Patent von George D.Gilbert

• Von George D. Gilbert patentierte Waldbahnlokomotive
• Drehgestell nach dem Patent von Gilbert. Auf der ersten Achse ist das Dif­fe­ren­tial­ge­trie­be zu er­ken­nen, die Rad­lauf­flä­chen sind für den Be­trieb auf Holz­schie­nen ge­rif­felt.

Das von George D. Gilbert 1888 eingereichte Patent beschreibt den Antrieb einer Waldbahnlokomotive. Die Zeichnung im Patent zeigt einen Flachwagen mit darauf aufgebautem stehenden Dampfkessel, stehender Zweizylinder-Dampfmaschine, Wasserbehälter und Brennmaterialbehälter. Die Erfindung betraf das Fahrwerk der Feldbahnlokomotive mit zweiachsigen Drehgestellen, bei dem die Antriebswelle mittig oberhalb der Radsätze angeordnet war. Der Antriebswellenstrang bestand aus fest im Rahmen gelagerten Teilen, die über Kreuzgelenkwellen mit den in den Drehgestellen gelagerten Teilen verbunden waren. Die Dampfmaschine arbeitete auf ein Schaltgetriebe mit zwei Gängen, welches die Kraft auf die Antriebswelle übertrug. Das Patent beschränkte sich explizit nicht auf vierachsige Fahrzeuge, sondern erwähnte die mögliche Erweiterung des Antriebsstranges auf weitere Drehgestelle.

Das im Patent beschriebene Differentialgetriebe zur Übertragung der Kraft vom Antriebswellenstrang auf die Räder wurde nur bei den allerersten Climax-Lokomotiven ausgeführt. Ähnlich wie bei einem Automobil wurde die Kraft auf die beiden Räder einer Achse getrennt übertragen, wobei jeweils ein Rad fest mit der Radsatzwelle verbunden war und das andere Rad sich lose auf einer die Radsatzwelle umfassenden Hülse drehen konnte. Die Idee der Differentialgetriebe war es, den Widerstand in engen Bögen zu reduzieren, indem ein Rad im Leerlauf oder mit weniger Umdrehungen drehen konnte als das am anderen Ende der Achse sitzende. Die Ausführung bewährte sich nicht, weil beim Fahren an der Adhäsionsgrenze gegenüber Lokomotiven mit starren Radsätzen weniger Zugkraft ausgeübt werden konnte.

Patente von Rush S. Battles

• Grundprinzip einer Climax-Lokomotive
• Zweiachsige Climax-Lokomotive der Klasse A
• Climax-Lokomotive der Klasse B

Das Patent von Rush S. Battles 1890 basiert auf der von Gilbert eingereichten Erfindung, lässt aber im Gegensatz zu dieser die Differentialgetriebe weg. Die normal ausgeführten Radsätze werden über ein einfaches offenes Kegelschraubgetriebe pro Radsatz angetrieben. Weiter wird der Antriebsstrang in den Drehgestellen über ein als Kreuzlager bezeichnetes Bauteil direkt auf den Achsen gelagert. Das Kreuzlager besteht aus zwei rechtwinklig zueinander in einem Gehäuse angeordneten Lagern, von denen eines die Radsatzwelle umfasst und das andere den längs verlaufenden Antriebsstrang.

Ein ebenfalls im Jahre 1890 ausgestelltes Patent von Battles übertrug das oben beschriebene Konzept auf eine zweiachsige Feldbahnlokomotive.

1891 reichte Battles ein drittes Patent ein, indem eine Climax-Lokomotive vorgestellt wurde, bei der die Antriebswelle von zwei liegenden Zylindern angetrieben wurde. Die Lokomotive entspricht der frühen Ausführung der B-Klasse.

Patente von Charles D. Scott

Ende des Jahres 1892 erhielt Scott nach dem Rechtsstreit endlich das Patent seiner erfolgreichen Erfindung, der Climax-Lokomotive. Die Anordnung von Dampfmaschine, Kessel und Zweiganggetriebe entsprach dem Patent von Gilbert, während der Antrieb ohne Differentialgetriebe gemäß dem Patent von Battles beschrieben wurde. Dieses Patent entspricht der häufigsten Bauform der Lokomotiven der A-Klasse.

• Climax-Lokomotive der Klasse A nach dem Patent von C.D. Scott.
• Drehgestell einer Climax-Lokomotive mit offenen Achsgetrieben.

1893 schlug Scott eine Getriebelokomotive vor, bei der ähnlich einer Stütztenderlokomotive der Rahmen unter dem Kessel gelenkig mit dem Rahmen des Tenders verbunden war. Das Fahrwerk unter dem Kessel war mit diesem fest verbunden und wurde gewöhnlich über seitliche Zylinder und Kuppelstangen angetrieben. Unter den Wasser- und Kohlevorräten befand sich ein Drehgestell, das wie bei den Climax-Lokomotiven über eine mittig verlaufende Welle angetrieben wurde, welche die Kraft über ein Kegelschraubgetriebe von der vordersten Achse der Lokomotive abnahm. Erstmals wurden bei diesem Patent geschlossene Achsgetriebe vorgeschlagen, deren Gehäuse einerseits das Getriebe vor Schmutz schützen und andererseits den Schmierstoffvorrat enthalten. Es ist keine ausgeführte Lokomotive dieser Bauart bekannt.

• Getriebeloko­mo­ti­ve mit Stütz­ten­der nach Charles D. Scott
• Geschlossenes Achsgetriebe nach Scott

Climax-Lokomotive im Vergleich zu anderen Bauarten

Im Gegensatz zu normalen Lokomotiven mit seitlichen Kuppelstangen hatten fast alle Getriebelokomotiven den Vorteil, dass das Drehmoment der Dampfmaschine durch die Untersetzung gleichmäßiger auf den Gleisrost mit den beiden Schienen übertragen wurde. Im Gegensatz zu den Shay-Lokomotiven war der Fahrzeugaufbau bei den Climax-Lokomotiven um die Längsachse symmetrisch, so dass der Schwerpunkt ungefähr in der Mitte der Gleisachse lag. Dadurch konnten die Kessel auch etwas größer ausgeführt werden, wodurch leistungsfähigere schwerere Ausführungen möglich waren.

Ein weiterer Vorteil gegenüber den Shay-Lokomotiven waren die vollständig gefederten Drehgestelle. Bei Shay-Lokomotiven waren die Radsätze auf der Antriebsseite nicht gefedert, so dass sich bei Verwindungen im Gleis Zugkraftverluste einstellten oder die Lokomotiven sogar entgleisten. Dies machte Climax-Lokomotiven vor allem bei kleineren Forstbetrieben gegenüber der Bauart Shay überlegen, weil sie auch auf sehr schlechten Gleisen eingesetzt werden konnten.

Der schwerere Antriebsstrang der größeren Lokomotiven der Klasse C konnte anfänglich nur unvollkommen ausgewuchtet werden, so dass Vibrationen an der Kurbelwelle auftraten. Das Schütteln wurde aufgrund der gefederten Drehgestelle nicht auf die Schienen übertragen, erwies sich daher vor allem für das Fahrpersonal unangenehm, führte aber nicht zu Schäden an Lokomotivteilen. Verbesserungen am Ende der Produktionszeit eliminierten diese Schwingungen. Die kleineren Bauarten waren von dem Problem nicht betroffen, da die Teile des Antriebsstranges leichter waren.

Verglichen mit der Bauart Heisler hatten sowohl Climax- wie auch Shay-Lokomotiven viele Getriebe, die zumindest bei den älteren Ausführungen ungeschützt der Witterung ausgesetzt waren.

Klasse A

• Frühe vier-rädrige Climax-Lokomotive der A-Klasse. Fabriknummer 65
• Climax-Lokomotive der A-Klasse mit Stehkessel
• Climax-Lokomotive der A-Klasse mit T-Kessel

Die Lokomotiven der Klasse A hatten eine stehende Dampfmaschine mit zwei Zylindern, die in der Mitte des Fahrzeuges aufgestellt war. Das Erscheinungsbild der Lokomotive glich einem Flachwagen mit hölzernen Wagenkasten ähnlich einem gedeckten Güterwagen. Sie dienten dazu, das Fahrpersonal und den Treibstoff vor Witterungseinflüssen zu schützen – abhängig von der Ausführung waren kleinere oder größere Teile der Lokomotive überdacht. Der Dampfkessel stand in der vorderen Hälfte der Lokomotive vor der Dampfmaschine.

Die Dampfmaschine arbeitete auf ein Schaltgetriebe mit zwei Gängen, welches die Kraft auf die Antriebswelle übertrug. Die Lokomotiven der Klasse A waren zusammen mit einigen frühen Ausführungen der Klasse B in dieser Hinsicht einzigartig, weil schaltbare Getriebe weder bei später gebauten Climax-Lokomotiven noch bei Shay- oder Heisler-Lokomotiven verwendet wurden. Die allerersten Lokomotiven der Klasse A wiesen überdies noch Differentialgetriebe auf, die das linke und das rechte Rad jeder Achse getrennt antrieben. Diese Ausführung sollte die Bogengängigkeit verbessern, sie wurde aber wegen der Zugkrafteinbußen gegenüber starren Radsätzen schnell wieder aufgegeben.

Die ersten vier Lokomotiven wurden ohne Drehgestelle und ohne Schaltgetriebe als zweiachsige Fahrzeuge ausgeführt.

In kleineren Lokomotiven kam ein stehender Dampfkessel zum Einsatz, größeren erhielten einen sogenannten T-Kessel, der einem auf der Seite liegenden Großbuchstaben T glich. Der Langkessel hatte einen vergleichsweise kleinen Durchmesser und bildete mit der Rauchkammer den langen Schenkel des T, der sich bis zum vorderen Ende des Lokomotivrahmens reichte. Der Querbalken des T wurde durch den Stehkessel gebildet, der sich ungefähr in der Mitte der Lokomotive befand, wobei der untere Teil durch den Wagenboden hindurch reichte. Auf dem Langkessel war zwischen Schornstein und Stehkessel ein Sanddom angebracht.

Climax-Lokomotiven der Klasse A waren kleine Lokomotiven, die in der Regel nicht über 17 Tonnen wogen.

Klasse B

• Zweite Climax-Lokomotive der Klasse B mit horizontalen Zylindern und Schaltgetriebe, Fabriknummer 81
• Ab 1893 bis zur Einstellung der Produktion gebaute Lokomotive der Klasse B

Die Climax-Lokomotiven der Klasse B ähnelten eher dem gewohnten Erscheinungsbild einer Dampflokomotive. Die Zylinder konnten länger und größer als bei der Klasse A gebaut werden, weil sie auf beiden Seiten längs des Kessels angeordnet waren – bei wenigen frühen Lokomotiven horizontal, bei den meisten 30° bis 45° nach oben geneigt. Die beiden Zylinder trieben eine querliegende Kurbelwelle an, die über ein Winkelgetriebe auf die längsverlaufende Antriebswelle in der Mitte des Fahrzeuges arbeitete.

Climax-Lokomotiven der Klasse B wogen zwischen 17 und 60 Tonnen.

Klasse C

Climax-Lokomotiven der Klasse C liefen auf drei Drehgestellen. Das dritte Drehgestell befand sich unter einem Wassertender, der gelenkig mit der Lokomotive verbunden war. Er ermöglichte größere Reichweiten. Alle Lokomotiven der Klasse C hatten geneigte Zylinder.

Die Lokomotiven wogen zwischen 50 und 100 Tonnen.