Alte Einzelachsantriebe

  Elektrolokmotive Diesellokomotive

Kommen wir nun zu den Einzelachsantrieben. Der Satz war noch einfach. Doch wenn wir uns mit dieser Form der Antriebe befassen, stellen wir schnell fest, dass sie bei Dampflokomotiven gar nicht angewendet wurden. Auch die Diesellokomotiven finden hier kaum Erwähnung. Vielmehr betreten wir nun die Welt der elektrischen Lokomotiven. Man kann beruhigt sagen, dass diese Antriebe für einzelne Achsen zum Erfolg dieser Lokomotiven beigetragen haben.

Diese Antriebe haben bei der modernen Eisenbahn erst die grossen Leistungen von Heute ermöglicht. Alle Formen dieser Einzelachsantriebe haben für jede Achse einen eigenen Motor erhalten. Hier kommt ausschliesslich ein elektrischer Motor zur Anwendung. Es wäre aber durchaus möglich, auch andere Motoren zu verwenden, nur sind diese Fälle so selten, dass man sie vernachlässigen kann. Nur bietet der elektrische Motor viele Vorteile, die mit diesen Antrieben genutzt werden können.

Dabei könnte man es eigentlich schon fast belassen, denn diese Einzelachsantriebe sind eine Eigenheit der Elektromotoren und somit der elektrischen Lokomotiven? Trotzdem, belies ich in der Leiste nach dem Titel den Hinweis auf die Diesellokomotiven. Nun, bei einigen Lokomotiven mit Dieselmotor wird dieser nur dazu genutzt, einen elektrischen Motor anzutreiben. Später setzten sich die Gelenkwellenantriebe bei Diesellokomotiven durch.

Die auf dem folgenden Bild zu sehende Lokomotive ist so aufgebaut worden. Hier dient der Dieselmotor nur zur Erzeugung von Elektrizität. Mit dieser wird danach gefahren. Warum das so ist, erfahren wir in den nachfolgenden Abschnitten, denn diese Antriebe haben etwas gemeinsam. Es gibt keine Getriebe, die geschaltet werden können. Jeder Antrieb hat ein starres Getriebe. Das galt auch bei den Diesellokomotiven, die hier am Rand noch geführt werden.

Man erkannte schon früh, dass es eigentlich nicht sinnvoll war, die Achsen bei elektrischen Lokomotiven mit Triebstangen anzutreiben. Die Motoren konnten viel besser ausgenutzt werden, wenn sie nur eine einzelne Achse antreiben.

Wie schnell das ging, überrascht viele Fachleute. Die erste mit dem modernen Stromsystem Wechselstrom ausgerüstete Strecke zwischen Seebach und Wettingen hatte drei Lokomotiven im Einsatz. Die dritte davon war bereits mit einem Einzelachsantrieb ausgerüstet.

Da man aber damit noch Probleme bei der Konstruktion hatte, kamen vorerst noch Triebstangen zur Anwendung. Doch die Technik entwickelte sich schnell weiter, so dass sich im Lauf der Jahre eine Fülle von Antrieben für einzelne Achsen entwickelte.

Unterschiedlich gelöst wurde dabei jedoch nur der Ausgleich der Federung. Damit können wir uns die einzelnen Antriebe schnell ansehen. Wobei nicht jede Form konnte wirklich überzeugen.

Sie haben sich vermutlich nun gewundert, warum denn gerade dieser Ausgleich der Federung so wichtig ist.

Der Grund liegt bei der gefahrenen Geschwindigkeit. Liegt diese sehr tief, kann man auf eine Federung für den Antrieb verzichten. Dann genügt eine direkte starre Verbindung vom Motor zur Triebachse. Die Geschwindigkeit muss dann aber sehr tief sein, denn je grösser die Geschwindigkeit ist, desto grösser werden die Probleme. Daher baut man Federn ein und hier will man den Antrieb nicht einbeziehen.

Will man schneller fahren bekommt man Probleme, weil das Gewicht, das nicht gefedert wurde mit Stössen und Schlägen belastet wird. Das Fahrzeug wird unruhig und es können durch diese Schläge schwere Schäden entstehen. Je höher die Geschwindigkeit wird, desto schlimmer werden diese Stösse. Mit einer Federung bessert das schnell. Der entscheidende Punkt ist aber die ungefederte Masse, die es beim Antrieb gibt.

Je kleiner diese ungefederte Masse ist, desto weniger schlimm wirken sich die Stösse und Schläge auf das Fahrzeug aus. Das Fahrzeug wird ruhiger und man erreicht dann durchaus auch sehr hohe Geschwindigkeiten. Sie sehen, es ist elementar wichtig, dass ein Ausgleich der Federung eingebaut wird. Wie einfach das gelöst werden kann sehen Sie im anschliessenden Abschnitt, denn nun wollen wir die einzelnen Antriebstypen genauer ansehen. Dabei beginnen wir mit den älteren Bauformen.

 

Der Tatzlagerantrieb

  Elektrolokmotive Diesellokomotive

Wir beginnen bei der Betrachtung der Einzelachsantriebe mit dem Tatzlagerantrieb. Warum ich das mache ist klar, der Antrieb ist eine der ältesten Formen bei einem Einzelachsantrieb und er ist sehr umstritten. Damit ich es einfach ausdrücken kann, der Antrieb ist über 100 Jahre alt und man streitet sich immer noch über diesen Antrieb. Warum das so ist, erfahren Sie in den folgenden Abschnitten.

Die Tatzlagertechnik: Einen einfachen Aufbau des Antriebes bot die Tatzlagertechnik an. Bei dieser Technik wird der Ausgleich der Federung in einem so genannten Tatzenlager eingebaut. Auf diesem Tatzenlager ruht letztlich der Motor des Antriebes. Die dritte Abstützfläche für den Fahrmotor befindet sich auf der Triebachse selber. Der Motor ist daher mit der Triebachse verbunden.

Das zur Anpassung der Drehzahl benötigte Getriebe ist mit einer festen Übersetzung ausgerüstet worden. Elektrische Motoren können in einem sehr hohen Drehzahlbereich gut reguliert werden, so dass sie keine schaltbaren Getriebe benötigen werden. Bei den Einzelachsantrieben wird es keine schaltbaren Getriebe mehr geben. Daher können wir das Getriebe weglassen und uns den anderen speziellen Punkten zuwenden.

Die Bezeichnung für diesen Antrieb kommt von diesem speziellen Stützpunkt her. Die Befestigung erfolgte auf einer Art Tatze, die am Träger angeschweisst wurde und die hervorstand. Also im Grunde einfach auf einem Punkt im Bauteil, das wie eine Hand geformt dem Motor eine Abstützung bot. Der dritte Stützpunkt liegt dabei auf der ungefederten Achse. Somit hat der Tatzlagerantrieb einen grossen Anteil der ungefederten Masse.

Stellen Sie sich nun mal folgende Situation vor.

Sie befinden sich auf der Strasse und balancieren den Regenschirm auf der Hand. Ich weiss, das kann recht schwer sein, aber es geht mir auch nicht darum.

Die Hand ist nun so angeordnet, dass sich dieser Schirm auf der Handfläche abstützt. Soweit klar? Schön, jetzt ist der Schirm ein Motor und die Hand ein mechanische Bauteil, das am Träger befestigt ist wie Ihre Hand am Arm.

Jetzt haben Sie die Tatzlagertechnik begriffen. Ach so, das ist ja nicht so stabil, denn bei Ihrem Versuch den Schirm auf der Handfläche stehen zu lassen, kippte er immer wieder zur Seite. Das ist auch bei unserem Motor so.

Er braucht eine dritte Abstützung und die findet er auf der eigentlichen Triebachse. Damit hat der Motor seine Abstützung erhalten und kann die Kraft über das Getriebe auf die Achse übertragen. Mehr gibt es eigentlich nicht mehr zu sagen. Es ist ein einfacher Antrieb.

Beim Betrachten der Grafik ist Ihnen sicher aufgefallen, dass das Getriebe zwischen Motor und Achse nicht gefedert wurde. Jetzt habe ich aber immer gesagt, dass eine Abfederung nötig sei. Diese wird bei diesem Antrieb auf dem Tatzenlager eingebaut. Beim genauen Betrachten sehen Sie, dass sich zwischen dem Motor und der Tatze spezielle Elemente befinden. Diese Elemente sorgen dafür, dass der Motor gegenüber dem Drehgestell gefedert ist.

Der Silentbloc: Man nennt die die Federungen für den Tatzlagerantrieb, Silentblöcke. Diese Silentblöcke bieten dem Motor eine gute und feste Verbindung. Trotzdem ist eine Federung vorhanden, die wir uns nun ansehen wollen. Aber Achtung, Sie werden bekannte Punkte wieder lesen, denn der Hauptbestandteil der Silentblöcke wurde mit der Hilfe von Charles Nelson Goodyear erst möglich, denn es sind normale Gummifedern.

Dadurch werden diese Blöcke beweglich und können so die Schläge und Stösse die von der Achse auf den Antrieb übertragen wurden, abfedern. Soweit ist noch alles einleuchtend und im Aufbau sehr einfach. Man sorgt einfach dafür. Dass der Motor gegenüber dem Drehgestell über diese Gummifedern gefedert ist. Die Welt ist damit wieder in Ordnung, das Fahrzeug ist gefedert und man hat einen einfachen Antrieb erhalten.

Diese Bauweise kommt sogar in Ihrem Haushalt vor. Der Silentbloc, so die richtige Schreibweise, verhindert zum Beispiel, dass Ihre Waschmaschine durch den Motor zu vibrieren beginnt. Bei Maschinen kommen diese Blöcke oft vor, wenn auf einem Fahrzeug Bauteile montiert werden müssen, die nicht zu starken Erschütterungen ausgesetzt werden dürfen. Wie Sie nun wissen, gibt es sie auch bei Antrieben und die Federn sind aus Gummi.

Nur dank diesen speziellen Federn konnte der Tatzlagerantrieb erst ermöglicht werden. Die Silentblöcke gehörten daher zu den Tatzlagerantrieben und die Motoren waren so gegenüber dem Drehgestell gefedert worden. Das Fahrzeug verfügt über eine funktionierende Federung. Weil nun die Motoren mit Hilfe der Silentblöcke am Rahmen auf einem so genannten Tatzenlager montiert wurden, nannte man sie Tatzlagermotoren.

Kernstück ist bei diesem Antrieb der Tatzlagermotor. Eigentlich ein ganz normaler Triebmotor, der jedoch einseitig mit Silentblöcken am Drehgestellrahmen montiert wurde. Jeder Motor muss aber auf mindestens drei Punkten aufliegen, sonst kippt er in eine Richtung weg weg. Beim Tatzlagermotor ist das auch der Fall und die Tatzenlager nahmen von diesen drei Punkten nur zwei Punkte wahr. Der Fahrmotor war daher noch nicht vollwertig abgestützt.

Deshalb stützt er sich mit dem Getriebe zusätzlich auf der Triebachse ab. Die Tatzenlager, auf denen der Motor montiert ist, sind in einem beweglichen Gelenk im Drehgestellrahmen gelagert. Genau, ich spreche von den Silentblöcken. Dadurch war der Motor nicht fest im Drehgestell gelagert und konnte sich in der Federrichtung der Triebachse bewegen. Da der Tatzlagermotor aber mit vielen Vor- und Nachteilen behaftet ist, muss diesem Bereich viel Aufmerksamkeit geschenkt werden.

VORTEIL: Vorteile des Tatzlagerantriebes sind die sehr günstige und einfache Bauweise. Damit verbunden sind die geringen Kosten für den Antrieb und seinen Aufbau. Er ist sehr einfach im Aufbau und benötigt keine speziellen und teuer hergestellten Bauteile. Zu Beginn der Elektrotraktion war er schnell verfügbar und wurde deshalb auch verbaut. Beispiele finden sich zum Beispiel bei den Ce 2/4 der BLS. Dieses Fahrzeug sehen Sie auf dem Bild unten und es hat Baujahr 1910. Es kam sehr schnell auf Bahnen mit Wechselstrom zum Einsatz.

Somit haben wir eigentlich schon den einzigen Vorteil des Tatzlagerantriebes aufgezählt. Es ist wirklich nur der einfache Aufbau und der geringe Preis, die für diesen Antrieb sprechen würden.

Damit war klar, dass man den Antrieb mit den anfänglich verfügbaren primitiven Mitteln verbaut hatte. Die Versuche sollten dann Verbesserungen bei dem Antrieb ermöglichen und so dem Antrieb den grossen Durchbruch bringen. Nur, Verbesserungen gab es bei diesem Antrieb nicht mehr.

Der Preis für die Produktion liegt massiv unter den Kosten für aufwändigere Antriebsformen. Das klingt für den Käufer recht gut, denn eine Lokomotive wird so massiv billiger.

Auch der Verkäufer freut sich, denn er kann mehr Gewinn einstreichen. Dabei verursacht der Antrieb die Kosten im Gleisunterhalt, aber so lange die Bahnen hier keine Kosten befürchten müssen, lassen sie Lokomotiven mit Tatzlagerantrieben verkehren und immer noch bauen.

Es ist doch so, wenn wir nichts dafür bezahlen müssen, nutzen wir es ungeniert und nehmen in Kauf, dass etwas kaputt geht. Diese Lösung gibt es bei Tatzlagerantrieb als Vorteil anzuführen, denn es gibt kaum andere Vorteile, die dieser Antrieb gegenüber vergleichbaren Modellen hat. So werden selbst moderne Lokomotiven damit ausgerüstet. Wichtig dabei ist, die Lokomotive ist wegen dem Antrieb billig. Doch nun zu den Nachteilen.

NACHTEIL: Nun, ich will Sie nicht länger auf die Folter spannen, denn nun beginnen die Probleme beim Tatzlagerantrieb. Er hat sehr viele Nachteile, die die Vorteile sogar aufwiegen können. Es ist da schon schwer überhaupt einen Anfang zu finden. Wie fängt man an, wenn man vor lauter Bäumen den Wald nicht mehr sieht? Klar, gewisse Konstrukteure sprechen mir sicher entgegen, aber wenn Sie ehrlich sind, nutzten sie diesen neuartigen Antrieb bei der folgenden Lokomotive doch nur, damit die Lokomotive billig ist.

Das Hauptproblem liegt dabei in der eigentlichen Konstruktion des Antriebes und nicht bei einem allfälligen Verschleiss der Schienen.

Wenn ich Ihnen bisher immer etwas von ungefederter Masse erzählt habe, hatten Sie immer das Gefühl nicht genau zu wissen, was ich damit meine.

Das ändert sich nun, ich musste einfach bis zum passenden Beispiel warten, denn genau die ungefederte Masse beim Tatzlagerantrieb verursacht die grössten Probleme.

Die ungefederte Masse besteht beim Tatzlagerantrieb aus der Achse, dem Getriebe und dem Fahrmotor. Alles in allem kommt da ein stattliches Gewicht zusammen, dass schnell grösser sein kann, als das Gewicht Ihres Kleinwagens.

All das ist ungefedert. Hat Ihr Kleinwagen auch keine Federn? Nicht, warum denn nicht, der Tatzlagerantrieb soll doch so gut sein. Ach, ein Auto hat damit die grösseren Probleme. Egal wer das erzählt hat, er weiss nicht, wovon er spricht.

Nun, man will diese ungefederte Masse eigentlich so gering wie nur möglich halten. Ist ja logisch, wenn da einmal eine Tonne ins schwingen gerät, braucht es lange, bis dieses Kräfte wieder in den Griff zu bringen sind. Das hüpft und springt fröhlich herum. Haben wir aber nun nur noch 100 kg, wird es schon einfacher, diese Kraft zu bändigen. Genau hier setzten die Konstrukteure bei Ihrem Kleinwagen an und bauten eine Federung ein. Sie sind es Ihrem Lieferanten sicherlich dankbar.

Das können Sie sogar im Sport beobachten. Ich wähle da den Fussball. Liegt der Ball ruhig auf dem Boden kann ihn der Spieler ohne grossen Kraftaufwand zum Elfmeterpunkt tragen. Danach nimmt der Spieler Anlauf und setzt den Ball mit einem kräftigen Tritt in Bewegung. Der Torhüter, der für einmal die richtige Ecke erwischt hat, kann den Ball nun aber nicht mehr halten, sondern er muss ihn wegspringen lassen. Der Ball wurde durch die Bewegung einfach zu schwer.

Bei der Eisenbahn kann man mit höheren Gewichten arbeiten, das ist kein Problem. So funktionierte der Antrieb doch noch recht gut. Man stellte aber fest, dass bei mehr als 80 km/h die Schwingungen zu gross werden können. Das Fahrzeug beginnt nun zu vibrieren und fährt sehr unruhig. Der Antrieb wurde in der Folge als Tramantrieb verschrien und auch nur noch bei langsam fahrenden Lokomotiven eingebaut. Zu zum Beispiel bei dieser Lokomotive hier:

Dass so ein Antrieb im Lauf der Jahre in Vergessenheit geriet, war klar. Lokomotiven mussten schneller als 80 km/h fahren und die Kräfte im Gleis wollte man auch besser einhalten.

Viele Gründe, die gegen einen Tatzlagerantrieb sprachen, denn hier kann man einfach nichts machen um das Gleis auch nur ein wenig zu schonen.

Man glaubte schon, dass der Antrieb im Museum gelandet ist und sich möglichst nicht wieder in Bewegung setzt.

Deutsche Lokomotivbauer erfanden den Tatzlagerantrieb aber im 21ten Jahrhundert neu.

Obwohl der Antrieb schon 1910 nicht zu überzeugen vermochte, wurde er bei den modernsten Lokomotiven wieder eingebaut.

Wenn Sie sich nun wundern, dann befinden Sie sich in guter Gesellschaft, denn viele Fachleute konnten den Entscheid nicht verstehen. Doch einen Tipp gebe ich Ihnen. Lesen Sie doch bei den Vorteilen nach.

Neu dabei war hingegen nichts, denn der Tatzlagerantrieb wurde genau gleich gebaut, wie vor 100 Jahren. Nach Jahren mit speziellen gleisschonenden Antrieben, erfolgte so ein Schritt ins Mittelalter der Eisenbahn. Zudem sollte damit auch mit 140 km/h gefahren werden. Die Erfahrungen mit den alten Maschinen lies schlimmes befürchten. Die neuen Tatzlagerantriebe waren in der Folge nicht viel besser als die alten Modelle, das Problem war klar, die ungefederte Masse.

Die Achse sitzt bei diesem Antrieb starr im Drehgestell und lässt keine seitliche Verdrehung mehr zu. Dadurch kann sich die Triebachse nicht der Kurve anpassen. Die Führungskräfte im Gleis steigen massiv an. Vermehrte Abnützungen an den Geleisen und den Rädern sind die Folge davon. Zusammen mit der grossen ungefederten Masse wirkt sich das verheerend auf das Gleis aus. Die Schienen werden regelrecht abgeraffelt.

Da aber auch Kräfte ins Drehgestell übertragen werden, ist dieses Drehgestell höheren Belastungen ausgesetzt. Die Folge davon ist eine kürzere Lebensdauer, da das Material mit der Zeit zu Ermüdungen neigt und sich so feine Risse bilden können. Diese können dann zu einem Bruch des Materials führen. Die Folgen können dann sehr schlimm sein. Ob sich dann der billige Antrieb rechnet, mag bezweifelt werden.

 

Der Westinghouseantrieb

 

Elektrolokomotive

 

Schon sehr früh wurden Lokomotiven mit Antrieben nach Westinghouse gebaut. Sie waren bei den ersten funktionierenden Antrieben für einzelne Achsen dabei. Zudem schlug dieser Antrieb den vorher vorgestellten Tatzlagerantrieb bei der ungefederten Masse um Welten. Selbst moderne Antriebe von heute haben bei diesem Punkt noch Mühe, so dass wir den Einzelachsantrieb nach Westinghouse sicherlich nicht unerwähnt lassen dürfen.

Westinghouse war ein in Amerika tätiger Ingenieur, der viele wichtige Bauteile für die Eisenbahn erfunden hatte. Neben dem hier vorgestellten Antrieb hatte Westinghouse grosse Erfolge bei der Entwicklung von mit Druckluft betriebenen Bremsen gefeiert. Daneben geht fast vergessen, dass Westinghouse auch Antriebe für Lokomotiven entwickelt hatte. Schon 1895 kamen in Amerika Lokomotiven mit einem diesen Antrieben sehr ähnlichen Konzept in Betrieb.

In der Schweiz wurde die SAAS in Genève erstmals auf den Antrieb nach Westinghouse aufmerksam. Dieser mit Federtöpfen funktionierende Antrieb war genau das, was man in Genf für die Entwicklung der ersten Schnellzugslokomotive für die schweizerischen Bundesbahnen SBB benötigte. Der Antrieb nach Westinghouse wurde daher in Europa unter der Bezeichnung Westinghouseantrieb durch die SAAS verbaut und vertrieben.

Der Federtopfantrieb: Vom Namen unabhängig wurde der Antrieb als Federtopfantrieb bezeichnet. Die Weiterentwicklung der SAAS, die bei Lokomotiven für die BLS verwendet wurde, kam unter der Bezeichnung SAAS-Federtopfantrieb in den Einsatz. Für uns wird es nun Zeit, wenn wir diesen Federtopfantrieb etwas genauer ansehen werden, denn er hatte viele Merkmale moderner Antriebe. Daher heisse ich Sie willkommen bei den Federtopfantrieben.

Die Grafik ist zur besseren Übersicht der Bauteile stark vereinfacht worden, denn die grünen Arme sitzen richtigerweise auf beiden Seiten Federn. Jedoch soll die Grafik nur die Funktionsweise verdeutlichen und nicht bis ins Detail der korrekten Konstruktion entsprechen.

So, wie er in der Grafik gezeigt wird, würde der Antrieb nur in einer Richtung optimal arbeiten. Doch beginnen wir auch hier beim Motor und beim Getriebe.

Beim Westinghouseantrieb erfolgt der Antrieb ab einem oder zwei Motoren. So waren auch grössere Leistungen auf eine Achse übertragbar. Man konnte aber durchaus nur mit einem Motor das Getriebe antreiben.

Die Motoren lagerten dabei im Rahmen der Lokomotive oder in einem Drehgestell, wenn die Lokomotive solche besass. Eigentlich musste er nur im gleichen Rahmen gelagert sein, wie die zugehörige Triebachse.

Das Getriebe verringerte die Drehzahl des Motors und somit die Drehzahl der Triebachse. Das Getriebe war auf einer speziellen Hohlwelle montiert worden, die die Triebachse umgab.

Diese Hohlwelle war im Grunde ein Rohr, das über die eigentliche Triebachse gestülpt wurde. Dieses Rohr hatte jedoch keinen mechanischen Kontakt zur Achse, da das Getriebe gegenüber der Achse bei diesem Antrieb bereits gefedert war. Wir sind somit auch nach dem Getriebe noch bei der gefederten Masse.

Ebenfalls auf der Hohlwelle montiert wurde der Mitnehmerstern, der hinter dem Triebrad aufgebaut wurde. Der Mitnehmerstern bestand aus mehreren Armen, die auf der Welle befestigt waren und die mit den Fingern zwischen die Speichen des Triebrades griffen. Somit war auch jetzt noch alles gefedert, denn der Mitnehmerstern und dessen Arm hatten immer noch keine mechanische Verbindung zum Triebrad, denn dieses konnte sich gegenüber dem Mitnehmerstern frei bewegen.

Die Arme des Mitnehmersterns, die zwischen die Speichen des Triebrades griffen, waren gegenüber diesem mit Federn zentriert worden. Erhielt das Triebrad nun einen Schlag oder begann es leicht zu springen, konnten sich die Federn verbiegen und sorgten so für einen Ausgleich der Federung. Somit reduzierte sich die ungefederte Masse bei diesem Antrieb auf den Radsatz und nicht mehr. Erreicht wurde das im Lauf der Jahre nie mehr, auch wenn später kleinere Räder verwendet werden konnten.

Damit die Zugkraft übertragen werden konnten, drückte der Mitnehmerstern gegen die Feder, die dem Antrieb den Namen gab. Durch den Druck, der nun auf die Feder wirkte, wurde das Rad weggedrückt. Es begann sich zu drehen und die Lokomotive fuhr los. Die nicht benötigte Feder blieb in ihren Federtöpfen und wurde nur bei der geänderten Fahrrichtung benötigt. Damit wurden die Federn beim Federtopfantrieb immer auf Druck belastet und konnten daher nicht reissen.

Der Antrieb wurde in der Schweiz in der Folge bei vier Lokomotivtypen eingebaut. Dabei kam er bei einer Lokomotive der BLS, der Be 6/8, und bei drei Lokomotiven der SBB zum Einbau. Während die schweizerischen Bundesbahnen SBB bei ihren Lokomotiven den Antrieb nach Westinghouse verbaut hatten, kam bei der Lokomotive für die BLS der verbesserte Federtopfantrieb der SAAS zum Einbau. Daher kommen wir nun zu den Vor- und Nachteilen.

VORTEIL: Der Vorteil dieses Antriebs ist klar die geringe ungefederte Masse. Diese ungefederte Masse war so gering, dass selbst moderne Antriebe, wie sie heute verwendet werden, damit zu kämpfen hätten. Alle Teile des Antriebes waren daher gegenüber der Achse gefedert worden und gehörten daher nicht zur ungefederten Masse. Vergrössert hatte sich das Gewicht nur durch die Tatsache, dass man Platz benötigte und daher grössere Räder verwendet werden mussten.

Durch die Konstruktion erhielten die Lokomotiven einen sehr ruhigen Lauf und schonten bei entsprechender Lagerung der Achse sogar die Schienen sehr gut. Die bei den SBB und der BLS eingesetzten Lokomotiven zeigten das deutlich auf. Eigentlich hätte der Antrieb auf Jahre hinaus verbaut werden können. In anderen Ländern kam der Antrieb ebenfalls bei mehreren Lokomotiven zur Anwendung. Trotzdem, Nachteile gab es auch beim Westinghouseantrieb.

NACHTEIL: Es gab beim Westinghouseantrieb nur einen Fehler und dieser war schwerwiegend. Dieser lag jedoch nicht in der Konstruktion des Antriebes, sondern beim verfügbaren Material. Die stark belasteten Federn hielten den Belastungen nicht lange stand und brachen oft. Daher bedingte der Antrieb einen relativ grossen Unterhalt für den Antrieb. Regelmässig mussten die Federn ausgewechselt werden, dabei kam es später zum Ersatz durch andere Federn.

Die Schraubenfedern, die bei diesem Antrieb verwendet wurden, waren der Belastung auf Torsion nicht gewachsen. Vielleicht mögen Sie sich noch an den Hinweis bei den Federn erinnern. Die Federn wurden durch Gummifedern ersetzt, was sowohl bei den Be 4/7, als auch bei den Ae 3/5 auch keine grosse Verbesserung brachte. Erst die modernen Flexicoilfedern hätten hier Abhilfe geschaffen, denn mit diesen Federn hätte der Antrieb einwandfrei funktioniert.

 

Der Buchli-Antrieb

 

Elektrolokomotive

 

Mit den ersten Formen der Einzelachsantriebe, erkannte man, dass es bei elektrischen Lokomotiven mit mehreren Fahrmotoren leicht möglich war, hohe Leistungen zu erzeugen. Gerade die Antriebe nach Westinghouse zeigten dies mit der geringen ungefederten Masse deutlich auf. Die Lokomotiven zeigten ein besseres Laufverhalten, als die veralteten Stangenantriebe. Damit war klar, es wir nur noch Einzelachsantriebe geben.

Der Antrieb nach Westinghouse wurde nur bei wenigen Lokomotiven verwendet. Der Grund, warum sich dieser gute Antrieb nicht durchsetzen konnte, lag nicht bei der Firma SAAS, sondern bei der Firma BBC, welche einen Konstrukteur hatte, der einen im Unterhalt sehr einfachen und daher sehr guten Einzelachsantrieb entwickelte hatte. Daher lohnt es sich, wenn wir uns nun den Buchliantrieb ansehen werden.

Am 4. März 1876 wurde in Chur ein Knabe geboren, der die Eisenbahn in der Schweiz total auf den Kopf stellen sollte. Der spätere Ingenieur Jakob Buchli arbeitete zu seiner Glanzzeit bei der Firma BBC, und entwickelte dort mechanische Bauteile für Lokomotiven. Sein bekanntester Entwurf war der Buchliantrieb, der nach ihm benannt wurde. Am 1. April 1945 verstarb er in Winterthur. Das Erbe, das er uns hinterlassen hat, kann sich sehen lassen und wird nun zu unserem Thema.

Im Zusammenhang mit dem Buchliantrieb wird auch vom BBC-Antrieb gesprochen. Da Buchli zur Zeit der Entwicklung bei der Firma BBC arbeitete, bekam die Rechte die Firma BBC. Daher wurde der Antrieb offiziell zum BBC-Antrieb. Landläufig konnte sich jedoch der Begriff Buchliantrieb durchsetzen, so dass wir auch hier weiter mit dieser bekannten Bezeichnung weiterfahren werden. Wir wissen aber, dass der Name BBC-Antrieb ebenfalls für diesen Antrieb verwendet wird.

Der Buchliantrieb: Beim Buchliantrieb wird die Kraft vom Fahrmotor auf ein grosses Zahnrad übertragen. Damit Sie sich die Grösse dieses Zahnrades vorstellen können erwähne ich, dass das grosse Zahnrad 108 Zähne hatte. Damit war das Getriebe gegenüber den andern hier erwähnten Antrieben um einiges grösser und schwerer. Die Grösse wurde benötigt, dass innerhalb dieses Zahnrades der Ausgleich der Federung eingebaut werden konnte.

Doch nun im Detail. Der Motor trieb über das Ritzel ein grosses Zahnrad an. Dieses Getriebe hatte die Aufgabe, die Übersetzung und damit die Drehzahl der Geschwindigkeit der Lokomotive anzupassen.

Die Grösse des Zahnrades erlaubte es innerhalb dieses Zahnrades die Bauteile, die den Buchliantrieb ausmachten, zu montieren. Auch hier ging es in erster Linie darum, die Federung der Triebachse trotz dem Antrieb zuzulassen.

Wie schon erwähnt, der Ausgleich der Federung erfolgte innerhalb des grossen Zahnrades. Die Kraft vom Zahnrad wurde dabei in zwei drehbar gelagerte Zahnelemente übertragen. Diese beiden Zahnelemente griffen dabei ineinander.

Diese Zahnelemente sind in der Grafik zur bessern Kennzeichnung Petrolfarben markiert worden. Gut erkannt werden kann, wie die Zahnelemente ineinander griffen und sich so Gegenseitig bewegen konnten. Die Grösse der Zahnelemente war durch den Weg der Federung vorgeben.

Mit den daran angeschlossenen und grün markierten Pendeln wurde letztlich das Rad angetrieben. Damit Sie die Funktion des Ausgleichs der Federung besser erkennen können, beginnen wir mit der Funktion dieser Zahnelemente und der Pendel, denn nur sie konnten sich durch die Federung beeinflusst verändern.

Das Zahnrad war fest im Rahmen montiert worden und gefedert, die ungefederte Masse beschränkt sich auf die Zahnelemente und die beiden Pendel.

Federte das Rad ein, wurden die Pendel nach oben gezogen. Durch die im Zahnrad drehbare Lagerung verschoben sich die beiden Zahnsegmente nach unten. Das erfolgte dadurch auch auf der anderen Seite und in diesem Pendel. So war diese Einfederung abgefangen und änderte sich auch bei Drehung nicht mehr. Die Zahnsegmente dienten dabei genau genommen nur dem Ausgleich zwischen den beiden Pendeln. Auch ein abknicken des Rades gegenüber dem Zahnrad war so möglich geworden.

Ausgezeichnet hatte sich dieser Antrieb durch seine aussen am Rad montierten Zahnräder und die damit verbundenen Getriebekästen.

Damit eine ausgeglichene Radlast möglich wurde, musste er grundsätzlich beidseitig angebracht werden. Bei den an die schweizerischen Bundesbahnen SBB gelieferten Lokomotiven erfolgt der Antrieb jedoch nur einseitig.

Diese Möglichkeiten boten sich beim Antrieb nach Buchli und erlaubte auch spezielle Lokomotiven, die überall verwendet wurden. Da lohnt sich hier ein Blick in die Liste.

Der Antrieb nach Buchli fand eine grosse Verbreitung und wurde unter anderem auch in Frankreich, Deutschland, Italien und anderen Ländern weltweit an Lokomotiven und Triebwagen eingebaut.

Die schweizerischen Bundesbahnen SBB bestellten insgesamt zwei grosse Serien von Lokomotiven, die mit diesem Antrieb ausgerüstet wurden. Hinzu kam noch eine gigantische Prototyplokomotive. So stieg der Bestand in der Schweiz auf weit über 200 Lokomotiven.

Diese Lokomotiven wurden unter den Bezeichnungen Ae 3/6 I (114 Exemplare), Ae 4/7 (127 Exemplare) und Ae 8/14 (1 Exemplar) bekannt. Weniger bekannt waren jedoch die Versuchslokomotiven Ae 4/8 11'300 und Be 2/5 11'001, die zur Erprobung dieses Antriebes genutzt wurden. Diese Versuchslokomotiven hatten noch andere Varianten für Einzelaschantrieb erhalten und dienten eigentlich nur der Erprobung durch den Hersteller. Nicht alle getesteten Antriebe konnten sich durchsetzen.

Die Lokomotiven mit dem Buchli-Antrieb erreichten sehr grosse Laufleistungen und die letzten Buchli-Antriebe wurden erst 50 Jahre nach dem Tod des Erfinders ausgemustert. Weltweit kamen diese Antriebe in der einseitigen und auch in der doppelseitigen Ausführung zur Anwendung. Eine Zukunft hatte der Buchli-Antrieb jedoch nicht, denn immer weiter schritt die Entwicklung voran und Rahmenlokomotiven hatten so oder so ausgedient. Nur, es gab auch hier Vor- und Nachteile.

VORTEIL: Der Vorteil bei diesem Antrieb lag bei seiner Unterhaltsfreundlichkeit, der guten Kraftschlusstrennung und bei seinem relativ ruhigen Lauf. Im Vergleich zu den damals bereits existierenden Einzelachsantrieben bot er viele Vorteile, so dass er im grossen Umfang verbaut wurde. Man muss aber erwähnen, dass der damals schon existierende Westinghouseantrieb bei den SBB wegen den Federn für Probleme sorgte.

Beim Antrieb nach Buchli konnten die Antriebe dank der automatischen Schmierung nahezu ohne Unterhalt betrieben werden. Die Maschinen arbeiteten zuverlässig, was man natürlich auch wegen der Probleme beim Federtopfantrieb als Vorteil wertete. Jedoch kann ganz klar gezeigt werden, dass diese Lokomotiven weit über 60 Jahre eingesetzt wurden und das war nur möglich, weil sich der Antrieb bewährte.

NACHTEIL: Der grösste Nachteil dieses Antriebs waren die grossen und schweren Räder. Deshalb war die ungefederte Masse bei diesem Antrieb recht hoch. Doch damit Sie sich noch besser vorstellen können, wie gross dieses Zahnrad und das Triebrad wirklich waren, schauen wir uns das Triebrad genauer an. Mit einem Durchmesser von 1'610 mm ist das Triebrad bei diesem Antrieb gegenüber jenem der Schnellzugsdampflok A 3/5 nur um 180 mm kleiner. Die erlaubte Höchstgeschwindigkeit der beiden Lokomotiven lag im vergleichbaren Rahmen.

Ein Einbau in Drehgestelle war ebenfalls nicht möglich, so dass die Achsen bei solchen Lokomotiven zwingend in einem Rahmen gelagert werden mussten. Mit der Vergrösserung der benötigten Antriebe stellte der Rahmen immer grössere Probleme dar. Hinzu kam, dass man nun den Antrieb in den Drehgestellen verbauen wollte, das ging beim Antrieb nach Buchli nicht, da man den Platz für die Ausgleichshebel benötigte.

Die Getriebekästen dieser Lokomotiven waren nie richtig dicht. So verloren diese Lokomotiven viel Öl, was mit den Umweltvorschriften schwer verträglich ist. Da aber ausser dem Kontrollieren des Ölstandes keine regelmässige Wartung nötig war, konnte sich der Antrieb trotz dem gigantischen Verbrauch an Schmiermitteln durchsetzen. 1930 sah man es mit der Umwelt noch nicht so genau, wie heute, wo solche Antriebe kaum Erfolg hätten.

Hinzu kam, dass die mit einseitigem Antrieb ausgerüsteten Lokomotiven nie ganz genau ausgeglichene Radlasten innerhalb der Achse hatten. Die mit Buchliantrieb ausgerüsteten Lokomotiven standen daher immer wieder etwas schief auf den Schienen. Das war teilweise so extrem, dass es optisch leicht erkannt werden konnte. Dadurch nutzen sich die Räder der Triebachsen leicht unterschiedlich ab, was den Unterhalt des Laufwerks verschlechterte.

 

Der SLM-Universalantrieb

 

Elektrolokomotive

 

Er war so genial und so umstritten, dass es kaum möglich sein wird, den SLM-Universalantrieb neutral zu betrachten. Trotzdem soll das hier erfolgen. Die Idee beim Universalantrieb war eine Möglichkeit zu schaffen, die leicht und ohne Änderungen an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden sollte. Daher wurde in diesem Zusammenhang von einem Universalantrieb gesprochen. SLM war die Firma, die diesen Antrieb anbot. Bleibt noch der Konstrukteur des Antriebes.

Der SLM-Universalantrieb wurde von Jakob Buchli entwickelt. Nach der Entwicklung seines berühmten Antriebes wechselt Herr Buchli von der BBC zur SLM und entwickelte dort den Universalantrieb. Damit man die Antriebe besser unterscheiden konnte, gab es beim SLM-Universalantrieb keine Variante mit dem Namen des Konstrukteurs. So waren die beiden von Buchli entwickelten Antriebe auch vom Namen her leicht zu unterscheiden.

Der Antrieb hatte keine grossen schweren Zahnräder mehr und er hatte auch ausgeglichene Radlasten. Durch das doppelt gestaltete Getriebe konnte er ohne grosse Änderungen an die Wünsche der Kunden angepasst werden.

Das Getriebe hatte dabei zwischen dem Motorritzel und dem Zahnrad auf der Triebachse ein weiteres Zahnrad eingeschaltet bekommen. Dadurch konnten kleinere und leichtere Zahnräder verbaut werden. Insgesamt wurde der Antrieb so leichter, als der Buchliantrieb.

Angetrieben wurde der SLM-Universalantrieb immer von zwei Motoren, die jeweils seitlich gegen aussen eingebaut wurden. Nur dank den doppelten Motoren war ein Ausgleich der Radlast auch bei im Kasten montierten Motoren möglich.

Die Achsen ihrerseits wurden wiederum in einem Rahmen gelagert. Der Ausgleich der Federung erfolgte zwischen den beiden letzten Zahnrädern über einen Mitnehmerstern und entsprechenden Mitnehmern an der Achse.

Der Anteil der ungefederten Masse konnte dadurch stark reduziert werden. Die Triebräder der Lokomotive konnten kleiner konstruiert werden. Das reduzierte die ungefederte Masse deutlich.

Der SLM-Universalantrieb hatte auch dank den kleineren Rädern zur damaligen Zeit einen extrem geringen Wert erhalten. Damit funktionierte der Antrieb nahezu vollständig gefedert, was den Laufeigenschaften zu gute kommen sollte.

Der Antrieb konnte sowohl bei Lokomotiven der SBB, als auch an Maschinen in den Niederlanden eingebaut werden. Dabei zeigen zwei SBB-Lokomotiven deutlich auf, wie flexibel dieser Antrieb wirklich war. Die beiden damit ausgerüsteten Ae 8/14 hatten massiv unterschiedliche Leistungen und konnten trotzdem mit dem gleichen Antrieb ausgerüstet werden. Das war bei vergleichbaren Antrieben nicht so leicht möglich. Doch kommen wir zu den Vor- und Nachteilen.

VORTEIL: Der Vorteil bei diesem Antrieb war seine Flexibilität, die auch im Namen verdeutlicht wurde. Der Antrieb konnte ohne grössere Änderungen an andere Geschwindigkeiten angepasst werden. Dazu mussten keine Änderungen an der Lokomotive vorgenommen werden, denn die Abmessungen des Antriebes blieben gleich. Eine bessere Version für einen flexiblen Antrieb sollte man lange Zeit suchen, denn hier war der Universalantrieb wirklich unschlagbar.

Weiter war der Antrieb relativ kompakt aufgebaut und benötige in der Lokomotive wenig Einbauraum. Durch die kleinen Zahnräder war er zudem noch recht leicht ausgefallen. Nur dank den leichten Universalantrieben war es 1939 bei der Ae 8/14 Nummer 11‘852 überhaupt möglich, eine Leistung von 12‘000 PS zu installieren. Vergleichbare Antriebe wären damals einfach zu schwer gewesen. Damit hatte der SLM-Universalantrieb Vorteile.

NACHTEIL: Es klingt schlimmer als es ist, aber der SLM-Universalantrieb hatte eine lange Liste mit Mängeln erhalten. Dabei betrafen die meisten Mängel bei den Lokomotiven auch andere Bereiche, die dann dem Universalantrieb zugeschlagen wurden. Dazu gehört die Neigung zu Achsbrüchen bei diesen Lokomotiven. Welche durch an Antrieb sicherlich begünstigt wurden. Diese Probleme wären sicherlich lösbar gewesen.

Dabei kann zum Anfang klar gesagt werden, dass die Rahmenbauweise auch hier verwendet wurde und diese wirklich mittlerweile als veraltet galt. Nur, der Universalantrieb benötigte einen Rahmen, er konnte nicht in die Drehgestelle eingebaut werden. Doch die Drehgestelle hatten sich mittlerweile von ihrem Schrecken befreit, so dass der Universalantrieb bei der Ablieferung der ersten Lokomotive schon fast als veraltet angesehen werden kann.

Die verwendeten Zahnräder waren jedoch der grösste Nachteil dieses Antriebes. Sie waren oft den hohen Belastungen nicht gewachsen und wurden sehr schnell abgenützt. Daher mussten die Zahnräder regelmässig gewartet werden. Der Aufwand für den Unterhalt stieg dadurch deutlich an und die damit ausgerüsteten Lokomotiven waren wegen dem Antrieb häufige Gäste in den Hauptwerkstätten. Immer wieder war es die gleiche Meldung. „Verschlissene Zahnräder“.

Jedoch war der Universalantrieb für ein anderes Problem sehr bekannt geworden. Die gerade verzahnten und schnell drehenden Zahnräder waren im Betrieb recht laut. So waren sämtliche damit ausgerüsteten Lokomotiven beim Personal im In- und Ausland, als sehr laut verschrien. Eine Lösung für dieses Problem wären schräg verzahnte Getriebe gewesen, jedoch kam es nie zu einer damit ausgerüsteten Maschine. Die aufkommenden Drehgestelle verhinderten eine weitere Entwicklung des Universalantriebes, der besser war als allgemein behauptet wird.

 

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