Basierend auf dem Grundprinzip des Pleuel-Kurbel-Systems ist die Kurbelwelle (oder „Kurbel“ für die Eingeweihten) ein wichtiges Element für das reibungslose Funktionieren des Motorzyklus! Dieses Bauteil gehört zur Motorsteuerung. Entdecken Sie, wie eine Kurbelwelle funktioniert!
In diesem Artikel versuchen wir, mehrere Fragen zu beantworten: Wie wird eine Kurbelwelle hergestellt? Aus welchen Teilen besteht die Kurbelwelle?
Außerdem versuchen wir zu verstehen, wie die Kurbelwelle im Motor funktioniert. Viel Spaß beim Lesen!
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Die Zusammensetzung der Kurbelwelle
Was ist eine Kurbelwelle?
Die erste Frage, die Ihnen in den Sinn kommen könnte, ist: „Was ist eine Kurbelwelle?“. Etymologisch gesehen stammt die Kurbelwelle aus dem Niederländischen und dem Wort „vimmelkijn“, das „Bohrer“ bedeutet. Ein Bohrer ist ein Werkzeug, das verwendet wird, um den Boden oder Materialien wie Holz zu durchbohren.
Ein kurzer historischer Exkurs: Historisch gesehen ist dies eines der Hauptelemente des Pleuel-Kurbel-Systems, das bereits im 2. Jahrhundert in der Sägemühle von Hierapolis in Kleinasien (heutiges Griechenland) zu finden war.
Heute wird derselbe Mechanismus in den Motoren unserer Autos implementiert, der mit Hilfe von Pleuelstangen die lineare Bewegung der Kolben in eine kontinuierliche Rotationsbewegung und umgekehrt umwandelt. Zu welchem Zweck? Um die Energieübertragung in den Zylindern auf die Ausgangswelle des Motors zu übertragen.
Materialien – Herstellung
Es ist jedoch interessant zu beachten, dass je nach Fahrzeug unterschiedliche Anforderungen an die Kurbelwelle gestellt werden. Wenn Sie beispielsweise ein Serienfahrzeug besitzen, besteht Ihre Kurbelwelle entweder aus Gusseisen oder aus geschmiedetem, bearbeitetem Stahl (Monoblock), um eine widerstandsfähige und langlebige Kurbelwelle zu gewährleisten.
Wenn Ihr Fahrzeug mit einem Turbomotor ausgestattet ist, beispielsweise wenn Sie Rennen fahren oder Ihren Motor getunt haben, besteht Ihre Kurbelwelle wahrscheinlich aus geschmiedetem Stahl, der nur einen geringen Anteil an Legierungen enthält, aber durch bestimmte Materialien wie Nickel-Chrom angereichert werden kann. Ziel ist es, leichtere Teile im Motor zu haben, damit der Motor bessere Leistungen erbringen kann.
Diese Teile sind zwar leichter, können jedoch leichter brechen, da sie aufgrund ihres geringeren Gewichts auch fragiler sind.
Regelmäßige statische und dynamische Auswuchtungen sind erforderlich, um die optimale Leistung der Kurbelwelle sicherzustellen.
Wie funktioniert eine Kurbelwelle?
Jetzt, da wir die Rolle der Kurbelwelle kennen, ist es an der Zeit, ihre Zusammensetzung zu betrachten.
Die Pleuelstangen
Wie bereits erwähnt, verbinden die Pleuelstangen die Kolben mit der Kurbelwelle. Im Pleuel-Kurbel-System ermöglicht Letzteres die Umwandlung der linearen Bewegung in eine Rotationsbewegung.
Die Pleuelstange ist eine Stange mit zwei Gelenken, eines an jedem Ende, um eine Kraft und Bewegung auf die Kolben zu übertragen. Die Pleuelstangen sind mit der Kurbelwelle über Kurbelzapfen verbunden. In einigen Fällen kann dieser Kurbelzapfen mit einem Gegengewicht ausgestattet sein, um die durch die Kolben verursachten Vibrationen zu minimieren.
Die Lagerzapfen und Lager
Die Lagerzapfen sind rotierende Wellen, die durch Lager gehalten werden. Der Zweck des Lagerzapfens besteht darin, die Kurbelwelle während ihrer Rotation zu führen.
Die Lagerzapfen sind durch Lager auf der Kurbelwelle ausgerichtet. Zwischen diesen Lagern befinden sich die zuvor erwähnten Kurbelzapfen.
Achtung: Die Lager werden von Dichtungen, sogenannten Lagerdichtungen, gehalten, die mit der Zeit verschleißen und zu Undichtigkeiten führen können, was möglicherweise eine Nachprüfung bei der technischen Kontrolle erforderlich macht. Daher ist es wichtig, auf die Teile Ihrer Kurbelwelle zu achten!
Die Lagerschalen
Die zwischen der Pleuelstange und der Kurbelwelle befindlichen Lagerschalen (oder Halbschalen) sind Elemente, die die Reibung zwischen den Pleuelstangen (oder dem Lager) und der Kurbelwelle reduzieren. Außerdem tragen die Lagerschalen zur Schmierung der Kurbelwelle bei.
Die Kurbelwelle ist teilweise in Motoröl getaucht, wodurch die Lagerschalen geschmiert werden und die Kurbelwelle reibungslos funktioniert. Es ist wichtig, den Ölstand Ihres Motors zu überprüfen. Ist der Ölstand zu niedrig, kann die Schmierung nicht ordnungsgemäß erfolgen. Ist hingegen zu viel Öl vorhanden, wird die Kurbelwelle übermäßig mit Öl versorgt.
Die Zubehörteile
Die Kurbelwelle aktiviert andere Motorteile. Einerseits ermöglicht die Kurbelwelle die Aktivierung des Zahnriemens oder der Steuerkette. Andererseits treibt die Kurbelwelle das Schwungrad an, wo sich unter anderem der OT-Geber befindet.
Die Architektur der Kurbelwelle
Um die Architektur der Kurbelwelle zu verstehen, sollte man sich daran erinnern, dass ein Motorzyklus 720° für Viertaktmotoren entspricht.
Die Geometrie der Kurbelwelle kann daher je nach Anzahl der Zylinder in Ihrem Motor variieren. Die Anzahl der Zylinder ermöglicht eine gleichmäßigere Kolbensteuerung, was zu einer besseren Motorleistung führt, da der Motor gleichmäßiger läuft.
Vierzylindermotoren
Bei Vierzylindermotoren in Reihe erfolgt die Kolbensteuerung alle 180°. Die Berechnung erfolgt wie folgt: 720° (ein Motorzyklus) geteilt durch 4 Zylinder (es kann Ausnahmen für Fahrzeuge mit weniger Zylindern geben). Abweichungen können jedoch je nach Anzahl der Lagerzapfen Ihrer Kurbelwelle auftreten.
Sechszylindermotoren und mehr
Für Sechszylindermotoren erfolgt die Steuerung alle 120°, basierend auf der zuvor beschriebenen Methode. Bei diesem Motortyp sind die Kurbelzapfen paarweise ausgerichtet, was einer Äquivalenz von zwei Dreizylinder-Kurbelwellen entspricht.
Die gleichen Prinzipien gelten für Acht- und Zwölfzylindermotoren.
Andere Fälle
Bei Einzylindermotoren erfolgt die Steuerung immer alle 720°. Bei Zweizylindermotoren kann dies jedoch variieren. Wenn die Kurbelzapfen ausgerichtet sind, erfolgt die Steuerung alle 360°, andernfalls bei entgegengesetzten Kurbelzapfen alle 180°.
Bei Dreizylindermotoren in Reihe, wie beispielsweise bei Smart-Fahrzeugen, erfolgt die Steuerung alle 240°.
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