Neben der Nockenwelle spielen auch andere Bauteile eine mehr oder minder grosse Rolle. Da wäre zunächst die Frage der Steuerung, ob man die Nockenwellen weiter mit der Kette oder mit einem Getriebezahnrad antreiben will. Davon hängt dann auch ab, welche Nockenwellen man auswählt.
Ich habe zu diesen Themen etwas in Teil III dieser Artikelserie geschrieben:
Zusammenspiel der Komponenten
Bevor ich hier im einzelnen auf die Komponenten eingehe, beschreibe ich nochmals kurz deren Zusammenspiel. Die Stösselstangen übernehmen primär die Aufgabe, den Hub der Nockenwelle (unten) auf die Kipphebel (oben) zu übertragen. Dafür sitzen sie auf hydraulischen Stempeln (den Hydroliftern), die sich durch den Öldruck bedingt in der Länge verändern können, damit das Spiel der Stösselstange jederzeit nahezu Null ist. Die Kipphebel übertragen schliesslich die Öffnungsbewegung auf die Ventile.
Dazu kommt die Aufgabe der Ölversorgung des Zylinderkopfes. Das Öl wird von der Ölpumpe in den Hydrolifter gepumpt, der sich dadurch aufpumpt und solange ausfährt, bis die Stösselstange am oberen Kipphebel anliegt. Dann wandert das Öl durch die hohle Stösselstange zu der Aufnahmepfanne der Kipphebels, die gleichfalls eine Bohrung hat, die ins innere des Kipphebels führt, wo es das Gleitlager mit Öl versorgt. Damit sind alle bewegten Teile geschmiert. Das Motoröl, was aus den Kipphebellagern austritt, spritzt in der Rockerbox herum, bis es sich beruhigt und durch eine kleine Bohrung wieder runter in den Kurbelwellenraum fliesst.
Um den Ölfluss zu gewährleisten, sind in den Stösselpfannen von Hydrolifter und Kípphebel passende Bohrungen (ca. 2mm Durchmesser) angebracht, die mit den beiden Bohrungen an der hohlen Stösselstange korrespondieren. Durch die wird das Öl nach oben gepresst.
Roller Rocker Arm, Rollenkipphebel:
Die Aufwärtsbewegung der Nocke wird durch die Stösselstange nach oben in den Zylinderkopf transportiert. Dort wird der Kipphebel hochgedrückt, der seinerseits auf der anderen Seite das Ventil runterdrückt. Dieser Kipphebel liegt reibend auf dem Ventilschaft auf. Während auf der anderen Seite (dem Stössel) der Kipphebel in einer ölgeschmierten Wanne läuft (denn da geht ja das Motoröl durch). Das kostet Reibung und erzeugt Verschleiss, Lärm und Querkräfte, die unerwünscht sind. Das verstärkt sich noch, wenn man Cams mit höherem Lift oder stärkere Ventilfedern verwendet.
Zu diesem Zweck gibt es eine Tuningversion dieser Kipphebel, die Rollenkipphebel. Bei diesen ist die Auflagefläche auf den Ventilschaft als Rad ausgeführt. Das führt zu weniger Reibung, leiseren Lauf und weniger Querkräften an der Ventilführung. Das vermindert den Verschleiss erheblich. Da diese Führungen teilweise nicht als Ersatzteil zu bekommen sind lohnt es sich, pfleglich mit ihnen umzugehen. Sonst ist ein neuer Zylinderkopf fällig.
Diese Kipphebel gibt es von Harley (PN 17378-98):
Screamin' Eagle® Roller Rocker Arms | Genuine Motor Accessories | Harley-Davidson USA
Solche Kipphebel werden u.a. auch von den Firmen S&S, TP, Crane, Jims angeboten. Sie sind im allgemeinen aus geschmiedetem Chrom Molybdän Stahl gemacht. Die TP Kipphebel gelten als die stabilsten. Grundsätzlich bleibt einem ab einer gewissen "Schärfe" der Nockenwellen gar nichts anderes übrig, als Rollenkipphebel einzubauen. Die Grenze, ab der man diese einbauen muss, liegt etwa bei Nockenwellen mit .600" Lift. Manche Experten raten dazu schon ab .580".
Kipphebel mit anderer Übersetzung:
Eine weitere interessante Sache ist, dass es Kipphebel (auch Rollenkipphebel) teilweise auch mit anderer Übersetzung gibt. Ein normaler Kipphebel hat ein Übersetzungsverhältniss von 1.625. Das heisst, wenn die Nocke 1" hebt, dann drückt der Kipphebel das Ventil 1.625" nach unten. Da die Valve-Lift Werte der Nockenwelle immer in Ventilhub angegeben werden, ist dieser Faktor bereits in die Cam-Werte eingerechnet.
Wenn man statt einer 1,625 Nocke eine mit dem Übersetzungsverhältniss 1,725 nimmt, dann wird das Ventil entsprechend tiefer reingedrückt. Das wäre als ob man eine "leistungsstärkere" Cam mit mehr Lift eingebaut hätte.
In der folgenden Liste kann man neben der gewünschten Cam auch auswählen, welches Übersetzungsverhältniss der Kipphebel haben soll. Dann wird sofort berechnet, wie der daraus resultierende Valve Lift ist:
http://www.bigboyzcycles.com/tccams.htm
Mit einem 1,725 Kipphebel hätte zum Beispiel eine Standardnockenwelle mit 0.484" einen verlängerten Lift von 0.514". Ohne dafür eine neue Nockenwelle einzubauen und ohne weitere Änderung in den Steuerzeiten.
Ich persönlich hätte gerne eine milde Steigerung eingebaut, also 1,675. Da müsste man keine Anpassungsarbeiten am Ventil und an der Rockerbox vornehmen. Leider ist der einzige Hersteller für diese "milde" Tuningvariante die Firma Ultima, die in China produziert und deren Kipphebel keinen allzu guten Ruf haben. Eine 1,725 oder gar 1,750 Übersetzung anderer Hersteller war mit einfach zu heftig. Besonders weil ich bereits eine zufriedenstellende Cam eingebaut habe.
Ab einer Übersetzung von 1,750 sind Überarbeitungen an der Kipphebel Halteplatte und dem Deckel notwendig, um den nötigen Platz zu schaffen.
Stösselstangen:
Die Länge der eingebauten Standard-Stösselstange wird dadurch bestimmt, wie hoch der Lift der Nockenwelle ist, durch den Grundradius der Nockenwelle und den Abstand des Kipphebels zur Nocke. Der Längenunterschied, den man maximal mit einer Standardnockenwelle ausgleichen kann, ist 0.100".
Der normale Hydrokolben hat die Möglichkeit, bis zu 0.200" auszugleichen. Idealerweise ist der Stössel gerade so lang, das er den Hydro genau in der Hälfte des Weges berührt, also wenn der Hydrokolben 0.100" ausgefahren ist. Das ergibt die maximale "Ausgleichskapazität" des Hydrokolbens nach oben und unten. So sind die Standard-Stösselstangen auch berechnet.
Wenn man mehr wie 0.050" von dieser Mitte weg ist, sollte man die Länge des Stössels anpassen. Also entweder einen längeren/kürzeren einbauen, oder einen verstellbaren verwenden. Das liegt daran, dass der Hydrostössel tatsächlich nur in diesem Bereich um die Mittelstellung herum ordentlich ausgleicht.
Harley verwendet den Standardstössel bis zu einem Nockenwellenlift von 0.550" (SE-255). Feuling rät beim Reaper 575 zu einem einstellbaren Stössel. Andere Hersteller fangen erst ab 0.600" mit anderen Stösseln an. Wie kommt es zu diesen unterschiedlichen Angaben?
Bei einer scharfen Nockenwelle steigt zum Beispiel der Lift von 0.474" auf 0.650". Das sind 0.076" Unterschied. Dazu kann dann kommen, dass der Grundradius der neuen Nockenwelle grösser ist wie das Original. Das liegt daran, dass man die Steilheit der Rampen nicht beliebig erhöhen kann. Wenn die Rampe zu steil ist, würde der Stössel einfach "steckenbleiben". Oder die Belastung würde masslos steigen. Deshalb wird der Grundradius erhöht, dann fällt die Erhöhung des Lifts nicht mehr so auf, die Rampen bleiben "befahrbar".
Sagen wir mal, der Grundradius der Nockenwelle ist 0.030" grösser. Dann sind wir bereits bei 0.106". Hart an der Grenze. Wenn jetzt noch ein bischen an der Kompression gemacht wird oder eine andere Kopfdichtung reingebaut wird, und der Kopf damit nochmal um 0.020" runterkommt, dann liegen wir bei 0.126". Definitiv mehr, als der Standard Stössel vertragen kann.
Da helfen dann nur kürzere Feststössel wie die SE Perfect Fit Stössel, die es in 0.030" und 0.060" kürzer (und länger) gibt:
Von Harley gibt es eine Aufschlussreiche Liste, welche Perfect Fit Pushrods bei welchen Cams verwendet werden müssen:
Dabei bedeuten die Bestellnummern folgende CAM-Werte:
18400-03: Standardlänge
18401-03: +0.300"
18402-03: - 0.030"
18403-03: - 0.060"
18416-03: +0.060"
Interessant ist dabei, dass die "geläufigen" Cams 203, 204 und 255 alle mit der Standardlänge zufrieden sind. Die Stösselstangen für die auspuffseitigen Ventile sind übrigens gtenerell etwas länger wie die für den Einlass, etwa 0.100".
Natürlich kann man sich auch immer eigene Stösselstangen aus CrMo Stahl in jeder gewünschten Länge anfertigen lassen. Die Firma CraneCams bietet diesen Service an:
Solange man bei den Standard-Stösselstangen bleiben kann soll man das tun. Wenn nicht, dann kann man feste Stösselstangen mit neuer Länge kaufen oder man nimmt gleich einstellbare Stösselstangen.
Einstellbare Stösselstangen:
Mit der Einführung der Hydrostössel wurden die einstellbaren Stösselstangen an sich überflüssig, denn es ist ja gerade die Aufgabe dieser Hydros, immer minimales Spiel am Stössel herzustellen. Der Grund, warum sie bei getunten Maschinen doch wieder eingebaut werden, ist zweierlei. Zum Einen macht so ein einstellbarer Stössel die Montage leichter. Zum Anderen kann man notwendige Längenunterschiede ausgleichen.
Wenn man neue Nockenwellen einbaut, muss man auch den Tank abbauen, Zylinderkopfdeckel abschrauben, Kipphebel ausbauen und dann die Stösselstangen nach oben rausziehen. Erst dann kann man unten die Halteplatte mit den Nockenwellen rausziehen. Beim Zusammenbau das ganze wieder umgekehrt.
Mit einstellbaren Stösselstangen ist das viel einfacher. Die alten Stösselstangen werden unten mit einem Seitenschneider brutal abgekniffen, und die Reste unten rausgezogen. Dann wird die Nockenwelle montiert, und hinterher die beiden Teile der verstellbaren Stösselstange von unten eingesetzt und zusammengeschraubt. Der Zylinderdeckel bleibt zu, der Tank bleibt drauf. Das spart Mechanikerzeit. Das geht aber nur mit den sogenannten "Quick Install Pushrods". Alle anderen einstellbaren Stösselstangen erfordern weiterhin die Demontage der Rockerbox.
Wenn mal die Verstellbaren drinn sind, dann ist die Demontage der Nockenwelle ein Klacks. Deshalb rechnet sich der Kauf dieser Stösselstangen spätestestens beim zweiten Nockenwellenumbau.
Ein weiterer Grund ist, dass man die Stösselstangen schon auf genau 0.100" Spiel (s.o.) einstellen kann, solange die Hydros noch nicht aufgepumpt sind. Wenn der Motor dann startet, ist nicht soviel Öl (Druck) notwendig, um das Spiel der Stössel auszugleichen. Das vermindert den Lärm (das berühmte "Nähmaschinenrasseln" der Hydros). Manche sagen auch, das Ansprechverhalten auf steile Nocken würde besser.
Die verstellbaren Stössel sind im allgemeinen etwas schwerer als die festen. Und bauartbedingt gibt es bei der Verschraubung eine Schwachstelle. Dafür sind sie (meist) dicker und aus Chrom Molybdän Rohr gefertigt und damit wesentlich steifer wie die Standardstössel. Für Rennanwendungen gibt es auch extra stabile Rennstössel. Wer als Tuner darauf verzichten kann (und Zeit und Geld hat) wird immer nur massgenaue CrMo Feststössel nehmen. Von der Haltbarkeit her sind diese immer noch die besten (und teuersten), die man kriegen kann.
Dem "Normalanwender" kann das aber relativ egal sein, da das Gewicht im Allgemeinen nicht vom Hersteller angegeben wird. Deshalb kann man da auch nix auswählen. Für Racing Anwendungen sollte man sich immer an den Hersteller wenden.
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Einstellen der verstellbaren Stösselstangen
Die HD Stössel sind einfach einzubauen. Nockenwelle so drehen, dass die Stössel ganz unten sind (Stössel des anderen Zylinders machen gerade AUF/ZU gleichzeitig). Dann die Schraube des Stössels so weit rausdrehen, bis sie an den Hydros anliegt. Danach 2,5 Umdrehungen gegen den Druck weiterdrehen (mit Schraubenschlüssel). Da die Hydros eine Feder haben, schiebt man dabei gegen diese Federkraft. Dann muss man warten, bis das Öl im Hydro ausgelaufen ist . Das dauert etwa eine halbe Stunde. Der Stössel ist dann wieder leicht mit der Hand drehbar. Danach den anderen Stössel einbauen.
Sobald der eine Zylinder fertig ist, macht man das ganze für den anderen Zylinder.
Es geht bei dieser Prozedur darum, dass ein Hydrostössel insgesamt 0,2" ausgleichen kann. Deshalb stellt man die Stössel so ein, dass sie 0,1" in den Hydro hineindrücken. Dann kann der Hydro +- 0,1" ausgleichen.
Aber jeder einstellbare Stössel hat ein anderes Gewinde. Bei den Harley Stössel (24TPI) (Threads per inch=Zähne pro Inch, 1 Inch = 2,54cm) muss man die bekannten 2,5 Umdrehungen machen, damit die 0,1" erreicht sind. Manche Hersteller empfehlen, den Stössel um 0,125" reinzudrücken. Das empfiehlt sich für lange Zylinder (Stroker), die sich bei Erwärmung besonders Ausdehnen. Das wären dann 3 Umdrehungen.
Wenn man wie bei dem Gewinde des S&S Stössels 32 TPI zählt, dann bewegt sich die Mutter um 0,031 inch rein. Damit sie sich um die geforderten 0,1" reindreht, braucht man 0,1"/0,031"= 3 Umdrehungen. Will man den Stössel um 0,125" reindrücken, dann braucht man 0,125"/0,031" = 4 Umdrehungen.
Die Zahl der Zähne pro Inch wird normalerweise in der Anleitung des Stössels angegeben. Falls nicht: Nachzählen.
Durchmesser und Kugelkopf:
Stösselstangen (fest oder verstellbar) unterscheiden sich in im Durchmesser und in der Ausprägung des Kugelkopfes, der in der Pfanne der Kipphebel liegt. Im folgenden Bild sind von links nach rechts abgebildet
1. die Standardstössel
2. Stössel mit grossem Durchmesser
3. "Tappered" Stössel, also "geflutete" Stössel mit "Einkerbungen"
4. Schmale CrMO Stössel
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Der Standard Pushrod ist leicht, aber nicht sehr stabil, wenn es um verstärkte Ventilfedern und steile Nockenwellen geht. Die halbrunde Ausprägung des Kugelkopfes wie beim 2.v.l. sollte man vermeiden, da dort die Gefahr besteht, dass der Kipphebel aus der Führung springen kann. Das Design der anderen Kugeln nennt man in Anlehnung an die kurvenreiche Hollywood Schauspielerin "Mae West" Design.
Stösselstangen mit grossem Durchmessser neigen dazu, sich mit dem umgebenden Stösselstangenrohr zu reiben und dabei unnötige Geräusche zu fabrizieren. Da wird dann auch ein dickeres Stösselrohr fällig. Dafür sind sie extrem stabil und bei Tuning-Anwendungen unerlässlich.
Feuling 4090 Pushrods:
Die bereits in Teil II erwähnten Feuling 4090 Pushrods sind solche "Schnellmontage" Stösselstangen (In Kürze wird es eine neue Feuling Homepage geben, in der auch diese Pushrods enthalten sind):
HP+® Adjustable Pushrods at FEULINGPARTS oil pump corp
FEULING® FAST Install adjustable pushrods are made from the same great design as the regular install FEULING® adjustable pushrods but feature a slightly shorter tapered tube and come disassembled allowing the engine builder to install the pushrods without removing the top rocker box. These pushrods feature a dual jam nut locking system and include FEULING® part #9012 which is a tool to hold the pushrod tubes up and out of the way while adjusting the pushrods.
FEULING® pushrods can be used with the factory pushrod tubes and are the longest fast install pushrods available on the market. FEULING® pushrods use separate lengths for intake and exhaust which keeps the adjustment area to a minimum creating a fast install pushrod with maximum rigidity promoting maximum valve lift.
Twin Cam® ?99 ? Present #4090 .095? Wall $239.00
Screaming Eagle Pushrods:
Einstellbare Stösselstangen guter Qualität gibt es auch von Screaming Eagle (PN 17997-99A). Im Gegensatz zu den obigen Feuling Stösseln beinhaltet dieser Kit auch neue Stösselrohre und Dichtungen. Ich finde es leichter, diese Stössel zu montieren, weshalb ich mittlerweile ausschliesslich diese Screaming Eagle Stössel verwende.
Es gibt diese Stössel auch in schlanker als "tapered" Version. Das halte ich aber für unnötig. Die Standardstössel haben sich seit 1999 bestens bewährt:
Screamin' Eagle® Quick-Install Pushrod Kit For Twin Cam-Equipped Models | Genuine Motor Accessories | Harley-Davidson USA
Material CrMo, AL oder Ti
Stösselstangen werden aus Normalstahl, CrMO Stahl, Aluminium oder Titan gefertigt. Es sind immer hohle Rohre (damit das Öl durchfliessen kann). Es gibt eine Glaubensrichtung die besagt, dass wenn man die bewegten Teile des gesamten Ventiltriebs leichter macht, die bewegten Massen kleiner werden und damit die maximale Drehzahl zunimmt.
Deshalb gibt es extra leichte Stösselstangen aus Aluminium oder Titan. Leider sind diese Materialien nicht so biegesteif wie CrMo Stahl. Was passieren kann, wenn man Aluminiumstössel bzw. Titanstössel einbaut zeigt folgendes Bild (hinterer Zylinder, neben dem Knie des Fahrers). Da biegen sich sogar die Hülsen mit:
aluminum or steel pushrods? : V-Twin Forum: Harley Davidson Forums
In der Praxis hat sich gezeigt, das das erhöhte Stösselgewicht kaum Einfluss auf die Performance hat, die Steifigkeit derselben aber einen sehr grossen.
Wenn ich also einen schnelldrehenden Harley Motor bauen würde, würde ich mir möglichst dicke und steife CrMo Stösselstangen auf Maß anfertigen lassen. Die sind das Optimum (und optimal teuer). Und dafür leichte und grosse Ventile in den Kopf bauen. Vielleicht sogar Ventilfedern aus Titan. Denn DIESE bewegte Masse hat wirklich Einfluss auf die Leistung.
Mathews Performance Products :: TechTalk
Starre Stössel/Hydrolifter:
Eng verwandt mit dem Thema der einstellbaren Stösselstangen ist das Thema der starren Stössel. Genauer gesagt handelt es sich dabei um einen "starren" Hydrolifter. Der Grundgedanke der Verfechter (ich bin keiner) ist der: Wenn man schon die Stösselstangen justieren kann, wozu braucht man dann noch hydraulische Lifter? Bei den Shovelheads ging es ja auch ohne...
Zu diesem Zweck wird dann einfach der Hydrolifter gegen einen ähnlich gebauten, starren Zylinder mit Rolle ausgetauscht:
Solid Lifters at FEULINGPARTS oil pump corp
Diese starren Lifter brauchen natürlich einstellbare Stösselstangen. Denn man muss ja dann wie früher den Stösselabstand manuell justieren. Und sich darauf verlassen, dass alles stimmt und sich nix verstellt. Oder man fertigt sich exakt passende Stösselstangen mit fester Länge an.
Die Hydrostössel sind da schon besser. Bei festen wie auch einstellbaren Stösselstangen sorgt die Hydraulik jederzeit dafür, dass das Stösselspiel stimmt. Unabhängig von der Motortemperatur und der damit einhergehenden Wärmeausdehnung. Und das auch dann, wenn sich die einstellbaren Stössel wieder Erwarten einmal locker vibrieren und sich verstellen sollten.
Die Funktion der Hydrostössel hängt natürlich davon ab, dass immer genug Öl im Stössel ist. Wenn also der Öldruck zu niedrig oder die Toleranzen/der Verschleiss zu hoch ist, dann kann der Stössel sich nicht vollständig aufpumpen. Oder er lässt zu schnell Öl ab. Beides führt zu einem klappern der Stössel, weil der Abstand der Stössel zum Kipphebel nicht mehr geschlossen werden kann.
Umgekehrt kann es bei sehr hohen Drehzahlen (jenseits 7000rpm) sein, dass die Hydrostössel sich "aufpumpen". Die Ventile schliessen sich nicht mehr vollständig (Valve Float), also drückt der Stössel auch nicht mehr auf den Kolben des Hydros. Es fliesst das Öl nicht so schnell ab, wie es wieder dazukommt. Der Kolben fährt immer weiter raus. Das heisst die Ventile bleiben dann auch bei niedriger Drehzahl geöffnet.
Das führt zu Leistungseinbussen oder gar Motorschäden. Für diese allerextremste Anwendungen, hohe Drehzahlen zusammen mit maximalem Lift und maximaler Duration mag ein starrer Stössel unabdingbar sein. Zum Beispiel bei Dragster-Rennen. Für alle Strassenanwendungen ist es unnötig und kontraproduktiv.
Funktion der Hydrostössel:
Und hier ein Filmchen für alle, die schon immer Mal die Funktion der Hydrostössel verstehen wollten:
Ansonsten bekommt man auf der Seite von Richard Atwell sehr schön erkärt, wie diese Hydrolifter arbeiten. Er bespricht sie zwar für den VW-Bus, aber die Grundlagen sind dieselben: Hydraulic Lifters
Wenn man es im Film nicht so ganz mitbekommen hat: In der Refill Phase, also wenn die Nocke nicht anhebt, füllt der Öldruck das Ölreservoir durch die Füllöffnung und drückt dabei die Kugel nach hinten, die nur durch eine leichte Feder gehalten wird. Das passiert so lange, bis der Kolben (Plunger) an der Stösselstange anschlägt. Der Öldruck ist nicht in der Lage, es mit den Kräften der Ventilfeder aufzunehmen. Es reicht also gerade dafür aus, dass der Kolben fest am Stössel anschlägt.
Wenn die Nocke das Gehäuse anhebt, dann wird das Ölreservoir schlagartig zusammengedrückt. Es entweicht etwas Öl an der Verschlusskugel vorbei, bevor die Kugel die Öffnung durch den aufbauenden Druck fest verschliesst. Dieser Effekt dämpft die Bewegung (Cushion Effect) und ist eigentlich erwünscht, da es den Verschleiss der Komponenten mindert. Je dünner aber das Öl ist (Hitze) und je grösser die Befüllöffnung, desto grösser ist die Menge des entweichenden Öls.
Das kann zum Beispiel bei Harleys mit zu heissem und dünnflüssigem Öl (geringe Viskosität) dazu führen, dass zuviel Öl austritt, das bei erhöhten Motordrehzahlen nicht schnell genug wieder komplett nachgefüllt werden kann. Das erzeugt das berühmte Nähmaschinenrasseln. Um dem entgegenzuwirken, muss entweder das Ölreservoir vergrössert werden (dann ist der Ölverlust in Relation zur Gesamtmenge nicht so dramatisch) oder die Bohrung verkleinert werden (was aber dazu führen kann, dass der Aufpumpvorgang deutlich länger dauert).
Sobald die Kugel durch den aufgebauten Druck die Ölzuleitung verschlossen hat, wird aus dem hydraulischen Lifter ein fester Lifter. Da das Öl nicht mehr entweichen kann und es als Flüssigkeit nicht kompressibel ist. Solange die Druckstufe andauert, bleibt also der Kolben fest an seiner Position im Hydrogehäuse. Erst wenn die Erhebung der Nocke vorbei ist, und der Hydro wieder auf der Rundung der Nochenwelle läuft, reicht der Druck des Ölpumpe aus, um das Ölreservoir wieder zu füllen.
Hydraulic Lifter:
Die eingebauten hydraulischen Lifter sind sehr stabil. Man muss sie nicht ohne Not wechseln. Natürlich (??) gibt es auch bei den TC Hydrolifter kleine, aber feine Unterschiede.
Von 1999-2001 lieferte die Firma Johnson-Hylift die Hydros. Die hatten die Bestellnummer 18538-99 und waren nach den Originalspezifikationen der TC-Entwickler gefertigt.
Automotive Machine & Supply :: Parts for Harley Motorcycles
Dann geriet die Firma Johnson in den wirtschaftlichen Abwärtsstrudel ihrer Mutterfirma "Federal Mogul". Seit 2001 werden die Harley Hydros deshalb von der Firma Delphi geliefert: 18538-99a. Die waren auch billiger und haben dieselben äusseren Abmessungen gehabt. Diese Lifter hatten einige Probleme, weil sie zuviel Öl nach oben durchgelassen haben. Deshalb wurde immer übermässig viel Öl aus den Breather-Ventilen am Luftfilter gespuckt.
Die verbesserten 18538-99b Delphi Hydros (ab etwa 05) haben weniger Öl in den Kopf gepumpt, waren aber ansonsten baugleich. Die Qualität (speziell der Rolle) war aber sehr gut.
Die Delphi Lifter habengenerell kein so hohes internes Pumpvolumen wie die Johnson-Hylift Versionen, was zu frühzeitiger "Ejakulation" führen kann. Das Ölreservoir der Delphi-Hydros ist innen etwas zu klein bemessen. Sie sind deshalb deutlich empfindlicher gegen hohe Öltemperaturen (und damit geringem Öldruck). Das bewirkt das sogenannte Nähmaschinenrasseln, den man dann nur durch dickeres Öl beikommt. Oder einen anderen Lifter.
Wenn man also beim Tausch der Hydrolifter noch Originallifter 18538-99 bekommt, sollte man die nehmen. Es gibt eine Firma, welche die originalen Johnson Hylift noch anbietet:
Product: V-Lift - HyLift Johnson lifters for Harley Davidson
Seit 03/2011 gibt es die Version 18538-99c. Diese Lifter werden jetzt in Mexico gefertigt und sind Nachbauten der a-Version (mehr Ölvolumen). Sie sollen deutlich wackliger gefertigt sein wie die B Versionen. Manchmal lassen sich die Rollen nur schwer drehen. Oder umgekehrt: Die Radachsen sind locker. Vor dem Einbau also bitte prüfen. Arriba Arriba, die längst vergessen geglaubten Segnungen der seeligen AMF Zeit kehren zurück...
Zubehör Hydrolifter
Alternativ kann man sich aber auch aus dem Zubehörmarkt bedienen. Ein Freund hat mal folgende Liste für Aftermarket Hydraulic-Lifter aufgestellt:
Directional Lifters
Best:
Wood
S&S Premium
Fine for most builds:
Stock
S&S
Don't waste your money on them:
Feuling
AMS
Don't buy:
SE / Jims
Die relativ gute Bewertung der "stock" Hydros bezieht sich auf die "A" und "B" Version. Die späteren "C" Versionen leiden unter Verarbeitungsmängel. Speziell die "B" Version ist durchaus anzuraten. sofern man sie überhaupt noch bekommt. Siehe auch:
Chevy Lifter
Unsere Lifter sind übrigens praktisch dieselben, die bei einem Chevy 350 5.7l SmallBlock Motor verwendet werden. Da gibts dann schonmal 16 Stück für $100 in der Bucht:
Hydraulic Roller Lifters Chevy sb sbc 305 350 Vortec on eBay!
87-00 Chevy 305 350 Hydraulic Roller Cam Lifters NEW!: eBay Motors (item 380222631876 end time Nov-03-10 17:54:53 PDT)
Von der führenden Firma für Nockenwellen und Chevymotoren, CompCams gibt es auch passende Hydros für den TC Motor. Es ist der Typ 850-1. Er wird von CompCams für leistungsstarke Smallblock Chevys angeboten und hat eine gute und solide Qualität. Und das für nur 14$ das Stück. Aber man sollte bei dem Preis nicht erwarten, dass jedes einzelne Stück von Hand gedengelt und poliert wurde...
V Thunder: Hydraulic Roller Lifter: 99'-Present Twin Cam, 00'-Later Sporster and Buell
COMP Cams: SB Chevy & GEN III/LS1/LS2/LS6 High Energy O.E.-Style Hydraulic Roller Lifter -Individual
Die Woods Directional Lifter kosten dagegen 250$ für vier Stück. Man bekommt sie auch in Europa von der Firma Technomotion für 250? plus 15? Versand:
Technomotion
Hydraulic Lifter Limited Travel Kit:
Ein Mittelding zwischen Hydros und starren Stösseln sind spezielle Begrenzungsringe für den hydraulischen Lifter. Diese sollen verhindern, dass die Hydros "leerlaufen", indem sie dem Stössel die unteren 0.10" von den gesamten Weg von 0,20" wegnehmen.
Der Stössel wird dann kurz über mittig eingestellt, so dass er noch rund 0,06" ausgleichen kann.
Damit verhindern diese Teile, dass bei Stillstand, wenn das Öl aus dem Lifter läuft, dieser komplett kollabiert und das spätere Anlassen schwierig wird. Bei hohen Drehzahlen aus dem Stand raus (Renneinsatz) kann das eine Rolle spielen. Die Hydros werden auch bei hohen Drehzahlen nie kollabieren.
Über den Wert dieser Massnahme kann man geteilter Meinung sein. Der Einsatz von einstellbaren Stösseln ist dabei unabdingbar:
Ventilschaft:
Ab BJ 05 wurde der Durchmesser der Ventilschäfte im Zylinderkopf von 8mm auf 7mm verringert. Einher ging die Verstärkung der Ventildichtungen. Die neueren Ventile lassen mehr Gas durch, sind leichter und haben eine vergrösserte Kontaktfläche. Dadurch sind sie geeignet, höhere Drehzahlen bzw. höhere Lifts mit Standard Federn zu erlauben. Ein Schritt in die richtige Richtung.
Heads, whats the difference? - Big Boyz Head Porting
Ventilgrössen:
Die Grösse des 96cui Harley Zylinders entspricht dem eines 383 Small Block Chevy Motors. Während aber der TwinCam ein Einlassventil von 1,84" Grösse hat, läuft der Chevy Motor mit einem 2.02" Ventil. Wenn man den Chevy tunt, dann hat er auch gerne ein 2.10" Ventil. Da ist also für den Harley Tuner noch sehr viel drin.
Die Screaming Eagle Köpfe haben ein 2.08" Ventil und können bis zu 2.120" verarbeiten. Das ist der richtige Weg. Statt neuer Köpfe würde sich vielleicht eine Kopfüberarbeitung (neue Ventile, polieren der Ein-und Auslasskanäle, optimieren der Luftwege) lohnen:
Ruthless Cycles - Parts & More :*Motor Tuning
Head Porting Stages - Big Boyz Head Porting
Die Ventile der Harley werden von Ferrea geliefert:
Ferrea Racing Components
Andere Ventilfedern:
Wenn man ganz ganz sicher gehen will und später noch mehr vorhat, kann man sich auch gleich einen Satz neuer Ventilfedern mitbestellen (PN 18013-03A, $145). Damit lässt sich (wenn man es will) auch die maximale Drehzahl auf 7500rpm hochsetzen:
Screamin' Eagle® Performance Valve Spring Kit, 18013-03A, This performance Beehive-shaped
Neue Nockenwellenlager:
Wenn man schonmal beim Wechseln der Nockenwellen ist, dann lohnt es sich, auch gleich die inneren Nockenwellenlager gegen stabilere auszutauschen. Die von Harley verbauten INA Lager sind deutlich weniger stabil wie die Torrington Lager, die von allen anerkannten Tunern verbaut werden.
Die INA Lager haben zwar eine Doppelt so hohe Drehzahlgrenze wie die Torrington Lager (11000/4300 rpm), aber da die Nockenwellen ja nur mit der halben Kurbelwellendrehzahl laufen, spielt das beim Harley Motor überhaupt keine Rolle. Oder hat schonmal jemand einen TwinCam mit 9000 rpm gesehen?
Die INA Lager haben Käfige und vertragen einen "schlampigen" Einbau der Nockenwellen besser als die Torringtons, die statt dem Käfig doppelt soviel Nadeln haben. Das ist auch der Grund, weshalb die Factory so versessen an den INA Lagern festhält.
In folgendem Bild ist links das INA (23 Nadeln), und rechts das Torrington Lager (31 Nadeln) abgebildet:
Die Torrigtons kosten auch nicht die Welt ($15-20). Man muss nur beim Zusammenbau aufpassen, dass die Nockenwellenplatte korrekt mit dünnen Unterlegscheiben ausgerichtet wird .
Die TwinCam Motoren von ´99-´06 haben einen Lager-Innendurchmesser von 0.875". Die passenden Lager heissen B-148.
Koyo M-1481, Custom Chrome 53974, HD 24017-10
Die neueren Motoren ab ´07 (incl. Dyna ´06) haben 1" Innendurchmesser. Die passenden Torrington Lager heissen B-168.
Koyo M-1681, Custom Chrome 697129, HD 24018-10
Die Firma Torrington wurde mittlerweile von der japanischen Firma Koyo aufgekauft. Man soll sich also nicht wundern, wenn auf den bestellten Nadellagern der Name Koyo als Hersteller eingestanzt ist. Hier kann man sich übrigens den Katalog von Koyo ansehen, der sehr viel wissenswertes über Nadellager enthält:
Lenkkopflager
Und wenn man schon neue Lager kauft, dann lohnt sich auch die Investition in Wasserdichte Lenkkopflager vom Timken. Die sind stabiler, und eben wasserdicht.
Die original Harley Lager haben die Bestellnummer 48300-60 (bestehen aus 2 mal 48315-60) und werden seit den 60ern in allen Harleys verbaut.
Die passenden Timken Lager haben die Bezeichnung L44600LA. Davon braucht man 2 Stück.
L44600LA (L44643L/L44610) Timken **Sealed Type** Taper Roller Bearings - Bearing King
.
Kurbelwellenlager
Bei den 110 Screaming Eagle Modellen wurde ab Bj. 08 auf der linken Seite das verstärkte Lager 24605-07 verbaut. Ab 2010 wird dieses Lager
Standardmässig links und rechts bei allen Bikes verbaut.
Es scheint also die Drehmomentgrenze bei den 110cui zu sein, ab der stabilere Lager notwenig sind. Nixdestotrotz ist eine Nachrüstung immer sinnvoll, wenn man sowieso schon mal den Motor auseinander hat. Der Umrüstsatz für ältere Maschinen hat die Bestellnummer 24004-03A. Gegenüber der Vorgängerversion wird jetzt auch in diesem Umrüstsatz das neue Lager 24605-07 verendet.
© 2010, Peter Viczena
Ich habe zu diesen Themen etwas in Teil III dieser Artikelserie geschrieben:
Zusammenspiel der Komponenten
Bevor ich hier im einzelnen auf die Komponenten eingehe, beschreibe ich nochmals kurz deren Zusammenspiel. Die Stösselstangen übernehmen primär die Aufgabe, den Hub der Nockenwelle (unten) auf die Kipphebel (oben) zu übertragen. Dafür sitzen sie auf hydraulischen Stempeln (den Hydroliftern), die sich durch den Öldruck bedingt in der Länge verändern können, damit das Spiel der Stösselstange jederzeit nahezu Null ist. Die Kipphebel übertragen schliesslich die Öffnungsbewegung auf die Ventile.
Dazu kommt die Aufgabe der Ölversorgung des Zylinderkopfes. Das Öl wird von der Ölpumpe in den Hydrolifter gepumpt, der sich dadurch aufpumpt und solange ausfährt, bis die Stösselstange am oberen Kipphebel anliegt. Dann wandert das Öl durch die hohle Stösselstange zu der Aufnahmepfanne der Kipphebels, die gleichfalls eine Bohrung hat, die ins innere des Kipphebels führt, wo es das Gleitlager mit Öl versorgt. Damit sind alle bewegten Teile geschmiert. Das Motoröl, was aus den Kipphebellagern austritt, spritzt in der Rockerbox herum, bis es sich beruhigt und durch eine kleine Bohrung wieder runter in den Kurbelwellenraum fliesst.
Um den Ölfluss zu gewährleisten, sind in den Stösselpfannen von Hydrolifter und Kípphebel passende Bohrungen (ca. 2mm Durchmesser) angebracht, die mit den beiden Bohrungen an der hohlen Stösselstange korrespondieren. Durch die wird das Öl nach oben gepresst.
Roller Rocker Arm, Rollenkipphebel:
Die Aufwärtsbewegung der Nocke wird durch die Stösselstange nach oben in den Zylinderkopf transportiert. Dort wird der Kipphebel hochgedrückt, der seinerseits auf der anderen Seite das Ventil runterdrückt. Dieser Kipphebel liegt reibend auf dem Ventilschaft auf. Während auf der anderen Seite (dem Stössel) der Kipphebel in einer ölgeschmierten Wanne läuft (denn da geht ja das Motoröl durch). Das kostet Reibung und erzeugt Verschleiss, Lärm und Querkräfte, die unerwünscht sind. Das verstärkt sich noch, wenn man Cams mit höherem Lift oder stärkere Ventilfedern verwendet.
Zu diesem Zweck gibt es eine Tuningversion dieser Kipphebel, die Rollenkipphebel. Bei diesen ist die Auflagefläche auf den Ventilschaft als Rad ausgeführt. Das führt zu weniger Reibung, leiseren Lauf und weniger Querkräften an der Ventilführung. Das vermindert den Verschleiss erheblich. Da diese Führungen teilweise nicht als Ersatzteil zu bekommen sind lohnt es sich, pfleglich mit ihnen umzugehen. Sonst ist ein neuer Zylinderkopf fällig.
Diese Kipphebel gibt es von Harley (PN 17378-98):
Screamin' Eagle® Roller Rocker Arms | Genuine Motor Accessories | Harley-Davidson USA
Solche Kipphebel werden u.a. auch von den Firmen S&S, TP, Crane, Jims angeboten. Sie sind im allgemeinen aus geschmiedetem Chrom Molybdän Stahl gemacht. Die TP Kipphebel gelten als die stabilsten. Grundsätzlich bleibt einem ab einer gewissen "Schärfe" der Nockenwellen gar nichts anderes übrig, als Rollenkipphebel einzubauen. Die Grenze, ab der man diese einbauen muss, liegt etwa bei Nockenwellen mit .600" Lift. Manche Experten raten dazu schon ab .580".
Kipphebel mit anderer Übersetzung:
Eine weitere interessante Sache ist, dass es Kipphebel (auch Rollenkipphebel) teilweise auch mit anderer Übersetzung gibt. Ein normaler Kipphebel hat ein Übersetzungsverhältniss von 1.625. Das heisst, wenn die Nocke 1" hebt, dann drückt der Kipphebel das Ventil 1.625" nach unten. Da die Valve-Lift Werte der Nockenwelle immer in Ventilhub angegeben werden, ist dieser Faktor bereits in die Cam-Werte eingerechnet.
Wenn man statt einer 1,625 Nocke eine mit dem Übersetzungsverhältniss 1,725 nimmt, dann wird das Ventil entsprechend tiefer reingedrückt. Das wäre als ob man eine "leistungsstärkere" Cam mit mehr Lift eingebaut hätte.
In der folgenden Liste kann man neben der gewünschten Cam auch auswählen, welches Übersetzungsverhältniss der Kipphebel haben soll. Dann wird sofort berechnet, wie der daraus resultierende Valve Lift ist:
http://www.bigboyzcycles.com/tccams.htm
Mit einem 1,725 Kipphebel hätte zum Beispiel eine Standardnockenwelle mit 0.484" einen verlängerten Lift von 0.514". Ohne dafür eine neue Nockenwelle einzubauen und ohne weitere Änderung in den Steuerzeiten.
Ich persönlich hätte gerne eine milde Steigerung eingebaut, also 1,675. Da müsste man keine Anpassungsarbeiten am Ventil und an der Rockerbox vornehmen. Leider ist der einzige Hersteller für diese "milde" Tuningvariante die Firma Ultima, die in China produziert und deren Kipphebel keinen allzu guten Ruf haben. Eine 1,725 oder gar 1,750 Übersetzung anderer Hersteller war mit einfach zu heftig. Besonders weil ich bereits eine zufriedenstellende Cam eingebaut habe.
Ab einer Übersetzung von 1,750 sind Überarbeitungen an der Kipphebel Halteplatte und dem Deckel notwendig, um den nötigen Platz zu schaffen.
Stösselstangen:
Die Länge der eingebauten Standard-Stösselstange wird dadurch bestimmt, wie hoch der Lift der Nockenwelle ist, durch den Grundradius der Nockenwelle und den Abstand des Kipphebels zur Nocke. Der Längenunterschied, den man maximal mit einer Standardnockenwelle ausgleichen kann, ist 0.100".
Der normale Hydrokolben hat die Möglichkeit, bis zu 0.200" auszugleichen. Idealerweise ist der Stössel gerade so lang, das er den Hydro genau in der Hälfte des Weges berührt, also wenn der Hydrokolben 0.100" ausgefahren ist. Das ergibt die maximale "Ausgleichskapazität" des Hydrokolbens nach oben und unten. So sind die Standard-Stösselstangen auch berechnet.
Wenn man mehr wie 0.050" von dieser Mitte weg ist, sollte man die Länge des Stössels anpassen. Also entweder einen längeren/kürzeren einbauen, oder einen verstellbaren verwenden. Das liegt daran, dass der Hydrostössel tatsächlich nur in diesem Bereich um die Mittelstellung herum ordentlich ausgleicht.
Harley verwendet den Standardstössel bis zu einem Nockenwellenlift von 0.550" (SE-255). Feuling rät beim Reaper 575 zu einem einstellbaren Stössel. Andere Hersteller fangen erst ab 0.600" mit anderen Stösseln an. Wie kommt es zu diesen unterschiedlichen Angaben?
Bei einer scharfen Nockenwelle steigt zum Beispiel der Lift von 0.474" auf 0.650". Das sind 0.076" Unterschied. Dazu kann dann kommen, dass der Grundradius der neuen Nockenwelle grösser ist wie das Original. Das liegt daran, dass man die Steilheit der Rampen nicht beliebig erhöhen kann. Wenn die Rampe zu steil ist, würde der Stössel einfach "steckenbleiben". Oder die Belastung würde masslos steigen. Deshalb wird der Grundradius erhöht, dann fällt die Erhöhung des Lifts nicht mehr so auf, die Rampen bleiben "befahrbar".
Sagen wir mal, der Grundradius der Nockenwelle ist 0.030" grösser. Dann sind wir bereits bei 0.106". Hart an der Grenze. Wenn jetzt noch ein bischen an der Kompression gemacht wird oder eine andere Kopfdichtung reingebaut wird, und der Kopf damit nochmal um 0.020" runterkommt, dann liegen wir bei 0.126". Definitiv mehr, als der Standard Stössel vertragen kann.
Da helfen dann nur kürzere Feststössel wie die SE Perfect Fit Stössel, die es in 0.030" und 0.060" kürzer (und länger) gibt:
Von Harley gibt es eine Aufschlussreiche Liste, welche Perfect Fit Pushrods bei welchen Cams verwendet werden müssen:
Dabei bedeuten die Bestellnummern folgende CAM-Werte:
18400-03: Standardlänge
18401-03: +0.300"
18402-03: - 0.030"
18403-03: - 0.060"
18416-03: +0.060"
Interessant ist dabei, dass die "geläufigen" Cams 203, 204 und 255 alle mit der Standardlänge zufrieden sind. Die Stösselstangen für die auspuffseitigen Ventile sind übrigens gtenerell etwas länger wie die für den Einlass, etwa 0.100".
Natürlich kann man sich auch immer eigene Stösselstangen aus CrMo Stahl in jeder gewünschten Länge anfertigen lassen. Die Firma CraneCams bietet diesen Service an:
Solange man bei den Standard-Stösselstangen bleiben kann soll man das tun. Wenn nicht, dann kann man feste Stösselstangen mit neuer Länge kaufen oder man nimmt gleich einstellbare Stösselstangen.
Einstellbare Stösselstangen:
Mit der Einführung der Hydrostössel wurden die einstellbaren Stösselstangen an sich überflüssig, denn es ist ja gerade die Aufgabe dieser Hydros, immer minimales Spiel am Stössel herzustellen. Der Grund, warum sie bei getunten Maschinen doch wieder eingebaut werden, ist zweierlei. Zum Einen macht so ein einstellbarer Stössel die Montage leichter. Zum Anderen kann man notwendige Längenunterschiede ausgleichen.
Wenn man neue Nockenwellen einbaut, muss man auch den Tank abbauen, Zylinderkopfdeckel abschrauben, Kipphebel ausbauen und dann die Stösselstangen nach oben rausziehen. Erst dann kann man unten die Halteplatte mit den Nockenwellen rausziehen. Beim Zusammenbau das ganze wieder umgekehrt.
Mit einstellbaren Stösselstangen ist das viel einfacher. Die alten Stösselstangen werden unten mit einem Seitenschneider brutal abgekniffen, und die Reste unten rausgezogen. Dann wird die Nockenwelle montiert, und hinterher die beiden Teile der verstellbaren Stösselstange von unten eingesetzt und zusammengeschraubt. Der Zylinderdeckel bleibt zu, der Tank bleibt drauf. Das spart Mechanikerzeit. Das geht aber nur mit den sogenannten "Quick Install Pushrods". Alle anderen einstellbaren Stösselstangen erfordern weiterhin die Demontage der Rockerbox.
Wenn mal die Verstellbaren drinn sind, dann ist die Demontage der Nockenwelle ein Klacks. Deshalb rechnet sich der Kauf dieser Stösselstangen spätestestens beim zweiten Nockenwellenumbau.
Ein weiterer Grund ist, dass man die Stösselstangen schon auf genau 0.100" Spiel (s.o.) einstellen kann, solange die Hydros noch nicht aufgepumpt sind. Wenn der Motor dann startet, ist nicht soviel Öl (Druck) notwendig, um das Spiel der Stössel auszugleichen. Das vermindert den Lärm (das berühmte "Nähmaschinenrasseln" der Hydros). Manche sagen auch, das Ansprechverhalten auf steile Nocken würde besser.
Die verstellbaren Stössel sind im allgemeinen etwas schwerer als die festen. Und bauartbedingt gibt es bei der Verschraubung eine Schwachstelle. Dafür sind sie (meist) dicker und aus Chrom Molybdän Rohr gefertigt und damit wesentlich steifer wie die Standardstössel. Für Rennanwendungen gibt es auch extra stabile Rennstössel. Wer als Tuner darauf verzichten kann (und Zeit und Geld hat) wird immer nur massgenaue CrMo Feststössel nehmen. Von der Haltbarkeit her sind diese immer noch die besten (und teuersten), die man kriegen kann.
Dem "Normalanwender" kann das aber relativ egal sein, da das Gewicht im Allgemeinen nicht vom Hersteller angegeben wird. Deshalb kann man da auch nix auswählen. Für Racing Anwendungen sollte man sich immer an den Hersteller wenden.
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Einstellen der verstellbaren Stösselstangen
Die HD Stössel sind einfach einzubauen. Nockenwelle so drehen, dass die Stössel ganz unten sind (Stössel des anderen Zylinders machen gerade AUF/ZU gleichzeitig). Dann die Schraube des Stössels so weit rausdrehen, bis sie an den Hydros anliegt. Danach 2,5 Umdrehungen gegen den Druck weiterdrehen (mit Schraubenschlüssel). Da die Hydros eine Feder haben, schiebt man dabei gegen diese Federkraft. Dann muss man warten, bis das Öl im Hydro ausgelaufen ist . Das dauert etwa eine halbe Stunde. Der Stössel ist dann wieder leicht mit der Hand drehbar. Danach den anderen Stössel einbauen.
Sobald der eine Zylinder fertig ist, macht man das ganze für den anderen Zylinder.
Es geht bei dieser Prozedur darum, dass ein Hydrostössel insgesamt 0,2" ausgleichen kann. Deshalb stellt man die Stössel so ein, dass sie 0,1" in den Hydro hineindrücken. Dann kann der Hydro +- 0,1" ausgleichen.
Aber jeder einstellbare Stössel hat ein anderes Gewinde. Bei den Harley Stössel (24TPI) (Threads per inch=Zähne pro Inch, 1 Inch = 2,54cm) muss man die bekannten 2,5 Umdrehungen machen, damit die 0,1" erreicht sind. Manche Hersteller empfehlen, den Stössel um 0,125" reinzudrücken. Das empfiehlt sich für lange Zylinder (Stroker), die sich bei Erwärmung besonders Ausdehnen. Das wären dann 3 Umdrehungen.
Wenn man wie bei dem Gewinde des S&S Stössels 32 TPI zählt, dann bewegt sich die Mutter um 0,031 inch rein. Damit sie sich um die geforderten 0,1" reindreht, braucht man 0,1"/0,031"= 3 Umdrehungen. Will man den Stössel um 0,125" reindrücken, dann braucht man 0,125"/0,031" = 4 Umdrehungen.
Die Zahl der Zähne pro Inch wird normalerweise in der Anleitung des Stössels angegeben. Falls nicht: Nachzählen.
Durchmesser und Kugelkopf:
Stösselstangen (fest oder verstellbar) unterscheiden sich in im Durchmesser und in der Ausprägung des Kugelkopfes, der in der Pfanne der Kipphebel liegt. Im folgenden Bild sind von links nach rechts abgebildet
1. die Standardstössel
2. Stössel mit grossem Durchmesser
3. "Tappered" Stössel, also "geflutete" Stössel mit "Einkerbungen"
4. Schmale CrMO Stössel
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Der Standard Pushrod ist leicht, aber nicht sehr stabil, wenn es um verstärkte Ventilfedern und steile Nockenwellen geht. Die halbrunde Ausprägung des Kugelkopfes wie beim 2.v.l. sollte man vermeiden, da dort die Gefahr besteht, dass der Kipphebel aus der Führung springen kann. Das Design der anderen Kugeln nennt man in Anlehnung an die kurvenreiche Hollywood Schauspielerin "Mae West" Design.
Stösselstangen mit grossem Durchmessser neigen dazu, sich mit dem umgebenden Stösselstangenrohr zu reiben und dabei unnötige Geräusche zu fabrizieren. Da wird dann auch ein dickeres Stösselrohr fällig. Dafür sind sie extrem stabil und bei Tuning-Anwendungen unerlässlich.
Feuling 4090 Pushrods:
Die bereits in Teil II erwähnten Feuling 4090 Pushrods sind solche "Schnellmontage" Stösselstangen (In Kürze wird es eine neue Feuling Homepage geben, in der auch diese Pushrods enthalten sind):
HP+® Adjustable Pushrods at FEULINGPARTS oil pump corp
FEULING® FAST Install adjustable pushrods are made from the same great design as the regular install FEULING® adjustable pushrods but feature a slightly shorter tapered tube and come disassembled allowing the engine builder to install the pushrods without removing the top rocker box. These pushrods feature a dual jam nut locking system and include FEULING® part #9012 which is a tool to hold the pushrod tubes up and out of the way while adjusting the pushrods.
FEULING® pushrods can be used with the factory pushrod tubes and are the longest fast install pushrods available on the market. FEULING® pushrods use separate lengths for intake and exhaust which keeps the adjustment area to a minimum creating a fast install pushrod with maximum rigidity promoting maximum valve lift.
Twin Cam® ?99 ? Present #4090 .095? Wall $239.00
Screaming Eagle Pushrods:
Einstellbare Stösselstangen guter Qualität gibt es auch von Screaming Eagle (PN 17997-99A). Im Gegensatz zu den obigen Feuling Stösseln beinhaltet dieser Kit auch neue Stösselrohre und Dichtungen. Ich finde es leichter, diese Stössel zu montieren, weshalb ich mittlerweile ausschliesslich diese Screaming Eagle Stössel verwende.
Es gibt diese Stössel auch in schlanker als "tapered" Version. Das halte ich aber für unnötig. Die Standardstössel haben sich seit 1999 bestens bewährt:
Screamin' Eagle® Quick-Install Pushrod Kit For Twin Cam-Equipped Models | Genuine Motor Accessories | Harley-Davidson USA
Material CrMo, AL oder Ti
Stösselstangen werden aus Normalstahl, CrMO Stahl, Aluminium oder Titan gefertigt. Es sind immer hohle Rohre (damit das Öl durchfliessen kann). Es gibt eine Glaubensrichtung die besagt, dass wenn man die bewegten Teile des gesamten Ventiltriebs leichter macht, die bewegten Massen kleiner werden und damit die maximale Drehzahl zunimmt.
Deshalb gibt es extra leichte Stösselstangen aus Aluminium oder Titan. Leider sind diese Materialien nicht so biegesteif wie CrMo Stahl. Was passieren kann, wenn man Aluminiumstössel bzw. Titanstössel einbaut zeigt folgendes Bild (hinterer Zylinder, neben dem Knie des Fahrers). Da biegen sich sogar die Hülsen mit:
aluminum or steel pushrods? : V-Twin Forum: Harley Davidson Forums
In der Praxis hat sich gezeigt, das das erhöhte Stösselgewicht kaum Einfluss auf die Performance hat, die Steifigkeit derselben aber einen sehr grossen.
Wenn ich also einen schnelldrehenden Harley Motor bauen würde, würde ich mir möglichst dicke und steife CrMo Stösselstangen auf Maß anfertigen lassen. Die sind das Optimum (und optimal teuer). Und dafür leichte und grosse Ventile in den Kopf bauen. Vielleicht sogar Ventilfedern aus Titan. Denn DIESE bewegte Masse hat wirklich Einfluss auf die Leistung.
Mathews Performance Products :: TechTalk
Starre Stössel/Hydrolifter:
Eng verwandt mit dem Thema der einstellbaren Stösselstangen ist das Thema der starren Stössel. Genauer gesagt handelt es sich dabei um einen "starren" Hydrolifter. Der Grundgedanke der Verfechter (ich bin keiner) ist der: Wenn man schon die Stösselstangen justieren kann, wozu braucht man dann noch hydraulische Lifter? Bei den Shovelheads ging es ja auch ohne...
Zu diesem Zweck wird dann einfach der Hydrolifter gegen einen ähnlich gebauten, starren Zylinder mit Rolle ausgetauscht:
Solid Lifters at FEULINGPARTS oil pump corp
Diese starren Lifter brauchen natürlich einstellbare Stösselstangen. Denn man muss ja dann wie früher den Stösselabstand manuell justieren. Und sich darauf verlassen, dass alles stimmt und sich nix verstellt. Oder man fertigt sich exakt passende Stösselstangen mit fester Länge an.
Die Hydrostössel sind da schon besser. Bei festen wie auch einstellbaren Stösselstangen sorgt die Hydraulik jederzeit dafür, dass das Stösselspiel stimmt. Unabhängig von der Motortemperatur und der damit einhergehenden Wärmeausdehnung. Und das auch dann, wenn sich die einstellbaren Stössel wieder Erwarten einmal locker vibrieren und sich verstellen sollten.
Die Funktion der Hydrostössel hängt natürlich davon ab, dass immer genug Öl im Stössel ist. Wenn also der Öldruck zu niedrig oder die Toleranzen/der Verschleiss zu hoch ist, dann kann der Stössel sich nicht vollständig aufpumpen. Oder er lässt zu schnell Öl ab. Beides führt zu einem klappern der Stössel, weil der Abstand der Stössel zum Kipphebel nicht mehr geschlossen werden kann.
Umgekehrt kann es bei sehr hohen Drehzahlen (jenseits 7000rpm) sein, dass die Hydrostössel sich "aufpumpen". Die Ventile schliessen sich nicht mehr vollständig (Valve Float), also drückt der Stössel auch nicht mehr auf den Kolben des Hydros. Es fliesst das Öl nicht so schnell ab, wie es wieder dazukommt. Der Kolben fährt immer weiter raus. Das heisst die Ventile bleiben dann auch bei niedriger Drehzahl geöffnet.
Das führt zu Leistungseinbussen oder gar Motorschäden. Für diese allerextremste Anwendungen, hohe Drehzahlen zusammen mit maximalem Lift und maximaler Duration mag ein starrer Stössel unabdingbar sein. Zum Beispiel bei Dragster-Rennen. Für alle Strassenanwendungen ist es unnötig und kontraproduktiv.
Funktion der Hydrostössel:
Und hier ein Filmchen für alle, die schon immer Mal die Funktion der Hydrostössel verstehen wollten:
Ansonsten bekommt man auf der Seite von Richard Atwell sehr schön erkärt, wie diese Hydrolifter arbeiten. Er bespricht sie zwar für den VW-Bus, aber die Grundlagen sind dieselben: Hydraulic Lifters
Wenn man es im Film nicht so ganz mitbekommen hat: In der Refill Phase, also wenn die Nocke nicht anhebt, füllt der Öldruck das Ölreservoir durch die Füllöffnung und drückt dabei die Kugel nach hinten, die nur durch eine leichte Feder gehalten wird. Das passiert so lange, bis der Kolben (Plunger) an der Stösselstange anschlägt. Der Öldruck ist nicht in der Lage, es mit den Kräften der Ventilfeder aufzunehmen. Es reicht also gerade dafür aus, dass der Kolben fest am Stössel anschlägt.
Wenn die Nocke das Gehäuse anhebt, dann wird das Ölreservoir schlagartig zusammengedrückt. Es entweicht etwas Öl an der Verschlusskugel vorbei, bevor die Kugel die Öffnung durch den aufbauenden Druck fest verschliesst. Dieser Effekt dämpft die Bewegung (Cushion Effect) und ist eigentlich erwünscht, da es den Verschleiss der Komponenten mindert. Je dünner aber das Öl ist (Hitze) und je grösser die Befüllöffnung, desto grösser ist die Menge des entweichenden Öls.
Das kann zum Beispiel bei Harleys mit zu heissem und dünnflüssigem Öl (geringe Viskosität) dazu führen, dass zuviel Öl austritt, das bei erhöhten Motordrehzahlen nicht schnell genug wieder komplett nachgefüllt werden kann. Das erzeugt das berühmte Nähmaschinenrasseln. Um dem entgegenzuwirken, muss entweder das Ölreservoir vergrössert werden (dann ist der Ölverlust in Relation zur Gesamtmenge nicht so dramatisch) oder die Bohrung verkleinert werden (was aber dazu führen kann, dass der Aufpumpvorgang deutlich länger dauert).
Sobald die Kugel durch den aufgebauten Druck die Ölzuleitung verschlossen hat, wird aus dem hydraulischen Lifter ein fester Lifter. Da das Öl nicht mehr entweichen kann und es als Flüssigkeit nicht kompressibel ist. Solange die Druckstufe andauert, bleibt also der Kolben fest an seiner Position im Hydrogehäuse. Erst wenn die Erhebung der Nocke vorbei ist, und der Hydro wieder auf der Rundung der Nochenwelle läuft, reicht der Druck des Ölpumpe aus, um das Ölreservoir wieder zu füllen.
Hydraulic Lifter:
Die eingebauten hydraulischen Lifter sind sehr stabil. Man muss sie nicht ohne Not wechseln. Natürlich (??) gibt es auch bei den TC Hydrolifter kleine, aber feine Unterschiede.
Von 1999-2001 lieferte die Firma Johnson-Hylift die Hydros. Die hatten die Bestellnummer 18538-99 und waren nach den Originalspezifikationen der TC-Entwickler gefertigt.
Automotive Machine & Supply :: Parts for Harley Motorcycles
Dann geriet die Firma Johnson in den wirtschaftlichen Abwärtsstrudel ihrer Mutterfirma "Federal Mogul". Seit 2001 werden die Harley Hydros deshalb von der Firma Delphi geliefert: 18538-99a. Die waren auch billiger und haben dieselben äusseren Abmessungen gehabt. Diese Lifter hatten einige Probleme, weil sie zuviel Öl nach oben durchgelassen haben. Deshalb wurde immer übermässig viel Öl aus den Breather-Ventilen am Luftfilter gespuckt.
Die verbesserten 18538-99b Delphi Hydros (ab etwa 05) haben weniger Öl in den Kopf gepumpt, waren aber ansonsten baugleich. Die Qualität (speziell der Rolle) war aber sehr gut.
Die Delphi Lifter habengenerell kein so hohes internes Pumpvolumen wie die Johnson-Hylift Versionen, was zu frühzeitiger "Ejakulation" führen kann. Das Ölreservoir der Delphi-Hydros ist innen etwas zu klein bemessen. Sie sind deshalb deutlich empfindlicher gegen hohe Öltemperaturen (und damit geringem Öldruck). Das bewirkt das sogenannte Nähmaschinenrasseln, den man dann nur durch dickeres Öl beikommt. Oder einen anderen Lifter.
Wenn man also beim Tausch der Hydrolifter noch Originallifter 18538-99 bekommt, sollte man die nehmen. Es gibt eine Firma, welche die originalen Johnson Hylift noch anbietet:
Product: V-Lift - HyLift Johnson lifters for Harley Davidson
Seit 03/2011 gibt es die Version 18538-99c. Diese Lifter werden jetzt in Mexico gefertigt und sind Nachbauten der a-Version (mehr Ölvolumen). Sie sollen deutlich wackliger gefertigt sein wie die B Versionen. Manchmal lassen sich die Rollen nur schwer drehen. Oder umgekehrt: Die Radachsen sind locker. Vor dem Einbau also bitte prüfen. Arriba Arriba, die längst vergessen geglaubten Segnungen der seeligen AMF Zeit kehren zurück...
Zubehör Hydrolifter
Alternativ kann man sich aber auch aus dem Zubehörmarkt bedienen. Ein Freund hat mal folgende Liste für Aftermarket Hydraulic-Lifter aufgestellt:
Directional Lifters
Best:
Wood
S&S Premium
Fine for most builds:
Stock
S&S
Don't waste your money on them:
Feuling
AMS
Don't buy:
SE / Jims
Die relativ gute Bewertung der "stock" Hydros bezieht sich auf die "A" und "B" Version. Die späteren "C" Versionen leiden unter Verarbeitungsmängel. Speziell die "B" Version ist durchaus anzuraten. sofern man sie überhaupt noch bekommt. Siehe auch:
Chevy Lifter
Unsere Lifter sind übrigens praktisch dieselben, die bei einem Chevy 350 5.7l SmallBlock Motor verwendet werden. Da gibts dann schonmal 16 Stück für $100 in der Bucht:
Hydraulic Roller Lifters Chevy sb sbc 305 350 Vortec on eBay!
87-00 Chevy 305 350 Hydraulic Roller Cam Lifters NEW!: eBay Motors (item 380222631876 end time Nov-03-10 17:54:53 PDT)
Von der führenden Firma für Nockenwellen und Chevymotoren, CompCams gibt es auch passende Hydros für den TC Motor. Es ist der Typ 850-1. Er wird von CompCams für leistungsstarke Smallblock Chevys angeboten und hat eine gute und solide Qualität. Und das für nur 14$ das Stück. Aber man sollte bei dem Preis nicht erwarten, dass jedes einzelne Stück von Hand gedengelt und poliert wurde...
V Thunder: Hydraulic Roller Lifter: 99'-Present Twin Cam, 00'-Later Sporster and Buell
COMP Cams: SB Chevy & GEN III/LS1/LS2/LS6 High Energy O.E.-Style Hydraulic Roller Lifter -Individual
Die Woods Directional Lifter kosten dagegen 250$ für vier Stück. Man bekommt sie auch in Europa von der Firma Technomotion für 250? plus 15? Versand:
Technomotion
Hydraulic Lifter Limited Travel Kit:
Ein Mittelding zwischen Hydros und starren Stösseln sind spezielle Begrenzungsringe für den hydraulischen Lifter. Diese sollen verhindern, dass die Hydros "leerlaufen", indem sie dem Stössel die unteren 0.10" von den gesamten Weg von 0,20" wegnehmen.
Der Stössel wird dann kurz über mittig eingestellt, so dass er noch rund 0,06" ausgleichen kann.
Damit verhindern diese Teile, dass bei Stillstand, wenn das Öl aus dem Lifter läuft, dieser komplett kollabiert und das spätere Anlassen schwierig wird. Bei hohen Drehzahlen aus dem Stand raus (Renneinsatz) kann das eine Rolle spielen. Die Hydros werden auch bei hohen Drehzahlen nie kollabieren.
Über den Wert dieser Massnahme kann man geteilter Meinung sein. Der Einsatz von einstellbaren Stösseln ist dabei unabdingbar:
Ventilschaft:
Ab BJ 05 wurde der Durchmesser der Ventilschäfte im Zylinderkopf von 8mm auf 7mm verringert. Einher ging die Verstärkung der Ventildichtungen. Die neueren Ventile lassen mehr Gas durch, sind leichter und haben eine vergrösserte Kontaktfläche. Dadurch sind sie geeignet, höhere Drehzahlen bzw. höhere Lifts mit Standard Federn zu erlauben. Ein Schritt in die richtige Richtung.
Heads, whats the difference? - Big Boyz Head Porting
Ventilgrössen:
Die Grösse des 96cui Harley Zylinders entspricht dem eines 383 Small Block Chevy Motors. Während aber der TwinCam ein Einlassventil von 1,84" Grösse hat, läuft der Chevy Motor mit einem 2.02" Ventil. Wenn man den Chevy tunt, dann hat er auch gerne ein 2.10" Ventil. Da ist also für den Harley Tuner noch sehr viel drin.
Die Screaming Eagle Köpfe haben ein 2.08" Ventil und können bis zu 2.120" verarbeiten. Das ist der richtige Weg. Statt neuer Köpfe würde sich vielleicht eine Kopfüberarbeitung (neue Ventile, polieren der Ein-und Auslasskanäle, optimieren der Luftwege) lohnen:
Ruthless Cycles - Parts & More :*Motor Tuning
Head Porting Stages - Big Boyz Head Porting
Die Ventile der Harley werden von Ferrea geliefert:
Ferrea Racing Components
Andere Ventilfedern:
Wenn man ganz ganz sicher gehen will und später noch mehr vorhat, kann man sich auch gleich einen Satz neuer Ventilfedern mitbestellen (PN 18013-03A, $145). Damit lässt sich (wenn man es will) auch die maximale Drehzahl auf 7500rpm hochsetzen:
Screamin' Eagle® Performance Valve Spring Kit, 18013-03A, This performance Beehive-shaped
Neue Nockenwellenlager:
Wenn man schonmal beim Wechseln der Nockenwellen ist, dann lohnt es sich, auch gleich die inneren Nockenwellenlager gegen stabilere auszutauschen. Die von Harley verbauten INA Lager sind deutlich weniger stabil wie die Torrington Lager, die von allen anerkannten Tunern verbaut werden.
Die INA Lager haben zwar eine Doppelt so hohe Drehzahlgrenze wie die Torrington Lager (11000/4300 rpm), aber da die Nockenwellen ja nur mit der halben Kurbelwellendrehzahl laufen, spielt das beim Harley Motor überhaupt keine Rolle. Oder hat schonmal jemand einen TwinCam mit 9000 rpm gesehen?
Die INA Lager haben Käfige und vertragen einen "schlampigen" Einbau der Nockenwellen besser als die Torringtons, die statt dem Käfig doppelt soviel Nadeln haben. Das ist auch der Grund, weshalb die Factory so versessen an den INA Lagern festhält.
In folgendem Bild ist links das INA (23 Nadeln), und rechts das Torrington Lager (31 Nadeln) abgebildet:
Die Torrigtons kosten auch nicht die Welt ($15-20). Man muss nur beim Zusammenbau aufpassen, dass die Nockenwellenplatte korrekt mit dünnen Unterlegscheiben ausgerichtet wird .
Die TwinCam Motoren von ´99-´06 haben einen Lager-Innendurchmesser von 0.875". Die passenden Lager heissen B-148.
Koyo M-1481, Custom Chrome 53974, HD 24017-10
Die neueren Motoren ab ´07 (incl. Dyna ´06) haben 1" Innendurchmesser. Die passenden Torrington Lager heissen B-168.
Koyo M-1681, Custom Chrome 697129, HD 24018-10
Die Firma Torrington wurde mittlerweile von der japanischen Firma Koyo aufgekauft. Man soll sich also nicht wundern, wenn auf den bestellten Nadellagern der Name Koyo als Hersteller eingestanzt ist. Hier kann man sich übrigens den Katalog von Koyo ansehen, der sehr viel wissenswertes über Nadellager enthält:
Lenkkopflager
Und wenn man schon neue Lager kauft, dann lohnt sich auch die Investition in Wasserdichte Lenkkopflager vom Timken. Die sind stabiler, und eben wasserdicht.
Die original Harley Lager haben die Bestellnummer 48300-60 (bestehen aus 2 mal 48315-60) und werden seit den 60ern in allen Harleys verbaut.
Die passenden Timken Lager haben die Bezeichnung L44600LA. Davon braucht man 2 Stück.
L44600LA (L44643L/L44610) Timken **Sealed Type** Taper Roller Bearings - Bearing King
.
Kurbelwellenlager
Bei den 110 Screaming Eagle Modellen wurde ab Bj. 08 auf der linken Seite das verstärkte Lager 24605-07 verbaut. Ab 2010 wird dieses Lager
Standardmässig links und rechts bei allen Bikes verbaut.
Es scheint also die Drehmomentgrenze bei den 110cui zu sein, ab der stabilere Lager notwenig sind. Nixdestotrotz ist eine Nachrüstung immer sinnvoll, wenn man sowieso schon mal den Motor auseinander hat. Der Umrüstsatz für ältere Maschinen hat die Bestellnummer 24004-03A. Gegenüber der Vorgängerversion wird jetzt auch in diesem Umrüstsatz das neue Lager 24605-07 verendet.
© 2010, Peter Viczena
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