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Die Nockenwelle
Das Öffnen der Ventile erfolgt durch die Nocken der Nockenwelle. Die Übertragung der Kräfte von der Nockenwelle auf die Ventile kann durch Schlepphebel bzw. Schwinghebel, Kippelhebel, Kipphebel, Stößel und Stoßstangen erfolgen. Geschlossen werden die Ventile durch die Kraft der Ventilfedern.
Für ein Arbeitsspiel benötigen Viertaktmotor zwei Kurbelwellenumdrehen. Dabei werden die Einlassventile und Auslassventile jeweils einmal geöffnet und geschlossen. Daraus ergibt sich, dass die Nockenwelle während der zwei Umdrehungen der Kurbelwelle nur eine Umdrehung ausführt.
Das Drehzahlverhältnis zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle beträgt 2:1.
Lage der Nockenwelle
Nach der Lage der Welle wird unterschieden:
ohv-Motoren (engl.: overhead valves: Über-Kopf-Ventile). Diese Motoren haben eine untenliegende Welle, meist im Zylinderkurbelgehäuse
cih-Motoren (engl.: camshaft in head: Welle im Zylinderkopf)
ohc-Motoren (engl.: overhead camshaft: über dem Zylinderkopf liegende Nockenwelle) und
dohc-Motoren (engl.: double overhead camshaft: zwei über dem Zylinderkopf liegende Wellen)
Antrieb der Nockenwelle:
Die Nockenwelle muss schlupffrei angetrieben werden, d.h. sie darf sich gegenüber der Kurbelwelle nicht verdrehen. Sie hat die Aufgabe, zum richtigen Zeitpunkt den Öffnungsvorgang und Schließvorgang für die Einlassventile und Auslassventile zu steuern. Für jedes Ventil ist ein Nocken erforderlich. Die Form des Nockens bestimmt die Größe des Ventilhubes, den Öffnungswinkel des Ventils und den Bewegungsablauf während des Öffnungsvorgangs und Schließvorgangs.
An die Nocken werden folgende Anforderungen gestellt:
Das Ventil soll möglichst schnell geöffnet bzw. geschlossen werden
Das Öffnungsquerschnitt soll längere Zeit so groß wie möglich sein und
Der Öffnungsvorgang und Schließvorgang soll möglichst ruckfrei erfolgen, um Federschwingungen und hohe Belastungen, z.B. zwischen Kipphebel und Ventil, zu vermeiden.
Die Wahl der Nockenform richtet sich nach den Anforderungen an den Motor. Es gibt flache und steile Nocken.
Der flache Nocken öffnet und schließt das Ventil ruckfrei, wodurch die Belastungen am Ventil gering gehalten werden.
Der steile Nocken hält das Ventil gegenüber dem flachen Nocken längere Zeit vollständig geöffnet, wodurch der Füllungsgrad des Zylinders verbessert wird. Es treten große Beschleunigungskräfte und Verzögerungskräfte während des Öffnungsvorgangs und Schließvorgangs auf. Diese großen Kräfte führen zu einem erhöhten Verschleiß an den Nocken, Ventilen und den Übertragungsteilen, z.B. Kipphebel. Deshalb wird eine Nockenwelle mit steilen Nocken nur für Motoren mit hoher Hubraumleistung verwendet.
