Fernsteuerbare NEM-Kupplung selbstgebaut (gibt's ja nicht zu kaufen....)

Liebe Freunde des gepflegten Eisenbahn-Modellbaus in Spur 0,

irgendwann kam bei meinem Projekt V100 die Kupplungsfrage auf. Und da wir heute so wunderbare digitale Möglichkeiten haben, soll die V100 Decoder und fernsteuerbare Entkuppler bekommen. Meine Marktforschung blieb aber Ergebnislos, oder besser gesagt, sie ergab, dass es z.Z keine fernsteuerbaren NEM-Kupplungen für Spur 0 zu kaufen gibt.

Ich musste also notgedrungen auch die fernsteuerbare Kupplung selbst konstruieren...

Ich hatte vor Jahren bei Michael Schnellenkamp 2 fernsteuerbare Kupplungen erworben. Wie ich jetzt erst erfahren habe, sind die von Lenz, es ist die Variante in der V36. Außerdem hatte ich mir vor kurzem NEM-Kupplungen gekauft, um meine LIMA-Güterwagen endlich mal auf KK umzubauen. Und so kam mir die Idee, die normalen Kupplungen mit einem Entkuppler aus dem 3D-Drucker zu ergänzen und eine Variante für Wagen mit KK-Kulisse zu bauen, und eine Variante ganz kompakt für die V100, ohne KKK.

Die mir bekannten fernsteuerbaren Kupplungen arbeiten mit Magnetspulen, besitzen aber an dem Entkuppler Permanentmagneten, daher wird hier die magnetische Abstossung verwendet, nicht die magnetische Anziehung. Also habe ich mir erstmal Magnete in der Bucht besorgt, Durchmesser 6 mm und 2 mm stark. Blieb nur noch die Magnetspulenfrage zu klären, daher habe ich mir erstmal bei Pollin verschiedene Kleinrelais bestellt, um sie für mein Forschungsprojekt auszuschlachten. Und ausserdem habe ich die Einzelteile konstruiert, die ich mit dem 3D-Drucker herstellen wollte.

Bitte unbedingt beachten! Werden Permanentmagnete im Entkuppler eingesetzt, muß die Spule mit Gleichstrom betrieben werden, und die Polung ist so zu wählen, dass beide Magnetfelder sich abstoßen. Kann man das bei der Decoderprogrammierung umpolen?

@Armin-Hagen Berberich: Ich verwende z.Z. ABS-like resin von elegoo (translucent), wirklich gutes Zeugs!

Die einzelnen Untersuchungen und Entwicklungsschritte zeigen die folgenden Bilder.

Bild 1: Mein erster Versuch. Relaisspule, einmal auf Kurzkupplungskulisse, einmal ohne KKK für Loks

Nun hatte ich Spionage betrieben und raus gefunden, dass die Lenz-Spule aus 0,1mm-Draht gewickelt ist und einen Widerstand von ca. 80 Ohm hat. Meine Relaisspule hat 120Ohm, aber irgendwie wollte das alles nicht funktionieren. Die Relaisspulen sind immer durchgebrannt, ohne dass sich was bewegt hatte...

Bild 2: Hier noch mal in Groß, die Lok-Variante

Ich musste also weiterforschen... So fiel mir ein, dass ich ja auch noch 2 fernsteuerbare Kupplungen der V80 rumzuliegen habe, also habe ich die mal untersucht.

Bild 3: Wie man am Netzteil sieht, braucht der Entkuppler der V80 richtig Power! Unter 12V geht da garnichts. Die Spulendrähte sind einadrig! Klingeldraht! Naja.....

Ich habe dann doch mal die Lenz-Kupplung zerlegt, um näheres zu erfahren...

Bild 4: zerlegte Kupplungen von der Lenz-36 und von der V80.

Nachdem ich die Lenz-Kupplung zerlegt hatte und alles vermessen war habe ich mir erstmal eine Tabellenkalkulation geschrieben, mit der ich die Abmessungen der Spule, Wicklungszahl, Widerstand und Stromaufnahme berechnen kann. Und dann habe ich die Lenz-Kupplung wieder zusammengebaut und weitergeforscht.

Bild 5: Uiiih! Die Lenz-Kupplung öffnet bei 6V und 50 mA! Wie machen die das?

Meine Kupplung aus Bild 1 und 2 öffnen bei 25V. Wieso kann das die Lenz-Kupplung mit 5V??? Grübel.... Schließlich fand ich den Grund dafür: Die Relaisspulen haben einen durchgehenden Eisenkern. Bei der Lenz-Spule endet der Eisenkern schon ungefähr in der Mitte der Spule! Effekt? Die Lösekraft des Permanentmagneten ist viel kleiner, wenn er nicht unmittelbar am Eisenkern hängt, sondern bereits einige Millimeter entfernt davon ist! Die Kraft des Permanentmagneten ist aber ausreichend groß, um den Entkuppler wieder in die Ruhepostion zu ziehen.

Ich habe also die Relaisspulen verschrottet und mir eigene Spulen gewickelt. Der Draht stammt von Relais, die ich noch bei meinem Vater gefunden habe, 0,09 mm Draht-Durchmesser. Die Spule hat einen Innendurchmesser von 4 mm, einen Aussendurchmesser von 10 mm und eine Wicklungshöhe von 7 mm. Und so sieht das dann fertig aus:

Bild 6: Endlich funzt es. Der Trick ist, dass der Eisenkern der Spule ca. 3 mm vor dem Anschlag des Permanentmagneten endet. Außerdem ist es hier ein kleinerer Permanentmagnet mit 4mm Durchmesser und 1mm Bauhöhe eingebaut. Die Messwerte sind cool, oder? Da reicht ein Spur-N-Decoder!

Wenn man bei dem Versuchsaufbau aus Bild 6 die Schraube weiter reindreht, wird der Abstand ihrer Stirnseite zum Permanentmagneten kleiner. Damit wird aber die erforderliche Abstossungskraft der Magnetspule sofort viel größer, bei 2 mm Abstand braucht es schon 12V, um den Entkuppler zu betätigen!

Bild 7: Praxistest – der Entkuppler ist stromlos, die Kupplung kuppelt...

Bild 8: Und wenn ich Spannung anlege, öffnet der Entkuppler die Kupplungen, der Wagen kann weggezogen werden. Bingo!

Mit dem bisherigen Ergebnis bin ich schon einmal sehr zufrieden. Ich werde aber versuchen, die Spule noch etwas flacher zu gestalten, um Bauhöhe zu sparen. Ich werde wieder berichten.

Danke für's lesen!

Gruß

Torsten Frieboese

Liebe Spur-0-Freunde,

ganz herzlichen Dank für die vielen Pokale!

Walter: Die Beschreibung wird noch fortgesetzt!

Stefan: Na zu irgendwas muß so ein Hochschulstudium in der Fachrichtung Maschinenbau doch gut sein... Ich arbeite jedenfalls als CAD-Konstrukteur, und wenn ich Abends zuhause bin, entspanne ich mit CAD-Konstruktion. Wir haben keinen Fernseher.

Vor vielen Jahren habe ich mit der Spur 0 begonnen, weil man da zum selbermachen gezwungen war, es gab ja kaum was zu kaufen, ausser die Pola-, Lima und Rivarrossi-Sachen, aber damit lässt sich ja viel machen, wie wir wissen. Dass es im Zubehör keine fernsteuerbaren Kupplungen gibt ist schon irgendwie schräg, ist ja keine Hexerei, sowas zu bauen. Ich werde Euch demnächst genauer informieren, wenn ich die Konstruktion abgeschlossen habe. falls sich jemand aus Berlin oder Umgebung einbringen will, um mal zu untersuchen, wie man Lenz-Wagen mit meiner ferngesteuerten Kupplung aufmotzen kann, bitte melden. Ich habe nämlich bisher keine Lenz- oder Brawa-Wagen, geschweige den die von der Firma..., um das auszuprobieren.

Gruß

Torsten Frieboese

Liebe Spur-0-Gemeide,

mal eine Frage von mir an Alle da draussen:

Besteht Interesse daran, fernsteuerbare Kupplungen käuflich zu erwerben? Komplett fertig, oder als Bausatz, oder nur einzelne Teile?

Stefan: Dein Hinweis ist sicher korrekt, es gibt da durchaus noch Potential, die Konstruktion zu optimieren, vor allem, weil man ja eine individuelle Programmierung der verschiedenen CVs, die die Ansteuerung der Kupplung betreffen, durchführen muß, damit es ordentlich funktioniert.

Gruß Torsten Frieboese

Hallo Jörg,

bin mal nachschauen gewesen in den Einstellungen zu meinem Benutzerkonto. Da sind ja viele Knöpfe zu drücken!

Ich bitte um Entschuldigung für die Unanehmlichkeiten, jetzt sollte es aber funktionieren.

Gruß und schönes Wochenende!

Torsten Frieboese

edit: Scheint jetzt zu funktionieren, danke Udom!

Liebe Freunde des gepflegten Eisenbahn-Modellbaus in Spur 0,

die letzten Wochen habe ich dazu genutzt, meine fernsteuerbare Kupplung noch weiter zu optimieren. So habe ich den Spulenkörper etwas dickwandiger, aber auch insgesamt kleiner gemacht. Zufällig habe ich zuletzt eine Relaisspule mit 0,1mm-Draht recycled. Davon passen nun gerade so 1000 Windungen drauf, dadurch sind Spannung und Strom nun wieder etwas höher geworden, so 7V sind jetzt notwendig. Zukünftig werde ich wieder 0,09mm-Kupferdraht verwenden, da bekomme ich bis zu 1400 Windungen auf die neue Spule.

Am Spulenkörper sind jetzt auch 2 Ohren, damit ich da die Zuleitungsdrähte nach dem anlöten an die Spule festkleben kann.

Vor einiger Zeit habe ich ja eine Bausatzaktion gemacht, und für diese V15 hatte ich ja die fernsteuerbare Kupplung der V36 von Lenz vorgesehen, die es ja wie gesagt z.Z. nicht einzeln gibt. Ich habe daher zusätzlich mal eine Grundplatte als Adapter für den Anbau meiner fernsteuerbaren Kupplung an mein V15-Fahrwerk konstruiert.

Bild 9: Mein Fahrwerksprototyp der V15 mit eingebauten fernsteuerbaren Kupplungen, inkl. unsichtbarem Rückstellmechanismus.

Bild 10: Und hier noch mal eine etwas andere Ansicht, mit Lenz-Kupplung zum Vergleich

Die Kupplungsadapter besitzen Langlöcher, ausserdem ist der Kupplungskopf auf das vorletzte Stiftloch ausgerichtet, dadurch ragen die Kupplungen auf dem Foto ca. 3mm über die nichtvorhandenen Puffer hinaus. Da hier keine Kurzkupplungskulisse vorhanden ist, muß man die Kupplung laut NEM etwas vorziehen, um Unfallfrei durch alle Weichenstrassen zu kommen. Man kann aber wie gesagt die Kupplungsköpfe und die Adapterplatte auch weiter zur Lokmitte hin montieren, falls es der eigene Gleisplan erlaubt.

Bevor Ihr mich mit Anfragen überhäuft möchte ich Euch um noch etwas Geduld bitten, falls Ihr solche Kupplungen haben wollt. Es wird wahrscheinlich bald einen Bausatz dieser fernsteuerbaren Kupplung geben. Da arbeite ich gerade dran.

Ich bedanke mich für Euer Interesse!

Gruß

Torsten Frieboese

Hallo Carsten,

da kann ich Dir Hoffnung machen!

An alle Mitforisten, die gerne eine oder zwei oder nochmehr fernsteuerbare Kupplungen kaufen möchten: Ein noch geheimer Anbieter und ich arbeiten mit Hochdruck an dem Bausatz. Es wird wahrscheinlich zuerst eine Grundplatte für die V15 aus meiner Bausatzaktion geben. Die hat dann in etwa die Einbaumaße der Lenz-Kupplung in der V36, aber nur wegen der Grundplatte. Ich habe mich bemüht, die Kupplung so klein und kompakt wie möglich hinzukriegen., das ist mir glaube ich auch erstmal gelungen.

Das Projekt wird auch weitergehen, wenn also modifizierte Ausführungen nachgefragt werden, wird das wahrscheinlich auch umgesetzt werden können. Wäre z.B. denkbar, für Wagen eine Variante zu machen, bei der die Magnetspule im Wagenkasten sitzt und das Zugbild dann nicht ganz so beeinträchtigt. Schön sind die Lenz-Kupplungen nicht wirklich, aber ich halte sie für einen praktischen Kompromiss.

Ich bitte noch um etwas Geduld, bis hier die ersten Prototypen des Bausatzes vorgestellt werden.

Gruß Torsten Frieboese

Liebe Freunde des gepflegten Modellbaus in Spur 0,

da ich mir noch den ganzen Tag mit Lohnarbeit versauen muß hat es etwas gedauert, das Projekt Rangierkupplung voranzutreiben, mit dem Ziel, Euch die Kupplung als Bausatz anbieten zu können.

Der besagte Anbieter hatte mir vorgeschlagen, die Kupplung mit Ätzteilen aus Neusilber zu realisieren, damit das stabil wird, und so habe ich aus meiner Variante mit Teilen aus dem 3D-Drucker eine Variante mit Blechteilen zum zusammenlöten entwickelt. Vor einigen Wochen erhielt ich die ersten Prototypen, um auszuprobieren, ob der Herr Ingenieur alles richtig gemacht hat.

Hat er nicht, muß ich gestehen, aber dazu macht man ja Prototypen... Die hier vorgestellte Version ist also noch nicht das Endprodukt, ein paar kleine Änderungen muß ich noch umsetzen, aber grundsätzlich funktioniert erstmal alles wie geplant.

Nochmal zur Vorgeschichte: Für die V15 hatte ich das Fahrwerk so konstruiert, dass man die Rangier-Kupplung der Lenz-V36 dort einbauen kann, die gab es ja mal einzeln zu kaufen. Ist allerdings Geschichte. Ich habe daher meine Konstruktion so ausgeführt, dass sie die Anschlußmaße der Lenz-Kupplung hat, allerdings unter Verwendung der normalen Kupplungsköpfe. Dadurch, daß ich den Entkuppler am Lagerstift des Fallhakens anbringe, ist die Kupplung allerdings wesentlich kürzer bzw. kompakter.

Wie Ihr sehen könnt befindet sich der Spulenanker im Drehpunkt der Kupplungsdeichsel, die Schraube, die die Deichsel an der Grundplatte hält, ist also gleichzeitig der magnetische Anker der Spule. Der Einbau in das Modell kann natürlich auch ohne die Grundplatte erfolgen, man muß sich dann evtl. einen modifizierten Ankerstift anfertigen, der drehbar im Modell gelagert werden muß. Es sollte auch möglich sein, die Kupplung auf eine Kurzkupplungskulisse aufzusetzen, dann kann man auch Wagen damit ausrüsten, das habe ich aber bisher nur mit meiner eigenen Konstruktion der KK umgesetzt. Aber mancher findet das vielleicht ganz witzig, auch seine Wagen mit Rangierkupplung und einem einfachen Magnetartikeldecoder zu versehen, dann kann man den Betrieb auf seiner Rangieranlage bequem vom Stellwerk aus machen und muß nicht mehr zwischendurch da hingehen, um diese Grmmmbl-hakeligen Kupplungen auseinanderzupfriemeln.

Noch ein paar Bilder zur Erläuterung:

Bild 9: So sieht der 3D-CAD-Entwurf aus. Die Rückstellfeder wird aus einem 0,5-0,8mm-Stahldraht gebogen, das hat u.A. den Vorteil, daß man sich rasch Ersatz beschaffen kann, wenn das Ding bei der Montage weggeflogen und irgenwo hinter der Werkbank verschwunden ist.

Bild 10: So wickel ich die Spulen. Der Spulenkörper ist aus dem 3D-Drucker, mit einer Innenbohrung M3, und der Draht kommt von einer Relaispule, die ich noch reichlich habe. Recycling!

Bild 11: So sieht das dann eingebaut aus in ein Fahrwerk der Reichsbahn-V15 und mit einem angekuppelten Güterwagen. Und nun wird abgekuppel, 12V, 100mA...

Bild 12: Und noch ein Blick auf die Unterseite der Lok.Die Ätzplatine ist aus noch aus 0,5mm-Blech, das wird noch etwas reduziert.

Da diese Kupplung keine Kurzkupplungskinematik besitzt ist es m.E. notwendig, einen Abstand von 1-2mm zwischen Kupplungsvorderseite und Puffertellern einzubauen. Da die Grundplatte Langlöcher für die Befestigungsschrauben besitzt, kann man den Abstand aber noch etwas reduzieren oder vergrößern. Bis auf die Metallbauweise unterscheidet sich diese Variante nicht von der oben vorgestellten Version.

Demnächst mehr dazu, ich hoffe, dass ich bald das fertige Produkt vorstellen kann.

Danke für Euer Interesse, ausserdem wünsche ich Euch eine besinnliche Weihnachtszeit.

Gruß Torsten Frieboese