Dieses Modell eines funktionierenden 4-Zylinder-Motors mit obenliegender Nockenwelle, Kupplung und Dreigang + Rückwärtsgang Getriebe war Stand der Technik in den sechziger Jahren und wäre in dieser Art in einem Mittelklassewagen wie dem Opel Record P1 eingebaut gewesen. Das Modell hat durch den Kolbendurchmesser von einem Zoll ungefähr den Maßstab 1:4. Ich habe es zwar nicht vor, aber wenn ich ein Chassis für diesen Motor bauen würde, wäre es ca. 1 Meter lang.

Ursprünglich wollte ich eigentlich nur einen funktionierenden Motorblock mit Kurbelwelle bauen. Das hat aber so viel Spaß gemacht, dass ich immer weiter gebaut habe. Erst die Nockenwelle, dann die Kupplung und schließlich noch das Getriebe.

Eine der ersten Überlegungen zu diesem Motor betraf die Form der Kolben und entsprechend die Form der Zylinder, in denen sie laufen. 

Da es bei Meccano keine Bauteile gibt, die für diesen Zweck gedacht sind, musste ich mir eine eigene Lösung ausdenken. Weil die Kolben während ihrer auf- und ab Bewegung später sichtbar sein sollten, kam mir die Idee, Führungsbügel als Laufbuchsen zu verwenden. Jeweils vier Stück dieser Führungsbügel umgeben einen Kolben seitlich im 45 Grad Winkel und lassen so frontal den Blick auf die Kolben frei.

Acht Führungsbügel je Motorseite sind in Rahmen aus 11-Loch Winkelträgern eingebaut. Die beiden Rahmen wiederum sind spiegelbildlich aufgebaut und mit der 11x3-Loch Bodenplatte verschraubt. So ergibt sich ein stabiler Motorblock, der noch von oben sowie vorne und hinten frei zugänglich ist, um die Kurbelwelle einzubauen.

Bei der Kurbelwelle eines 4-Zylinder-Reihenmotors sind die Hubzapfen so angeordnet, dass der 1. und der 4. nach oben schauen und der 2. und 3. nach unten. Alles in einer Ebene (flache Kurbelwelle). Das ergibt dann eine Zündfolge 1-3-4-2.

Nach diesem Prinzip habe ich auch hier die Kurbelwelle aus Dreiloch-Kupplungen und Achsen gebaut. Die Pleuel bestehen aus zwei Narrow Fork Pieces je Zylinder.

Als Kolben wollte ich gerne 1“ Schnurlaufrollen verwenden.  Je zwei davon bilden zusammen mit einem 12,7mm breiten roten Blechstreifen aus flexibler Platte als Distanzring dazwischen einen Kolben. Dieses Maß von 1 Zoll ist willkürlich gewählt. Ich fand es passend, derweil wir uns hier im Zollsystem bewegen. 

Beim Einbau der Kurbelwelle und Kolben in den Motorblock stellte sich dann schnell heraus, dass es bezüglich der optimalen Laufeigenschaften der Kolben auf den Millimeter ankam. Da die Kolben selber durch die Schnurlaufrollen ein feststehendes Maß haben, mußte ich die 16 Führungsbügel in den Rahmenhälften des Motorblocks durch Verwendung der Langlöcher der unteren Winkelträger beim Zusammenbau so nah wie möglich an die Kolben heran bringen, ohne dass entweder zu viel Reibung entstand oder die Kolben andererseits anfingen zwischen den Rahmenhälften zu klappern. Die exakte Positionierung wurde daher unter Zuhilfenahme eines Messschiebers bewerkstelligt.

Durch anbringen einer Lagerplatte vorne und der Kupplungsglocke hinten auf dem Rahmen wurde der Motorblock verschlossen und die Kurbelwelle fixiert. 

Dieser Motor verfügt über eine „Overhead Camshaft“, also eine obenliegende Nockenwelle, die die insgesamt acht Ventile (je vier für den Einlass und Auslass) über eine Reihe von acht Nocken steuert. Die Nocken bestehen aus Stellringen, deren hervorstehende Madenschrauben wie kleine Exzenter wirken.

Die Nockenwelle sitzt mittig über den Kolben und steuert die seitlich sitzenden Ventile über Kipphebel, die aus No. 147a Pawl genannten Klinken und langen Schrauben bestehen. 

Die Ventile wiederum bestehen aus kurzen federbelasteten Achsen und Stellringen, die in Reihen aus Zweiloch-Kupplungen als Ventilsitze eingelassen sind. Sie sitzen an den Seiten des Motors unter den Kipphebeln, damit man sie gut sehen kann, während sie eins nach dem anderen von der Nockenwelle und den Kipphebeln entsprechend der Takte 1 (Einlass) und 4 (Auslass) betätigt werden. 

Die Nockenwelle wird von der Kurbelwelle wegen des Viertaktverfahrens im Verhältnis 1:2 angetrieben.

Natürlich hätte ich auch einen etwas moderneren Motor mit zwei oberliegenden Nockenwellen bauen können. Das wäre technisch nicht viel komplizierter gewesen. Aber hier fand ich es tatsächlich effektvoller, nur eine zentrale Nockenwelle zu haben. Die Kipphebel sitzen so relativ dicht beieinander und man hat die kleinen auf- und ab Bewegungen der Ventile gut im Blick. 

Um den Motor anzutreiben, habe ich einen auf 60 UpM untersetzten Getriebemotor an der vorderen linken Seite des Motorblockes angeflanscht. An dieser Stelle sieht er so aus wie eine Lichtmaschine. Er treibt über eine Kette die Kurbelwelle, den Lüfter (über Umlenkrad) und die Nockenwelle an. Durch einen integrierten Kettenspanner läßt sich die Kettenspannung genau einstellen bzw. auch zum Abnehmen derselben lösen. 

Eine Kupplung aus Meccano Teilen funktioniert etwas anders als eine Kupplung im realen Automobil, weil es keine Möglichkeit gibt, eine Lamellenfeder zu realisieren. Um trotzdem die Kupplungsscheibe an die Schwungscheibe zu drücken, habe ich mir mit einer Konstruktion aus zwei Lochscheiben beholfen, die mittels Schraubenfedern auseinander gedrückt werden. Das ist eine alte und bewährte Konstruktion, die auch schon in vielen Meccanomodellen verwendet wurde.  

Die untenstehende Grafik soll die Konstruktion verdeutlichen: 

An der hinteren Lochscheibe (e) sind zwei threaded pins (f) als Träger für zwei Schraubenfedern montiert. Die Pins ragen durch die vordere Lochscheibe (d) hindurch und stellen so die mechanische Verbindung von Motor und Getriebe her.

Die Teile (b,c,d,f) sind unter Spannung in der Kupplungsglocke eingebaut, sodass die Schwungscheibe (a) und die Kupplungsscheibe (b) im Normalfall kraftschlüssig geschlossen sind.

Durch die Anordnung der hinteren Lochscheibe (e) mit dem Stellring nach vorne konnte ich die Länge der Kupplung um 1/4“ verkürzen. Die verbleibenden 2-3mm Abstand zwischen den Lochscheiben reichen für den Betrieb der Kupplung völlig aus.

Tragendes Teil der Kupplungsglocke ist ein Meccano Sonderteil, ein No. 143a Circular Girder. Dieser 3,5“ große kreisförmige Winkelträger ist mit dem Motorblock verschraubt. Sechs Längsstreben aus Winkeln, Fishplates und 3er Lochstreifen sowie zwei Längsstreben aus 3-Loch Winkelträgern als Lager für die Ausrückgabel gehen von dort aus weiter nach hinten und bilden zusammen mit einer 2,5“ Lochscheibe einen stabilen Korb.

Für die Ausrückmechanik wollte ich gerne das Meccanoteil Nr. 171 Coupling Socket als Aufnahme für die Ausrückgabel verwenden, weil es genau für solche Zwecke gemacht wurde. Das Bauteil kann an den Enden jeweils Stellringe oder Naben von Lochscheiben und Zahnrädern aufnehmen und mit diesen durch Maden- oder Stellschrauben verbunden werden, ohne dabei die durchlaufende Achse auch fixieren zu müssen. Dadurch ist es möglich, die Kupplungsscheibe (b) mit der vorderen der beiden Lochscheiben (d) zu verbinden, ohne die hindurchlaufende Getriebewelle (h) zu blockieren, während die hintere Lochscheibe (e) fest mit der Getriebewelle verbunden ist. Getriebewelle und Motorwelle treffen sich innerhalb der Coupling Socket.

Als Ausrückgabel (k) dient eine No. 134 Crankshaft 1“ Throw genannte Kurbelachse. Sie steht quer zum Getriebe und greift in o.g. Coupling Socket (c) ein. Ohne weitere Übersetzung tritt diese Achse an den Seiten der Kupplung aus ihren Lagern heraus und mündet links in einem Pedal.

Von den diversen existierenden Getrieben aus Meccano habe ich mir das Dreigang + Rückwärtsganggetriebe vom Set 10 Sports Motor Car No. 10.2 als Vorbild ausgesucht. Es ist mit den Abmessungen von 3x4x6 Loch relativ klein und passt von seinen Dimensionen her bestens zum Motor und der Kupplung.

Die Eingangs und Ausgangswelle liegen mittig hintereinander im Getriebe und treffen sich innerhalb eines 19er Ritzel. Links davon liegt eine Vorgelegewelle, die den Rückwärtsgang und den ersten Gang einkuppelt. Auf der rechten Seite liegt eine zweite Vorgelegewelle für den zweiten und dritten Gang. 

Über den beiden Vorgelegewellen liegen zwei weitere Achsen als Träger für die Schaltgabeln. 3-Loch Kupplungen außen am hinteren Ende dienen als Verdrehsicherung für die langen Schrauben, die wie Schaltgabeln die Vorgelegewellen beim Schalten mitnehmen. 

Dieses Getriebe macht wie die meisten Meccano Getriebe auch Gebrauch von der nicht standardmäßigen Paarung von 19er und 25er Ritzeln, weshalb der Bau nicht einfach ist. Besonders das Zwischenrad für den Rückwärtsgang ist schwierig  einzubauen.

Den Schaltknüppel wollte ich aus optischen Gründen gerne auf dem Getriebe platzieren und nicht dahinter, weshalb ich bezüglich des Mechanismus für die Schaltrasten und den Schaltknüppel von der Anleitung abgewichen bin. 

Zum Einlegen der Gänge schwenkt man den Schalthebel aus der senkrechten Leerlaufposition heraus seitwärts und schiebt ihn dann nach vorne oder hinten. Aus dem gewählten Gang kann der Schalthebel dann nicht direkt auf die andere Seite geführt werden, sondern muß erst zurück in den Leerlauf. Das entspricht weitgehend dem üblichen Aufbau einer H-Schaltung. Allerdings mit dem Unterschied, dass bei diesem Getriebe der Rückwärtsgang hinten rechts zu finden ist und der erste und zweite Gang nebeneinander vorne liegen, was nicht der allgemeinen Norm entspricht. Da es sich hier aber nunmal um ein original Meccano Getriebe handelt, habe ich es so gelassen.

Zum Schluß musste ich den Motor bzw. die Kupplung und das Getriebe zusammenzusetzen. Dazu habe ich zuerst den hinteren, schon fertigen Teil der Kupplungsglocke wieder vom Motor getrennt und mittels zwei langer Schrauben am vorderen Ende des Getriebes befestigt. Danach erst habe ich Kupplung und Motorblock wieder zusammengesetzt.