Wälzlager von NSK in der neuesten Generation des Shinkansen-Hochgeschwindigkeitszugs

Auch in der neuesten Generation des japanischen Hochgeschwindigkeitszugs Shinkansen sind NSK-Wälzlager im Einsatz. Beim Zug mit der Bezeichnung N700S, der seit dem 1.7.2020 auf der Verbindung zwischen Tokio und Osaka verkehrt, handelt es sich um die erste echte Neuentwicklung seit 2007. Die NSK-Wälzlager im Antriebsstrang leisten einen Beitrag zum sicheren und komfortablen Betrieb der Züge, die mit bis zu 285 km/h unterwegs sind.

An Wälzlager für Schienenfahrzeuge werden hohe Anforderungen gestellt. Bei den Lagern im Antriebsstrang handelt es sich um hoch sicherheitsrelevante Bauteile und sie haben einen direkten Einfluss auf den Fahrkomfort. Aus Sicht des Betreibers müssen sie eine sehr hohe Zuverlässigkeit aufweisen, eine einfache Wartung ermöglichen und einen Beitrag zur Energieeffizienz leisten. Diese Anforderungen sind nochmals höher, wenn es sich um Hochgeschwindigkeitszüge handelt, die eine große Anzahl von Passagieren mit sehr hohen Geschwindigkeiten auf langen Strecken befördern. Hier müssen die Wälzlager extrem langlebig sein und nach höchsten Qualitätsmaßstäben gefertigt werden.

Weil NSK diese Anforderungen erfüllt, sind NSK-Wälzlager in allen vergangenen Generationen des Shinkansen im Einsatz und ebenso im französischen TGV. Diese Tradition setzt sich in der neuesten Generation des Shinkansen, dem N700S, fort. Der Buchstabe S steht hier für „Supreme". Damit wird der höchste Anspruch der Entwickler an Technologie, Fahrkomfort und Sicherheit deutlich gemacht. Hochleistungslager von NSK kommen in den Getrieben, in den Achsen und in den Fahrmotoren zum Einsatz.

Der N700S ist der erste Shinkansen, bei dem die bisher verwendete Schrägverzahnung im Getriebe durch eine Pfeilverzahnung ersetzt wird. Dadurch werden eine höhere Zuverlässigkeit und eine geringere Geräuschentwicklung erreicht. Weil die Getriebelager von Hochgeschwindigkeitszügen starken Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind, müssen die Lager entsprechend robust sein. NSK hat in diesem Bereich jahrzehntelange Erfahrung und fertigt für diverse Zugbauarten Kegelrollenlager für schrägverzahnte Getriebe. Auf der Grundlage dieser Erfahrung hat das Unternehmen für das pfeilverzahnte Getriebe des N700S ein Zylinderrollenlager mit Flansch entwickelt, das sich im Vergleich zum Getriebelager der vorherigen Shinkansen-Generation durch längere Lebensdauer, verminderte Wärmeentwicklung und geringeren Wartungsaufwand auszeichnet.

Eine weitere Eigenschaft der bei den N700S verwendeten Zylinderrollenlager für Getriebe ist der verbesserte Schutz gegenüber einem Blockieren des Lagers. Erreicht wird dies durch eine für diese Anwendung optimierte innere Lagergeometrie. Der neu entwickelte,  hochfeste und mit hoher Fertigungspräzision gefertigte Messingkäfig reduziert die inneren Spannungen in der Käfigstruktur auf ein Minimum.

Die Achslager – hier kommen zweireihige Kegelrollenlager zur Anwendung – hat NSK im Vergleich zur Vorgängerbaureihe des Shinkansen weiterentwickelt. Ziel war es, eine noch höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu erreichen und die Wartungskosten zu senken. Ein weiteres Merkmal ist die verringerte Wärmeentwicklung, die zu einer längeren Lebensdauer führt und zugleich ein Indikator für die hohe Energieeffizienz der Lager ist.

Bei den Zylinderrollenlagern und Rillenkugellagern in den Fahrmotoren des N700S wird eine Keramikbeschichtung im Plasmaverfahren auf die Außenringe aufgespritzt. Dieses Verfahren erhöht die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Lager und ist der wirkungsvolle Schutz gegen Elektrokorrosion. Diese Art der Korrosion entsteht durch die Übertragung von elektrischem Strom durch das Wälzlager. Die stromisolierende Keramik verhindert einen solchen Übertritt.

Der Schienenfahrzeugbau ist seit 1932 eine Kernzielbranche von NSK. Heute sind Wälzlager von NSK hier wegen ihres hohen Sicherheitsniveaus, der Effizienz und der langen Lebensdauer auch bei hoher Beanspruchung weltweit gefragt. Auch die europäischen Betreiber von Hochgeschwindigkeitsbahnen setzen NSK-Lager ein, die perfekt an die Ansprüche der Bahntechnik und das jeweilige Anforderungsprofil angepasst sind.

Bild 1): Die Grafik zeigt die Einbausituation der NSK-Zylinderrollenlager bei kleinen Zahnrädern (1) und großen Zahnrädern (2) mit der neuen Pfeilverzahnung (rechts). Zum Vergleich die Anordnung der Lager in Getrieben mit herkömmlicher Schrägverzahnung (links).