Parallel-Twin

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klassischer Parallel-Twin (auch „true straight twin“) einer Yamaha XS 650
Parallel-Twin einer Kawasaki W800

Parallel-Twin bezeichnet einen Zweizylinder-Reihenmotor.

Definitionen[Bearbeiten]

Zweizylinder-Reihenmotoren existieren bei unterschiedlichen Wärmekraftmaschinen der Gruppe der Kolbenkraftmaschinen. Vorwiegend sind Zweitaktmotoren sowie Viertaktmotoren, seltener Dieselmotoren der Parallel-Twin-Bauweise anzutreffen. Sie werden in unterschiedlichen Bauarten hergestellt:

  1. als Gleichläufer: beide Kolben befinden sich gleichzeitig im oberen (OT) bzw. im unteren (UT) Totpunkt.
  2. als Gegenläufer: die Kolben bewegen sich folgendermaßen: befindet sich der eine im OT, dann der andere im UT - und umgekehrt.
  3. weder gleich- noch gegenläufig (Hubversatz zwischen 0 und 180°, z. B. 90°).

Der Begriff "Parallel-Twin" wird mit zwei Bedeutungen verwendet, eine bindende oder genormte Definition besteht nicht. Die eine Bedeutung bezeichnet ausschließlich der Gleichläufer so.[1] [2][3] Für den Gegenläufer finden sich Begriffe wie „180-Grad-Twin“ (hergeleitet aus dem Hubversatz), oder „Reihen-Twin“.

Die andere Bedeutung grenzt die Bezeichnung jedoch nicht derart ein und bezeichnet alle Reihen-Zweizylinder als Parallel-Twin.[4][5] Im angelsächsischen Raum, insbesondere Großbritannien, wird der Begriff ebenfalls unabhängig vom Hubversatz verwendet[6], auch als Abgrenzung zum Zweizylinder-Boxer („Flat twin“) bzw. V-Zweizylinder („V-twin“). Reihen-Zweizylinder werden dort aber auch als „Straight-two“, „Straight twin“ oder „Inline twin“ bezeichnet, wobei "straight" und "inline" allgemeine Begriffe für Reihenmotoren sind. Für den Gleichläufer findet man dort selten den Begriff „True straight twin“, was in der deutschen Übersetzung wohl am ehesten „echter Reihen-Zweizylinder“ bedeutet und wesentlich häufiger die Bezeichnung "360 degree parallel twin", was auf Deutsch "Reihenzweizylinder mit 360 Grad Hubzapfenversatz" oder "Parallel-Gleichläufer-Twin" bedeutet. Die Tatsache, dass die bekanntesten englischen Zweizylinder-Reihenmotoren als Gleichläufer für Motorräder konstruiert waren, begünstigt auf den Kontinent die exklusivere Bedeutung des Begriffs „Parallel-Twin“ als Synonym für den Gleichläufer, insbesondere in der Motorradfahrer-Szene, während in Großbritannien bei Verwendung des Begriffes "parallel twin" stets die Kurbelwellenkröpfung zur Unterscheidung von Gleich- und Gegenläufer mit genannt wird.

Gleichläufer-Zweizylinder-Reihenmotor[Bearbeiten]

Der Gleichläufer kann im einfachsten Fall mit zwei Kurbelwellenlagern und einer einzigen breiten Kröpfung gebaut werden. ein Beispiel hierfür ist der von Richard Küchen konstruierte Opti-Twin oder der Fiat Nuova 500. Englische Motorradmotoren dieser Bauart der 1930er bis 1970er Jahre haben in der Regel in der Mitte der Kurbelwelle ein großes Schwungrad und deswegen zwei unabhängige Kurbelwellenkröpfungen links und rechts des Schwungrades. Dabei kann die Kurbelwelle entweder in einem Stück gefertigt (Triumph) oder aus mehreren Bauteilen zusammengeschraubt (Norton) werden. Bei dieser Bauart wird die Kurbelwelle sehr hoch beansprucht, ihre Festigkeit und Schwingneigung begrenzen Leistung und Höchstdrehzahl solcher Motoren. Deshalb haben moderne Konstruktionen stets zwei einzelne Kröpfungen und eine dritte oder vierte Lagerstelle in der Mitte. Als Beispiele seien hier die Kawasaki W650 (3 Lager) und die Yamaha XS 650 (4 Lager) genannt. BMW und Rotax entwickelten für die F 800 einen Gleichläufer, der zwischen den Zylindern ein Ausgleichspleuel auf einem eigenen, zu den anderen um 180° versetzten Hubzapfen hat. Die Kurbelwelle des F 800-Motors ist vierfach gelagert. Bereits in den 70er Jahren realisierte die Firma Norton ein solches Konzept für das Nachfolgemodell der Norton Commando. Der Prototyp dieses Motorrades befindet sich im Besitz einer der Nachfolgefirmen von Norton und ist 2008 restauriert worden. Die italienische Motorradmarke Laverda setzte in den SF Modellen ebenfalls den Paralleltwin ein.

Bei einem Gleichläufer-Paralleltwin ohne Ausgleichswellen können entweder die rotierenden (Pleuelfuß und Kurbelzapfen) oder die oszillierenden (Kolben und oberer Pleuelteil) Massen vibrationsvermeidend ausgeglichen werden, aber der Ausgleich der oszillierenden Massen durch Gegengewichte an der Kurbelwelle erzeugt eine Schwingung in horizontaler Richtung. Deswegen werden Gleichläufer-Paralleltwin in der Regel mit Wuchtfaktoren in der Gegend von 80 Prozent konstruiert, durch die eine Restschwingung in vertikaler Richtung bleibt, die beim Motorrad in der Regel nicht stört, und eine geringere Schwingung in horizontaler Richtung erzeugt als bei vollständigem Massenausgleich. Eine Ausnahme bildet hier der Motor der Norton Commando mit einem Wuchtfaktor von rund 50 Prozent, der wenig horizontalen Schwingungen erzeugt, dessen starke vertikale Schwingungen von der Gummilagerung des Motors kompensiert werden. Ein in allen Faktoren vollständiger Massenausgleich kann nur mit zusätzlichem konstruktiven Aufwand (Ausgleichswellen oder Ausgleichspleuel) kompensiert werden. Die Ausgleichswellen müssen nicht wie beim Lanchester-Ausgleich gegenläufig drehen, sondern in gleicher Richtung, dann gleicht die Kurbelwelle mit ihren Gegengewichten eine Hälfte der vertikalen Schwingung aus, die Ausgleichswellen die andere Hälfte und die Horizotalschwingungen heben sich auf. In Kleinwagen wurden stattdessen die Motoren in besonders weichen Gummilagern aufgehängt.

Außerdem muss die Luft im Kurbelgehäuse zusammengepresst werden, was Energie kostet, das gleiche Problem haben auch Motoren mit einem Zylinder. Vorteil beim Viertaktmotor ist die gleichmäßige Kraftentfaltung, denn der Zündabstand der beiden Zylinder ist mit 360 Grad symmetrisch. Im einfachsten Fall können mit einer Zündspule zwei Zündkerzen angesteuert werden.

Gegenläufer-Zweizylinder-Reihenmotor[Bearbeiten]

Der Gegenläufer hat immer zwei Hubzapfen; die Kolben laufen wechselseitig auf und ab. Der Gegenlauf der Kolben bewirkt einen Schwingungsausgleich, jedoch bleibt wegen des Zylinderabstandes ein Kippmoment. Typische Beispiele für Gegenläufer-Motoren sind alle Zweitakt-Paralleltwins und nahezu sämtliche Zweizylinder-Viertaktmotoren der Hersteller Honda und Yamaha der 1960er bis 1980er Jahre. In Verbindung mit einer vibrationsmindernden Ausgleichswelle gelangte diese Bauart u.a. auch in der zwischen 2004 und 2007 produzierten Honda CBF 500 zum Einsatz. Heute verwendet u. a. MZ diese Bauart in den Modellen 1000 S/SF/ST. Der Versatz der Kurbelwelle um 180 Grad ermöglicht ein Mittellager, jedoch wurden früher auch Gegenläufer-Motoren ohne Mittellager gebaut.

Der Zündabstand von viertaktenden Gegenläufer-Motoren ist asymmetrisch; bereits 180 Grad nach dem einen Zylinder zündet der nächste, dann vergehen anderthalb Umdrehungen der Kurbelwelle (360 + 180 = 540 Grad), bevor der erste Zylinder wieder zündet. Da die Kolben sich genau gegenläufig bewegen, bleibt das Volumen des Kurbelgehäuses immer gleich, die Luft darin wird nur aus dem Raum im Zylinder unterhalb des sich nach unten bewegenden Kolbens in den Raum unterhalb des jeweils anderen Kolbens bewegt, was weniger Energie vergeudet als das Komprimieren der Luft. Der Gegenläufer spart also im Vergleich zum Gleichläufer etwas Energie. Da beim Zweitaktprinzip bei jeder Kurbelwellenumdrehung gezündet wird, ist der Zündabstand beim Zweitakt-Gegenläufer symmetrisch. Bekanntestes Beispiel für einen solchen Motor ist der Trabant. Beispiele von Viertakt-Gegenläufern sind zum Beispiel Zweizylinder-Dieselmotoren von Deutz in Traktoren der 1950er- und 60er Jahre.

Bei einem Gegenläufer-Paralleltwin gleichen die oszillierenden und rotierenden Massen der Zylinder sich gegenseitig aus. Dadurch läuft der Motor theoretisch vibrationsärmer als ein Gleichläufer. Durch die gegenläufige Bewegung der Massen wird aber je nach Position der Hubzapfen eine Kipp- und Schwenkbewegung erzeugt, die als Vibration wahrgenommen wird.

Zweizylinder-Reihenmotor mit speziellem Hubversatz[Bearbeiten]

Es gibt auch Reihen-Zweizylinder, deren Kurbelzapfen um 90° versetzt sind. Dadurch erreicht man den Zündabstand (Viertakter: 270°/450°) eines Zweizylinder-V-Motors mit 90°-Zylinderwinkel und folglich dessen unverkennbaren Klang. Allerdings bekommt man damit auch die Rundlaufprobleme bei niedrigen Drehzahlen. Als Beispiel seien die Yamaha TDM, die Yamaha TRX, die Norton Commando 961 und der Triumph Scrambler genannt, auch der für die neue NC-Baureihe von Honda entwickelte Motor ist so aufgebaut. Ducati und Moto Guzzi setzen heute nur den V - Motor ein.

Siehe auch[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Helmut Heusler, MO 3/2007: Technikartikel "Idealer 1000 cm³ Motorradmotor" Teil 2, Seiten 62 bis 67
  2. Helmut Heusler, MO 4/2007: Technikartikel "Idealer 1000 cm³ Motorradmotor" Teil 3, Seiten 85 bis 91
  3. ATZ- und MTZ-Berichte im web zur BMW F800
  4. Beispiel: Yamaha T-Max mit 180° Hubversatz
  5. Egli Racing bezeichnet den Motor der MZ 1000 als Parallel-Twin
  6. Motorcycle-Glossary (englisch)