Untertourig fahren kommt in Mode

Ruckelnde Bewegungen der Kurbelwelle machen hässliche Geräusche und schädigen den Motor. Fraunhofer-Ingenieure haben verstellbare Gewichte entwickelt, die ausgleichend wirken.

Auf die Achse an der rechten Seite der Kurbelwelle könnte ein verstellbares Fliehkraftpendel aufgesetzt werden.

Foto: BMW

Mit niedriger Drehzahl fahren spart Sprit, doch es schädigt den Motor. Hörbar. Vor allem Dieselfahrzeuge protestieren gegen eine solche Behandlung mit einem unangenehmen Brummen. Mit Fliehkraftpendeln haben einige Autohersteller wie BMW dieses Brummen behoben. Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (LBF) in Darmstadt haben jetzt ein solches Pendel weiterentwickelt. Es ist verstellbar, sodass es nicht nur eine Schwingungsfrequenz beseitigt, sondern alle. Selbst wenn ein Autofahrer mit ganzen 1000 Umdrehungen pro Minute fährt, gibt es kein Brummen, folglich auch keine Schwingungen, die den Motor vorzeitig zerstören. Bisher spricht man bei einer solchen Fahrweise von „Motor quälen“.

Zusätzliche Dämpfung

Das Pendel besteht aus vier Armen, an denen bewegliche Gewichte angebracht sind. Es rotiert mit der Kurbelwelle, die die Kräfte der auf und ab tanzenden Kolben in eine Rotationsbewegung umwandelt, die allerdings nicht kontinuierlich ist. Die Kurbelwelle ruckelt, weil sie von der Pleuelstange, an der die Kolben befestigt sind, bei jeder Zündung im Zylinder einen Schubs bekommen. Das macht sich umso stärker bemerkbar, je weniger Zylinder sie antreiben und je langsamer sie rotiert. Ein Schwungrad, das mit der Kurbelwelle verbunden ist, dämpft diese Schwingungen ein wenig. Ein Fliehkraftpendel sorgt für eine weitere Vergleichmäßigung. Dessen Gewichte wirken genau gegen die Kräfte, die das Ruckeln verursachen.

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Das verstellbare Fliehkraftpendel aus Darmstadt sorgt für eine zusätzliche Dämpfung. In modernen Motoren werden einzelne Zylinder zeitweise abgeschaltet, um Sprit zu sparen. Die Folge: Die Kurbelwelle ruckelt noch stärker. Dagegen arbeitet das Fliehkraftpendel. Viele Kleinwagen sind zudem mit Drei-Zylinder-Motoren ausgerüstet, die ebenfalls zum Ruckeln neigen.

Auch für Schiffe und Lokomotiven

Laut LBF-Ingenieur Daniel Schlote, der die Entwicklung leitet, sind Automotoren nur eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten. Die riesigen Antriebe von Schiffen und Diesellokomotiven sind ebenfalls Kandidaten für verschleißmindernde Fliehkraftpendel. Flugzeugturbinen sind damit bereits seit langem ausgestattet. Ihre nächste Aufgabe sehen die Ingenieure darin, das Pendel, das jetzt einen Durchmesser von rund 25 Zentimeter hat, zu verkleinern.

Der erfolgreich auf einem Prüfstand getestete Prototyp ist auf der Hannover Messe zu sehen, die am 8. April beginnt.

Ein Beitrag von:

Wolfgang Kempkens

Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.