Nockenwelle
Die Nockenwelle hat ihren Namen maßgeblich von ihrem Aussehen, die Form gleicht einer Welle, auf der mindestens eine oder mehrere Nocken angebracht sind. Die Nocken auf der Welle wandeln die Drehbewegung der Welle in kleine Längsbewegungen um. Am häufigsten laufen die Nocken parallel zur Nockenwelle, es gibt jedoch auch angeschrägte Nocken.
Am meisten wird die Nockenwelle bei Verbrennungsmotoren verwendet, hier steuert die Nockenwelle das Öffnen und schließen der Ein- und Auslassventile, es gibt pro Ventil dann eine Nocke.
Inhaltsverzeichnis
Funktion
Die Funktion der Nockenwelle ist so einfach wie genial. Bei Nockenwellen für Verbrennungsmotoren gibt es meistens für ein Ventil eine Nocke auf der Welle. Der Nocken drückt das Ein- oder Auslassventil in eine geöffnete Stellung. In diesem Zeitraum kann das Luft-Benzin-Gemisch in den Verbrennungsraum gelangen bzw. aus ihm entweichen. Bewegt sich die Nocke weiter, schließt das Ventil mit Hilfe der Ventilfeder wieder. Beim Drücken des Ventiles trifft die Nocke das Ventil immer ein bisschen seitlich dadurch wird das Ventil immer ein wenig gedreht und es bilden sich keine Druckstellen auf dem Ventil.
Zwischen der Nockenwelle und den Ventilen befindet sich in der Regel noch ein weiteres Element es sind meistens bei Viertaktmotoren Hydrostößel, Kippelhebel oder Schlepphebel etc. Sie dienen der Kraftübertragung und der Kraftumleitung.
In der Standard-Bauweise liegen die Nockenwellen genau parallel zur Kurbelwelle. Beim Viertakt-Motor dreht sich die Nockenwelle immer mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle. Meist wird sie mit einem Zahnriemen oder einer Kette angeschrieben und gesteuert. Eher selten wird sie mit einem sogenannten Stirnrad angetrieben, weil es zu kostenaufwendig ist.
Jeder dieser Bewegung kostet Kraft und damit Leistung für den Motor, deswegen hat man im Laufe der Jahre zwei obenliegende Nockenwellen entwickelt. Hierbei werden die Ventile pro Zylinder verdoppelt und es gibt für jede Ventilreihe eine eigende Nockenwelle. Durch diese Bauart können höhrere Drehzahlen gefahren werden und die Anzahl der Bewegungen werden reduziert.
Herstellung
Eine Nockenwelle wurde bis vor einiger Zeit durch Gießen und Schmieden hergestellt, man bekam so den Rohling einer Nockenwelle, danach wurde sie spanend bearbeitet, geschliffen und die Oberfläche der Nocken wurde bis zu 0,2mm gehärtet. Das Härten war wichtig, damit das Material den hohen Temperaturen standhalten konnte und kein Verschleiß da war.
Mittlerweile werden fast nur noch die so genannten "gebauten" Nockenwellen verwendet, Vorteil dieser Herstellung sind die Verarbeitung mehrerer Werkstoffe. Dadurch entstehen geringere Kosten und niedrigeres Gewicht, was die Leistung wiederum beim Motor steigert. Außerdem ist die Flexibilität in der Herstellung größer und neue Nockengeometrien sind leichter umzusetzen.
Die BERCO RAC 1500 ist eine Nockenwellenschleifmaschine, die mittels Rohlingen ein Muster für Seriennockenwellen herstellen kann.
Nockenwellenantriebe
Zahnriemenantrieb
Man verwendet Kunststoffriemen, der Zugstrang im Riemenrücken besteht meist aus einer Glascord-Einlage. Sie überträgt die Zugkräfte und begrenzt die Dehnung. Der Zahnriemen wird auf der Zahnriemenscheibe durch ein Führungsbord am seitlichen Ablaufen gehindert.
Kettenantrieb
Er wird verwendet, wenn größere Kräfte zu übertragen sind und die Steuerzeiten exakt eingehalten werden müssen. Durch einen Kettenspanner wird eine gleichbleibende Kettenspannung erreicht. Zur Dämpfung von Kettengeräuschen wird die Kette in Gleitschienen aus Kunststoff geführt, das Kurbelwellenrad kann zusätzlich gummiert sein.
Stirnradantrieb
Die Drehbewegung der Kurbelwelle wird über einen Zahnradsatz zu der im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle übertragen. Zur Geräuschdampfung sind die Zahnräder schrägverzahnt. Vorteile: Hohe Antriebsmomente lassen sich sehr präzise übertragen und die Baulänge durch schmale Zahnräder verringern.
Wie unterscheiden sich Sport- und Seriennockenwellen?
"Seriennockenwellen bieten einen sehr guten Kompromiss für die Anforderungen des Verkehrsalltags an den Kfz-Motor: akzeptable Dauergeschwindigkeit auf langen Autobahnstrecken, ruhiger Leerlauf bei niedrigen Drehzahlen und möglichst saubere Abgase. Werden an einzelne dieser Kriterien geringere Anforderungen gestellt, kann eine Nockenwelle so gestaltet werden, dass andere Kriterien besser erfüllt werden: Eine Renn-Nockenwelle z.B. bewirkt bei hohen Drehzahlen erheblich mehr Motorleistung. Dafür ist Leerlauf bei niedriger Drehzahl nicht mehr möglich.
Sportnockenwellen öffnen die Ventile weiter und länger, Auslass- und Einlassventile sind über einen längeren Zeitraum gleichzeitig geöffnet. Bei hohen Drehzahlen wird dadurch die Füllung der Zylinder verbessert. Bei niedrigen Drehzahlen wird der Leerlauf unruhig, weil sich Frischgas in stärkerem Maße mit Abgas mischt."
Quelle: http://www.avl-schrick.com
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