Hatten wir bisher die drei unterschiedlichen Lokomotivtypen betrachtet, kommen wir nun zu den Bauteilen, die bei allen Varianten eingesetzt werden können. Es gibt durchaus mechanische Antriebe, die bei Dampflokomotiven, elektrischen Maschinen und bei Diesellokomotiven verwendet werden. Oft unterscheiden sie sich nur in wenigen Bereichen, aber grundsätzlich sind es die gleichen Antriebe. Genauer die gleichen mechanischen Antriebe.

Diese Bereiche des Antriebsstranges bestehen aus einem Getriebe, einer Ausgleichung der Federwirkung und wenn nötig aus einer Verteilung der Kraft auf mehrere Räder. Würden wir hier von einem Auto sprechen, wären damit alle Bauteile nach dem Motor gemeint. Also Kupplung, Getriebe, Achsgetriebe und Rad. Hier sollten die Begriffe erst einmal erwähnt werden, genauer beschrieben werden sie nicht, denn wir schauen uns ja die Lokomotiven an.

Da sich das auf den folgenden Seiten wiederholt, wird ab dieser Seite unter dem jeweiligen Titel des Kapitels ein Bereich eingeführt, der Ihnen schnell aufzeigen soll, bei welchem Loktyp diese Variante verwendet wurde. Das wird in etwa so aussehen:

Aussehen wird diese Linie immer gleich, nur wird jeweils die Fläche mit der Lokomotive, wo der entsprechende Antrieb nicht verwendet wurde, weggelassen. So sehen Sie gleich, ob es diesen Antrieb für die von Ihnen bevorzugte Lokomotive gegeben hat. Natürlich kann ich nicht ausschliessen, dass es hier zu Fehlern kommt, denn ich kann leider nicht weltweit jede kleinste Lokomotive kennen. Deshalb soll diese Linie auch nur zur Orientierung gelten und nicht vollständig sein.

Speziell dabei ist, dass es durchaus bei einigen Fahrzeugen zu Kombinationen der unterschiedlichen Antriebsformen kommen kann. Das ist durchaus möglich und wurde von den Konstrukteuren oft angewendet um Vorteile beider Systeme zu nutzen. Meistens handelt es sich aber um reine Antriebsformen. Es erscheint mir daher wichtig, dass bei den einzelnen Antrieben Vor- und Nachteile aufgezeigt werden.

Ich unterscheide hier grundsätzlich nur zwei Bereiche, Antrieb auf eine einzelne Achse und Antrieb auf mehrere Achsen. Dabei ist natürlich gemeint, dass eine Dampfmaschine oder ein Motor eine oder mehrere Achsen antreibt. Seien Sie aber nicht überrascht, wenn Sie feststellen, dass es durchaus möglich ist, dass mehrere Motoren eine einzige Achse antreiben. Doch lesen wir weiter.

Bevor wir uns die unterschiedlichsten Bauformen ansehen, müssen wir einmal die ganze Theorie durchgehen. Es ist eigentlich recht einfach, man nimmt den Motor kuppelt diesen irgendwie an die Triebachse und schon funktioniert das ganze Teil ohne Probleme. Diese Variante ist doch schon sehr einfach, klappt aber ohne grosse Probleme. Das abgebildete Fahrzeug zeigt dies ganz deutlich.

Ach, Sie sehen keinen Motor? Dann haben Sie sich unter Motor ein etwas falsches Bild gemacht. Denn der Motor kann durchaus auch eine Dampfmaschine sein. Es ist einfach das Teil, das für die Erzeugung der notwendigen Bewegung sorgt. Im folgenden Artikel wollen wir das einfach mal als Motor bezeichnen. Ich werde aber den Unterschied, soweit er von Bedeutung ist, erwähnen. Da ich aber auch von der Dampfmaschine sprechen werde, können Sie sich getrost auf den Text verlassen.

Nehmen wir nun an Stelle der Dampfmaschine einen mit Dieselöl oder Benzin betriebenen Motor. Die unterschiedlichen Drehzahlen ändern wir durch Regelung des Motors und schon kann unser Fahrzeug fahren. Sicher wird es etwas altertümlich oder gar primitiv, aber unser Fahrzeug funktioniert. Die Regelung der Geschwindigkeit erfolgt durch Veränderung der Drehzahl am Motor. Die Geschwindigkeit muss aber atemberaubend sein. Es war ja auch nur reine Theorie, denn praktisch klappt das nun einfach nicht. Doch bleiben wir kurz beim Motor.

Wir bewegen nun unser Fahrzeug mit einem Motor. Dieser sorgt mit seinen unterschiedlichen Drehzahlen für die gewünschte Fortbewegung. Da wir mit diesem Motor fahren, nennen wir ihn auch so. Das heisst, unser Motor wird als Fahrmotor bezeichnet. Er hat mit diesem Begriff eine klar gesetzte Aufgabe. Er sorgt für unsere Fortbewegung und somit für unsere Fahrt.

Dieser Fahrmotor kann nicht nur elektrisch angetrieben werden. Dies stellt letztlich keinen Unterschied mehr dar. Ein Motor ist ein Motor, ob er nun mit Benzin oder elektrisch betrieben wird. Er sorgt dafür, dass wir von A nach B kommen. Sie haben also nun erfahren, dass der Antrieb immer von einer Art Motor kommt. Dieser wird Fahrmotor genannt und kann unterschiedlich aufgebaut sein.

Beim elektrischen Motor haben wir jedoch einen gegenüber dem Motor mit Benzinantrieb wesentlichen Vorteil. Elektrische Motoren können relativ einfach mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden. Der Verbrennungsmotor ist hier klar im Nachteil, da er nur in einem eng beschränkten Bereich optimal arbeitet. Sicher ein Vorteil für den elektrischen Motor. Unschlagbar ist hier jedoch die Dampfmaschine, die sehr feinfühlig und sehr dynamisch reguliert werden kann.

Wir erreichen mit unserem Fahrzeug einfach nur eine Geschwindigkeit, die je nach Grösse des Rades grösser oder kleiner ist. Die Geschwindigkeit kann deshalb nur in einem beschränkten Rahmen reguliert werden. Wir müssen nun dafür sorgen, dass die Drehzahlen der Motoren auf jene der Achsen angepasst werden kann. Denn erst jetzt funktioniert auch unser einfaches Fahrzeug ohne Dampfmaschine vernünftig. Wie, Sie verstehen nicht, warum es ohne Dampfmaschine auch geht?

Die ganze Problematik mit Regulierung der Geschwindigkeit existiert bei der Dampfmaschine schlicht nicht. Eine Dampfmaschine kann so langsam bewegt werden, dass man die Bewegung kaum beobachten kann. Hier haben wir eher das Problem, dass nur eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht werden kann. Der Grund ist der verwendete Dampf, denn der benötigt nun mal eine gewisse Zeit, bis er in die Zylinder geströmt ist.

Mit Hilfe einer mechanischen Zahnradübersetzung, dem so genannten Getriebe können die Drehzahlen des Fahrmotors und der Achse angepasst werden. Der Aufbau ist sehr einfach, denn es sind ein oder mehrere Zahnräder, die ineinander greifen. Durch die unterschiedlichen Durchmesser ändert sich die Geschwindigkeit der einzelnen Räder. Das sehr einfache Getriebe auf dem Bild zeigt das.

Es gibt dabei zwei grundsätzlich unterschiedliche Typen von Getrieben. Bekannt von Ihrem Wagen sind sicherlich die schaltbaren Getriebe. Sie wechseln vom ersten in den zweiten und dann in den dritten Gang und so weiter. Man spricht hier also von Gängen. Jeder Gang für sich entspricht dabei wieder einer festen Übersetzung, die durch den Aufbau vorgegeben wurde. Ein Gang ist es, weil die Kraft einen Weg durch das Bauteil wählt. Genau so, wie wenn Sie in einem grossen Gebäude einen Gang benutzen um an Ihr Ziel zu gelangen.

Sie sehen, ein schaltbares Getriebe ist im Grunde nichts anderes, als fünf oder mehr Getriebe, die in einem einzigen Gehäuse untergebracht wurden und die Sie frei wählen können. Das Getriebe an und für sich ist deshalb nichts anderes, als eine festgelegte Kombination von Zahnrädern mit unterschiedlichen Durchmessern. Bei einigen kleineren Maschinen in einer Werkstatt, werden die Zahnräder wirklich ausgewechselt und so das Getriebe geändert.

Nun, Getriebe wie wir sie nun kennen gelernt haben, gibt es nun wirklich überall. Sie haben dabei immer die gleiche Aufgabe, sie passen die Drehzahl des Motors der gewünschten Drehzahl am Ausgang an. Dabei verstecken sie sich oft in einem Gehäuse und wir erkennen Sie nicht einmal. So gibt es in einem Mixer ebenso ein Getriebe, wie in einer Bohrmaschine. Sie alle haben eine Kombination von diversen Zahnrädern.

Ja, selbst in Ihrem Wohnzimmer haben wir vielleicht sehr schmuckvolle Getriebe. Wer weiss, vielleicht haben Sie sogar an Ihrem Körper ein Getriebe. Ahnen Sie es bereits? Nicht, dann gehören Sie zu jenen Zeitgenossen, die entweder zeitlos leben oder die sich im digitalen Zeitalter befinden. Alle, die eine alte Stand- oder Wanduhr im Wohnzimmer haben, wussten bereits, wovon ich gesprochen habe. Ältere oder teure Armbanduhren funktionieren genau gleich.

Da man berechnen kann, wie stark die unterschiedlichen Kombinationen die Drehzahl verändern, spricht man hier von Übersetzungen. Dabei meint man natürlich die Anpassungen der Drehzahlen. Diese Übersetzungen werden oft in den technischen Unterlagen angegeben. Haben Sie schon mal so eine Anzeige gesehen? 1 : 3. Genau, das ist eine Übersetzung. Sie bedeutet, dass unser Motor am Ausgang des Getriebes dreimal schneller dreht. Statt 1000 Umdrehungen sind es dann 3000 Umdrehungen.

Wie? Ach, Sie wollten langsamer werden. Dann muss unser Getriebe leicht umgebaut werden. Die Übersetzung ändert nun zu 3 : 1. Jetzt hat unser Motor immer noch 1000 Umdrehungen. Am Ausgang des Getriebes jedoch nur noch rund 333 Umdrehungen. Bevor Sie nun überall die Übersetzungen lesen und sich wundern, dass es immer schneller wird, kann ich Sie beruhigen, es wird oft umgedreht angegeben.

Warum das so ist? Wir nehmen nun unser Getriebe auseinander. Darin finden wir mehrere Zahnräder. Diese schauen wir uns anschliessend noch etwas genauer an, jetzt sollen uns nur die Anzahl der Zacken interessieren. Das Zahnrad am Motor hat dabei 10 Zacken. Jenes an der anderen Welle jedoch 30 Zacken. Wir hatten Glück, es hätten ja auch 999 Zacken sein können.

Das Getriebe hat nun eine Übersetzung von 10 zu 30 Zacken. Geschrieben wird das nun so: 10 : 30. Dabei dreht das grosse Zahnrad dreimal langsamer als das kleine. Ist ja logisch, denn vom kleinen Rad braucht es dreimal die Zackeneingriffe des grossen Rades. Um es einfach zu machen, schreiben wir es kürzer und zwar 1 : 3 und schon ist der Fehler passiert. Schreiben wir das in den Unterlagen, meint man schnell, es werde schneller, dabei wollte man doch langsamer werden.

Wir haben nun schon so viel von Zahnrädern gehört. Diese sollten nun doch etwas genauer betrachtet werden. Sie heissen Zahnräder, weil sie rund wie ein Rad sind und sich an der Aussenseite diese Zacken, die Zähne genannt werden, befinden. Soweit der grundsätzliche Aufbau. Mehr gibt es eigentlich nicht mehr zu sagen. Zahnräder sind präzise Bauteile, die diversen geometrischen Gesetzmässigkeiten unterworfen sind.

So muss der Abstand Zahn - Lücke bei allen Zahnrädern gleich sein. Dabei spricht der Fachmann von Teilung. Diese Teilung muss exakt stimmen, denn sonst funktioniert unser Getriebe nicht mehr. So sind die effektiven Durchmesser der Zahnräder nur in bestimmten Grössen verfügbar. Der Grund liegt bei der Teilung, denn diese muss ja auf den Kreis passen. Sie sehen, wie genau hier gearbeitet werden muss.

Dabei können die Zähne unterschiedlich aussehen. Die einfachste Bauweise sind die rechtwinklig angeordneten Zähne. Dabei stehen die Zähne so, dass wir beim liegenden Rad durch den Zahn blicken können. Genau, so wie beim Bild oben. Bei den schräg verzahnten Zahnrädern sind die Zähne leicht schräg auf dem Rad angeordnet. Es gibt auch pfeilverzahnte Zahnräder, die sehr genau bearbeitet werden müssen. Die Zähne auf dem Zahnrad bilden dabei einen Pfeil.

Die einzelnen Zahnräder in einem Getriebe greifen mit ihren Zähnen ineinander und übertragen so die Kräfte. Dabei werden die fertig bearbeiteten Bauteile einer Wärmebehandlung unterzogen. Dadurch werden sie gleichzeitig hart und doch elastisch. Der Mechaniker oder auch der Techniker spricht hier von härten und anlassen. Dabei hat das anlassen mit der Tätigkeit, die Sie vor der Fahrt in Ihrem Wagen tun, nichts gemeinsam. Es gibt nur die Art einer Wärmebehandlung bekannt.

Zahnräder sind deshalb spezielle und auch teure Bauteile, die bei präziser Verarbeitung praktisch ohne Abnützung funktionieren. So kann ein Getriebe dank den Zahnrädern lange Zeit einwandfrei funktionieren. Sie benötigen dabei aber etwas Pflege. Zahnräder freuen sich deshalb über Fette oder Öle, die sie schmieren. So wird die Lebensdauer eines Getriebes massiv verlängert.

Nun, wir haben nun die Getriebe kennen gelernt. Sie haben dabei auch die Zahnräder kennen gelernt. Solche Zahnräder halten viele Jahre, es sei denn, man überlastet diese willentlich. Eine Möglichkeit ist, dass man dabei zu viel Kraft überträgt. Die Zähne halten den Belastungen nicht mehr stand und brechen. Das Zahnrad hat nun einen Defekt und funktioniert nicht mehr richtig.

Der lose Zahn kann das Getriebe sogar blockieren. Dieser auf den ersten Blick harmlos erscheinende Schaden hat aber verheerende Auswirkungen. Im Getriebe treten extreme Kräfte auf, so dass das Gehäuse zerrissen werden kann. Noch schlimmer geht es nur bei Bergbahnen, wo ein Zahnrad in eine spezielle Zahnstange greift. Hier kann es dazu führen, dass der Zug nicht mehr zurück gehalten werden kann. Deshalb werden solche Zahnräder sehr genau kontrolliert.

Das heisst, dieses Getriebe beeinflusst direkt die übertragbaren Kräfte. Da die Kraft und die Drehzahl aber darüber bestimmen, was wir damit tun können, ist das Getriebe für viele Leistungsbeschränkungen verantwortlich. Was bringt es uns, wenn wir einen Motor mit 1000 PS im Auto einbauen, das Getriebe kann aber nur 300 PS verarbeiten? Genau, ausser viel Ärger nichts. Die Leistung des Getriebes ist deshalb beschränkt.

Diese Leistungen, die wir so oft lesen oder von denen wir hören, sind nur eine Angabe, was man damit maximal machen kann. Der Staubsauger hat 1000 Watt Leistung. Das steht so in der Werbung und er arbeitet besser als das Modell mit 900 Watt. Ach ja, Ihr Wagen hat 200 PS, wie schön meine Lok hat 10'600 PS. Sie sehen, die Leistung wird entweder mit PS oder mit Watt angegeben. Richtig wäre aber die Angabe in Watt. PS ist ein etwas veralteter Begriff, denn niemand rechnet mehr mit Pferden, denn PS ist die Abkürzung für Pferdestärke.

Wie sich dieses Watt nun genau berechnet, ist eine Sache für Fachleute und Physiker. Wir hier beschränken uns darauf, dass die Leistung abhängig von diversen Faktoren ist. Dabei kann mehr Kraft bei kleiner Geschwindigkeit der gleichen Leistung entsprechen, als kleine Kraft bei hoher Geschwindigkeit. Ja, selbst der Mensch erbringt Leistungen. Der Sportler, der zum Beispiel den Lauf über hundert Meter unter 10 Sekunden schafft, hat eine herausragende Leistung vollbracht.

Genau, er erbringt eine bestimmte Leistung. Sein Gewicht von zum Beispiel 80 kg befördert der Sportler in 9.98 Sekunden über eine Distanz von 100 Meter. Wir haben nun alle notwendigen Angaben um die erbrachte Leistung genaustens zu berechnen. Die Formel dazu lautet: 1W = 1 kg m²/s³. Bei unserem Sportler ergibt das 804.8 Watt. Nun zumindest das hat mein Rechner herausgespuckt, denn im Kopf konnte ich das nicht mehr berechnen. Wir belassen es hier auf der Tatsache, dass die Leistung durch die Faktoren Gewicht oder Kraft, Distanz und Zeit berechnet wird.

Sie haben nun erfahren, wie sich die Leistung berechnet, doch eine Lücke besteht weiterhin, denn wie wird dieses PS berechnet? Ganz einfach, aus der Leistung in Watt, respektive in 1000 Watt, also einem Kilowatt. Dazu nimmt man den Wert in Kilowatt und rechnet diesen mal 1,36. Eigentlich müsste man heute die PS gar nicht mehr kennen, denn die offizielle Angabe wäre Watt. Nur, es klingt im Prospekt einfach schöner, wenn der Wagen 136 PS hat. Wer will dann noch wissen, dass es eigentlich 100 kW wären.

So, wir kennen nun die Getriebe, die Zahnräder und kennen die Berechnung der Leistung. Nur, was uns jetzt noch fehlt, sind die schaltbaren Getriebe. Also jene Getriebe, die aus mehreren festen Übersetzungen bestehen. Sie kennen diese ja von Ihrem Wagen. Mögen Sie sich noch daran erinnern, wie mühsam es war zu lernen, wie das mit Kupplung und Getriebe genau funktioniert. Zum Glück wurden die synchronisierten Getriebe erfunden, denn dann wüssten Sie vermutlich davon noch mehr.

Bei den schaltbaren Getrieben gibt es zwei grundlegende Varianten. Getriebe, die während dem fahren geschaltet werden können und solche, bei denen das nur im Stillstand möglich ist. Gerade das erste ist Ihnen vermutlich bestens bekannt. Sie haben ja einen Wagen. Ach, Sie fahren Rad? Dann haben Sie vermutlich kein Getriebe, sondern eine Verbindung zwischen den Zahnrädern, die Kette. Ein Getriebe ist es eigentlich auch so und Sie können es während der Fahrt schalten.

Kommen wir wieder zur Eisenbahn, es gibt beide Varianten auch bei der Eisenbahn. Besonders kleine Fahrzeuge, wie zum Beispiel Traktoren haben schaltbare Getriebe, die während der Fahrt geschaltet werden können. Der Lokführer wird dann zum Fernfahrer und schaltet auch die Gänge hoch und runter. Grössere Lokomotiven haben oft Getriebe, die nur im Stillstand geschaltet werden können. Entscheidend ist das aber nur bei Lokomotiven mit Dieselmotor. Elektrische Lokomotiven benötigen keine schaltbaren Getriebe.

Bei den Lokomotiven werden schaltbare Getriebe benötigt, um mit den zur Verfügung stehenden Motordrehzahlen auch sehr langsam fahren zu können. Sie kennen das auch von Ihrem Wagen her, je kleiner der verwendete Gang ist, desto besser können Sie die kleinen Geschwindigkeiten regeln. Um das fachlich korrekt auszudrücken, verwende ich hier den Begriff der Langsamfahreigenschaften.

Sie können ganz normal ohne lange auf der Kupplung zu stehen nur mit der Drehzahl des Motors ganz langsam fahren, dann hat Ihr Wagen gute Langsamfahreigenschaften. Machen Sie sich aber nichts daraus, denn kaum ein Wagen kann das wirklich sehr gut. Da sind Lokomotiven schon viel besser. Ach, Sie sind Landwirt? Dann haben Sie einen Traktor und der hat gute Langsamfahreigenschaften.

Aha, ich habe es auch gleich bemerkt, denn es gibt ja Diesellokomotiven, die einen elektrischen Fahrmotor haben. Bei denen gilt das natürlich nicht, die sind hier gleich gut, wie elektrische Lokomotiven. Betrachten Sie solche Lokomotiven doch einfach als elektrische Lokomotiven, dann liegen Sie sehr schnell richtig. Der Dieselmotor wird hier nur zur Erzeugung der notwendigen Elektrizität genutzt.

Bei den anderen Diesellokomotiven greift man da oft zu einem Trick. Man baut der Lokomotive einen Rangiergang ein. Dieser Rangiergang ermöglicht es, mit kleinen Drehzahlen grosse Zugkräfte aufzubauen. Dabei sinkt aber die mögliche Höchstgeschwindigkeit. Da diese aber beim Rangieren nicht gefragt ist, kann man das problemlos machen. Daher verpasste man dem langsameren Gang den Namen Rangiergang.

Will man mit der Lokomotive aber auf der Strecke fahren, ist es hinderlich, wenn die Lok nur 30 oder 40 km/h erreicht. Stellen Sie sich vor, die Lok hätte ja eine Ewigkeit, bis sie von Hamburg nach Basel gefahren wäre. Auch andere Bahnbenutzer hätten an so einem langsamen Gefährt kaum Freude. Deshalb baut man den Lokomotiven mit Rangiergang auch einen Streckengang ein. Die Lok kann so auf der Strecke schneller fahren.

Natürlich sinkt dann die Zugkraft massiv, aber das ist ja nicht so wichtig, denn auf der Strecke wird einfach schneller gefahren. Bei Diesellokomotiven sinkt die Zugkraft bei zunehmender Geschwindigkeit so oder so, also spielt es keine Rolle, ob man nun die hohen Zugkräfte vom Rangiergang verliert, man will ja einfach schnell von A nach B fahren.

Dass es dabei nicht unbedingt kleine unscheinbare Lokomotiven sein müssen, erkennen Sie auf dem Bild unten, diese Lokomotive hat genau einen Rangier- und einen Streckengang.

So nun haben wir einen Antrieb der funktioniert. Daran gibt es keine Zweifel. Nur, unser Fahrzeug rumpelt ganz schön kräftig vor sich hin, denn wir haben doch tatsächlich vergessen, die Federung einzubauen. Wir müssen den Weg der Federung ausgleichen. Diese ist bei zunehmenden Geschwindigkeiten von grosser Bedeutung. In diesem Bereich wird oft von ungefederter Masse gesprochen. Dabei meint man das Gewicht, das nicht gefedert wird.

Dazu wurden im Lauf der Jahre viele unterschiedliche Lösungen gefunden. Genau nun beginnen die Unterschiede bei den einzelnen Antrieben. Daher belassen wir es hier bei der Feststellung, dass wir einen Ausgleich der Federung benötigen. Nur so rollt unser Fahrzeug, auch Ihr Wagen, ruhig über die Fahrbahn. Sie werden später noch selber erkennen, dass sich die Antriebe im Grunde nur bei der Lösung dieses Problems unterscheiden.

Es gibt viele Lokomotiven, die über mehr als eine Triebachse verfügen. Dabei sind auch viele Lokomotiven dabei, die nur einen einzigen Motor haben. Bei solchen Lokomotiven muss der Antrieb deshalb auf mehrere Achsen verteilt werden. Diese Methode kennen Sie vielleicht von den LKW, wo es auch Fahrzeuge mit mehr als einer Triebachse gibt.

Wie, Sie haben noch nie einen solchen Laster gesehen? Er fährt vermutlich jede Woche vor Ihrem Haus vor und holte den Müll ab. Nun, ich suche wohl besser ein anderes Beispiel, wo ein Motor mehrere Bereiche antreibt. Leicht ist das nicht, aber es gibt diese Bereiche.

So zum Beispiel in Ihrer Küche. Genau so nahe ist auch eine solche Form zu finden. Es ist zwar eine, die hier nicht verwendet wird, aber immerhin treibt ein Motor zwei Achsen an. Ach, jetzt möchten Sie doch noch wissen, welche Form das ist? Wie wäre es mit dem Mixer, der zwei Rührwerke hat. Ein Motor und zwei Knethaken, was will man mehr.

Aber viel besser kennen Sie die Dampflokomotiven, die mit ihren silbern glänzenden Stangen auffallen. Diese Stangen gehören zur Dampflok, daran gibt es keinen Zweifel, oder vielleicht doch? Gerade diese Lokomotiven waren häufig mit mehrachsigen Antriebsformen versehen worden. Dabei kamen durchaus auch mehrere solche Antriebe bei einer Lokomotive vor. Dabei hatte sie aber immer diese auffälligen Stangen.

Dass es bei Dampflokomotiven auch anders geht, zeigen viele Versuche mit Alternativen. Angewendet wurden diese Alternativen in Amerika und anderen Staaten. Nur Europa kannte diese Varianten nicht. Hier war klar der Stangenantrieb verwendet worden. Es gibt deshalb genug Gründe, direkt bei diesem Antrieb zu beginnen.

Hatten wir bisher immer nur eine einzige Achse angetrieben, kommen wir nun zu den Antrieben, die mit mehr als einer Achse arbeiten. Gerade bei den Dampflokomotiven kamen diese oft zur Anwendung. Ihr bestechendes Merkmal sind die massiven Eisenstangen an den Rädern. Davon bekamen diese Antriebe auch ihren Namen. Es unterscheiden sich hier zwei Bauformen grundlegend.

Zuerst waren ja die Dampflokomotiven, da kam der Stangenantrieb nahezu ausschliesslich zur Anwendung und er wurde aus einem einfachen Grund benötigt. Die Bewegung der Dampfmaschine, die nun mal linear verlief, musste in eine drehende Bewegung umgewandelt werden. Bei den anderen Maschinentypen hatte man das nicht mehr benötigt, hier kamen diese Stangen aus anderen Gründen zur Anwendung.

Betrachten wir uns deshalb zuerst mal den Antrieb bei einer Dampflok. Dabei lasse ich alles was wir nicht benötigen weg. Es bleiben nur die Dampfmaschine, die Stangen und die Achsen. Wie das in etwa aussieht, sehen Sie in der unteren Grafik. Es soll dabei auch nicht von Bedeutung sein, um was für eine Lok es sich handelt, denn es geht ja nur um das Prinzip.

Schön bunt ist sie auch noch. Diese Farben sollten wir uns merken, denn sie bilden einen roten Faden durch diesen Artikel. Dabei ist grau die Antriebsmaschine. Dabei ist es egal, ob es eine Dampfmaschine oder ein Motor ist. Es folgt dann die eigentliche Übertragung der Kraft, die wird gelb dargestellt. Sie kommt eigentlich nur bei diesem Antrieb zur Anwendung, denn bei den anderen Bauformen sind die übertragenden Elemente kürzer und können in der Grafik ignoriert werden.

Wo vorhanden kann es auch ein Getriebe haben, das dann blau eingefärbt wurde. Wie Sie sehen, fehlt bei dieser Dampflok ein Getriebe vollständig. Der Grund liegt in der Eigenschaft der Dampfmaschine. Diese kann sehr langsam arbeiten und benötigt deshalb keine Anpassung an das Rad. Ja es ging so weit, dass grosse Räder benötigt wurden um schneller fahren zu können. Dampflokomotiven mit riesigen Rädern gab es nahezu überall.

Die Vorrichtung zum Ausgleich der Federung wird dann grün dargestellt. Diese Vorrichtungen werden Sie bei jeder Form sehen. Sie haben immer einen speziellen Namen, den ich hier nicht erwähnen will, den Sie aber oft im Namen finden werden. Zum Schluss kommt dann noch der rote Radsatz. Dieser ist letztlich eigentlich weniger wichtig, soll uns aber bei der Orientierung helfen.

Wenn wir nun unseren Antrieb genauer betrachten, sehen wir sehr viele gelbe Stangen und Gelenke. Eingebettet sind dann noch ein paar kleinere grüne Bereiche. Diese Bauteile stellen, wie sie zweifellos feststellen können den Hauptbestandteil dar. Grund genug, sich damit etwas genauer zu befassen. Dabei beginnen wir mit den Bauteilen, die es nur bei Dampflokomotiven gab.

Nach der Dampfmaschine sehen sie viele komplizierte Bauteile. Da ist einmal die Steuerung für die Dampfmaschine am auffälligsten. Sie regelt die Art und Weise, wie die Dampfmaschine arbeitet und ändert die Fahrrichtung der Lok. Noch etwas fällt uns da auf, denn diese Steuerung wird direkt durch die Stangen des Antriebs bewegt. Das heisst, die Dampfmaschine steuert sich im Grunde selber.

Ebenso erkennen wir dort eine Stelle, wo sich die Hauptstange knickt. Das geht nicht so einfach, denn es handelt sich hier natürlich um riesige Eisenstangen, die nicht so schnell gebogen werden können. Es ist deshalb ein spezielles Bauteil notwendig. Dieses spezielle Bauteil wird Kreuzgelenk genannt und ermöglicht erst den Ausgleich der Federung und den durch die Drehung unterschiedlichen Winkel.

Haben Sie sich dieses Kreuzgelenk einmal genauer betrachtet? Der Knickpunkt der Triebstange, also das eigentliche Gelenk läuft in einer speziellen Gleitbahn. Ohne diese Gleitbahn würde das Gelenk gar nicht wie gewollt funktionieren. Jedes Kreuzgelenk muss über diese Führungen verfügen, da es sonst zu einem normalen Gelenk wird. Die Funktion sieht in etwas so aus.

Bei dem Antrieb erzeugt die Dampfmaschine eine Kraft in eine Richtung. Das stehende Rad will jedoch nicht bewegt werden und erzeugt nun eine Kraft, die entgegen wirkt. Das ist etwa das gleiche, wie wenn Sie einen Schrank zur Seite schieben wollen. Erst wenn Ihre kraft grösser der Kraft, die durch die Reibung erzeugt wird, ist, bewegt sich der Schrank.

Diese Kräfte drücken nun bei der Dampflokomotive von beiden Seiten auf das Kreuzgelenk. Dieses will nun ausweichen und diese Kräfte abbauen. Auch das kennen Sie. Wenn Sie ihren Gartentisch im Herbst zusammen falten, biegt sich das Gestänge beim Gelenk. Dazu müssen sie von beiden Seiten kräftig drücken. Das ist bei jedem Gelenk so und es ist in den meisten Fällen auch gewünscht, nur nicht beim Kreuzgelenk.

Beim Kreuzgelenk kann das eigentliche Gelenk nicht zusammen geklappt werden, weil es durch die beiden Gleitbahnen daran gehindert wird. Gehindert wird es, weil es für das schliessen des Gelenks platz zur Seite benötigt. Dieser Platz wird aber nicht geboten. So muss das Kreuzgelenk die Kräfte notgedrungen weiterleiten. Ist die Kraft der Dampfmaschine höher, beginnt sich das Rad zu drehen.

Ein Gelenk, wie der Kreuzkopf hat die Aufgabe, eine Bewegung zu ermöglichen. Gelenke kennen Sie ganz gut. Vor allem dann, wenn sie schmerzen. Genau, Sie haben Gelenke, die es Ihnen erst ermöglichen, den Computer zu bedienen und sich zu bewegen. Der menschliche Körper ist mit einer Vielzahl von Gelenken bestückt und deshalb sehr beweglich. Alleine die Hand hat über 10 Gelenke und kann deshalb die Finger in fast jede Richtung bewegen. Ab und zu schmerzen diese durch die Belastung strapazierten Gelenke.

Die Aufgabe der technischen Gelenke ist gleich. Das heisst, auch sie ermöglichen Knickbewegungen. Dabei kam der Begriff vermutlich zuerst im Körper vor. Die Techniker stellten aber fest, dass die Funktion ja so nahe verwandt ist, dass sie der technischen Bauform den gleichen Namen gaben. Der Vorteil dabei ist, jeder Mensch weiss nun, was ein Gelenk ist und wie es funktioniert. Mittlerweile baut man ja dem Menschen künstliche Gelenke ein, die nichts anderes sind, als die technischen Kopien der Originale.

Soweit zu den Dampflokomotiven, denn ab hier gibt es keine Unterschiede mehr. Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden Sie dann noch die Stangen kennen lernen, doch zuerst schauen wir uns die Unterschiede bei elektrischen Lokomotiven an.

Die folgende Grafik stellt den Unterschied einer elektrischen Lokomotive mit Stangenantrieb dar. Dabei fällt einem das neu benötigte Getriebe auf. Dafür fehlen das Kreuzgelenk und die spezielle Steuerung für die Dampfmaschine. Der Rest des Antriebes ist dann wieder gleich. Zumindest fast gleich.

Das Getriebe wurde notwendig, weil es beim Stangenantrieb keinerlei Anpassung der Drehzahlen gibt. Die Dampfmaschine arbeitete langsam, deshalb konnte man darauf verzichten. Bei elektrischen Lokomotiven wählte man den Weg über das Getriebe. Ach ja, ich hätte es beinahe vergessen, denn es gab elektrische Lokomotiven, die ohne dieses Getriebe gebaut wurden. Die Aufgabe des Getriebes ist dabei klar, es soll die Drehzahl verringern.

Jetzt beginnt die Mechanik des eigentlichen Antriebs. Die Stangen tragen spezielle Namen. Da sich diese Stangen immer bewegen, nennt man den ganzen Aufbau einfach Triebwerk. Vielleicht kennen Sie sich in der Luftfahrt gut aus und wunderten sich nun, denn dort ist das Triebwerk der eigentliche Motor. Da wir aber hier bei der Eisenbahn sind, müssen wir damit leben, dass das Triebwerk aus Stangen besteht. Um es etwas aufzuschlüsseln, könnte man es auch antreibendes Bauwerk nennen. Das würde passen, doch Triebwerk klingt viel besser.

Das Triebwerk treibt letztlich die einzelnen Achsen an. Es besteht im Wesentlichen aus Stangen, Gelenken und Lager. Grundsätzlich hat das Triebwerk zwei Aufgaben zu übernehmen. Es überträgt die Kraft, egal ob von einer Dampfmaschine oder von einem Motor, auf die einzelnen Triebachsen. Zusätzlich muss das Triebwerk noch die Federung der jeweiligen Achse ausgleichen. Keine allzu einfache Aufgabe für massive Eisenteile. Trotzdem, gelten diese Stangen als flexibel genug, um diesen Ausgleich in einem bestimmten Rahmen zu ermöglichen.

Es wird Zeit, dass wir uns mit den einzelnen Stangen befassen. Diese sind schliesslich die wichtigsten Bauteile bei diesem Antrieb. Daher nannte man sie auch gleich Triebstangen. Diese Triebstangen teilen sich jedoch in Kuppel- und Schubstangen auf. Aber alle dienen nur einem Zweck, die Kraft von der Dampfmaschine oder vom Motor auf die Achsen zu übertragen. Im Grunde benötigen wir um zwei Achsen anzutreiben auch zwei Triebstangen. Bei drei Achsen sind es drei Triebstangen.

Die Schubstange ist die Hauptstange. Das heisst, sie überträgt die Kraft von der Dampfmaschine oder vom Motor direkt auf die angetriebene Achse. Die Kraft wird dabei auf eine Achse übertragen. Da dies meistens auf Druck oder Zug erfolgte, kam man zum Begriff Schubstange. Sie schob dabei das befestigte Rad von der Dampfmaschine weg. Durch die Befestigung im Rahmen, drehte sich das Rad in der Folge.

Die Schubstange ist nicht immer eingebaut worden, denn bei elektrischen Lokomotiven erfolgte ab und zu auch der Antrieb über einen Dreiecksrahmen. Der Dreiecksrahmen hat seinen Namen davon bekommen, dass er in drei Ecken Befestigungen besitzt. Dabei gilt immer, dass an einem Punkt der Antrieb angeschlossen ist. Die beiden anderen Ecken sind dann entweder im Rad oder in einer Blindwelle gelagert.

Die Blindwelle hat einen etwas verwirrenden Namen, denn ein Bauteil aus Stahl kann nun mal nicht sehen und ist deshalb immer blind. Dabei ist aber nicht das Sehvermögen gemeint, denn die Blindwelle ist eine Welle, die eingebaut wurde, ohne dass sie einen Nutzen hat. Ein nutzloses Bauteil also. Doch, warum baut man es dann ein? Einfach, die Blindwelle dient oft dazu, schwere Eisenteile des Antriebes zu stützen.

Sehen Sie sich das folgende Bild an, dann erkennen Sie, wie der Dreiecksrahmen in einer Blindwelle gelagert wurde und welch massives Teil dieser Dreiecksrahmen letztlich ist. Der Antrieb hätte selbst ohne diese Blindwelle funktioniert. Dabei hätte sich auch der Kraftfluss nicht verändert. Die Blindwelle hatte deshalb keinen praktischen Nutzen für den Antrieb.

Die letzte Triebstange, die verwendet wurde, war die Kuppelstange. Die Aufgabe bei dieser Stange war im Grunde einfach, denn sie war dazu da, die einzelnen Achsen zu verbinden. Das konnten zwei bis zu fünf Achsen sein. Dabei mussten diese Kuppelstangen zum Teil ebenfalls mit Ausgleichvorrichtungen versehen werden. Diese erkennen Sie, denn in den Stangen ist ein Gelenk eingebaut. Zusammenklappen kann das nicht, weil es unmittelbar bei einem Zapfen montiert wurde und so die Kraft linear weitergeleitet wird.

Besonders in England waren bei Dampflokomotiven nur diese Kuppelstangen zu sehen. Der restliche Teil des Antriebs war innerhalb des Rahmens montiert worden und war nur schwer sichtbar. Diese Kuppelstangen wurden auch bei anderen Lokomotiven zur Verbindung von mehreren Achsen verwendet. Dabei muss es sich jedoch nicht um einen reinen Stangenantrieb handeln.

Gerade bei elektrischen oder mechanischen Antrieben waren die Triebstangen hohen Kräften ausgesetzt. Diese wurden durch die starren Bauteile noch verstärkt. Ein Hauptproblem waren die gefederten Achsen. Damit das überhaupt funktionieren konnte, muss man die Triebachse in speziellen Führungen montieren. Fehlten diese Führungen konnte es zu Schäden am Antrieb kommen.

Das folgende Bild zeigt ein verbogenes Triebwerk einer Ce 6/8 III. Dieser sehr oft gebaute Antrieb hatte tatsächlich keinen Ausgleich der Federung zwischen Motor und Triebachse eingebaut. Die Federung wurde nur durch die Winkeländerung und die Eisenstange ausgeglichen. Man kann in diesem Fall tatsächlich von einem eingebauten Fehler sprechen. Auf dem Bild erkennen wir, was die Folgen bei Überlastung waren.

Alle Stangen wirkten über einen Kurbelzapfen auf die entsprechende Achse oder Welle. Dieser Kurbelzapfen bot einerseits den notwendigen Halt, erlaubte jedoch auch ein verdrehen der Stangen. Beides war bei diesem Antrieb von absoluter Wichtigkeit, so dass es keinen Stangenantrieb ohne diese Kurbelzapfen gab. Sie waren im Rad nach aussen verschoben montiert. So konnte die Kraft der Schubstange das Rad verschieben.

Durch das an den Kurbelzapfen aufliegende Gewicht war das Rad unwuchtig. Das heisst, die Lokomotive hätte entgleisen können. Deshalb baute man bei diesen Lokomotiven spezielle Gegengewichte im Rad ein. So war die Fliehkraft ausgeglichen und das Rad konnte sich rund drehen. Die Position des Kurbelzapfens war nicht fest definiert und wurde bei unterschiedlichen Lokomotiven auch an unterschiedlichen Stellen angebracht. Die Position musst jedoch innerhalb eines Fahrzeuges gleich sein.

Beim Stangenantrieb war eigentlich nur eine einzige Achse direkt angetrieben. Diese nannte man deshalb einfach Triebachse. Beim Stangenantrieb wurden zusätzliche angeschlossene Achsen, als Kuppelachsen bezeichnet. Das war die Folge vom Anschluss mittels Kuppelstangen. So waren bei vielen frühen Elektroloks immer mehr Kuppelachsen als Triebachsen vorhanden. Dabei spielt es eigentlich keine grosse Rolle, denn genau durch diese Verteilung der Kraft zeichnete sich der Stangenantrieb aus.

Bisher haben wir uns auf eine Seite der Lokomotive konzentriert. Beim Stangenantrieb werden jedoch beidseitige Antriebe notwendig. Die andere Seite wird dabei genau gleich aufgebaut und steht leicht verdreht zur anderen Antriebsseite. Eventuell ist Ihnen das schon aufgefallen. Wenn nicht, dann betrachten Sie einmal ein Triebwerk von beiden Seiten, dann fällt es schnell auf.

Der Grund liegt in einem Schwachpunkt des Stangenantriebs. Dieser kann tatsächlich zwei Mal in einer Umdrehung an einem toten Punkt stehen. Eine Fahrt wäre dann nicht möglich, weil der Antrieb auf beide Seiten und somit in zwei Fahrrichtungen arbeiten könnte. Damit das nicht passieren kann, wird die zweite Seite verdreht angeordnet. So ist gesichert, dass ein Gestänge immer in einer definierten Richtung verschoben wird.

Bei elektrischen Lokomotiven kam der Stangenantrieb überraschend lange zur Anwendung. Hier hatte man jedoch den Vorteil, dass man schon eine drehende Bewegung hatte. So konnte auf das Kreuzgelenk verzichtet werden. Vielmehr waren die Motoren die Sensation der ersten Lokomotiven. Die Triebstangen waren hingegen ein Relikt, das von den Dampfloks übernommen wurde.

Auch bei Diesellokomotiven wurden Stangenantriebe verwendet. Auch hier war die Drehbewegung schon vorhanden, so dass nur noch die Achsen gekuppelt wurden. Bei vielen Diesellokomotiven waren nur noch Kuppelstangen vorhanden, der Antrieb auf eine Achse erfolgte direkt über eine andere Bauform des Antriebs. Dabei waren diese Antriebe mit Stangen gar nicht mal so schlecht.

Durch die Dampflokomotiven, die über 100 Jahre gebaut wurden, kam der Stangenantrieb bei diesen Lokomotiven zu einer grossen Verbreitung. Bei Dampflokomotiven war er schlicht einer der einzigen brauchbaren Antriebe. Die lineare Bewegung der Dampfmaschine war nur dank den Stangen in eine rotierende Bewegung umzuwandeln. So kam es, dass der Stangenantrieb einer der bekanntesten Antriebe überhaupt ist.

Zum Schluss noch ein Bild einer moderneren Lokomotive mit Stangenantrieb:

VORTEIL: Der Vorteil dieses Antriebs lag beim einfachen Aufbau. Man konnte sich hier mit massiven einfach zu erstellenden Bauteilen helfen. Zudem war die Technik bei der Dampfmaschine unumgänglich, denn wie sonst hätte man es geschafft, eine lineare in eine drehende Bewegung umzuwandeln. Er war auch bei der Herstellung billiger, als Zahnräder, die sehr mühsam hergestellt werden mussten. In der Regel hielten die fertigen Stangen nahezu ewig.

NACHTEIL: Gerade durch die schweren Stangen entstand der grösste Nachteil dieses Antriebs. Er konnte nicht beliebig schnell bewegt werden, denn bei zu hohen Geschwindigkeiten bemerkte man die kleinen vorhandenen Unstimmigkeiten im Antrieb. Die Lok lief dann Gefahr zu entgleisen. Bei schnell fahrenden Dampfloks half man sich deshalb mit grossen Rädern. Durch diese Unstimmigkeiten gab es Schläge auf die Stangenlager. Diese wurden dadurch ausgeschlagen und mussten immer wieder nachgearbeitet werden.

Der Stangenantrieb neigt im Betrieb zudem dazu, die Lokomotive leicht taumeln zu lasen. Dieser Effekt rührte von den schweren Eisenstangen her, die nach unten geschlagen werden und so einseitig kurzzeitig die Radlast leicht erhöhten. Durch die Wucht wurde die andere Seite leicht entlastet. Optisch war das nicht festzustellen, trotzdem bemerkte man es auf dem Fahrzeug. Man hörte dieses taumeln aber durch den entstehenden speziellen Klang dieses Antriebs.

Ich kann es mir denken, Sie haben sich gerade gedacht, dass der Gelenkwellenantrieb doch nur für eine Achse ist. Das ist in den meisten Fällen auch so. Nur, mit dem Gelenkwellenantrieb kann man auch mehrere Achsen antreiben und das macht man noch recht oft. Ein Grund um diesen Antrieb hier aufzulisten. Von allen hier aufgelisteten Modellen ist diese Antriebsform mit Abstand die am meisten verwendete Variante und das weltweit betrachtet.

Obwohl, bei der Eisenbahn ist er noch recht selten. Nur wenn wir die Strasse hinzunehmen, dann sieht es anders aus. Auf der Strasse kommt nahezu ausschliesslich der Gelenkwellenantrieb zur Anwendung. Das ist bei Ihrem Wagen auch so. Bei den LKW kommt sogar die bei der Bahn am meisten verwendete Form hinzu. Ich spreche von der Kupplung von zwei Achsen.

Das wichtigste Bauteil des Gelenkwellenantriebs ist die Gelenkwelle oder Kardanwelle, die dem Antrieb letztlich auch seinen Namen gab. Dabei ist sie aber nicht alleine vorhanden. So ist vor der Gelenkwelle meistens ein weiteres Bauteil vorhanden. Die Gelenkwelle an und für sich besteht aus einer Stange, an deren Ende sich Gelenke befinden. Dadurch kann sich die Welle auch um leichte Ecken herum bewegen.

Die Längenänderung der Gelenkwelle erfolgt durch die zwei ineinander geschobenen Wellen. Diese sind miteinander durch eine spezielle Führung verbunden. Diese lässt zwar die Kraftüberragung zu, kann sich aber in der Längsachse leicht verschieben. Dank dieser Möglichkeit der Änderung der Länge ist die Welle in der Lage verschiebende Bewegungen aufzunehmen und so die Längskräfte abzubauen.

Speziell aufgebaut sind auch die Gelenke. Es handelt sich dabei oft um Kugelgelenke. In Ihrem Körper befindet sich ein solches Kugelgelenk zum Beispiel in der Schulter. Dadurch können Sie den Arm in nahezu jede Richtung bewegen. Die technischen Gelenke sind jedoch mit speziellen Führungen versehen. In diesen Führungen lagern Kugeln, die so die Übertragung der Kraft erst ermöglichen. Da diese Kugelgelenke sehr teuer sind, werden meistens spezielle doppelte Gelenke verwendet, die so auch den notwendigen Winkel ermöglichen.

Eine häufige Verwendung einer Gelenkwelle ist das Auto oder der LKW. Dank der Gelenkwelle können die Differenzen zwischen dem Fest montierten Motor und der Achse hergestellt werden.

Die Gelenkwelle wird beim entsprechenden Antrieb durch ein Getriebe und um die notwendigen Bauteile bei der Achse ergänzt. Gerade an letzter Stelle ist das Problem beim Gelenkwellenantrieb zu suchen. Beim zur Verfügung stehenden Platz kann der notwendige Winkel mit der Gelenkwelle nicht hergestellt werden. Man benötigt deshalb spezielle Getriebe, die nachfolgend näher beschrieben werden.

Bei der einfachsten Form dieses Antriebes benötigte man dazu ein Kegelradgetriebe, das auch Kegelradvorgelege genannt wird. Diese spezielle Form eines Getriebes nutzt die Eigenschaften von schräg gestellten Zähnen aus. Dabei ist die Neigung jedoch gegen die eine Seite des Rades geneigt. Legte man das Rad hin, sind deren Zähne gut zu sehen. Dazu betrachten Sie doch die eingefügte Grafik.

Diese spezielle Bauform nennt man auch Stirnradgetriebe, weil solche Zahnräder fast immer stirnseitig an einer Welle montiert werden. Ach, Sie nannten es Differenzial. Das war so aber nicht richtig, denn das Differenzial ist wieder eine spezielle Bauform, die es aber bei der Eisenbahn gar nicht gibt, denn bei der Bahn wird ja mit starren Achsen gearbeitet. Deshalb können die beiden Räder keine unterschiedlichen Drehzahlen haben.

Was aber stimmt. Ihr Wagen hat ein Kegelradgetriebe. Diese arbeitet normal wie bei der Eisenbahn. Es ändert die in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Kraft in eine Quer verlaufende. Nur folgt beim Auto dann das von Ihnen genannte Differenzial. Es ist im gleichen Gehäuse montiert, deshalb konnten Sie diesen Unterschied nicht erkennen. Wir bei der Bahn kennen nur das Kegelradgetriebe.

Soweit zu Ihrem Wagen und einer einfachen Lokomotive. Bis jetzt hätte es sich um einen Einzelachsantrieb handeln können. Nur was machen wir, wenn wir mehrere Achsen antreiben wollen. Wir leiten die Kraft von der Gelenkwelle einfach an die zweite Achse weiter. Klingt sehr einfach, das ist es auch. Nur, dazu braucht man ein weiteres Getriebe und eine zusätzliche Gelenkwelle.

Man nennt solche Getriebe Achsgetriebe oder manchmal auch Antriebsgetriebe. Dabei werden aber oft mehrere Getriebe damit bezeichnet, die mit sich nichts gemein haben. Durch die Möglichkeit mit diesem Getriebe auch die Kraft an eine weitere Achse weiterzuleiten erhöht sich ihr nutzen gegenüber dem gewöhnlichen Stirnradgetriebe. Gemeinsam bei allen Getrieben ist, dass sie im Bereich der Achse montiert werden.

Ein Antriebsgetriebe ist hingegen ein Getriebe, das im Antrieb eingeschaltet wurde. Dieser Begriff ist deshalb sehr weitläufig verwendbar, denn das normale Getriebe Ihres Wagens ist auch ein Antriebsgetriebe. Letztlich kann man ketzerisch sein und schlicht behaupten, dass alle Getriebe Antriebsgetriebe sind. So falsch ist das gar nicht, denn wer baut schon irgendwo ein Getriebe ein, und will damit nichts bewegen, also antreiben. Belassen wir es bei der Theorie, wir sprechen deshalb wenn wir es schön haben wollen von einem Antriebsgetriebe und sonst einfach von einem Getriebe.

Gerade bei Fahrzeugen mit Gelenkwellenantrieben werden oft spezielle Getriebe vorgeschaltet. Das kennen Sie doch, denn Ihr Wagen hat so ein Getriebe. Das müssen Sie auf der Fahrt bedienen und manchmal gibt es so komische Geräusche von sich, weil Sie wieder einmal mit der Kupplung im Clinch lagen. Ich kann es Ihnen versichern, bei der Eisenbahn gibt es genau diese Getriebe auch. Dabei sind alles nur kleinere Fahrzeuge, die aber schon weit über 10 Tonnen schwer sein können.

Bei grossen Diesellokomotiven, die mit einem Gelenkwellenantrieb versehen wurden, verwendet man keine normalen Schaltgetriebe mehr. Es liegt auf der Hand, dass die dabei möglichen Kräfte einfach zu gross geworden sind. Stellen Sie sich vor, ein Lokführer müsste zwei Zahnräder, die mit 2'400 kW angetrieben werden ineinander schieben. Das schafft er so nicht mehr, dazu reicht einfach seine Kraft nicht mehr aus. Diese Leistungen werden durch ein hydrodynamisches Getriebe geschaltet.

Diese hydrodynamischen Getriebe arbeiten nicht mehr mit einem herkömmlichen Schalthebel. Statt dem festen Eingriff von Zahnrädern werden spezielle Scheibenräder verwendet. Diese werden mit Öl so miteinander gekuppelt, dass ein fester Halt entsteht. Da das Öl jedoch flüssig ist, lässt es auch einen hohen Schlupf zu, so kann dieses Getriebe nur durch Regulierung dieses Druckes geregelt werden.

Durch diesen Schlupf wird das Getriebe sehr feinfühlig regulierbar, denn je höher der Druck ist, desto besser wird die Kraft übertragen. Wo schlicht kein Öl hingelangt, erfolgt ein unendlich grosser Schlupf, die Kraft wird nicht mehr übertragen. Die Leistung des Getriebes liegt in dem maximal möglichen Druck in den Ölleitungen und im Getriebe selber. Denn ist der Druck hoch genug, lässt auch dieses Getriebe keinen Schlupf mehr zu.

Nun das waren sie, die Gelenkwellenantriebe. Diese gibt es häufiger, als Sie glauben, denn nicht nur Ihr Auto hat einen solchen Antrieb, sondern viele Lokomotiven. Darunter befinden sich sowohl elektrisch betriebene Maschinen, als auch Diesellokomotiven. Sogar bei Dampflokomotiven verwendet man dieses Prinzip mit Erfolg. Es ist deshalb sicher der unangefochtene Meister unter den Antrieben.

Als Beispiel sei hier ein Bild eines mit Diesel betriebenen Vertreters dieser Antriebsform zu sehen.

Besonders bei Fahrzeugen mit Dieselmotor werden diese Antriebe eingebaut. Zwar gab es eine zeitlang auch anders aufgebaute Lokomotiven, die SBB gehörten zu jenen Bahnen in Europa, die noch viele Jahre auf die elektrische Version setzten. Dies aber ohne Erfolg, denn moderne Lokomotiven werden in Europa mit hydraulischen Getrieben und Gelenkwellen angetrieben.

Dass dies nicht weltweit gilt, zeigen besonders die USA. Dort werden viele Lokomotiven mit einem elektrischen Antrieb versehen. Die notwendige Energie kommt aber von einem Dieselmotor. Dabei handelt es sich jedoch um grosse für die Strecke gebaute Lokomotiven. Somit ein Segment, das in Europa klar den elektrischen Maschinen gehört und hier verwendete man grundsätzlich andere Antriebe.

VORTEIL: Es liegt auf der Hand, der Gelenkwellenantrieb bietet viele Vorteile. Er ist weit verbreitet, einfach im Aufbau und dadurch verhältnismässig billig. Es verwundert deshalb nicht mehr, warum solche Diesellokomotiven den Kampf gegen die dieselelektrischen Varianten gewonnen haben. Die Gelenkwelle ist in allen erdenklichen Grössen im Handel zu kaufen. Sie muss nicht speziell für jedes Fahrzeug gebaut werden.

NACHTEIL: Bei so einem erfolgeichen Antrieb nach Nachteilen zu suchen, ist schwer. Trotzdem, es gibt sie und gerade bei elektrischen Lokomotiven wird er wichtig. Der Grund liegt beim benötigten Platz. Der Motor sitzt beim Gelenkwellenantrieb immer im eigentlichen Kasten. Bei elektrischen Lokomotiven kamen die viel kleineren Motoren im Drehgestell unter, was letztlich den benötigten Platz freistellte.

Eine weitere Form der Antriebe auf mehrere Achsen ist die hydraulische Kraftübertragung. Dabei verzichtet man im Grunde einfach auf das hydraulische Getriebe und baute eine direkte hydraulische Regelung ein. Wellen oder Getriebe gibt es ebenso wenig. Diese Form der Kraftüberragung kommt vor allem bei speziellen Fahrzeugen zur Anwendung. Diese benötigen diesen Antrieb, damit man den Aufbau beliebig drehen kann.

Solche Regelungen kommen zum Beispiel bei Baggern oder Kranfahrzeugen zum Einsatz. Hier will man ja das Fahrzeug verschieben können und gleichzeitig soll der Aufbau unendlich drehbar sein. Dieses Prinzip gibt es auch bei der Eisenbahn, denn diese kennt auch solche speziellen Fahrzeuge. Darunter zählen zum Beispiel selbst fahrende Krane oder moderne Schneeschleudern. Bei Kranen ist klar, man will nicht noch einen schweren Motor einbauen, sondern ab der Kanzel die Achsen antreiben. Bei den Schneeschleudern muss der Motor im Gehäuse platz finden, denn im Fahrweg wäre er zu sehr dem Schnee ausgesetzt.

Damit man so einen Antrieb überhaupt benutzen kann, benötigt man eine Hydraulikstatikanlage. Sie ist das Herzstück dieses Antriebs. In dieser Anlage entsteht der für den Betrieb notwendige Druck in den Leitungen. Nun, Sie werden sich vermutlich nun wundern, denn eine Flüssigkeit kann man ja nicht wie Luft zusammenpressen, wie soll denn das gehen?

Gar nicht, denn die Flüssigkeit wird durch eine Leitung gepresst. Das heisst, sie entweicht in eine Leitung. Am anderen Ende dieser Leitung erfolgt dann die Kraft, die zum Beispiel einen Zylinder bewegt. Die erzeugte Kraft wird also gleich beim Verbraucher umgesetzt. Da man nun den Verbraucher abtrennen kann, drückt die Hydraulikstatikanlage das spezielle Öl mit einem bestimmten Druck gegen diesen Abschluss. Deshalb spricht man hier von Druck.

Die Hydraulikstatikanlage besteht im Wesentlichen aus wenigen Bauteilen und ist daher relativ einfach aufzubauen. Diese Bauteile sind die notwendigen Filter, einen Behälter für nicht benötigtes Öl und nicht zuletzt eine Pumpe um den gewünschten Druck zu erzeugen.

Bei dieser Form der Kraftübertragung kommen spezielle Öle zur Anwendung. Sie müssen den hohen Kräften standhalten und dabei nicht stark komprimiert werden. Da diese Öle nur in solchen Anlagen verwendet werden können, nennt man sie Hydrostatiköl. Dabei handelt es sich meistens um normale Hydrauliköle, die zum Beispiel auch bei Baumaschinen verwendet werden. Viele dieser Öle sind im Gegensatz zu den Motorölen biologisch verträglich, dass heisst, sie entstammen nicht immer aus Mineralöl.

Die gleichen speziellen Öle werden auch bei einem Antrieb verwendet. Dabei nutzt man ganz klar die Eigenschaften dieser Öle aus. Sie sind kaum komprimierbar und zudem sehr elastisch. Sie eigenen sich für solche Anwendungen bestens, können aber nicht zur Schmierung eines Motors gebraucht werden. Dazu besitzen sie keinerlei Eigenschaften. Solch spezielle Öle sind in der Technik nicht selten, denn auch Kühlöle gehören dazu. Nur, die haben dann wieder ganz andere Eigenschaften.

Das Öl, das durch die Pumpe unter hohen Druck gestellt wurde, kann nun benutzt werden. In einem speziellen Motor verwendet, kann es dafür sorgen, dass sich ein Fahrzeug bewegt. Dieser Hydraulikmotor setzt mit Hilfe des unter Druck stehenden Öls eine Welle in Bewegung. Ab dieser Welle kann man dann ganz normale Getriebe nachschalten und so ein Fahrzeug antreiben.

Sie haben sich nun gefragt, wie so einen Motor funktioniert. Im Motor wird das Öl durch spezielle Schaufelräder gepresst. Durch die Winkelstellung der Schaufelräder kann man nun die Geschwindigkeit dieses Motors geregelt werden. Ähnliche Anlagen gibt es auch für Kraftwerke. Man nennt sie dort aber Turbine, denn das Wasser bringt diese zum drehen. Statt eines Generators treibt man beim Antrieb einfach das Rad an.

Solche Motoren arbeiten sehr leise und können in unterschiedlichen Grössen aufgebaut werden. Eine feinfühlige Regulierung ist dank dem leicht zu regulierenden Druck des Öles auch möglich. Der Nachteil dieser Motoren muss gesucht werden. Er kann im besten Fall beim Preis gefunden werden, denn die anderen Antriebe sind einfach zu billig.

Weil wir bei diesem Antrieb aber keinerlei bewegliche Teile haben, nennt man sie auch hydrostatisch. Nur durch die Kraft des unter Druck stehenden Öls wird eine Bewegung ausgeführt. Gerade bei Maschinen erfolgt dann die Anwendung mit dem Ziel etwas zu bewegen.

In so genannte Zylinder gepresst sorgt das Öl dafür, dass der Kolben darin verschoben wird. Der Bagger kann so eine Grube ausheben oder ein Kran grosse Lasten heben. Sie sehen, viele Anlagen arbeiten hydrostatisch. So auch ab und zu bei der Fortbewegung von Fahrzeugen.

Gerade diese Form des Antriebs kommt bei den Eisenbahnen sehr selten vor, denn er wird nur bei speziellen Maschinen verwendet. Da solche aber teuer in der Anschaffung sind, bleiben es oft Einzelstücke. Konkret werden damit Krane und Schneeschleudern ausgerüstet. Bei allen kann nur mit diesem Antrieb vernünftig gearbeitet werden, weil sie sich auf dem Untergestell drehen können.

VORTEIL: Der Vorteil dieser Antriebsform ist ganz klar, die mechanisch unabhängige Verbindung zwischen Erzeuger und Verbraucher. Bei Maschinen, die zum Beispiel einen drehbaren Aufbau haben, kann dank diesem Antrieb gefahren werden. Die Leitungen sind flexibel und lassen sich leicht auch bei engen Platzverhältnissen einbauen. Es gibt somit einige gute Gründe für diesen Antrieb.

NACHTEIL: Nur, man kann mit diesem Antrieb nicht beliebig hohe Kräfte übertragen. Das heisst, die Fahrleistungen solcher Fahrzeuge halten sich oft in bescheidenen Grenzen. Zwar sind hohe Geschwindigkeiten möglich, aber die Kraft sinkt dann massiv. Einen Zug schleppen muss man dann nicht mehr wollen. Deshalb kann er auch nicht bei normalen Lokomotiven verwendet werden. Er ist wirklich nur bei speziellen Maschinen brauchbar.

Kommen wir nun zu den Einzelachsantrieben. Diese haben bei der modernen Eisenbahn erst die grossen Leistungen ermöglicht. Alle Formen dieser Einzelachsantriebe haben für jede Achse einen eigenen Motor. Nahezu ausschliesslich kommt hier ein elektrischer Motor zur Anwendung. Es wäre aber durchaus möglich, auch andere Motoren zu verwenden. Nur bietet der Elektromotor viele Vorteile, die mit diesen Antrieben genutzt werden können.

Nun, dabei könnte man es eigentlich schon fast belassen, denn diese Einzelachsantriebe sind eine Eigenheit der Elektromotoren. Trotzdem, ich belies den Hinweis auf Diesellokomotiven. Bei diesen Lokomotiven wird die Kraft vom Dieselmotor dazu genutzt um in einem Generator elektrische Energie zu erzeugen. Diese wird dann für den Antrieb genutzt. Es sind deshalb die gleichen Kriterien, wie bei einer elektrischen Lokomotive zu beachten. Die folgende Lokomotive ist so aufgebaut worden.

Man erkannte schon früh, dass es eigentlich nicht sinnvoll war, die Achsen mit Triebstangen anzutreiben. Die Motoren konnten viel besser ausgenutzt werden, wenn sie eine einzelne Achse antreiben. Wie schnell das ging, überraschte viele Fachleute. Die erste mit dem modernen Stromsystem 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 hatte, kamen vorerst noch Triebstangen zur Anwendung. Doch die Technik entwickelte sich weiter, so dass sich im Lauf der Jahre eine Fülle von Antrieben entwickelte. Gemeinsam bei allen war, dass die Kraft des Motors über ein Getriebe zu den Triebachsen geleitet wurde. Unterschiedlich gelöst wurde dabei jedoch nur der Ausgleich der Federung.

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 verzichten. Dann genügt eine direkte starre Verbindung vom Motor zur Triebachse. Die Geschwindigkeit muss dann aber sehr tief sein.

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.

Je kleiner die ungefederte Masse ist, desto weniger schlimm wirken sich die Stösse und Schläge 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.

Einen einfachen Aufbau bot die Tatzlagertechnik an. Bei dieser Technik wird der Ausgleich der Federung in einem so genannten Tatzenlager eingebaut. Die Bezeichnung für diesen Antrieb kommt von diesem speziellen Stützpunkt her. Die Befestigung erfolgte auf einer Art Tatze, die am Träger angeschweisst wurde. Also im Grunde einfach auf einer Hand. Wie, jetzt verstehen Sie gar nichts mehr?

Gut, 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.

Genau, 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 zweite Abstützung und die findet er auf der eigentlichen Triebachse. Das sieht dann in etwa so aus:

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.

Man nennt diese Elemente Silentblöcke. Diese bestehen aus zwei Befestigungen und einem dazwischen eingebauten speziellen Kunststoff. Dadurch werden diese Blöcke beweglich und können so die Schläge und Stösse abfedern. Soweit ist noch alles einleuchtend. Man sorgt einfach dafür. Dass der Motor gegenüber dem Drehgestell gefedert ist.

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.

Kernstück ist dabei der Tatzlagermotor. Eigentlich ein ganz normaler Fahrmotor, der jedoch einseitig mit Silentblöcken montiert wurde. Jeder Motor muss aber auf mindestens drei Punkten aufliegen, sonst kippt er weg. Beim Tatzlagermotor ist das auch der Fall. Deshalb stützt er sich mit dem Getriebe zusätzlich auf der Triebachse ab.

Auf der anderen Seite lagert der Triebmotor in den speziellen Tatzenlagern. Diese Lager, auf denen der Motor montiert ist, sind in einem beweglichen Gelenk im Drehgestellrahmen gelagert. Genau, ich spreche von den Silentblöcken. Dadurch war der Motor fest im Drehgestell gelagert und konnte sich nur in der Federrichtung bewegen.

Da der Tatzlagerantrieb so einfach zu erstellen war, ist klar, dass er schon sehr früh eingebaut wurde. Da er aber mit vielen Vor- und Nachteilen behaftet ist, muss diesem Bereich viel Aufmerksamkeit geschenkt werden.

VORTEIL: Vorteile des Tatzlagerantriebs sind die sehr günstige und einfache Bauweise. Damit verbunden sind die geringen Kosten für den Antrieb. Er ist zudem sehr einfach im Aufbau und benötigt keine speziellen 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.

Somit haben wir eigentlich schon den Vorteil des Tatzlagerantriebs aufgezählt. Es ist wirklich nur der einfache Aufbau und der Preis. Dieser liegt massiv unter den Kosten für aufwändigere Antriebsformen. Das klingt für den Käufer recht gut, denn eine Lokomotive wird so massiv billiger. Dabei verursacht der Antrieb die Kosten im Gleisunterhalt, aber so lange die Bahnen hier keine Kosten befürchten müssen, lassen sie Lokomotiven mit Tatzlagerantrieben verkehren.

Dass dadurch selbst moderne Lokomotiven ausgerüstet werden, zeigt das folgende Bild.

NACHTEIL: Nun, ich will Sie nicht länger auf die Folter spannen, denn nun beginnen die Probleme beim Tatzlagerantrieb. Er hat sehr viele Nachteile. Es ist da schon schwer überhaupt einen Anfang zu finden. Aber das Hauptproblem liegt dabei in der eigentlichen Konstruktion und nicht bei einem allfälligen Verschleiss. 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.

Die ungefederte Masse besteht beim Tatzlagerantrieb aus der Achse, dem Getriebe und dem Fahrmotor. Alles in allem kommt da ein stattliches Gewicht zusammen, dass grösser sein kann, als das Gewicht Ihres Kleinwagens. Somit könnte man behaupten, dass Ihr Kleinwagen gar keine Federung benötigt, aber trotzdem ist eine eingebaut. Nur warum ist das so?

Nun, man will diese ungefederte Masse 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. 

Das können Sie sogar beobachten. Dazu hilft der Sport weiter. Ich wähle da den Fussball. Liegt der Ball ruhig auf dem Boden kann in 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 Lok 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.

Deutsche Lokomotivbauer erfanden den Tatzlagerantrieb im 21ten Jahrhundert neu. Obwohl der Antrieb schon 1910 nicht zu überzeugen vermochte, wurde er bei modernsten Lokomotiven wieder eingebaut. Wenn Sie sich nun wundern, dann befinden Sie sich in guter Gesellschaft, denn viele Fachleute konnten den Entscheid nicht verstehen.

Neu dabei war hingegen nichts, denn der Tatzlagerantrieb wurde genau gleich gebaut. 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.

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 somit massiv an. Vermehrte Abnützungen an den Geleisen und den Triebrädern 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 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.

Man kann sich nun darüber streiten, ob so ein Antrieb für das Gebirge geeignet ist oder nicht. Wie gesagt, man nannte den Tatzlagerantrieb auch Tramantrieb, weil man davon überzeugt war, dass er für Trambahnen ausreichend sei. Die Anhänger der Trambahnen werden mich jetzt vermutlich schon nicht mehr mögen. Ich kann Ihnen aber versichern, den Tatzlagerantrieb haben auch die Trambahnen verbannt.

Schon früh wurden Lokomotiven mit Antrieben nach Westinghouse gebaut. Westinghouse war ein in Amerika tätiger Ingenieur, der viele wichtige Bauteile für die Eisenbahn erfunden hatte. Sie haben seinen Namen vielleicht hier schon oft im Zusammenhang mit den Bremsen gelesen. Westinghouse erfand aber auch einen speziellen Antrieb für Lokomotiven. Dieser ermöglichte es, jede Achse einzeln anzutreiben. Schon 1895 kamen in Amerika Lokomotiven mit einem diesen Antrieben sehr ähnlichen Konzept in Betrieb.

In der Schweiz wurde die SAAS in Genf 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 benötigte. Der Antrieb nach Westinghouse wurde in Europa unter den Bezeichnungen Westinghouseantrieb oder SAAS-Federtopfantrieb bekannt. Zwischen den beiden Antrieben gab es nur sehr geringe Unterschiede, die wir hier weglassen.

Erkennen können Sie den Antrieb sehr leicht. Sie erkennen nur bei Lokomotiven mit Westinghouseantrieb die Federn in den Rädern. Bei allen anderen Antrieben erkennt man kaum etwas vom Antrieb. Doch schauen wir uns diesen auch nur Federtopfantrieb genannte Antrieb zuerst einmal genauer an.

Die Grafik ist zur besser Übersicht stark vereinfacht worden, denn die grünen Arme besitzen richtigerweise auf beiden Seiten Federn. So, wie in der Grafik würde der Antrieb nur in einer Richtung optimal arbeiten. Was Sie vermutlich bereits festgestellt haben, diese Federtöpfe dienen nur dem Ausgleich der Federung. Doch schauen wir uns den Antrieb einmal genauer an.

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. Eigentlich musste er nur im gleichen Rahmen gelagert sein, wie die zugehörige Achse. In der Schweiz war das meistens ein Drehgestell. Die hier abgebildete Lok gehört zum Beispiel dazu.

Das Getriebe verringerte die Drehzahl des Motors und somit die Drehzahl der Achse. Es war auf einer speziellen Hohlwelle montiert worden. Diese Hohlwelle war im Grunde ein Rohr, das über die eigentliche Achse gestülpt wurde. Dieses Rohr durfte jedoch keinen Kontakt zur Achse haben, da es gegenüber der Achse bereits gefedert war.

Ebenfalls auf der Hohlwelle montiert wurde der Mitnehmerstern. Er bestand aus mehreren Armen, die auf der Welle befestigt waren und mit den Fingern zwischen die Speichen des Triebrades griffen. Somit erfolgte der Kraftfluss vom Motor über das Getriebe in diese Arme. Da dies alles in einer festen Verbindung mit dem Motor war, war es gegenüber der Achse abgefedert.

Die Arme, die zwischen die Speichen des Triebradsatzes griffen, waren gegenüber diesem mit Federn zentriert worden. Erhielt das Rad nun einen Schlag oder begann es leicht zu springen, konnten die Federn sich verbiegen und sorgten so für einen Ausgleich der Federung. Somit reduzierte sich die ungefederte Masse auf den Radsatz und nicht mehr. Erreicht wurde das im Lauf der Jahre nie mehr.

Der Antrieb wurde in der Schweiz in der Folge bei vier Lokomotivtypen eingebaut. Dabei kam es bei einer Lokomotive der BLS, der Be 6/8 und bei drei Lokomotiven der SBB zum Einbau. Von diesen drei SBB Lokomotiven verkehrten zwei am Gotthard und sind auf dieser Seite mit eigenen Seiten vertreten. Es handelt sich um die Be 4/7 und die Ae 3/5. Die letzte Maschine war dann noch die Ae 3/6 III, die hier aber nicht erwähnt wurde. Von allen Modellen hat ein Exemplar bis in die jüngste Zeit überlebt und kommt ab und zu als Museumsfahrzeug zum Einsatz.

VORTEIL: Der Vorteil dieses Antriebs ist klar die geringe ungefederte Masse. 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.

NACHTEIL: Es gab beim Westinghouseantrieb nur einen Fehler. Dieser lag jedoch nicht in der Konstruktion, 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. Mit zunehmenden besseren Werkstoffen konnten diese Probleme verringert aber nicht vollständig beseitigt werden.

Nun, wie beginne ich hier. Soll ich zuerst erwähnen, dass es sich um einen der meist gebauten Antriebe neben dem Stangenantrieb handelt. Oder soll ich erwähnen, dass er so nicht mehr eingesetzt wird. Viele Aspekte, die mir beim Buchli-Antrieb durch den Kopf gehen. Und doch, irgendwie muss ich beginnen. Nehme ich doch das einfachste, den Namen.

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

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

Doch damit Sie sich noch besser vorstellen können, wie gross dieses Zahnrad wirklich war, schauen wir uns zuerst 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. Dabei müssen Sie aber wissen, dass elektrische Lokomotiven viel kleinere Räder benötigen als das bei Dampflokomotiven der Fall war. Moderne Lokomotiven haben hier nur noch knapp einen Meter Durchmesser.

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 und waren ihrerseits mit Pendeln im Triebrad gelagert. Dadurch wurde der Lastausgleich erreicht, das funktionierte genau so:

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. Die Zahnsegmente dienten dabei genau dem Ausgleich zwischen den beiden Pendeln. Auch ein abknicken des Rades gegenüber dem Zahnrad war so möglich.

Ausgezeichnet hatte sich dieser Antrieb durch seine aussen am Rad montierten Zahnräder. Damit eine ausgeglichene Achslast möglich wurde, musste er beidseitig angebracht werden. Bei den an die SBB gelieferten Lokomotiven erfolgt der Antrieb jedoch nur einseitig. Deshalb mussten die Apparate auf der gegenüberliegenden Seite eingebaut werden. Nur so war ein Ausgleich der Belastung möglich.

Er fand jedoch eine grosse Verbreitung und wurde unter anderem auch in Frankreich an Lokomotiven eingebaut. Die SBB bestellten zwei Serien Lokomotiven und eine Prototyplokomotive. Diese wurden unter den Bezeichnungen Ae 3/6 I, Ae 4/7 und Ae 8/14 bekannt. Weniger bekannt waren jedoch die Versuchslokomotiven Ae 4/8 11'300 und Be 2/5 11'001.

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. Eine Zukunft hatte der Buchli-Antrieb jedoch nicht, denn immer weiter schritt die Entwicklung voran und Rahmenlokomotiven haben so oder so ausgedient.

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 Westinghouse-Antrieb bei den SBB wegen den Federn für Probleme sorgte.

NACHTEIL: Der grösste Nachteil dieses Antriebs waren die grossen und schweren Räder. Deshalb war die ungefederte Masse recht hoch. Ein Einbau in Drehgestelle war ebenfalls nicht möglich, so dass die Achsen bei solchen Lokomotiven in einem Rahmen gelagert waren. Ein weiterer Nachteil war der bei den einseitig ausgerüsteten SBB-Lokomotiven die nie ganz stimmende Radlast. Dadurch nutzen sich die Räder leicht unterschiedlich ab.

Eine weitere Erfindung durch Jakob Buchli war der SLM-Universalantrieb. Nach der Entwicklung seines berühmten Antriebes wechselt Herr Buchli von der BBC zur SLM und entwickelte dort den Universalantrieb. Dieser war gegenüber den anderen Antrieben vielseitiger verwendbar und konnte auch in Fahrzeugen mit kleineren Rädern eingebaut werden.

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. Dadurch konnten kleinere und leichtere Zahnräder verbaut werden.

Angetrieben wurde der 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 in einem Rahmen gelagert. Der Ausgleich der Federung erfolgte zwischen den beiden letzten Zahnrädern über einen Mitnehmerstern und entsprechenden Mitnehmern an der Achse.

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.

Es kam sogar zur Lieferung einer Serie Lokomotiven für die SBB. Diese sehen Sie auf der unten abgebildeten Grafik.

VORTEIL: Der Vorteil bei diesem Antrieb war seine Flexibilität. Er konnte ohne grössere Änderungen an andere Geschwindigkeiten angepasst werden. Weiter war er relativ kompakt aufgebaut und benötige wenig Einbauraum. Durch die kleinen Zahnräder war er zudem noch recht leicht ausgefallen. Der Ausgleich der Federung erfolgte erst zum Schluss, so dass auch dank den kleinen möglichen Rädern eine kleine ungefederte Masse entstand.

NACHTEIL: Gerade die Zahnräder waren der grösste Nachteil dieses Antriebes. Sie waren oft den Belastungen nicht gewachsen und wurden schnell abgenützt. Jedoch war der Antrieb für ein anderes Problem bekannt. Die gerade verzahnten schnell drehenden Zahnräder waren im Betrieb recht laut. So waren sämtliche damit ausgerüsteten Lokomotiven als sehr laut verschrien. Eine Lösung dieses Problems wären schräg verzahnte Getriebe gewesen, jedoch kann es nie zu einer damit ausgerüsteten Maschine. Die Drehgestelle verhinderten eine weitere Entwicklung des Universalantriebes.

Mit der Einführung von Drehgestelllokomotiven kamen kompaktere Antriebe zur Anwendung. Vom mehreren Herstellern wurden da ähnliche Lösungen gewählt und sie unterschieden sich vom hier beschriebenen BBC-Antrieb nur in kleinen Details. Das war beim Ausgleich der Federung. Die Funktion war aber immer in etwa gleich. Gerade in der Schweiz wurden aber viele Lokomotiven mit dem Antrieb von BBC ausgestattet, so dass ich hier diesen verwende.

Beim BBC-Federantrieb wird die Kraft vom Motor, wie bei anderen Antrieben auf ein grösseres Zahnrad übertragen. Dieses Zahnrad ruht dabei auf einer Hohlwelle, die auch nur als Stummel ausgeführt werden kann. Soweit ist die Kraftübertragung kraftschlüssig. Das heisst, das Getriebe ist in ständigem Eingriff und somit fest im Drehgestell gelagert.

Nun beginnt aber der Unterschied zu den bisherigen Antrieben. Von der Hohlwelle wird ein mit Federn versehende Ring angetrieben. Zwischen diese Federn greift der auf der Achsen befestigte Mitnehmer ein. Der ganze Aufbau ist sehr kompakt und kann so innerhalb eines Drehgestells verbaut werden. Die federnde Achse kann sich so frei bewegen, da der Mitnehmerstern nicht an der Hohlwelle befestigt wurde.

Vielleicht ist Ihnen etwas aufgefallen. Wie beim Westinghouse-Antrieb kommen auch hier Federn zur Anwendung. Diese sind aber nicht mehr so stark auf Torsion beansprucht, da sie nicht in Töpfen fixiert werden. Dadurch kann sich die Achse verschieben ohne dass die Federn verbogen werden. Dank diesem Aufbau sind die Federn langlebig und dank der geschlossenen Bauweise auch vor Verschmutzung geschützt.

Der Federantrieb wurde in grosser Stückzahl hergestellt und kam bei verschiedensten SBB-Lokomotiven zur Anwendung. Dabei gab es zwei unterschiedliche Modelle. Bei den meisten Lokomotiven wurde aber die Variante mit Hohlwellenstummel verbaut. Wenn ich hier eine Auflistung der Lokomotiven aufstellen wollte, gäbe das eine lange Liste. Damit Sie sich aber dennoch über die Häufigkeit des Antriebs ein Bild machen können erwähne ich nur eine einzige Lokomotive. Es ist die Re 4/4 II der SBB, die grösste Lokomotivserie der Schweiz.

VORTEIL: Der Vorteil dieses Antriebs ist in seiner kompakten und leichten Bauweise zu finden. Im Gegensatz zu früheren Antrieben kann er problemlos in Drehgestelle eingebaut werden. Er lässt zudem ohne Schaden zu nehmen auch eine radiale Verschiebung des Radsatzes zu. Die Häufigkeit des Antriebs zeigt zudem seine guten Eigenschaften.

NACHTEIL: Durch den Mitnehmerstern wird die ungefederte Masse auf der Achse leicht erhöht. Er ist somit nicht ganz frei von zusätzlichen Lasten. Das lässt nur bestimmte Geschwindigkeiten zu. Somit ist er nicht für den Hochgeschwindigkeitsverkehr geeignet. Sein Aufbau in so kompakter Bauweise sorgt auch dafür, dass er nicht ganz billig in den Anschaffungskosten ist. Jedoch sind diese Nachteile nur gering, so dass es ein gut funktionierender Antrieb ist.

Der Flexringantrieb gehört zur Familie der Hohlkardanwellenantriebe. Diese gehören zu den modernsten Antrieben. Dank ihrer hohen Flexibilität und dank der geringen ungefederten Masse sind sie auch für sehr hohe Geschwindigkeiten geeignet. Deshalb überrascht es auch nicht, dass der Flexringantrieb für eine schnell fahrende Lokomotive entwickelt wurde.

Hier wird die vom Motor abgegebene Kraft wieder über ein Zwischenrad auf das grosse Zahnrad übertragen. Damit wird es möglich, dass ein kleineres Zahnrad verwendet werden kann. Die Lokomotive hat dadurch noch etwas kleinere Räder, was letztlich die ungefederte Masse reduziert. Diese Anordnung mit einem Zwischenrad sorgt auch dafür, dass der Motor, der in der Grafik nicht zu sehen ist, genug weit von der Achse entfernt eingebaut werden kann.

Die Kraft vom Getriebe wird auf eine über der eigentlichen Achse montierte Hohlwelle übertragen. An den beiden Enden dieser Hohlwelle wurde dann der Flexring eingebaut. Dieser erlaubt es der Achse, sich leicht gegenüber dem Antrieb zu verdrehen. Dieser Effekt gibt der Hohlwelle auch den Namen Hohlkardanwelle. Die nachfolgende Grafik zeigt einen Ausschnitt aus dem Flexring.

In den auf der Hohlwelle befestigten Flexring greifen am Triebrad montierte Mitnehmer. Diese sind gegenüber dem Flexring mit pfeilförmigen Gummielementen abgefedert. Es erfolgt deshalb keine kraftschlüssige Übertragen der Kraft. Die Gummielemente verkeilen sich durch die Pfeilwirkung und geben so das Drehmoment von der Hohlwelle auf die Mitnehmer weiter. Durch die möglichen hohen Drehzahlen sind diese Elemente jedoch auch der Fliehkraft ausgesetzt, so dass sie durch einen Ring gehalten werden.

VORTEIL: Durch sein geringes ungefedertes Gewicht ist er für sehr hohe Geschwindigkeiten geeignet. Zwar benötigt auch er Anbauten am Rad, die sind jedoch sehr klein und werden durch das kleinere mögliche Rad ausgeglichen. So hat der Antrieb ein sehr geringes ungefedertes Gewicht. Es verwundert daher nicht, dass viele Hersteller ähnliche Antriebformen entwickelt haben.

NACHTEIL: Da bei diesem Antrieb auf den Erfahrungen mit dem Federringantrieb aufgebaut werden konnte, ist er konstruktiv durchdacht. Einzige Schwachpunkte finden sich in den Gummielementen, die einer starken Belastung ausgesetzt sind und so zu Verschleiss neigen. Der grösste Nachteil dieses Antriebs ist jedoch sein hoher Preis in der Anschaffung, denn die vielen sehr präzise gearbeiteten Bauteile sind nicht billig in der Produktion.

Wir haben nun viele Antriebsformen gesehen. Die Reihenfolge, wie sie hier vorgestellt wurden, entspricht auch deren Erscheinen. Sie können sich so gut durch die Entwicklung denken. Mit dem Flexringantrieb endete auch der Bau von Lokomotiven in der Schweiz. Die Antreibe von modernen Triebzügen sind jedoch gleich aufgebaut und erlauben dort auch hohe Geschwindigkeiten.

Mittlerweile sind die Antriebe jedoch weitestgehend harmonisiert, so dass auch Hersteller auf dem Markt erschienen sind, die die modernsten Antriebe den Erbauern anbieten. So wird auch deren Preis gering gehalten, was dann letztlich dem Kunden zu gute kommt. Im Güterverkehr kommen aber aktuell Fahrzeuge zum Einsatz, die mit einem der ältesten Einzelachsantriebe ausgerüstet wurden.

Klar in dieser Aufzählung fehlen viele auch in der Schweiz entwickelte Antriebe, die Liste könnte noch beliebig erweitert werden. Dabei werden Sie aber feststellen, dass sich diese nur noch beim Ausgleich der Federung unterscheiden. Dort sind auch die grössten Probleme zu finden, denn die hohen Kräfte, die übertragen werden müssen bedingen hier präzise Arbeit.

Bei Diesellokomotiven hat sich der im Strassenverkehr sehr erfolgreich vertretene Gelenkwellenantrieb durchgesetzt. Moderne Lokomotiven dieser Baurichtung verwenden ausschliesslich nur noch diese Kraftübertragung. Die Umwandlung in elektrische Energie für den Antrieb arbeitete übrigens in der Schweiz bis zum Schluss mit dem Tatzlagerantrieb.