Kurbelwelle

Die Kurbelwelle und die Kurbelwellenlager bilden zusammen das mechanische Herzstück des Motorunterbaus. In MAN- und Mercedes-Dieselmotoren wandeln sie die lineare Bewegung der Kolben über die Pleuelstangen in ein Antriebsdrehmoment für Schwungrad, Kupplung oder Drehmomentwandler um und müssen gleichzeitig hohen Verbrennungsdrücken, Torsionsschwingungen und dauerhafter Belastung standhalten. Bei MAN- und Mercedes-Lkw, Bussen und Transportern sind Kurbelwellen präzise auf Motorblock, Pleuelstangen, Lagerdeckel, Ölpumpe und Schwingungsdämpfer abgestimmt. Eine Bestimmung anhand der Fahrgestellnummer ist daher erforderlich. In der Praxis handelt es sich um Bauteile, die selten ohne Ursache ausfallen: Schäden an der Kurbelwelle oder den Hauptlagern sind meist die Folge mangelhafter Schmierung, Verunreinigungen im Schmierkreislauf, Überhitzung, falscher Montagetoleranzen oder Folgeschäden nach dem Fressen von Pleuel- oder Kolbenkomponenten. Wer zu spät eingreift, riskiert schnell eine vollständige Überholung statt einer gezielten Reparatur.

Kompatibilität von Kurbelwellen, Hauptlagern und Axiallagern

Die richtige Ausführung hängt von der Motorbaureihe, der Leistung, der Emissionsvariante, den Kurbelwellendurchmessern und einem möglichen Übermaß ab. Bei MAN betrifft dies unter anderem die Motoren D08, D15, D20, D26, D28, D30 und D38. Bei Mercedes kommen unter anderem OM 364, OM 366, OM 402, OM 421, OM 422, OM 441, OM 442, OM 457, OM 460, OM 501, OM 502, OM 503, OM 904, OM 906, OM 926, OM 934, OM 936, OM 470, OM 471 und OM 473 vor. Selbst innerhalb einer Motorbaureihe kann es Unterschiede bei Hub, Durchmesser der Kurbelwellenzapfen, Anzahl der Gegengewichte, Zahnradantrieb, Position des Axiallagers und Auswuchtung geben.

Die Kurbelwelle ist mithilfe der Kurbelwellenlager im Motorblock gelagert. Kurbelwellenlager, auch Hauptlager genannt, sind in der Regel mehrschichtige Gleitlager mit Stahlrücken, einer Tragschicht aus Aluminium oder Kupfer-Blei und einer dünnen Gleitschicht. Diese Lager werden im Standardmaß geliefert, sind jedoch auch in Übermaßen erhältlich. Diese Übermaße werden bei der Montage einer Kurbelwelle verwendet, deren Kurbelwellenzapfen geschliffen wurden. Darüber hinaus sorgen die Axiallager dafür, dass sich die Kurbelwelle nicht in Längsrichtung verschieben kann. Während die Hauptlager die Kurbelwelle radial abstützen, nehmen die Axiallager die Kräfte in Längsrichtung auf. Prüfen Sie stets die Maßkennzeichnung auf der Kurbelwelle, dem Motorblock und dem Lagerdeckel. Eine falsche Lagerschale, ein vertauschter Lagerdeckel oder eine unzureichende Passung verursachen Öldruckverlust, lokale Überhitzung und beschleunigte Schäden an den Kurbelwellenzapfen.

Verschleiß an Kurbelwelle und Kurbelwellenlagern kündigt sich häufig durch indirekte Anzeichen an. Dazu gehören sinkender Öldruck bei warmem Motor, Metallpartikel im Motoröl oder im Motorölfilter, dumpfe Klopfgeräusche unter Last, zu großes Axialspiel der Kurbelwelle, Vibrationen in einem bestimmten Drehzahlbereich oder wiederholte Lagerschäden nach einer früheren Reparatur. Bei schweren Einsätzen mit viel Leerlauf, hoher thermischer Belastung oder verzögerten Ölwechseln treten zudem häufiger Einlaufspuren und Verfärbungen an der Kurbelwelle durch zu hohe Temperaturen, Riefenbildung auf den Kurbelwellenzapfen, ovale Lagerpassungen oder Schäden durch Ölverunreinigungen auf.

Eine korrekte Diagnose endet nicht mit einer Sichtprüfung. Messen Sie zunächst den Öldruck mit einem kalibrierten Manometer, sowohl beim Kaltstart als auch bei Betriebstemperatur und den vorgeschriebenen Drehzahlen. Lassen Sie anschließend das Motoröl ab und prüfen Sie es auf das Vorhandensein von Magnetablassschraube, kupferfarbenen, aluminiumfarbenen oder ferromagnetischen Partikeln. Bei abweichenden Werten die Ölwanne demontieren und die Lagerschalen auf Kratzer, Fressspuren, Blaufärbung, Kavitation und Mitdrehen prüfen.

Messen Sie Durchmesser, Rundheit und Konizität der Haupt- und Pleuelzapfen mit einer Außenmikrometerschraube an mehreren Messflächen. Prüfen Sie das Lagerölspiel mit Plastigage oder genauer über den montierten Lagerdurchmesser und den Durchmesser des Kurbelwellenzapfens. Messen Sie das axiale Kurbelwellenspiel mit einer Messuhr, während die Kurbelwelle kontrolliert in Längsrichtung bewegt wird. Vergleichen Sie alle Werte mit den Spezifikationen des jeweiligen Motorcodes; eine optisch unbeschädigte Kurbelwelle kann außerhalb der Toleranz liegen.

Tauschen Sie Lager niemals aus, ohne die Schadensursache zu beseitigen. Prüfen Sie Ansaugsieb, Ölpumpe, Druckregelventil, Ölkühler, Ölfiltergehäuse und Ölkanäle auf Verstopfung, Undichtigkeiten oder Druckverlust. Spülen Sie das Schmiersystem gründlich, wenn sich Lagerschichten gelöst haben, und ersetzen Sie stets Motoröl und Ölfilter. Bei eingelaufenen oder ovalen Kurbelwellenzapfen ist ein professionelles Schleifen auf ein zulässiges Übermaß oder der Austausch der Kurbelwelle erforderlich. Die Montage neuer Lagerschalen auf einem beschädigten Zapfen ist keine dauerhafte Reparatur.

Die Kurbelwelle kann gegebenenfalls repariert werden. Hierfür können folgende Instandsetzungsarbeiten durchgeführt werden: Schleifen (crankshaft grinding), Polieren (crankshaft polishing), Rissreparatur (crack repair), Reparatur durch Schweißen (welding), Ausrichten und Auswuchten sowie Wärmebehandlung (case hardening, Nitrieren).  Nach diesen Instandsetzungsarbeiten muss die Kurbelwelle geprüft und nachgemessen werden. Die gemessenen Werte müssen den Toleranzen entsprechen.

Verwenden Sie vorgeschriebenes Montageöl, neue Dehnschrauben, sofern erforderlich, und beachten Sie die Anzugsdrehmomente sowie die Winkelanziehung der Lagerdeckel. Braem kann neben neuen Teilen auch bei der Auswahl überholter Kurbelwellen und geprüfter Motorkomponenten anhand der Fahrgestellnummer helfen, um Ausfallzeiten bei Lkw, Bussen und Transportern zu begrenzen.