DOHC: Unterschied zwischen den Versionen

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(ockenwellen)
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Die Nockenwelle soll die Ventile zum richtigen Zeitpunkt und in einer genau festgelegten Reihenfolge öffnen und deren Schließung durch die Ventilfeder ermöglichen. Es kann sein, dass die Nockenwelle von der Kurbelwelle nicht direkt, sondern über Zwischenräder oder mehr als eine Steuerkette angetrieben wird. Für alle Fälle gilt allerdings ein Übersetzungsverhältnis von 2 : 1. Damit rotiert die Nockenwelle halb so schnell wie die Kurbelwelle.
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Die Nockenwelle hat die Aufgabe, die Ventile zum richtigen Zeitpunkt und in festgelegter Reihenfolge zu öffnen und durch die Ventilfeder wieder zu schließen. Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle entweder direkt oder durch Stirnräder bzw. von mehr als einer Steuerkette angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis beträgt 2 : 1, d.h. die Nockenwelle rotiert halb so schnell wie die Kurbelwelle.
  
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Es wird zwischen unten- und obenliegenden Nockenwellen unterschieden. Die untenliegende Nockenwelle befindet sich im Motorblock, während die Ventile hängend im Zylinderkopf arbeiten. Die Ventile werden mittels Stößelstangen und Schlepphebel von der Nockenwelle gesteuert. Diese Bauart wird eigentlich nur noch bei amerikanischen "Bigblocks" und LKWs verwendet, da keine hohen Drehzahlen möglich sind. Eine bzw. zwei obenliegende Nockenwellen sind im Zylinderkopf eingebaut und treiben die Ventile über Kipp-, Schlepphebel oder direkt über Tassenstößel an. Durch eine mechanische oder hydraulische Verstellung können sich die Steuerzeiten abhängig von der Motordrehzahl ändern.
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Kugelgraphitguss, Vergütungsstahl oder Nitrierstahl sind die häufigsten Materialien, aus denen die Nockenwellen hergestellt werden. Aus Gewichtsgründen können sie auch hohl sein, ihre Lager und die Nockenbahnen sind meist oberflächengehärtet.
  
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Man unterscheidet unten- und obenliegende Nockenwellen. Bei der OHV-Steuerung ist die untenliegende Nockenwelle im Motorblock angeordnet. Die Ventile arbeiten dagegen im Zylinderkopf und werden hängende Ventile genannt. Die Nockenwelle wirkt über Stößelstangen und Schlepphebel auf die Ventile. Weil beim Schließen des Ventils mehr Bauteile von der Ventilfeder zurück bewegt werden müssen und damit keine hohen Motordrehzahlen möglich sind, kommt eine untenliegende Nockenwelle fast nur noch bei großvolumigen V8-Pkw-Motoren (USA) und Lkw-Motoren vor. Eine oder zwei obenliegende Nockenwellen sind im Zylinderkopf eingebaut und treiben die Ventile über Kipphebel, Schlepphebel oder direkt über Tassenstößel an. Durch eine mechanische oder hydraulische Verstellung im Antrieb können sich die Steuerzeiten abhängig von der Motordrehzahl ändern.
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Obenliegenden Nockenwellen werden heute durch Zahnriemen oder Steuerkette angetrieben. Königswellen und Stirnräder findet man  vorwiegend noch bei Oldtimern.
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Nockenwellen werden aus Kugelgraphitguss, Vergütungsstahl oder Nitrierstahl hergestellt. Sie können zur Gewichtsersparnis hohlgebohrt sein. Ihre Lager und die Nockenbahnen sind meist oberflächengehärtet. Nockenwellen können auch aus Einzelteilen zusammengebaut sein. Dabei werden die Nocken und Lager in ihre genaue Position geschoben und durch sehr hohen (Wasser-)druck im Rohr festgesetzt.
 
  
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Der Antrieb einer obenliegenden Nockenwelle erfolgt in der Regel durch einen Zahnriemen oder eine Steuerkette. Königswellen, Stirnradkaskaden oder Schubstangenpaare findet man nur vereinzelt, vorwiegend bei historischen Fahrzeugen.
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Im Vergleich zu Ketten sind Zahnriemen billig, benötigen wenig Platz, keine Schmierung und laufen leise. Als Erfinder des Steuerzahnriemens gilt der Dingolfinger Landmaschinenhersteller Hans Glas. Wenn jedoch die notwendigen Wartungsintervalle versäumt werden, riskiert man einen kapitalen Motorschaden, wenn der Zahnriemen durch Materialermüdung reißt oder bei zu wenig Spannung der Zahnriemen überspringt. Daher sind z.B. BMW und Mercedes bei neueren Motoren wieder zum Kettenantrieb zurückgekehrt.
  
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Im Vergleich zu Ketten sind Zahnriemen billig, benötigen wenig Platz, keine Schmierung und laufen leise. Als Erfinder des Steuerzahnriemens gilt der Dingolfinger Landmaschinenhersteller Hans Glas. Nachteil ist die notwendige Spannung des Riemens und die Gefahr, dass dieser, bei falscher Spannung oder auch Materialermüdung, reisst, was meist einen kapitalen Motorschaden bewirkt. Daher ist etwa BMW bei neueren Motoren wieder zum Kettenantrieb zurückgekehrt.
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OHC- und DOHC-Bauweisen sind bei Hochleistungsmotoren bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt.  
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OHC- und DOHC-Motoren sind bei Hochleistungsmotoren bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt. Im Großserieneinsatz spielte diese Bauweise jedoch vor dem Zweiten Weltkrieg kaum eine Rolle. Aufgrund der leichteren Wartbarkeit wurden stattdessen SV-Motoren verwendet. Zudem waren Königswellen mit zwei Kegelradpaaren weit aufwändiger herzustellen als Stirnzahnradpaare oder kurze Steuerketten.
 
  
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Erst gegen Ende der 1950er kamen OHC-Motoren im Pkw-Bereich auf. Pioniere waren Alfa Romeo (DOHC), BMW (OHC mit Kipphebeln), Lloyd bei den letzten Alexander-Modellen und NSU, die (mit Ausnahme von NSU-Motorrädern und der Zweizylinder-Motoren im PKW-Modell "Prinz": Schubstangen) auf den Nockenwellenantrieb mit einer Kette setzten. Der Durchbruch im Massenmarkt gelang allerdings erst mit dem Antrieb durch einen Zahnriemen.
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Ggegen Ende der 1950er traten OHC-Motoren im Pkw-Bereich auf. Pioniere waren Alfa Romeo, BMW, Lloyd bei den letzten Alexander-Modellen und NSU. Der Durchbruch in der Masse gelang allerdings erst mit dem Antrieb durch einen Zahnriemen.
  
  
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<u>'''Vorteile'''</u> Die obenliegende Nockenwelle bietet aufgrund ihrer geringen für die Ventilbetätigung bewegten Massen die ideale Voraussetzung für hochdrehende Motoren und ist wesentlich verschleißfester als die OHV-Technik.
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<u>'''Vorteile'''</u> Die DOHC-Bauweise bietet aufgrund ihrer geringen für die Ventilbetätigung bewegten Massen die ideale Voraussetzung für hochdrehende Motoren und ist wesentlich verschleißfester als die OHV-Technik.
  
  
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<u>'''Nachteile'''</u> Der Umstieg auf obenliegende Nockenwellen erforderte von den Fahrzeugherstellern fast vollständige Motorneukonstruktionen, weshalb viele Hersteller die Umstellung scheuten und ihre OHV-Motoren noch sehr lange nach Aufkommen der OHC-Technik anboten.
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<u>'''Nachteile'''</u> Die Fahrzeughersteller mussten ihre Motoren fast vollständig neu konstruieren. Deswegen haben viele Hersteller erst viel später umgestellt.  
  
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Im Gegensatz zu OHV-Motoren erfordern DOHC-Motoren größeren Aufwand bei der Wartung und einen regelmäßigen Austausch von Zahnriemen (Wartungsintervalle zwischen 40.000 bis 120.000 km). Die Steuerkette wurde durch ihre größere Länge eher unpräzise. Ein gerissener Zahnriemen oder eine gerissene Steuerkette bedeutet oft einen schweren Motorschaden: Die Ventile kollidieren mit den Kolben. Ausgenommen davon sind allerdings die Freiläufer, bei denen die Kolben nicht an die Ventile schlagen können.
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DOHC-Motoren erfordern einen höhren Wartungsaufwand (Zahnriemen und Spannrollen wechseln zwischen 40.000 und 120.000 km). Ein gerissener Zahnriemen oder eine gerissene Steuerkette bedeuten oft schwere Motorschaden: Die Ventile kollidieren mit den Kolben. Ausgenommen davon sind allerdings die Freiläufer, bei denen die Kolben nicht an die Ventile schlagen können.
  
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Lange Steuerketten erfordern Führungs- und Spannschienen; nicht selten sind es drei oder vier im Umlauf. Insbesondere V-Motoren mit extrem langen Steuerketten-Umläufen sind wartungs- bzw. kontrollbedürftig (von der Kurbelwelle herauf zum ersten Zylinderkopf, herab zum Umlenkrad, herauf zum zweiten Zylinderkopf, wieder herab zur Kurbelwelle, das sind vier Ketten-Trums in V-Form). Spannschienen sind wegen ihrer kettenseitigen Kunststoffauflage Verschleißteile, die nach ca. 150.000 bis 300.000 km gewechselt werden sollten.
 
  
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Die komplizierte Führung von Steuerkette oder Zahnriemen ist ein Grund für die Verwendung der OHV-Bauweise bei Lkw und vielen amerikanischen Fahrzeugen mit V-Motor: Hier genügt eine zentrale Nockenwelle, die von einer kurzen Kette oder einem Zahnradpaar angetrieben werden kann.
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Die komplizierte Führung von Steuerkette und Zahnriemen ist der Grund dafür, dass die OHV-Bauweise bei Lkw und vielen amerikanischen Fahrzeugen mit V-Motor bevorzugt wird: Hier genügt eine zentrale Nockenwelle, die von einer kurzen Kette oder einem Zahnradpaar angetrieben werden kann.

Version vom 12. April 2008, 17:23 Uhr

DOHC (Double overhead camshaft = Obenliegende Nockenwellen)

Die Nockenwelle hat die Aufgabe, die Ventile zum richtigen Zeitpunkt und in festgelegter Reihenfolge zu öffnen und durch die Ventilfeder wieder zu schließen. Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle entweder direkt oder durch Stirnräder bzw. von mehr als einer Steuerkette angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis beträgt 2 : 1, d.h. die Nockenwelle rotiert halb so schnell wie die Kurbelwelle.

Es wird zwischen unten- und obenliegenden Nockenwellen unterschieden. Die untenliegende Nockenwelle befindet sich im Motorblock, während die Ventile hängend im Zylinderkopf arbeiten. Die Ventile werden mittels Stößelstangen und Schlepphebel von der Nockenwelle gesteuert. Diese Bauart wird eigentlich nur noch bei amerikanischen "Bigblocks" und LKWs verwendet, da keine hohen Drehzahlen möglich sind. Eine bzw. zwei obenliegende Nockenwellen sind im Zylinderkopf eingebaut und treiben die Ventile über Kipp-, Schlepphebel oder direkt über Tassenstößel an. Durch eine mechanische oder hydraulische Verstellung können sich die Steuerzeiten abhängig von der Motordrehzahl ändern. Kugelgraphitguss, Vergütungsstahl oder Nitrierstahl sind die häufigsten Materialien, aus denen die Nockenwellen hergestellt werden. Aus Gewichtsgründen können sie auch hohl sein, ihre Lager und die Nockenbahnen sind meist oberflächengehärtet.

Obenliegenden Nockenwellen werden heute durch Zahnriemen oder Steuerkette angetrieben. Königswellen und Stirnräder findet man vorwiegend noch bei Oldtimern.

Im Vergleich zu Ketten sind Zahnriemen billig, benötigen wenig Platz, keine Schmierung und laufen leise. Als Erfinder des Steuerzahnriemens gilt der Dingolfinger Landmaschinenhersteller Hans Glas. Wenn jedoch die notwendigen Wartungsintervalle versäumt werden, riskiert man einen kapitalen Motorschaden, wenn der Zahnriemen durch Materialermüdung reißt oder bei zu wenig Spannung der Zahnriemen überspringt. Daher sind z.B. BMW und Mercedes bei neueren Motoren wieder zum Kettenantrieb zurückgekehrt.

OHC- und DOHC-Bauweisen sind bei Hochleistungsmotoren bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts bekannt.

Ggegen Ende der 1950er traten OHC-Motoren im Pkw-Bereich auf. Pioniere waren Alfa Romeo, BMW, Lloyd bei den letzten Alexander-Modellen und NSU. Der Durchbruch in der Masse gelang allerdings erst mit dem Antrieb durch einen Zahnriemen.


Vorteile Die DOHC-Bauweise bietet aufgrund ihrer geringen für die Ventilbetätigung bewegten Massen die ideale Voraussetzung für hochdrehende Motoren und ist wesentlich verschleißfester als die OHV-Technik.


Nachteile Die Fahrzeughersteller mussten ihre Motoren fast vollständig neu konstruieren. Deswegen haben viele Hersteller erst viel später umgestellt.

DOHC-Motoren erfordern einen höhren Wartungsaufwand (Zahnriemen und Spannrollen wechseln zwischen 40.000 und 120.000 km). Ein gerissener Zahnriemen oder eine gerissene Steuerkette bedeuten oft schwere Motorschaden: Die Ventile kollidieren mit den Kolben. Ausgenommen davon sind allerdings die Freiläufer, bei denen die Kolben nicht an die Ventile schlagen können.


Die komplizierte Führung von Steuerkette und Zahnriemen ist der Grund dafür, dass die OHV-Bauweise bei Lkw und vielen amerikanischen Fahrzeugen mit V-Motor bevorzugt wird: Hier genügt eine zentrale Nockenwelle, die von einer kurzen Kette oder einem Zahnradpaar angetrieben werden kann.

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