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Fahrwerk mit Antrieb
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Die Lokomotive besass unter dem Kasten zwei Drehgestelle. Diese waren identisch aufgebaut worden und sie waren bei sämtlichen Maschinen nach der gleichen Bauweise gebaut worden. Bei der Auslieferung konnte noch niemand wissen, dass man mit dieser Bauart den Durchbruch zu den modernen Triebfahrzeugen geschafft hatte. Noch gab es einen wichtigen Punkt zu klären, denn hier entschied sich die Zulassung zur Zugreihe R.
Beim Aufbau der Drehgestelle verwendet man Stahlbleche. Diese wurden mit der elektrischen Schweisstechnik zu einem rechteckigen Rahmen verschweisst. Es kam beim Drehgestellrahmen somit ein Hohlträger zur Ausführung, dessen Querschnitt rechteckig war, zur Anwendung. Als Verstärkung wurde in der Mitte ein massiver Querträger eingebaut. Es entstanden im Rahmen weder Knicke und die Endträger wurden nur leicht schwächer ausgeführt.
Speziell war hier jedoch die Ausführung des zum Schutz des Fahrwerks be-nötigten Bahnräumers. Im Gegensatz zu den bisherigen Maschinen der Schwei-zerischen Bundesbahnen SBB kam nun ein solcher zur Anwendung, jedoch wurde dieser aus Gewichtsgründen nicht nach dem Modell der Lokomotive Ae 4/4 der BLS-Gruppe ausgeführt. Es kam so zu einer Kombination mit den Schienenräumern. Ein Merkmal dieser Baureihe.
Wie bei den Schienenräumern wurde der Bahnräumer der Lokomotive am Dreh-gestellrahmen und nicht am Kasten montiert. Es kam ein quer zum Fahrzeug verlaufendes leicht gepfeiltes Blech zur Anwendung. Dieses war zudem mit ein-em speziellen Profil versehen worden. Diese Lösung war sehr leicht, da die Bahnräumer schmal ausgeführt werden konnten. Somit konnte man im Gegen-satz zu den Ae 4/4 der BLS-Gruppe auch hier Stahl verwenden.
Diese Montage ermöglichte es den Bahnräumern sogar, auch in sehr engen Kurven das Drehgestell optimal zu schützen. Auch wenn man es wegen der Bauweise vermuten könnte, war der Bahnräumer nicht als Schneepflug geeignet. Vielmehr sollten damit feste Gegenstände zur Seite abgeleitet werden. Um die Schäden, die hier schnell entstehen konnten, zu beheben, verwendete man zur Montage der Bahnräumer einfache Verschraubungen.
In jedem Drehgestell wurden zwei Achsen eingebaut. Diese bestanden aus einer geschmiedeten Stahlwelle, der beiden Räder und den aussen liegenden Achslager. Diese Lager waren als zweireihige Rollenlager ausgeführt worden und sie konnten mit Fett geschmiert lange Zeit ohne Kontrolle eingesetzt werden. Der Vorteil lag darin, dass das Schmiermittel während der Fahrt nicht verloren ging und sie nicht mehr ergänzt werden mussten.
Die Achslager stützten sich gegenüber dem Drehge-stellrahmen mit jeweils zwei seitlichen Wangen ab. Zwischen diese Achslagerschenkel und dem Rahmen wurden schliesslich die Schraubenfedern der Primär-federung eingebaut.
Weil die Schraubenfedern dazu neigten, sich aufzu-schaukeln, musste dieser Effekt gemildert werden. Aus den Erfahrungen hatte man eine Einrichtung er-funden, die diese Schwingungen dämpfte.
Diese Dämpfer arbeiteten mechanisch und sie waren bei jedem Lager an einer Feder eingebaut worden. Eine Schmierung dieser Dämpfer war jedoch nicht vorhanden, da man deren Reibung für die Dämpfung der Stösse nutzen wollte.
Bleiben noch die auf der Achse aufgeschrumpften Räder. Diese wurden zur Reduktion des Gewichtes als Speichenräder ausgeführt. Auf diesen Speichenrädern wurde schliesslich die als Verschleissteil vorgesehene Bandage aufgezogen. Diese aus hochfestem Stahl gefertigte Bandage, besass die Lauffläche und den Spurkranz zur Führung des Rades. Eine Verschleissrille markierte zudem die maximal mögliche Abnützung.
Mit dem Durchmesser konnte das Gewicht jedes Radsatzes zusätzlich verringert werden. Aus diesem Grund wurden die Räder gegenüber den anderen Baureihen noch einmal kleiner ausgeführt. Bei der Lokomotive der Reihe Re 4/4 begnügte man sich mit Rädern, die einen Durchmesser von 1 040 mm besassen. Damit lag man über 200 mm unter der Lokomotive der BLS-Gruppe, was eine deutliche Verringerung des Gewichtes zur Folge hatte.
Um die Reibung des Spurkranzes gegenüber der Schiene zu reduzieren, mussten diese geschmiert werden. Diese intensiv arbeitende Spurkranzschmierung spritze mit ho-hem Druck in regelmässigen Abständen das Schmiermittel auf den Spurkranz.
Verwendet wurden dazu zähflüssige Öle. Durch diese Spurkranzschmierung konnten die Kräfte im Geleise redu-ziert werden. Jedoch reichte diese Massnahme noch nicht aus, um eine Zulassung für die Zugreihe R zu erhalten.
Sie bestand aus zwei zwischen den Drehgestellen einge-bauten Deichseln. Diese wiederum waren über eine ge-federte Kupplung miteinander verbunden worden. Die Querkupplung darf jedoch nicht mit den früheren Kurz-kupplungen verglichen werden, da hier keine Zugkräfte wirkten.
Die Querkupplung bewirkte, dass die beiden Drehgestelle im geraden Gleis stabiler liefen. Bei der Einfahrt in eine Kurve, reduzierte das hintere Drehgestell über die Querkupplung den Anlaufwinkel des vorderen Drehgestelles so stark, dass dieses in die Kurve gestellt wurde. Damit entstand ein sehr ruhiger Lauf, der bisher bei vergleichbaren Lösungen nur mit Hilfe der vorlaufenden Laufachsen umgesetzt werden konnte.
Dank Querkupplung und Spurkranzschmierung wurden die Kräfte im Gleis soweit reduziert, dass die Lokomotive der Baureihe Re 4/4 die Zulassung zur Zugreihe R problemlos erreicht hatte. Sie konnte somit auch die Höchstgeschwindigkeit von 125 km/h ausfahren. Was man damals nicht wusste, war die Tatsache, dass nur eine kleine Veränderung bei den Achslagern der Reihe Re 4/4 II diese Zulassung auch mit Achslasten von 20 Tonnen ermöglichte.
Kommen wir zur Abstützung des Kastens. Damit liegen wir jedoch bei einem Punkt komplett falsch, denn der Kasten wurde nicht auf dem Drehgestell abgestützt, sondern daran aufgehängt. Diese Konstruktion ermöglichte mehrere Vorteile. So wurde beispielsweise verhindert, dass die Vibrationen im Drehgestell auf den Kasten übertragen werden konnten. Zudem bot diese Lösung auch Vorteile bei der Übertragung der Kräfte.
Kernstück der «Abstützung» war der unter dem Drehgestell-rahmen quer zur Fahrrichtung eingebaute Kastenquerträger. Dieser Querträger wurde mit dem Kasten verschraubt und so auf beiden Seiten der Lokomotive fest mit diesem verbunden.
In der Position gehalten wurde das Drehgestell mit einem üb-lichen Drehzapfen. Dieser war fest im Drehgestellrahmen einge-baut worden und griff von oben in den Querträger, wo er jedoch beweglich gelagert wurde.
Dieser Drehzapfen war zudem so gestaltet worden, dass sich das Drehgestell in den gewünschten Richtungen frei bewegen konn-te. Die Fixierung war somit nur in der Längsachse und zur Seite hin vorhanden.
Unter dem Kastenquerträger wurde schliesslich die sekundäre Federung eingebaut. Diese Sekundärfederung bestand aus Blattfedern, die in Fahrrichtung montiert wurden. Dabei sorgten mit Öl geschmierte Gleitpfannen dafür, dass sich die Federung gegenüber dem Querträger verdrehen konnte. Da hier keine Stösse in kurzer Folge erwartet wurden, konnte man diese mit einer langen Schwingungsdauer versehenen Federn verwendet werden.
Im Bereich der Abstützung des Querträgers wurden die Blattfedern mit einem Verbindungsbalken zusätzlich miteinander verbunden. So entstanden in der Federung keine Torsionskräfte. Zudem war auch dieser Träger mit den Drehzapfen verbunden. So konnten sich die Federn nur um diesen Punkt drehen und sich nicht verschieben. Damit war deren Position festgelegt worden. Eine Konstruktion, die anschliessend noch bei anderen Baureihen verwendet werden sollte.
Diese Lösung ermöglichte es dem Kasten, sich frei pendelnd in alle Richtungen zu verdrehen. Jedoch wurde der Kasten durch die schiefe Montage dieser Pendel immer wieder über dem Drehgestell zen-triert, so dass sich dieser kaum zur Gleislage verschieben konnte.
Wir haben nun den Kasten auf den Drehgestellen «abgestützt» und können uns den Massen zuwen-den. Der Abstand der beiden Drehpunkte lag bei allen Maschinen dieser Baureihe bei 7 800 mm.
Wir erkennen damit, dass die Abweichungen bei der Länge nur von den Führerständend abhängig waren und es daher auf die Drehgestelle keine Auswirk-ungen gab. Jedoch interessiert uns in diesem Punkt vielmehr die Höhe der Lokomotive.
Diese wurde zwar erst bei der fertig montierten Lokomotive bestimmt und berücksichtigte dabei auch das Gewicht der elektrischen Ausrüstung und der Betriebsstoffe. Diesen Aspekt blenden wir jedoch aus. Somit können wir die Höhe bereits jetzt bestimmen. Die Oberkante des Daches lag dabei 3 700 mm über der Oberkante der Schienen. Die fertige Lokomotive der Baureihe Re 4/4 erreichte bei gesenkten Stromabnehmern eine Höhe von 4 500 mm.
Noch fehlen uns die eingebauten Antriebe. Bei der hier vorgestellten Lokomotive wurden dazu vier Fahrmotoren im Rahmen des Drehgestellrahmen. Jeder davon war für den Antrieb einer Achse verantwortlich. An diesen Antrieb wurden jedoch drei grundlegende Anforderungen gestellt. So musste die Drehzahl angepasst und die Federung ausgeglichen werden. Wichtig war jedoch, dass die ungefederte Masse sehr klein gehalten werden konnte.
Verwendet wurde ein neu von der Firma Brown Boveri und Co BBC ent-wickelter Antrieb. Eingebaut wurde dieser jedoch in Winterthur durch die SLM.
Dieser BBC-Federantrieb mit Hohlwellenstummel wurde schon bei der Loko-motive Am 4/4 verwendet und zeigte dort erste gute Ergebnisse. Gerade bei der ungefederten Masse kam dieser Antrieb sehr nahe an den SLM-Univer-salantrieb, der zumindest in diesem Punkt sehr gut war.
Das Drehmoment des Fahrmotors wurde in einem Getriebe vom Ritzel der Rotorwelle auf das grosse Zahnrad übertragen. Wegen den unterschiedlichen Motoren gab es bei den Getrieben leichte Unterschiede bei der Übersetzung.
Bei den Maschinen mit den Nummern 401 bis 426 wurde diese Übersetzung mit 1 : 2.85 angegeben. Die restlichen Lokomotiven dieser Baureihe hatten jedoch 1:2.31 erhalten. Was sich jedoch nicht auf die Geschwindigkeit auswirkte.
Die Zahnräder des Getriebes waren zur Beruhigung mit einer schrägen Ver-zahnung versehen worden. Die Erfahrungen mit der Baureihe Ae 4/6 zeigten klar auf, dass schräg verzahnte Getriebe wesentlich weniger Lärm erzeugten und so die Fahrzeuge beruhigten. Jedoch mussten auch diese Zahnräder optimal gelagert werden, denn sonst stimmte die Teilung nicht. Auch hier konnten wartungsfreie Rollenlager verwendet werden.
Das grosse Zahnrad lagerte dabei auf einem Hohlwellenstummel, der um die Triebachse gelegt wurde. Damit umgab das Zahnrad die Achse. Es war zudem zusammen mit dem Ritzel in einem Kasten montiert worden, der über ein Ölbad verfügte. Durch dieses Öl lief das grosse Zahnrad und nahm somit das Schmiermittel auf. Durch den geschlossenen Getriebekasten konnte der Verlust des Öls gegenüber den Baureihen Ae 3/6 I und Ae 4/7 massiv reduziert werden.
Im Innern des grossen Zahnrades waren acht Kammern mit Druckfedern und Federtellern eingebaut worden. Diese übertrugen das Drehmoment elastisch auf den Mitnehmer. Dieser Mitnehmerstern war am Rad montiert worden und seine Arme griffen zwischen diese Federn. Bewegungen durch die Federung fanden daher in diesen Federn statt. Das ungefederte Gewicht des Antriebes reduzierte sich so auf den Mitnehmerstern und den Radsatz.
Das so auf die Achse übertragene Drehmoment, wurde in den Rädern mit Hilfe der Haftreib-ung zwischen Lauffläche und Schiene in Zugkraft umgewandelt. Diese Zugkraft wurde an-schliessend über die Achslagerführungen auf den Drehgestellrahmen übertragen.
Letztlich wurde die Zugkraft über die Kupplungen auf die Anhängelast übertragen. Von dieser nicht benötigte Zugkraft wurde in Beschleunigung umgewandelt. Ein Vorgang, der jedoch nach physikalischen Grundsätzen arbeitete und daher von den Maschinen genutzt wurde. Jedoch hatten diese unveränderbaren Grundsätze auch Nachteile für den beschriebenen Kraftfluss und diese fand man im Bereich der beiden Drehgestelle.
Das kennen Sie vielleicht von den Motorrädern oder anderen Rennfahrzeugen. Diese komplette Entlastung des vorlaufenden Drehgestells konnte mit dem Gewicht der Lokomotive jedoch ausreichend ausgeglichen werden. So entstanden in diesem Bereich kaum Probleme.
Schlimmer war jedoch die Entlastung im Drehgestell. Damit diese Entlastung möglichst gering war, wurde der Drehzapfen tief montiert und griff daher nicht in den Kasten, sondern vom Drehgestell nach unten auf den Kastenquerträger.
Wie beim Adhäsionsvermehrer sollte dieser Achslastausgleich die Ausnutzung der Zugkräfte mit Veränderungen der Achslasten von bestimmten Achsen fördern. Jedoch reichten diese Massnahmen nicht in jedem Fall aus.
Besonders bei schweren Anfahrten, die auf schmierigen Schienen ausgeführt werden mussten, konnten die Räder aller Achsen die Haftung verlieren. Ein Vorgang, den man bei den Bahnen seit den Dampflokomotiven kannte.
Aus diesem Grund wurden Sandstreueinrichtungen eingebaut. Der in einem Kasten, der von aussen gefüllt werden konnte, mitgeführte Quarzsand wurde dabei über Elektroventile gesteuert mit der Hilfe von Druckluft auf die Schienen und so vor das Triebrad geblasen. Angesteuert wurden daher die Einrichtungen der vorlaufenden Achsen in beiden Drehgestellen. Somit in Fahrrichtung immer die Achsen eins und drei.
In den insgesamt acht Sanderkästen waren rund 800 Kilogramm Quarzsand mitgeführt worden. Diese Gewichte, die als Betriebsstoffe bezeichnet wurden, umfassten auch die Schmiermittel. Je nach Vorrat konnte sich das Gewicht leicht verändern. Deshalb wurde immer die Last bei halben Vorräten angegeben. Die Werte bei der Lokomotive Re 4/4 lagen jedoch innerhalb der Toleranz und führten im Betrieb nicht zu grösseren Problemen.
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