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Triebtäter: Von Königswelle bis Zahnrad

| Autor / Redakteur: Pistone / Martina Eicher

Aus unserer Serie "bike und business"-Profi mit Aus- und Weiterbildungsthemen: Diesmal geht es um die Konstruktion und Wartung der verschiedenen Ventiltriebe bei leistungsstarken Motorrädern.

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Die Honda RC 213V-s hat einen aufwendigen Zahnradsatz für den Nockenwellenatrieb.
Die Honda RC 213V-s hat einen aufwendigen Zahnradsatz für den Nockenwellenatrieb.
(Bild: Honda RC213V / Honda RC213V / David87hercules / CC BY-SA 4.0 / CC BY-SA 4.0)

Die hohen Literleistungen und Drehzahlen aktueller Motorradmotoren lassen sich nur mit einem entsprechend ausgelegten Ventiltrieb erzielen. Die bekanntesten Antriebsarten sind Zahnräder, Königswelle, Zahnriemen und Kette. Dabei sind auch Kombinationen, wie zum Beispiel von Zahnriemen und Zahnrad möglich. Darüber hinaus gab es noch exotische Lösungen, zum Beispiel die Schubstangensteuerung von NSU in den 1950er-Jahren, die dieser Beitrag jedoch nicht behandelt.

Zahnradantrieb

In den Anfangsjahren des Motorenbaus wurden häufig seitlich neben dem Zylinder stehende Ventile mit nach oben weisenden Ventiltellern verwendet (SV, Side Valves). Die dazugehörigen Nockenwellen – mitunter hatten Einlass- und Auslassventil bedingt durch ihre gegenüberliegende Einbaulage eine eigene Welle – waren unmittelbar neben der Kurbelwelle angeordnet und wurden direkt von ihr über Zahnradsätze angetrieben, die gleich die erforderliche Drehzahlreduzierung auf halbe Kurbelwellendrehzahl herstellten. Als Ausbaustufe war auch eine OHV-Lösung (Over Head Valves, Über-Kopf-Ventile) möglich, die die Hubbewegung der Nocken über Stößelstangen auf Kipphebel und damit auf im Zylinderkopf hängende Ventile überträgt.

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Zahnradantrieb für OHC-Motoren

Eine oder zwei obenliegende Nockenwellen (OHC - Overhead Cam­shaft; „Überkopf-Nockenwelle“) zählen ja mittlerweile zur Standardausrüstung leistungsstarker Motoren. Sollen exakte Steuerzeiten bei höchsten Drehzahlen (20.000 min-1 und mehr) eingehalten werden, kommt man am Zahnradantrieb nicht vorbei. Dafür müssen mehrere Zahnräder hintereinander angeordnet sein. Mit relativ großen Rädern lässt sich die Zahl begrenzen, allerdings ist dann entsprechender Bauraum erforderlich. Ist der nicht vorhanden, braucht man mehr Räder, deren unvermeidliches Zahnflankenspiel sich mit zunehmender Zahl summiert. Durch besonders ausgesuchte (gepaarte) Räder während der Herstellung kann das Spiel klein gehalten werden.

Eine andere Möglichkeit ist die exzentrische Lagerung der Zwischenräder und damit die Möglichkeit zum Einstellen des Zahnflankenspiels; eine aufwendige und damit teure Lösung. Allerdings kann sich das Zahnflankenspiel noch durch das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten des Motorgehäuses (meist aus Leichtmetall) und des Zahnradsatzes (Stahl) mit zunehmender Motortemperatur erhöhen. Ein anderer Weg, die Geräusche zu reduzieren, sind Verspannzahnräder. Hier ist neben dem eigentlichen Antriebsrad ein weiteres
schmales Zahnrad angeordnet, das mit Federkraft gegen die Drehrichtung verspannt ist und damit einen Spielausgleich erzeugt. Was an Geräuschkulisse bleibt, ist das Singen (oder Heulen, je nach Empfinden ...) der Zahnräder, das den Motoren ein markantes Laufgeräusch verleiht. Die sehr steife Antriebsart kann allerdings Schwingungen begünstigen, die zum Bruch von Bauteilen innerhalb des Antriebs führen können und bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen. Neben der Genauigkeit ist auch die Wartungsfreiheit dieses Antriebssystems von Vorteil. Sie spielt allerdings bei Rennmotoren nur eine untergeordnete Rolle.

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