Stößelstange Sportmotor

raptor

raptor

Dreihundertvierzig
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04. März 2007
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Ründeroth
Hallo in die Runde, Ende Mai in Most, wieder nach der Schikane hat‘s mir wieder den gut gehenden Motor zerbröselt!
Der Neuaufbau ist weit fortgeschritten. Dadurch, dass die Verdichtung von 11:1 auf 10,6:1 zurück genommen wurde, brauche ich neue Stößelstangen. Ich hatte immer gekürzte, hohle Serienstangen im Einsatz. Bei der 340° Nocke und den Federdrücken ist es leider so, dass das was die Nocke vorgibt, nicht am Ventil ankommt, weil die Stange sich verbiegt unter Vollast! Das ist ja bekannt.
Jetzt kam mir die Idee, die ja nun auch nicht neu ist, aber bessere Ergebnisse liefern kann! Die Stange aus dem
Vollen schnitzen auf der heimischen Maschine. Material Al 7075 hochfest. Dazu habe ich eine Skizze angefertigt. Frage an euch: Liege ich hier richtig? Bitte um eine sachliche Diskussion zum Thema.
Frage zur Bohrung für den gehärteten Pilz: Der ø Zapfen beträgt 6,4mm. Angedachte Bohrung ist 6,2mm. Einpressen auf der Drehbank. Alustange erwärmen, Zapfen Pilz mit Loctite 648 benetzen und mit Spitze (abgesetzt) eindrücken.

LG Otto X59IMG_3340.jpeg
 
warum bohrst du nicht mit 6mm durch, dann wären noch ein paar Gramm gespart?
Habs grad nicht auf dem Schirm, aber kann bei 12mm das Öl noch zurück ins Motorgehäuse fliessen?
Könnte man die Stangen nicht fast so dick wie der Innendurchmesser der Rohre machen, und den Ölrückfluss durch Nuten am Umfang ermöglichen?
Blos mal so ein paar Hirnfürze.
 
…die Stange hat nur in der Mitte 12mm. Von da geht es links wie rechts konisch auf 9,5mm und von da links wie rechts auf 8mm. Das Öl sollte abfließen können. Das Rohr hat ca. 15,7mm. Sind umlaufend rund 1,8mm Platz, da sollte das Öl vorbei laufen.
Das mit den geteilten Stangen ist aufwendig! Meines Erachtens war es der Herbert Enzinger seinerzeit bei den BOT Veranstaltungen…
 
Moin Otto.
Bevor Du da jetzt ne Promotion nachholst: was glaubst Du denn, fehlt Dir da an Hub maximal ?
Schätzung reicht...

Ach ja: 7075 verliert ab 90-100°C dramatisch an Festigkeit.
 
Zuletzt bearbeitet:
Q-treiber schrieb:
Moin Otto.
Bevor Du da jetzt ne Promotion nachholst: was glaubst Du denn, fehlt Dir da an Hub maximal ?
Schätzung reicht...

Ach ja: 7075 verliert ab 90-100°C dramatisch an Festigkeit.
Zum Vergrößern anklicken....
…ich will hier keine „Promotion“ nachholen! Wenn du siehst, wie die Serien-Stangen aussehen, dann macht man sich hat so seine Gedanken was auch durchaus legitim sein kann. Ich gebe die recht, es kann marginal sein, es kann aber auch das entscheidende „Quäntchen“ sein, dass du brauchst, um den Kollegen vor der nächsten Kurve noch kassieren zu können! Das gilt es auszuloten! Meine Werkstatt ist gut aufgestellt, der erlernte Beruf hilft mir dabei, dass umzusetzen!
Also Stephan, allzeit zwei Finger unter den Ventildeckeln. ✌️
LG Otto
 
Zuletzt bearbeitet:
…mal KI dazu befragt:
Bei einer Dauer- oder Kurzzeitbelastung von 90°C (Celsius) verliert die hochfeste Aluminiumlegierung AL 7075(EN AW-7075) im ausgehärteten Zustand (z. B. T6) ihren Festigkeitswert noch nicht dauerhaft.
  • Kurzzeitige Einwirkung: Bei Temperaturen bis ca. 90°C – 120°C bleibt die Festigkeit von 7075-T6 weitgehend erhalten.
  • Dauerfeste Einsatzgrenze: Für den Dauerbetrieb wird jedoch empfohlen, die Bauteiltemperatur unter 120°C zu halten.
  • Dauerhafter Festigkeitsverlust (Over-aging): Längere Hitzeeinwirkung (mehrere Stunden) oberhalb von 120°C bis 150°C führt dazu, dass das Material nachhärtet ("Überalterung"). Dies senkt die Zug- und Streckgrenze des Metalls dauerhaft. [1, 2, 3, 4]
Da wir ja, wenn‘s hoch kommt, 20‘ auf dem Kringel damit beschäftigt sind, die „Melkmaschine“ zu „quetschen“, sag ich mal: ENTWARNUNG 😎
 
Wenn man die KI lange genug befragt dann stimmt sie dir freudig zu, dass Bambus die absolute Lösung ist.

Anders herum wird ein Schuh draus. Stell der KI dein Lastenheft vor und frag welches Material geignet ist.
Mir wurde 2618A als Material der Wahl genannt,
etwas weniger (ca20%) zugfest als 7075, bei soviel zusätzlichem Material wie geplant wäre es egal.
Dafür im verwendeten Bereich temperaturfest.
Ist allerdings nicht gut spanbar.
Alles natürlich unter Vorbehalt einer fehlenden langjährigen Motorenkonstruktionskarriere
und auch nur aus der KI.

Die Trapezförmige Außenkontur finde ich gut, das wirkt einem Verbiegen leicht entgegen.
Wieviel Prozent das Profil gegenüber einem einfachem Rohr ist
und ob das Mehrgewicht durch Materialzuwachs andere Vorteile aufhebt ist eine andere Sache.

Ein Gedanke der mir noch kam, falls Du StStangen im gewählten Profil fertig hast,
ob ein Kugelstrahlen der Oberfläche für zusätzliche Härte sorgt und
ob diese je nach Wahl des Materials auch von Dauer ist.
 
Zuletzt bearbeitet:
rogerjulien schrieb:
Wenn man die KI lange genug befragt dann stimmt sie dir freudig zu, dass Bambus die absolute Lösung ist.
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…ja, dass ist schon so eine Sache mit KI. Aber ganz verkehrt ist es auch nicht!
Zum Alu: Als ich noch im Maschinenbau tätig war, wurde dort oft auf EN AW-7075 (AlZnMgCu1,5) zurück gegriffen. Hier sieht man in der Zusammensetzung den Kupfergehalt ähnlich des EN AW-2017 (AlCuMg1). Allerdings zeichnet sich das 7075 durch eine höhere Steifigkeit aus, was ja in diesem Fall erwünscht ist. Außerdem ist die Ausdehnung bei Wärme fast identisch. Allerdings lässt sich das 2017 sehr gut zerspanen.
Das werde ich mal probieren und prüfen, was dabei herauskommt.
LG Otto
 
Nabend,

beim Käfer wird im Tuningbereich neben Cromo auch Alu 7075 verwendet.
Ob man da mit der richtigen Wärmebehandlung noch was verbessern kann, wer weis.
Da sieht man auch das der 12mm Mittelteil etwa die Hälfte oder vielleicht 1/3 der Länge der Stange ausmacht.

Grüße
 
„Nur ein Schuss ins Blaue: Wahrscheinlich müssen Sie nicht den Querschnitt der Stange vergrößern, sondern den Wert des Widerstandsmoments ändern. Ich würde wohl versuchen, ein Aluminiumrohr durch Hydroforming anzupassen. Man muss an beiden Enden des Rohrs Spannstücke anbringen, und als Druckquelle lässt sich ein Hochdruckreiniger .
Auf deinem Bild hat die Bohrung im Stab einen Durchmesser von 5 mm – warum kann sie nicht 6,2 mm betragen?
 
Abschließend noch mal meine 2 Pfennige zum Thema:

Trotz Ottos Hoffnung, durch Verringerung der Stoßstangenbiegung noch etwas mehr an Füllung (vulgo: Leistung) zu finden, möchte ich da ein wenig Essig in seinen Wein schütten.

Jede Veränderung der Stoßstangenmasse geht in die Berechnung der bewegten Massen des Ventiltriebs ein. Was wiederum die notwendige Federkraft zwischen Nocken und Nockenfolger (Stößelbecher) beeinflusst. Also Vorsicht, auch wenn die 340er Nocke keine große neg. Beschleunigung aufweist im Vgl. zu den anderen Schleicher-Nocken !

Die Biegung der Stoßstange kommt in etwa bei 1-2 Zehntel mm Längenminderung raus. (Eulerscher Knickfall 2)
Was das bei einem maximalen Hub von 8,87 mm bei der Ro 227.4 ausmacht, soll jeder selbst beurteilen.
Viel Wichtiger ist m.E. an welcher Stelle des Ventilhubes die größte Kraft auftritt und welche Auswirkungen sie hat ?!
Und das ist bei jeder Nocke der relative Beginn des Hubes von der Rampe bis zum Beginn der ansteigenden Flanke, danach verringern sich die Kräfte deutlich.
Wenn wir als die „Nockenkraft“ als Ursache für die Längenänderung der Stoßstange nach Euler unterstellen, dann biegt sich die Stoßstange zu Beginn des Hubes deutlich, was sich bis zum vollen Hub aber wieder entspannt. (Man kann sich die Stange also als eine im Ventiltrieb integrierte Feder vorstellen)
Daraus läßt sich folgern, dass der maximale Hub gar nicht verringert wird, lediglich der Hub anfangs der Ventilöffnung. Somit wird die theoretische Nockenkurve, hochgerechnet auf das Ventil, nicht flacher, sondern am Beginn lediglich ein wenig schmaler, beim Entspannen wieder etwas breiter.
Die Füllung durch das EL-Ventil errechnet sich wiederum aus dem Integral unter dieser Kurve (also dem Flächeninhalt unterhalb der realen Ventilerhebungskurve), dies zeigt dabei aber kaum Veränderungen.

Dieses Ergebnis steht somit auch in einer Reihe mit den Erfahrungen vieler Rennfahrer, die wieder zurück auf die Serienstoßstangen gegangen sind nach vielen Experimenten.
Die Serienteile (Stoßstange und Feder) sind bei richtiger Behandlung gut für 8,5-9000/min wie man hört, meine eigenen Erfahrungen enden da aber deutlich früher.

Im übrigen gibt es Aussagen von ehemaligen BMW-Mitarbeitern in Entwicklung und Versuch, die glaubhaft versichern, dass sich nicht (nur) die Stoßstangen durchbiegen, sondern vor allem die Nockenwelle aufgrund der fehlenden Mittellagerung. (Auch hier gab es früher bereits Experimente zur zusätzlichen Lagerung)

Ich kann Otto bei seiner Suche nach dem letzten Quentchen Leistung verstehen, nur an der Stoßstange wird er sie vermutlich nicht finden.
 
Zuletzt bearbeitet:
Q-treiber schrieb:
Jede Veränderung der Stoßstangenmasse geht mit dem Faktor 1,39 in die Berechnung der bewegten Massen des Ventiltriebs ein. Was wiederum die notwendige Federkraft zwischen Nocken und Nockenfolger (Stößelbecher) beeinflusst. Also Vorsicht, auch wenn die 340er Nocke keine große neg. Beschleunigung aufweist im Vgl. zu den anderen Schleicher-Nocken !
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo Stephan,
die Kipphebelübersetzung geht bei der Berechnung der auf das Ventil bezogenen Ventiltriebsmassen meines Wissens nach quadratisch ein. Und zwar der Kehrwert [1].
Also zählt jedes Gramm, das Nocken-seitig vorliegt, nur (1/3.9)^2 -fach, also ca. nur zur Hälfte.
[1], Köhler Eduard, Verbrennungsmotoren, https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-3-322-96833-3_5.pdf
 
Rudi schrieb:
Hallo Stephan,
die Kipphebelübersetzung geht bei der Berechnung der auf das Ventil bezogenen Ventiltriebsmassen meines Wissens nach quadratisch ein. Und zwar der Kehrwert [1].
Also zählt jedes Gramm, das Nocken-seitig vorliegt, nur (1/3.9)^2 -fach, also ca. nur zur Hälfte.
Zum Vergrößern anklicken....
Du hast natürlich Recht, Rudi.
Danke, da hab ich falsch herum gedacht.
Korrigier ich oben.
 
Q-treiber schrieb:
Abschließend noch mal meine 2 Pfennige zum Thema:

Trotz Ottos Hoffnung, durch Verringerung der Stoßstangenbiegung noch etwas mehr an Füllung (vulgo: Leistung) zu finden, möchte ich da ein wenig Essig in seinen Wein schütten.

Jede Veränderung der Stoßstangenmasse geht in die Berechnung der bewegten Massen des Ventiltriebs ein. Was wiederum die notwendige Federkraft zwischen Nocken und Nockenfolger (Stößelbecher) beeinflusst. Also Vorsicht, auch wenn die 340er Nocke keine große neg. Beschleunigung aufweist im Vgl. zu den anderen Schleicher-Nocken !

Die Biegung der Stoßstange kommt in etwa bei 1-2 Zehntel mm Längenminderung raus. (Eulerscher Knickfall 2)
Was das bei einem maximalen Hub von 8,87 mm bei der Ro 227.4 ausmacht, soll jeder selbst beurteilen.
Viel Wichtiger ist m.E. an welcher Stelle des Ventilhubes die größte Kraft auftritt und welche Auswirkungen sie hat ?!
Und das ist bei jeder Nocke der relative Beginn des Hubes von der Rampe bis zum Beginn der ansteigenden Flanke, danach verringern sich die Kräfte deutlich.
Wenn wir als die „Nockenkraft“ als Ursache für die Längenänderung der Stoßstange nach Euler unterstellen, dann biegt sich die Stoßstange zu Beginn des Hubes deutlich, was sich bis zum vollen Hub aber wieder entspannt. (Man kann sich die Stange also als eine im Ventiltrieb integrierte Feder vorstellen)
Daraus läßt sich folgern, dass der maximale Hub gar nicht verringert wird, lediglich der Hub anfangs der Ventilöffnung. Somit wird die theoretische Nockenkurve, hochgerechnet auf das Ventil, nicht flacher, sondern am Beginn lediglich ein wenig schmaler, beim Entspannen wieder etwas breiter.
Die Füllung durch das EL-Ventil errechnet sich wiederum aus dem Integral unter dieser Kurve (also dem Flächeninhalt unterhalb der realen Ventilerhebungskurve), dies zeigt dabei aber kaum Veränderungen.

Dieses Ergebnis steht somit auch in einer Reihe mit den Erfahrungen vieler Rennfahrer, die wieder zurück auf die Serienstoßstangen gegangen sind nach vielen Experimenten.
Die Serienteile (Stoßstange und Feder) sind bei richtiger Behandlung gut für 8,5-9000/min wie man hört, meine eigenen Erfahrungen enden da aber deutlich früher.

Im übrigen gibt es Aussagen von ehemaligen BMW-Mitarbeitern in Entwicklung und Versuch, die glaubhaft versichern, dass sich nicht (nur) die Stoßstangen durchbiegen, sondern vor allem die Nockenwelle aufgrund der fehlenden Mittellagerung. (Auch hier gab es früher bereits Experimente zur zusätzlichen Lagerung)

Ich kann Otto bei seiner Suche nach dem letzten Quentchen Leistung verstehen, nur an der Stoßstange wird er sie vermutlich nicht finden.
Zum Vergrößern anklicken....
Hallo Stephan, Danke für den ausführlichen Aufsatz über die Technik Stösselstange, Nocke. Durch deine Argumentation setzt du die „Stange“ in ein neues Licht, wo ich so noch nicht drüber nachgedacht habe! War immer der Meinung, dass Teil verbiegt sich unter Vollast! Gut das ich mir noch vier Originalstangen zum „Verbasteln“ bestellt habe. Die aktuellen Stangen kann ich wegen der längeren Zylinderlänge (108mm) nicht mehr nehmen. Da wurde die „Idee“ geboren, selber Stangen zu fertigen, die dieses „Problem“ eliminieren könnten. Nach deinem Aufsatz brauch ich das wohl nicht mehr. Die letzten Stangen mit zwei Stahlpilzen brachten 50g auf die Waage. 2x 10g Stahl und das 193mm lange AL 2017 Rohr 30g. Ich werde mir trotzdem mal so eine Stange nach Zeichnung fertigen, um zu sehen, wie ich da mit dem Gewicht so hin komme.
Danke für den Bericht Stephan 👍
 
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