ZF stellt EcoFlex-Faserverbundkupplung für Triebzüge (EMUs) vor

Mit EcoFlex erweitert ZF sein Portfolio an Bahn-Antriebskomponenten um eine Faserverbundkupplung, die speziell für elektrische Triebzüge (EMUs) und U-Bahn-Fahrzeuge entwickelt wurde. Die im Antriebsstrang zwischen dem elektrischen Traktionsmotor und dem achsreitenden Getriebe installierte Einheit vereint schmierungsfreie Drehmomentübertragung, dynamische Torsionsdämpfung und inhärente elektrische Isolierung in einer einzigen integrierten Baugruppe. Die Komponente reagiert auf betriebliche Anforderungen, die sich aus steigender Flottenauslastung und hochfrequenten Personenverkehrsdiensten ergeben, mit dem Ziel, die Lebenszyklus-Instandhaltungskosten von Fahrzeugen zu senken und ungeplante Werkstattaufenthalte zu verhindern.

Elastomer-Faser-Architektur und Leistungskennzahlen
Den mechanischen Kern der Kupplung bildet eine flexible Verbundscheibe, die in Umfangsrichtung angeordnete Endlosfaserpakete enthält, die in eine Elastomermatrix eingebettet sind. Die hochzugfesten Faserbündel übertragen das Betriebsdrehmoment und gleichen gleichzeitig winkelige, axiale und radiale dynamische Verlagerungen zwischen dem Traktionsmotor und dem Getriebe aus. Die Elastomerformulierung bietet Schutz vor Umwelteinflüssen, dämpft mechanische Stöße und erfüllt bahnspezifische Brand- und Rauchtoxizitätsnormen.

Die inhärenten dielektrischen Eigenschaften der Elastomer-Faser-Scheibe gewährleisten einen elektrischen Widerstand von über 1.000 MΩ. Diese hochohmige Isolierung verhindert, dass Lagerströme des Traktionsmotors in das Getriebe geleitet werden, wodurch zusätzliche Isolationsschichten oder Erdungsmodifikationen herkömmlicher Metallkupplungen entfallen. In der ersten Serienvariante überträgt die EcoFlex-Konfiguration Nenndrehmomente bis zu 2.100 Nm und arbeitet bei Motordrehzahlen von bis zu 6.000 U/min; Ausführungen für höhere Drehmomente befinden sich in der Entwicklung.

Wartungsreduzierung und Antriebsstrangdämpfung
Im Gegensatz zu herkömmlichen, fettgeschmierten Bogenzahnkupplungen macht die nichtmetallische Baugruppe das regelmäßige Nachschmieren überflüssig, beseitigt Risiken durch Fettalterung und verkürzt verschleißbedingte Wartungszyklen. Die betrieblichen Wartungsvorschriften erfordern lediglich regelmäßige Sichtprüfungen, wobei ein vollständiger Austausch der elastischen Scheibenbaugruppe – abhängig von den Lastzyklusparametern – in Serviceintervallen von etwa acht Jahren vorgesehen ist.

Komponenten des Antriebsstrangs werden durch das Zusammenspiel der Elastomermatrix, der inneren Faserbündel und einer integrierten Rutschbuchse geschützt, die dynamische Drehmomentspitzen dämpft und mechanische Lastschwankungen abmildert. Diese Dämpfungsfähigkeit reduziert die Übertragung von Stoßbelastungen auf Zahnräder und Lager und verbessert gleichzeitig den Fahrkomfort für die Fahrgäste.

Fahrzeug-Nachrüstungen und Felderprobungen
Die Kupplungskonstruktion unterstützt anpassbare Wellennaben und Montageschnittstellen, was eine Integration sowohl in neu gebaute Zugplattformen als auch in Nachrüstprogramme bestehender Flotten ermöglicht, um wartungsintensive mechanische Kupplungen zu ersetzen.

Nach ersten Validierungsprüfstandstests koordiniert ZF gemeinsam mit einem Schienenfahrzeughersteller den Einsatz der EcoFlex-Kupplung in betrieblichen Metro-Feldversuchen, um die mechanische Leistung unter realen Einsatzzyklen im Fahrgastbetrieb zu bewerten und Betriebsdaten für den Serieneinsatz zu erfassen.

Bearbeitet von Romila DSilva, Redakteurin bei Induportals, mit KI-Unterstützung.