Kombination aus einer vorwiegend vertikal wirkenden Schraubenfeder mit einer Elastomerlage, die auch die Führung in x- und y- Richtung übernimmt. Kinematisch wirkt diese wie eine virtuelle Achsschlinge. Große Federwege in der Stahlfeder Optimales Setzen und eine hohe Lebensdauer durch definierte Steifigkeiten in x- und y-richtung (weniger z-richtung) und definierte Kräfte am Elastomerlager Unabhängige Einstellung von Cz, Cx, Cy in sehr weiten Bereichen Das Rahmenstützlager wird in Kombination mit einer vorwiegend vertikal wirkenden Schraubenfeder eingesetzt und wirkt kinematisch wie eine virtuelle Achsschwinge. Anwendung Primärstufe Produkt Rahmenstützlager Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 15

16 Entkopplung der Körperschallübertragung Geringe Längs- und Quersteifigkeit Definiertes Setzverhalten schichtfeder Schichtfedern bestehen in der Regel aus planparallelen Blechen mit einer oder mehreren dazwischen anvulkanisierten Elastomerschichten. Die Anschlussgeometrie kann entsprechend den Bauraumanforderungen gestaltet werden. Schichtfedern entkoppeln sehr gut die Körperschallübertragung vom Radsatz in den Drehgestellrahmen. Geringe Längs- und Quersteifigkeit. Schichtfedern von Freudenberg Schwab Vibration Control zeichnen sich durch ein definiertes Setzverhalten, enge Fertigungstoleranzen und eine hohe Lebensdauer aus. Schichtfedern werden als universelles und kostengünstiges Bauteil vorwiegend im Light Rail Bereich eingesetzt. Anwendung Primärstufe Produkt Schichtfeder 16

17 Optimierung nach Kundenanforderung Hohe Lebensdauer Spezifische Geometrie Federbeilagen Federbeilagen reduzieren die Körperschallübertragung von Schraubenfedern, bewirken eine elektrische Isolierung und reduzieren die Biegebelastung der Schraubenfedern. Sie bestehen in der Regel aus zwei oder mehreren ebenen Blechen mit einvulkanisierter Elastomerschicht. Über die Gestaltung der Elastomerschicht kann das Verhältnis von Druck- zu Schubsteifigkeit über einen weiten Bereich eingestellt werden. Die für Federbeilagen eingesetzten Elastomermischungen zeichnen sich besonders durch definiertes Setzverhalten aus. Federbeilagen aus dem Haus Freudenberg Schwab Vibration Control zeichnen sich durch ein definiertes Setzverhalten, enge Fertigungstoleranzen und eine hohe Lebensdauer aus. Neben den bewährten Ausführungen mit zwei ebenen Blechen, entwickelt Freudenberg Schwab Vibration Control Federbeilagen je nach Kundenwunsch mit anwendungsspezifischen Elastomer- und Anschlussgeometrien. Der Kunde erhält so ein optimal auf seine Anforderungen zugeschnittenes Produkt. Federbeilagen werden praktisch bei jeder Schraubenfeder als Zusatzelement zur Reduzierung der Körperschallübertragung und Verringerung der Biegebelastung eingesetzt. Federbeilagen von Freudenberg Schwab Vibration Control finden sich in vielen Fahrzeugprojekten der wichtigen Systemhäuser wieder. Sie werden sowohl in Lokomotiven als auch in Reisezugwagen eingesetzt, des weiteren werden moderne Triebzüge als auch Metros und Straßenbahnen mit Federbeilagen ausgerüstet. Eine Auswahl unserer Federbeilagen: Artikelnummer d D b B h bei Fz Nenn Fz Nenn Cz Cx,y [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [kn] [kn/mm] [kn/mm] RR RR , RR RR RR ,5 24, RR RR RR RR ,0 RR ,4 RR ,1 67 Anwendung Primärstufe Produkt Federbeilagen Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 17

18 Geringe Torsionssteifigkeit Verschiedenste Steifigkeitskombinationen Hohe Zuverlässigkeit achslenkerlager In Achsschwingen verbaute Achslenkerlager übernehmen neben der Kraftübertragung der Antriebs- und Bremskräfte auch die Radsatzführung in Längs- und Querrichtung. Je nach gewünschter Kombination der Steifigkeiten in den verschiedenen Richtungen verfügen wir über Bauformen mit und ohne Fenster mit buchsenförmigen, sphärischen oder konischen Elastomerschichten. Auch integrierte Endanschläge sind ausführbar. Die Führung des Radsatzes über ein Achslenkerlager hat sich seit Jahrzehnten bewährt und zeichnet sich insbesondere durch eine hohe Zuverlässigkeit aus. Die Achsschwinge ist integriert in das Achslagergehäuse, so dass nur ein einzelnes Achslenkerlager als Verbindung zum Drehgestellrahmen verbleibt. Dieses übernimmt auch die Querführung des Radsatzes. Den Anforderungen entsprechend sind verschiedenste Steifigkeitskombinationen realisierbar. Die Torsionssteifigkeit als parasitäre Steifigkeit zur Primärfeder kann dabei gering gehalten werden. Anwendung Primärstufe Produkt Achslenkerlager Achslenkerlager werden im gesamten Vollbahnbereich von der S-Bahn bis zum Hochgeschwindigkeitszug eingesetzt. 18

19 Große Varianz der Geometrien Weiter Bereich der Steifigkeitseinstellung Reduzierung Querkräfte und Verschleiß Radsatzlenker Der Radsatzlenker verbindet das Achslagergehäuse mit dem Drehgestellrahmen. Er enthält zwei Elastomerlager und gibt dem Radsatz damit freie Beweglichkeit in Querrichtung. Bei einer gekröpften Ausführung kann die seitliche Auslenkung zur radialen Einstellung des Radsatzes genutzt werden mit deutlicher Reduzierung der Querkräfte und des Verschleißes. Eine Sonderform stellen Radsatzlenker mit drei Elastomerlagern dar. Diese Dreieckslenker übernehmen auch die Querführung und ähneln damit kinematisch der Achsschwinge. Radsatzlenker haben eine geringe parasitäre Steifigkeit zur Primärfeder. Die Steifigkeit der Achsanlenkung kann unabhängig von der Primärfeder in einem weiten Bereich eingestellt werden. Sie können mit gebranntem, gegossenem oder geschmiedetem Lenkerkörper ausgeführt werden abhängig von den Stückzahl- und Festigkeitsanforderungen. Eine Ausführung als gerader, ebener Lenker mit gleichgerichteten Augen ist dabei nicht zwingend erforderlich. Auch gekröpfte Ausführungen oder gegeneinander verdrehte Augen sind möglich. Wir liefern die Lenker montagefertig und oberflächenbehandelt mit der von Ihnen gewünschten Lackierung. Achslenker werden in allen Vollbahnen, vorrangig in Lokomotiven eingesetzt. Anwendung Primärstufe Produkt Radsatzlenker Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 19

20 Variable Steifigkeiten Reduzierung des Rad-Schiene Verschleiß Geringe Life Cycle Costs Hydraulisches Achslenkerlager (HALL) Das hydraulische Achslenkerlager (HALL) ist eine Innovation für die Achsanlenkung. Es verbindet scheinbar unvereinbare Anforderungen an die Längssteifigkeit in einer neuartigen Lösung. Radial einstellbare Radsätze sind eine Grundvoraussetzung für einen verschleißarmen Kurvenlauf, da eine Reduzierung der Anlaufwinkel der Räder an die Schiene die Kräfte zwischen Rad und Schiene verringert und somit den Verschleiß minimiert. Um dieses Einstellen der Räder bei Kurvenfahrt zu ermöglichen, ist eine möglichst geringe Längssteifigkeit gewünscht. Für den ruhigen Lauf bei höheren Geschwindigkeiten wird jedoch eine hohe Längssteifigkeit benötigt. Diese konträren Anforderungen an das Achslenkerlager führten in der Vergangenheit immer zu Kompromisslösungen. Anwendung Primärstufe Produkt Hydraulisches Achslenkerlager Mit dem hydraulischen Achslenkerlager (HALL) ist es Freudenberg Schwab Vibration Control gelungen, die niedrigen Längssteifigkeiten für die Kurvenfahrt mit hohen Längssteifigkeiten für die schnelle Geradeausfahrt in einem einzigen Bauteil zu kombinieren. Konventionelle Lager verfügen über eine Längssteifigkeit von ca. 20 kn/mm. Das HALL bietet zum Beipiel im Bereich langsamer Verformungen eine Längssteifigkeit von nur 2,5 bis 7,4 kn/mm. Diese Längssteifigkeit erhöht sich dann bei schnelleren Bewegungen sprunghaft oberhalb von 1,5 bis 3 Hz auf 28,5 bis 70 kn/ mm. Die anderen Steifigkeiten des HALLs entsprechen denen konventioneller Lager. Durch konstruktive Varianten des HALLs können die Steifigkeiten und der Bereich, in dem der Steifigkeitswechsel auftritt, den individuellen Anforderungen des Projektes angepasst werden. 20

21 Die in das HALL integrierte Hydraulik führt zu frequenzabhängigen Veränderungen der Längssteifigkeit. Dadurch lässt sich das hydraulische Achslenkerlager so auslegen, dass bei den eher langsamen Einstellbewegungen bei Kurvenein- und -ausfahrt automatisch eine niedrige Steifigkeit zur Verfügung steht. Bei den dynamischen Anregungen bei höheren Geschwindigkeiten steigt die Lagersteifigkeit sprunghaft an. Damit können unter anderem drei Wirtschaftlichkeitseffekte realisiert werden: 1. Reduzierter Verschleiß der Schienen in Bögen und damit günstigere Life Cycle Costs (LCC) 2. Bei einer Steigerung der Laufstabilität können höhere Reisegeschwindigkeiten erreicht werden 3. Reduzierung des Rad-Verschleißes Da das HALL in für konventionelle Achslenkerlager vorhandene Bauräume passt, können diese problemlos ausgetauscht werden. Dies ist auch ein großer Vorteil bei der Instandsetzung von Bestandsfahrzeugen. Wirtschaftlichkeitsanalysen zeigen, dass sich das HALL in Ländern mit verschleißabhängigen und an der Längssteifigkeit bemessenen Trassengebühren bereits nach kurzer Zeit amortisiert. Insbesondere in den Bereichen, in denen ein erhöhter Rad-Schiene-Verschleiß und somit die Wirtschaftlichkeit eines Systems eine besondere Rolle spielt, kann das HALL seine technischen Vorzüge zur Geltung bringen. Ohne konstruktive Änderungen am Drehgestell kann das HALL sowohl in Neu- als auch in Bestandsfahrzeugen eingebaut werden. Fahrverhalten der Hydraulischen Achslenkerlager mit Steifigkeitssprung langsame Fahrt - geringe Steifigkeit a niedriger Verschleiß schnelle Fahrt - hohe Steifigkeit a ruhiger Lauf Anwendung Primärstufe Produkt Hydraulisches Achslenkerlager Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 21

22 sekundärstufe Die Sekundärstufe verbindet Wagenkasten mit Drehgestell und übernimmt dabei die Federung und Führung des Wagenkastens. Durch aufeinander abgestimmte Federn wird ein optimaler Fahrkomfort erreicht. Ob für den festen Halt des Wagenkastens in Kurven oder beim Anfahren und Bremsen Freudenberg Schwab Vibration Control schafft Lösungen, die sowohl große Kräfte sicher übertragen können als auch im Fahrbetrieb über weiche Kennlinien den Komfort erhöhen. Eine Sekundärfederstufe mit den entsprechenden Führungselementen kommt fast ausschließlich im Personenverkehr zum Einsatz, hier jedoch in nahezu allen Fahrzeugtypen, von der Straßenbahn bis zum Hochgeschwindigkeitszug d.h in allen Fahrzeugen, bei denen die Komfortmaximierung im Vordergrund steht. Die Systemkompetenz von Freudenberg Schwab Vibration Control ist ein entscheidender Kundenvorteil im Wettbewerb um innovative Lösungen. Bei kompletten Lemniskaten, Längs- und Querlenkern, Puffern, Zusatzfedern oder Federbeilagen wir tragen zur Abstimmung des Gesamtsystems bei. Natürlich können Sie auch hier auf die bewährte Qualität des Freudenberg Konzerns bei Fertigung und Entwicklung setzen. Anwendung Sekundärstufe 22

23 Erhöhter Fahrkomfort Stabilisierung fahrdynamischer Eigenschaften Reduzierung Körperschall Luftfedersystem Luftfedern bzw. Luftfedersysteme werden im Sekundärfederbereich zwischen Drehgestell und Wagenkasten als elastische Lagerung des Wagenkastens eingesetzt. Ein Luftfedersystem besteht im Allgemeinen aus einem Luftfederbalg und einem Gummi-Metallelement, das als Zusatz- bzw. Notfeder dient. Diese Kombination ermöglicht eine weiche vertikale und laterale Federung und entkoppelt so den Wagenkasten vom Drehgestell. Gleichzeitig wird das Ausdrehen des Drehgestells in Bogenfahrten ermöglicht. Luftfedern bzw. Luftfedersysteme erhöhen unabhängig vom Beladungszustand spürbar den Fahrkomfort, stabilisieren die fahrdynamischen Eigenschaften des Schienenfahrzeugs und reduzieren die Körperschallübertragung zwischen Drehgestell und Wagenkasten. Luftfedersysteme werden für Schienenfahrzeuge zum Personentransport konzipiert und dienen im Wesentlichen der Verbesserung des Fahrkomforts. Anwendung Sekundärstufe Produkt Luftfedersystem Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 23

24 Sicherung der Notlaufeigenschaften Hohe Lebensdauer Niedriges Setzverhalten zusatzfeder (Konus-/schichtfeder) Als Sekundärfederung in Schienenfahrzeugen für den Personentransport haben sich Luftfedersysteme bewährt und finden eine breite Anwendung. Diese Systeme kombinieren einen Luftfederbalg mit einem Gummi-Metall-Federsystem. Diese Gummi-Metall-Federsysteme werden als Zusatzfedern bezeichnet und entlasten den Luftfederbalg bei großen Auslenkungen. Zusätzlich agieren sie als vertikale Notfeder bei Ausfall der Luftfeder und sichern so die Notlaufeigenschaften des Fahrzeugs. Je nach benötigter Quer-, Längs- und Vertikalsteifigkeit können diese Zusatzfedern als einzelne Konusfeder, Schichtfeder oder als Kombination einer Konus- mit einer Schichtfeder ausgeführt werden. Anwendung Sekundärstufe Produkt Zusatzfeder Die Gummi-Metall-Federn aus dem Haus Freudenberg Schwab Vibration Control zeichnen sich durch eine hohe Fertigungsqualität und geringe Fertigungstoleranzen sowie eine exzellente Lebensdauer aus. Bei den in Zusatzfedern verbauten Konus- und Schichtfedern ist Freudenberg Schwab Vibration Control seit langem für ein sehr niedriges Setzverhalten bekannt. Damit kann eine hohe Lebensdauer mit entsprechend niedrigen Low Cycle Costs (LCC) dargestellt werden. 24

25 Optimierung nach Kundenanforderung Hohe Lebensdauer Spezifische Geometrie federauflagen Federauflagen reduzieren die Körperschallübertragung von Schraubenfedern, bewirken eine elektrische Isolierung und reduzieren die Biegebelastung der Schraubenfedern. Sie bestehen in der Regel aus zwei oder mehreren Blechen mit einvulkanisierter Elastomerschicht. Über die Gestaltung der Elastomerschicht kann das Verhältnis von Druck- zu Schubsteifigkeit über einen weiten Bereich eingestellt werden. Die für Federauflagen eingesetzten Elastomermischungen zeichnen sich besonders durch definiertes Setzverhalten aus. Federauflagen aus dem Haus Freudenberg Schwab Vibration Control zeichnen sich durch ein definiertes Setzverhalten, enge Fertigungstoleranzen und eine hohe Lebensdauer aus. Neben den bewährten Ausführungen mit zwei ebenen Blechen, entwickelt Freudenberg Schwab Vibration Control Federbeilagen je nach Kundenwunsch mit anwendungsspezifischen Elastomer- und Anschlussgeometrien. Der Kunde erhält so ein optimal auf seine Anforderungen designtes Produkt. Federauflagen werden praktisch bei jeder Schraubenfeder als Zusatzelement zur Reduzierung der Körperschallübertragung und Verringerung der Biegebelastung eingesetzt. Federauflagen von Freudenberg Schwab Vibration Control finden sich in vielen Fahrzeugprojekten der wichtigen Systemhäuser wieder. Sie werden sowohl in Lokomotiven als auch in Reisezugwagen eingesetzt, des weiteren werden sowohl moderne Triebzüge als auch Metros und Straßenbahnen mit Federauflagen ausgerüstet. Anwendung Sekundärstufe Produkt Federauflagen Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 25

26 Große Varianz der Lenkervarianten Übertragung hoher Kräfte Vermeidung von Körperschall längslenker Die Führung des Wagenkastens von Schienenfahrzeugen und die Übertragung von Kräften zum Fahrwerk sind für die Fahrstabilität und den Komfort eminent wichtig. Die Übertragung von Längskräften (Antriebs- und Bremskräfte, Stöße) zwischen Fahrwerk und Wagenkasten erfolgt in der Regel durch Längslenker oder Zug-Druck- Stangen. Je nach Anforderungsprofil sind die Lenker auf Übertragung hoher Kräfte oder auf hohe Beweglichkeit optimiert. Gleichzeitig soll die Übertragung von Köperschall möglichst vermieden werden. Die in den Lenkern eingesetzten Gummi-Metall-Elemente sind speziell für diese Anwendung entwickelt. So können z.b. Buchsen mit stark progressiver Kennlinie eingesetzt werden. Bei Beharrungsfahrt entkoppeln diese Buchsen den Körperschall sehr gut. Beim Anfahren und Bremsen wiederum werden die hohen Kräfte sicher übertragen. Freudenberg Schwab Vibration Control liefert auch Lenker mit gegeneinander verdrehten Augen, gebogenem oder gekröpftem Schaft. Nach erfolgter Bauteilprüfung liefern wir alle Varianten mit Werkstoffprüfzeugnis. Die Lenker werden mit eingepressten Sphärolagern oder Ultrabuchsen geliefert und sind einbaufähig lackiert. Anwendung Sekundärstufe Produkt Längslenker Je nach Einsatzart und gewünschter Stückzahl bietet Freudenberg Schwab Vibration Control unterschiedliche Lenker-Varianten an: Für große Serien und/oder hohe Anforderungen an die Festigkeiten Fertigung als Schmiedeteil, auch aus Vergütungsstählen. Für mittlere Seriengrößen mit normalen Festigkeitsanforderungen. Die Ausführung erfolgt als Gussteil in Stahl- oder Sphäroguss, für hohe Festigkeiten auch im modernen Werkstoff ADI. Für Prototypen und Kleinserien mit kurzen Lieferzeiten als Schweißkonstruktion mit Rohrschaft in beliebiger Länge. Die Köpfe sind geschmiedet, Schweißungen werden besonders überwacht und zertifiziert. Bei geringen Anforderungen können Lenker kurzfristig auch als Brennteil geliefert werden. 26

27 Sehr gute Körperschallentkopplung Wartungsfreie Lenker/ Gleitlager Wankstützsystem Die Führung des Wagenkastens, insbesondere die Begrenzung des Wankwinkels wird mit Wankstützsystemen bestehend aus Torsionsstab und Lenkern realisiert. An die Lenker (Pendel) in Wankstützsystemen werden ganz besondere Anforderungen gestellt. Einerseits müssen die eingesetzten Buchsen die hohen Wankkräfte übertragen, andererseits soll durch eine möglichst geringe Federsteifigkeit eine sehr gute Körperschallentkopplung erreicht werden. Beide Ziele werden durch speziell für Wankstützsysteme entwickelte wartungsfreie Lenker und Gummi-Metall-Elemente erreicht. Sollten die in den Gummi-Metall-Elementen auftretenden Winkel die für diese Bauart zulässigen Werte überschreiten, können auch wartungsfreie Gleitlager in den Pendelstützen angeboten werden. Wankstützsysteme sind in allen Fahrzeugen mit einer relativ weichen Sekundärfeder erforderlich. Anwendung Sekundärstufe Produkt Wankstützsystem Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 27

28 Gestaltung Gummikontur Universeller Einsatz Varianz der Abmessung Quer-/Längspuffer Puffer eignen sich besonders zur elastischen Wegbegrenzung und zur Abfederung von Stößen im Drehgestell (Quer- und Längsanschläge) sowie allgemein als Anschläge. Puffer bestehen in der Regel aus einer Metallscheibe mit Gewindebolzen oder Mutter. Die aufvulkanisierte Elastomerschicht kann zylindrisch oder parabelförmig ausgeführt werden. Durch die parabelförmige Gestaltung des Puffers (Betrachtung im Längsschnitt) wird ein weicherer Verlauf der Kennlinie gegenüber zylindrischer Gestaltung erreicht. Die eingezogene Gestaltung der Gummikontur bei Rundpuffern führt bei sonst gleicher Einfederung zu einer deutlich höheren Lebensdauer. Puffer zeichnen sich durch einfache Montage und Robustheit aus. Die breite Palette an Abmessungsvarianten ermöglicht einen universellen Einsatz. Anwendung Sekundärstufe Produkt Quer-/Längspuffer 28

29 antriebsstrang Motor und Getriebe lagern Getriebe und Achse elastisch verbinden Gummi-Metall-Teile im Antrieb nehmen das Eigengewicht und die dynamischen Lasten im Betrieb auf. Zusätzlich gleichen sie Toleranzen der angrenzenden Bauteile aus. Elastizität und innere Dämpfung des Elastomers mildern Stöße und Schwingungen des Antriebsstrangs. Durch die Verwendung von Elastomerbauteilen wird die Übertragung von Körperschall stark reduziert. Zur Lagerung von Motor und Getriebe kommen je nach konstruktivem Aufbau und vorhandenen Bauräumen entweder vorgespannte Stützlagerpaare oder Buchsen in zylindrischer oder sphärischer Ausführung zum Einsatz. Drehmoment abstützen Zur Aufnahme der aus dem Drehmoment resultierenden Kräfte werden Lenker mit eingepressten Sphärolagern oder Ultrabuchsen eingesetzt. Diese Drehmomentstützen ermöglichen auch größere Verlagerungen der Motor-Getriebeeinheit gegenüber dem Drehgestellrahmen. Sie reduzieren dabei die Körperschallübertragung und können, je nach Anforderungsprofil, auf Beweglichkeit und/oder die Übertragung hoher Kräfte optimiert werden. Im Falle, dass ein Lenker als Drehmomentstütze nicht einsetzbar ist, kommt ein sogenannter C-Bügel zum Einsatz. Die im C-Bügel eingesetzten Schichtfedern können bei relativ geringer Steifigkeit und somit guter Isolation große Drehmomente abstützen. Die Quersteifigkeit der Schichtfeder ist dabei sehr gering. Teil- oder vollabgefederte Antriebe brauchen eine elastische Kupplung. Freudenberg Schwab Vibration Control liefert Ihnen die notwendigen Elastomerelemente für alle Kupplungsbauarten. Diese gleichen die Relativbewegungen zwischen Getriebe und Radsatz aus und übertragen zuverlässig die Antriebs- und Bremsmomente. Die innere Dämpfung des Elastomers mildert Stöße und dämpft Drehschwingungen des Antriebsstrangs. Über die Variation der Bauform und der eingesetzten Elastomere können die Eigenfrequenzen des Antriebsstrangs optimal eingestellt werden. Je nach Anforderungsprofil werden verschiedene Bauarten elastischer Kupplungen eingesetzt: 1. Mehrlenker-Kardangelenkkupplung optimal abgestimmt auf die speziellen Anforderungen des Kunden, von der Straßenbahn bis zur Lok. 2. Lenkerkupplung Bauart Tanzender Ring : bei eingeschränkten Platzverhältnissen (z.b. Niederflurfahrzeugen) können Sie mit den optimierten Buchsen von Freudenberg Schwab Vibration Control auch in kleinsten Bauräumen hohe Drehmomente bei großen Verlagerungen übertragen. 3. Paketkupplung: Sie weist höhere Steifigkeiten als die Kardangelenkkupplung auf, reagiert dafür aber weniger empfindlich auf Drehmomentüberlastungen und häufige Stöße. Anwendung Antriebsstrang Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 29

30 Integrierte Höhenverstellung Gutes Isolationsvermögen Montagefreundlich stützlager Stützlager bestehen aus zwei kegeligen Metallplatten, die durch eine Gummischicht verbunden sind. Stützlager können große radiale und axiale Kräfte aufnehmen und ermöglichen dabei Winkelbewegungen. Gutes Isolationsvermögen Montagefreundlich Über den Winkel der Gummispur lassen sich bei gleichem Bauraum verschiedene Steifigkeitsverhältnisse einstellen Anwendung Antriebsstrang Produkt Stützlager Stützlager werden paarweise vorgespannt eingebaut. Die Hauptbelastung sollte in axialer Richtung in das Lager eingeleitet werden. Freudenberg Schwab Vibration Control bietet auch Stützlagerpaare mit integrierter Höhenverstellbarkeit an. Diese ermöglichen eine einfachste Verstellung der Höhenlage der Motor-Getriebeeinheit zur Achse. Durch Verdrehen einer Schraube kann die Höhe bei Bedarf jederzeit verändert werden. Die richtige Einstellung der Höhenlage der Motor-Getriebeeinheit beeinflusst die Auslenkungen in der elastischen Kupplung und damit entscheidend die Lebensdauer der Gummi- Metall-Elemente. 30

31 Breites Einsatzspektrum Wartungsfrei Setzverhalten/Belastbarkeit UltraBuchsen Ultrabuchsen sind als universelle wartungsfreie Gelenkelemente in verschiedenen Abmessungen und Ausführungen der Anschlussgeometrie erhältlich. Ultrabuchsen lassen sich radial, axial, torsional und je nach Design auch kardanisch verformen. Ultrabuchsen haben mittels Kalibrierung vorgespannten Gummi. Dadurch wird die Lebensdauer nachhaltig positiv beeinflusst. Wartungsfrei Vermeidet Körperschall-Übertragung Ausgleich von Fertigungstoleranzen Als Kupplung in Antrieben/Antriebssträngen nutzbar Geringes Setzen bei radialer Belastung Hohe Belastbarkeit in radialer Richtung Ultrabuchsen sind sehr vielseitig als Lagerelement, als Lager in Drehmomentstützen und als dynamisch hoch belastetes Gelenk in Kupplungen einsetzbar. Anwendung Antriebsstrang Produkt Ultrabuchsen Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 31

32 Große kardanische Winkelauslenkungen Übertragung hoher Kräfte Wartungsfrei sphärolager Sphärolager haben eine sphärische Gummispur, die axiale, radiale und torsionale Bewegungen aufnehmen kann. Sphärolager sind in der Regel in radialer Richtung steifer als in axialer Richtung gestaltet und lassen im Vergleich zu Ultrabuchen größere kardanische Winkelauslenkungen zu. Sphärolager bestehen aus einer inneren Kugel und einer äußeren Kugelschale welche durch eine einvulkanisierte Elastomerschicht festhaftend verbunden sind. Sphärolager haben durch Kalibrierung vorgespannten Gummi, dadurch wird ähnlich wie bei der Ultrabuchse die Lebensdauer nachhaltig positiv beeinflusst. Wartungsfreies Gelenk Geringes Setzen bei radialer Belastung Hohe kardanische Beanspruchbarkeit Allseitige Verdrehbarkeit Anwendung Antriebsstrang Produkt Sphärolager Sphärolager sind in verschiedenen Abmessungen und Ausführungen der Anschlussgeometrie erhältlich. Freudenberg Schwab Vibration Control bietet Sphärolager in verschiedensten Abmessungen, Ausführungen und Belastbarkeiten an, vom Instrumentenlager bis zu Wagenkupplungen mit Stosskräften größer kn. Sie eignen sich besonders als Lager für Drehmomentstützen mit großen Winkelbewegungen und als kardanisch hoch belastetes Gelenk in Mehrlenkerkupplungen. 32

33 Große Variationsbreite Aufnahme hoher Stoßlasten Geringes Setzverhalten keilpakete Keilpakete bestehen aus radial angeordneten Elastomer- und Metallschichten, die Mittelkeile und Endplatten an die Kupplungselemente angebunden werden. Wartungsfreies Element Geringes Setzen bei Druckbelastung Übertragung von großen Drehmomenten auf kleinem Bauraum Toleriert hohe Stosslasten Über die Veränderung der Schichtanzahl und -geometrie kann eine große Variationsbreite der Kupplungseigenschaften im gleichen Bauraum realisiert werden. Durch die hohe Drucksteifigkeit der Schichten können sehr hohe und auch stossartige Drehmomente in Kupplungen problemlos übertragen werden. Keilpakete werden speziell für Keilpaketkupplungen entwickelt. Die Anwendung erfolgt von Light Rail bis zur Vollbahn. Mit entsprechender Geometrie- und Werkstoffauswahl sind auch Anwendungen im High-Speed-Bereich möglich. Anwendung Antriebsstrang Produkt Buchsen Anwendung Antriebsstrang Produkt Keilpakete Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 33

34 aggregatlager Aggregate sicher gelagert In modernen Schienenfahrzeugen muss eine Vielzahl von Aggregaten unter Flur oder auf dem Dach des Wagenkastens gelagert werden. An die Lagerelemente werden dabei sich teilweise widersprechende Anforderungen gestellt. Einerseits müssen die Gummi-Metall-Elemente die beim Beschleunigen und Bremsen bzw. durch die Fahrdynamik auftretende Kräfte sicher und ohne zu große Verformungen aufnehmen. Andererseits sollen die Elemente eine möglichst weiche Federkennlinie haben, um Körperschall nicht auf den Wagenkasten zu übertragen. Durch richtige Auswahl und geometrische Anordnung der Gummi-Metall-Elemente können diese Anforderungen erfüllt werden. Der Schutz vor mechanischen Schwingungen und der Komfort von Fahrgästen und Fahrzeugführern erlangt in modernen Triebfahrzeugen immer größere Bedeutung. Zur Erfüllung der entsprechenden gesetzlichen und normativen Anforderungen können Hydrolager einen wichtigen Beitrag leisten. Hydrolager Das Hydrolager löst als hydraulisch dämpfendes Elastomerlager den Zielkonflikt eine Masse, die von einem breiten Frequenzspektrum angeregt wird, sowohl mit begrenzten Auslenkungen zu lagern als auch akustisch zu isolieren. Bei niedrigen Frequenzen werden die Verlagerungen durch eine starke Dämpfung begrenzt, im akustischen Bereich verhält sich die Hydrobuchse wie ein reines, wenig gedämpftes Gummi-Metall-Teil. Insbesondere wenn niedrige Frequenzen zwischen 5Hz und 15Hz als Erregung auftreten, ist zum einen eine hohe Dämpfung im Eigenfrequenzbereich des Systems erwünscht, zum anderen aber eine gute Isoliereigenschaft oberhalb dieser Eigenfrequenz (überkritische Lagerung) gefordert. Konuslager Auf Grund ihrer speziellen geometrischen Gestaltung verbinden Konuslager eine relativ weiche vertikale Federkennlinie mit einer harten Kennlinie in Querrichtung. Damit kann eine sehr gute Isolierung gegen Körperschall mit der Aufnahme von hohen Massekräften in Querrichtung kombiniert werden. Die Kombination mit Anschlag- und Zentrierscheiben verhindert eine Überlastung des Elastomers bei Extremlasten. Anwendung Aggregatlager 34

35 Frequenz- und amplitudenabhängige Dämpfung Integrierte Begrenzung der Federwege Hydrolager Hydrolager sind Elastomerfedern mit integrierter hydraulischer Dämpfung. Das Lagerelement besteht aus einem Elastomer-Metall-Verbundbauteil mit Tragbereichen in V-Anordnung, Anschlägen, Fluidkammern und Überströmkanälen. Das Verbundbauteil ist in eine Außenhülse montiert und fluidgefüllt. Bei höheren Frequenzen steht das Isolationsvermögen von Elastomer-Verbund-Bauteilen zur Verfügung. Die Hydrolager sind so gestaltet, dass die translatorischen Steifigkeiten in der Reihenfolge x, z, y zunehmen. Die Buchsen sind für die hauptsächliche Belastung in radialer (z-richtung), wie auch axialer Richtung (x-richtung) gestaltet, können aber auch geringe kardanische und torsionale Verformungen aufnehmen. Je nach Ausführung sind Wegbegrenzungen (als HD gekennzeichnet) mit bzw. ohne Verstärkung, in z-richtung integriert. Frequenz- und amplitudenabhängige Dämpfung Integrierte Begrenzung der Federwege Allseitige Verdrehbarkeit Montagefreundlich RoHS-konform Im Speziellen eignen sich Hydrolager, wenn im Lagerungssystem niedrige Frequenzen als Erregerfrequenz auftreten. Sie erreichen eine hohe Dämpfung im Eigenfrequenzbereich des Systems sowie eine gute Isoliereigenschaft oberhalb dieses Bereichs. Schwingungen im Lagersystem, welche schallleitend oder abstrahlend wirken, hauptsächlich hervorgerufen durch Anregungsamplituden oder dynamische Kräfte im hörbaren Frequenzbereich, werden deutlich reduziert. Der in der Buchse integrierte hydraulische Mechanismus mit der frequenz- und amplitudenabhängigen Dämpfung ist auf Wirkung in z-richtung ausgelegt. Bei Abstimmung des Dämpfungsmaximums der Hydrobuchse auf die kritische Frequenz (Resonanzfrequenz) der federgelagerten Masse kann die Resonanzüberhöhung deutlich reduziert werden. Anwendung Aggregatlager Produkt Hydrolager Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 35

36 Weiter Steifigkeitsbereich Weiche/harte Wegbegrenzungen Diverse Befestigungsvarianten Keillager Keillager bestehen aus einem äußeren V-förmigen Metallteil, einem inneren Keil und je nach Erfordernis einem oder mehreren Zwischenblechen. Die Metallteile sind durch anvulkanisierte Elastomerschichten verbunden. Durch eine entsprechende Gestaltung der Elastomerschichten kann das Verhältnis der Steifigkeiten in x-, y- und z-richtung in einem weiten Bereich eingestellt werden. Optional sind weiche oder harte Wegbegrenzungen in alle Raumrichtung möglich. Keillager sind für die Befestigung mit Schrauben vorbereitet. Projektspezifisch können verschiedene Befestigungsvarianten gefertigt werden. Keillager werden überwiegend für die Lagerung von Dieselmotoren und Powerpacks im Light Rail- und Metro-Fahrzeugen eingesetzt. Anwendung Aggregatlager Produkt Keillager 36

37 Isolierung von Körperschall Verbesserung der Laufruhe Hohe Lebensdauer Konuslager Konuslager dämpfen vertikale Schwingungen, isolieren gegen Körperschall und können gleichzeitig große horizontale Kräfte (z.b. Bremskräfte) aufnehmen. Konuslager werden standardmäßig ohne Scheiben geliefert. Das Lagerelement ist aus einem inneren und einem äußeren Metallteil gefertigt. Das äußere Metallteil verfügt über einen Mehrlochflansch und das innere Metallteil über eine Durchgangsbohrung mit bzw. ohne Gewinde oder einer Gewindesacklochbohrung. Die beiden konischen Metallteile sind durch eine anvulkanisierte Elastomerschicht verbunden. Hohe Lebensdauer Optimales Setzen Selbstständige Zentrierung bei axialer Last RoHS-konform Bei der Lagerung von Motoren durch eine entsprechende Anordnung der Konuslager wird das Drehmoment weich abgefedert, was zu einer Verringerung der in die Befestigungspunkte eingeleiteten Schwingungen und damit zu einer besseren Laufruhe beiträgt. Die Gewichtslast sollte hauptsächlich in Längsachse (+Z) aufgenommen werden. Das Konuslagerprogramm von Freudenberg Schwab Vibration Control weist eine große Anzahl unterschiedlicher Ausführungen zur optimalen Lösung aller denkbaren Anwendungs- und Montagefälle auf, so sind auch Abreiß sicherungen realisierbar. Anwendung Aggregatlager Produkt Konuslager Freudenberg Schwab Vibration Control GmbH & Co. KG Anwendungen und Produkte 37