Bilder zum Nockenwellenschaden

[Rütz]

So Leute,
hier die Bilder (so gut es ging) zum Weiterdiskutieren.
Vorgeschichte:
- Die Orginalwelle hatte zuvor auch Pitting. Aber erstens geringgradigst (hätte ich sie nicht rausgehabt, hätte ich nichts dran gemacht) und zweitens hatte die schon weit über 100.000 km auf der Uhr und drittens hatte ich da noch keine erhöhte Verdichtung.

- Sie wurde umgeschliffen auf längere Öffnung bei gleichem Hub und gleicher Spreizung. Es ist so nicht direkt einzusehen, warum das den Ventiltrieb prinzipiell stärker belasten sollte.
Die Welle wurde anschließend nur nitriert.
Aufkohlen und härten wäre vielleicht besser gewesen... aber kann es sein, daß das nicht geht, weil sie ja aus zwei hartverlöteten Teilen besteht?

- Der Ventiltrieb war mit dieser Nocke von Anfang an ungewöhnlich laut. Es fiel auch auf, daß sich das Ventilspiel nicht vernünftig einstellen ließ, weil der Grundkreis offensichtlich nicht richtig rund war und man um den OT rum alle 10° ein anderes Spiel messen konnte.

Zu den Bildern:
Der Schaden auf den Nocken beginnt immer auf der Nockenspitze mit Ausbreitungstendenz zur abfallenden (schließenden) Flanke.
Der Rand um die Schadstelle hat drei Phasen: Nitriert (grau) -> blank poliert -> "ausgewaschen" matt -> Löcher
Im ersten Bild habe ich den Übergang von Blank zu Matt mit Pfeilen markiert.

Vor allem an den spiegelnden Stellen fällt auf, daß der Nockenverlauf nicht gleichmäßig ist, sondern scheinbar "Kanten" hat (also in Stufen verläuft). Bei der neuen durchweg grau nitrierten Welle ist mir das nicht aufgefallen, man kann es auch nicht fühlen, aber die Spiegelung im Licht macht an mehreren Stellen einen Knick!
Die Pfeile im zweiten Bild markieren zwei dieser Knicke.


Meiner Meinung nach, ist die Nockenwelle "allein schuld". Entweder wegen mangehafter Härtung oder ungeeigneter Formkurve oder beidem (Mist, Dativ; aber wie kriege ich den weg... ).


Gruß
Rütz

[Rütz]

[Gert]

Ich bin jetzt weder Feinmechaniker noch Metallurge, aber ich habe in der Vergangenheit einige NW nach der Apfelbeck-Methode selbst hergestellt

Die Aussage teile ich aber nicht:

- Sie wurde umgeschliffen auf längere Öffnung bei gleichem Hub und gleicher Spreizung. Es ist so nicht direkt einzusehen, warum das den Ventiltrieb prinzipiell stärker belasten sollte.

Wenn Du gleiche Spreizung und gleichen Hub hast, dann kann die längere Öffnung nur über dramatisch steilere Anlaufflanken kommen, die eine erhebliche Belastung durch die hohe Beschleunigung der bewegten Massen im Ventiltrieb mit sich bringen.
Normalerweise versucht ein guter Tuner eine Kombination aus Vergrößerung des Hubs, der Überschneidung und eine steilere Rampe.
(Nebenbei: Die labberigen Stößelstangen und die Kipphebelböcke neigen bei den OHV-BMWs auch zum Wegfedern, womit ein guter Teil der Schärfe der Steuerzeiten im elastischen Bereich des ganzen Klapperatismus wieder verpufft)

Vor allem an den spiegelnden Stellen fällt auf, daß der Nockenverlauf nicht gleichmäßig ist, sondern scheinbar "Kanten" hat (also in Stufen verläuft). Bei der neuen durchweg grau nitrierten Welle ist mir das nicht aufgefallen, man kann es auch nicht fühlen, aber die Spiegelung im Licht macht an mehreren Stellen einen Knick!

Das deutet auf einen schlechten (oder falschen) Meisternocken oder eine ungenügende Einrichtung der Schleifmaschine.
Die Wahl einer bestimmten Nockenform ist eine Kunst für sich und kann immer nur im Zusammenhang mit der restlichen Geometrie des Ventiltriebs beurteilt werden.

Es gibt in anderen Motoren sogar Nocken mit konkaven Flanken, die im Motor trotzdem eine Anlauframpe haben.
Wer natürlich einen Tangentennocken bei Tassenstössel (statt Rolle) einsetzt, darf sich nicht wundern, wenn alles kaputtgeklopft wird.

[Rütz]

...nur über dramatisch steilere Anlaufflanken...

Wieso??
Die fangen doch nur früher an, sind aber gleich steil. Nur die Negativ-Beschleunigung im Bereich der Nockenspitze kann zunehmen, insofern hast du recht. Die könnte vielleicht kritisch geworden sein...
...aber eigentlich auch nur, wenn die einen ungeeigneten Meisternocken genommen haben, oder?

Gerade nach der Apfelbeck-Lektüre war ich ja eigentlich zu dem Schluß gekommen, daß das "so" eine Wissenschaft nicht ist. Oder andersrum, daß die Wissenschaft (bzw. das Handwerk) heute eigentlich in der Lage sein sollte für die Eckdaten (Öffnung und Hub) eine Flankenform zu erzeugen, die eine gleichmäßige Ventiltriebsbelastung ergibt (wenn die Form des Abnehmers bekannt ist..).

Sehen die Stößel der Boxer deutlich anders aus? Das wäre ja noch eine Theorie...  

Rütz

[Gert]

Ich glaube, wir reden aneinander vorbei, was die Spreizung betrifft.
Wenn Du mit "Spreizung" den Winkel wischen den OT-Punkten von Einlaßnocken und Auslaßnocken meinst, geht Deine Rechnung auf.
Nicht aber, wenn man "Einlaß öffnet" und "Einlaß schließt" von alter und neuer Welle gegenüberstellt.
Wenn man diese Werte unverändert lassen will, kommt man bei einer Vergrößerung des offenen Querschnitts im Verhältnis zur Öffnungszeit um steilere Rampen nicht herum.

Gerade nach der Apfelbeck-Lektüre war ich ja eigentlich zu dem Schluß gekommen, daß das "so" eine Wissenschaft nicht ist. Oder andersrum, daß die Wissenschaft (bzw. das Handwerk) heute eigentlich in der Lage sein sollte für die Eckdaten (Öffnung und Hub) eine Flankenform zu erzeugen, die eine gleichmäßige Ventiltriebsbelastung ergibt (wenn die Form des Abnehmers bekannt ist..).

Vergess nicht, das Apfelbeck mit seinem Mopped nicht zur Arbeit gefahren ist, sondern möglichst hohe Werte auf der Bremse drücken wollte.
Haltbarkeit hat da nur über die Renndistanz interessiert.

Sehen die Stößel der Boxer deutlich anders aus? Das wäre ja noch eine Theorie...

Aus meinem schwachen Erinnerungsvermögen heraus würde ich das jetzt eigentlich nicht behaupten wollen.
Aber die Elastizität des Ventiltriebs ist auch da ein Problem gewesen, wie man an den alten Prospekten von Michel, Fallert oder Völkel (hieß der so?) sehen kann.
Die frickelten alle an stabileren Stoßstangen und Brücken zwischen den Kipphebelböcken herum.
Ansonsten versackt so mancher zusätzlich errungener Millimeter Ventilhub bei hohen Drehzahlen in der Biegeenergie der Mechanik.

Außerdem (ich bitte um Berichtigung, wenn falsch) hat einer dieser drei Tuner auch erleichterte Stößel von Fiat (Ritmo?) mit Hartmetallplättchen versehen und verbaut.
Ohne vorherige Probleme an der Stelle macht man so was ja nicht.

Eine Kante im Verschleißbild der Nocke zeigt aber, daß dort keine gleichmäßige Kurve vorhanden war und da natürlich gigantische Flächenpressungen auftreten.
Hätte man es vorher gewußt, hätte man die Kante rausläppen können.
Murks trotzdem; so was sollte nicht passieren.
Nu ist es zu spät.

[rolf]

Gert:
Alleine von der Argumentation her!

Anselm, für Doofe...ist das nur der Auslaßnocken?

[Rütz]

@Gert:
Ach so. Ja, ich meinte nur den Winkel zwischen Einlaß- und Auslaßnocken.

@Rolf:
Nein beide.
"Nockenschaden_E.JPG" zeigt den Einlaßnocken mit Einlaßstößel.
"Nockenschaden_A.JPG" zeigt den Auslaßnocken mit Auslaßstößel.

[Gert]

Ich muß mich nach fast drei Jahrzehnten Abstinenz aus der Schrauberszene wieder in meine R26 einarbeiten.
Deshalb mal die Frage in die Runde:
Könnte es nicht (auch) ein Problem mangelnder Schmierung sein?
Ich hab die Versorgungswege nicht mehr im Kopf; wie kommt denn da normalerweise das Öl hin?

Vielleicht schon im Vorfeld ein Problem mit der Pumpe?
Der Rest (Wälzlager, Ventile, Kolben) kommen mit wesentlich weniger Öl aus als gerade diese ruinierte Stelle.

[bullet]

Könnte es nicht (auch) ein Problem mangelnder Schmierung sein?

Sieht mir um so mehr danach aus, je länger ich draufgucke.  Insbesondere die Stößel...

Ich hab die Versorgungswege nicht mehr im Kopf; wie kommt denn da normalerweise das Öl hin?

Würde mich auch mal interessieren.  Irgendwo in dieser Gegend muß ja auch das Öl aus dem Kopf nach unten laufen.  Dessen Weg ist mir schon lange ein Rätsel. 

Vielleicht schon im Vorfeld ein Problem mit der Pumpe?

Angina pectoris?  Was sacht der Doktor?

Grüße!
HaGü

[guest474]

Ölschmierung der Stößel:
Also wenn ich richtig liege wird das Öl zuerst in den Kopf gepumpt. Und fließt dann über über die beiden Öffnungen in welcher die Stößelstangen sind über die Stößel/ NW in die Ölwanne.
Aber Rütz hat schon die 15mm Ölpumpe drin. Es dürfte normalerweise kein Ölmangel gewesen sein.
Bei den Boxern ab 1970 findet man man solche defekte Stößel+NW öfters.

Gruss Manfred

[rolf]

Außerdem hat die NW eine extra Ölwanne, da dürfte wirklich kein Ölmangel herrschen.

[peter63]

Ich vermute, es liegt am Nitrieren. Irgendwo habe ich mal gelesen, das bei bestimmten Materialien Probleme auftreten.
Zudem ist Nitrieren zwar sehr hart und Verschleißbeständig, aber nicht unbedingt so stoßbelastbar.

Ich werde mal die Fachbücher dazu befragen und gebe dann wieder Laut.

LG Peter

[berndr253]

Wenn ich das richtig verstanden hab wurde die Welle vor dem Einbau geschliffen, nitriert und dann eingebaut.

Ich vermute, dass die Welle gasnitriert worden ist, was mit wenig Verzug verbunden ist. Dennoch hätte die Welle meiner Meinung nach nach dem Nitrieren nochmal geschliffen werden müssen. Die Frage ist auch wie dick hier die Nitritschicht letztendlich war. Die Schichtdicke ist abhängig von der Dauer des Nitrievorgangs und kann durchaus ein paar Zehntel Millimeter stark sein. Dann wäre auch noch genug Fleisch um den Verzug bzw. die "Verwachsungen" zu schleifen.

Gibts hier die Möglichkeit die Welle prüfen zu lassen?

Bernd

Anbei ein Bild einer Welle mit Pittung durch "lange Laufzeit" - das Schadensbild bei Ölmangel sieht anders aus

[cledrera]

Gibts hier die Möglichkeit die Welle prüfen zu lassen?

Zumindest was die Materialzusammensetzung hatte Knut das schon angeboten.

Meiner Meinung nach, ist die Nockenwelle "allein schuld".

Und was ist mit der Geometrie sowie der Gewichtung Deines Ventiltriebs?
"Passt" das bei Deinem geplanten/gekürzten Zylinder?

Clemens M(ek-ärger-dich-nicht)

[Rütz]

Moin,
beim Zerlegen/Vermessen (nochmal herzlichen Dank an Jörg!) hat sich eine neue Erkenntnis über eine Besonderheit des R27 Ventiltriebs ergeben.
(Ob es alle R27 betrifft, ist nicht ganz klar. Peter63 meint, es gäbe auch R27 Wellen mit breiten Nocken. Heiko kennt aber auch nur solche mit schmalen...)

-> Die Nocken der R27 sind nur 11 mm breit und stehen nur "halb" unter den Stößeln!!
-> Die Stößel von R24 - R60 haben alle die gleiche Nummer und alle einen balligen Boden!



Mir ist jetzt gar nicht mehr klar, wie das überhaupt -auch im Originalzustand- funktionieren soll?
Die Stößel laufen ja so nur auf der scharfen seitlichen Kante der Nocken.
Auf dem Bild meiner alten Welle ist zusehen, daß die Nocken dort eine deutliche Fase hatten:


Ist das vielleicht der "Casus knacktus"? Oder kann es sein, daß die Nocken original ebenfalls eine ballige Lauffläche hatten?


Gruß Rütz

[rolf]

Das mit den schmalen Nocken ist damit sich die Stößel im Betrieb drehen....die andere Stösselnummer haben sie bekommen als sie nur noch 2 Fenster haTTEN, die 4 Fensterstössel konnten die Drehzahlen nicht so ab und sind tw. zwischen den Fenster gebrochen (selber 2 mal gesehen).
Das haben ausnahmsweise mal die 2 Zylinder Pate gestanden (für beides), bei denen wurde das nämlich Anfang 60  eingeführt.

[BenW]

Das mit den schmalen Nocken ist damit sich die Stößel im Betrieb drehen....die andere Stösselnummer haben sie bekommen als sie nur noch 2 Fenster haTTEN, die 4 Fensterstössel konnten die Drehzahlen nicht so ab und sind tw. zwischen den Fenster gebrochen (selber 2 mal gesehen).
Das haben ausnahmsweise mal die 2 Zylinder Pate gestanden (für beides), bei denen wurde das nämlich Anfang 60  eingeführt.

Hier die Service-Mitteilung von BMW über die Änderung an den Ventilstößeln ('tappets') der R27 (Wechsel von vier Fenstern auf zwei Fenster) aus dem Jahr 1962:


Beste Grüsse,
BenW

[Rütz]

Ja, das schon ist klar/bekannt!

Aber wie funtioniert das im Detail "tribologisch"?
Ohne daß eine grausige Kantenpressung in der Mitte des Stößels entsteht (an dieser Stelle scheint das Unheil ja seinen Anfang genommen zu haben)?

[Gert]

Kann ich mir so auch nicht erklären.
Das widerspricht eigentlich all dem, was ich bei Apfelbeck, Hütten und Co. über die Auslegung solcher Kraftübertragungen gelernt habe.

Zwei Möglichkeiten fielen mir jetzt noch ein:

Deine Zeichnung entspricht nicht genau dem Zustand Deines Ventiltriebs und der Nocken reicht in natura tatsächlich eine Winzigkeit über die Stößelmitte hinüber.
Dann ist zumindest die Kantenpressung an der Nockenseite vom Tisch.
Unklar bleibt aber dann, weswegen der Nocken versetzt ist.
Bei einem balligen Stößelboden liegt dieser immer mit dem höchsten Punkt, also der Mitte (der eigenen Drehachse) auf.
Und wird somit auch nicht zum Drehen angeregt.
Egal, wie weit der Nocken dann noch links oder rechts (nutzlos) hinausragt.

Die zweite Sache kenne ich von meiner Velosolex.
Es gibt kaum noch ein laufendes Exemplar, bei dem nicht schon Zylinder, Auspuff und/ oder Reibrolle getauscht wurden.
Da sich alle Teile der über viele Jahrzehnte gebauten Maschine sehr ähnlich sehen, wurde immer das eingebaut, was gerade aktuell produziert wurde.
Irgendwie liefen die Dinger dann ja auch.
Aber wer sich heute stur an so einem Hybriden mit den überlieferten Werkseinstellungen versucht hat, kriegt Pickel.
Da muß man schon mit Vorzündung, Verdichtung und Düsengrößen experimentieren, damit es was Ordentliches wird.

Kann es nicht einfach nur sein, daß bei Deiner Maschine die Stößel nicht zu dieser Nockenwelle gehören?
Auch wenn sie in die Führung passen und der Motor damit (erst mal) läuft?

An gewölbte Stößelböden und gewölbte Nockenbahnen mag ich nicht glauben.
Erstens gäbe das ja nicht nur eine Kanten- sondern eine Punktbelastung und zweitens ist die Herstellung von Nockenbahnen, die in 3. Dimension geschliffen werden müssen, extrem aufwendig und teuer.
So was gabs für Großserienmaschinen für den kleinen Geldbeutel sicher nicht.

[Rütz]

und der Nocken reicht in natura tatsächlich eine Winzigkeit über die Stößelmitte hinüber.

Ja, das stimmt, etwa 1,5 mm.
Aber vielleicht war ja die Balligkeit der wiederverwendeten Stößel (auch wenn kein Pitting zu sehen war) nicht mehr so perfekt, bzw. in der Mitte schon weg.
Könnte das eine Erklärung sein, warum es original gut geht, aber bei mir (neue Welle mit alten Stößeln, plus der fehlenden Fase) eben nicht...?

Kann es nicht einfach nur sein, daß bei Deiner Maschine die Stößel nicht zu dieser Nockenwelle gehören?

Das dachte ich als erstes als ich die Unterschiedlichen Nocken der beiden Wellen sah.
Aber wie die Recherche ergab: Es gibt nur eine Sorte Stößel, für alle BMW (dieserZeit) inkl. Boxer und genau die waren auch drin...


Rütz Ratlos

[Heiko]

Hi,

ich würde sagen schick die Welle erst mal zum Knut um die Härte zu messen, bzw. woanders hin. Dann sehen wir weiter.



Heiko

[Rütz]

Soo... der Grund für den Nockenwellenschaden ist anscheinend geklärt.

Nach Rabenbauer sind die Nocken der R27 Welle tatsächlich "3D", d.h. zur Wellenachse etwa 2° konisch!



Das hat mein Nockenwellenschleifer offensichtlich nicht geschnallt.
Daher auch das eigenartig "seitliche" Tragbild, das die Originalwelle nicht hatte.

Tja,... viel Lehrgeld... aber auch was gelernt.

Rütz

[† Knut]

Deswegen auch die Balligkeit der Stößel !

Merkwürdig, dass das Rolvieh nicht gewußt hat 
Aber dann hat's ja leider auch ein Ende mit der mazedonischen Straßenbahn.... schade.

Viel Glück beim komplettieren

Knut

[rolf]

Habe ich eine 27?
Im Ernst, ist neu für mich.
rütz, dann hast du ein Problem...konisch schleifen macht meines Wissens nur einer....und das/der ist SEHR teuer....Fa. Schrick,wenn ich nicht irre, und ca. 200€ pro Nocken!
Rolf

[Gert]

Also irgendwie kommt mir die Sache ziemlich spanisch vor.
Vielleicht sollte man mal bei BMW anrufen.
Die haben ja noch sämtliche Blaupausen.
Ich kann mir diesen Aufwand in der Serie nur schwer vorstellen.

[guest474]

Ich kann mir diesen Aufwand in der Serie nur schwer vorstellen.

Wäre aber möglich. So wie es Formdrehstähle gibt könnte es auch solche Schleifscheiben geben?

Wenn Rabentopf das sagt, dürfte das stimmen. Er experimentiert gerade mit solchen Sachen.....

Gruss Manfred

[axel69]

Wäre aber möglich. So wie es Formdrehstähle gibt könnte es auch solche Schleifscheiben geben?

Schleifscheiben haben ohnehin die richtige form - sofern der Durchmesser stimmt. Und wenn sie dann noch um 90° gedreht wird kommt ein prima Konusschliff heraus.

Gruß Axel

[cledrera]

Aber dann hat's ja leider auch ein Ende mit der mazedonischen Straßenbahn.... schade.

Nein, wollen wir nicht, haben wir nicht, kriegen wir nicht.

Anselm,
frag wegen des Schliffs nach.
Lautet die Antwort nein, blieben die Fragen, zu klären,
a) wo man passende Stößel ohne Balligkeit (ich ball mich gleich auch) herbekommt und
b) ob das funktioniert.

Anknüpfend an Letzteres kann mir vielleicht jemand mal sagen, worin der Sinn dieser Balligkeit liegt?

Clemens

[rolf]

Nimm einfach die 4 fenster Stössel....die sind plan...gerade alles mal nachgeschaut...stimmt, 27 und die /2 NW der 2 zylinder sind schräg (schlecht zu sehen)

c. Mek?

[carlos]

Ist es nicht so, daß durch die Balligkeit und durch die leichte NW-Neigung sich bei jeder Umdrehung die Stößelstangen ein wenig drehen und so gleichmäßiger belastet werden? Meine ich mal gelesen zu haben ...

Carlos

[cledrera]

Dann - vielleicht - einmal ein bisschen Butter zu den Fischen:

"Betreffend die R51/3 und die R67 wurde ab Motornummer 525 239 (R67: 611 400) die Nockenwelle insoweit geändert,
als die Nockenwellengleitbahnen nicht mehr genau parallel zur Längsachse der Welle blieben, sondern eine leichte
seitliche Schräge erhielten. Diese Schräge (sie beträgt 6`= Winkelminuten !) stellt sicher, dass der auflaufende Stößel
dauernd gedreht wird, also ständig mit einem  anderen Teil seiner Lauffläche auf der Nockenbahn gleitet."
(Mai, Hans-Joachim, 1000 Tricks für schnelle BMWs, S. 20, rechte Spalte oben)

Eine Bemerkung zum Zustand der Stößel (plan oder ballig) findet sich in dem Werk leider nicht.

Allerdings kann ich mir lebhaft vorstellen, dass plane Stößel auf einer dergestalt seitlich angeschrägten Nockenwelle auf die Dauer
gesehen nicht hinreichend drehen, sondern Schäden verursachen, da die plane und im Betrieb drehende Fläche des Stößels nicht
insgesamt, sondern zunächst nur partiell auf den Nocken stößt. Bildet sich da nur ansatzweise ein "Treppchen" im Material der Nocke
oder des Stößels, dürfte sich das immer schneller verbösern.

Der Satz von Rolf "Nimm einfach die 4 fenster Stössel" dürfte nach meiner Meinung nur stimmig sein, wenn darunter eine nicht
die leichte seitlich Schräge enthaltene Nockenwelle verbaut ist. Dabei müsste aber zudem noch beachtet werden, dass die Reduzierung
der Fensteranzahl der Stößel von 4 auf 2 Stabilitätsgründe hatte. Je höher die Mopeds drehen, umso mehr Druckkräfte auf dem Stößel.

Clemens



@ Tas,
@ Alle,
in der Rubrik Nockenwelle etc. pp. der Vergleichstabelle sollte sich etwas tun. Das ist dort viel zu dünn.

Es beginnt damit, dass man notieren könnte, dass bei der /3 die Dicke der Stößelstange 7 mm beträgt.
Ich habe auch ein paar 173 mm lange, die sind auch 7 mm, ich kann aber nicht zuordnen, ob die R26 oder
R27 oder R4711 sind.
Weiter sollte man notieren, dass bei der /3 Stößel mit 4 Fenstern und planer unterer Fläche verbaut sind.
Bei der R27 sollte man aufnehmen, dass Stößel mit 2 Fenstern und balliger unterer Fläche verbaut sind.
Dann sollte man aufnehmen, dass die /3- Nockenwelle Nockenwellengleitbahnen genau parallel zur Längsachse
der Welle hat. Wohingegen die R27-Nockenwelle Nockenwellengleitbahnen nicht genau parallel zur Längsachse,
sondern minimal seitlich angeschrägt sind.

Vielleicht wäre jemand so nett und würde die Angaben prüfen und für die anderen Baureihen nachholen.
Danke