Analyse der Geräusche von defekten Steuerketten

Man hat ja als erste größere Anzeichen der Steuerkettenlängung und Defekten beim Steuerkettentrieb meist diese typischen Geräusche. Einige bemerken es dennoch nicht da es ein schleichender Prozeß ist und die Geräusche langsam zunehmen und lauter werden. Ab und zu bemerken Fahrer erst die Warnlampe oder Leistungsverlust und Ruckeln.

Mir fielen zuerst die Geräusche auf. Und schon immer fragte ich mich, wie können die entstehen? Keiner konnte mir da was genaues sagen.
Es kommt halt von den kaputten Teilen wurde erzählt. Ja schon klar. Nur wie halt ???

Welche Geräusche sind es die auftreten?
Ich unterteile das gesamte Spektrum aller Geräusche für mich in 3 Teile:

Teil 1:
Zylinderkopfhaube mit Kurbelgehäuseentlüftungskasten (da wo der Öldeckel ist) bis auf Höhe der Hallgeber. Oft hat man so ein hartes, metallisches Klackern. Der aus dem Rasthaus TV-Beitrag vom TÜV sprach von nadelartigem Tackern.

Teil 2:
Der Bereich des Kettenkastens bis fast auf Getriebehöhe. Hier höre ich so ein leichtes Schleifen. Ähnlich wenn man mit Schmirgelpapier Holz glättet.

Teil 3:
Ein blechernes, schabendes Geräusch. Teils mahlend. Im untersten Bereich. Fast auf Höhe der Ölwanne. Gut hört man es wenn man die Lenkung komplett nach Links einschlägt und dann im Radkasten lauscht. In der Radhausverkleidung ist eine Öffnung zu sehn. Dort erkennt man einen Deckel, der vom Getriebe stammt. Handschaltgetriebe. Beim DSG sah ich noch nicht rein was man da für ein Teil sehen kann. Aus diesem Grund sagen die meisten unfähigen Werkstätten dass es vom Getriebe sei. Aber FALSCH. Das kommt vom Kettentrieb.

Alle 3 Bereiche erkennt man hier sehr gut

Lange dauerte es bis etwas Klarheit kam. Ich fragte auch diverse Kollegen in Bauteilakustiker-Kreisen.

In dem Fall kommt man ohne Anschauungsbilder nicht weiter.

Doch vorweg verrate ich hier schon mein nächstes Projekt wenn es wärmer wird draußen.
Da mein A3 repariert ist, benötige ich einen A3 dazu der rasselt. Was habe ich vor?
Ich möchte die Geräusche sichtbar machen. Dazu bediene ich mich einer einfachen aber effektiven Methode. Mittels Schallintensitätsmeß-Sonde und einem gewöhnlichen FFT-Analyser (Ono-Sokki) http://www.onosokki.co.jp/English/hp_e/p…ata/cf7200.html
Das Equipment bekomme ich für den Versuch ausgeliehen.
Dann werden Motorhochläufe durchgefahren, und zeitlich gleich die Schallemissionen an zuvor vorher definierten Punkten mit der Sonde gemessen. Man erhält eine Schallverteilung angeordnet über die Motordrehzahl.
Intressant sind hier bestimmt die Ergebnisse aus der Ersten und Zweiten Motorordnung anzusehen.

Ein spezielles Programm ermittelt hierzu aus allen Meßpunkten eine Falschfarben-Darstellung von der zuvor eingegebenen Geometrie des seitlichen Motorprofiles. Wie eine Wetterkarte quasi.
Bsp:Was rot ist ist sehr laut, was blau ist ist weniger laut.
Übersicht:
http://www.sd-star.com/index.php?opti…e&id=7&Itemid=5

Hier ein Bild wie es sein könnte:

Hier die Software zur Erklärung
http://www.sd-star.com/index.php?opti…id=47&Itemid=21

Das nur als kurze Erwähnung. Aber zurück zum Thema.

Ein intakter Steuerkettentrieb läuft harmonisch und ruhig. Er hat lediglich die typischen Kettenlaufgeräusche, welche aber leise ausgeprägt sind.

Gehen wir nun davon aus, dass die Kette in sich geschwächt ist. Durch abrasiven Verschleiss von in Öl gelösten Verunreinigungen wie Ruß, Glasfasern etc. Dadurch wird sie auch seitlich viel Biegsamer. Das sah man in meinen Vergleichsaufnahmen Sachskette/neue Iwiskette. Sie hat also seitliches Spiel.

Ein Motor hat sehr viele Schwingungen von sich aus. Hierzu zählen die unterschiedlichsten Motorordnungen sowie diverse Eigenfrequenzschwingungen der unterschiedlichsten Bestandteile und Anbauteilen. Immer Abhängig von der Drehzahl.
Was die Eigenfrequenz anrichten kann, sah man am bekanntesten Beispiel des Stahlzeitalters.

Der Tacoma Narrows Bridge
http://www.youtube.com/watch?v=j-zczJXSxnw

Fährt man ein Teil in seiner Eigenfrequenz, dauert es nicht lange bis zur Zerstörung. Bewegt man sich im Anregungsspektrum kurz vor oder hinter dieser kritischen Frequenz, so wird das Teil nicht direkt gleich zerstört, sondern vorgeschädigt. Nicht befestigte Teile schlagen beispielsweise die Aufnahmelöcher aus, schädigen Gewindegänge etc.

Hätte man den Kettenkasten aus Plexiglas, und würde der Motor laufen, so könnte man mittels einem Stroboskop, dessen Frequenz mit Poti frei wählbar ist, die verbauten Teile anleuchten, und so die Schwingung eines jeden Teiles sehen.

Ich vermute hier eine große Mitschuld beim Verschleiß. Die schwingende und geschwächte Kette wird angeregt und in ihrer Grundschwingung verstärkt, wodurch sie nicht mehr rund und sauber läuft. Eventuell relaxiert sie. Der Beweis wäre die Laufschiene von Zipfeklatscher.

Würde die Kette sauber in ihrer Spur laufen, hätte man nur 2 Spuren. Ähnlich dem Gleisstrang der Bundesbahn. Auf der ausgebauten Schiene sieht man aber viele Spuren, auch schräge. Daher vermute ich, dass die schwache Kette je nach Drehzahl und aktueller Eigenfrequenz gewisse Sprünge auf der Schiene macht. Eventuell schlägt sie sogar leicht.
Hier eine Skizze wie ich mir das vorstelle

Man kennt das vom Fahrrad fahren. Ist da ähnlich wenn man mal kräftig in die Pedale tritt.
Nun geht es weg von der Grundidee was passieren könnte zu den Bereichen

Teil 1.
Dieses harte Klackern. Eventuell liegt die Kette ab und zu leicht schräg, unter einem Winkel auf dem Ritzel des Nockenwellenverstellers. Der Lauf wäre nicht mehr frei und sauber, wenn die Ritzel in die Freiräume der Kette greifen. Sie würde verkantet über die Ritzel der Nockenwellenversteller laufen, teils etwas hochspringen, was zu Auswaschungen der Ritzelflanken führen könnte. Folge:
Harte Klackernde Geräusche.
Beim Radfahren ähnlich wenn ihr schaltet und die Kette schräg auf den Ritzeln liegt und ihr dann noch volle Pulle in die Pedale tretet.

Teil 2
Im Mittleren Bereich befinden sich eigentlich nur längere Lauf und Gleitschienen welche keine seitliche Führungen haben, die die Kette einengen und zu einem geraden Lauf zwingen. Nein, sie kann wieder angeregt durch Schwingungen hin und her gleiten auf der Schiene. Das könnte dieses Schleifen sein

Teil 3
Das blecherne schabende Geräusch. Könnte ein Mix sein vom laufen auf dem unteren Spanner mit kombinierter Laufschiene. Im Röntgenbild sieht man wie BILLIG das Teil aufgebaut ist. Hier vermute ich am stärksten den Einfluß der Resonanzen. Sie könnten die schwachen Metallfedern und Blechlaschen anregen. BLECH, jawoll...dann hätten wir das blecherne Geräusch schon. Eigenschwingverhalten plus pulsierenden Östrom im
Innern.

Am besten wird es sein mit einem DAT-Recorder oder einem Kunstkopf wie es ihn von HEAD-Acoustics gibt einen Motorhochlauf aufzunehmen. Dieses Soundfile könnte man in der Audiostation einlesen und die Frequenzbereiche einzeln analysieren. Das Gute bei der Bauteilakustik ist nämlich, dass man Rückschlüsse von Schwingungen auf Geräusche machen kann und umgekehrt. Ähnlich wie in der Tribologie wo man an Hand der Verteilung und Zuordnung der Verhältnisse wie Haft, Ruhe und Gleitreibzahl zueinander stehen, Sagen kann ob zwei Bauteile später knarzen, quietschen, knarren oder nur klicken.

So das wars vorerst mal. Jetzt hol ich mir nen Kaffee.
Warten wir besseres Wetter ab.

Zum Schluß,
Hier einige Beispiele von den Geräuschen.
Defekter Kettentrieb, Beispiel 1
Defekter Kettentrieb, Beispiel 2
Defekter Kettentrieb, Beispiel 3
Defekter Kettentrieb, Beispiel 4

Und den VR6 3.2 Motor im Schnitt. Dank hierfür an DSGFanatiker
Diashow VR6 Motor
Video vom Schnitt- VR6 Motor

Danke Stefan !

Ich werd mich bemühen

Hier dann noch die Maße der ausgeschlagenen Sachskette.
Hatte das mal im September im Kettenthread gepostet

Zitat

Original geschrieben von Paramedic_LU

So, hab nun mal so ein paar Kettenglieder vermessen

Ist gar nicht so einfach, da die sehr schwanken. Besonders die alte. Da merkt man dass sie ausgeschlagen ist. Besonders an den Laschen bildete sich seitlich ein Grat , was es erschwert.
Generell kann man sagen, dass die alte größere Toleranzen bei jedem Maß aufweist. Ein Indiz für Verschleiß.

Wenn ich mehr Zeit hab vermess ich mal ne definierte Strecke ( etwa 15cm) und bilde gescheite Mittelwerte.

Habt Nachsicht mit der Skizze. Bin kein Technischer Zeichner.
Normal geschrieben ist die Neue Kette.
In Klammern geschrieben, die alte Kette

Position:
A--- 1,45mm - 1,50mm ____ (1,48mm - 1,53mm)

B--- 1,17mm - 1,18mm ____ (1,15mm - 1,18mm)

C--- 3,27mm - 3,28mm ____ (3,26mm - 3,33mm)

D--- 6,29mm - 6,33mm ____ (6,26mm - 6,29mm)

E--- 9,78mm - 9,82mm ____ (9,77mm - 9,96mm)

F--- 5,72mm - 5,74mm ____ (5,80mm - 5,91mm)

Besonders diese Bolzen sind verschlissen.
Und das Maß der Laschen zueinander in transversaler Ausrichtung.

Aber überraschend ist
die Neue Kette ist nur optisch dicker. Was wohl am silbernen Farbton hängt.
Schwarz macht schlank (alte Kette), nicht nur bei Klamotten

Alles anzeigen

Hier fand ich 2 tolle Videos, bei denen mit Hilfe eines Stroboskop die Schwingung/Bewegung von Motorenteilen sichtbar gemacht wird.

Man sieht schön wie sie sich bei einer Frequenz X verhalten.

http://www.myvideo.de/watch/5087092/…g_kontrollieren

Ich such mal welche von Ottomotoren. Da ist es sehr intressant wenn man zum Beispiel das Beul-Verhalten von Kunststoffansaugrohren sehen kann. Als würden sie schnaufen

@ Psychedelic
In der Tat müsste das gehen. Allerdings kenne ich den Frequenzbereich deiner Lampe nicht. Das kann sein, dass Du eventuell sehr beschränkt bist. Motorteile werden von wenigen Hertz bis einige kHz angeregt. Stroboskope haben da einen sehr großen Bereich.
Habe mal geschaut, die Dinger kosten echt kein Geld mehr.
Mit ca 160 Euro kann man schon gute Teile erwischen

@PSJunky
Es gibt eine Erklärung, was die Temperaturabhängigkeit der Geräusche angeht.
Die kann man auf jedes verbaute Teil anwenden.
Werkstoffe ändern mit der Temperatur ihre Eigenschaften. Und somit auch Ihre Eigenfrequenz. Besonders anfällig sind Kunststoffe.
Je kälter sie werden, desto höher werden die erreichten Amplitudenwerte, und die Dämpfung nimmt ab. Werden sie wärmer, sinkt die Amplitude und die Dämpfung wird größer. Das liegt im Molekularen Aufbau zu Grunde. Ist es kalt, ziehn sich die Teile stark zusammen.
Beim Golf 2 und 3 war das klasse zu simulieren an Hand des Armaturentafelträgers.
Klopfte man im Winter bei Minusgraden darauf, so klang es sehr hell im Ton und es fühlte sich stark spröde und hart an. Es knackte in Folge dessen.
Im Sommer war das Geräusch des Schlages eher dumpf. Und statt Knacken, hörte man eher was in Richtung Knarzen.

In der Bauteilprüfung testet man solche Anbauteile wie Saugrohre, Luftfilterkästen etc. auf genau dieses Verhalten.

Man bedient sich einem Elektrodynamischen Schwingerreger, kurz Shaker genannt. Mit Hilfe eines Beschleunigungssensors auf seiner Grundplatte kann man ihn gezielt regeln, und zum Beispiel ganze Frequenzbänder durchfahren, in einer Resonanz verweilen, oder eine Schockamplitude hervorrufen. Auf ihn werden die zu prüfenden Bauteile montiert.
Darauf werden wiederum Beschleunigungssensoren appliziert. Mit ihnen misst man die bei einer gewissen Anregung. Entstehende Beschleunigung. Und zwar dort wo der Sensor sitzt. Man ist hier sehr flexibel und kann jeden Bereich erfassen den man möchte.

Ich habe mir die Mühe gemacht so was mal zu skizzieren.
In Skizze 1 sieht man den Aufbau.

Auf dem Shaker sitzt ein Beschleunigungsaufnehmer. Den nutzt die Releungselektronik um die Ausgangsamplitude einzustellen und zu überwachen.
In meinem Fall wird ein Sinus sweep von constant 5g über das gesamte Spektrum ausgegeben. Das ist die blaue waagerechte Linie im Diagramm.
Das gesamte Bauteil was auf dem Shaker montiert ist, wird mit 5g constant im Sinus sweep angeregt.
Appliziert man nun einen Beschleunigungssensor auf das Saugrohr, so kann man lokal messen, was aus den eingeleiteten 5g wurde. Werden sie verstärkt oder abgeschwächt. Im Fall der Lokalität am Drosselklappenflansch gibt es immer eine Verstärkung. So kann man vor Serieneinsatz testen, ob die Bauteile in kritischen Bereichen halten, was die FEM-Berechnung ausspuckte. Ab und zu stimmt es nicht

Die Auswertung

Im Diagramm, ist die waagerechte Linie wie gesagt die Ausgangsamplitude.
Die schwarze Kurve mit dem Peak ist das Verhalten des Drosselklappenflansch bei 5g constant Sinus sweep und einer Umgebungstemperatur von 23°C
Die blaue Kurve bei 40°C
Die rote Kurve bei +120°C
Man sieht erstens eine Verschiebung der Frequenz, und zweitens eine Erhöhung bzw Abschwächung der Amplitude. Je kälter die Temperatur, desto höher der Peak, desto steifer das Teil. Bei erhöhter Temperatur ähnlich umgedreht. Abweichungen gibt es immer kleine.
Die Peak-Spitze ist nicht nderes als die Resonanzschwingung.
Das heisst in der aktuellen Frequenz befindet sich die Eigenresonanz des Drosselklappenflansch. Würde man nun im Resonanz-Verweil-Modus diese Frequenz am Shaker einstellen, würde man in wenigen Minuten den Drosselklappenflansch zerstören. Er würde vom Rest des Saugrohres abreissen.

Soviel kurz die Abweichung über die Einflüsse von Temperaturen auf Werkstoffe und daraus resultierend das Geräuschverhalten von Bauteilen.

Ist der Motor kalt, sind diverse verschiedene Werkstoffe in einer Arbeitskette. Die alle unterschiedliche Resonanzen besitzen. Sie sind alle steif. Von daher rasselt und schabt es hier lauter. Unter anderem liegt das auch an der Dämpfung der Werkstoffe. Wirds wärmer wirds meist auch leiser

Also deine Bemerkung kann ich bestätigen.
Deshalb knackt es im Innenraum im Winter immer, und im Sommer knarzt es mehr.
Abhilfe bringt meist ein Fluschi-Tuch

Danke !

Machen die die manuelle Sichtprüfung?

Laut Aussage meiner Werkstatt, reicht es wenn die Steuernocken im Fenster gering abweichen, von den Soll-Bildern die in der TPL abgebildet sind, um eine Reparatur als notwendig erscheinen zu lassen. Unabhängig von der Warnleuchte.

Sagen wir mal so, ein leicht "geschultes Ohr" hört das schon
Teils so gut dass man schon fast die Frequent raushört

Ist wie in jedem Job. Ein Bäcker wurschtelt im Schlaf die Brezeln

Mir fiel noch was zu den Geräuschen ein, ich zitiere hier mal die Stelle aus dem Steuerketten-Bericht

Anmerkung:

Es gibt Fälle von reparierten Audi A3, die unter bestimmten Einflüssen dennoch Geräusche erzeugen.
Im normalen gut warm gefahren Zustand sind keinerlei Störgeräusche zu erkennen.
Wurden diese Fahrzeuge extrem fahrerisch belastet, traten plötzlich Geräusche auf.
Man konnte dies gezielt durch folgende Parameter herbeiführen:

-schnelles hochziehen in den Gängen
-fahren in kleinen Gängen bei hoher Drehzahl
-begrenzungsnahes Fahren, ca. 6000 1/min.

Meist reichte eine gute Viertelstunde um Geräusche hören zu können. Diese äußersten sich in Form von leichten Schab- und Kratzgeräuschen im Radkasten der Fahrerseite, sowie ganz leichten Klackergeräuschen aus dem oberen Kettenkasten.

Stellte man diesen Wagen nun ca. 2-3 Stunden ab, und startete erneut. So waren die beschriebenen Geräusche verschwunden.

Andere A3 und Golf R32 machten nach gleicher Belastungsfahrt keine Geräusche.
Wo also liegt die Ursache? Die Bauteile waren gleich. Und neu. Also müssen es andere Einflüsse sein.

Naheliegend sind erhöhter Öldruck durch eine defekte Ölförderpumpe sowie Blowby- und Wassereintrag im Öl, welches Schmierfilmabriss zur Folgen haben könnte. Durch diese Einflüsse kann die Kette schlagen und wiederum durch die verschärften Bedingungen wie mangelnde Schmierung, Schwingungen, Vibrationen etc. aus der optimalen Laufspur geraten und verkanten / schräg laufen. Dadurch können Geräusche erzeugt werden.
Lässt man sich das System beruhigen, so läuft die Kette wieder in ihrer ursprünglichen geraden Spur mit optimalem Lauf, welcher keine Geräusche erzeugt.

In diesem Falle sollte man unbedingt kontrollieren ob der Öldruck in Ordnung ist, und wie lange das Öl schon im Motor ist.
Vom Motorrad her kennt man das Phänomen. Ist die Kette zu stark gespannt, beginnt sie aufzuschlagen. Erst unter verminderter Kettenspannung läuft sie ruhig.

Das nachfolgende Bild 4.4_10 zeigt eine Skizze welche die Situation des Schräglaufens veranschaulicht.

Läuft die Steuerkette ganz gerade in der Spur, ohne Aufzuschlagen oder durch Schwingungen in seitliche Bewegungen versetzt zu werden, so ist die Fläche die dem Verschleiß durch die Kettenglieder ausgesetzt ist, fast gleich der Breite B der Kette mal der Auflagelänge L ( BxL). Die so betroffene Fläche ist die geringste die es im System geben kann. Die Beschädigungen halten sich in Grenzen. Der Glasfaseraustrag ist minimal. Auch die Geräusche welche entstehen sind gering.

Läuft jedoch die Kette schräg und pendelt immer etwas links-rechts, wie es durch verschiedene Einflüsse passieren kann, so ist die belastete Fläche größer. In unserem Beispielbild wäre das (Bx2)xL . Es gibt mehr Verschleiß, mehr Glasfaserauswaschung, und durch das hin- und herrutschen (Gleiten) der Kette auf der Laufschiene natürlich auch mehr und stärkere Geräusche.

Bild 4.4_10 Skizze: Darstellung der unterschiedlich breiten Laufspuren bei intakter Steuerkette und einer Steuerkette mit Schräglauf

Zum größten Teil liegt es an der KONSTRUKTION aller Komponenten. Und daran können wir nix ändern

Die Laufschienen sind zu kurz, haben keine seitliche Führung und dadurch kann die Kette viel "machen"
Ich führte das ja 2x auf. Auch mit Skizzen. Wenn Dein Öl frisch ist, hast du genug Reserven was die Schmierung angeht. Es kann kaum ein Schmierfilmabriß geben.

Die Pumpe spielt auch eine Rolle, wie Chris schon schrieb. Gerade zu hoher Öldruck läßt die Kette schlagen. Somit verrutscht sie, und macht verstärkt Geräusche.

Deshalb muss ich mit Hochdruck weiterarbeiten um einen Öldrucksensor zu verbauen. Das ist höchste Priorität.

Wir haben jetzt alle Faktoren ermitteln können.
Vieles kann man Abstellen: Ölsorte, Ölverweildauer, Kurzstrecke etc.
An der Konstruktion der Teile können wir nichts machen.
Aber am Öldruck. Wenn er zu hoch ist, Pumpe raus.

Dann haben wir das möglichste getan um den Motor lange leben lassen zu können.

Ein Faktor bleibt unbekannt nach einem Wechsel.
Montagebedingte Fehler, wie nicht richtig eingebaut, oder zu niedrige oder feste Anzugsmomente von Schrauben etc.

Ich muss da auch schnellstens Gewissheit haben. Im April steht Öwechsel an. Bei der Aktion wollte ich das mitmachen lassen.

Ich schreibe mal nieder was ich vorhabe und was ich so suche und werde verschiedene Händler und Shops anfragen, nach Teilen, die für meinen Zweck geeignet sind. Wenn das passt werde ich auch mal fragen ob die, da ja wohl Bedarf besteht, Rabatte auf Sammelbestellung geben können.