Die Nockenwelle ist ein wesentlicher Bestandteil eines Hubkolbenmotors, also eines Verbrennungsmotors. Doch was genau ist ihre Aufgabe, wo befindet sie sich und welche Anordnungen der Nockenwelle gibt es? Antworten auf diese und noch weitere wichtige Fragen rund um die Nockenwelle gibt es in folgendem Bericht!

Die Nockenwelle – was ist das überhaupt? Wo befindet sich die Nockenwelle und was ist ihre Aufgabe?

Die Krafterzeugung in einem Verbrennungsmotor erfolgt prinzipiell über das Entzünden eines Gemischs aus Kraftstoff und Luft. Die Nockenwelle, ein Stab mit abgerundeten Vorsprüngen, der sich um die eigene Achse dreht, befindet sich je nach Bauweise im Zylinderkopf oder im Zylinderblock nahe der Kurbelwelle. Die Vorsprünge, also die namensgebenden Nocken, wandeln diese Drehbewegung in kurze Bewegungen in Längsrichtung ab.

Die Nockenwelle sorgt dafür, dass das richtige Mischungsverhältnis aus Kraftstoff und Luft erzeugt wird. Sie ist für die Ventilsteuerung zuständig und regelt die Ein- und Auslassventile so, dass sich diese exakt im richtigen Moment öffnen und schließen, um genanntes Verhältnis zu erreichen. Dazu drücken die Nocken auf der Welle auf die einzelnen Ventile, die sich in den verschiedenen Zylindern befinden.

Das Öffnen erfolgt dabei mittels Übertragungsorganen wie etwa den Stößeln, die entgegen der Federkraft der Ventilfedern wirken. Die Federkraft selbst sorgt dafür, dass die Ventile wieder geschlossen werden.

Welche Antriebsarten der Nockenwelle gibt es?

Generell erfolgt der Antrieb der Motorsteuerung von der Kurbelwelle aus über Rollen- bzw. Steuerketten, Zahnräder oder Zahnriemen zur Nockenwelle. Bei einem Viertaktmotor dauert ein kompletter Durchgang, bei dem alle Ventile einmal angesprochen werden, zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Die die Ventile während dieser zwei Umdrehungen lediglich einmal betätigt werden, muss die Drehzahl der Nockenwelle Übersetzungsverhältnis von 2:1 aufweisen.

Wenn sich die Kurbelwelle also innerhalb dieser vier Takte zweimal dreht, dreht sich die Nockenwelle in dieser Zeit nur einmal. Aus diesem Grund weist das Nockenwellenrad die doppelte Anzahl Zähne als das Kurbelwellenrad auf. Beim Antrieb kommt eine Steuerkette zum Einsatz, wenn es auf die exakte Einhaltung der Steuerzeiten durch präzises Ansprechen der Nockenwelle ankommt und eine große Kraftübertragung stattfinden muss. Ein Zahnriemen verknüpft dabei diese Vorteile einer Steuerkette mit denen eines Keilriemens.

Diese Art von Antrieb zeichnet sich durch seine geringe Geräuschentwicklung, günstigere Herstellung und das geringe Gewicht aus. Ebenfalls muss ein Zahnriemenantrieb im Vergleich nicht so stark gespannt und nicht geschmiert werden.

Welche Anordnung der Nockenwelle ist möglich?

Bei der Anordnung der Nockenwelle gibt es drei verschiedene Varianten, aus denen sich jeweils Vor- und Nachteile ergeben. Dabei unterscheidet man zwischen einer oben liegenden, einer unten liegenden und einer zentralen Nockenwelle.

Oben liegende Nockenwelle (Nockenwelle im Zylinderkopf)

Vorteile:

  • geringe Massen, die bewegt werden müssen
  • hohe Dynamik

Nachteile:

  • aufwändiger Antrieb der Nockenwelle erforderlich
  • höhere Zylinderköpfe notwendig

Gängige Motorbezeichnungen bei oben liegender Nockenwelle:

OHC-Motor (Over Head Camshaft)
SOHC-Motor (Single Over Head Camshaft)
DOHC-Motor (Double Over Head Camshaft)
CIH-Motor (Camshaft In Head)

Unten liegende Nockenwelle (Nockenwelle im Zylinderblock)

Vorteile:

  • deutlich geringere Höhe der Zylinderköpfe möglich
  • niedrige Kosten

Nachteile:

  • geringe Dynamik

Gängige Motorbezeichnungen bei unten liegender Nockenwelle:

SV-Motor (Side Valves)
OHV-Motor (Over Head Valves)

Zentrale Nockenwelle (bei V-Motoren in den Zylinderbänken)

Vorteile:

  • kompakte Bauart des Motors möglich
  • Antrieb der Nockenwelle optimal und kostensparend

Nachteile:

  • keine

Ist die Nockenwelle ein Verschleißteil? Warum geht die Nockenwelle kaputt? Was bedeutet es, wenn die Nockenwelle eingelaufen ist?

Allgemein gesehen sollten Nockenwellen so lange halten wie der gesamte Motor, also ein ganzes Autoleben lang. Daher sind sie per Definition kein klassisches Verschleißteil. Durch dauerhaft hohe Drehzahlen oder sehr hohe Laufleistungen eines Motors kann es dennoch zu einer Beschädigung oder einem Defekt der Nockenwelle kommen. Unabhängig davon, ob eine Nockenwelle mit oder ohne Lagerschalen funktioniert, ist eine permanente und ausreichende Schmierung essentiell.

Die Lagerschalen besitzen Bohrungen an der Unterseite, über welche die Nockenwelle mit dem Ölkreislauf des Motors verbunden ist. Zwischen den Schalen und den Laufflächen der Nockenwelle besteht somit dauerhafter Schmierfilm aus Öl. Besteht ein Mangel an Schmierung oder wird der Motor wie bereits genannt durch z.B. sehr hohe Drehzahlen zu stark beansprucht, kann es zu Beschädigungen an diesen Verbindungsstellen kommen.

Dies ist daran erkennbar, dass sich Riefen sowohl in den Lagerschalen als auch an den Laufflächen der Nockenwelle bilden. Von einer eingelaufenen Nockenwelle spricht man, wenn es aufgrund schlechter Verarbeitungsqualität der Nockenwelle an den Nocken zur Abnutzung des Materials kommt. Diese führt dazu, dass die Form der Nocken derart verändert ist, dass der Hub nicht mehr vollends erreicht werden kann und sich die Ventile im falschen Moment öffnen und schließen.

Folgen können auf Dauer eine geringere Motorleistung, Probleme beim Starten, ein unrunder Lauf des Motors oder weitere gravierende Schäden sein.

Wie kann man die Nockenwelle einstellen?

Die Einstellung der Nockenwelle bzw. die Einstellung der Steuerzeiten ist kein einfaches Unterfangen und sollte lediglich von Experten wie in einer Fachwerkstatt durchgeführt werden, da diese einen schwerwiegenden Eingriff in den Antrieb des Motors bedeutet, was bei falscher Anwendung schlimme Folgen bis hin zum Motorschaden haben kann. Wer bereits Erfahrung gesammelt hat und sich selbst mit Nockenwelle einstellen versuchen möchte, findet hier eine nützliche Anleitung.

Wie kann man die Nockenwelle einbauen?

Wenn man einen Motor Instand setzen möchte, ist der richtige Einbau der Nockenwelle ein sehr wichtiger Vorgang. Dabei gilt es einiges zu beachten, damit diese letzten Endes auch korrekt arbeiten kann und keine Schäden verursacht. Hilfestellung bietet dabei dieses Dokument. Wie der Einbau einer Nockenwelle von statten geht, zeigt folgendes Video:

Wie teuer ist eine Nockenwelle? Was kostet es, eine Nockenwelle zu wechseln?

Die Nockenwelle an sich kostet in der Regel zwischen 100 und 300 Euro. Da der Einbau sehr präzise durchgeführt werden muss und zunächst einige Bauteile am Motor wie Motordeckel, Ventildeckel, Steuerkette oder Zahnriemen entfernt werden müssen, um an die Nockenwelle zu gelangen, ist der Wechsel sehr zeitaufwändig. Daher sollte man mit mindestens 1000 bis 1500 Euro für einen Wechsel der Nockenwelle rechnen.

Was bringt eine Sportnockenwelle?

Seriennockenwellen sind üblicherweise auf die Anforderungen an den Motor beim alltäglichen Fahren ausgelegt. Sie bieten daher den optimalen Kompromiss aus ruhigem Leerlauf, geringen Emissionswerten und ordentlichen Dauergeschwindigkeiten auf Langstreckenfahrten. Eine Sportnockenwelle sorgt für ein längeres und weiteres Öffnen der Ventile, weshalb Auslass- und Einlassventile über längere Zeit parallel zueinander geöffnet sind.

Dies ermöglicht eine bessere Zylinderfüllung bei hohen Drehzahlen, wodurch eine deutlich höhere Motorleistung erreicht wird. Nachteil ist bei niedrigen Drehzahlen, dass sich Abgase mit Frischgase stärker vermischen, was den Motor im Leerlauf unrund laufen lässt bzw. diesen gar nicht mehr ermöglicht und der Motor ausgeht.

 

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Was ist eine Nockenwelle?
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