Zahnradbahn der Spurweite 7 1/4" ?

  • Hallo zusammen.

    Als erstes einmal ein gutes "neues" Jahr.
    Ich will hier jetzt keine lange Ausführungen machen, aber ich habe folgendes festgestellt:
    Will ich bei mir daheim, und sei es nur für Testzwecke, einen Rundkurs oder längere Strecke bauen, komme ich nicht an einem Zahnstangenabschnitt vorbei.
    Das Gelände ist halt so...

    So weit so gut, bezüglich Rollmaterial macht es das Ganze spannender für mich, und ich bin scheinbar nicht der Erste.
    Eine entsprechende Norm für das Zahnradsystem nach Abt im Maßstab 1:5,4 habe ich auch gefunden. (https://silo.tips/download/norm-…im-massstab-154)
    ABER
    Nur läuft die HG3/4 von Balson im "Swiss Vapeur Parc" offensichtlich (nach Videos und Fotos) nicht auf diesem System. Das scheint eine ganz normale Zahnstange zu sein.

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    Ebenso wie bei der "Beamish Cog Railway"
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    Weiß jemand zufällig was da in der Praxis und überwiegend bei der Spurweite 7 1/4 verwendet wird?
    Es gibt ja neben Abt auch noch andere Zahnradsysteme.
    Ist überhaupt irgendwo ein Zahnradsystem im Maßstab 1:5,4 laut verlinkter Norm im Einsatz oder ist diese Norm eine rein theoretische Abhandlung ohne Anwendung in der Praxis?
    Gibt es vl. irgendwo eine Liste von Anlagen mit Zahnstangen-Abschnitten?

    Vielen Dank im voraus und viele Grüße, Florian

  • Hallo Florian,
    die Zahnstange im Swiss Vapeur Parc ist meines Wissens schon vor 2007 verlegt worden und entspricht dem System von Roll.
    Die Beamish Cog Railway existiert nicht mehr, zumindest das im Web zu findende Video vom November 2023 zeigt eine demontierte Drehscheibe und rückgebaute Gleise. Die Anlage soll 2022 umgezogen sein. Ob sie am neuen Standort wieder aufgebaut wurde, ???
    Nach dieser Norm soll es eine Versuchsstrecke gegeben haben.
    Die breite Zahnstange (20mm) wie im Swiss Vapeur Parc ist natürlich teurer in der Herstellung und auch ein Verlegen in Kurven setzt entsprechendes Werkzeug voraus, als die nur 6mm breiten Zahnstangen nach dieser Norm. Letztlich musst du für dich entscheiden, will ich mit meiner Lok auch mal auf anderen Anlagen mit Zahnstange fahren dann musst du dich an die Maße nach von Roll halten. Nur für mich privat würde ich nach dieser Norm bauen. Auch setzt sich Schmutz in diesen schmalen Zahnstangen weniger fest als in der breiten Zahnstange .
    Volker

  • Ja mir gefällt das auch bezüglich Schmutz besser, und finde die Norm extrem gut aufbereitet. Deshalb würde ich gerne nach dieser Norm bauen.
    Die Frage ist gibt es Anlagen die nach dieser Norm gebaut wurden auf der ich dann auch fahren könnte? Wenn das Fahrzeug mehr als Adhäsionsbetrieb kann würde ich das glaube ich schon auch auf anderen Anlagen nützen wollen...
    Alternativ kann ich jetzt noch so konstruieren das ich das Zahnrad tauschen kann, wenn sich der Aufwand "im Betrieb" lohnt.

  • Hallo, es gibt min 4 Anlagen in der Schweiz, die nach von Roll gebaut sind (SVP, Gurten, Chärnsmatt, Verkehrshaus der Schweiz). Norm ist nach NEM. Ball hat seine Loks auch nach dieser Norm gebaut. Die Zahnstange in der Chärnsmatt hat glaub eine Breite von 12mm. Das konnte vor Ort gebogen werden, inkl Gleisprofil. Das geht sehr gut. Auch die Gefällsbrüche sind einfach zu biegen.


    Grüsde René

    Mit der Erfindung der Dampfmaschine ist es dem Menschen gelungen, einem klumpen Metall Leben einzuhauchen. 8) :thumbup: :thumbup:

    liliputbahn-chaernsmatt

  • Hallo René,

    herzlichen Dank für deine Antwort.
    Basis ist also diese NEM 121? https://morop.org/downloads/nem/de/nem121_d.pdf

    Finde das jetzt sehr unübersichtlich in dieser Norm und den Hinweis auf die Norm von Balson bei Nenngröße Xm sehr verwirrend!!
    System Abt hat ja nach der oben verlinkten Balson-Norm ein Modul von 7 bei Spurweite 7 1/4 Zoll.
    Nenngröße X laut Tabelle im NEM 121 wäre Normalspur im Maßstab 1:5,5 auf Spurweite 10¼ Zoll bei System Abt dann also Modul 7 bei System Roll Modul 6.
    Xm fährt aber auf 7 1/4 Zoll also auf Gleisen der "Nenngröße VII" wonach das Modul 4 bei System Roll Modul 5 bei System Abt sein müsste.

    Warum frage ich da jetzt so blöd?
    Weil es in Modul 4 jede Menge Zahnstangen für Torantriebe (auch in 12mm Breite) zum Teil sehr günstig gibt.

    Es erschließt sich somit für mich aus der NEM leider gerade nicht welche Zahnstange bei den Gleisen mit 184mm Spurweite verbaut wurden/werden bzw. stimmen die zwei Normen (Balson und NEM) zumindest beim System Abt da nicht überein.

    Wenn jetzt meine Vermutung stimmt, dass laut NEM bei 7 1/4 Zoll und dem System Roll Zahnstangen mit Modul 4 verbaut werden, müssten solche Torantriebs-Zahnstangen passen?
    https://www.ebay.de/p/1357716963?iid=302273237657
    8m für 32€ wäre ja wirklich ein guter Preis... ^^^^

    MFG Florian

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    Hallo Florian,

    Mir ist keiner bekannt, der Lok's mit der "Norm der Zahnstange im Massstab 1:5,4" gebaut hat.

    Alle Zahnradlok's von Balson, vom Swiss Vapeur Parc und meine Zahnradlok's sind mit der "Norm von Fred Stauffer gebaut"

    Die Norm hat eine Zahnteilung von 20mm, einen Flankenwinkel von 14 ½ Grad,

    Zahnbreite 18mm

    16mm ist die Eingriffslinie über dem Schienenprofil.

    Der Swiss Vapeur Park hat eine 15mm Dicke Zahnstange, gelasert.

    Die Zahnräder würde ich entweder in Amerika Kaufen, DP 4 ist die richtige grösse. Oder selber Fräsen.

    Ich habe mir für zuhause 4 Teststücke Zahnstange gekauft, laser geschnitten, damit ich das Zahnrad einstellen kann. Ich würde dir unbedingt empfehlen das Zahnrad höhenverstellbar zu verbauen, an der Lok. Und die Federung der Lok darf nicht zu weich sein. Das Zahnrad darf maximal 2mm Spiel haben.

    Wichtig ist auch eine gute Bremse, am besten 2 unabhängige Bremsen. Ich habe in meinen Loks jewils eine Adhäsionsbremse von Hand und mit Druckluft und zusätzlich noch eine Bremse mit Druckluft Direkt auf das Zahnrad.

    Ich transportiere aber auch Personenzüge, Sicherheit ist immer die höchste Priorität.

    Bedenke auch das der Antrieb sehr Leistungs intensiv ist. Ich habe 1.5 kW Verbaut und fahre mit 24V. Meine Lok Fährt maximal 9 km/h

    Ich habe bisher jeweils 2 voll beladene 1.8m lange Personenwagen über die Zahnstange gezogen. Das Funktioniert braucht aber massivst Batterien.

    Ich bremse Elektrisch mit der 4QD Steuerung bei der Talfahrt und kann so einen Grossteil der Energie wieder in die Batterie einspeisen.

    Die Schwarze Dampflok fuhr soweit ich weiss auch schon in der Chärnsmatt, die ist von Fred Stauffer. Im Swiss Vapeur Parc fuhr diese auch bereits.

    Meine He 2/2 fuhr bisher nur im Swiss Vapeur Parc. Bisher ohne Probleme.

    Gruss Kevin

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  • Hier noch 3 Videos eines von der Dampflok und 2 von der He 2/2

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    Gruss Kevin

  • Hallo Kevin,

    vielen Dank für deine ausführliche Antwort.
    Da stellt sich bei mir wie so oft die Frage, wann darf sich eigentlich eine Norm, Norm nennen? :D

    DP4 ist halt für mich als Europäer das schlechteste was es werden konnte. :(
    Nehme an das Fred Stauffer sich mit seiner Norm an der Zahnradbahn im Beamish Museum orientiert hat?

    Ich glaube ich werde mich an die "NEM" nach meiner Auslegung halten, da es in Modul 4 wirklich sehr viel Zeug zu sehr guten Preisen gibt. Vor allem auf Alibaba hab ich da jetzt Zahnstangen bereits ab 2-3€/m gesehen! Da kann man auch in Kauf nehmen, dass die Zahnstange das Verschleißteil ist (nehme an, dass die Zahnstangen für Torantriebe nicht zwingend aus Ck45 sind) und 100St bzw. Meter kaufen ohne Privatkonkurs anmelden zu müssen!

    Darüber hinaus werde ich die Lok so konstruieren, dass ich das Zahnrad mit einem überschaubaren Aufwand tauschen kann. Bei den Wagen reicht eigentlich einer mit einem tauschbaren Brems-Drehgestell. Und man kann ja noch immer ohne Umbau im reinen Adhäsionsbetrieb auf anderen Anlagen fahren.

    Viele Dank für die Antworten bis jetzt. Die haben mir schon sehr geholfen!

  • Hallo Florian,

    Du hast recht, Hans Fred Stauffer war etwa "amerikanisch" ausgerichtet. Eine Norm ist eine Norm, sobald es niedergeschrieben ist, sich "alle" daran halten und somit ein Austausch möglich ist. Wie gesagt, es geht nur um den Austausch. Vor ca. 20 Jahren ist so diese Norm zusammengekommen. Ich hatte die Masse gerade nicht mehr im Kopf, aber da wurde oben ja eine Antwort geschrieben. Zu den Kosten: Die Zahnstange in der Chärnsmatt ist aus "normalem" ST37 Blech gelasert. Das ist relativ Kostengünstig, da die Höhe auch gleich passt und die Bohrungen zur Befestigung gleich mit gelasert sind. Es gibt in der Schweiz ein Hersteller, der noch ein Fräser für das Herstellen dieser Zahnräder hat. Unser Hobby hat halt ein relativ "grosses" Preisschild.

    Wenn Du noch mehr Infos brauchst und evtl. Dateien gerne persönlich.

    Gruss René

    Mit der Erfindung der Dampfmaschine ist es dem Menschen gelungen, einem klumpen Metall Leben einzuhauchen. 8) :thumbup: :thumbup:

    liliputbahn-chaernsmatt

  • Hallo Florian,
    Achtung, ich glaube in Beitrag #6 ist ein Fehler.
    Kevin schreibt dass die Zahnteilung der Zahnstange 20mm beträgt. Das Zahnrad Größe DP4 sei.
    DP steht für Diametral Pitch und gibt an wieviel Zähne pro Zoll vorhanden sind. DP4 = 25,4 / 4 = 6,35mm 1/4-Zoll. Glaube kaum dass das in eine Teilung 20mm passt. Ich hätte eher mit DP1,27 gerechnet. Auch beim Flankenwinkel achtgeben, Standart ist 20°, gibt es aber auch mit 15°.
    Modul 4 passt auch nicht, das hat bei Zahnrädern 12,56mm Zahnabstand, ein annähern passendes Modul wäre 6,37.
    Modul 4 hat 6,35mm Zahnabstand. Für einen Torantrieb, bei dem die Zahnstange meist hängend mit Zähnen nach unten am Tor montiert ist funktioniert dies Outdoor. Aber als Zahnstange mit nach oben zeigenden Zähnen? Ich glaube das wird ziemlich holprig wenn Laub und Schmutz sich in den Zähnen absetzt. Oder willst du noch eine Zahnputzmaschiene bauen die vor jedem Fahrtag die Zähne reinigt?

    Volker

    Einmal editiert, zuletzt von Volker Schulze (16. Januar 2024 um 15:19)


  • DP steht für Diametral Pitch und gibt an wieviel Zähne pro Zoll vorhanden sind. DP4 = 25,4 / 4 = 6,35mm 1/4-Zoll. Glaube kaum dass das in eine Teilung 20mm passt.

    Hallo Volker, also ich glaub schon, dass das stimmt.

    DP4 = 1 inch / 4 = 6.35mm
    6.35 x Pi = 19,95 ~ 20mm Zahnteilung

    Ja ich nehme auch an, dass das mit Modul 4 und 12.56mm Zahnteilung ein Problem sein könnte.
    Ich werd das wahrscheinlich in Kauf nehmen. Mit einem Besen ist man da ja gleich drüber gegangen und ich nehme nicht an, dass ich soo oft fahren werde.
    Bin eher der Werkstatt-Mensch ;)
    Das fahren hat für mich nicht so den Reiz.

  • Der Inhalt kann nicht angezeigt werden, da Sie keine Berechtigung haben, diesen Inhalt zu sehen.
    hier noch ein Zahnrad

    Mit der Erfindung der Dampfmaschine ist es dem Menschen gelungen, einem klumpen Metall Leben einzuhauchen. 8) :thumbup: :thumbup:

    liliputbahn-chaernsmatt

  • Soweit ich weis, geht die Zahnradbahn Norm für 7,25 Zoll Modelle, auf Maschineningenieur Hans Ulrich Aeberhardt aus Hilterfingen zurück.
    Er hat vor ca.50 Jahren die aller ersten Modell Zahnraddampfloksloks im Masstab 1:5,4 gebaut.

  • Das stimmt so nicht. Hansueli hat Loks mit System Abt gebaut.

    Mit der Erfindung der Dampfmaschine ist es dem Menschen gelungen, einem klumpen Metall Leben einzuhauchen. 8) :thumbup: :thumbup:

    liliputbahn-chaernsmatt

  • Hallo René,
    dann ist ja die Norm die Florian in #1 nennt genau die für Loks System Abt nach Hansueli, er wird sogar auf Seite 1 Absatz 2 nammentlich genannt. Interessanterweise wurde diese Norm in 2006 in Bouveret, die eine Zahnstange nach van Roll nutzen, diskutiert und niedergeschrieben.
    Volker

  • Hallo zusammen,

    Ich muss hier etwas präzisieren. Mein vorheriger Post wurde schnell von unterwegs gepostet. Hansueli hat vor ca. 50 Jahren Loks mit System Abt gebaut, modellmässig. Auch die Zahnstange ist modellmässig. Als dann in den 2000er Jahren der Wunsch nach Zahnradbahnen aufpoppte (initiert durch Hans Fred Stauffer) war schell klar, dass eine modellmässige Abt Zahnstange einem Dauerbetrieb wie im Swissvapeurparc oder den anderen Anlage nicht standhält. Die "Zähne" sind einfach zu klein und können die Kräfte auch nicht aufnehmen. Daher wurde die "neue" Norm nach von Roll (Stauffer) kreiert. Die grosse Lok (Hgm 4/4) in der Chärnsmatt ist alleine schon 1.4t schwer, der ganze Zug bis zu 4.5t. Aus diesem Grund wurde dies so Entschieden und gebaut. Es fand damals eine kleine "Konferenz" statt, welches System umgesetzt werden soll.$

    Grüsse René

    Mit der Erfindung der Dampfmaschine ist es dem Menschen gelungen, einem klumpen Metall Leben einzuhauchen. 8) :thumbup: :thumbup:

    liliputbahn-chaernsmatt

  • Die "Zähne" sind einfach zu klein und können die Kräfte auch nicht aufnehmen. Daher wurde die "neue" Norm nach von Roll (Stauffer) kreiert. Die grosse Lok (Hgm 4/4) in der Chärnsmatt ist alleine schon 1.4t schwer, der ganze Zug bis zu 4.5t.

    Also laut Norm sollte das schon möglich sein:

    "Überschlagsmässige Berechnungen haben ergeben, dass ein Zahn der Zahnstange mit der in dieser Norm beschriebenen Form, einen Zug von mehr als vier Tonnen Gewicht in einer Steigung von 100 Promille statisch halten kann."

    Die Lok müsste zwei Zahradpaare haben, jeder wagen ein Paar... also da ist auch noch viel Sicherheit dabei.

    Aber ich nehme an, dass diese Art der Zahnstange auch zu aufwendig und teuer gewesen wäre.


    Mfg Florian

  • Hallo zusammen,

    bin gerade am tüfteln, und ich glaub, jetzt nachdem ich mir das mal aufgezeichnet habe, dass wirklich die verwendete Norm nach "Fred Stauffer" das vernünftigste ist. Das mit den Tor-Zahnstangen schaut nicht vernünftig aus.

    Um wie viel % dürfen eigentlich die Treib- und Kuppelräder größer sein als die Zahnräder wenn es sich um eine Konstruktion wie bei der gezeigten O&K, der kleinen schwarzen Dampflok, oder der "Rosa" handelt?
    Ich nehme mal an, dass sie auf jeden Fall größer sein müßen, und dann einfach in den Schlupf gehen im Zahradabschnitt. Kleiner wäre ja blöd da die Lok dann zu 100% in der Zahstange hängen würde, ja die Räder sogar "mitgeschleift" werden müssten... (weil zu langsam)

    MFG Florian

  • Hallo Florian,

    nur wenn Teilkreis des Zahnrades und Lauffläche Rad identisch sind (bei der Rosa mit 875mm gegeben) hast du keinen Schlupf. Bei Montage des Zahnrades auf der Radachswelle bedeutet dies aber dass die Zähne unter doe SOK reichen und du mit dem Zahnrad an Weichen hängen bleibst. Der Teilkreis liegt bei "Stauffer" ca 15mm oberhalb der SOK, damit scheidet ein Zahnrad auf der Radwelle definitiv aus. Du benötigst eine eigenständige Zahnradwelle. Das Zahnrad größer machen und Schlupf an den Rädern? Wie schwer ist die Lok? bei einem Stahl/Stahl Reibungskoeffizienten von 0,2 kannst du dir ausrechnen welche Leistung du dann nur zur Überwindung des Schlupfs benötigst. Vom Verschleiß an Schiene und Rädern gar nicht zu reden.

    Volker

  • Das ist mir schon klar, dass das der Teilkreis 15 (bzw. 14+2mm) über der SOK liegt. Geht ja auch aus der Zeichnung hervor.
    Ist aber für meine Frage auch nebensächlich da ja das Zahnrad höhenverstellbar ist.

    Auch wenn bei der Rosa der Treibraddurchmesser und und der Teilkreisdurchmesser identisch angegeben sind, kann das in der Praxis nicht so sein. Den dann hätte man keinerlei Möglichkeit die Räder nachzudrehen und müsste bei der ersten kleinen Abweichung / Flachstelle etc. die Radreifen tauschen, dass man immer genau am Teilkreisdurchmesser ist. Das halte ich für sehr unwirtschaftlich und glaub ich deshalb nicht.

    Deshalb habe ich ja geschrieben, dass jetzt meine Annahme ist, dass bei diesen Loks der Teilkreisdurchmesser = das unterste Betriebsgrenzmaß für den Laufkreisdurchmesser sein muss.
    Den wenn die Räder größer sind wie der Teilkreisdurchmesser, ist es im Prinzip egal, da jede Adhäsionslok, vor allem an der Reibungsgrenze, ja auch immer mit einem gewissen Schlupf fährt. In diesem Bereich auch die größten Leistungen übertragen werden können. (Weis es leider nicht mehr wie viel % das sind und wie dieser Übergangsbereich zwischen Haft- und Gleitreibung heißt obwohl ich es mal gelernt habe. Seit es die Elektronik für die Lokführer der modernen Traktion macht wird das glaub ich Makroschlupf genannt).

    Die Frage ist wo man das findet, oder wer das weiß um wie viel % der Laufkreisdurchmesser der Treib und Kuppelräder max. größer sein darf als der Teilkreisdurchmesser?
    Kleiner halte ich für problematisch da dann die Treib und Kuppelräder Leistung fressen/bremsen > da zu langsam
    Logisch wäre irgendwie, dass der max. Laufkreisdruchmesser in diesem Fall den Kopfkreisdurchmesser nicht übersteigen darf... (???) das Betriebsmaß zwischen Kopf- und Teilkreismesser liegen muss.

    MFG Florian