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Eine Nockenwelle ist ein Motorbauelement, mit dem durch die auf ihr angebrachten Nocken eine Drehbewegung wiederholt in eine kurze Längsbewegung umgewandelt wird.

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Nockenwellen werden in Hubkolbenmotoren verwendet; hier sind sie Teil der Ventilsteuerung und dienen dazu, die Ein- und Auslassventile zu öffnen.

Auf der Nockenwelle von Kolbenmotoren gibt es für jedes Ventil einen exzentrischen Nocken, der das Ventil in die geöffnete Stellung drückt. Wenn der Nocken weiter gedreht ist, schließt sich das Ventil durch die Ventilfeder. Dabei drückt die Nockenwelle nicht genau auf die Mitte des Ventils sondern etwas seitlich. Dadurch wird das Ventil immer leicht gedreht und es bilden sich keine unregelmäßigen Druckstellen durch die Nocke.
Bei Viertaktmotoren dreht sich die Nockenwelle mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle, von der sie angetrieben wird.

Durch Nockenwellenversteller können die Zeitpunkte für das Öffnen und Schließen der Ventile während des laufenden Betriebes an den Leistungsbedarf angepasst werden. Damit können Leistung und Drehmoment gesteigert und im Teillastbereich der Verbrauch gesenkt werden. Nockenwellenversteller verdrehen die gesamte Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Bei Motorrädern findet diese Technik jedoch so gut wie keine Verwendung.

Alle oszillierenden (hin und her bewegten) Bauelemente zwischen Nockenwelle und Ventil müssen bewegt werden, kosten daher Leistung und erhöhen die Massenkräfte. Wenn man die Nockenwelle direkt über den Ventilen einbaut (obenliegende Nockenwelle) und für jede Ventilreihe eine eigene Nockenwelle verwendet (DOHC), kann die Anzahl der oszillierenden Bauteile reduziert werden, die Massenkräfte werden geringer, und eine höhere Drehzahl ist möglich.

Bei Berechnung, Auslegung und Fertigung von Nockenwellen müssen Kompromisse eingegangen werden: einerseits möchte man das Ventil für einen guten Gasdurchsatz weit öffnen. Dies aber erhöht die im Umlauf entstehenden Kräfte auf den Ventiltrieb, auch muss eine Kollision des Ventils mit dem Kolben vermieden werden. Des weiteren möchte man für hohen Gasdurchsatz ein Ventil lange (über einen großen Winkel pro Umlauf) geöffnet halten, es muss aber andererseits noch Gelegenheit zur Verdichtung vorhanden sein.
All die gegenseitigen Beeinflussungen sowie die immer strenger werdenden Abgasemissionsrichtlinien setzen der Variation von Nockenkurven (Konstruktion, Tuning-Nockenwellen oder „Umschleifen“) zur Leistungserhöhung enge Grenzen. Ein Motor mit hin zu hoher Leistung geänderten Nocken-Parametern ("scharfe" Nockenwelle) wird eine höhere Leerlaufdrehzahl benötigen, sein maximales Drehmoment ist zu höheren Drehzahlen hin verschoben, er wird im unteren Drehzahlbereich unruhiger laufen und tendenziell mehr verbrauchen. Das früher öfter praktizierte Umschleifen der Nockenprofile ist heute nicht mehr üblich, man kann heutzutage zur Leistungserhöhung für gängige Motoren spezielle Nockenwellen erwerben.

Ausblick Bearbeiten

In der Entwicklung befinden sich vollvariable Ventilsteuerungen. Sie verzichten ganz auf Nockenwellen. Hier wird jedes Ventil über pneumatische oder elektromechanische Antriebe direkt betätigt. Diese Systeme sind derzeit aber noch zu teuer, lassen sich schlecht in die aktuellen Motorenkonzepte integrieren (u. a. hoher Strombedarf) und sind noch nicht ausgereift.

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