Das Problem mit der Kurbelwellenschraube beschäftigt mich schon länger, wenngleich ich zum Glück noch nicht das Vergnügen hatte, mich damit konkret herumzuärgern - trotz 2 dieser Motore.
- die Verschweissung halte ich für sehr ungünstig, durch die Erwärmung wird sich ein Teil der durch Dehnung bewirkten Anzugskraft verabschiedet haben, auch durch lokale Gefügeeinwirkung auf den Schraubenkopf und den anschließenden Schaft.
- Die Hauptfrage ist, wie nun der Schadeintritt passiert. Es wird immer vom Nachlassen der Spannkraft der Schraube gesprochen - so ganz erschließt sich mir das nicht, man müsste dann jede Konstruktion mit Dehnschrauben hinterfragen und als unsicher einstufen, wenn sie im Laufe der Zeit ihre Spannkraft von selbst einbüßt.
- Ein "Selbstaufschrauben" wäre eine weitere Möglichkeit des Spannverlustes - bei dieser Verbindung wohl durch die Beschleunigungsvorgänge einer Verbrennungsmotorkurbelwelle durchaus denkbar (nicht umsonst gibts den Lichtmaschinenfreilauf). Allerdings halte ich diese Variante wegen der großen Reibfläche des Schraubenkopfes und der Notwendigkeit der Verdrehung gegenüber dem Zahnriemenrad für nicht wahrscheinlich. Dies ließe sich einfach prüfen, indem man den Schraubenkopf mit einem Bruchlack kennzeichnet - geringste Verdrehungen würde man da bei regelmäßigen Kontrollen gut sehen.
- Bleibt noch als wahrscheinlichere Variante das Zerreibens der Pressfläche zwischen Zahnriemenrad und Kurbelwelle, die auch die dynamischen Lastkomponenten übertragen muss.
Ich denke, diese Fläche ist schlicht und einfach grenzwertig von der Dimensionierung - durch verschiedene Faktoren kann es passieren, dass es zu Mikrobewegeungen in der Reibfläche kommt, daraus entsteht Materialabtrag und Verpressung, ein Lawineneffekt, denn durch die Verminderung der Distanz der Abstützpunkte, zwischen denen die Dehnschraube spannt, verringert sich auch der Anpressdruck durch die nachlassende Spannkraft der Schraube.
Den Unterschied zwischen alter und neuer Schraubenvariante erkläre ich einfach so, dass die neue Schraube durch ihre Materialeigenschaften einen höheren Anpressdruck erzeugen kann, da der elastische Bereich der Dehnung dies erlaubt, ohne in die Verformung zu geraten. Dadurch wird die neue Schraube - durch höheren Anprssdruck - mehr Sicherheit gegenüber dem Versagen der Reibfläche bieten.
- Folgende Gefahren sehe ich: Die Reibfläche wird aus der Kurbelwelle und dem Riemenrad gebildet. Die Materialeigenschaften des Zahnrades gehen also essentiell in die Dauerhaftigkeit der Verbindung ein. Nun kommen die Räder von irgendwelchen Zulieferern, es kann Materialhärteunterschiede geben, auch die Oberfläche der kraftübertragenden Stirnfläche kann unterschiedlich rauh sein.
- Ungünstigerweise sind allerlei Riemenantriebe und auch der Schwingungsdämpfer anmontiert. Diese selbst und die mitangetriebenen Aggrgate sind für die Krafteinwirkungen auf die kritische Verbindung zuständig. Neben dynamischen Komponenten kommt noch der statische Zug durch die Hebelwirkung durch die Riemen dazu.
- Zum Schwingungsdämpfer: Ich kenne bisher 2 Ausführungen: Eine mit auf Gummielementen aufgesetzer Riemenlauffläche: Diese halte ich für günstig, da es durch die Übertragung der Riemenkraft über den Gummi zu einer gleichförmigeren Momentverteilung an die Nebenantriebe kommt.
Die zweite Variante (gibts scheinbar nur mehr jetzt - von febi) hat einen durchgehenden Alukörper bis zur Riemenlauffläche, die Gummielemete und Gewicht sind im Hohlraum der Scheibe. Hier werden wohl die Drehzahldynamik der Kurbelwelle 1:1 an den Riementrieb weitergeben.
Ob diese Konstruktionsmerkmale nun im Endeffekt mitwirken, ob es zum Gau kommt, müsste man hinterfragen, eventuell könnten ja User, die eine Killerschraube hatten, berichten, welche Art von Schwingungsdämpfer sie haben.
Mein 6400000km 1Z hat die aufgesetzte Lauffläche, der 350000km 1Z die massive Variante.
- Einen wesentlichen Einfluss sehe ich bei der Temperatur: Die Schraube wird direkt von der Kurbelwelle "beheizt", das Zahnriemenrad jedoch dank aufgeschraubtem "Kühlkörper" = Schwingungsdämpfer massiv gekühlt, besonders im Winter, wenn es richtig kalt ist.
Mit Sicherheit wird sich die Schraube durch die Wärme dehnen, das Zahnrad eher schrumpfen, wenn es draußen so richtig kalt ist. Die Spannkraft der Schraube lässt nach - und der Grundstein für den Supergau ist gelegt. Ich könnte mir vorstellen, dass Vollgasfahrten bei Minus 20 Grad hier einiges bewirken können ..
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Welche Lösungsmöglichkeiten für das Problem kommen in Frage?
Fast ausgeschlossen halte ich das Selbstaufdrehen der Schraube, Verschweissen bringt da nichts.
Das im www gezeigte Verstiften mit Hohlstiften etc, die in die Pressfläche gebohrt werden, hate ich auch für kontraproduktiv: sie verringern die kostbare Reibfläche, können aber andererseits kein hochfrequentes dynamisches Moment übertragen, da sie zu elastisch sind. Im Endeffekt werden sich die Stifte oder ihre Löcher ebenfalls zerreiben.
Viel bleibt also nicht über:
- Oberflächenkonditionierung: Man könnte auf die optimale Oberfläche des Presssitzes hinarbeiten: zu glatt ist schlecht, zu rauh wohl auch, da sich die Oberfläche setzen wird. Fett ist wohl absolut zu vermeiden, Loctite bringt mit Sicherheit nichts. Herauskriechendes Fett aus der Kurbelwelle kann man vermeiden, wenn man die Pressfläche unmittelbar vor dem Zusammenschrauben entfettet.
- Hersteller und Materialeigenschaften des Zahnriemenrades:
Auch hier wäre interessant, welche Fabrikate an Zahnriemenräder bei Killerschraubeneffekten verbaut waren. Möglicherweise machen nur gewisse Hersteller Probleme?
- Die Problematik, welche Schwingungsdämpferausführung besser ist (mono, geteilt)
- Die Temperaturproblematik = Dehnung der Schraube und Schrumpfung des Zahnriemenrades: Hier würde ich versuchen, die Kurbelwellenschraube zu kühlen(!). Das wäre einfach zu machen, indem man zwei kleine Löcher seitlich durch das Zahnriemenrad bohrt: eines sollte den Schraubenkanal vorne treffen, eines hinten. Nach dem Festziehen der Kurbelwellenschraube wird durch das vordere Loch handelsübliche Wärmeleitpaste gepresst, bis diese hinten herauskommt, die Löcher sind mit Stiften zu verschließen.
Nun hätte die Schraube garantiert die Temperatur des Zahnriemenrades und aus dem Titel kann es keinen Dehnkraftverlust mehr geben.
Allerdings: Ich habe diese Methode zum Glück noch nicht ausprobieren müssen und es gibt keine Garantie, dass das auch was hilft bzw. irgendwelche Nebeneffekte passieren können. Aber wenn es bei mir soweit wäre: Ich würde das probieren - jedenfalls eher als Verschweissen oder verstiften.
Zur Diskussion noch ein paar aufwendigere Ideen:
- Anfertigung einer längeren Dehnschraube und entsprechender Distanzstücke, um mehr Reserven für den Dehnweg zu haben
- Anfertigen einer gesonderten Hülse, die die pressende Stirnfläche aufweist: Vorteil: das Material kann definiert gewählt werden. Nachteil: Anfertigung schwierig. Das Zahnrad müsste entsprechend ausgebohrt und aufgeschrumpft werden.
Bitte dies alles als Ideen und Gedankengänge zum Thema aufzufassen: Durchaus müssen sie nicht stimmen, über jegliche Meinungen dazu freue ich mich.
Audi 80 TDI 1Z, B4, Bj 93, Limo, 670000 km ... das Wunderauto
Audi 80 TDI 1Z, B4, Bj 95, Avant, 390000 km ... das Backupauto