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2025-03-16T06:02:43Z

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{{Begriffsklärungshinweis}}
[[Datei:KolbenOhneMitKreuzkopf.png|mini|Kolbentriebe ohne und mit Kreuzkopf]]

Der '''Kreuzkopf''' ist ein [[Maschinenelement]], das bei [[Kurbeltrieb]]en verwendet wird. Es koppelt die [[Translation (Physik)|translatorisch]] [[Schwingung|oszillierende]] (hin- und her bewegte) [[Kolbenstange]] mit dem translatorisch und [[Rotation (Physik)|rotatorisch]] oszillierenden (gleichzeitig noch auschwenkenden) [[Pleuel]].

Die Kreuzkopf-Bauweise eignet sich wegen der großen bewegten Massen und der Bauhöhe nur für [[Drehzahl]]en von [[Schiffsdieselmotor #Langsamläufer|Langsamläufer]]n (bis 300 min<sup>−1</sup>). Sie wird daher überwiegend an großen [[Kolbenmaschine]]n verwendet, d. h. an [[Zweitakt-Dieselmotor|Zweitakt-Großdieselmotoren]] und [[Kolbendampfmaschine]]n.<ref>Siehe G. P. Merker, R. Teichmann (Hrsg.), "''Grundlagen Verbrennungsmotoren''", 7. Auflage 2014, Abschnitt 3.8 "''Großdieselmotoren''", Springer Fachmedien Wiesbaden, ISBN 978-3-658-03194-7</ref>

== Funktionsprinzip ==
[[Datei:Konventionel und Kreuzkopf.gif|mini|Kinematik eines Kolbentriebs ohne und mit Kreuzkopf]]

Die Achsen der Kolbenstange und des Pleuelbolzens kreuzen sich auf der gleichen Ebene. Der Kreuzkopf hat ein separates [[Gleitlager]] und ist über die Kolbenstange starr mit dem [[Kolben (Technik)|Kolben]] verbunden. Der Pleuel pendelt um den Kreuzkopf und ist mit der [[Kurbelwelle]] verbunden. Der Kreuzkopf nimmt die senkrecht und seitlich auf die Kurbelwelle ([[Zapfen (Technik) #Kurbelzapfen|Kurbelzapfen]]) wirkenden Kräfte auf. Er hält den Kolben von Seitenkräften frei. Dadurch kann der Kolben sehr flach ausgeführt werden (Scheibenkolben), und die heißen [[Zylinder (Technik) #Bei Motoren oder Pumpen|Zylinder-]] und Kolbenlaufflächen werden weniger beansprucht.

Bei [[Tauchkolbenmotor|Tauchkolbenmaschinen]] übernimmt das [[Kolbenhemd]] die Rolle des Kreuzkopfes und überträgt Seitenkräfte auf den Zylinder.

Ganz ohne Kreuzkopf kommen Maschinen mit oszillierenden Zylindern aus; die Kolbenstange greift direkt an die Kurbel, und der Zylinder führt eine Schwenkbewegung aus.

Der Bewegungsablauf eines [[Kurbeltrieb]]es mit Kreuzkopf stimmt bei gleich langem Pleuel mit dem eines Kurbeltriebes ohne Kreuzkopf überein.<ref> Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian Rankers: ''Konstruktive Getriebelehre''. 2009, S. 21</ref>

== Eigenschaften ==
[[Datei:Kreuzkopf02.jpg|mini|Kreuzkopf einer Dampfmaschine]]
[[Datei:Kreuzkopf.jpg|mini|Kreuzkopf einer Dampflokomotive]]
* Der [[Kolbenhub|Hub]] kann bei gegebener [[Bohrung]] beliebig verlängert werden. Bei [[Zweitaktmotor]]en sind 3...4,2-facher Hub üblich.<ref name="Mollenhauer">Klaus Mollenhauer, Helmut Tschöke, "''Handbuch Dieselmotoren''", 3. Auflage 2007, Abschnitt 18.4.1.3 "''Merkmale moderner Zweitakt-Langsamläufer''", Springer-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 978-3-540-72164-2</ref> Dagegen ist beim Tauchkolben der Hub durch die [[Auslenkung]] des Pleuels begrenzt.
* Großdieselmotoren profitieren davon, dass
** die Verbrennungsführung sehr gute [[Wirkungsgrad #Thermischer Wirkungsgrad (Prozesswirkungsgrad)|thermische Wirkungsgrad]]e ermöglicht (höchste [[Gesamtwirkungsgrad]]e bis zu 55 %, etwa 158 g/kWh<ref name="Mollenhauer" /><ref>{{Webarchiv |url=https://marine.mandieselturbo.com/docs/librariesprovider6/marine-engine-programmes/marine-engine-programme-2018_web.pdf?sfvrsn=14 |text=MAN G95ME-C9.6 mit HFO betrieben |wayback=20180526190941 |archive-today= |archiv-bot=}}</ref>)
** bei Schiffen die Kurbelwelle ohne [[Getriebe]] (und damit Wirkungsgradverluste) direkt auf die [[Propeller|Schiffsschraube]] wirken kann
* Durch die [[Geradführung|gerade Führung]] der Kolbenstange lässt sich der Kurbeltrieb zum Zylinder hin leicht [[Dichtung (Technik)|abdichten]]. Dies bietet mehrere Vorteile:
** Abdichtung der Kurbelwelle und des Kreuzkopfes gegen die heißen [[Abgas]]e und Rückstände durch [[Blowby]]-Verluste am Kolben. [[Schmierstoff]]e für die [[Kolbenring]]e und für die Kurbelwelle können getrennt werden. Es können billige [[Kraftstoff]]e verwendet werden, die mit hohem [[Asche]]anteil verbrennen. Kolbenringe benötigen hochwertigeres Öl (insbesondere hinsichtlich Temperatur, Aschetoleranz und weitere [[Additiv]]e) als die Kurbelwelle.
* Die gerade Kolbenstange ermöglicht den Bau [[Doppeltwirkende Maschine|doppeltwirkender Maschinen]], bei denen der Kolben im gleichen Zylinder von beiden Seiten abwechselnd mit Druck beaufschlagt wird. Damit entfallen Leerhübe, die [[Leistungsdichte]] steigt, und der [[Drehmoment]]<nowiki/>verlauf wird gleichmäßiger. Zweizylinderdampfmaschinen mit 90° Kurbelversatz können aus jeder Stellung anlaufen und zusätzlich umsteuerbar (Drehrichtung) ausgelegt werden. Bei Dampfmaschinen ist die Doppeltwirkung die Regel. [[Doppeltwirkender Verbrennungsmotor|Doppeltwirkende Verbrennungsmotoren]] konnten sich wegen der höheren thermischen Belastung (Kühlprobleme) nicht durchsetzen. Durchaus üblich ist jedoch die Trennung von Verdichtungsraum unten und [[Verbrennungsraum]] oben.
* Der Kolben ist frei von Seitenkräften. Der Kolben kann flach und einfach ausgeführt werden (kurzes Kolbenhemd, kein Gelenk, kein Kolbenbolzen) und kennt kein [[Kolbenkippen]] beim Durchlaufen des [[Totpunkt|oberen Totpunktes]] (OT).

Bei kleineren Motoren wird der Kreuzkopf im [[Gegenkolbenmotor #Golle-Motor|Gegenkolbenmotor]] der ''Golle Motor AG'' in neuer und patentierter Weise eingesetzt.

== Literatur ==
* Leo Hagedorn, Wolfgang Thonfeld, Adrian Rankers: ''Konstruktive Getriebelehre'', 12. Auflage, Springer, Heidelberg, 2009, ISBN 978-3-642-01613-4.
* Hans Jörg Leyhausen: ''Die Meisterprüfung im Kfz-Handwerk Teil 1,'' 12. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1991, ISBN 3-8023-0857-3.
* Max Bohner, Richard Fischer, Rolf Gscheidle: ''Fachkunde Kraftfahrzeugtechnik,'' 27. Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten, 2001, ISBN 3-8085-2067-1.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Steam engine crossheads|Dampfmaschinen mit Kreuzkopf}}
{{Commonscat|Crosshead pistons|Kolbentriebe mit Kreuzkopf}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Bauteil (Verbrennungsmotor)]]
[[Kategorie:Koppelgestänge]]

Kreuzkopf - Versionsgeschichte

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