um an der BR 42 das Problem der kippelnden Zwischenzahnräder mit den entsprechenden Folgen für die Laufeigenschaften zu beseitigen, habe ich den Rahmen mit festen Wellen versehen, auf denen Metallzahnräder von Märklin laufen (Nr. 214100).
Diese Umrüstung bezieht sich auf die 3-achsig angetriebene Version; NICHT 5-achsig.
Trotz kompletter, aber schwieriger Beschaffung aller von Märklin angebotenen Lagerbock-Varianten bot sich letztlich nur eine Welle als Zylinderstift nach DIN 6325 an, Länge 10 mm. Die Wellen sind gehärtet und geschliffen, was hier ja Voraussetzung ist. Im Durchmesser 2,5 mm passen sie ganz exakt und spielfrei in die Lagerbohrungen.
Die Märklin-Lagerböcke dagegen sind in der BR 42 sehr schlecht montierbar, darüberhinaus passen die tragenden Längen für das Zahnrad nicht. Zum Beispiel hat der Lagerbolzen der BR 44 (Nr. 225490) eine erheblich zu geringe tragende Länge (diese Variante wurde von miximaxi in einer Tabelle genannt).
Montage:
Nach Herausnahme der Radsätze und bisherigen Zwischenzahnräder einschließlich Scheibe werden zunächst die beiden Rahmenbohrungen mit einer Nadel innen mit sehr wenig Uhu Plus bestrichen; dieser Kleber härtet nur langsam aus, so dass genug Zeit zum Ausrichten bleibt. Evtl. Klebstoffreste außen am Rahmen müssen weggewischt werden.
Mit einer auf 3,0 mm eingestellten Tiefenlehre werden die Wellen entsprechend weit in den Rahmen geschoben, sie sitzen knapp und ohne spürbares Spiel in der Rahmenbohrung; ein Kippeln und somit Einstellungsproblem gibt es nicht (solange der Bohrungsverschleiß noch moderat ist). Wichtig: die 3,0 mm Überstand (+/-0,1) beziehen sich nicht auf die ovale 0,4 mm tiefe Absenkung im Rahmen für die beiden Zahnräder, sondern auf den breiteren Bereich des Gesamtrahmens (siehe Bild).
Der Wert stellt auch bei kleineren Rundlauffehlern sicher, dass keine Berührung mit den Spurkränzen erfolgen kann. Das Maß gilt über das leicht gerundete Wellenende, so dass die effektiv tragende Länge geringfügig kürzer als die 3,0 mm wird.
Weiter unbedingt zu beachten: die beiden Wellenenden sind NICHT gleich. Es muß die Seite ohne Verjüngung nach außen stehen, damit die Zahnräder auch beim Wandern einwandfrei und spielfrei bis nach außen geführt werden.
Nach Aushärtung über Nacht werden 0,5 mm Kunststoff-Unterlegscheiben mit 2,7 mm Innendurchmesser und max. 6,5 mm Außendurchmesser aufgelegt und darauf die 18-Zahn-Märklin-Räder (Modul 0,4). Die Zahnräder müssen mit dem kleinen Bund zur Scheibe bzw. dem Rahmen hin aufgeschoben werden. So ist gewährleistet, dass das Zahnrad normalerweise über seine volle Breite von ca. 2 mm in das Radsatzzahnrad eingreifen kann. Dabei können die Radsätze mit dem notwendigen Seitenspiel mit ihren Zahnrädern immer noch an den Kunststoff-Scheiben vorbei versetzen (daher außen max. die 6,5 mm).
Die Wellen bzw. Zylinderstifte haben eine Toleranz m6, also geringe Übergröße. Ich hatte erst Bedenken, dass dies zu eng für die Zahnräder wäre. Tatsächlich ist es aber so, dass die Zahnräder auf den hierfür von Märklin vorgesehenen Original-Lagerböcken leicht gekippelt werden könnten; auf den DIN 6325-Wellen laufen die Zahnräder (ich habe 12 St. durchprobiert) dagegen genauso leichtgängig, aber ohne spürbares Spiel; also sogar absolut ideal für uns.
Zahnflankenspiel neuwertiger Rahmen:
Im Kämmen mit den Radsatzzahnrädern ist das Zahnflankenspiel der nun auf der neuen Welle spielfrei laufenden Zwischenräder gering (Radsatz dabei nach oben angedrückt, also Simulation der Gewichtsbelastung); am 1. Zwischenzahnrad noch geringer als am 2. Zwischenrad. Bei der 1. Lok war dies so aber ideal, denn es soll ja auch gering sein.
An einer 2. Lok war die 1. Paarung (1. Zwischenzahnrad in den 2. Kuppelradsatz eingreifend) noch etwas enger und ebenfalls enger als die 2. Paarung (am 4. Kuppelradsatz) der gleichen Lok.
Es darf zwar sehr eng sein, aber die Gewichtsbelastung des Radsatzes sollte sich noch nicht in der Verzahnung abstützen. Es scheint typisch zu sein, dass am 1. Zwischenzahnrad das Spiel grenzwertig eng ist, sofern der Rahmen noch wenig verschlissen ist. Die Kontur des neuen Zahnrades entspricht übrigens auch unter dem Vergrößerungsglas betrachtet ganz exakt dem bisherigen Zwischenrad, damit hat es also nichts zu tun (falls im Einzelfall erforderlich, kann ich eine einfache Methode zur Korrektur des Spiels nachliefern).
Zahnflankenspiel verschlissener Rahmen:
Vorrangig wird man die Stift-Reparatur natürlich an einem stark gebrauchten Rahmen durchführen. Ich habe mir extra auch eine solche Lok beschafft, die extrem verschlissen war. An diesem Rahmen liegt eine bereits deutlich sichtbare vertikale Ovalität der Bohrungen vor, in denen man die Stifte trotz deren Länge vertikal etwas schwenken kann.
In diesem Fall müssen die Stifte mittig verklebt werden, an der 1. Bohrung mit ganz leichter Tendenz nach oben (wegen dem sonst grenzwertig engen Zahnflankenspiel). Im Bild ist die Ovalität der bereits richtig eingesetzten Stifte in einem solchen Rahmen zu erkennen:
Teileliste:
Märklin-Zahnräder Nr. 214100 (z.B. Märklin-Onlineshop; leider hohe Versandkosten)
Alle folgenden Teile von GHW-Modellbauversand http://www.modellbauershop.de/index.php
Zylinderstift 2,5 x 10 nach DIN 6325 (Nr. 346325)
Kunststoff-Unterlegscheibe d = 2,7 in Stärke 0,5 (Nr. 330125)
ggf. für Johnson Motor-Einbau; siehe weiter unten:
Edelkorund-Schleifkörper 13 mm (Nr. 28783)
Einstellung Radsätze (für die häufige Radsatzkombination 3-achsig angetrieben, entsprechend Folgebild unten):
Die Spurmaßeinstellung hat auch Einfluß darauf, wie weit das Zwischenzahnrad nach außen wandern kann; wir müssen es deshalb hier gleich mitbehandeln.
Es gibt sehr viele BR 42, die aus der Schachtel heraus oder gebraucht erworben nicht vernünftig durch die Weichen, vor allem Bogenweiche kommen. Dies hat aber eine Ursache.
Betrachtet man z.B. die äußeren Kuppelradsätze 1 und 5, dann laufen diese im R1 nahezu auf Anschlag hinsichtlich der möglichen Seitenverschiebbarkeit. Der bogenäußere Spurkranz liegt also seitlich hart am Schienenkopf an. Erreicht nun der Radsatz den Bereich der Weichen-Radlenker, wird -zumindest bei einem häufig zu eng eingestellten Innenmaß- der Radlenker über den bogeninneren Spurkranz den ganzen Radsatz noch etwas weiter nach innen ziehen wollen. Es wird also eine weitere Seitenverschiebbarkeit erzwungen, die jedoch überhaupt nicht vorhanden ist, es klemmt somit.
An der mittleren Kuppelachse 3 kann das Gleiche passieren, hier allerdings verursacht über die Flügelschiene gegenüber dem Radlenker.
Wir müssen daher an dieser Lok eher ungewöhnlich hohe Innenmaße zulassen, damit dies nicht passiert. Auf gar keinen Fall darf pauschal innen 11,9 mm eingestellt werden, wie ich es an einer der neu erworbenen Loks erneut gemessen habe. Die andere war ebenfalls falsch; solche Loks laufen überhaupt nicht.
Es gibt fast keinen Spielraum, denn zu hoch führt zum Anlaufen gegen das Herzstück (und zu unnötig hohem Wegwandern der neuen Zwischenzahnräder). Meine Maße sind dabei so genau wie nur möglich ermittelt; sie weichen übrigens umgerechnet auch nur minimal von der Tabelle von miximaxi ab, obwohl unabhängig davon ermittelt.
Da die Angabe eines Innenmaßes aber zu Mißverständnissen wegen der 3 Pertinax-Scheiben usw. führen kann und hier kaum vernünftig meßbar ist, gebe ich das Außenmaß und hinter dem Schrägstrich die Radbreite ohne Pertinaxscheibe an (das Innenmaß ist also rechenbar). Dabei ist darauf zu achten, dass nicht über die Rad-Gegengewichte gemessen wird, sondern nur über die Lauffläche.
Kuppel-Radsatz 1: 21,4 mm / 4,7 mm
Kuppel-Radsatz 2: 21,5 mm / 4,7 mm (Haftreifenauflage)
Kuppel-Radsatz 3: 22,2 mm / 4,9 mm
Kuppel-Radsatz 4: 21,3 mm / 4,7 mm
Kuppel-Radsatz 5: 22,3 mm / 4,75 mm
Falls schon außerhalb der Standardweichen im R1 Zwängen auftritt, kann das Seitenspiel des letzten Radsatzes 5 beidseitig um je 0,3….0,4 mm vergrößert werden (Isolierbuchsen schmaler schleifen). Dies hilft auch in der Bogenweiche, darf aber an keiner anderen Achse gemacht werden. Den (knappen) Freigang Spurkranz zum Rahmen dabei beachten (Kurzschlußgefahr).
Übrigens hatte eine meiner Loks auf der mittleren Achse 3 auf der Nicht-Zahnradseite zwei Distanzscheiben 0,4 mm statt einer montiert bekommen, wohl ab Werk. Auch eine Fehlerquelle, die zum Klemmen im Bogen führt.
Kuppelstangen:
Der Antrieb auf die Endachsen 1 und 5 erfolgt über die Kuppelstangen vom mittleren Kuppelradsatz 3 ausgehend.
Dies funktioniert klemmfrei nur, wenn das Spiel der Stangen am mittleren Radsatz nicht zu groß ist; die entsprechende Bohrung in der Stange liegt neuwertig bei ca. 2,8 mm (2,8er Bohrstift kann durchgeschoben werden; 3,0er nicht).
Zu großes Spiel führt zu einem großen Drehwinkel-Versatz der Radsätze mit der Folge von Verklemmen.
An der extrem verschlissenen Lok lag der Durchmesser für Radsatz 3 bereits bei 3,0 mm, so dass die Stangen auszutauschen waren.
Die zahnradgetriebenen Achsen 2 und 4 sind übrigens bewußt über die Langlöcher von den Stangen entkoppelt.
Sonstiges:
die Schleifer liegen asymmetrisch, was durchaus zu Verhaken führen kann. Ich habe die Schleifer einseitig mit normalem Lot ca. 0,2 mm verbreitert und die Stelle verschliffen. Zu 99,9 % wird der Strom nicht von der Verbreiterung abgenommen, das Lot als schlechter Stromaufnehmer ist hier also unbedeutend. Aber bei den restlichen 0,1 % wird das Verhaken vermieden.
Oder man montiert die breiten Schleifer der BR 01; diese müssen aber an mehreren Stellen beschliffen werden, bis sie passen.
Ergebnis:
Im Ergebnis der Zahnrad-Umrüstung erhält man nun einen robusten Antrieb, bei der das lediglich noch vorhandene Lagerspiel der Radsätze fast unschädlich bleibt, denn vertikal stützen sich diese unter dem Gewicht ja sowieso nach oben ab. In Längsrichtung bleibt es normalerweise durch die Langlöcher in den Kuppelstangen (Achse 2 und 4) weitgehend unschädlich. Es ist so gut wie kein Getriebegeräusch zu hören (auch nicht mit leisem Mabuchi bzw. Alternativ-Motor); die Zahnräder laufen auf Höhe der Verzahnung nur gegen die Pertinaxscheiben und verursachen also auch keinen Kurzschluß.
Trotzdem muß man noch sagen:
eine Änderung der Getriebeübersetzung ist an dieser Lok gut machbar, und erst hiermit wird erreicht, dass schwierige Loks wie diese BR 42 bei erhöhten Fahrwiderständen wie im R1 oder den Weichen mit niedrig eingestellter Geschwindigkeit gleichmäßig weiterlaufen, statt mit zu geringem Drehmoment stehenzubleiben. Auch laufen im schweren Betrieb sowohl der Originalmotor als auch der Mabuchi bei originaler Übersetzung in einem ungünstigen Kennfeldbereich.
Bei Bernd Tauert habe ich das Angebot für 1:17 statt original 1:10 (bzw. 2:20) gesehen; diese Änderung sollte man also zusätzlich machen.
Wenn aber aus welchen Gründen auch immer die Original-Übersetzung unbedingt beibehalten werden soll, bietet sich auch wie in der BR 01 der Einsatz des Johnson-Motors an, um eine deutliche Verbesserung des Antriebs zu erhalten. Siehe Folgebeitrag. (im Anschluß an den Nachtrag 29.04.13)
Nachtrag 29.04.13:
Einen verschickten Getriebeblock für eine Übersetzungsänderung auf die 1:17 habe ich nun nach längerer Zeit zurückbekommen.
Leider erfüllt er qualitativ die Erwartungen überhaupt nicht. Schon beim Durchdrehen von Hand spürt man ein Kratzen und Hakeln; die Verzahnung kämmt also sehr schlecht. In die Lok eingebaut zeigt sich dementsprechend ein unangenehmes und aufdringliches Mahlgeräusch. Die Ursache dürfte vermutlich in der sichtbar abgedrehten Verzahnung des 17er-Zahnrades zu suchen sein, wodurch wohl eine Anpassung auf den Achsabstand versucht wurde.
Für die notwendige Übersetzungsänderung des Mabuchi-Antriebes habe ich daher eine neue Lösung benötigt.
Ich habe in den Getriebeblock wieder das originale Kunststoff-Schneckenrad eingebaut und als Schnecke eine rote Roco Kunststoffschnecke m = 0,4 genommen (Nr. 86701, lieferbar). Man muß nur einseitig den Bund etwas herunterschleifen, um auf die Länge der Trix-Originalmessingschnecke zu kommen, und den Innendurchmesser minimal auf 2,1 mm für die Trix-Welle erhöhen.
Diese Roco-Schnecke ist natürlich eingängig, die Steigung (Zahnschrägstellung) des originalen Trix- Zahnrades (20 Zähne) paßt trotzdem einwandfrei hierzu, denn an der BR 42 ist die Steigung von vornherein geringer als an den meisten anderen Trix-Loks.
Der Durchmesser der neuen Roco-Schnecke liegt bei 5,7.…5,8 mm und hat damit fast das Maß der originalen BR 42-Schnecke mit 5,9 mm (Trix-Schnecken vieler sonstiger Loks haben 6,4 mm). Damit das Zahnflankenspiel nun nicht zu groß ist, müssen die Aufnahmen für die Messing-Lagerbuchsen etwas eingefeilt werden, so dass die Lagerbuchsen ca. 0,1 mm tiefer verklebt werden können.
Das Kämmen ist einwandfrei und geräuschlos, auch die Übersetzung ist mit 1:20 noch besser für den Mabuchi geeignet.
Unterm Strich ist die Variante mit dem Johnson-Motor im Folgebeitrag nun vielleicht doch die empfehlenswertere Motorisierung, da für den Johnson keine Übersetzungsänderung erforderlich ist.
