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Worum geht´s ?

Marc schickte mir was aus einer früheren FAQ zum Thema Kolbeneinbau und Kolbenringe. Zusätzlich bitte Bucheli konsultieren! Anmerkungen von motorang in Klammern.

• Kolbeneinbau
• Kolbenringe
• Die Stehbolzen für den Zylinderkopf
• Zugentlastung für den Zylinder

Kolbeneinbau Anleitung

sven: zunächst solltest Du das Stoßspiel der Ringe im Zylinder prüfen. Dazu die Ringe senkrecht in den Zylinder stecken, in ihre normale Lage drehen und dann mit dem Kolben etwas weiterschieben, damit sie richtig ausgerichtet sind. Dann kannst Du mit einer Fühlerlehre die Spaltbreite ermitteln. Yamaha möchte für die Kompressionsringe 0,3 - 0,5 und für die Ölabstreifringe (natürlich nur die beiden dünnen) 0,2 - 0,9 mm.
Vor der Montage der Ringe reinigst und ölst Du die Nuten im Kolben. Dann setzt Du als erstes den Spannring für die Ölabstreifer ein. Ich weiß nicht ob das bei deinem der Fall ist, manchmal haben die ein Stückchen ganz dünnen Draht eingelegt, der dafür sorgen soll, daß die beiden umgebogenen Enden genau gegeneinander zu liegen kommen. Danach den unteren, dann den oberen Ölabstreifring einsetzen. Man braucht dazu keine speziellen Hilfsmittel, es wird einfach ein Ringende entsprechend eingelegt, das andere liegt noch oben auf dem Kolbenboden. Der Ring sieht dann aus wie ein Stück einer Schraubenfeder. Jetzt wird der Rest des Rings ringsum eingefädelt. Sorgfältig kontrollieren, ob die beiden Ölabstreifer auch richtig auf dem Spannring sitzen.
Entsprechend setzt Du danach den unteren, und zum Schluß den oberen Kompressionsring ein.
Jetzt einen Clip vormontieren(am Besten ähnlich wie Du beim Stoßspiel Prüfen die Ringe in den Zylinder gesteckt hast). Achte darauf, daß ein Teil des Rings die kleine Aussparung im Kolben überläuft, dann kannst Du den Clip nächstesmal leichter ausbauen. Pleuelauge und Bohrungen im Kolben ölen, und den Kolben auf's Pleuel montieren. Den zweiten Clip einsetzen, dreimal prüfen, ob er und sein Kollege auch wirklich richtig in der Nut sitzen. Dichtflächen am Gehäuse und Zylinderfuß säubern, Dichtung auflegen(geht über den Kolben) und den großen O-Ring unten am Zylinderfuß nicht vergessen. Paßhülsen einsetzen und jetzt eine passende "Brücke" für den Kolben auf's Gehäuse legen. Sowas erleichtert die Arbeit enorm, weil man dann den Kolben nicht festhalten muß. Dann den Zylinder aufsetzen und mit der anderen Hand die Ringe so zusammendrücken, daß sie leicht in die Bohrung gehen. Wie schon hundertmal erwähnt, die Kompringe gehen ganz einfach, beim Ölabstreifer ist besondere Vorsicht angebracht. Wenn der Zylinder auch auf der Brücke steht, die Steuerkette durch den Schacht fädeln, Brücke raus und Zylinder auf den Block setzen.
Steuerkettengleitschiene (die vordere) hätten wir allerdings besser vorher montiert! Dabei wichtig: der Pfeil darauf zeigt nicht in Laufrichtung der Kette, sondern nach oben. Das längere Ende der Schiene weist also Richtung Motorgehäuse.

Kolbenringe

Hiha: Es gibt manchmal Markierungen, und zwar für oben und unten auf den Kolbenringen (rei97: meist beim 2. Ring ein N)
Aber nicht unbedingt auf Allen. Der obere Ring ist nicht immer markiert, dann kann man ihn auch andersrum einbauen.
Wenn ein Ring schon gelaufen ist, bau ihn wieder so ein wie er war. Mehr Verschleiß hat er übrigens auf der Unterseite.
Wenn Du neue Ringe draufmachst musst Du IMMER vorher schauen, was für ein Übermaß verbaut ist (dazu passende RInge verwenden). Weiters ist es dringend empfehlenswert, die Ringe in den Zylinder einzusetzen, und das Stoßspiel zu messen, das nicht zu gering sein darf (siehe Bucheli).

Tobias: Die Ringe sehen im entspannten Zustand unterschiedlich aus, weil sie aus verschiedenem Material bestehen. Der erste Kompressionsring müsste aus Stahl sein. Der zweite aus normalen Gußmaterial. Weil diese Materialien von sich aus eine andere Tangentialspannung haben, gehen die Ringe jeweils in ein größeres Spaltmaß auseinander. Das ist auch bedingt durch die unterschiedlich große radiale Wandstärke. Der zweite Ring müßte ca. 0,5 mm mehr als der erste Ring haben. Du kannst die Ringe problemlos weiterverwenden, wenn das Stoßspiel im eingebauten Zustand in Ordnung ist.
Es müssen nicht unbedingt alle Kolbenringe eine Markierung haben. Das hat folgenden Grund. Der erste Ring ist ein Rechteckring, meistens ballig gehont. Das heißt es ist wurscht in welche Richtung er montiert wird.
Jeder Ringhersteller macht seine verschiedenen Markierungen, manchmal steht ein Maß drauf, manchmal nur noch "N" oder "Goe" oder ähnliches.
Der zweite Ring hat eine Markierung weil er mit der Markierung nach oben zum Kolbenboden, bzw. Zylinderkopf eingebaut werden muß. Das ist auch die Grundregel beim montieren, Markierung immer nach oben. Deshalb werden die Ringe markiert.
Der dreiteilige Ölring ist meistens nicht markiert. Gründe: siehe erster Ring.

Straßenschrauber: Der oberste Ring in meinem neu erstandenen YAMAHA-Kolbenringsatz ist nicht ballig gehont, sonder ähnlich wie der zweite geformt. Er hat eine Markierung auf der Oberseite. Ich denke, daß das eine wichtige Information ist, auch weil diese Markierung sehr schlecht zu erkennen ist, vor allem, wenn man sie nicht erwartet.
Würde ein solcher Ring falsch eingebaut, hätte man wieder eine Ölpumpe.

[PDF zu Kolbenringen]

[PDF von jetpistons zum Einbau] auf englisch

rei97: Die langen Gewindeteile der Stehbolzen müssen NACH UNTEN:
Es ist zum Kotzen, wenn man das anzieht und bei 40-50Nm der Bolzen im Gewinde kracht und der Kopf nicht richtig fest zu bekommen ist...
Dann Zylinderkopf runter: die 4 Stebos waren vom Vorbesitzer überkopf montiert.

fpg: ... und die stehbolzen bitte nicht bis an den grund der sacklöcher drehen und bis zum erbrechen festballern... die gehören eingeklebt und nicht festgezogen.... falls man die dennoch auf anschlag eindreht, platzt in der regel der boden aus den angüssen.... dann is endgültig schluss ...

Das Symptom tritt gerne bei leistungsgesteigerten Motoren auf, wurde aber fallweise auch schon bei Serienmotoren beobachtet (bei Bongo beispielsweise).
rei97: Abgerissen ist mir bislang keine Schraube und kein entlasteter Zylinder, jedoch schon 2 Zylinder ohne Zugentlastung.
Beide bei hoher Belastung im Bereich 6-7000 upm.

Die oberen Stehbolzen für die Zylinderkopfaufnahme reichen nur ca. 30mm in den Zylinder hinein und enden in einem Sackloch. Der Zylinder reißt zumeist unterhalb, dort wo nur die Aluminiumwandung die Zugkräfte aufnehmen kann.

Die Zugentlastung soll einen Teil dieser axialen Zugkräfte aufnehmen. Dazu werden zusätzliche Verbindungen vom Zylinderfuß zum Zylinderkopf nachgerüstet. Dabei werden die Kopfstehbolzen nach unten in den Zylinderfuß verlängert. Es werden Edelstahlschrauben M6 verwendet, die vom Zylinderfuß nach oben in die Originalstehbolzen der Kopfbefestigung geschraubt sind. Edelstahl deshalb, weil es recht nahe an der Wärmedehnung von Aluminium (Zylinder) liegt. Wenn man das Anzugsmoment der Anker niedrig ansetzt, wird die Überlastung der Verbindung erfahrungsgemäß verhindert.
Dabei bleiben alle Originalverbindungen erhalten, die Zuganker können problemlos wieder entfernt werden.

BoyRacer: Bei der Verstärkung des Zylinders geht es nicht darum, die Zugkräfte ausschliesslich über die Zuganker in den Zylinderfuß abzuleiten, sondern eher darum, die Zugkraft , die auf die Zylinderwand wirkt soweit zu reduzieren, daß man mit dieser Restbelastung auf der sicheren Seite liegt. Es halten schliesslich auch nicht verstärkte Zylinder, selbst in leicht getunten Motoren. Deshalb funktionieren selbst Zugentlastungen mit langen und weichen M6er Schrauben, die nur mit wenig Drehmoment vorgespannt sind, es kommt halt darauf an, die Zugspannungen in der Zylinderwand unterhalb der Belastbarkeitsgrenze des Materials zu halten.

Die Zugverstärkung sollte mit allen 5 Stehbolzen praktiziert werden.
Kohai: nur eine oder drei verstärkungen reichen manchmal nicht, hat man schon gesehen auf dem rennplatz. dabei ist es total egal, ob jetzt da im zylinder genug "fleisch" zur auflage der schrauben da ist oder nicht, ober ob die schraubenköpfe nur z.t. versenkt sind, oder flachen kopf haben oder solche dinge. hier gilt einfach: eine schraube hält mehr als keine, und 5 halten mehr als 4 als 3 usw.
Eine verringerte und möglichst symmetrische kraftverteilung und -leitung durch den zylinder ist das ziel, und das geht halt am besten mit allen fünfen.

Die Methode ist von einem versierten Hobby-Schrauber problemlos zu realisieren, wenn die entsprechenden Werkzeuge zur Verfügung stehen.
Sven: Materialkosten fallen dabei nur für die Zuganker selbst an, und das sind normale Zylinderschrauben mit Innensechskant (und flachem Kopf, DIN6912). Ansonsten werden ja bloß pro Zuganker eine Bohrung mit Flachsenkung (im Zylinder) und eine Gewindebohrung (im entsprechenden Stehbolzen) gefertigt.
Man kann das alles recht gut selber machen, werkzeugmäßig braucht's dafür einen Zentrierbohrer, Spiralbohrer d4,9 und d6,4, einen Zapfensenker d6,4/d11, einen Kegelsenker und einen Gewindebohrer M6. Ferner eine Tisch-/Ständerbohrmaschine, eine dicke, plane (Alu-)Platte, die man am Tisch der Bohrmaschine festpratzen kann, ein Gewindestift M10x1,25 mit angedrehtem Zapfen d6,4- sowie eine Drehbank. Wenn man die nicht hat, zum Stehbolzen Bohren einen Maschinenschraubstock. Den 6,4er braucht's für den Zapfensenker. Der Bohrer braucht glaub' ich keine Überlänge, wenn man von oben und von unten bohrt (deswegen auch die Platte und der Gewindestift).

Werkzeuge

• 6mm HSS-Bohrer in langer Ausführung nach DIN340
• Bei Zylinderkopf-Innensechskantschrauben:
  Zapfensenker aus HSS für Durchgangslöcher DIN373, 11x6,4 (oder 11x6,6)
  
• Bei Kegelkopfschrauben:
  Zapfensenker aus HSS mit Zylinderschaft - DIN 1866 - 90°
  
  
• Eine entsprechende Fräse oder Säulen/Ständerbohrmaschine um winkelig bohren zu können
• Eine Möglichkeit die Originalstehbolzen mit M6 Innengewinde zu versehen. Das sollte zentrisch passieren und idealerweise auf der Drehbank ausgeführt werden.
• Eine Möglichkeit den Zylinder auf über 100 °C zu erhitzen.
• Zwei Muttern Feingewinde M10x1,25 zum Kontern (alte Zylinderkopfschrauben)

Material:

Eine der folgenden Möglichkeiten, oder eine andere ... der Zapfensenker muss halt dazupassen zum Schraubenkopf. Dimension ist immer M6x80 und dann kürzen nach Erfordernis. Material ist immer Edelstahl (A2)

• Fabi: Zylinderschrauben mit Innensechskant, normalhohe Köpfe plus Scheiben M6
  
• sven: Zylinderschrauben DIN6912 M6x70/80 A2-70
  
  das sind die mit niedrigem Kopf und Schlüsselführung, also einer Bohrung für Inbusschlüssel mit Zentrierzapfen. Da ich nur 10mm nutzbare Gewindetiefe in die Stehbolzen gebohrt hab, mußte ich sie kürzen auf 65/75mm (die Steh-
  bolzen, an denen sich oben die Paßhülsen befinden sitzen
  tiefer, da braucht's kürzere Schrauben). Die Schäfte hab ich
  nochmal überdreht auf d5,7 damit sie eine ansprechende
  Optik kriegen
• rei97: Kegelkopfschrauben DIN7991
  
• fpg: Kegelkopfschrauben mit Kreuzschlitz
• Hiha: Senkkopfschrauben, mit Schlitz, und durchgehendem Gewinde. Geht gut, spart den Zapfensenker, verbraucht weniger Zylindermaterial.
• Dieselross: Ich halte viel von den Injektorhalteschrauben der Mercedes CDI Modelle. Die Schrauben sind spezielle Befestigungsbolzen in M6 um den Injektor im Zylinderkopf zu befestigen. die Schrauben sind laut Mercedes besonders Längendehnfähig und halten bei ihrer regulären aufgabe eine vielfach höhere Belastung aus als es bei der Zugentlastung beim SR Zylinder nötig ist.

Anmerkung: Nur bei 3 der maximal 5 Zuganker kann man Senkköpfe verwenden. Bei den zwei anderen ist dort am Zylinderfuß kein Material, sodass die Schrauben sich gegen die unterste Kühlrippe abstützen, wo eine plane Auflage sinnvoller ist mangels Fleisch. Manche lassen sie genau deswegen weg und verwenden nur 3 Zuganker. Siehe Bild mit den bunten Pfeilen, weiter unten.

Übersicht der Arbeitsschritte:

1. Stehbolzen mit zwei gekonterten Muttern M10x1,25 (Feingewinde!) aus dem Zylinder herausschrauben. Um die original verwendete Schraubensicherung aufzuweichen, empfiehlt sich ein Aufwärmen auf ca. 150 °C, was am besten im Backrohr geht.
   Wer hat: Stehbolzenausdreher (Scheibe mit Exzenter und Löchern), kosten ca 15 Euro und kann man immer wieder brauchen. 1-2 harte trockene Schläge oben drauf und dann sollten sie sich schon drehen.
2. Zylinder auf dem Bohrtisch fixieren. Sauber zentrieren, damit der 6mm-Bohrer nicht das vorhandene Innengewinde der Sacklöcher beschädigt. Dann das Sackloch nach unten durchbohren. Idealerweise eine Zentrierbuchse basteln, um in der Mitte des Sackloches zu bohren, hier von Oldman:
   
   fpg: einfaches durchbohren der sacklöcher bis zur dichtfläche führt zum verlaufen der bohrungen nach aussen.
   Lösung: anfertigen einer schablone, die das bohren von der dichtungsseite ermöglicht. ziel ist es, die bohrung der sacklöcher mit dem durchstich exakt fluchten zu lassen.
3. Zylinder umdrehen, Bohrungen entsprechend markieren und durchbohren. Dazu gehört der Zylinder gut aufgebockt, hierfür müssen alle Stehbolzen raus. Sonst rattert das! Entsprechend passende Drehzahl und Schmierung ist ebenso wichtig!
   Mühli: Langsame Drehzahl zum Senken bedeutet übrigens irgendwo zwischen 100 und 200 rpm, dann mit nicht zu wenig Vorschub fahren, sonst wetzt des nur rum.
   Merke: Ein Schneidwerkzeug, das scharf ist, muss mit genügend Vorschub bewegt werden...sonst wirds wieder unscharf..
4. Mit Zapfensenker entsprechend der Schraubenkopfhöhe + Scheibendicke einsenken.
5. Montieren

So schaut's aus beim Kohai (der Motorschaden hat nichts mit der Zugentlastung zu tun). Die roten Pfeile zeigen die relevanten Anker bei der Dreischraubenlösung, blau sind die zusätzlichen für eine Fünfschraubenlösung. Ganz Faule machen nur den linken mittleren bei der Zündkerze (Einschraubenlösung).

Eingesenkte Bohrung für Zuganker

Bei Innensechskantschrauben:
Fabi: Da der zylindrische Schraubenkopf nur knapp 10mm Durchmesser hat, sollte dieser mit einer Unterlegscheibe montiert werden, die den Druck auf das weiche Aluminium über eine möglichst große Fläche überträgt. Das Ausnutzen des Senkungs-durchmessers von 11mm bringt immerhin schon ca. 16mm² und damit etwa 35% mehr Fläche. Solche genau passenden Scheiben werden idealerweise angefertigt (Drehbank). Normale U-Scheiben gehen zwar, nützen aber den Raum nicht optimal aus.

Bei Kegelkopfschrauben:
Verwendet man diese "Senkkopfschrauben" ist weniger Arbeit nötig und die Unterlagscheibe entfällt, aber man braucht halt den passenden Kegelsenker.

Der Schraubenkopf darf jedenfalls nicht überstehen, und die Senkung sollte auch nicht unnötig tief sein, um das Material möglichst wenig zu schwächen.

Stehbolzenumbau

Die (unterschiedlich langen!) Stehbolzen erhalten auf der Seite mit dem langen Außengewinde (das im Aluminiumkopf sitzt) ein M6 Innengewinde. Es sollte über 10mm gangbar sein, da man dann beim Ablängen der Schrauben ausreichend Toleranz hat und das Gewinde ordentlich trägt. Die Länge der Schrauben ist unterschiedlich, je nach dem, wie lang der Stehbolzen ist, wie tief das Innengewinde ausfällt und welche Kopfform verwendet wurde. Sie müssen entsprechend gekürzt werden.

Montage

Die Stehbolzen werden mit einem geeigneten Sicherungsmittel fest eingeschraubt (Schraubensicherung mittelfest)
fpg: man darf die alugewinde der stehbolzenlöcher nicht nachschneiden, da sie sonst nicht vernünftig klemmen oder/und man muss die stehbolzen einkleben!
Die abgelängten M6-Schrauben werden nun von unten, ebenfalls mit Sicherungsmittel (hier kann man hochfeste Schraubensicherung nehmen) in die Stehbolzen geschraubt und leicht mit 5-10 Nm angezogen. Die Vorspannung soll nicht zu hoch ausfallen, sie steigt dann im Betrieb mit der Wärmeausdehnung!
Demontage nach rei97: Drehe den Stehbolzen raus. Die M6 Schraube versagt vorher bei ca 20Nm. Deshalb Stehbolzen mittelfest kleben, M6-Schraube hochfest.

Zum Schluss noch Stimmen zur Mutmachung, it`s no rocket science ...

Mühli: Von oben durch die Kühlrippen gebohrt, mitm langen Bohrer.
Dann von unten, Punkt vorher übertragen, ansenken, fertig.
Geht einfach und simpel, hält

Juwi: Wir haben 2 Zylinder gemacht.
Mit einer Standbohrmaschine und einer Bohrhilfe die der gebohrten Schraube
gleichkommt. Langer Bohrer viel Öl und langsamer Vorschub, immer mal wieder
die Späne zwischen den Kühlrippen rausfegen und fertig. Da wanderte nix aus.

Kohai: natürlich hält das. mit egal welcher schraube: der grund ist einfach, die schrauben müssen ja gar nicht so viel halten. das allermeiste hält der zylinder. entscheidend ist hier die temperaturdehnung bzw. die differenz zwischen schraube (VA) und dem alu + vorspannung

Fabi:
Eine neue Kopfdichtung solllte eigentlich normal sein, außer man hat die dreilagige Stahldichtung, die kann man mehrfach verwenden.

Anmerkung von motorang: die letzten Modelle der SR500 hatten diese teurere aber sehr gute mehrlagige Metalldichtung, die man für Übermaßkolben (BigBore) auch gefahrlos mit den Dremel erweitern kann ...

Hiha: Wenn Du die Stahlblechdichtung verbaust, solltest Du vorher den Kopf und den Zylinder pfüfen bzw. planen lassen.
Wenn die schon ein paar Jahre mit den Weichdichtungen gelaufen sind, haben sie sich oft ein bisserl verzogen, und dann liegt die Dichtung nicht plan auf, dichtet nicht, und bläst durch. Feine Kratzer sind nicht so schlimm, wenn sie wirklich fein sind.

Frank M.: Wenn die Funktionsoberflächen (Gewinde, Auflage unten, Sechskantkopf) noch nicht zerfressen sind, kannst du die Muttern säubern, lackieren und weiter verwenden. Das hält einwandfrei.