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Lenkachsen

[139] Lenkachsen, Einzelachsen von Eisenbahnfahrzeugen, deren Verbindung mit dem Rahmenbau die radiale Einstellung in Krümmungen gestattet.

Diese wird bei den Hinterachsen in ähnlicher Weise hervorgerufen wie bei einem Straßenfuhrwerk, dessen Hintergestell durch einen Drehzapfen mit dem Vordergestell verbunden ist. Wird bei einem solchen Fuhrwerk das Vordergestell in einem bestimmten Bogen geführt, so stellt sich die Hinterachse radial. Bei einem Eisenbahnfahrzeug übernimmt in der Krümmung der an die äußere Schiene anlaufende Spurkranz des äußeren Vorderrads die Führung, während die Hinterachse sich radial zu stellen sucht, wodurch der Spurkranz des inneren Rads an die innere Schiene gepreßt wird. Dies geschieht auch dann, wenn das äußere Rad dieser Achse auf einem kleineren Laufkreis läuft als das innere. Bei einem Eisenbahnfahrzeug wird das Bestreben der Hinterachse, sich radial einzuteilen, durch das Anlaufen des Spurkranzes des inneren Rads an der inneren Schiene begrenzt. Der Spurkranz des äußeren Rads der Vorderachse wird bei im Rahmen parallel gelagerten Achsen, also bei einem steifachsigen Fahrzeug, hiedurch unter größerem Winkel gegen die äußere Schiene gedrängt, wodurch der Widerstand vermehrt wird. Läßt nun die Verbindung der Achsen mit dem Rahmen eine gegenseitige Drehung zu, so wird sich die Hinterachse durch das Anpressen des Spurkranzes radial stellen, während die Vorderachse bei genügend großer Geschwindigkeit und nicht zu starker Ueberhöhung, also bei genügendem Seitendruck, durch Abrollen des äußeren Rads auf einem in der Hohlkehle des Spurkranzes liegenden Laufkreis in radialem Sinn abgelenkt wird. In scharfen Krümmungen von 300 m und weniger mit starker Ueberhöhung tritt die Radialstellung der Vorderachse erfahrungsgemäß nur unvollständig ein.

Derartige unabhängig voneinander sich einstellende Endachsen eines Eisenbahnfahrzeugs heißen freie Lenkachse u. Um mit Sicherheit die Vorderachse zur Einstellung zu bringen, werden die Achsbüchsen der Vorder- und Hinterachsen in geeigneter Weise durch Gestänge verbunden. Solche Lenkachsen heißen gekuppelte oder zwangsläufige Lenkachsen Die radiale Einstellbarkeit wird bei freien Lenkachsen stets dadurch erreicht, daß man den Achsbüchsen Spielraum in den Achshaltern gibt. Bei gekuppelten Lenkachsen geschieht dies in gleicher Weise, oder aber man ordnet die Achshalter in besonderen Drehrahmen an, die die Achsbüchsen mitnehmen.

Die Räder einer Eisenbahnachse haben bei freiem Rollen das Bestreben, in der Ebene ihrer Laufkreise zu verharren. Es bedarf daher einer Vorrichtung, um die radial gestellten Lenkachsen beim Eintritt in die Gerade in die normale Stellung zum Rahmenbau zurückzubringen. Diese Mittelstellung wird gegenwärtig durchweg durch pendelndes Federgehänge erreicht. Der Rahmenbau wird, wie dies schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, an den Enden der mit den Achsbüchsen seit verbundenen Tragfedern pendelartig aufgehängt. Bei normaler Stellung der Achse (Mittelstellung) sind die beiden Pendel gegen die Mitte gleich geneigt, die aus der Belastung resultierenden, an den Federaugen angreifenden Horizontalkräfte sind daher gleich groß und heben sich auf. Bei Radialstellung einer Achse werden die Achsbüchsen etwas seitlich verschoben. Die Pendel erhalten ungleiche Neigung, die an den Federaugen wirkenden Horizontalkräfte werden ungleich und suchen sich auszugleichen und die Achsbüchse in die Mittelstellung zu bringen. Dies geschieht, sobald beim Eintritt in die Gerade das innere Rad der Hinterachse nicht mehr an die Innenschiene angepreßt wird. Je flacher die Stellung der Pendel und je geringer ihre Länge ist, desto energischer geschieht die Rückstellung in die Mitte, um so größer wird aber auch die zur Radialstellung erforderliche Kraft und um so unvollständiger wird daher die Radialstellung in schärferen Krümmungen.

Die Anwendung von Lenkachsen gestattet größere Radstände; aber auch für kleinen Radstand werden Lenkachsen empfohlen. Nach § 123 der Technischen Vereinbarungen ist das [139] Befahren von Krümmungen mit 180 m Halbmesser bei festem Radstand nur noch mit Wagen von höchstens 4,5 m Radstand zulässig, während bei Lenkachsen der Radstand 9 m betragen kann. Der Verein deutscher Eisenbahnen hat für die Konstruktion der Lenkachsen besondere Vorschriften gegeben, die im wesentlichen die §§ 124–126 der Technischen Vereinbarungen enthalten. Die einzelnen Konstruktionen sind von der technischen Kommission des Vereins zu genehmigen, um für den Verkehr auf den Vereinsbahnen zugelassen zu werden. Diese Achsen heißen Vereinslenkachsen.

Die Anordnung von freien Lenkachsen der Personenwagen der preußischen Staatsbahnen ist in Fig. 3 dargestellt. Der Federbund hat einen starken Drehzapfen über dem Achslager, die Aufhängung an den Federenden geschieht durch einen Ring. Die Aufhängung geschieht auch in andrer Weise durch Laschen, Kettenglieder oder längliche Ringe, wie Fig. 4 zeigt. Ringe und Kettenglieder lassen kleine Querbewegungen zu, was bei Laschengehängen nicht möglich ist. Bei letzteren müssen daher die Federn auf den Achsbüchsen drehbar gelagert sein. Die geringste zulässige Neigung der Gehänge ist 30°. In Süddeutschland wendet man wegen der schärferen Krümmungen stärker geneigte Gehänge an, um eine geringere Mittelstellkraft und bessere Einstellung in scharfen Krümmungen zu erzielen. Güterwagen erhalten stets Laschengehänge mit 45–60°.

Bei dreiachsigen Fahrzeugen mit freien Lenkachsen braucht die Mittelachse nur quer verschiebbar zu sein. Die Verschiebbarkeit muß so groß sein, daß Krümmungen mit 180 m Halbmesser durchfahren werden können (s. § 3012) der Eisenbahnbau- und Betriebsordnung.[140]

Gekuppelte oder zwangsläufige Lenkachsen kommen sowohl bei zweiachsigen als bei dreiachsigen Eisenbahnfahrzeugen zur Anwendung. Bei zweiachsigen Fahrzeugen wird die Vorderachse von der Hinterachse aus radial gestellt, bei den dreiachsigen Wagen wirkt bei der Radialstellung die Verschiebung der Mittelachse mit. Beispiele von zweiachsigen Wagen mit gekuppelten Lenkachsen zeigen die Fig. 5–7. Bei den Wagen Fig. 5 wird die radiale Einstellung von den Achsbüchsen der Hinterachse auf jeder Seite des Wagens auf die Achsbüchsen der Vorderachse durch Lenkstangen und einen zweiarmigen Hebel übertragen. Die beiden Hebel sitzen auf einer gemeinsamen Achse, auf der einen Seite befinden sich die Lenkstangen 1 und 2, auf der andern die Lenkstangen 3 und 4. Die Anordnung Fig. 6 unterscheidet sich von der vorigen nur durch die Art der Uebertragung auf die Vorderachse, Hierzu sind hier zwei um senkrechte Zapfen schwingende dreiarmige Hebel gewählt, deren mittlere Arme an den Enden in ovalen Löchern gelenkartig ineinander greifen, während die beiden andern Arme vermittelst Lenkstangen mit den Achsbüchsen verbunden sind. In Fig. 7 sind über den Achsen besondere Drehrahmen angeordnet, die an den Langträger aufgehängt sind und die sich um einen senkrechten Zapfen drehen, der im Untergestell über der Achsenmitte gelagert ist. Beide Rahmen sind durch eine diagonal gerichtete Lenkstange verbunden, durch die die radiale Einstellung der Hinterachse auf die Vorderachse übertragen wird. Statt der diagonalen Lenkstange können hierbei auch, wie in Fig. 5, Lenkstangen mit einem Doppelhebel zur Anwendung kommen. Bei dreiachsigem Wagen mit gekuppelten Lenkachsen geschieht die radiale Einstellung der Endachsen hauptsächlich durch die in seitlich verschiebbarem Mittelgestelle gelagerten Mittelachsen, wie in Fig. 8 und 9, durch dreiarmige Winkelhebel oder wie in Fig. 10, wo die Endachsen in Drehrahmen gelagert sind, durch diagonale Lenkstangen, die Wirkungsweise ist ohne weitere Erklärung ersichtlich. Bei den Konstruktionen, wie Fig. 8 und 9, sind die Winkelverhältnisse so zu wählen, daß sich verhält e : e₁ = ¹/₂ r : b, wo e die seitliche Verschiebung der Mittelachse, et die Verschiebung der Endachsbüchsen in radialem Sinn, r den Radstand und b den Abstand der Achsbüchsmitten auf der Achse bezeichnet. Eine weitere, in gleicher Weise wirkende Anordnung von Claminson, die in England mehrfach ausgeführt ist, ist aus Fig. 11 ersichtlich.

Literatur: Eisenbahntechnik der Gegenwart, Bd. 1, Das Eisenbahnmaschinenwesen, 1. Abschnitt, 2. Teil, Die Wagen, Bremsen u.s.w.; Roll, V., Encyklopädie des gesamten Eisenbahnwesens, Organ für Fortschritte des Eisenbahnwesens, sowie die sonstigen Zeitschriften, welche beim Artikel Lokomotive angeführt sind.

Kübler.

Fig. 1 und 2., Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5., Fig. 6., Fig. 7.

Fig. 8., Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.