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Schon lange wollte ich mich in diesem Rahmen einmal mit
den Problemen des Antriebs beschäftigen, allein es fehlte mir selbiger.
Der ist, wie der Name Traction ja schon sagt, offenbar das Charakterisitkum
unseres gemeinsamen Objekts der Hassliebe, ähnlich wie der Rüssel
beim Elefanten oder das Lächeln der Mona Lisa. Wenn es damit Probleme
gibt, geht es sozusagen an die Substanz. Allerdings führen Mängel
im Antrieb zum Schreiben und im Antrieb der Vorderräder zu ganz unterschiedlichen
Effekten. Ersterer resultiert bloß in leeren Seiten, letzterer hingegen
in leerem Konto und langen Garagenaufenthalten. Eigenartig ist allerdings,
dass, wie mir einige Kollegen glaubhaft versicherten, Antriebsprobleme
einerseits nicht selten seien, andere Six-Fahrer wiederum nur den Kopf
schütteln und eher auf seelische als mechanische Schwächen tippen.
Offenbar sind Antriebsprobleme individuell sehr unterschiedlich, wie auch
der Wiener Sigmund Freud bereits vor über hundert Jahren erkannt
hat, obwohl es damals noch gar keine Citroen-Wagen gab. Beim Vorderradantrieb muss man das praktische Problem lösen,
Motorkraft beim Six um die Hälfte mehr als beim Elfer
vom Getriebe zu den Vorderrädern zu bringen, die nicht nur (ab und
zu) auf und ab federn, sondern auch noch (ein wenig) vor und zurück
lenken. Zwar könnte man auch mit den Hinterrädern lenken, aber
das sollte man besser Gabelstaplern überlassen, denn es fördert
die Strassenlage nicht. |
ABBILDUNG 1: Antriebswelle des 11CV |
Das radseitige Ende steckt mit einem
Konus in der Bremstrommel, ein Keil verhindert das Durchdrehen. Letzteres
tritt bloss bei demjenigen auf, der versucht, die Trommel von der Welle
zu lösen. Nicht zuletzt diese Tatsache veranlasste die Konstrukteure
bei Citroen, die Sache bei der Six zu ändern. Wie bekannt, ist der Antriebsstrang einer Six, also Vorderrad-Aufhängung, Getriebe (siehe vorige Beiträge) und Antriebswellen deutlich anders konstruiert als der einer 11CV. |
ABBILDUNG 2: Antriebswelle des 15CV |
Was nun die Wellen betrifft, so enthalten sie bei der Six ein Element, das auf den Namen Bibax hört. Der Name ist (wie der Terminus Bibendum) Lateinisch und heißt Säufer. Es handelt sich dabei um eine Art 2-Liter-Konservendose, die aber nicht mit Champignons oder Rumtopf gefüllt ist, sondern mit Gummi. Das ist zwar unbekömmlich, aber in diesem Fall macht das nichts, denn der Inhalt ist nicht zum Verzehr bestimmt. Vielmehr soll er dämpfen. Der Säufer-Dämpfer ist aber nun keine Vorrichtung zur Begrenzung ungebührlicher Alkoholaufnahme des Fahrers, obwohl das sicher hochinnovativ und bei einem französischen Auto vermutlich auch sinnvoll gewesen wäre, sondern soll wohl nur darauf hinweisen, dass hier Vibrationen in großem Maßstab verschluckt werden. |
ABBILDUNG 3: Der Bibax-Dämpfer in der Antriebswelle |
Was da gedämpft werden soll, ist also nicht der Antrieb des Fahrers, sondern das Zittern. Offenbar ergab sich dieses im Verlauf der ersten Tests des neuen Modells 15/6 nicht nur bei den Ingenieuren (ich nehme mal an, es kam von der atemberaubenden Beschleunigung und nicht vom Mangel an Intoxikation), sondern auch in der Vorderachse. Abhilfe sollte also dieser Gummitopf bringen, der im Antriebsstrang zwischen dem Wellenflansch, der mit einem einfachen Kardangelenk aus dem Getriebe austritt, und dem Teil, der zum Rad führt, zu liegen kam. Die Kraftübertragung erfolgte dabei über ein Schiebestück zum Längenausgleich beim Lenken, dessen getriebeseitiger Teil nichts anderes als das etwas verdickte Wellenstück-Ende war, das aus dem Getriebe ragte und auf das Längsriefen aufgefräst waren. In der Gummi-Konservendose wiederum steckte eine kleinere Büchse, die ebenfalls passende Längsriefen aufwies, in die diejenigen des Wellenstück-Endes eingriffen. Diese Büchse war in den Gummi einvulkanisiert, der den Rest der grossen Konservendose ausfüllte. |
ABBILDUNG 4: Der Bibax im Querschnitt |
Das Flansch-Ende steckte nun verschieblich und mit viel Fett versehen in der kleineren Büchse, nur mit einem blechernen Schraubverschluss mit einer passenden Ausnehmung gesichert. Zwischen dem Verschluss und dem oberen Ende der Riefen gab es noch einen gezähnten blechernen Ring und eine dünne Filzdichtung. Das andere Ende der Konservenbüchse trug eine Art Rüssel (nichts Elefantenhaftes allerdings), der mit einer Scheibe im Durchmesser der Büchse begann und sich dann verjüngte. An der Büchse war die Scheibe mit sechs Schrauben und zwei Zentrierstiften befestigt, am anderen, dünnen Ende ging der Rüssel in das Doppel-Kardangelenk und den Wellenflansch für das Antriebsrad über. Dieses steckte in der Bremstrommel, aber nicht mit einem Konus, sondern mit einem verzahnten Zylinder, der am Ende ein Gewinde trug, so dass die Welle auf der Bremstrommel mittels einer großen Mutter festgeschraubt werden konnte. |
ABBILDUNG 5: Querschnitt durch Bremstrommel |
Wenn man die Welle ausbauen will,
muss man also diese Mutter lösen. Sinnigerweise ist das Gewinde auf
einer Seite linksgängig, damit die Mutter sich durch die Antriebskräfte
nicht von selber losschraubt. Beim Lösen muss man also scharf nachdenken,
welche Seite linksrum und welche rechtsrum aufgeht. Wer jemals den Film
Clockwise mit John Cleese gesehen hat, kann sich vorstellen,
zu welchen Effekten das führt. Warum das Bureau dEtudes auf die Lösung mit der Konservenbüchse verfiel ist nicht überliefert, aber es schien damals State of the Art gewesen zu sein, jedenfalls hat sich niemand aufgeregt und die Konstruktion wurde sogar in zeitgenössischen Berichten als besonderer technischer Leckerbissen hervorgehoben. |
ABBILDUNG 6: Der 15CV Antriebsstrang mit Bibax |
Dieser Leckerbissen enthält
jedoch im Verschleißfall, das heißt für uns heute immer,
allerlei fröhliche Vibrationsquellen. Da ist zunächst die Sache
mit dem Kardangelenk. Dieses heißt zwar so, aber Giordano Cardano
hat bloß eine Aufhängung für empfindliche Geräte wie
Lampen, Kompasse oder später Chronometer erfunden, die auf einemSchiff
trotz Seegangs immer in der Waagrechten gehalten werden sollten, weil sie
sonst nicht funktionierten. Für den Zweck, für den sie gedacht
war, macht die Aufhängung in zwei um 90 Grad versetzten Ebenen auch
heute noch Sinn. Die Sache mit der Kraftübertragung um die Ecke über
Kreuzgelenke hingegen hat er nicht vorausgesehen, daher soll man ihm auch
nachträglich keinen Vorwurf machen. Dieser Einfall geht angeblich auf
Robert Hooke zurück, der mit dem berühmten Gesetz von der Federkraft
übrigens (wer erinnert sich an die Sekundarstufe?), und das war bereits
im 17. Jahrhundert. Eigentlich sollten sie also Hooke-Gelenke heißen,
aber das würde wohl darauf hinweisen, dass sie notorisch haken, wenn
sie zu stark abgewinkelt werden. Außerdem klingt Kardan viel teurer. Leider wissen wir heute, dass Kreuzgelenke zur Kraftübertragung in einer Antriebswelle von Natur aus Notlösungen sind, da nützt auch ein prominenter Name wie Hooke nichts. Auch wenn das damals revolutionär gewesen sein mag, ebenso wie 1934 die Angelegenheit mit dem Traction Avant. Der brave Mister Hooke konnte allerdings ebensowenig voraussehen wie Signore Cardano, dass man pferdelosen Kutschen mit so etwas Beine machen würde. Bei genauerer Betrachtung relativiert sich also das Revolutionäre am Traction Avant auf die konsequente Anwendung von Notlösungen, die im Einzelnen so neu nicht waren. Es ist vielmehr wie beim Cocktail: Die Kombination machts! Und wenn man weiß, dasss mit jedem neuen Element die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten förmlich explodiert, kann man auch verstehen, dass die ersten Kunden, die es wagten, ein solch neuartiges Ding zu erstehen, zu Versuchskaninchen des Werks wurden. Der Slogan der Weg ist das Ziel erhält unter diesem Gesichtspunkt eine ganz neue Bedeutung. Seien wir daher froh, dass Citroen Autos und keine Kopfwehtabletten herstellte. Vielleicht haben die Citroen-Techniker die Analogie mit dem Cocktail aber etwas zu weit getrieben und die Maxime shaken not stirred zu wörtlich genommen. Denn Kardan-, pardon, Kreuzgelenke sind beachtliche Schüttler (während wir heute dazu tendieren, angesichts dieser Konstruktion eher gerührt zu sein.) Man braucht ein wenig physikalisches Verständnis, will man begreifen wie es zu diesem Schütteln kommt, und vor allem auch, wieso in der Theorie drei Gelenke (eines getriebeseitig, zwei radseitig) problematisch sind. Kardangelenke (lassen wir es bei der Bezeichnung, Signore Cardano wird es uns verzeihen) haben nämlich die Eigenschaft, die Kraft zwar um die Kurve zu lenken, das aber holprig. Grund dafür ist etwas, das sich Winkelgeschwindigkeit nennt, immer gleich bleiben soll und am besten auch in Physik-Lehrbüchern der Sekundarstufe nachzulesen ist. Solange alles schön gerade bleibt, fällt diese Winkelgeschwindigkeit nicht weiter negativ auf, aber wehe es geht in die Kurve und das Gelenk biegt sich, wofür die ganze Angelegenheit ja eigentlich gedacht ist. Dann tritt ein seltsamer Effekt auf, der mithilfe von Winkelfunktionen zu berechnen ist, was ich aber hier lieber nicht versuchen will (wer es genau wissen will, kann im folgenden Dokument nachschauen: |
Das Gleichlauf-Kugelgelenk
von Helmut Stachel, TU Wien (Pdf-Dokument) |
Veranschaulich lässt es sich
vielleicht so: Der theoretische Querschnitt des Gelenks verringert sich
genau dann, wenn die Biegeebene nicht parallel zu einer der beiden Kreuzebenen
steht. Das merkt man daran, dass nicht nur eine Achse des Kreuzes, sondern
beide ein bisschen abgewinkelt sind (die Sache also nicht als aufrechtes
Kreuz, sondern als X oder Andreaskreuz wie am Bahnübergang erscheint).
Er vergrößert sich hingegen auf die volle Länge zweier Kreuzschenkel,
also den realen Durchmesser der ganzen Angelegenheit, wenn die Biegeebene
zu einer Kreuzebene parallel steht, d.h. nur eine Kreuzachse abgewinkelt
ist, das Kreuz also aufrecht steht. Wenn sich aber der Durchmesser verändert,
bedeutet das, dass sich auch der theoretische Umfang verändert. Ein
Punkt im Umfang muss demnach einmal einen längeren, dann wieder kürzeren
Weg in der gleichen Zeit zurücklegen. Dazu kommt, dass die Flanken
des Kardangelenks viel breiter als der Wellenschaft sind, der Effekt also
noch verstärkt wird. Das klingt jetzt furchtbar theoretisch, und eigentlich wollte ich das ja veranschaulichen, aber mir fällt auf, dass das Ganze eher verwirrend ist. Genauso verwirrend muss das für einen beliebigen Punkt im theoretischen Umfang sein, der mal hier, mal dort herumsausen muss und sich nicht mehr auskennt. Aus Rache dreht sich die Welle alle Vierteldrehung einmal etwas schneller, dann wieder langsamer. Mit anderen Worten die Winkelgeschwindigkeit verändert sich dauernd und liefert sich einen Kampf mit Motor und Rad, die verständlicherweise beide nicht alle Vierteldrehung unterschiedlich schnell drehen wollen, obwohl sie ansonsten durchaus entgegengesetzte Interessen haben. Tatsächlich wächst und schrumpft das Kardangelenk natürlich nicht wirklich beim Drehen, sondern die Ansatzpunkte der Kräfte verändern sich bloß. Man kann es sich aber einfachher machen und zur Verdeutlichung ein gleichschenkliges Kreuz zur Hand nehmen, also kein Kruzifix, sondern einen vierflügeligen Propeller, und es zwischen Daumen und Zeigefinger drehend über den Tisch bewegen. Wenn das Kreuz aufrecht steht, ist der Durchmesser in der Senkrechten größer als wenn das Kreuz liegt. Oder noch anders: Man verbinde die jeweiligen Außenpunkte der Kreuzschenkel in Gedanken mit einem Faden. Was dabei heraus kommt, ist mitnichten ein Kreis, sondern ein Quadrat. Wenn man das statt einem Rad am Auto montiert, kriegen die Passagiere Schluckauf. Das kann natürlich nicht gutgehen. Kein vernünftiger Ingenieur würde ein solches Rad konstruieren, denn das würde jede Federung überfordern und die Insassen würden sich schön bedanken. Beim Kardangelenk geht das aber nicht anders, und der Motor kann, im Gegensatz zu den Insassen, schlecht aussteigen. Es gibt allerdings einen Ausweg: Man füge noch möglichst viele weitere Ebenen und damit Kreuz-Schenkel hinzu, um die sich die beiden Wellenenden biegen können. Dazu muss man die Kreuze durch kleine Kuglen ersetzen, die sich in Riefen im Inneren einer Hohlkugel vor und zurück bewegen können, während sich die Hohlkugel mit der Welle dreht und die beiden Enden miteinander verbindet. Das gibt es tatsächlich und heißt Rzeppa, ist aber technisch etwas mühsam, weil es dauernd geschmiert sein will, man aber nicht drankommt. |
ABBILDUNG 7: Homokinetische Verbindung mit Kugelgelenk |
1934 war aber auch das bereits erfunden und Citroen experimentierte sogar
damit, d.h. baute es serinemäßig ein. Nach furchtbaren Problemen
beließ man es aber dann reumütig bei der Notlösung mit
zwei Ebenen und hoffte das Beste. Der Effekt sind Vibrationen. Nun hat
das Bureau dEtudes der Winkelgeschwindigkeit einen Streich gespielt
und an der Radseite zwei gleiche Kardangelenke um 90 Grad versetzt hintereinander
montiert, eben den Doppelkardan. Genau genommen kommt da nicht von Citroen,
sondern von der Firma Glaenzer; die Idee ist brilliant, hat aber nichts
mit Bohnerwachs zu tun. Sinn des Ganzen ist, die Ungleichmässigkeiten
in der Drehgeschwindigkeit des einen Gelenks mit genauso grossen Ungleichmässigkeiten
des anderen zu kompensieren. Mit anderen Worten, man trieb den Teufel
mit dem Beelzebub aus, wobei das kurze Stück der Welle zwischen den
beiden Gelenken kräftig vibrierte, Rad und Motor davon aber nichts
merken sollten. Wenn alles gut geht. http://www.traction-avant.co.uk/Kimball_Six/assembly/mechanical%20work.htm |
Ganz so billig wars dann doch nicht, aber ich bestellte,
wie viele andere auch, trotzdem ein Paar dieser Wellen, um endlich Ruhe
zu haben, und montierte sie frohgemut. Sie enthielten auch die unförmigen
Konservendosen von Bibax nicht mehr, die wohl auch Quellen der Unwucht
waren, sondern kamen mit ganz zarten Schiebestücken daher, ähnlich
wie die Wellen vom 11CV. Das bedeutete allerdings, dass die Montage komplizierter
war, denn die bibaxhaltigen Wellen ließen sich ja in der Mitte (beim
Bibax eben) mittels der sechs Schrauben und zwei Zentrierstifte teilen,
die neuen nicht. Das bedeutete, dass man die Radaufhängungen oben
aufschrauben und die Radträger nach unten klappen musste, um die
Wellen in die Trommeln einzufädeln. Als das nach einigen Versuchen
gelungen war und auch die Wellen nach etlichen vergeblichen Bemühungen,
linksgewindige Muttern auf rechtsgewindige Schraubenden aufzudrehen festsaßen,
zeigte eine Probefahrt, dass tatsächlich beim Beschleunigen insbesondere
in Kurven keinerlei Vibrationen mehr auftraten. P.S.: Bei meinen Gesprächen konsultierte ich übrigens auch Roger Williams von Steam Car Developments in England, der auf seiner Website neue Wellen für die Six anbietet, die radseitig mit haltbaren homokinetischen Kugelgelenken und getriebeseitig mit neuen Schiebestücken samt modernen Kardanen ausgestattet sind, aber auch mit Bibaxdämpfern. Offenbar ist das genau die Variante, die langfristig eine Lösung verspricht. Lagernd hat er keine mehr, würde aber, sofern sich genügend Interessenten fänden (etwa 10), eine kleine Serie anfertigen. Wer außer mir hätte Interesse? Bitte Mail an: torg@oeaw.ac.at |
Quellen: Abb.1: Vorderradaufhängung und Antriebswelle 11 CV, ebd., Latest Popular Citroens, , Autocar Aug. 19, 1938, p. 40 Abb. 2: Vorderradaufhängung komplett 15/6, ebd., Citroen Six Now Here, Autocar Aug. 18, 1939, p. 55 Abb. 3: Vorderradaufhängung und Antriebswelle mit Bibax-Dämpfer 15/6, 1949 Cars Citroen, Motor Aug. 15, 1939, in: Citroen Traction Avant Gold Protfolio 1934-1957, Brooklands books, Cobham, Surrey, England, p. 50 Abb. 4: Bibax-Dämpfer mit Schiebestück, ebd., Front-Whee-Drive citroens in Two sizes, Motor, Sept. 29, 1948, p. 85 Abb. 5: Radaufhängung vorne 15/6, ebd., p.139 Abb. 6: Ansicht Vorderradaufhängung 15/6, ebd, dt. Abb. 7: homokinetische Kugelgelenkwellen der ersten Traction Avant, Catalogue Citroen 1937, in: F. Sabatès, Citroen Traction Avant 1934-1957 vue par la presse, Collection Auto Archives N. 3, toome 1: 1934-1939, p. 66 |