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Wagen: Fahrwerks–Grundlagen

Achslagerung und Drehgestelle

Diese und die vorherige Seite („Prinzipieller Aufbau von Fahrwerken”) gehören zusammen - Sie sollten beide gelesen haben, bevor Sie planen oder gar bauen.
Hier dreht es sich um die Aufhängung beziehungsweise Lagerung der Achsen bei zweiachsigen Modelleisenbahn–Wagen.

Der kleinste für Meterspur–Bahnen zugelassene Bogenhalbmesser beträgt 50 m. Umgerechnet auf 1:22,5 ergäbe sich ein Radius von 2,22 m.

Bei LGB® beträgt der Radius des kleinsten Gleisbogens nur etwa 60 cm. So enge „Kurven” durchfährt selbst ein Modell mit nur 3 m Vorbild–Achsstand nicht mehr, ohne zu klemmen. Daher haben die zweiachsigen Waggon–Modelle Einachs–Drehgestelle.

Diese Drehgestelle ermöglichen zwar theoretisch auch das Durchfahren noch viel engerer Bögen - sie haben aber auch einige Nachteile. Hier wird aufgezeigt, wie sich diese Mängel mildern oder gar ganz beheben lassen.

Die Lenkachsen haben - richtig angewendet - auch Vorteile. Sie ermöglichen ein wenig Modellbahn–Betrieb bei beengten Platzverhältnissen, beispielsweise im Winter in einer kleinen Wohnung, und sie verringern auch beim Radius 3 die Reibung.

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LGB®–Einachs–Drehgestelle: Beschreibung der Mängel

Die Einachs–Drehgestelle sind mit relativ viel Spiel (Luft) genau oberhalb der Achsen in deren seitlicher Mitte am Fahrwerk drehbar gelagert. Sie stützen sich oben auf einen dünnen, erhabenen Ring an der Bodenplatte des Waggon–Aufbaus ab.

An der Seite der Drehgestelle, die zur Pufferbohle hin weist, ist eine relativ klobige Kunststoff–Deichsel angespritzt, an deren Ende mit einer Schraube die Haken–/Bügelkupplung angebracht wird.

Schon die - auch akustisch - klapprige Anbringung der Drehgestelle lässt keine rechte Freude aufkommen.

Schwerer fällt jedoch ins Gewicht, dass die Achsen beim Schubbetrieb in einen undefinierten Zustand geraten. Genau genommen gilt das nur für gerade Gleisabschnitte. Bei Bogenfahrt neigen sie sogar dazu, sich zum Bogenäußeren hin zu drehen, also genau in die falsche Richtung. Das liegt daran, dass auf der äußeren Schiene ein größerer Weg zurück zu legen ist als auf der inneren. Das äußere Rad „bremst” und führt so zur Schrägstellung der Achse.

Bei der Konzeption der Breitenmaße waren die Nürnberger Konstrukteure arg großzügig. Da nützt es auch nichts, dass das um 1965 herum gewesen sein muss, denn diese Maße sind nach wie vor unverändert.

Zwischen Radlager–Bohrung am Drehgestell und der Radnabe liegen je fast 2 mm, die Achsen schauen auf der anderen Seite ein gutes Stück mehr aus dem Lager heraus. Dann kommt lange nichts und dann erst die Imitation der originalen Radaufhängung. Die Lagerwangen des Drehgestells selbst sind gut 3 mm breit. Auch der Naben–Überstand gegenüber der Außenkante des Radreifens ist mit rund 2,5 mm überflüssig groß.

Bei einer Konstruktion mit einem Drehgestell aus Metall - das bei gleicher Stabilität dünner gebaut werden kann - werden insgesamt maximal 6 mm je Seite gewonnen. Um dieses Maß können die Rahmenlängsträger bei Eigen– und Umbauten näher zusammen rücken. Werden maßstäblich dünne Achslager–Bleche aus Kunststoff oder Polystyrol selbst gebaut, darf's sogar noch etwas mehr sein.

 

Justierung oder Wahl der Radsätze

Noch etwas muss den ehemaligen Patentwerklern angekreidet werden: Die Radsätze sind oft ungenau justiert. Die Spurweite weicht entsprechend unseren Messungen gegenüber den Normen zuweilen um bis zu 0,6 mm nach unten und 0,2 mm nach oben ab. Viele Räder haben einen leichten Höhenschlag (wir haben schon fast 0,2 mm gemessen) und manche sogar einen Seitenschlag.

Dem ersten Übel ist leicht bei zu kommen. Fertigen Sie sich aus 3 mm–Blech (Messing oder Aluminium) eine Platte an, wie sie hier abgebildet ist. Das Langloch, das vom Rand zur Mitte führt, muss den Durchmesser der Kunststoff–Achshülle des Radsatzes in der Mitte haben, das kleine Loch etwa 3,2 mm Durchmesser (für die Achsstummel). Der Abstand der Plattenränder zu den Öffnungen sollte größer sein als in der schematischen Skizze.

Diese Platte können Sie nun auf den geöffneten Backen eines Schraubstocks oder einer geeigneten Holzunterlage auflegen. Um die Achsen nach innen zu treiben, die Spurweite also zu vergrößern, führen Sie die Achse am Langloch ein, sodass das Rad mit der Rückseite plan auf der Platte aufliegt. Dann bringen Sie durch leichte Schläge mit einem kleinen Hammer auf den Achsstummel den Radsatz "in Form". Keine Bange, die Achse ist aus Stahl und hält das ohne Schäden aus. Der Soll–Wert für das Radsatz–Innenmaß liegt bei 40,2 mm.

Ist die Spurweite hingegen zu groß, schieben Sie den Achsstummel in das Loch, sodass die Radnabe außen plan aufliegt, und bearbeiten den gegenüber liegenden Achsstummel. Achten Sie dabei darauf, dass die Räder mittig auf der Achse bleiben. Voilà!

Nun zwingt Sie allerdings keiner, die originalen LGB®–Radsätze zu verwenden - und wenn, sollte es die Metall–Ausführung sein.

Das Alternativ–Angebot am Markt ist leider nicht üppig. Doppelspeichen–Radsätze mit integrierter Stromabnahme bot früher Fremde Seite Dietz Modellbahntechnik an - die entsprachen denen von Brawa. Neben einigen deutschen Produkten gibt es beispielsweise auch die Tenmille–Räder aus England (Fremde Seite www.tenmille.co.uk). Weitere Bezugsquellen finden Sie in der Fremde Seite Hersteller– und Lieferanten–Datenbank, die das Fremde Seite Buntbahn–Forum mit der Fremde Seite IG Spur II aufgebaut hat.

Eine sicher nicht billige, aber technisch wie optisch befriedigende Alternative zeigt das Foto mit dem Doppelspeichen–Radsatz von Märklin® für die Nenngröße I (1:32, Regelspur, Spurweite auch 45mm). Er ist im Durchmesser vergleichbar und durchfährt LGB®–kompatible Weichen lediglich mit einem leichten Klackern - wegen der deutlich niedrigeren Spurkränze.

Die Märklin–Räder sind um Einiges sorgfältiger gearbeitet als die von LGB - und wesentlich zierlicher. Ein weiterer, großer Vorteil ist die einseitige Isolierung an der Nabe, was besonders für die Stromabnahme vorteilhaft ist. Und sie entsprechen bis auf die Radbreite den NEM.

Die Artikel–Nummern sind 588330 (ein Doppelspeichen–Radsatz) und 700440 (ein Scheibenradsatz). Für die MAXI–Bahn gibt es auch Radsätze mit acht einfachen Speichen (492900). Sie sind allerdings wegen der seltsamen Metall–Kunststoff–Bauweise nicht besonders schön. Die unverbindliche Preisempfehlung von Märklin® für die anderen Radsätze liegt bei über 20,- €. Im Handel sind sie oft günstiger zu haben.

In den Original–Drehgestellen sehen die Märklin®–Radsätze wegen des kleineren Durchmessers nicht gut aus. Der Abstand zu den Bremsklötzen ist zu groß. Auch würden für die Achsstummel 1,7 mm breite Abstands–Hülsen benötigt. Für Eigenbauten sind sie eine gute Wahl.

 

Dreipunkt–Lagerung

Zeichnung mit zwei Achsen, eine beidseitig und eine pendelnd in der Mitte gelagert.
[ ± ].

Ein Tisch mit drei Beinen kann nicht wackeln, egal, wie uneben der Untergrund ist. Zwischen zwei Beinen bildet sich eine Achse, um die sich der Tisch so drehen kann, dass das dritte Bein stets den Boden berührt.

Dieses Prinzip lässt sich leicht auf Waggon–Fahrwerke übertragen. Dadurch liegen alle Räder stets auf den Schienen auf. Das vermindert nicht nur die Gefahr von Entgleisungen durch auflaufende Räder, sondern verbessert auch das Abrollverhalten sowie natürlich eine Stromabnahme.

Eine der beiden Achsen wird starr gelagert. Das heißt in diesem Fall, dass das Fahrwerk mit einem Kreisring auf dem Drehgestell aufliegt (wie es bei den Original–Modellen der Fall ist). Dieser Kreisring sollte möglichst dünn und ausgerundet sein, damit die Reibung beim Drehen des Gestells nicht zu hoch wird. Er darf auch durchaus an mehreren Stellen unterbrochen sein, beispielsweise so, dass nur in den zur Längs– und Querachse diagonalen Ecken ein Stückchen stehen bleibt.

Beim anderen Drehgestell wird statt dessen ein dünner Streifen in der Mitte des Fahrwerks, parallel zur Fahrtrichtung, angebracht. Das Drehgestell kann dadurch quer zur Fahrtrichtung pendeln, wobei der Streifen den Drehmittelpunkt bildet.

Diese Auflager können aus etwa 1 mm starkem Material angefertigt werden. Das ergibt in der Summe einen Nutzen von etwa 2 mm, was auch für größere Gleisunebenheiten genügen sollte.

Tipp: So eine Allradauflage lässt sich leicht auch bei originalen LGB®–Wagen nachrüsten. Feilen oder schleifen Sie dazu von einem der Lagerringe die äußeren Teile ab und kleben Sie statt dessen in der Mitte einen dünnen Streifen Polystyrol auf.

 

Anfertigung neuer Einachs–Drehgestelle

Zunächst einmal muss am Fahrwerk ein Lagerdorn für die Einachs–Drehgestelle angebracht werden.

Bei Messing–Fahrwerken sollten Sie ein Drehteil mit einem 3 mm–Innengewinde einlöten (Außendurchmesser etwa 6 bis 8 mm). Am Drehgestell bringen Sie dann eine Hülse mit dem passenden Innendurchmesser an. Beide Teile sollten nicht zu hoch sein, vor allem nicht bei der pendelnden Achse, und benötigen genug Luft. Eine Höhe von 4 bis 5 mm genügt.

Zeichnung mit Lagerdorn, Hülse, Unterlegscheibe und Schraube.
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Bei Kunststoff–Fahrwerken kleben Sie in eine Bohrung der inneren Grundplatte ein Stück Polystyrol–Rundmaterial, zu dem es ein passendes Stück Rohr für das Drehgestell gibt. Bohren Sie mittig in das Kunststoff–Stück ein Kernloch für eine selbstschneidende Schraube und schneiden Sie das Innengewinde damit vor. Das muss geschehen, bevor Sie den Polystyrol–Stift einkleben, denn sehr wahrscheinlich wird sich sein Durchmesser durch die Schraube erweitern. Dadurch würde der Stift in der Hülse klemmen.

Tipp: Spannen Sie das Rundmaterial mit eingedrehter Schraube in das Futter einer Bohrmaschine im Bohrständer. Schleifen Sie dann bei laufender Maschine (niedrige Drehzahl) den Außendurchmesser mit einem Streifen Schleifpapier ab, bis die geplante Hülse wirklich leichtgängig über das Rundmaterial passt.

Zeichnung: Abwicklung (Kontur) des noch ungebogenen Drehgestells.
[ ± ].

Das Einachs–Drehgestell selbst sollte aus Messing–Blech entstehen. Eine Stärke von 0,8 mm genügt vollauf. Die Maßberechnung wird im übernächsten Abschnitt beschrieben. Die Skizze zeigt die Abwicklung der Teile.

Wenn Sie das Blech passend gesägt und versäubert haben, müssen die Streifen für die Achslager abgewinkelt werden. Das ist keine einfache Aufgabe. Da es hier leicht zu kleineren Abweichungen kommen kann, ist es eine gute Idee, die Wangen zuerst zu biegen (kleine Sägeschlitze an den Enden der Biegekante helfen dabei) und erst anschließend die Bohrungen für die Achszapfen anzubringen.

Glückliche Besitzer einer Drehbank können sich kleine Lagerbuchsen drehen und einlöten. Deren Tiefe ist mit 1,5 mm ausreichend bemessen. Die bei Fremde Seite Conrad unter der Nummer 23 70 27 lieferbaren Bundbuchsen aus Sinterbronze sind mit 4,5 mm viel zu tief, können aber eventuell gekürzt werden. Geeigneter erscheinen da schon die Radial–Kugellager mit Bundflansch, die nur noch 3 mm breit sind (21 52 28). Technisch gesehen genügt jedoch das 0,8 mm–Blech - wenn das Lager mit Druck–festem Fett abgeschmiert wird (zum Beispiel Fließfett).

 

Tipps & Tricks

Trick Nummer 1: Wenn die Achslagerung fertig gestellt ist, löten Sie auf der in Richtung Wagenmitte zeigenden Seite einen dünnen Blechstreifen (3 × 0,8 mm) mit einer 1 mm–Bohrung am Ende an. Diese Deichseln werden später über eine weiche Zugfeder verbunden. Bei geraden Strecken werden die Drehgestelle nun die Neigung haben, sich gerade zu stellen. Wird eines der beiden angelenkt, wird das andere Drehgestell die Neigung haben, sich in die entgegen gesetzte Richtung zu drehen, da die Deichsel in Richtung der seitlich ausgeschwenkten Feder gezogen wird. Dadurch werden die vorderen Achsen geschobener Wagen „richtig” angelenkt. Diese Technik ist auf dem Foto im letzten Abschnitt zu sehen.

Bei Kunststoff–Drehgestellen können Sie diese Deichseln ankleben und eventuell verstiften.

Eine starre Anlenkung, beispielsweise über eine diagonale Stange zwischen den entgegen gesetzten Seiten der Drehgestelle, ist nicht zu empfehlen. Damit können die Drehgestelle nämlich nicht unterschiedliche Winkel einnehmen, was am Anfang oder Ende von Gleisbögen jedoch nötig sein kann.

Trick Nummer 2: Bringen Sie auf der Seite des Drehgestells, die Richtung Pufferbohle zeigt, eine möglichst kleine Aufnahme für die eigentliche Kupplungs–Deichsel an. Wenn Sie Ihr Modell später einmal doch mit „richtigen” Kupplungen ausstatten wollen, können Sie die klobige Kupplungsdeichsel einfach abschrauben. Die Verschraubung sollte tunlichst von der Fahrwerks–Unterseite aus erfolgen.

Trick Nummer 3: Unterbrechen Sie die inneren Rahmenlängsträger etwas außerhalb des Umfangs der Drehgestell–Grundflächen. Kleben oder löten Sie dann die Füllstücke auf diese Grundplatten, sodass diese sich mitdrehen können. Diese Teile müssen um die Materialstärke des Drehgestells und die der Auflager weniger hoch sein als die „festen” Profile außerhalb der Drehgestelle.

Im Betrieb fallen die kurzen Unterbrechungen später kaum auf, und Sie haben den Vorteil, dass Sie die Drehgestelle durch Lösen einer Schraube einfach nach unten heraus nehmen können - beispielsweise zu Wartungs–Zwecken.

Trick Nummer 4: Wenn Sie Metall–Radsätze von LGB® verwenden, sägen Sie zunächst einmal vorsichtig etwa 1 mm vom äußeren Überstand der Radnaben ab. Bei der Montage legen Sie dann eine Unterlegscheibe M3 auf die Achsstummel. Das vermindert die Reibung in Gleisbögen.

Kürzen Sie die nun noch längeren Achsstummel auf etwa 3mm. Das weiche Eisen lässt sich recht gut sägen.

Daraus ergibt sich eine benötigte lichte Weite von etwa 55 bis maximal 58 mm zwischen den Achshalte–Streifen der Drehgestelle.

 

Maßberechnung für Einachs–Drehgestelle

Die Berechnung der Höhenmaße ist keine ganz so triviale Aufgabe, wie es zunächst scheint. Dem Verfasser sind dabei auch schon öfter Fehler unterlaufen. Die folgende Tabelle listet die wichtigen Maße auf.

BezeichnerMaßbeschreibung
DRaddurchmesser am Laufkreis
rRadius am Laufkreis
PStärke einer inneren Grundplatte, wenn vorhanden, sonst 0
LStärke der Auflager der Drehgestelle
EMaß Oberkante Drehgestell bis Mitte Achsbohrung
HHöhe der Fahrwerksoberkante über Schienenoberkante (SO)
GMaterialstärke des Einachsdrehgestells

Gesucht wird zunächst einmal das Maß E, da es für die Anzeichnung des Blechs relevant ist. Die Formel lautet E = H - r - P - L.

Beispiel

Angenommen sei eine Fahrwerksoberkante, die 830 Vorbild–mm über SO liegt (36,9mm im Modell, Maß H). Das Rad habe einen Durchmesser D von 31mm, was 15,5mm Radius r ergibt. Die innere Grundplatte P sei 2 und die Auflage Lmm stark.

Dann beträgt der Abstand zwischen der Drehgestell–Oberkante und der Mitte der Achsbohrung E = 36,9 - 15,5 - 2 - 1 = 18,4 mm.

Mit den Radsätzen von LGB® wird es da schon nichts mehr. Deren Spurkranz–Durchmesser beträgt nämlich 37 mm (18,5 mm Radius). Damit würden die Spurkränze schon um 0,1 mm über die Oberkante des Drehgestells hinaus ragen. Suchen Sie sich also ein anderes Vorbild, eine andere Bauweise oder andere Radsätze (zwinker) .

Berechnung für die Kupplungs–Deichsel

Gemäß Werksnorm soll die Oberkante des Kupplungsbügels 22,3 bis 22,9 mm über der Schienenoberkante liegen. Das relevantere Maß beim Eigenbau ist die Höhe der Fläche, auf der die Halter der Kupplungsbügel von unten festgeschraubt werden. Diese liegt um 2,2 mm tiefer (bei knapp 8 mm Breite der Aufschraub–Deichsel), sodass sich ein Maß von 20,1 bis 20,7 mm über SO ergibt.

Hier wird nun die Differenz K zwischen der Unterkante der oberen Drehgestell–Fläche und dieser Auflage–Fläche gesucht. Um dieses Maß muss die Kupplungsaufnahme tiefer als die Unterkante liegen. Für die Berechnung muss nun auch die Stärke G des Drehgestells bekannt sein. Um beim Beispiel zu bleiben, sei ein Blech von 0,8 mm Dicke angenommen.

Die Formel lautet: K = r + E - G - (20,1 bis 20,7, 20,4 im Mittel). Im konkreten Fall ergibt sich K = 15,5 + 18,4 - 0,8 - 20,4 = 12,7 mm.

Sie können auch vom Maß H (Rahmen– bis Schienenoberkante) aus rechnen. Dann gilt: K = H - P - L - G - 20,4, also K = 36,9 - 2 - 1 - 0,8 - 20,4 = 12,7 mm.

 

Zweiachsige Drehgestelle

Der Aufbau von Fahrwerken für zweiachsige Drehgestelle unterscheidet sich ganz erheblich von dem für zwei– und dreiachsige Wagen.

Bei Drehgestell–Wagen ist wichtig, dass eine Drehgestell–Wange quer zur Fahrtrichtung pendelnd gelagert ist. Hoch ist hier LGB zu preisen, um es (fast) mit Wilhelm Busch auszudrücken. Bei der Konstruktion der vierachsigen Wagen mit Diamond–Drehgestellen wurden nämlich die wichtigen kontruktiven Grundsätze berücksichtigt. Die Fahrzeuge haben tatsächlich eine funktionierende Allrad–Auflage.

Dabei ist jeweils eine Blende eines Drehgestells kippbar. Das eine Gesamt–Drehgestell ist quer zur Fahrtrichtung, das andere parallel dazu kippbar gelagert, also ganz so, wie es sein soll. Diese Bauweise sollten Sie auch bei Eigen–Anfertigungen berücksichtigen.

Leider haben nicht alle Drehgestelle der ehemaligen Patentwerkler diese Vorzüge. So kommt der bekannte Wagen der „Barmer Bergbahn” mit steifen Blenden daher (siehe zweite Abbildung dieses Abschnitts).

Die Höhenmaße der Auflager hängen stark vom verwendeten Drehgestell–Typ (und natürlich wieder von der Höhe der Fahrwerks–Oberkante über SO, Schienenoberkante) ab. Daher können hier keine pauschalen Ratschläge gegeben werden.

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