Öldruck Kurbelwelle
Der Öldruck im Motor der Nuovo Falcone ist immer eine Beachtung wert. Durch hohe Laufleistung und dem damit verbundenen Verschleiß, sowie durch konstruktive Unzulänglichkeiten, gibt es einige Punkte im Ölkreislauf, die wert sind betrachtet zu werden. Dieser Artikel von Ernst Metzker (centauroernst), beschreibt recht ausführlich die Herangehensweise um dem Öldruckverlust auf die Spur zu kommen. Aber auch die Umsetzung diesen Mangel zu beseitigen. Dem auftetenden Verschleiß des Kurbelwellen-Stumpfes, dessen Ursache, Wirkung und Abhilfe sowie der Abdichtung der Kurbelwellen-Buchse gegen das Gehäuse, wird große Aufmerksamkeit geschenkt. Dies sind zwei wichtige Punkte um den Ölkreislauf zu optimieren und Druckverlust zu verhindern.
Von den Berichten im Forum bei GuzziTreff über die Ölversorgung der Kurbelwelle wurde ich etwas elektrisiert, denn bei diesem Thema bin ich durch meine Centauro sehr "vorgeschädigt".
Daher habe ich diesem Thema etwas mehr Aufmerksamkeit geschenkt.
Die im Forum beschriebene Lösung hat dabei als Grundlage gedient. Allerdings brauchte ich drei Anläufe, für eine sinnvolle und leichter umsetzbare Lösung.
Ich habe insgesamt 3 Motoren. Von denen habe ich die immer wieder die Teile verglichen.
1. Öldruck
Im originalen Ölkreislauf saugt die Pumpe über das Feinsieb an und drückt das Öl zum Kopf und der Kurbelwelle. Also nach der Pumpe kein weiterer Widerstand bis zu den "Verbrauchern". Ich habe einen Hauptstrom-Ölfilter eingebaut. Dazu auch das Feinsieb im Ansaugbereich. Damit ist ein "Hinderniss" zwischen Ölpumpe und "Verbrauchern". Dies führt dazu, dass die originale Pumpe im warmen Zustand in den unteren Drehzahlen nicht genug Kraft und damit Volumen aufbringt um ausreichend Öldruck aufzubauen.
Da sich beim ersten Probelauf der Öldruck nicht aufbaute, vermutete ich, dass der Widerstand durch den Ölfilter grösser war als der von der Pumpe erreichte Ansaugdruck. Dies änderte sich erst, als ich die Pumpe unter Öl setzte und dadurch die Abdichtung der Ölpumpenzahnräder zueinander erhöhte.
2. Ölpumpe
Eine meiner Ölpumpen hatte in den Wellen erhebliches Spiel. Meiner Erfahrung nach also Schrott. Die Zweite hatte kein Spiel. Nach genauerer Untersuchung habe ich festgestellt, dass dies eine bereits überarbeitete Pumpe war. Die Wellen waren blank (überschliffen?) und das Gehäuse war in den Wellenlagerungen ausgebüchst.
Leider musste ich mit erschrecken feststellen, dass "Luigi" die Wellen von neuen Pumpen bereits mit Riefen ausliefert.
Auch das Flankenspiel der Ölpumpen-Zahnräder zueinander ist nicht befriedigend. Im Werkstatthandbuch steht nur der Abstand der Zahnräder zum Gehäuse (0,006-0,035mm) und die Breite (0,016-0,044mm). Bisher habe ich in keinem Guzzi-WHB einen Wert für das Flankenspiel gefunden.
In der Anleitung „VW Transporter Bus ab 1968 (Typ 1 und Typ 4) steht mal was von:
- Das Flankenspiel sollte zwischen 0,03 und 0,08 mm liegen.
- Das Axialspiel der Zahnräder darf einen Wert von 0,06 bis 0,18mm nicht überschreiten. Die Verschleißgrenze liegt bei 0,20 mm.
- Das Zahnflankenspiel der Ölpumpenräder sollte 0,1 – 0,2 mm nicht überschreiten
Da ich meine drei Pumpen zu meinem Feinmechaniker gesendet habe: 1x neu, 1x gebraucht und eine von den großen V-Motoren, ist mir eine Prüfung an der neuen Pumpe momentan nicht möglich.
Es stellt sich die Frage: Wenn ich durch die Verwendung der Pumpe der großen V-Motoren die Schmierung im unteren Drehzahlbereich verbessere, was bewirkt dies dann bei höherer Drehzahl ? Das Überdruckventil muss dann ja viel mehr Öl ableiten !?
3. Kurbelwellen-Stumpf
Dieser Stumpf, der einen Durchmesser von 14mm haben soll, wird mit zunehmender Laufzeit ganz böse deformiert.
Nach vielen Diskussionen kristallisierte sich folgender Hintergrund heraus:
Durch das leichte Durchbiegen der Kurbelwelle und durch den auf der selben Seite liegenden Primärantrieb, beschreibt der Stumpf am Ende einen minimalen Kreis. Bzw. stützt sich der Stumpf in der Buchse ab und erzeugt dadurch Reibung. Dies führt zu einer "Abnutzung" des Stumpfes und zu einem "Ausschlagen" der Buchse.
Bei meinen 3 Kurbelwellen ergaben sich dadurch am Stumpf Riefen und der Durchmesser wurde bis auf 13,6mm reduziert.
Dadurch wird der Spalt zwischen Stumpf und Buchse immer grösser und bei heißem Motor geht dann an dieser Stelle der Öldruck verloren, was die Schmierung des Pleuelfußes erheblich negativ beeinflusst.
Die Benutzung einer Pumpe mit höherer Förderleistung behebt den Öldruckverlust, aber nicht die Ursache.
Bei meinem nun laufenden Motor, haben wir den Stumpf auf 13mm abgedreht und eine Nadellagerinnenbuchse aufgesetzt. Diese ist härter als das Material der Kurbelwelle und wir erhoffen uns dadurch am Stumpf weniger Verschleiss. Außen hat diese Buchse nun einen Durchmesser von 16mm. Auch wurde der Ansatz etwas verbreitert und die Mutter um 3mm schmaler.
4. Buchse im Deckel
Die Bearbeitungen an der Deckelinnenseite gestaltet sich etwas schwierig. Es musste eine Halterung angefertigt werden, in der der Deckel von unten angeschraubt wird. Also mit der Dichtfläche nach oben.
Durch den nun größeren Durchmesser des Stumpfes wurde die Buchse auf 16,1mm aufgebohrt, noch dazu wurde die der Kurbelwelle zugewandten Oberfläche deren Buchse und Gehäusesitz ganz leicht geplant ohne die Verdämmung zu beschädigen.
5. Gesamtlösung
Erste Lösung (wieder ausgebaut)
Die aufgeschobene Buchse hat außen einen Durchmesser von 16mm. Das Gewinde auf der Kurbelwelle ist ein M20x1,5 mit einem Kerndurchmesser von 18,5mm.
Dadurch entsteht hinter der Buchse ein Ansatz von gut 1mm.
Auf die Buchse wurde nun eine Tellerfeder geschoben, innen 16mm und aussen 30mm. Als nächstes wurde dann auf die Buchse ein Teflonteller mit einem Innenduchmesser von knapp 16mm einem Außendurchmesser 32mm und einer Dicke von ca. 3mm aufgelegt.
Wenn man nun das Gehäuse zusammenschraubt, wird durch die Tellerfeder der Teflonring an die geplante Oberfläche der Gehäusebuchse angepresst. Soweit die Theorie und der Plan.
Leider war dies nicht zielführend. Die Reibung der Teflonscheibe an der Gehäusebuchse war höher als die Reibung des Rings auf der Kurbelwellen-Buchse. Damit drehte sich die Tellerfeder auf der Kurbelwelle.
…suboptimale Lösung
Zweite Lösung (momentan verbaut)
Die neue Überlegung war also erst mal davon ausgehend, dass eine Abdichtung zwischen Gehäusebuchsenoberfläche und Kurbelwelle zustande kommen musste.
Ich habe daher einen Aluring gedreht. Außen 30mm, innen 16mm. Auf der einen Seite innen einen Ansatz mit einer Tiefe von 2mm und einem Außendurchmesser von 22mm. Darin sollte ein O-Ring gelegt werden: 22x3.
Da der Ring auf der Kurbelwellen-Seite nicht am Gewindeansatz anstehen sollte, wurde auch dort ein Ansatz von 2mm Tiefe und außen 20mm angebracht.
Als Dicke habe ich 6mm ermittelt. Und dies wie folgt:
Auf die Kurbelwelle alle Zahnräder und Passscheiben aufgesetzt, neues Sicherungsblech und die Mutter festgezogen.
Auf die Mutter habe ich einen Ring aus PLAYDOH von ca. 10mm aufgebracht. (PLAYDOH ist die weiche Ausgabe von Plastilin). Danach habe ich den Seitendeckel mit Dichtung aufgesetzt und mit 4 Schrauben festgezogen.
Nach dem Abbauen des Seitendeckels war die Masse zusammengedrückt und hat nun genau die Dicke, die maximal zur Verfügung steht für den Alu-Ring.
Für die Pressung des O-Ringes habe ich 0,5mm abgezogen.
Nach der Anfertigung des Ringes habe ich diesen auf die Kurbelwelle aufgeschoben und die PLAYDOH-Prozedur wiederholt. Die gepresste Masse hatte dann nur noch die Dicke von 0,5mm.
Damit war das Ganze Axial ausdistanziert, aber das "Mitdreh-Problem" war noch nicht beseitigt.
Ich besorgte mir nun eine Schraube M20x1,5. Darauf drehte ich am Anfang einen Absatz mit 16mm Durchmesser. Danach schraubte ich die Kurbelwellen-Mutter drauf und auf den Ansatz schob ich den ALU-Ring. So, dass der Ring vollflächig an der Mutter anlag. Nun brachte ich 2 Bohrungen durch Ring und Mutter mit dem Durchmesser von 1,5mm an. An der Mutter, wurden die Bohrungen auf einer Seite etwas angesenkt. Zwei Stahlstifte für Bilderhaken mit 1,4mm Durchmesser wurden durch die beiden Löcher gesteckt. Damit waren beide Teile, Ring und Mutter, verbunden.
Nach dem Zusammenbau und dem ersten Probelauf, konnte ich feststellen dass die Abdichtung sehr gut war. Der Öldruck war erheblich stabiler als bei der ersten Lösung.
Hier die abgedrehte Mutter und davor der ALU-Ring. In die Nut kommt der O-Ring, wie auf dem Bild rechts zu sehen. Die Arretierung erfolgt über die Stahlstifte.
| Die erweiterte Buchse mit der minimal abgedrehten Oberfläche | Auf den ALU-Ring kommt dann die PLAYDOH-Wurst |
Nun zusammenbauen und wieder öffnen. Es entsteht eine Pressung des PAYDOH-Materials an dieser kann die Dicke es ALU-Rings ermittelt werden
Zur Verdeutlichung hier eine vergrößerte Ansicht der Pressung
| Version der Pressung mit eingelegtem ALU-Ring | Abdruck zur Messung des O-Ringes aus Sicht der Kurbelwellenseite |
Vergrößerte Ansicht der Pressung des O-Ringes aus Sicht der Buchsenseite
Dritte angedachte zukünftige Lösung
Rein Prinzipiell identisch mit der zweiten Lösung. Jedoch wird die Mutter durch eine Standardausführung mit M20x1,5 ausgetauscht. Der Alu-Ring dann fällt weg. (Die originale Mutter hat 9mm Breite, die Standard-Mutter 16mm).
Der Ansatz für den O-Ring kommt nun direkt in die Mutter. Der O-Ring wächst auf eine Größe von 24x3. Die Nadellagerinnenbuchse wird auch größer gewählt: Außen dann 18mm und innen 13mm. Soweit die Theorie, laut Auskunft gibt es diesen Nadellagerinnenring, jedoch ist er momentan nicht lieferbar.
Mit der PLAYDOH-Prozedur wird wieder der Abstand ermittelt.
Die nun notwendige Distanzierung wird mit handelsüblichen Pass-Scheiben zusätzlich zum Distanzring zwischen Primärzahnrad und Nockenwellenzahnrad vorgenommen.
Text & Bilder: Ernst Metzker (centauroernst)