Distributie

Eigenlijk is het een beetje scheefgegroeid. Distributie betekent verdelen, uitdelen of verspreiden. Het zijn de kleppen die het mengsel in de cilinders toelaten en die de verbrande gassen daaruit laten ontsnappen. De nokkenas bepaalt wanneer welke klep opent en sluit. Dat is dus in feite de ‘verdeler’. Toch noemen we dit ensemble doorgaans de kleppentrein. Met distributie bedoelen we het aandrijfsysteem van de nokken- assen. Terwijl het in feite de riem, de ketting of het tandwielsysteem is, dat de kleppentrein in beweging brengt. De distributie-aandrijving dus eigenlijk. 

Overbrenging

De nokkenasaandrijving is een noodzakelijk kwaad. Elke motor heeft immers al een draaiende krukas. Daar zou je in principe een nok op kunnen zetten, waarmee je een stang aanduwt die de klep via een wip of ‘tuimelaar’ opent. Het probleem is echter dat zowel de in- als de uitlaatklep slechts eenmaal per twee krukasomwentelingen open en dicht moeten. De as met de nokken moet dus half zo snel draaien als de krukas. Vandaar dat er voor de klepbediening aparte nokkenassen nodig zijn, die via een overbrenging met overbrengingsverhouding 2:1 door de krukas worden aangedreven. 

Tandwielen

Voordat bovenliggende nokkenassen populair werden, waren motoren uitgerust met een ‘laagliggende’ nokkenas. Die lag dus vlak naast de krukas. De overbrenging hoefde dus slechts een korte afstand te overbruggen. Daarom gebeurde dit vaak met een directe tandwieloverbrenging, hoewel er ook ketting-tandwielen met kettingen werden gebruikt. In de loop der tijd zijn de meeste motorfabrikanten overgestapt op bovenliggende nokkenassen. Omwille van de grote afstand tussen de krukas en de cilinderkop wordt daar meestal voor een kettingaandrijving gekozen. Maar zeg nooit nooit… De Honda VFR 750 had nog een prachtige tandwieltrein naar beide cilinderkoppen. Die kon je goed horen, want die tandwielen zongen een beetje, wat bijdroeg aan het unieke geluid van die VFR. 

Rollenketting

Bij de meeste motorfietsen wordt de kleppentrein aangedreven door een ketting. Dat kan een rollenketting zijn. Een rollenketting bestaat uit twee soorten schakels: de smalle schakels bestaan uit twee stalen plaatjes, waartussen twee busjes zijn geklonken. Tussen de brede schakels zijn stalen pennetjes geklonken. De pennen zijn daarbij door de bussen van de smalle schakels gestoken. De ketting kan dus bewegen doordat de pennen in de bussen scharnieren. Niet op de kopse kant van de schakels dus. Dat zou een grote vlaktedruk en veel slijtage geven. De pennen en bussen hebben een veel groter oppervlak. Bovendien zijn ze van gehard staal, waardoor zo’n ketting behoorlijk slijtvast is. Om de bussen zijn nog rollen gemonteerd, over de bussen heen. Zo rollen de schakels soepel en met weinig slijtage op de tandwielen. BMW gebruikt zo’n ketting op de R1200 boxermotoren.

Morseketting

Op de meeste motoren vind je geen rollenketting, maar een morseketting. Een dergelijke ketting heeft eigenlijk alleen de brede schakels, die bestaan uit twee stalen plaatjes, die met twee geharde pennen aan elkaar zijn geklonken. Op de pennen zijn nog een aantal stalen plaatjes met tanden geschoven. Op de ruimtes tussen die plaatjes zijn eenzelfde soort plaatjes geschoven, maar dan met maar één gat op een pen. Het andere gat van dat plaatje zit op de volgende schakel, zodat ze aan elkaar zitten. Er ontstaat zo een reeks tanden, die je over een tandwiel kunt laten lopen. Bij deze ketting scharnieren de stalen pennen dus wel in de kopse kanten van de stalen plaatjes, wat een relatief hoge vlaktedruk tot gevolg heeft. Maar omdat dit soort kettingen - net als de rollenketting - voortdurend in de motorolie draaien, geeft een dergelijke ketting voldoende levensduur.

Geleiders

Om een motor mooi gelijkmatig en efficiënt te laten lopen, moet de kleptiming heel exact kloppen. De distributieketting moet dus strak staan, zodat er geen speling is waardoor de ketting zou kunnen klapperen en de timing onregelmatig zou worden, nog afgezien van het feit dat klapperen slijtage en bijgeluiden zou veroorzaken. En er mag zeker niet zoveel speling op zitten dat de ketting een tand zou verspringen. De motor zou er slechter van lopen en de kleppen zouden de zuiger kunnen raken. Bij sommige motoren is het verder van belang dat de ketting een smalle ‘routing’ houdt naar een breed uiteinde, bij dubbele bovenliggende nokkenassen. Daarom worden kettingen door geleiders geleid. Dat zijn een soort gebogen gootjes waar de ketting doorheen loopt. Vroeger waren die van aluminium met een rubberen glijlaag, tegenwoordig zijn die van kunststoffen als polyamide en nylon, omdat die slijtvaster zijn en lagere wrijvingsverliezen opleveren. Een van de geleiders is doorgaans scharnierend bevestigd. Hij wordt door een kettingspanner tegen de ketting geduwd, zodat deze altijd strak blijft staan. De kettingspanner bestaat uit een veer of een door oliedruk bediend zuigertje en een ratelmechanisme, dat ervoor zorgt dat de spanner wel kan uitveren, maar niet kan inveren. Als de ketting slijt, zal de veer de ketting spannen en op het volgende tandje van de ratel gaan staan. De kettingkrachten kunnen de spanner echter niet terugduwen. Dat garandeert dat hij strak blijft staan.

Combinaties

Er zijn merken, die een andere oplossing zoeken om de distributie-aandrijving smal te houden. Bij de Aprilia RSV4 wordt slechts een van de nokkenassen per cilinderkop door een ketting aangedreven. De andere nokkenas wordt in het midden van de cilinderkop door een tandwieloverbrenging aangedreven. Andere merken, waaronder KTM, gebruiken een morseketting naar een tussentandwiel in de cilinderkop. Dit tussentandwiel drijft de beide nokkenassen vervolgens aan.

Tandriemen

In de auto-industrie worden vaak geen kettingen, maar tandriemen gebruikt om de nokkenassen aan te drijven. Dat zijn rubberen riemen die aan één kant zijn voorzien van ribbels, die in uitsparingen in gelijkvormige uitsparingen in de krukas- en nokkenastandwielen vallen. De riemen zelf zijn versterkt met aramidekoorden om rek en breuk te voorkomen. De riem wordt doorgaans op spanning gezet door een geleiderol, die na het afstellen wordt vastgezet. De spanning wordt soms afgesteld door de veerkracht te meten bij een bepaalde riemuitslag op een bepaald punt, soms ook door de trillingsfrequentie te meten wanneer je de riem als een gitaarsnaar aanslaat. Die spanning moet enorm precies zijn: bij een te losse riem kunnen de tanden verspringen of kunnen tanden afbreken, een te strak gestelde riem lijdt te veel, waardoor hij breekt. Deze riemen kunnen ook niet tegen olievervuiling, hoewel er inmiddels ook merken zijn die een tandriem hebben die in het inwendige van het motorblok in de motorolie draait (Ford). Inmiddels zien veel autofabrikanten af van distributieriemen, omdat het onderhouds- en storingsgevoelig is en omdat het meer inbouwruimte kost dan een ketting. De meeste motorfabrikanten beginnen er al helemaal niet aan, alleen Ducati lijkt overtuigd van de voordelen van de aandrijfriem.