Drehgestelle und Antriebe

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Das Laufwerk der Lokomotive, wurde mit zwei Drehgestellen versehen. In diesen waren wiederum zwei angetriebene Achsen verbaut worden. Somit können wir die Achsfolge der Baureihe Re 4/4 IV mit Bo’ Bo’ angeben. Bereits damals hatte sich gezeigt, dass sich diese Bauform durchsetzen kann. Gerade die Tatsache, dass hier die vierte Version mit diesem Fahrwerk entstand, führten zur Frage, wie sinnvoll das System der Bezeichnungen ist.

Da beide Drehgestelle mit wenigen Ausnahmen identisch waren, beschränken wir uns auf die Be-trachtung eines Exemplars. Wenn sich Unterschiede ergeben, werden diese erwähnt werden.

Wir beginnen auch hier mit dem Rahmen, denn die-ser war das tragende Element im Drehgestell. Zu-dem stabilisierte er die Achsen, so dass die Lauf-ruhe verbessert wurde.

Daher verwundert es eigentlich nicht, dass hier Bleche aus Stahl verwendet wurden. Jedoch waren gerade diese Stahlbleche speziell, denn als grosser Unterschied zu den Ausführungen der vorherigen Baureihen, wurde bei diesem Drehgestell auf die Anwendung von Gussteilen verzichtet.

Dadurch ergab sich ein vereinfachter Aufbau. Vor-teile ergaben sich so bei der Herstellung, aber auch im Unterhalt. Ein Punkt der im Pflichtenheft ver-langt worden war und der bei den Drehgestellen gut umgesetzt werden konnte.

Die einzelnen Bleche wurden mit Hilfe der elek-trischen Schweisstechnik miteinander verbunden. Es entstand so ein Hohlträger, der leicht war, aber die entstehenden Kräfte gut aufnehmen konnte.

Gerade in diesem Punkt, waren die Unterschiede zu den anderen Baureihen mit Drehgestellen gar nicht so gross. Viele Punkte, sollten uns daher von der Baureihe Re 6/6 bestens bekannt sein. Jedoch war der Aufbau leicht anders.

In jedem Drehgestell wurden im Abstand von 2 900 mm zwei Achsen eingebaut. Die verwendeten Achsen bestanden aus speziellem geschmiedetem Stahl. Auf der Welle wurden die Aufnahmen für die Presssitze der Räder und der Lager vorgesehen. Dabei kamen auch hier aussenliegende Lager zur Anwendung. Bevor wir jedoch dazu kommen, schliessen wir den Radsatz ab. Dazu mussten zwei Räder im Normabstand aufgeschrumpft werden.

Die Räder waren als normale Speichenräder ausgeführt worden. Der Vorteil dieser Bauteile war, dass sie sehr leicht waren. Da auf dem Radkörper ein Radreifen als Verschleiss-teil aufgezogen wurde, konnte das Speichenrad über eine längere Zeit verwendet werden.

Die Ausbildung der Lauffläche und des Spurkranzes erfolgte nur in der Bandage, die bis auf die vorhandene Verschleiss-rille abgetragen werden konnte.

Die Angabe des Raddurchmessers ist daher in den Fach-blättern mit entsprechenden Hinweisen versehen. Wie hier beschränken uns auf den angegebenen Wert, denn der war wirklich sehr spannend.

Die Baureihe Re 4/4 IV sollte einen Durchmesser von 1 260 mm bekommen. Damit entsprachen die hier verbauten Radsätze bis in die kleinsten Details, den Ausführungen, wie sie schon bei den Baureihen Ae 6/6, Re 4/4 II und Re 6/6 verwendet wurden.

Gerade die Vorhaltung von kompletten Triebachsen war in einer Werkstätte mit einem grossen Platzbedarf verbunden. Aus diesem Grund wurde im Pflichtenheft der Schweize-rischen Bundesbahnen SBB darauf hingewiesen, dass man nach Möglichkeit dieser Werte wünschte.

Durch den komplizierten Aufbau war damit auch klar, dass die Maschinen zur Bearbeitung passten. Selbst die Verteil-ung der Speichen entsprach den anderen Baureihen.

Spannender ist die Ausführung der Achslager. Die Baureihe Re 4/4 II hatte bereits gezeigt, dass mit dem entsprechenden Aufbau grosse Erfolge bei der Beanspruchung der Schienen erreicht werden konnte. Gerade in diesem Punkt erwartete der Besteller, dass weitere Verbesserungen erreicht werden. Die gleisschonende Lösung war daher besonders wichtig. Gerade weil nach der speziellen Zugreihe RS gefahren werden sollte.

Die beiden Lager wurden als normale doppelreihiges Rollenlager ausgeführt. Diese Lager konnten mit Fett geschmiert werden und sie erreichten hohe Lauflei-stungen, ohne dass ein regelmässiger Unterhalt erforderlich wurde.

Die Steigerung der Geschwindigkeit auf 160 km/h hatte auf die Lager keine negativen Auswirkungen. Sie drehten etwas schneller als bisher, aber bei Ver-suchen hatte sich gezeigt, dass deutlich höhere Werte kein Problem sind.

Um die Zulassung zur Zugreihe RS zu erhalten, wurd-en die Achsen jedoch nicht fest in den Lagern einge-baut. Dadurch ermöglichte diese Bauweise bei den Achsen eine seitliche Verschiebung im jeweils zehn Millimeter.

Keine grossen Werte, sie verringerten jedoch die Kräfte im Gleis, was letztlich wichtig war. Jedoch sollte es hier nicht bei diesen Massnahmen bleiben. Doch dazu später mehr, denn die Achsen müssen eingebaut werden.

Es konnte auch hier nicht auf den Einbau einer Spur-kranzschmierung verzichtet werden. Dabei wurde das zähflüssige Schmiermittel mit Hilfe von Druckluft auf den Spurkranz gespritzt.

So lief dieser besser und als Nebeneffekt, wurde der Verschleiss gemildert. Wie oft die Schmierung jedoch erfolgte, war eingestellt worden, und konnte bei Be-darf angepasst werden. Einen Einfluss auf die be-fahrene Strecke gab es jedoch nicht.

 Bei jedem Lager wurden zwei Schraubenfedern ver-baut. Diese primäre Federung hatte sich bewährt. Mit mechanischen Dämpfern wurde die kurze Schwingungsdauer kompensiert. Eine Massnahme, die zu den anderen vorhandenen Baureihen keine so grossen Unterschiede bedeutete. Jedoch gab es diese bei der Führung des Achslagers. Diese befand sich zwar innerhalb der Federn, sie wurde aber komplett neu aufgebaut.

Diese Achslagerführungen haben die Aufgabe, die Achse so stabil, wie es geht, im Drehgestell, oder in einem Rahmen zu halten. Dieser Grundsatz wurde hier jedoch überworfen.

So wurden die Führungen so eingebaut, dass sie in Längsrichtung elastisch waren. Das ermöglichte es der Achse, sich in den Kurven leicht radial ein-zustellen. Eine Massnahme, die eine weitere Re-duktion der Führungskräfte ermöglichen sollte.

In diesem Punkt war die Baureihe Re 4/4 IV durch-aus sehr weit fortgeschritten. Das hier verbaute Laufwerk war der erste Schritt zu den später umge-setzten aktiven Steuerungen der Radsätze.

Eine Massnahme, die es der Reihe Re 460 ermög-lichen sollte, bei gleichen Kräften deutlich schneller um Kurven zu fahren. Die hier vorgestellte Baureihe sollte jedoch wegen diesen speziellen Massnahmen problemlos die verlangte Zugreihe RS erreichen.

Damit wird es Zeit, dass wir die beiden Drehgestelle unter dem Kasten einbauen. Auch hier wurde, wie bei den zuvor gebauten Lokomotiven, auf einen Drehzapfen verzichtet.

Jedoch wurde die Aufhängung deutlich einfacher ausgeführt, als das bei der Baureihe Re 4/4 II der Fall war.

Das führte dazu, dass auf den bisher verwendeten Wiegebalken verzichtet wurde. Bei der Reihe Re 4/4 IV wurden neu beidseitig am Drehgestellrahmen entsprechende Aufnahmen vorgesehen.

Zwischen diesen Aufnahmen und dem Kasten der Lokomotive wurde schliesslich die sekundäre Federung eingebaut. Wie bei der Baureihe Re 6/6 wurden hier auf jeder Seite zwei Federn verbaut. Der Unterschied bestand jedoch darin, dass an Stelle der Schraubenfedern, neuartige Flexicoilfedern eingebaut wurden. Der Vorteil dabei war, dass diese Federn gegenüber Torsionsbewegungen und Verdrehungen sehr widerstandsfähig waren.

Das machte man sich hier zu Nutze. So wurde die Drehbewegung des Drehgestells und damit die Win-keländerung zum Kasten in den Federn aufgenom-men.

Da nun aber der reguläre Zustand von der Feder an-gestrebt wurde, entstand eine Kraft, die dieser Bewegung entgegenwirkte. Das führte dazu, dass das Drehgestell alleine durch die Federung ausgerichtet wurde. Eine Lösung, die jedoch nicht zu einer festen Position führte.

Bei der Reihe Re 4/4 IV konnte sich das Drehgestell unter dem Kasten auf beide Seiten bis zu 30 Milli-meter verschieben. Da jedoch die Federn auch jetzt die mittige Ausrichtung anstrebten, war das Drehge-stell in der Regel optimal ausgerichtet worden.

Es konnte deshalb auf die bei den älteren Modellen noch benötigten Pendel verzichtet werden. Die ver-langte Vereinfachung beim Einbau wurde daher von den Herstellern umgesetzt.

Da auch die Flexicoilfedern über eine kurze Schwing-ungsdauer verfügten, mussten Dämpfer eingebaut werden. In diesem Bereich kamen jedoch die im Strassenverkehr bewährten hydraulischen Stoss-dämpfer zur Anwendung.

Diese hatten den Vorteil, dass sie besser eingestellt werden konnten. Zudem erhoffte man sich, dass so das quietschende Geräusch der Baureihe Re 4/4 II eliminiert werden konnte. Was letztlich auch gelang.

Eine von der Reihe Re 4/4 II übernommene Lösung, war die zwischen den beiden Drehgestellen einge-baut Querkupplung. Diese führte dazu, dass vom hinteren Drehgestell das vorlaufende optimaler in die Kurve gestellt wurde. So konnten der Anlaufwinkel und die Laufruhe verbessert werden. Das Laufwerk der Reihe Re 4/4 IV sollte sehr schonend mit dem Gleis umgehen. Lediglich die Reihe Re 460 sollte dank gesteuertem Laufwerk besser sein.

Da die Lokomotive nun auf ihren Füssen steht, können wir wieder zum Messband greifen. Diesmal bestimmen wir die Höhe der Maschine. Maximal wurde eine Höhe von 4 355 mm erreicht. Dieser Wert galt über die gesenkten Stromabnehmer, da sie den höchsten Punkt darstellten. Wir müssen jedoch auch noch berücksichtigen, dass dieser Wert natürlich bei der fertig aufgebauten Lokomotive galt, und davon sind wir noch weit entfernt.

Selbst die Aussage, dass es sich um eine Lokomotive han-delte, kann aktuell noch in Frage gestellt werden. Damit das zutreffend wurde, musste ein Antrieb eingebaut wer-den und da gab es bei den vier Prototypen den grössten Unterschied.

Doch beginnen wir ganz am Anfang und das war der Fahr-motor. Jede Achse hatte einen eigenen Motor erhalten. Dieser war im Rahmen montiert worden. Gegenüber der Achse wer er daher vollumfänglich abgefedert.

Die Schweizerischen Bundesbahnen SBB wünschten einen neuen Antrieb. Zwar wurde der BBC-Federantrieb mit Hohlwellenstummel sehr erfolgreich angewendet, aber er hatte Probleme. So konnte ein Getriebe nur mit einem kompletten Neubau geändert werden. Zudem neigte es auch dazu, dass die gefürchtete Drehmomentpulsation gut übertragen wurde. Bei zukünftigen Modellen für noch höhere Geschwindigkeiten durfte dies nicht passieren.

Aus diesem Grund wurden die vier Prototypen mit unterschiedlichen Antrieben versehen. Bei den Nummern 10101 und 10102 verwendete man ein Modell das von der Firma BBC entwickelt wurde. Die beiden anderen Maschinen bekamen jedoch eine Lösung der SLM. Dabei gab es beim konstruktiven Aufbau grosse Unterschiede. Diese können wir jedoch ausblenden, da bei beiden Ausführungen die gleichen Punkte verbessert werden sollten.

Wenn wir uns die Aufgaben eines Antriebes in Erinnerung rufen, erkennen wir die Probleme. Mit einem Getriebe wird die Drehzahl angepasst, dann muss die Federung ausgeglichen werden. Zudem soll das auch ohne Lücken erfolgen.

Im Detail bedeutet das jedoch, dass jeder Antrieb, sollte er optimal arbeiten, auf die Achse angepasst werden muss. Beim bisher vorhandenen Modell war das jedoch nur mit sehr gros-sem Aufwand möglich.

Wichtig war dabei, dass eigentlich bei allen Lokomotiven die Getriebe angepasst wurden. So sollte hier die Drehmoment-pulsation verhindert werden. Das wurde damit erreicht, dass die Drehelastizität und die Dämpfung derselben getrennt zu den anderen Bauteilen ausgeführt wurden.

So konnte nahezu jeder Bereich eingestellt werden. Doch be-ginnen wir beim Motor und genau beim Ritzel desselben, denn dieses war mit einer elastischen Kupplung versehen worden.

Die Kupplung verhinderte, dass die im Fahrmotor entstehende Drehmomentpulsation nicht auf das Getriebe übertagen wurde. Dank der zusätzlichen Dämpfung konnten die einzelnen Stösse verringert werden. Das Getriebe lief so sehr gleichmässig. Dabei waren das Ritzel und das Zahnrad schrägverzahnt, was auch die Laufruhe der Getriebe verringerte. Bei der Übersetzung waren alle Maschinen gleich, so dass diese mit 1 : 2.77 angegeben wurde.

Um den Verschleiss bei den Zahnflanken zu mildern, musste das Getriebe geschmiert werden. Daher wurde es in einem geschlossenen Gehäuse eingebaut. Im unteren Bereich besass dieses eine übliche Ölwanne. Dort konnte das Schmiermittel eingefüllt werden. Bei normalem Füllstand, lief das Zahnrad durch dieses Schmieröl und nahm davon etwas auf. Damit wurde das Schmiermittel über die Zähne auch auf das Ritzel übertragen.

Durch die Fliehkraft, wurde überschüssiges Schmiermittel jedoch an die Wände geschleudert. Dort sammelte es sich und lief anschliessend wieder in die Wanne, wo es erneut aufgenommen wurde.

Sie müssen sich jedoch vorstellen, dass während der Fahrt das komplette Gehäuse mit einem Nebel aus Öl gefüllt war. Es entstand so eine optimal arbeitende Schmierung des Ge-triebes, die jedoch seit vielen Jahrzehnten unverändert angewendet wurde.

Nach dem Getriebe wurde das Drehmoment schliesslich auf die Achse übertragen. In diesem Bereich wurde die Fede-rung derselben ausgeglichen. Ein Mitnehmer, der am Rad montiert wurde, nahm dabei das von der Hohlwelle über-tragene Drehmoment auf.

Bei beiden Antrieben konnte eine sehr geringe ungefederte Masse erreicht werden. Ein Umstand, der mit zunehmender Geschwindigkeit sehr wichtig war und kaum mehr ver-ringert werden konnte.

Letztlich wurde das Drehmoment des Fahrmotors in den beiden Triebrädern der Achse mit Hilfe der Haftreibung zwischen der Lauffläche und der Schiene in Zugkraft umge-wandelt.

Die hier geltenden physikalischen Gesetze waren jedoch auch davon abhängig, wie gut der Zustand der Schienen war. Ein Problem, das durchaus seit den Dampflokomotiven bekannt war. So musste auch hier die verfügbare Adhäsion mit besseren Reibwerten erhöht werden.

Dazu verwendete man Sandstreueinrichtungen. Der dazu benötigte Quarzsand wurde in Behältern, die im Untergurt eingelassen wurden, mitgeführt. Dieser Behälter konnte vom Boden aus über die sichtbaren Deckel befüllt werden. Dabei entsprach der Vorrat jenem der älteren Lokomotiven. So konnte in jedem Kasten genug Sand mitgeführt werden. Die Deckel verschlossen den Kasten so gut, dass kein Wasser in den Quarzsand gelangen konnte. 

Mit der Hilfe von Druckluft wurde der Sand letztlich durch die Leitungen vor die erste Achse in Fahrrichtung geblasen und so auf der Schiene verteilt. Damit wurde hier die gleiche Anzahl Sander verwendet, wie das bei der Baureihe Re 4/4 II der Fall war.

Sie sehen es gab durchaus Bereiche, die nicht verändert wurden. Im Vergleich zu anderen Ländern war sowohl der Vorrat, als auch die Anzahl der Einrichtungen eher bescheiden.

Auch für die Übertragung der Zugkräfte im Fahrzeug entsprach dem Muster Re 4/4 II. Die Kräfte wurden von der Achse über die Rollenlager auf die Führungen und so in den Drehgestellrahmen übertragen.

Wegen den flexiblen Führungen verschob sich rein theoretisch zuerst die Achse im Drehgestell. Da diese Bewegung jedoch kaum zu sehen war, müssen wir uns nicht gross um diese Verschiebung kümmern, denn danach war der Kraftfluss klar.

Im Rahmen wurde schliesslich die Kraft der beiden Triebachsen in einen unter dem Dreh-gestellrahmen montierten Mitnehmer geleitet. An diesem Support waren die beiden Zugstangen vorhanden. Diese übertrugen die Kraft auf den Kasten. Dabei waren diese so eingebaut worden, dass sie immer auf Zugkraft belastet wurden. Es konnten daher keine Druckkräfte entstehen. Das erlaubte, dass keine massiven Stangen benötigt wurden.

Der Vorteil dieser Tiefzugvorrichtung war, dass sie die Tendenz der Entlastung der vorlaufenden Triebachse im Drehgestell so umwandelte, dass eine Kraft gegen das Gleis entstand. Mit anderen Worten, je höher die Zugkraft war, desto grösser war der Druck auf die vorlaufende Achse. Das führte dazu, dass das Drehmoment des Fahrmotors optimal umgesetzt werden konnte. Der Unterschied zur Reihe Re 4/4 II, war nur der noch etwas tiefere Angriffspunkt.

 

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