Keglige Kutschenräder

[Otmar]

Die Räder eine Kutsche sind sehr oft ganz flache Kegel, d.h. die Radnabe steht etwas nach oben, wenn man das Rad von der Kutsche lösen würde und zur Seite auf die Straße umklappen würde.
Wer weiss warum die Räder so gemacht sind. Die Konstruktion beinhaltet mehrere Vorteile, gesucht ist der wesentliche Grund.

Googeln ist in dieser Rubrik erlaubt.

Lg Otmar

[Kolabord]

Kann es sein, dass das mit

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der Höhe der Bordsteine zusammen hängt, bzw. hing?

[black]

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Vll. weil sie die Achse durch das Gewicht der Kutsche etwas nach unten biegt, wodurch die Achsen auch etwas nach oben zeigen?
So liegt wieder die gesamten Lauffläche auf. ==> beste Druckverteilung

[Friedel]

Ich habe keine Ahnung, was der Hauptgrund dafür ist. Aber diese Konstruktion hat wirklich eine ganze Menge Vorteile.

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  Der Abstand der Punkte, auf denen die Kutsche steht, ist größer. Die Kuschte kippt also nicht so leicht um.
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  In Kurven wird durch die Zentrifugalkraft das kurvenäußere Rad sehr viel mehr belastet als das innere. Bei geneigtem Weg wird das untere Rad viel mehr belastet, als das obere, weil sich der Schwerpunkt der Kutsche seitlich verlagert. Wenn die Speichen nicht senkrecht zur Achse an der Nabe befestigt sind, sondern leicht nach außen stehen, wirkt die resultierende Kraft am kurvenäußeren, stark belasteten Rad also in spitzerem Winkel auf die Speichen. Die Speichen sind in Längsrichtung natürlich sehr stabil, in Querrichtung dagegen nicht.
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  Der Abstand zwischen Radkranz und Kutsche wird größer. Dadurch kommt es nicht dazu, dass der Radkranz schleift, wenn sich Blätter, Matsch oder sonst was zwischen Kutsche und Radkranz fangen. Auch wenn das Rad etwas Spiel hat, hat der Radkranz immer genug Abstand.
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  Da Kutschenräder ein wenig elastisch sind, ergibt sich durch die Kegelform bei Belastung eine leicht kegelförmige Lauffläche. Bei dem unebenen Straßenbelag, auf dem Kutschen früher gefahren sind, hat sich dadurch zwar kein Sinuslauf ergeben, aber trotzdem wurde die Kusche stabilisiert. Ohne diese Stabilisierung würden Kutschen schon bei mäßiger Geschwindigkeit und auf gerader Strecke zum Schlingern und Schleudern neigen. (Tun sie bei mehr als 1 Achse auch so, aber eben nicht ganz so sehr.)

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Die Stabilisierung (nicht Stabiltät), die Stabilität in Kurven und bei geneigter Straße und die Kippsicherheit können noch wesentlich erhöht werden, wenn das Rad zusätzlich einen negativen Sturz hat. Allerdings wird dann die Achse mehr belastet und die Speichen werden, außer in Kurven und geneigter Straße, mehr belastet. Das ist nur dann sinnvoll, wenn die Kutsche für Geschwindigkeit zulasten der Kapazität optimiert werden soll.

[Otmar]

Hallo zusammen,
bisher sehr interessante Vermutungen, aber es war noch keine richtige Antwort dabei.
@Black

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Du hast mit der Achse ein wesentliches Teil für die Erklärung der kegelförmigen Radkonstruktion angesprochen, aber deine Vermutung ist dem eigentlichen Zweck eher entgegengesetzt.

Es ist nicht unmöglich, aber aus meiner Sicht recht schwierig, sich den Grund für die Radform durch Überlegung zu erschließen. Vielleicht wäre es einfacher, eine Kutsche mit ebenen Rädern zu bauen (mit den Mitteln im 15-ten Jahrhundert, da hat man das wohl schon keglige Räder gemacht.) und zu schauen, was passiert.
Lg. Otmar

[black]

Vielleicht wäre es einfacher, eine Kutsche mit ebenen Rädern zu bauen ... und zu schauen, was passiert.

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Vll soll es das bei starren Kutschenachsen fehlende Differential in Kurvenfahrten ausgleichen?

[Friedel]

@Black: Die Kutschen im 15-en Jahrhundert hatten schon wie moderne Autos in jeder Antriebsachse ein Differenzial. Da Kutschen keine Antriebsachsen haben, haben und brauchen sie kein Differenzial.

Da fällt mir noch ein Vorteil des kegeligen Rades ein.

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Die Räder hatten in der Nabe jeweils eine Metallbuchse und liefen auf einer festen Metallachse. Diese Achse und die Buchsen waren konisch. Dadurch ließen sie sich leicht wechseln und liefen immer mit relativ wenig Spiel. Wenn Buchse und Achse etwas verschlissen waren und sich Spiel gebildet hat, hat man einfach das Rad etwas weiter auf die konische Achse geschoben. Durch die Kegelform des Rades konnte man erreichen, dass die belasteten, unteren Speichen bei positivem Achssturz senkrecht und damit parallel zur Belastungskraft standen. Durch den positiven Achssturz hat man erreicht, dass das Rad nicht vom Konus gerutscht ist. Der Splint am Ende der Achse war ja nur zur Sicherung des Rades da. Ohne den positiven Achssturz hätte das Rad durch die konische Achsform ständig nach außen gedrückt und hätte so sehr stark am Splint gerieben. Das hätte nicht nur gebremst, sondern hätte den Splint wohl auch schnell zerstört.

[Otmar]

@Friedel:

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genau das ist die Lösung. Auch bei zylindrischen Achsenden, hat man die Achse etwas nach unten zeigen lassen, so dass das Rad vom Splint weggedrückt und zur Kutsche hingedrückt wurde. Die schräge Aufhängung hat man im 14. Jhd. noch mit ebenen Rädern gemacht, wobei die Speichen dann nicht senkrecht nach unten zeigten und weniger stabil waren, als die im 15. Jhd. eingeführten kegligen Räder, bei denen dann, wie du geschrieben hast, die Speichen senkrecht nach unten zeigten.

Und sollte der Nagel mal rausfallen, würde das Rad nicht sofort abfallen und der Kutscher könnte vielleicht noch bremsen...

Wieviele Kutschen hast du für diese ausführliche Antwort auf die Schnelle gebaut und getestet

Man findet die Konstruktion auch bei Hand- und Leiterwagen.

Lg. Otmar

[black]

@Black: Die Kutschen im 15-en Jahrhundert hatten schon wie moderne Autos in jeder Antriebsachse ein Differenzial. Da Kutschen keine Antriebsachsen haben, haben und brauchen sie kein Differenzial.

Ich sollte nicht so früh/spät posten. - K.A. warum/wie ich auf die Idee kam, Kutschenräder wären via Achse starr verbunden.


Aber die Lsg. ist interessant. Muss ich mal drauf achten, wenn mir mal 'ne Kutsche über den Weg rollt.

[Friedel]

Aber die Lsg. ist interessant. Muss ich mal drauf achten, wenn mir mal 'ne Kutsche über den Weg rollt.

Da musst du schon ins Museum gehen. "Moderne" Kutschen haben sowas normalerweise nicht. Heutige Kutschen haben normalerweise weder konische Achsen noch Laufbuchsen. Die Räder sind auch nicht mit einem Splint auf der Achse gesichert. Kutschenachsen und -räder werden heutzutage so wie die Achsen von Pkw-Anhängern gebaut. Sie haben oft noch Speichen, aber das ist heutzutage eine Designfrage.