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Nockenwelle

Aufbau und Position der Nockenwelle

Der OHC-Reihenmotor ist heute weitestgehend Standard im Automobilbau. Er ist einfach aufgebaut und lässt sich problemlos warten, inspizieren und reparieren. OHC bedeutet "Oben liegende Nockenwelle". Das bedeutet, dass dieses Bauteil sich praktisch direkt unter dem Ventildeckel befindet.

Die Nockenwelle besteht, wie jede Welle, aus einem sich entlang seiner Längsachse drehenden Stab. Entlang des Stabes sind die besagten Nocken, also Ei-förmige Ausbuchtungen angebracht. Diese haben die Aufgabe, die Ventile im Gleitsitz in den Brennraum hinein zu drücken. Dabei müssen die Nocken die Gegenkraft der Ventilfedern überwinden.

Die Ventilfeder hat die Aufgabe, den Brennraum bei entspanntem Ventil sicher abzudichten. Ihre Spannkraft ist entsprechend groß. Zwischen Nockenwelle und Ventil findet daher eine hohe Reibung statt. Es ist daher sehr wichtig, dass der Motor stets korrekt geschmiert ist. Bei mangelhafter Schmierung beginnt das Ventil damit, Riefen in die Nockenwelle einzuarbeiten. In diesem Fall muss sie in der Regel getauscht werden.

Bei bestimmten Motoren, beispielsweise beim FIat Cinquecento bis Baujahr 1995, findet man die Nockenwelle seitlich am Motor angebracht. Die Presskraft für die Ventile wird bei dieser Konstruktionsweise über Kipphebel und Stößelstangen geleitet. Diese Bauteile sollten beim Austausch der Nockenwelle ebenfalls mit gewechselt werden.

Nockenwellen von kleineren Motoren sind zweifach gelagert. Bei größeren und leistungsstärkeren Motoren kommen mittig noch ein oder zwei weitere Lager hinzu. Aufgrund der hohen Drehzahlen verbieten sich bei der Lagerung von Nockenwellen mehrteilige Lager. Rillen- oder Kugellager sind für diesen Zweck ungeeignet. Nockenwellen werden daher standardmäßig mit Lagerschalen gelagert.

Diese bestehen aus einem Bronze-Sinterguss. Sie haben bis zu einem gewissen Umfang selbstschmierende Eigenschaften. Dennoch sind die Schmierung, die korrekte Einstellung der Ventile und das Einhalten der Motorparameter während des Betriebs für die Lebensdauer der Nockenwelle besonders wichtig.

Steuerung der Nockenwelle

Die Nockenwelle wird heute standardmäßig über eine Steuerkette oder einen Steuerriemen angetrieben. Diese Bauelemente übertragen nicht nur das Drehmoment von der Kurbelwelle zur Nockenwelle. Sie synchronisieren auch die Position dieser beiden Wellen zueinander. Stimmt diese Synchronisierung nicht mehr, fällt der Motor schlagartig aus.

Früher gab es noch andere Lösungen zur Steuerung der Nockenwelle. Stirnräder waren einfach zwischen Kurbel- und Nockenwelle angeflanschte Zahnräder. Diese Übertragung von Kraft und Drehmoment war zwar sehr einfach im Aufbau. Sie brauchte aber viel Bauraum, weswegen sie bald verworfen wurde. Die Königswelle ist eine stehende Welle mit zwei Kegel-Zahnrädern. Sie ist eine sehr elegante und platzsparende Lösung für diese technische Herausforderung.

Ihre Kraftübertragung ist jedoch nur auf den Anliegepunkt der Zahnflanken zwischen den Kegelrädern beschränkt. Die heute verwendeten Steuerketten und Zahnriemen bieten eine wesentlich bessere Kraftübertragung und haben sich daher wegen ihrer höheren Lebensdauer und Zuverlässigkeit durchgesetzt.

Defekte an der Nockenwelle

Eine defekte Nockenwelle äußert sich durch einen unruhigen Motorlauf und ein klapperndes Geräusch. In diesem Fall ist die Welle an den Nocken oder an den Lagern eingelaufen. Wenn die Nockenwelle an den Lagern Spiel bekommt, kann sie die Ventile nicht mehr weit genug öffnen. Die Leistung des Motors leidet darunter. Außerdem hat die Nockenwelle dann keinen Gleitsitz mehr, sondern klappert in ihrer Position bei jeder Umdrehung. Wird dies festgestellt, sollte die Welle schnellstmöglich instand gesetzt werden. Die großen Kräfte im Motor können sonst zu einem Bruch der Welle führen. Dann ist das Auto in der Regel ein wirtschaftlicher Totalschaden.

Ein weiterer Defekt kann auftreten, wenn die Ventile nicht richtig eingestellt sind. Ventile werden bei kaltem Motor mittels eine Fühlerlehre so justiert, dass der Abstand zwischen Nockenwelle und Ventilteller den Werksvorgaben entspricht. Wenn sich der Motor auf seine technische Betriebstemperatur aufwärmt, dehnen sich alle metallischen Komponenten am Aggregat aus. Das Ventilspiel ist exakt so ausgelegt, dass es sich beim Erreichen der Betriebstemperatur so weit schließt, dass zwischen Nockenwelle und Ventil ein "Gleitsitz" entsteht.

Gleitsitz bedeutet, dass sich Nockenwelle und Ventil ständig berühren. Angesichts der großen Kräfte im Motor ist das sehr wichtig: Das Ventil muss sanft in den Brennraum hinein gedrückt werden. Wenn das Ventilspiel nicht korrekt eingestellt ist, schlägt die Nockenwelle wie ein Hammer auf das Ventil, was den Verschleiß bei beiden Komponenten sehr stark beschleunigt.

Reparatur der Nockenwelle

Die hier beschriebenen Schritte sind eine allgemeine Darstellung der Vorgehensweise und keine Anleitung zum Einbau.
Um die Nockenwelle zu reparieren, muss sie frei gelegt werden. Das bedeutet, dass Ventildeckel und Lager entfernt werden müssen, dann hat man die Nockenwelle aber auch schon erreicht. Bei jedem Tausch der Nockenwelle sollten die Lager, ggf. die Stößel und Kipphebel sowie der Zahnriemen mit gewechselt werden.

Den genauen Ablauf des Nockenwellentauschs entnehmen Sie bitte der Reparaturanleitung, die für Ihr Fahrzeug geschrieben wurde. Die Steuerkette sollten Sie zumindest auf Längung oder Schaden überprüfen. Desweiteren ist beim Erneuern der Nockenwelle auch ein Ölwechsel sinnvoll.

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