A Renault K4M motor és a kritikus meghúzási nyomatékok fontossága

A motor szerelésekor sok csavart kell meghúzni - de a hengerfej csavarjai egészen más kategóriába tartoznak. Ha a csavarokat nem a gyári előírás szerint húzzuk meg, az azonnal problémát okozhat. A hengerfej meghúzási nyomatékának betartása tehát nem formaiság, hanem létfontosságú művelet. A motorhiba egyik legköltségesebb oka gyakran nem a technológia, hanem a figyelmetlenség.

A nem megfelelő meghúzás következményei

Ha túl lazák a csavarok, akkor a tömítés nem tud megfelelően zárni, és szivárogni kezd az olaj vagy a hűtőfolyadék. Ez kezdetben csak enyhe melegedésként vagy apró olajfoltként jelentkezik, de később komoly hengerfej-tömítés hibát okozhat. A másik véglet, a túlhúzás, legalább ekkora baj.

Ha túl szorosak a csavarok, az anyag feszültsége megrepesztheti magát a hengerfejet, vagy tönkreteheti a csavarmenetet. A hengerfej feszültsége ilyenkor nő, és megrepedhet az öntvény. Nem ritka az sem, hogy egy túlhúzott csavar kitépi a menetet a blokkban, így még az is előfordulhat, hogy az egész motort szét kell szedni és újrafúratni.

A szakértői meghúzás folyamata és technológiája

A hengerfej meghúzása nem csupán egy mozdulat - hanem egy precíziós művelet, amit szigorú sorrendben és pontos értékekkel kell elvégezni. A szakember első dolga, hogy ellenőrizze a gyártó által megadott nyomatékértékeket és meghúzási sorrendet. A folyamat során nyomatékkulcsot használnak, ami garantálja, hogy minden egyes csavar pontosan a meghatározott erővel legyen meghúzva.

A csavarokat több lépésben, fokozatosan húzzák meg - először enyhébb értékre, majd végső nyomatékra. Gyakran alkalmaznak szögmérőt is, amellyel nemcsak az erőt, hanem a csavar elfordulásának mértékét is ellenőrzik. Ez különösen modern motoroknál fontos, ahol a csavarok rugalmasan nyúló (yield) kialakításúak. Ez a fajta precizitás az, ami megkülönbözteti a hozzáértő szervizt a barkácsolástól.

Útmutató Renault Trafic vásárláshoz Németországban

A kritikus csavarkötések fejlődéstörténete

A motortechnikában a kritikus csavarkötések sorában, messze az első helyen a hengerfejcsavarok állnak, de a hajtórúd- és a fekvőcsapágyfedél-csavarok sem átlagos esetek. Már régen megtanultuk, hogy beszerelés előtt megolajozandó a menet és az alátét, a csavarfej környezete. A hengerfejtömítést nem szabad semmiféle kenőanyaggal kezelni, és szigorúan be kell tartani a meghúzási sorrendet (lásd az 1. ábrát). Célszerű a csavarokat nyomatékra húzni, és ezt több fokozatban megtenni.

Azután azt is meg kellett tanulnunk, hogy adott motortípus az ő saját hengerfejcsavarját igényli, a nyomatékkulcsnál nem az a lényeg, hogy van, hanem, hogy kalibrált-e, valamint ismerni kell, és be kell tartani a meghúzási technológiát. Addig, ameddig a csavart anyagának rugalmassági tartományában használtuk (lásd a 2. ábrát), addig hellyel-közzel igaz is volt a „bármilyen csavar jó” hozzáállás.

Ennél a technikánál nehézséget az előírt csavarerő tényleges beállítása jelent. A nyomatékra történő meghúzás csak akkor eredményezi maradéktalanul a megkívánt csavarerőt (összehúzó erőt), ha nincsenek rendellenesen nagy parazita nyomatékok az alátétnél és a menetnél (lásd a 3. ábrát). A parazita nyomaték csökkentését a gyártók anyagpárosítással, felületkezeléssel és kenési előírással érik el.

Ha be is tartjuk az előírásokat, és a nyomatékkulcsunknak hihetünk, akkor is lehet még egy kritikus pont, és ez a csavar mechanikai tulajdonságainak anyagából, gyártásából eredő szórása. A 2. ábrán látható, hogy mindezekből a csavarerőnek igen jelentős, mintegy ±27% a szórása. Nem is volt baj ezzel hajdanán, az akkori motorokban fellépő gázerőknek, valamint az alkalmazott lágy tömítéstechnika követelményeinek biztonsággal megfelelt. Némi kellemetlenséget csak az jelentett, hogy a hengerfejcsavarokat időközönként után kellett húzni.

Modern motortechnika és a csavarkötések új kihívásai

A motortechnika nagyot változott, ami a csavarkötésekre is igaz. Egymásnak szinte a végletekig ellentmondó követelmények, műszaki „együttállások” jelentek meg. Kezdjük az égéstéri gáz csúcsnyomással. A Zsiguli-korszakban még átlagosan 80 bar volt az égési csúcsnyomás. Ma a legkisebb dízelmotorokban is 150-170 bar a hétköznapi érték, és a szakirodalom szerint az eljövendő motorok a 220 bart ostromolják.

Symbioz: Captur és Arkana között

Mindehhez könnyűfém hengerfej vagy teljesen könnyűfém motor társul, mely két járulékos nehézséget is magával hoz. Az egyik, ezen anyagok nagy hőtágulása, mely üzemmeleg esetben rendkívül nagy csavarerő-növekményt eredményez (a hengerfej jobban tágul, mint a hengerfejcsavar). A másik probléma az, hogy a könnyűfém blokkban a menet teherbíró képessége nagyon is véges, tehát ez is behatárolja az erőt.

A mai könnyűfém motorok - alig vannak falvastagságok - hengerhüvely-deformációra nagyon érzékenyek, tehát nem lehet a tervezett értéknél nagyobb erővel meghúzni a csavarokat, mert ezzel például olajfogyasztást viszünk be a motorba. A konstruktőrök ma még megoldják a problémákat, de rendkívül „penge módon”, határhelyzetre kiszámítottan. Ez azt jelenti, hogy a tervezett, és kísérletekkel meghatározott csavarerőt nagy pontossággal kell tudni beállítani a meghúzásnál, és a hőterhelés növekedésével (könnyűfém motor) sem nőhet jelentősen a csavarerő.

A nyúlócsavarok szerepe

A megoldás a csavarban van! A nagy nyúlóképességű csavar szakítódiagramja (lásd a 4. ábrát) két, jellegzetesen különböző szakaszra osztható: a rugalmas tartományra és a maradó képlékeny alakváltozás tartományára.

A rugalmas tartományban az erővel arányos a csavar nyúlása, a csavar itt lineáris karakterisztikájú rugóként viselkedik. Ha az erő megszűnik, a csavar visszanyeri eredeti hosszát. Klasszikusan ebben a tartományban terheljük a csavarokat.

A maradó képlékeny alakváltozás tartományában nagyon lapos a karakterisztika, a csavar további erőt már alig képes felvenni, az erőnövekmény a csavar nyúlását eredményezi. Erre a szakaszra erőhatárolás jellemző. Ha ezt az erőt megszüntetjük, a csavar terheletlen hossza nagyobb lesz mint kiindulásnál, tehát a csavar megnyúlik.

Renault Scenic biztonsági öv beállítási útmutató

Miért előnyös, hogy a maradó képlékeny alakváltozás tartományába húzzuk a csavart? Mert a tervezett erőt biztonsággal beállíthatjuk, nem lesz nagy a csavarerő szórása, nem lesz meghúzási nyomatékfüggő. A feltétel csupán annyi, hogy a csavart húzzuk be a maradó képlékeny alakváltozás (lapos erőkarakterisztikájú) tartományába. Ezt biztonsággal az előírt csavarelfordítással, tehát a „szögrehúzással” érjük el (lásd az 5. ábrát).

A felfektetés nyomatékkal, ún. illesztő nyomatékkal történik (60-70 Nm), ezt követi, általában több fokozatban, kis szünettel (a kristályszerkezetnek idő kell az alakváltozáshoz), a szögértékre húzás.

Követelmények és új csavartípusok

A csavarral szembeni követelményeket a 6. ábra szemlélteti. Az elfordítás függvényében látjuk, hogy a folyáshatárnak (F1) 60 Nm + 180° meghúzás után meghatározott erőtartományban kell lennie (1). Továbbá 70 Nm meghúzás után, 90° elfordítást a csavarerő csökkenése nélkül kell elviselnie (2). Fmax és F1 között legalább 4000 N-nak kell lennie (3). A 4-es karakterisztika-szakasz ugrás- és hullámzásmentes kell, hogy legyen. A konkrét értékeket a gyártó (motorgyártó a tömítésgyártóval együtt) határozza meg.

Ma már a motorgyártó általában ezt az alkatrészcsoportot kompletten átadja a fejlesztés során a beszállítónak (például az ElringKlingernek), oldja meg a tömítési problémát hengerfejcsavarral együtt. A szervizigény csökkentése és a hengerfejtömítés szempontjából általában „kihegyezett” szériamotorok megkövetelik a hengerfej utánhúzás-mentességét. Mivel a mai egy- vagy többrétegű fém hengerfejtömítések üzem közben már nem ülnek össze, és a csavarerő egyértelműen annyi, amennyit előírtak, nincs szükség az utánhúzásra. Ez ma már általános követelmény és gyakorlat.

A gyártónak a csavar mechanikai tulajdonságait, nyúlóképességét, egyenletes feszültségeloszlását kell tudni beállítani. A nagy nyúlóképességű, ún. magra gyengített csavarokat régen ismerjük és alkalmazzuk. A csavargyártók a mechanikai tulajdonságok beállítása és a gyártási költségek minimalizálása okán számtalan új csavarfajtát fejlesztettek ki. A 7. ábrasorozat ezekből ad példákat. A végigmenetes csavar is a nyúlóképesség beállítását célozza, újabban pedig a csavarmenet után a szárra, hidegalakítással, egy- vagy kétbekezdésű „zsinór-menetet” tesznek. Fontos megjegyezni, hogy ma minden motorhoz saját csavartípust írnak elő!

Alumínium csavarok a modern motorokban

Az alumíniumcsavarok autóipari alkalmazása sokáig kutatói berkekben, a kutatóműhelyek falai között maradt. Mára megszületett a szériaérett megoldás. A kontaktkorrózió elkerülése végett elsősorban a magnézium szerkezeti egységek kötéséhez kell alkalmazni. A felhasználás ennél szélesebb körű, hiszen a könnyűépítés mindenütt megkívánja a kötőelemek tömegének a csökkentését is.

A KAMAX cég adatai alapján az alumíniumcsavar (Al 6056) nagyobb, mint 400 N/mm2 húzófeszültségű, melegszilárdsága 150 °C-on még névleges, de 180 °C-ig sem kritikus.

Gyakori kérdés: Nyomaték vagy szög? (Főtengely csavar példa)

Tisztelt Autódoktor! A kérdésem a következő lenne: A Renault-knál a főtengely csavarja (ami a vezérmű+segédszíj kerekét tartja) meghúzása Nm+fokban van megadva: 20Nm+135fok+-15fok. A kérdés, hogy amikor a fok szerint történik a meghúzás, mennyire lehet a maximális nyomatékot hanyagolni? Ami M12x1,25-ös 10,9-es csavarnál 120Nm. A +15 -15 fokot ki vagy mi dönti el? Előre is köszönöm válaszát! Tisztelettel, Zoltán

Kedves Zoltán! Az ilyesfajta előírást, ahol nyomatékra, majd utána fokra kell lehúzni az adott csavart, általában "nyúló" kötőelemekre adják meg. Jellemzően ilyen a hengerfejcsavar, ahol a három lépcső mondjuk 100 Nm, majd 75 fok, végül még 15 fok. Ezekben az esetekben a meghúzási nyomatékig a csavar nem szenved alakváltozást, utána azonban, amikor a nyomatékra húzott csavarokat adott szögelfordulással tovább fordítják, ezek a csavarok megnyúlnak. Emiatt ezek egyszer használatos csavarok, a gyártók szinte minden esetben tiltják is ezek újbóli felhasználását.

Az Ön esetében tehát a 20 Nm után még 135 +/-15 fokot kell fordítani a csavaron, azaz 120 és 150 fok között kell megállnia. Ezen a tartományon belül szabadon dönthet, bár a gyakorlatban ez inkább az AEUP-szabvány szerint megy, azaz Ahogy Esik, Úgy Puffan.

Renault Scenic 1.6i 16V K4M Vezérműszíj csere

Részletes útmutató: Renault K4M motor főtengely csavar meghúzása vezérműszíj csere során

Ez a cikk részletesen bemutatja a Renault Scenic főtengely csavar meghúzási nyomatékának beállítását, különös tekintettel a K4M 748-as motorkódú 1,6 16V motorral szerelt modellekre. A vezérműszíjcsere során gyakori hibák elkerülése érdekében a ContiTech Power Transmission Group szerelőinek előírásos műveletsorát követjük lépésről lépésre.

1. Szükséges célszerszámok

A szereléshez az alábbi célszerszámok szükségesek:

Főtengelyrögzítő tüske (Mot. 1489)
Vezérműtengely-rögzítő lemez (Mot. 1496)

2. Előkészítő műveletek

Azonosítsa a motort a motorblokk oldalán lévő motorkóddal (lásd a K4M 1. ábrát). Vegye le az akkumulátorsarukat.

3. Kiszerelés

Engedje le a hűtőfolyadékot, függessze fel a motort, majd először a jobb oldali motortartót, végül a segédberendezéseket szerelje ki a hosszbordásszíjjal együtt. Távolítsa el a zárókupakokat a vezérműtengelyek hátsó végéből és a motorblokkból (lásd a K4M 2. ábrát).

A főtengelyt jobbra forgatva „jelre” kell állítani. A vezérműtengely hornyainak egymással szembe kell nézniük (lásd a K4M 3. ábrát). Helyezze be a főtengelyrögzítő tüskét (lásd a K4M 4. ábrát). Helyezze be a vezérműtengelyek hátsó végébe a vezérműtengely-rögzítő lemezt.

Rögzítse a lendítőkereket egy nagy csavarhúzóval, vagy egy arra alkalmas szerszámmal, és lazítsa fel a főtengely szíjkerekének a csavarját. Megjegyzés: A lendítőkeréknek fixen kell állnia, hogy a főtengelycsavar lazításakor a rögzítőtüske el ne görbüljön, vagy törjön, illetve a vezérműtengely-rögzítő lemez és a vezérműtengely ne sérüljön. A főtengelycsavart ki kell venni és a szíjkereket le kell venni. Az alsó és a felső bordásszíjburkolatot el kell távolítani.

A feszítőgörgő csavarját fellazítani, míg a feszítőgörgő vissza nem mozdul (lásd a K4M 5. ábrát). Ezután ki tudja szerelni a feszítőgörgőt, a vezetőgörgőt, a vezérműszíjat és a vízpumpát.

4. Összeszerelés és meghúzási nyomatékok a K4M motoron

Szerelje be az új vízszivattyút. Megjegyzés: A vízszivattyúházon lévő feszítőkerék csapjának rögzítettségére ügyeljen (lásd a K4M 6. ábrát). Az új vezetőkereket szerelje fel, és 45 Nm nyomatékkal húzza meg a csavart. Szerelje fel a feszítőkereket, és ideiglenesen húzza meg a csavart 7 Nm nyomatékkal. Megjegyzés: Ügyeljen arra, hogy a feszítőgörgő hátulján lévő orr a vízszivattyúházon lévő horonyba beleüljön (lásd a K4M 7. ábrát).

A főtengely végét zsírtalanítani, majd a főtengelykereket ismét felszerelni. A bordásszíjat balról körbevezetni, a főtengely-bordáskeréknél elkezdve. Ügyeljen arra, hogy a bordásszíj húzásirányban feszes legyen. A főtengely-szíjkereket zsírtalanítani és felszerelni. Mérje meg a főtengelyszíjkerék csavarjának a hosszát: a maximális hossz 49,1 mm lehet. Ha a csavar hosszabb, akkor egy új csavart kell alkalmaznia. Hajtsa be a csavart. Az új csavart ne olajozza meg. Húzza meg a csavart ideiglenesen. Hagyjon egy 2-3 mm-es hézagot a csavar felfekvőfelülete és a főtengelyszíjkerék között.

Lazítsa meg a feszítőkerék csavarját. A feszítőkereket csavarja jobbra addig, amíg a mozgó jel a jobb oldali végpontjához nem ér. 6 mm-es imbuszkulcsot használjon ehhez a művelethez (lásd a K4M 8. ábrát). A feszítőkerék csavarját ideiglenesen húzza meg 7 Nm nyomatékkal. Rögzítse a lendítőkereket egy nagy csavarhúzóval vagy egy arra alkalmas szerszámmal, és húzza meg ideiglenesen a főtengely szíjkerekének a csavarját 20 Nm nyomatékkal.

Vegye ki a főtengelyrögzítőt és a vezérműtengely-rögzítőt. Rögzítse a lendítőkereket egy nagy csavarhúzóval, vagy egy arra alkalmas szerszámmal, és húzza meg a főtengely szíjkerekének a csavarját további 120-150 fokkal.

A főtengelyt kétszer forgassa körbe. Ez a művelet nagyon fontos, mert enélkül a szíjhajtás rövid üzem után zajossá válik a kis szíjfeszességtől! A rögzítőtüskét a motorblokkba be kell helyezni. Ekkor a főtengely a rögzítőtüskére felfekszik. Ellenőrizze, hogy a vezérműtengely-rögzítő lemezt könnyen be tudja-e helyezni.

A feszítőgörgőt a 6 mm-es imbuszkulccsal ellentartani, majd a feszítőgörgő csavarját fellazítani. A feszítőgörgőt balra fordítani addig, amíg a mozgó jel az álló jellel egybe nem esik (lásd a K4M 9. ábrát). A feszítőgörgő csavarját meghúzni 27 Nm nyomatékkal. A főtengelyrögzítőt eltávolítani.

A főtengelyt ismét kétszer körbeforgatni, beállításokat ellenőrizni, amennyiben szükséges utánállítani. Zárókupakokat becsavarni, új zárókupakokat a vezérműtengelyek hátsó végébe betenni. Az alkatrészeket a szétszerelési sorrendnek megfelelően fordított sorrendben összeszerelni.

K4M Meghúzási Nyomatékok és Szögek Összefoglalása (főtengely körüli elemek)

Alkatrész	Lépés	Nyomaték	Szögelfordulás	Megjegyzés
Vezetőgörgő csavar	Meghúzás	45 Nm	-
Feszítőkerék csavar	Ideiglenes meghúzás	7 Nm	-	Feszítőgörgő hátulján lévő orr a horonyba üljön bele
Főtengely szíjkerekének csavarja	Ideiglenes meghúzás	20 Nm	-	Hagyjon 2-3 mm-es hézagot, új csavar ne legyen olajozva
Főtengely szíjkerekének csavarja	Végleges meghúzás	(20 Nm után)	További 120-150 fok	A szögelfordulás biztosítja a nyúlást. Egyszer használatos csavar.
Feszítőgörgő csavarja	Végleges meghúzás	27 Nm	-	A mozgó jel az álló jellel egybeessen