Nockenwellen - Lagerspiel

[ML999]

Hallo Supra-Schrauber,
Wollte vor kurzem die Ventile einstellen. Habe dazu die Nockenwellen rausgenommen und Lagerumfänge vermessen.
Interessant war, dass die Wellen an einigen Lagern eingelaufen waren, an den Alulagern jedoch kaum sichtbare Spuren zu finden waren.
Ca. 4 Motoreninstandsetzer waren der Meinung, dass die Wellen Schrott sind, da das Lagerspiel nach Überarbeiten der Wellen zu groß würde: Nach meinen Messungen (mit Bügelmessschrauben und Innentaster) habe ich jetzt schon an den Lagern 2, 6 und 7 zwischen 0,075 und 0,120mm Spiel, lt. Toyota soll das Spiel ca. 4/100 sein. Werde jetzt nochmal mit PlasticGauge nachmessen.

Fragen an die Fachleute:
- Was passiert, wenn das Lagerspiel zu groß wird?
- Können die Wellen durch die Vibrationen brechen?
- Gibt es die Möglichkeit, auf Lagerschalen (wie bei Pleuel oder Kurbelwelle) umzubauen?
- Kennt Ihr jemanden, der das kann?
Danke im Voraus für Eure Antworten

[bitsnake]

Moin Matthias,

ganz so schllimm ists nicht mit den Maß-Vorgaben. Schau dir das Buch nochmal genau an. EngineMechanical Seite EM48/49

0.025-0.093, No 1 bißchen weniger. und max. oil clearance 0.13

für umbau auf Lager ist eigentlich kein Platz, aufwand ist viel zu hoch. Wenn dann Lagergasse ausspindeln, vorher werden die Lagerdeckel minimal abgeschliffen. Der Verschleiß findet ja nur nach oben statt, nicht seitlich. NW Lagerzapfen sollten natürlich noch ein akzeptables Maß haben nach dem Überarbeiten, ansonsten bessere gebrauchte nehmen. Nen guten Kopf muss man nicht wegschmeissen wegen sowas

Macht der Kay (Jailbird) oder auch der Stefan Boms (näher bei dir). sowas können / wollen halt nur wenige Instandsetzer

Gruß John

[ML999]

Hallo John,
vielen Dank für Deine beruhigenden Worte. Nach den 4 Instandsetzern hatte ich durchwegs den Eindruck, dass kein Einziger Bock auf irgendwas Außer-der-Reihe hatte - da müsste man ja denken, ggf. was probieren.

Frage mich, wie die Wellen aussehen, die schon lange nicht mehr draußen waren... Und die laufen Motoren trotzdem noch.

[bitsnake]

Zitat von ML999

Hallo John,
vielen Dank für Deine beruhigenden Worte. Nach den 4 Instandsetzern hatte ich durchwegs den Eindruck, dass kein Einziger Bock auf irgendwas Außer-der-Reihe hatte - da müsste man ja denken, ggf. was probieren.

das kann einfach kaum noch jemand in unseren Breitengraden. einer meiner Instandsetzer hat mir das mal versucht zu erklären an seiner Honmaschine. bei dem relativ dünnen durchmesser über die 600mm Länge gehts damit tatsächlich nicht. werkzeug nicht steif genug etc. Aber schau dir z.B. mal an wie Line-Boring an Baumaschinen gemacht wird. die lachen über 600mm. und das wird offshore im freien auf irgendeinem scheiß Feld gemacht. oder besuch mal nen Büchsenmacher. für den ist vielleicht nur der durchmesser wieder zu groß.

Frage mich, wie die Wellen aussehen, die schon lange nicht mehr draußen waren... Und die laufen Motoren trotzdem noch.

die laufen genauso wie dein motor, wenn du das Ventilspiel ohne Wellen rausnehmen eingestellt hättest. Keiner der motoren wo ich sowas schon gesehen habe, war kaputt wegen der Nockenwellenlager.

Um noch was praktisches beizutragen: wenn nur die Lagerzapfen der Wellen Riefen haben, die Lagerstellen im Kopf aber noch gut sind, würde ich andere Wellen nehmen. Der Aufwand den Kopf runterzunehmen und das bearbeiten, neue Dichtung usw. Dafür kannst einen Kopf kaufen und dann nur die Wellen rausnehmen. Ich habe bestimmt auch noch 1-2 Sätze Nockenwellen da aus gerissenen Köpfen. Kann ich mal aus dem Schrank holen und vermessen.

Ruf mich morgen mal an, ich hätte ne vorstellung wie man da messtechnisch bei deinen Teilen rangeht um zu sehen ob das Sinn macht.

[ML999]

Hi John,
das Köpfchen ist schon runter wg. der üblichen Zylinderkopfdichtung...
Ich find´s ja auch viel zu schade, eigentlich noch gute Wellen oder gar einen guten Kopf (mit gehärteten Ventilsitzringen - wg. LPG) wegzuwerfen, da müsste sich doch was Sinnvolles machen lassen.
Und dann war da noch der interessante Motorenmacher, der mir erklärte, dass ein größeres Lagerspiel bei LPG sinnvoll wäre.
Auf meine Antwort "der hat LPG" kam dann die aufbauende Antwort: "Turbo-Motor mit LPG ist immer Scheiße. Wer nicht das Geld für den Sprit eines Sportwagens hat, sollte sich lieber einen Kleinwagen kaufen". Gaaaanz große Hilfen.

[BerndSt]

@John
was bedeuted "oil clearance"?

Zitat von bitsnake

Moin Matthias,

0.025-0.093, No 1 bißchen weniger. und max. oil clearance 0.13

Gruß John

[bitsnake]

aus dem Werkstatthandbuch. nenn es Lagerspiel auf deutsch.

[BerndSt]

Zitat von bitsnake

aus dem Werkstatthandbuch. nenn es Lagerspiel auf deutsch.

danke

[ML999]

Hallo Supra-Schrauber,
habe nun meine 4 Zylinderköpfe und 5 Nockenwellen-Pärchen intensiv sowohl mit Bügelmessschraube und Innentaster wie auch mit PlasticGauge (wie von Toyota vorgegeben) vermessen. Möchte Euch gerne meine Ergebnisse in Kurzform mitteilen. Damit´s nicht zu kompliziert wird, spare ich beiden weiteren Betrachtungen den Lagerbund Nr.1 aus, da der etwas andere Maßvorgaben hat als die Lager 2-7.
Vorbemerkung: Kenne nur bei 3 Köpfen und deren Nockenwellen die Laufleistung (zwischen 73.000 und 150.000, soweit mir bekannt), davon bei zweien auch die „Vorgeschichte“. 1 Kopf habe ich mit den Wellen dazugekauft, ebenso ein weiteres Pärchen Nockenwellen.
Habe grundsätzlich jede Messung zwei Mal gemacht und dann den Mittelwert genommen. Wenn eine einzelne Abweichung zu groß war, habe ich noch ein drittes Mal nachgemessen. Trotzdem sind Messfehler, grade im 1/100mm-Bereich nicht auszuschließen.
Den Zustand der Lager habe ich – nach bestem Gewissen (und völlig unwissenschaftlich, sondern nur „nach Gefühl“) – in (Schul-)Noten von 1 bis 6 ausgedrückt, dabei jeweils den schlechtesten Wert zugrunde gelegt.

Mein „TOP-10“ Fazit daraus:
1. Der Lagerdurchmesser aller Ein- sowie Auslassnockenwellen war unter der (Toyota-)Grenze, allerdings war der Zustand der Lager recht gut, dabei war der Zustand der Einlässe etwas besser als der der Auslässe.
2. Einlass-NW: Interessant, dass bei fast allen Wellen das 2.Lager das Schlechteste (Note 4) war.
3. Die Nockenwellen verschleißen schneller als die Alu-Lager im Zylinderkopf.
4. Eine klare und eindeutige Zuordnung von Laufleistung zu Lagerdurchmesser bzw. Lagerzustand kann ich aus meinen Daten bei den Nockenwellen nicht erkennen. D.h. der Verschleiß ist von anderen Faktoren wie z.B. Ölqualität, Kaltstarts, motorschonendes Fahren etc. abhängig.
5. Am besten bei jedem Tanken den Ölstand (vor allem bei den Vor-Facelifts) kontrollieren.
6. Nach längeren Standpausen vor dem Starten des Motors den grünen Stecker zu den Zündspulen trennen und erst mal über´n Anlasser die Ölpumpe Öl an alle Schmierstellen fördern lassen. Erst dann Stecker drauf und normal starten.
7. Zu wenig Öl geht nicht nur auf Pleuel- und Kurbelwellenlager, sondern auch auf die Lager im Kopf.
8. Lieber einmal mehr Ölwechsel als einmal zu wenig.
9. Das beste Öl ist immer noch preiswerter als ein Motorschaden.
10. Falls das Spiel deutlich zu groß wird: Ein Umbau der Nockenwellen-/ Zylinderkopflager auf Lagerschalen ist möglich, kostet ca. 1.000€ + MwSt. Machen aber nur noch wenige Motorenbauer. Die meisten haben dazu keine Lust.

Hier geht’s zu den Details:

1. Das „relativ“ beruhigende: Alle Köpfe waren –wenn ich mit PlasticGauge das Spiel der Nockenwellen am oberen (Zylinderkopf-)Lager gemessen habe – voll im grünen Bereich, so zwischen 0,038 und 0,076mm, kein Einziger war außer Toleranz. Klingt gut, aber mein Motorenbauer sagt, dass diese Messung ziemlich ungenau ist.
2. Die 2 x 5 Nockenwellen, differenziert betrachtet:
Vorgabe Toyota für Minimum Lagerbunddurchmesser: 26,888mm.
2.1. Die Einlassnockenwellen hatten im Mittel einen Lagerdurchmesser von 26,878mm (Beste: 26,863, Schlechteste 26,833mm). Die schlechtesten waren die Zugekauften, deren Laufleistung und Vorgeschichte mir nicht bekannt war. Der Zustand der Lageroberflächen war im Durchschnitt recht gut (Note 2,3, die Bestwerte lagen bei 1,0, die Schlechtesten bei 4,0.
Interessant, dass bei fast allen Wellen das 2.Lager das Schlechteste (Note 4) war.
2.2. Bei den Auslassnockenwellen hatte ich insgesamt die gleichen Lagerdurchmesser von 26,878mm (Beste: 26,863, Schlechteste 26,833mm), jedoch verteilt auf andere Nockenwellen; d.h. wenn eine Einlasswelle gut war, lässt das keine unmittelbaren Rückschlüsse auf die Auslasswelle zu. Warum ? – Weiß ich nicht.
Der Zustand der Auslasswellen war im Mittel etwas schlechter als der der Einlasswellen, Best 1,9, Schlechtest 3,5, Mittel 2,4.
2.3. Eine klare und eindeutige Zuordnung von Laufleistung zu Lagerdurchmesser bzw. Lagerzustand kann ich aus meinen Daten bei den Nockenwellen nicht erkennen.
3. Analyse der 14 Lager der 4 Zylinderköpfe: Toyota gibt einen Lagerdurchmesser von 27,000mm vor, leider keine Grenze nach oben.
3.1. Bei den 56 Lagern der 4 Köpfe liegt der Durchschnitt der Lagerdurchmesser Nr.2-7 bei 27,034 (Ein) bzw. 27,031mm (Aus), also nahe am Neuzustand. Warum die (eigentlich) weicheren Zylinderkopflager weniger verschleißen als die (eigentlich härteren) Gusslager der Wellen – Keine Ahnung. Die Bestwerte liegen bei Ein- und Auslass im Bereich 27,000 bis 27,015 (habe auch 26,980mm gemessen, aber das wäre ja besser als Neu). Die schlechtesten Werte liegen im Bereich 27,140 (Ein) bzw. 27, 150 (Aus), diesmal – ebenso wie die besten Werte – beim gleichen Kopf.
3.2. Die Zustände der Lager unterscheiden sich (erwartungsgemäß) deutlich zwischen oben und unten:
Oben im Durchschnitt Note 2,1 (Ein) bzw. 2,3 (Aus), unten 1,4 (Ein) bzw. 1,7 (Aus). Dabei geht die Bandbreite bei den einzelnen Lagern über alle Zustandsnoten von 1,0 bis 5,0.
4. Zum Lagerspiel. Toyota gibt für Lager 2-7 vor: Min 0,025, Max 0,093, Grenzwert 0,130mm.
Berechnet man das Lagerspiel als ½ Differenz zwischen Lager – und Nockenwellen-Durchmesser und berücksichtigt dabei noch unterschiedliche Lagerdurchmesser vertikal bzw. horizontal bzw. 0 und 90Grad bei den Wellen, hat man also pro Lager 4 Werte. Ich beschränke mich hier auf die „Extreme“, also auf die Schlechtesten bzw. Maximalwerte.
4.1. Bei den 4 Köpfen ergibt sich folgendes Bild: Bei drei Köpfen ist der vertikale Lagerdurchmesser bei einzelnen Lagern wie auch im Durchschnitt etwas (1/100 bis 2/100mm) schlechter als der horizontale (was ich eigentlich erwartet hätte).
4.2. Die größten/ schlechtesten Lagerspiele (über 0,093mm) hatten die hinteren Lager:
Nr.4 je 1x bei Ein- und Auslass, Nr. 5 insgesamt 5x (2x Ein, 3x Aus), Nr. 6 1x Aus und Nr.7 3x (2xEin, 1xAus).

Hoffe, Ihr konntet damit was anfangen und es hilft Euch weiter…