Die Kurbelwelle
Die Kurbelwelle ist im Verbrennungsmotor das Herzstück, das die Bewegungen koordiniert: Sie wandelt das vertikale Auf und Ab der Kolben in eine rotierende Bewegung um, die letztlich das Getriebe und schließlich die Antriebsräder antreibt. Sie ist im Kurbelgehäuse (Motorblock) verbaut.
Aufbau der Kurbelwelle
Die Kurbelwelle besteht aus einer Welle, die eine oder mehrere Kurbeln trägt. Die inneren Drehgelenke dieser Kurbeln liegen in einer Linie und formen zusammen eine kontinuierliche, wenn auch unterbrochene Welle. Diese Abschnitte werden durch die Kurbelarme und ihre äußeren Enden miteinander verbunden. Dies wird ermöglicht, da jede Kurbel mit zwei seitlichen Armen, auch als Kurbelwangen bezeichnet, ausgestattet ist. Üblicherweise sind diese Kurbeln in der Welle zueinander verdreht. Ein Kurbelende, das nur eine Wange aufweist, wird als „freischwebend“ beschrieben.
Die Kurbelwelle besteht aus folgenden Hauptkomponenten
Hubzapfen
Die Hubzapfen sind die Lagerstellen, an denen die Pleuel befestigt sind. Sie sind in der Regel aus gehärtetem Stahl gefertigt und befinden sich in regelmäßigen Abständen entlang der Welle.
Schwungrad
Das Schwungrad ist ein schweres, rotierendes Teil, das an einem Ende der Kurbelwelle befestigt ist. Es dient dazu, die Kraft des Motors zu speichern und gleichmäßig zu verteilen.
Gleitlager
Die Gleitlager befinden sich an den Stellen, an denen die Kurbelwelle im Motorblock gelagert ist. Sie bestehen aus einem relativ weichen Metall, in dem sich die gehärtete Welle mit geringem Spiel dreht.
Funktion der Kurbelwelle
Die Funktion der Kurbelwelle ist es, die lineare Bewegung der Kolben in eine Drehbewegung umzuwandeln. Dies geschieht, indem die Hubzapfen der Kurbelwelle mit den Pleueln verbunden sind. Die Pleuel wiederum sind mit den Kolben verbunden.
Wenn sich der Kolben in seinem Zylinder nach unten bewegt, drückt er auf das Pleuel. Das Pleuel dreht sich daraufhin um seinen Hubzapfen und überträgt die Kraft des Kolbens auf die Kurbelwelle. Die Kurbelwelle dreht sich dann weiter und überträgt die Kraft schließlich auf das Schwungrad.
Das Schwungrad dient dazu, die Kraft des Motors zu speichern und gleichmäßig zu verteilen. Dies ist wichtig, da die Leistung des Motors nicht gleichmäßig ist. Während der Verbrennungsphase wird die größte Leistung erzeugt. Nach der Verbrennungsphase sinkt die Leistung jedoch ab, bis die nächste Zündkerze zündet.
Arten von Kurbelwellen
Es gibt verschiedene Arten von Kurbelwellen, die sich in ihrer Bauart und Funktion unterscheiden. Die am häufigsten verwendeten Arten sind:
Gleichlaufkurbelwellenn
Gleichlaufkurbelwellen haben eine gerade Anzahl von Hubzapfen. Dies bedeutet, dass die Kolben in den Zylindern in einem gleichmäßigen Takt arbeiten.
Viertakt-Kurbelwellen
Viertakt-Kurbelwellen haben eine ungerade Anzahl von Hubzapfen. Dies bedeutet, dass die Kolben in den Zylindern in einem ungleichmäßigen Takt arbeiten.
Mittenabtriebs-Kurbelwellen
Mittenabtriebs-Kurbelwellen haben einen zentralen Hubzapfen, an dem das Schwungrad befestigt ist.
Außenabtriebs-Kurbelwellenn
Außenabtriebs-Kurbelwellen haben einen Hubzapfen an jedem Ende, an dem das Schwungrad befestigt ist.
Kurbelwellenprobleme
Während Defekte an der Kurbelwelle heutzutage seltener auftreten, können sie doch durch zwei Hauptfaktoren verursacht werden: einen Mangel an Schmieröl oder Überdrehung des Motors. Das Risiko einer Überdrehung wurde durch moderne Elektronik minimiert, die die Motorfunktionen kontrolliert und bei zu hoher Drehzahl die Kraftstoffzufuhr unterbricht. Trotzdem gibt es Fälle, in denen Fahrer beim schnellen Schalten versehentlich den falschen Gang einlegen. Dies kann bei hohen Geschwindigkeiten dazu führen, dass ein Pleuel abreißt oder die Kurbelwelle bricht.
Ölmangel ist ein häufigerer Grund. Wenn zu wenig Öl vorhanden ist, können zuerst die Pleuellager und später die größeren Hauptlager beschädigt werden. Dennoch kann es einige Zeit dauern, bis tatsächliche Schäden auftreten. Es kann bis zu 15 Minuten dauern, bis das verbleibende Öl in den engen Lagern aufgebraucht ist und eine schädliche Trockenreibung beginnt. Da viele moderne Motoren jedoch mit einem Turbolader ausgestattet sind, der ohne Schmierung nur kurz funktioniert, treten Kurbelwellenschäden aufgrund von Ölmangel selten auf. Sollte es dennoch zu Schäden kommen, können diese oft anhand von Geräuschen identifiziert werden: Ein schnelles Klicken im Takt der Motordrehzahl deutet auf ein beschädigtes Pleuellager hin, während ein konstantes tiefes Grummeln oder Poltern auf beschädigte Kurbelwellenlager hindeutet.
Instandsetzung und Kosten bei Kurbelwellenproblemen
Wenn eine Kurbelwelle beschädigt ist, kommt das für Motoreninstandsetzer einem umfangreichen Job gleich. Der Ausbau und das Schleifen der betroffenen Lagerstellen gehören zu den ersten Schritten. Danach steht die Kontrolle der Härte der Lagerzapfen an. Manchmal ist eine Wärmebehandlung erforderlich, da zu weiche Lager rasch abgenutzt werden könnten. Nach solch einer Behandlung muss der Rundlauf kontrolliert werden, da sich die Welle beim Härten verziehen kann. Sollte dies der Fall sein, ist das Richten der Kurbelwelle eine Kunst für sich und erfordert Expertenhand – es gibt keine Maschine, die dies ersetzen könnte. Nach all diesen Schritten wird der Motor mit neuen Übermaßlagern wieder zusammengebaut.
Doch der ganze Aufwand lohnt sich oft nicht. Es sei denn, man hat es mit einem besonders seltenen oder wertvollen Motor zu tun. Für Standardmotoren, wie den eines gängigen Vierzylinders, ist es meist kosteneffizienter, entweder einen qualitativ hochwertigen gebrauchten Motor zu erwerben oder einen generalüberholten Motor zu beziehen. Dabei muss man nicht unbedingt zum Originalhersteller gehen, auch im freien Markt gibt es aufbereitete Motoren. Sie kommen oft mit einer zweijährigen Garantie, wobei der Motor in einer Werkstatt installiert werden sollte.
