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„Crossplane“ – Versionsunterschied

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[[Datei:Crossplane.png|miniatur|Schematisches 3D-Modell einer Crossplane-Kurbelwelle]]
Als '''Crossplane''' oder '''Cross-Plane''' wird eine bestimmte Bauart von [[Kurbelwelle]]n für [[Hubkolbenmotor]]en genanntbezeichnet. Die Crossplane-Kurbelwelle ist die bei [[V8-Motor]]en am häufigsten verwendete Bauart. Bei diesen Motoren teilen sich die [[Pleuel]] von je zwei gegenüberliegende Zylindern eines ''V''s einen gemeinsamen [[Hubzapfen]].
 
Bei Crossplane-Kurbelwellen ist der Winkelder zwischenHubzapfenversatz, benachbartenalso [[Hubzapfen]]der –Winkel derzwischen Hubzapfenversatzbenachbarten –Hubzapfen 90° oder 270–180° statt 180–90°. In axialer Sicht betrachtet stehen die beiden Ebenen der jeweiligen Kurbelzapfen 90° gekreuzt zueinander, daher der Name Crossplane („gekreuzte Ebene“). Bei Kurbelwellen mit vier Kröpfungen und einem relativen Versatz von jeweils 0°-180°-180–0°-0–180° – wie bei einer herkömmlichen Reihenvierzylinder-Kurbelwelle – existiertsitzen beialle dieserKröpfungen axialenin Betrachtung nur eine einzigeeiner Ebene, man spricht dann von '''Flatplane'''.
 
== Achtzylinder-V-Motoren ==
== V-Achtzylindermotoren ==
=== Zündfolgen ===
[[FileDatei:Ford V8 crankshaft (Autocar Handbook, 13th ed, 1935).jpg|mini|V8-Crossplane-Kurbelwelle mit Pleuel, Ford, 1935]]
Bei V-Achtzylinder-[[Viertaktmotor]]en mit 90° Zylinderbankwinkel ergibt sich für beide Bauarten (Crossplane oder Flatplane) ein gleichmäßiger Abstand der Arbeitstakte (Zündungen) von je 90° Kurbelwinkel (Acht Zylinder = acht Takte während 720° Kurbelwellendrehung). Bei diesen Motoren teilen sich je zwei Zylinder eines gegenüberliegenden „V“s einen gemeinsamen Hubzapfen. Während bei Flatplane-Motoren durch die von der Kurbelkinematik vorgegebene [[Zündzeitfolge]] in der Gesamtschau immer abwechselnd ein Zylinder der linken und der rechten Zylinderbank nacheinander zündet (Beispiel: typische Zündzeitfolge – nach amerikanischem Nummerierungsschema: 1-4-3-2-7-6-5-8, Seitenverteilung somit L-R-L-R-L-R-L-R) ergibt sich bei Crossplane-Motoren zwangsweise eine Zündzeitfolge, bei der bei jeder Umdrehung einmal zwei Zylinder (Beispiel: Zündzeitfolge 1-8-4-3-6-5-7-2, Seitenverteilung somit L-R-R-L-R-L-L-R) der selben Zylinderbank nacheinander einen Arbeitstakt ausführen. Diese Eigenart verursacht beim Crossplane-Motor durch den wechselweise stärker pulsierenden Druck in der linken und rechten Flut der Auspuffanlage (durch die doppelte, unmittelbar aufeinander folgende Beaufschlagung mit Abgas) ein charakteristisches Laufgeräusch, das üblicherweise mit großvolumigen US-Automobilen in Verbindung gebracht wird.<ref>[http://www.heise.de/autos/artikel/Der-V8-Motor-1398515.html?artikelseite=4 ''Der V8-Motor – Heimat des Blubberns'', Artikel auf Heise.de über den V-Achtzylindermotor, Seite 4], abgerufen am 15. Mai 2016</ref>▼
[[Datei:Ford GT40 engine.JPG|mini|Rennmotor mit zweiflutiger „Schlangennest“-Auspuffanlage ]]
▲Bei V-[[Achtzylindermotor|Achtzylinder]]-V-[[Viertaktmotor]]en mit 90° Zylinderbankwinkel ergibt sich für beide Bauarten (Crossplane oder Flatplane) ein gleichmäßiger Abstand der Arbeitstakte (Zündungen) von je 90° Kurbelwinkel (Acht Zylinder = acht Takte während 720° Kurbelwellendrehung). Bei diesen Motoren teilen sich je zwei Zylinder eines gegenüberliegenden „V“s einen gemeinsamen Hubzapfen. Während bei Flatplane-Motoren durch die von der Kurbelkinematik vorgegebene [[ZündzeitfolgeZündfolge]] in der Gesamtschau immer abwechselnd ein Zylinder der linken und der rechten Zylinderbank nacheinander zündet (Beispiel: typische ZündzeitfolgeZündfolge – nach amerikanischem Nummerierungsschema: 1-4-3-2-7-6-5-8, Seitenverteilung somit L-R-L-R-L-R-L-R) ergibt sich bei Crossplane-Motoren zwangsweise eine ZündzeitfolgeZündfolge, bei der bei jeder Umdrehung einmal zwei Zylinder (Beispiel: ZündzeitfolgeZündfolge 1-8-4-3-6-5-7-2, Seitenverteilung somit L-R-R-L-R-L-L-R) der selbenderselben Zylinderbank nacheinander einen Arbeitstakt ausführen. Diese Eigenart verursacht beim Crossplane-Motor durch den wechselweise stärker pulsierenden Druck in der linken und rechten Flut der Auspuffanlage (durch die doppelte, unmittelbar aufeinander folgende Beaufschlagung mit Abgas) ein charakteristisches Laufgeräusch ("Blubbern"), das üblicherweise mit großvolumigen US-Automobilen in Verbindung gebracht wird.<ref>[httphttps://www.heise.de/autos/artikel/Der-V8-Motor-1398515.html?artikelseite=4 ''Der V8-Motor – Heimat des Blubberns'', Artikel auf Heise.de über den V-Achtzylindermotor, Seite 4], abgerufen am 15. Mai 2016.</ref><ref>{{YouTube | uploader=auto motor und sport | id=ieSfxt_yMUQ | title=Blubbern und Co. - Die 8 größten Irrtümer zu V8-Motoren - Bloch erklärt #85 - auto motor und sport | upload=2020-02-19 | abruf=2024-02-25 | laufzeit=27:34 min}}</ref> Bei Hochleistungsmotoren mit zweiflutigen Auspuffanlagen werden die mittleren Zylinder einer Bank mit den äußeren Zylindern der anderen Bank zusammengefasst. Wegen der verschlungenen Rohrführung werden diese Auspuffanlagen auch „Schlangennest“ genannt.
 
=== Massenausgleich ===
Bei V8-Motoren mit Flatplane-Kurbelwelle gleichen sich die Massenkräfte erster Ordnung pro Zylinderbank selbst aus, da jeweils die zwei innernen und die zwei äußeren Kolben in symetrischer Auf- oder Abwärtsbewegung sind. Ein Ausgleich der Kräfte zweiter Ordnung durch die geometrisch bedingte unterschiedlichen Beschleunigungen der auf- oder abwärtslaufenden Kolben findet jedoch nicht statt. Beim Crossplane-V8 entstehen Massenkräfte erster Ordnung durch die unsymmetrische Bewegung der Kolben pro Zylinderbank, jedoch kann diese Kraft durch große Gegenwichte an den Kurbelwangen gut ausgeglichen werden. Diese sind jeweils an den äußeren Kurbelwangen (vorne und hinten) größer als zum Zentrum des Motors hin. Massenkräfte zweiter Ordnung gleichen sich beim Crossplane-Motor gut aus, da durch die asymmetrischen Kolbenbewegung keine Summierung dieser Kräfte stattfindet.
Bei V8-Motoren mit Flatplane-Kurbelwelle gleichen sich die Massenkräfte und -momente erster Ordnung innerhalb jeder Zylinderbank selbst aus, da jeweils, wie beim Vierzylinder-Reihenmotor, die zwei inneren und die zwei äußeren Kolben in symmetrischer, gegenläufiger Auf- oder Abwärtsbewegung sind. Die geometrisch bedingten unterschiedlichen Beschleunigungen durch die der auf- oder abwärts laufenden Kolben bewirken freie Kräfte zweiter Ordnung. Sie gleichen sich – genau wie beim Reihenvierzylinder – nicht aus.
 
Beim Crossplane-V8 entsteht ein freies Massenmoment erster Ordnung durch die ungleichmäßig versetzte Bewegung der Kolben pro Zylinderbank, jedoch kann dieses Moment durch große [[Gegengewicht (Mechanik)#Unwuchtvermeidung|Gegenwichte]] an den vordersten und hintersten [[Kurbelwange]]n gut ausgeglichen werden. Die mittleren Kurbelwangen kommen wegen der Hebelverhältnisse mit kleineren Ausgleichsgewichten aus. Massenkräfte zweiter Ordnung gleichen sich beim Crossplane-Motor gut aus, da sie durch die asymmetrische Kolbenbewegung versetzt auftreten.
Somit hat der Crossplane-Motor eine relativ komfortable Laufruhe, jedoch um den Preis einer durch die Gegengewichte sehr massiven und schweren Kurbelwelle, welche viel Platz im [[Kurbelgehäuse]] erfordert und durch Ihre hohe Massenträgheit nur schwächer beschleunigt oder verzögert werden kann. Andererseits setzt diese einfache Auswuchtbarkeit wenig Grenzen in Bezug auf die Dimensionen und Massen der oszillierenden Bauteile im Motor, so dass hier relativ hubraumstarke aber niedertourige Motoren gebaut werden können (Beispiel: [[Cadillac_Eldorado#Eldorado_.281966.E2.80.931970.29|Cadillac 500 CID]], 500 [[Kubikzoll]] = ca. 8,2 Liter Hubraum, ca. 400 SAE-PS, 1970, hubraumstärkster PKW-Serienmotor). Crossplane-Motoren sind somit überwiegend Antriebe typischer US-amerikanischer „[[Straßenkreuzer]]“.<ref>[http://craig.backfire.ca/pages/autos/v8-engines Aufsatz zu den verschiedenen Bauweisen von V8-Motoren auf ''Craig's Website''], englische Sprache, abgerufen am 14. Mai 2015</ref>▼
 
▲Somit hat der Crossplane-Motor eine relativ komfortable Laufruhe, jedoch um den Preis einer durch die Gegengewichte sehr massivenvoluminösen und schweren Kurbelwelle, welchedie viel Platz im [[Kurbelgehäuse]] erfordert und durch Ihreihre hohe Massenträgheit nurlangsamer schwächerin der Rotation beschleunigt oder verzögert werden kann. Andererseits setzt diese einfache Auswuchtbarkeit, alleine mit umlaufenden Gegengewichten an der Kurbelwelle ohne zusätzliche [[Ausgleichswelle]]n, wenig Grenzen in Bezug auf die Dimensionen und Massen der oszillierenden Bauteile im Motor, so dass hier relativgroßvolumige, hubraumstarkevergleichsweise aberlangsam niedertourigelaufende Motoren gebaut werden können (Beispiel: [[Cadillac_EldoradoCadillac Eldorado#Eldorado_.281966.E2.80.931970.29Fleetwood Eldorado (1967 bis 1970)|Cadillac 500 CID]], 500 [[Kubikzoll|cui]] = ca. 8,2 Liter Hubraum, ca. 400 [[Pferdestärke#SAE-HP (USA)|SAE-PS]] bei 4400 min<sup>−1</sup>, 1970, hubraumstärksterzu seiner Zeit PKW-Serienmotor mit dem größten Hubraum). Crossplane-Motoren sind somit überwiegend Antriebeals typischertypische Antriebe US-amerikanischer „[[Straßenkreuzer]]“ bekannt.<ref>[{{Webarchiv|url=http://craig.backfire.ca/pages/autos/v8-engines |wayback=20090123145541 |text=Aufsatz zu den verschiedenen Bauweisen von V8-Motoren auf ''Craig's Website''] |archiv-bot=2023-04-05 15:26:44 InternetArchiveBot }}, englische Sprache, abgerufen am 14. Mai 2015.</ref>
Beim Flatplane-V8 kann den unkompensierten Massenkräften zweiter Ordnung nur durch Beschränkung auf geringere Hubräume und damit leichtere Kolben und Pleuel entgegengewirkt werden. Dafür sind nur einfache Ausgleichsgewichte an den Kurbelwangen erforderlich, was den Bau sehr kompakter und leistungsstarker Sportmotoren mit tiefer Schwerpunktlage ermöglicht. Beispiele sind der [[Ferrari 458]] (alle Ferrari-V8, beginnend mit dem [[Ferrari Dino 308 GT 4|308]], sind Flatplane-Motoren), sowie der legendäre [[Formel 1]]-Motor [[Cosworth]]-DFV.▼
 
▲Beim Flatplane-V8 kann den unkompensierten Massenkräften zweiter Ordnung nur durch Beschränkung auf geringere Hubräume und damit leichtere Kolben und Pleuel entgegengewirkt werden. Dafür sind nurwesentlich einfacheleichtere AusgleichsgewichteGegengewichte zum Ausgleich der Massen der einzelnen Hubzapfen und Pleuel an den Kurbelwangen erforderlich, was den Bau sehr kompakter und leistungsstarkerstarker Sportmotoren mit tiefertiefem SchwerpunktlageSchwerpunkt ermöglicht. Beispiele sind der [[Ferrari 458]] (alle Ferrari-V8, beginnend mit dem [[Ferrari Dino 308 GT 4|308]], sind Flatplane-Motoren), sowie der legendäreerfolgreiche [[Formel 1|Formel-1]]-Motor [[Cosworth]]-DFV.
Der [[Coventry Climax]]-Formel-1-Motor ''FWMV 1,5 l - V8'' wurde im Lauf seiner Entwicklung von Crossplane auf Flatplane umkonstruiert und erreichte damit 1963 im [[Lotus 25]] mit [[Jim Clark]] einen Weltmeistertitel.<ref>[http://www.motor-car.co.uk/climax-engines/item/13701-coventry-climax-fwm-engine ''Coventry Climax FWM engine''], englische Sprache, abgerufen am 15. Mai 2015</ref>▼
 
▲Der [[Coventry Climax|Coventry-Climax]]-Formel-1-Motor ''FWMV 1,5 -l - V8'' wurde im Lauf seiner Entwicklung von Crossplane auf Flatplane umkonstruiert, und erreichtemit damitihm erreichte 1963 im [[Lotus 25]] mitund 1965 im [[Lotus 33]] [[Jim Clark]], einenden Weltmeistertitel.<ref>[http://www.motor-car.co.uk/climax-engines/item/13701-coventry-climax-fwm-engine ''Coventry Climax FWM engine''], englische Sprache, abgerufen am 15. Mai 2015.</ref>
== Reihenvierzylindermotoren ==
 
Auch bei einigen Reihenvierzylindern in [[Motorrad|Motorrädern]] kommen Crossplane-Kurbelwellen zum Einsatz. Beispiele sind die [[Yamaha YZF-R1#2007|Yamaha YZF-R1]] ab 2009, die [[MotoGP]]-Rennmaschine [[Yamaha YZR-M1]], die [[Yamaha MT-10]] oder auch der historische Fath-URS-Gespannmotor von [[Helmut Fath]] und [[Peter Kuhn (Ingenieur)|Peter Kuhn]].<ref>[http://www.winni-scheibe.com/ta_portraits/urs_kuhn.htm Entwicklungsgeschichte des URS-Rennmotor], abgerufen am 14. Mai 2016</ref>
== Vierzylinder-Reihenmotoren ==
Auch bei einigen Reihenvierzylindern in [[Motorrad|Motorrädern]] kommen Crossplane-Kurbelwellen zum Einsatz. Beispiele sind die [[Yamaha YZF-R1#2007|Yamaha YZF-R1]] ab 2009, die [[MotoGP]]-Rennmaschine [[Yamaha YZR-M1]], die [[Yamaha MT-10]] (Naked Bike seit 2016)<ref>{{Internetquelle|autor=Michael Praschak |url=https://kradblatt.de/yamaha-mt-10-modell-2016 |titel=Yamaha MT-10, Modell 2016 |werk=kradblatt.de |datum=2016-12-28 |abruf=2022-12-27}}</ref> oder auch der historische Fath-URS-Gespannmotor von [[Helmut Fath]] und [[Peter Kuhn (Ingenieur)|Peter Kuhn]].<ref>[http://www.winni-scheibe.com/ta_portraits/urs_kuhn.htm Entwicklungsgeschichte des URS-Rennmotor], abgerufen am 14. Mai 2016.</ref> Der Motor der Yamaha YZF-R1 verwendet eine [[Ausgleichswelle]] zur Schwingungsverminderung.<ref>{{Internetquelle|autor=Robert Glück &bull |url=https://www.motorradonline.de/supersportler/fahrbericht-klein-yamaha-yzf-r1 |titel=Fahrbericht Klein-Yamaha YZF-R1 (2009): Die gute Bedeutung von „kleinlich“ |werk=motorradonline.de |datum=2009-11-27 |abruf=2022-12-22}}</ref><ref>{{Internetquelle|autor=Andreas Bildl |url=https://www.motorradonline.de/supersportler/yamaha-yzf-r1-im-fahrbericht-das-imperium-schlaegt-zurueck |titel=Yamaha YZF-R1 im Fahrbericht: Das Imperium schlägt zurück, Technische Daten |werk=motorradonline.de |datum=2019-02-01 |abruf=2022-12-22}}</ref>
 
{{Siehe auch|Big-Bang-Zündfolge}}
 
== Weblinks ==
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* [http://www.yamaha-motor.eu/designcafe/de/archive/archived-articles/index.aspx?view=article&id=442641 Yamaha Archiv Artikel zur Crossplane-Kurbelwelle]
 
== Einzelnachweise ==
<references />
 
 
[[Kategorie:Bauform (Welle)]]
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/wiki/Crossplane“