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Mechanische Konstruktion
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Der Kasten, der nicht ganz 13 Meter langen fertigen Lokomotive, setzte sich aus der vollständig geschweissten Lokomotivbrücke, dem mit ihr verschweissten Führerhaus und den beiden Vorbauten zusammen. Dieser grundlegende Aufbau der Lokomotive wurde schon bei den Bm 6/6 so gewählt. Er bot sowohl Vorteile im Rangier- als auch im Streckendienst. Daher sollte sich die Bm 4/4 auch im Aussehen von einer vollwertigen Streckenlok und vor allem von der Bm 6/6 kaum unterscheiden.
Die als tragendes Element ausgeführte Lokomotivbrücke bestand zur Hauptsache aus zwei inneren und zwei äusseren Längsträgern, welche durch die beiden Stossbalken sowie mehrere kräftige Querbalken miteinander verbunden wurden. Diese Lokomotivbrücke wurde mit einer durchgehenden Bodenplatte überdeckt. Die beiden inneren Längsträger lagen zur Aufnahme der Stosskräfte in der gleichen Achse wie die Puffer.
Der Stossbalken enthielt als Stossvorrichtung die üblichen Hülsenpuffer mit runden Puffertellern. Dabei wurden die Puffer direkt auf dem Stossbalken montiert. Zerstörungsglieder, wie sie zu jener Zeit bei den Ae 6/6 eingeführt worden, gab es jedoch nicht. Die Pufferteller wurden einerseits gewölbt und andererseits flach ausgeführt. Sie entsprachen so den üblichen Ausführungen bei runden Puffertellern.
Die Zugvorrichtung, die ebenfalls am Stossbalken montiert wurde, bestand aus dem Zughaken und der Schraubenkupplung nach UIC. Somit war die Lokomotiven mit den üblichen Elementen ausgerüstet worden. Die ebenfalls am Stossbalken angebrachten Druckluftleitungen bestanden jedoch nur aus einem Paar Schläuchen für die automatische Bremse.
Unterhalb des Stossbalkens wurde ein kräftiger Bahnräumer montiert, der auch grössere Gegenstände von den Laufwerken fernhalten konnte. Gerade in Anschlussgleisen waren diese Bahnräumer hilfreich, sorgten sie doch oft dafür, dass die Lokomotive nicht entgleiste, weil irgendwelche Gegenstände auf das Gleis kamen. Die Bahnräumer hatten sich in der Schweiz bewährt und so wurden auch Lokomotiven im Rangierbereich mit solchen ausgerüstet. Zudem waren sie natürlich auf Streckenfahrten nützlich.
Innerhalb der Serie gab es bei der Lokomotivbrücke und dem daran montierten Stossbalken leichte Abweichungen. So erhielten die Lokomotiven mit den Nummern 18'427 bis 18'446 im Stossbalken die Einrichtungen zur Montage der automatischen Kupplung, was eine leichte Verlängerung der Lokomotivbrücke bedingte. Diese Vorbereitung war im Hinblick auf den Beschluss, eine automatische Kupplung einzuführen getätigt worden. Montiert wurde diese Kupplung jedoch nie.
Das eigentliche Führerhaus, also der Arbeitsplatz des Lokführers, war über dem hinteren Drehgestell montiert worden und befand sich somit nicht, wie bei der Bm 6/6 in der Mitte der Lokomotive. Da es auf der Lokomotivbrücke aufgesetzt und damit verschweisst war, bildete es mit der Brücke eine feste Einheit. Damit die Sicht über die Vorbauten verbessert wurde, erhöhte man das Führerhaus um einige Zentimeter.
Um das Umgrenzungsprofil der Schweiz nicht zu überschreiten, mussten die Seitenwände knapp unterhalb der Fenster geknickt werden. So wurde das Führerhaus gegen oben immer schmaler. Man wählte den Knick unterhalb der Fenster und nicht am notwendigen Punkt, um gerade und somit einfachere Fenster montieren zu können. Unterschiede zwischen den beiden Seitenwänden gab es jedoch nicht.
Die Seitenwände hatten jeweils drei Fenster. Die zwei äusseren schmalen Fenster waren fest montiert und konnten nicht geöffnet werden. Dazwischen war das Schiebefenster, das aus zwei Flügeln bestand, vorhanden. Es war breiter und bot so auch die Möglichkeit sich aus dem geöffneten Fenster zu lehnen und so Dokumente entgegen zu nehmen. Die Markierung mit dem weissen Strich fehlte, da es sich nicht um Senkfenster handelte.
Die beiden Frontseiten waren jedoch unterschiedlich. So hatte die Front des Führerhauses nach vorne nur zwei mit Scheibenwischern ausgerüstete Fenster und eine breite Mittelsäule. Damit die Fenster weit nach aussen gezogen werden konnten, waren sie nicht rechteckig aufgebaut, sondern folgten aussen der Struktur der Seitenwand. Zudem wurden diese Fenster mit einer elektrischen Fensterheizung versehen, so dass auch bei kaltem Wetter die Sicht optimal war.
Die hintere Seite war komplett anders aufgebaut worden. Die Front bestand aus einem breiten mittleren Fenster und einem äusseren schmalen Fenster. Beide waren fest montiert, mit Scheibenwischer und Heizung ausgerüstet und unterschieden sich daher nicht von den Fenstern der anderen Front. Wobei hier das seitlich Fenster etwas tiefer gezogen wurde und so eine bessere Sicht auf den Boden ermöglichte.
Fehlt nur noch der Zugang zum Führerhaus. Dieser war in der rückseitigen Stirnwand eingebaut worden und bot mit einer nach innen öffnenden Türe den Zugang zum Führerhaus. Die Türe musste recht schmal ausgeführt werden, da der Platz durch den Vorbau beengt wurde. Von der Plattform zum Führerhaus war noch eine Trittstuffe vorhanden und den erhöhten Fussboden zu erreichen.
Wollte der Lokführer an seinen Arbeitsplatz gelangen, musste er zuerst die hintere Plattform betreten, sich dann entlang einem kurzen Vorbau zur Türe begeben und diese aufstossen. Erst jetzt konnte er seinen Arbeitsplatz betreten und sich und die Lokomotive für die anstehenden Arbeiten vorbereiten. Der Zugang war daher nur von hinten her, aber von beiden Seiten aus, möglich.
Abgedeckt wurde das Führerhaus mit einem Dach, das über beide Stirnwände hinaus verlängert wurde. Diese Verlängerung bot dem Lokführer einen Blendschutz, verbesserte die klimatischen Verhältnisse und war zugleich lang genug um die für die elektrische Bremse benötigten Bremswiderstände darauf montieren zu können. Im Gegensatz zur Bm 6/6 wurde hier die Abgasleitung nicht auf das Dach geführt.
Der vordere Vorbau wurde als Rahmen auf der Lokomotivbrücke montiert. Viele Bereiche konnten entfernt werden. Es handelte sich dabei jedoch nicht um eigentliche Hauben, sondern eher um einen Rahmen, an dem die benötigten Bauteile montiert wurden. Die Breite des Vorbaus war im Bereich vor dem Führerhaus auf die ganze Fahrzeugbreite erweitert worden.
Sowohl im Bereich der Verbreiterung, als auch im schmalen Teil waren Tore vorhanden. Diese konnten zur Wartung, aber auch zur Kontrolle geöffnet werden. Sämtliche Türen mussten während der Fahrt geschlossen sein, da sie im geöffneten Zustand die Umgrenzung verletzten. Während das Tor im Bereich der Verbreiterung als ganzes Tor mit Lüftungsgitter ausgeführt wurde, waren die anderen Tore mit zwei Flügeln versehen worden.
Ganz vorne im Vorbau waren dann noch die Lüftungsjalousien der Kühlung, des Lufteinlasses und die Öffnung für den Ausstoss der Abgase vorhanden. Der hintere Teil in diesem Bereich, also beim Auspuff, war dabei in einem Tor versehen und konnte so zugänglich gemacht werden. Die Einrichtungen für die Kühlung des Motors befanden sich dann noch vor dem Auslass und somit am vordersten Ende des Vorbaus.
Die obere Abdeckung war mit diversen Deckeln versehen worden. Zum Teil waren diese einfach fest verschweisst oder konnten in einer Werkstatt abgehoben werden, so dass man mit einem Kran die Teile aus den Vorbauten heben konnte. Zusätzlich war noch die Öffnung für den Ausstoss der Abgase vorhanden. Unter einem Schutzgitter befand sich schliesslich noch der Ventilator für die Kühlung des Kühlwassers.
Auch hinter dem Führerhaus war ein kurzer Vorbau vorhanden. Dieser war oben fest abgeschlossen und war nur von allen Seiten her mit Türen zugänglich. Das reichte völlig, da hier leichtere Bauteile eingebaut wurden und diese von den Seiten aus erreichbar blieben. Die Breite dieses Vorbaus war auch nicht so gross, wie beim vorderen Vorbau, so dass hier mehr Platz für den Zugang zum Führerhaus bereit stand. Daher auch diese Lösung mit nur einem einzigen Zugang.
Die Lokomotive hatte auf beiden Seiten über dem Stossbalken zwei Plattformen für das Rangierpersonal erhalten. die seitlichen Aufstiege waren mit vier Trittstufen, die teilweise in der Brücke eingelassen waren, versehen worden. Halt boten die beim Aufstieg beidseitig angebrachten Handgriffe. Diese waren jedoch nur im Bereich der Plattformen und entlang der Front vorhanden. Sie wurden jedoch nicht um die Lokomotive gezogen.
Grundsätzlich war die ganze Lokomotive von der Lokomotivbrücke aus zugänglich. Das galt insbesondere auch für den Bereich mit der Verbreiterung und für das Führerhaus. Damit man sich gut halten konnte, waren sowohl am Führerhaus, als auch an den Vorbauten längs verlaufende Handgriffe vorhanden. Trotzdem war das Begehen sämtlicher Bereiche, wie auch das aufsteigen während der Fahrt ein waghalsiges Unterfangen.
Unter der Lokomotivbrücke wurde schliesslich in der Mitte noch der Kraftstoffbehälter montiert. Dieser Treibstoffbehälter ging jedoch nicht bis zur anderen Seite durch, sondern bestanden aus zwei mit einem Rohr verbunden Behältern. Zusammen boten sie so den Raum für 2'000 Liter Dieselöl. Das Gewicht der Lokomotive wurde bei halbvollem Tank festgelegt, so dass die voll getankte Lok etwas schwerer sein konnte.
Die Lokomotive wurde in einem rotbraunen Farbton gehalten. Diese Farbe wurde für fast alle Bauteile des Kastens verwendet. Einzig der Tank und die beiden Bahnräumer wurden im grauen Farbkleid der Drehgestelle gehalten. Auch das Dach wurde grau gestrichen. Die Lokomotive hatte daher ein schlichtes unscheinbares Farbkleid erhalten. Die farblichen Abgrenzungen bestanden eigentlich nur aus den gelben Griffstangen zu den Aufstiegen.
Die Anschriften der Lokomotive waren eher bescheiden. Am Führerhaus wurde seitlich die Fahrzeugnummer auf einem speziellen Schild, die Bezeichnung und letztlich das Herstellerschild montiert. Dabei kam ein gemeinsames Herstellerschild zur Anwendung. Die Bezeichnung wurde in gelber Farbe gehalten. Bahnanschriften fehlten bei der Lokomotive gänzlich. An der Front war nur das Schild mit der Fahrzeugnummer vorhanden.
Der fertige Kasten stützte sich seitlich über die Federn aus Gummielementen auf die beiden Drehgestelle ab. Diese Abstützung erlaubte es, auch auf unebenen Geleisen zu fahren. Die Lagezentrierung des Drehgestells selber erfolgte über die an den Quertraversen eingreifenden Drehzapfen. Es entstand so eine sehr einfache und unterhaltsarme Abstützung auf die Drehgestelle.
Die Drehgestelle bestanden aus einem rechteckigen, als Hohlkörper ausgebildeten Drehgestellrahmen. Dieser bestand aus den beiden Längsträgern und den beiden verschweissten Kopftraversen. Die zusätzliche gekröpfte Mitteltraverse enthielt auch die Aufnahmen für den Drehzapfen. Der gesamte Drehgestellrahmen wurde elektrisch geschweisst und galt daher als ein einziges Bauteil.
Das Drehgestell selber stützte sich über zwei Schraubenfedern auf unter dem Lager der Achse montierte Blattfedern ab. Die Blattfedern waren somit am Achslagergehäuse befestigt worden. Man konnte so die beiden Eigenschaften der unterschiedlichen Federn ausnutzen und der Lokomotiven eine optimale Federung verpassen. Die Schraubenfedern waren mit Dämpfern versehen worden um ein Aufschaukeln der Lokomotive zu verhindern.
Die Achslager bestanden aus Rollenlagern, die fertig auf der Achse montiert wurden. Sie verfügten über eine Dauerschmierung durch Fett und benötigten daher keinen Unterhalt mehr. Solche Achslager waren um jene Zeit noch relativ neu, wurden aber in der Folge grundsätzlich eingeführt und gelten heute als Standardlager bei Eisenbahnfahrzeugen.
Die Triebachsen selber bestanden aus der Achse und zwei darauf aufgezogen Speichenrädern mit Bandagierung. Die Bandagen der Lokomotiven galten als Verschleissteil und konnten einfach in den Hauptwerkstätten gewechselt werden. Das fertige Rad hatte einen Durchmesser von 1'040 mm und lag damit unter den Durchmessern der üblichen Streckenlokomotiven. Jedoch konnte so auch der Radstand im Drehgestell auf 2'500 mm reduziert werden, was zur sehr kurzen Lokomotive beitrug.
Über eine Querkupplung waren die beiden Drehgestelle miteinander verbunden. Hier fand sich auch der Grund, warum der Tank aus zwei einzelnen Behältern gestaltet wurde. Diese Querkupplung bewirkte die radiale Einstellung der Drehgestelle in den Kurven, was den Kurvenlauf verbesserte und die Abnützung der Spurkränze und Schienen verminderte. Trotzdem war bei dieser Lokomotive keine Zulassung zur Zugreihe R vorgesehen worden.
Angetrieben wurde die Lokomotive über vier elektrische Fahrmotoren, die im Drehgestell untergebracht wurden. Als eigentlicher Antrieb wurde wegen der relativ geringen Geschwindigkeit ein Tatzlagerantrieb verwendet. Bei diesem Antrieb wurde der Motor zum einen auf der Triebachse und zum anderen am Drehgestellrahmen abgestützt. Die Kraftübertragung erfolgte bei der Bm 4/4 mittels schräg verzahnten Getrieben und einer Übersetzung von 1 : 5.93 auf die jeweilige Achse.
Dieser einfache Antrieb, der in Fachkreisen auch als Strassenbahn-Antrieb verschrien war, konnte gewählt werden, weil die Lokomotive mit 75 km/h eine verhältnismässig kleine Höchstgeschwindigkeit hatte. Zudem ermöglichte dieser Antrieb auch eine kurze Bauweise des Drehgestells und somit letztlich auch für die vorhandene Leistung eine sehr kurze Diesellokomotive. Verhindert wurden dadurch aber radial gefederte Radsätze.
Das vom Motor die Achse übertragene Drehmoment wurde in den Rädern in Zugkraft umgewandelt und über an den Achslagergehäusen montierte Achslagerführungen auf das Drehgestell übertragen. Vor dort wurde die Zugkraft mit Hilfe des Drehzapfens auf die Lokomotivbrücke übertragen und gelangte so im Zughaken auf die Anhängelast.
Die zwei Bremszylinder in einem Drehgestell wurden entweder durch das Loksteuerventil LSt 1 oder durch eine andere Bremseinrichtung, wie die Rangierbremse oder die Schleuderbremse mit der notwendigen Druckluft versorgt. Ein Bremszylinder wirkte jeweils über zwei geteilte Bremsklötze auf zwei Räder einer Drehgestellseite. Die Bm 4/4 verfüge daher über kein Bremsgestänge, das ein Bremszylinder einer Achse zugeordnet hätte. Diese Lösung war ein Konsens an die kurze Lokomotive. Die Abnützung der Bremssohlen wurde mit automatischen Bremsgestängestellern angepasst.
Die für die Bremsen und weitere Apparate benötigte Druckluft wurde von einem direkt vom Dieselmotor angetriebenen Kolbenkompressor Fabrikat MFO erzeugt. Das Modell 2 A 320 m konnte einen maximalen Druck von 10 bar erzeugen. Die Luft wurde in Druckbehältern, die an der Lokomotivbrücke montiert wurden, gespeichert. Ein Automat sorgte dafür, dass die Druckluft regelmässig ergänzt wurde.
Eine im Führerstand montierte Handbremse wirkte über eine Kette auf einen Bremszylinder unter dem Führerhaus. Daher erhielt die Lokomotive eine nur sehr schwach wirkende Handbremse. Diese reichte gerade dazu aus, um die Lokomotive in einem Depot oder in einem ebenen Bahnhof gegen entlaufen zu sichern. Für Strecken, wie den Gotthard, war sie nicht mehr ausreichend.
Um die Haftreibung bei schlechtem Gleiszustand zu verbessern, waren vier Sanderrohre vorhanden. Diese wirkten jeweils vor die erste Achse. Die dazu notwenigen Vorratsbehälter fanden im Hohlträger der Lokomotivbrücke den notwendigen Platz. Befüllt wurden diese Sandstreueinrichtungen von oben über im Bodenblech vorhandene Deckel.
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