Racetech-Engineering
Mini-Racing

Diese Seite soll allgemeine technische Dinge beinhalten, ggf. auch auf den Mini bezogene technische Erklärungen liefern.

Fangen wir einmal bei der Ölpumpe an:

Der Typ der Ölpumpen der Mini-Motoren sind sogenannte "Rotorpumpen", auch als Eaton- oder Sternkolbenpumpe bezeichnet.

 

Ölpumpe Star-Drive für 1275-Motoren

Die Bestandteile der Pumpe sind aus dem obigen gerenderten CAD-Bild zu entnehmen: Gehäuse (1), idR aus Alumnium, der außenverzahnte Innenrotor mit der Antriebswelle (2), der innenverzahnte Außenrotor (3) und der Deckel mit den Schrauben (4).

Der Innenrotor, der hier vier Zähne und damit einen weniger als der Außenrotor hat, wird von der Nockenwelle angetrieben. Je nach Motortyp und Baujahr gibt es verschiedene Antriebe beim Mini, nämlich den Pin-Drive (den auch noch unterteilt, ob es sich um einen Smallbore- oder Bigbore-Motor handelt, weil der Bigbore-Motorblock länger als der andere ist, und somit die Welle bei den größeren Motoren länger ist), den Star- oder Spider-Drive (Bild) oder den Slot-Drive bei den jüngeren Motoren. Das Arbeitsprinzip ist überall gleich.

Draufsicht auf das Innere der Pumpe


Im Bild oben ist der innere Rotor grün gezeichnet und der Außenrotor blau. Der Außenrotor wird vom Innenrotor angetrieben. Während der Innenrotor auf Pumpenmitte liegt, wird der Außenrotor versetzt um eine Veränderung des Volumens möglich zu machen. Der Innenrotor dreht links herum und lässt das Pumpenvolumen größer werden und damit einen Unterdruck zu erzeugen, d.h. das Öl wird aus dem Ölsumpf direkt zur Pumpe transportiert. Eine Zelle wird durch weitere Drehung komprimiert und so das Öl unter Druck gesetzt, und unten verlässt das Öl mit Druck beaufschlagt die Pumpe Richtung Öldruckregler vorne am Motor. Die Rotorpumpe ist also eine Saug- und Druckpumpe gleichzeitig. Im Grunde genommen war es das schon. Allgemein muss der Innenrotor nicht unbedingt vier Zähne haben, es können auch mehr sein, aber der Außenrotor muss immer einen Zahn mehr haben als der Innenrotor, sonst funktioniert das exzentrische Laufen und damit die Volumenänderung nicht mehr. Die Ölfördermengen können sehr viel mehr als 20 Liter/PS/h haben.

Die Vorteile dieser Pumpen sind, dass sie gleichmäßig arbeiten und einen hohen Förderstrom und damit hohe Drücke liefern.

CAD-Entwurf der Kent Cams Ölpumpe mit dem Spider-Drive

Die verschiedenen Antriebsarten der Ölpumpen:
Oben im CAD-Bild der Spider- oder Star Drive und unten nochmal an der realen Pumpe:

086 oil_pump_spider_drive
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087 oil_pump_spider
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089 2019-12-18_7
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Hierzu gehört der "Spider" (rechts), der in die entsprechende Aussparung der Nockenwelle passt. Dieser Spider ist mittlerweile sehr rar geworden, und man bekommt ihn nur sehr selten angeboten, und dann ist er recht teuer. Ganz rechts das Ende der Nockenwelle, in das der Spider passt.

Dann der Pin Drive, weil er durch einen runden Pin am Ende der Nockenwelle angetrieben wird:

090 oil_pump_pin_drive
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Schlussendlich noch der Slot Drive, der bei den neueren Motoren Verwendung fand:

092 oil_pump_slot_drive
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So soll ein Pumpe innen nicht aussehen!


Was ist hier passiert?

Es ist das Ergebnis eine Motorschadens, genauer gesagt, eines Lagerschadens. Metallpartikel von den zerstörten Lagern zusammen mit denen der Kurbelwelle sind über die Ölkanäle in den Ölsumpf geraten und dann direkt von der Ölpumpe angesaugt worden. Das Ölansaugrohr im Ölsumpf hat zwar ein Sieb aber das hält nicht wirklich die Partikel davon ab wieder in den Kreislauf zu gelangen. Und dann wirken die Metallpartikel wie der sprichwörtliche Sand im Getriebe. Es muss aber kein Motorschaden sein, der dies hier verursacht, denn auch lange Ölwechselintervalle und Vernachlässigung des Motors können solche Schäden hervor rufen.

Und dieser Schaden deckt einen Konstruktionsfehler des Mini-Motors auf (den allerdings die meisten Motoren haben), denn wie vorher schon geschrieben, saugt die Pumpe direkt aus dem Getriebesumpf das Öl in die Pumpe hinein und weiter in das Druckregelventil, dann in einen eventuell vorhandenen Ölkühler und dann erst in den Ölfilter. Der wird aber im sog. "Nebenstrom" betrieben, d.h. nur ein Teil geht durch den Filter, der Rest geht direkt an die Lager und verstärkt den entstehenden Schaden.

Eine kleine Abhilfe gibt es zu kaufen, und das ist eine magnetische Ablass-Schraube, wie sie beim Mini als Ölablass-Schraube standardmäßig verbaut ist, die man an der Befestigung des Ölsaugrohrs in den Ölkreislaufs einschraubt.


Dieses Teil beruhigt das Gewissen aber es hilft nicht einen großen Motorschaden zu begrenzen, denn es bleiben nur die magnetischen Partikel im Ölstrom eventuell haften und werden ggf. von den nichtmagnetischen Partikeln wieder mitgerissen und wieder in den Ölkreislauf gespült.

Eine kleine Hilfe, aber eben nur eine begrenzte Wirkung. Die Schäden an der oben gezeigten Ölpumpe sind trotz dieses Magneten im Saugrohr entstanden.

Ein weitaus aufwendigeren Weg ist mein früherer Renn-Kollege und Freund Mano gegangen. Er hat das Problem richtig erkannt und hat eine Umleitung des angesaugten Öls aus dem Getriebe an einen externen Ölfilter und zurück in den Motorblock konstruiert. Leider ist die Internetseite von Mano seit langem nicht mehr online aber er hat ein Technisches Merkblatt seinerzeit veröffentlich, das den Umbau in allen Schritten zeigt. Ich erlaube mir deshalb, das sonst nicht so einfach zu findende Dokument zur Verfügung zu stellen. Aber Mano hat das Copyright für diese Anleitung.
Warum überhaupt eine Ölpumpe?

Das alte Sprichwort "Wer gut schmiert, der gut fährt" gilt hier besonders. Und besonders ist, dass die Kurbelwellenmotoren seit irgendeinem Zeitpunkt in der Vergangenheit des Autos eine Druckumlaufschmierung bekamen, d.h. dass das Schmieröl unter Druck an die zu schmierenden Stellen gepumpt wird. Vor allem sind es die Gleitlager der Kurbelwelle, sowohl an den Haupt- aber auch an den Pleuellagern, die einen Mindestdruck benötigen um lange haltbar zu sein. Die Kurbelwelle ist wie von einem Bücherwurm mit Kanälen zu den Haupt- und Pleuellagern durchzogen, mit denen die Lager mit dem Drucköl versorgt werden.

Mikroskopisch betrachtet sehen sogar polierte Lagerzapfen und die Lager selbst wie die Berge der Alpen aus. Ohne Schmierung würden die Spitzen dieser Berge zerbröseln und nicht lange funktionieren. Eine gute Schmierung, besonders unter Druck, hält diese Berge und Täler unter einem minimalen Abstand, so dass die gegenüberliegende Flächen über den Ölfilm hinweggleiten. So soll es sein. Beim Anlaufen ein Motors ist aber noch kein Öldruck vorhanden. Die Tribologie-Fachgelehrten (Tribologie ist die Lehre von der Reibung) sprechen da von drei Phasen: der Trockenreibung, der Mischreibung und dann noch von der hydrodynamischen Reibung. Das Letztere möchten wir bei den Reibflächen erreichen, denn nur dann findet die Reibung nicht mehr an den metallischen Flächen statt, sondern nur noch im Ölfilm.

Allgemein gesehen gibt es noch weitere Typen von Ölpumpen wie die Zahnrad-, Flügel- oder Exzenter-Zahnradpumpen (letztere auch Mondsichel- oder Sichelpumpe genannt). Aber weil die mit dem Mini nichts zu tun haben, brauchen wir die auch nicht weiter zu betrachten.

Öldruck
Irgendwo habe ich oben schon den Öldruckregler genannt. Der besteht einfach nur aus einem Kolben, der auf einer Schraubenfeder sitzt, und der Schraube, die das Alles im Motorblock befestigt.


Ab einem bestimmten Druck drückt der Kolben auf die Feder und gibt dem Öl einen Kurzschluss in den Ölsumpf frei, so dass immer ein bestimmter Öldruck im System vorhanden ist. Zu wenig Öldruck ist schlecht, zuviel aber auch. Übermäßgier Öldruck ist Engerievergeudung, die wir uns nicht erlauben können. Verschiedene Stellen am Motor benötigen einen anderen Öldruck als andere. Der Öldruckmesser, der aber nicht bei allen Modellen eingebaut war, misst genau ein wenig über bzw. in Stromrichtung hinter dem Druckregler. Normalerweise sollte der Druck 3 bis 4 bar betragen, bei höheren Drehzahlen etwas darüber. Abhängig ist der Öldruck auch von der Ölsorte (sprich Viskosität) und von der Temperatur. Wichtig neben dem Öldruck ist aber auch der Volumenstrom des Öls, denn weitere Aufgaben des Öls neben der Schmierung sind die Kühlung und der Abtransport vom Verbrennungsrückständen etc. Der Volumenstrom ist aber ein Konstruktionsmerkmal, auf den wir keinen Einfluss haben.

Computational Fluid Dynamics CFD

Ich spiele ja schon seit einiger Zeit mit CAD etc. herum. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Strömungsmechanik.

Ich habe in FreeCAD ein Modell eines Einlasskanals, Brennraum und Teil des Zylinders dargestellt. Da FreeCAD auch ein CFD-Modul besitzt, habe ich es einfach mal ausprobiert. Die Einströmgeschwindigkeit oben rechts ist 30 m/s, was im Laufe eines Ansaugvorgangs durchaus realitisch ist. Angezeigt wird die Strömungsgeschwindigkeit, die in der Strömungsmechanik oft als Geschwindigkeit U angegeben wird.

Hier die Simulation als animated gif-Bild:


Der nächste Schritt soll sein, Ventilführung und Ventil in das Modell einzubeziehen.

Das Ventil in die Simulation einzubeziehen, hat funktioniert; der Ventilhub beträgt 10 mm und die Einströmgeschwindigkeit 30m/s. Es ist klar, dass das Ventil für die Strömung ein Hindernis darstellt, was gut zu sehen ist.

Die Laufzeit des Rechners um die Strömung zu simulieren hat viele Stunden gebraucht. Der Rechner kommt hier zu seiner eigentlichen Aufgabe, nämlich zu rechnen. Die Ergebnisse sieht man im Folgenden:

Einströmung Sicht von der Seite
Einströmung von oben auf der Höhe des Ventils gesehen

 

Hier die Animation der Strömung und der Strömungsvektoren (Vektoren haben eine Größe und eine Wirkungsrichtung)


Die oben gezeigten animierten Bilder sind Simulationen, nicht das richtige Leben! Selbst mit den schnellsten und teuersten Rechnern bleiben solche Berechnungen Simulationen. Als Strömungsmedium habe ich Luft genommen. Bei Luft-/Benzin-Gemischen ist die Dichte (die spezifische Masse) des Fluids (Flüssigkeiten und Gase sind Fluide) eine andere, bzw. sind die winzigen Benzintröpfchen eine Flüssigkeit und verhalten sich träger als Gas-Partikel.

Trotzdem, finde ich, dass hier einmal ein Blick in den Strömungskanal einschließlich Zylinder gemacht werden kann, was sonst verborgen bleibt. Grundlage war hier das CAD-Modell für einen von mir modifizierten Zylinderkopf, bei dem ich den Einlasskanal mit Flüssigsilikon ausgegossen habe. Von diesem Gussabdruck habe ich die Maße mit einem Mess-Schieber abgenommen.

Was können wir aus diesen Simulationen ableiten?

Zunächst sieht man, dass die Hauptströmung vom Ansaugkanal etwa 45° in Fahrzeugrichtung erfolgt und dass auch die Strömung um das Ventil hauptsächlich in dieser Richtung ist. In Richtung des Kanals ist die Strömung um das Ventil nur sehr gering.

Dann erkennt man, dass die Verwirbelung des Fluids sehr gut ist, und somit ein gutes Durchmischen von Sprit und Luft vorhanden ist.

Die Seitenansicht hat mir gezeigt, dass die Vorderkante des Brennraums unbedingt gebrochen werden sollte und nicht scharfkantig gelassen werden darf, denn in diesem Bereich ist die Strömungsgeschwindigkeit recht hoch, was durch eine scharfe Kante behindert würde.

Das nächste Ziel ist, diesen Silikonabdruck mit einem 3D-Scanner einzulesen.

Außerdem wäre es schön, wenn in Abhängigkeit des Ventilhubs und des durch den nach unten gehenden Kolbens erzeugte Unterdruck ein Volumenstrom, also Volumen pro Zeiteinheit (z.B. Liter pro Minute), errechnet werden könnte.

Hier ein mit LibreOffice-Calc erzeugtes Diagramm der tatsächlichen Kolbengeschwindigkeit bei einer Kurbelwelle und eine Pleuel vom 1275er Motor, denn diese Maße gehen in die Berechnung der Geschwindigkeit ein, Parameter ist die Motordrehzahl in [1/min]:

Es ist nur eine halbe Umdrehung eingezeichnet, weil die andre Hälfte ist spiegelverkehrt auf der negativen Seite, weil die Geschwindigkeit dann in die entgegengesetze Richtung zeigt und deshalb negativ ist.

Die Kurve ist keine reine Sinus-Kurve, weil der Kolben der Kreisbewegung der Kurbelwelle über das Pleuel folgt und deshalb eine andere Geometrie hat.


Das obige Beispiel betrifft die Innenströmung. Interessant ist aber auch die Außenströmung, z.B. um eine Karosserie herum. In Ermangelung eines vernüftigen Mini-3D-Modells als ein solides virtuelles Teil blieb nur übrig ein 2D-Modell zu testen. Hierfür wurde irgendein 3D-Modell in der Mitte durchgeschnitten und die Silhouette der äußeren Form nachgezeichnet. Alles geschah hier wiederum in FreeCAD und dem entsprechenden CFD-Modul, das dort enthalten ist, das CFDoF heißt. Im Klartext heißt das CFD open FOAM. Und dieses open FOAM ist ein freies Lösungsprogramm für Strömungsprobleme, das auch in professionellen CAD-Programmen verwendet wird. Eine Abwandlung davon ist BlueCFD, das es möglich macht, open FOAM auf einem Windows-PC zu nutzen, weil es ursprünglich nur für Linux vorgesehen ist.

Die Größenverhältnisse sind wirklichkeitsnah, denn die Zeichnung wurde auf die Länge von etwas mehr als 3000 mm bezogen, also so lang wie ein Mini in der Realität auch ist. Die Anströmgeschwindigkeit Ux ist 100 km/h, was etwa 27 m/s entspricht. Dieser 2D-Kanal ist 5 m hoch und 15 m lang.
Die Wirbelsimulation ist in allen CFD-Programmen nur schwer nachzubilden. Hier wurde das RANS-Modell (Reynolds Averaged Navier Stokes) zur Simulation der Wirbel genuzt. Irgendwann wird bestimmt das LES-Modell (Large Eddy Simulation) zur Verfügung stehen, das die Modellierung noch ein wenig weiter an die wirkliche Wirbelbildung heranbringt.

Wirkliche Erkenntnisse kann man nun aus dem Bild nicht unbedingt erhalten, aber interessant ist sicherlich, dass an den Ecken die Strömungsgeschwindigkeit am höchsten ist, gemäß dem Farbdiagramm unten in den Bereich der 60 m/s (216 km/h) und mehr. Trügerisch sind die Strömungsverhältnisse unter dem Fahrzeugboden, denn in Wirklichkeit ist es dort mehr zerklüftet als im CAD-Modell, und die Strömung ist nicht so glatt wie hier gezeigt.

Weiteres Testen mit dem Modell sollte die Wirbelbildung zeigen, was hier auch mehr oder weniger gelungen ist.

Der nächste Schritt sollte eine 3D-Simulation sein. Aber im gesamten Internet gibt es kein 3D-Mini-Modell als solides Teil, sondern nur Schalenmodelle, die auch noch Fehler im Flächengitter aufweisen, so dass man daraus kein solides Modell erstellen kann. Abwarten!

RKM1115E 2330

Die oben angegebene Zeichenfolge ist eine Motornummer. Ich werde hier unter dieser Rubrik so nach und nach in loser Folge den Aufbau des Motors mit dieser Motornummer beschreiben. Es handelt sich um einen Motor mit 1275 cm³ Hubraum.

Bei Ebay konnte ich diesen Rumpfmotor für ca. €110,- ersteigern. Er stand in der Nähe von Frankfurt, und weil so ein Motor für den Versand viel zu schwer ist, habe ich ihn persönlich abgeholt. Auf den Fotos sah dieser Motor würdig aus, wiederbelebt zu werden. Was mir besonders gefiel waren die zwei Gewindebohrungen links und rechts, die darauf hindeuteten, das ein Kopf mit elf Stehbolzen montiert werden könnte.

103 rkm1115e_2330_f03
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Meine Absicht ist, diesen Motor wieder in einen Rennmotor mit 1380 cm³ zu verwandeln.

Die Frage war zunächst natürlich, was für ein Motorblock es war. Die Motornummer gibt ein wenig Aufschluss, denn die Buchstaben 'RKM' deuten darauf hin, dass es ein Austauschmotor von Unipart war. Unipart war einmal die Ersatzteil-Abteilung von Leyland/Rover, und dieser Motor war von Unipart, bzw. dessen Vertragspartner, auf einem Gebrauchtteil neu aufgebaut worden (ein sog. "Silver-Seal-Motor", neue Motoren wurden als Gold-Seal bezeichnet). Die Ziffernfolge 1115E sagt aus, dass dieser Motor nicht für einen Mini bestimmt gewesen ist, denn diese hatten eine andere Ziffernfolge. Es könnte sein, dass der Motor für einen Austin/Morris 1300 oder Metro, Montego oder sowas gewesen ist. Das spielt aber keine Rolle, denn mit der richtigen Kurbelwelle passt er auf jeden Fall auf ein Mini-Getriebe. Es handelt sich also um einen A-Serie-Motor, kein A-Plus, denn die Verrippung des Blocks wie beim A-Plus war nicht vorhanden.

Da der Motor unten offen war, konnte man auch die Teile-Nr. der Kurbelwelle erkennen. Es war eine CAM6232, also eine Kurbelwelle für den A-Plus-Motor mit den Entlastungsnuten an den Lagerzapfen. Das lässt wiederum darauf schließen, dass die Kurbelwelle später ausgetauscht worden sein muss. Das spielt auch keine Rolle, denn die Maße der Kurbelwellen stimmen überein. Ob diese Kurbelwelle noch brauchbar ist, wird sich beim Ausbau zeigen. Der Konus, auf dem die Schwungscheibe sitzt, schien nicht mehr so ganz okay. Aber das wird noch genauer untersucht.
Was noch erkennbar war, sind die Kolben, die die Hepolite-Nr. 20142 eingestempelt haben, was bedeutet, dass das Volumen der Kolbenmulde 10 cm³ ist. Da kein Übermaß in den Kolben eingedrückt ist, muss es sich um eine Standard-Bohrung handeln. Von außen erkennbar war noch, dass die Steuerkette mit einem Kettenspanner ausgerüstet ist, also mit einem großen Steuergehäusedeckel.

Die nächste Hürde wird sein, die Stehbolzen auszudrehen, denn die sind ziemlich festgerostet und bewegen sich keinen Millimeter.

Man kann wegen des Blitzes auf dem Foto die Flamme nicht erkennen, aber so ein kleiner Gasbrenner reicht aus um das Metall um den Stehbolzen so weit zu erwärmen (und zu dehnen), dass sich die Bolzen herausdrehen lassen, auch wenn sie evtl. Jahrzehnte in der Bohrung gesteckt haben.

Nach dem Zerlegen bestätigte sich die Annahme, dass es sich um einen Block der Austin/Morris 1300-Serie handel muss, eigentlich sogar einem 1300GT, denn der hatte auch die 10 Stehbolzen plus einer Schraube für den Zylinderkopf.

Außerdem wurden beim Erneuern des Blocks bei Unipart neue Zylinderlaufbuchsen eingezogen. Deshalb auch die Kolben ohne Übermaß.

Nun, muss geprüft werden, ob der Block auf 1380 cm³ aufgebohrt werden kann. Wenn nicht, dann wenigstens auf 1293 cm³, was dann ein Übermaß von 0.020 Zoll bedeutet. Das sollte auf jeden Fall auch mit den Laufbuchsen gehen.

Die weitere Bestandsanalyse ergab, dass die vordere zusätzliche Bohrung mit einem viel zu kleinen Gewindeeinsatz "repariert" worden ist.

Dieser Einsatz wurde herausgebohrt und wieder ein 3/8 Zoll UNC-Gewinde hineingeschnitten. Sollte sich herausstellen, dass das neu geschnittene Gewinde nicht ausreichend tragen sollte, wird ein Heli-Coil, bzw. in diesen Falle ein Bear-Coil, eingesetzt. Warten wir einmal ab.

Nun, ich habe mich entschlossen jetzt den Baer-Coil einzusetzen, weil es jetzt sehr einfach ist anstatt nachdem der Motor eingebaut ist und man dann erst feststellt, dass der Stehbolzen nicht richtig fest sitzt oder die Gewindegänge herausgezogen werden.

Das ist also der BearCoil-Satz für das 3/8 UNC-Gewinde

Es besteht aus:

  • einem Bohrer 9,9mm zum Aufbohren der defekten Gewindes,
  • einem Gewindeschneider, der aber nicht weiter spezifiert ist, außer dass 3/8 UNC darauf steht, was natürlich nicht wirklich richtig ist, weil 3/8 UNC ja erst nach dem Einsatz so ist,
  • das Eindrehwerkzeug für die Gewindespulen
  • und die Gewindeeinsätze selbst
Zunächst muss das Loch aufgebohrt werden. Danach wird es ein wenig angesenkt, damit der Gewindebohrer besser angesetzt werden kann.


Vorher mit einem kleinen Winkel den Gewindebohrer so einstellen, dass er genau senkrecht schneidet.
Den Gewindeinsatz mit dem Einsetzwerkzeug hineindrehen. Wenn der Einsatz tief genug sitzt, zurückdrehen, dabei bricht das untere Teil ab.
Das Gewinde ist fertig, der Stehbolzen ist genau senkrecht. Und laut Beschreibung des BearCoils ist das Gewinde stärker als ohne Einsatz.

Jetzt ist es auch an der Zeit die Nockenwellenlager zu entfernen.
Bisher habe ich mit einem Austreiber kläglich versucht die Lager herauszuschlagen, was zwar immer funktionierte aber eher unfachmännisch gewesen ist.
Aus diesem Grund habe ich mir ein neues Werkzeug zugelegt, mit dem man die Lager sehr elegant entfernen kann:

Die Technik funktioniert so, dass die Aufsätze viergeteilt sind. Auf der kurzen Stange ist ein gleiches Element wie oben links die großen. Schraubt man die Mutter (oben rechts) ein, dehnt sich ein Gummiring, der wiederum die Segmente auseinanderdrückt. Diese sind also stufenlos verstellbar, so dass die Spreizung der Segmente so gewählt werden kann, wie für ein Lager notwendig. Bei den Mini-Motoren größer 850 cm³ sind drei Nockenwellelager vorhanden, zwei sind fast gleich groß und einer ein wenig kleiner. Für das kleinere Lager muss die Stange ohne Aufsatz gewählt werden, denn die anderen sind zu groß.

Mit der Schraube wird der Aufsatz so weit auseinandergedrückt, dass gerade der Außendruchmesser eines Lagers erreicht wird. Ein Kunststoffkegel wird als Führung auf das entgegengesetzte Lager gesetzt und auf die Verlängerung der kurzen Stange wird kräftig mit dem Hammer geschlagen. Nach und nach wird so das Lager herausgetrieben.

Die Steuerkette

Die A-Serie-Motoren wie sie auch im Mini eingebaut sind treiben von der Kurbelwelle normalerweise über eine Kette die Nockenwelle an. Auf einer Seite hier ist beschrieben, wie von einer Steuerkette auf einen TRIGER-Riemenantrieb umgerüstet wurde, aber die Steuerkette ist eben der Standard-Antrieb in diesen Motoren.

Die einfachen Modelle, seltsamerweise waren die ersten Modelle vom 1275GT damit ausgerüstet, ist eine einfache Steuerkette (Simplex) eingebaut, d.h. eine einzige Reihe von Kettengliedern. Ab 1974 wurden 1275GT-Motoren auch mit doppelter Steuerkette ausgeliefert. Die leistungsstärkeren Cooper-S-Modelle hatten durch die Bank eine doppelte Kette montiert (Duplex). Hier liegen zwei Kettenglieder nebeneinander. Die doppelten Steuerketten können mehr Drehmoment übertragen, sind allerdings schwerer (haben auch ein höheres Massenmoment bei Rotation) und benötigen mehr Platz im Steuergehäuse.

Das treibende Kettenrad, also das auf der Kurbelwelle, hat zwanzig Zähne, während das getriebene Nockenwellenrad vierzig Zähne hat. Das ist auch natürlich, weil die Nockenwelle in der halben Kurbelwellendrehzahl dreht. Das Übersetzungverhältnis i ist also gleich 2.

Zur Verbindung dieser Kettenräder wird eine Kette mit 52 Gliedern benötigt, die 26 innere und 26 äußere Glieder besitzt, unabhängig davon, ob es eine Simplex- oder Duplexkette ist.

Die Maße aller Ketten sind genormt. Es gibt zwei Normungen auf der Welt für Ketten, und das sind die europäische Bauart nach DIN8187 in einfach, zweifach und dreifach Rollenketten.

Die andere Norm ist die US-amerikanische ASME-ANSI (American Society of Mechanical Engineers, bzw. American National Standards Institure). Diese Norm geht bis zu 5-fach Rollenketten.

Für den Mini kommen die DIN8187-Rollenketten mit der Bezeichnung B6-1 für die Simplex-Kette und die B6-2 für die Duplex-Kette in Frage. B6 sind die Maße und -1 eine Simplex-Kette. Es muss Typ E sein, denn die haben gerade Laschen.

Obwohl die Daten im Normenblatt in Millimeter angegeben werden, sind interessanterweise einige metrische Daten von zölligen Maßen abgeleitet. So z.B. ist der Abstand der Rollen (Teilung) 9,525 mm was ziemlich genau ⅜ Zoll entspricht, oder der Durchmesser der Rollen selbst mit 6,35 mm = ¼ Zoll.

Nun aber zu der Frage, welche Marke man nehmen soll. Es gibt viele gute Markenhersteller von Rollenketten. RUD sind bei Motorradketten weltbekannt. Serienausrüster für die Minis war der Hersteller Renold. In den Mini-Foren ließt man oft die Marke IWIS, die die besten sein sollen. Nun, hier muss man sagen, dass selbst IWIS Ketten in verschiedenen Qualitätsstufen anbietet: JWIS (mit ‹J› geschrieben), ELITE, EUROCHAIN und ecoplus. Die Serie JWIS hat wohl die höchsten Qualitätstandards etc. Was ich so recherchiert habe, behauptet jeder Hersteller die besten Ketten der Welt zu produzieren.

JWIS-Ketten fertig konfektioniert für die Länge in den Mini-Motoren kosten ziemlich viel Geld, da sie offenbar nicht in den einschlägigen Katalogen enthalten sind und somit sozusagen Sonderanfertigungen sind. Unkonfektionierte Ketten, d.h. Meterware, sind dagegen viel preiswerter zu erhalten, auch in der höchsten Qualitätsstufe. Warum also nicht selber konfektionieren und Meterware auf die benötigte Länge kürzen? Minispares in London bietet sogar Steuerketten mit Kettenschloss an. Warum soll eine Kette mit Kettenschloss (offiziell heißen diese Teile «Verbindungsstücke») nicht die gleichen Lasten aushalten als ohne, wenn das Verbindungsstück und vor allem die Haltefeder richtig montiert wird?

Bilder sagen mehr als tausend Worte, sagt man, und deshalb stelle ich hier eine Fotostrecke vor, in der die Einzeltätigkeiten abfolgen.

Ich habe mir verschiedene Kettenwerkzeuge beschafft, die aber für die Erledigung der Arbeit keinesfalls notwendig sind, denn es reicht eine Feile und ein Hammer mit einem Austreibdorn um die Kette zunächst einmal von der Meterware zu trennen. Immer darauf achten, dass 26 Innenglieder abgezählt werden müssen, denn das Verbindungsglied (Kettenschloss) ist immer ein Außenglied.

Verschiedene Kettenwerkzeuge:

Eins von JWIS selbst, links, und dann ein kompletter Satz von Ebay:

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Das 26. Außenglied muss entferntwerden. Hier mit dem Spezialwerkzeug. Da die Stifte der Kette genietet sind, oder besser, an beiden Seiten gestaucht sind, damit sie halten, empfiehlt es sich, diese Stauchung an einem Ende weg zu schleifen oder zu feilen, damit der Stift herausgedrückt werden kann ohne die Bohrungen im Innenglied zu beschädigen.

Danach muss man zwei Enden mit Innengliedern haben, und zwar 26 Stück an Anzahl, was bedeutet, dass es 25 Außenglieder gibt. Wenn an einem Ende noch ein Außenglied sein sollte, muss es auch abgetrennt werden, aber dabei immer Anzahl 26 für Innenglieder beibehalten. Die beiden Innenglieder an den jeweiligen Enden müssen nun mit dem Verbindungsstück zusammegesteckt werden.
Das Verbindugsstück besteht bei Duplexketten aus vier Teilen:

  • Außenglied mit zwei Stiften
  • ein Innenglied (entfällt bei Simplex)
  • ein Außenglied
  • Stahlfeder
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Die Stifte haben jeweils eine Nut, in die die Feder passt. Die Stahlfeder muss so montiert werden, dass die Öffnung entgegen der Drehrichtung der Kette plaziert ist, also das geschlossene Ende in Drehrichtung. Fast alle Motoren drehen links herum, wenn man von der Kupplungsseite auf die Steuerseite schaut. Wenn man also beim Serie-A-Motor auf die Steuerseite schaut drehen die Räder rechts herum, und so muss dann auch die Feder mit der geschlossenen Seite in diese Richtung eingebaut werden.


Wenn alles richtig gemacht wurde, kann einem Einbau nichts mehr im Wege stehen.

Den Text über die selbstgefertigte Riemenscheibe habe ich wieder entfernt, da sich diese Riemenscheibe im Wettbewerbsfahrzeug nicht bewährt hat. Offenbar ist der Übergang von der Stahlnabe zum Aluminium der restlichen Scheibe nicht so fest wie er sein sollte. Das liegt evtl. daran, dass zum Einen die Drehzahl der Scheibe viel höher im Kraftfahrzeug ist als z.B. bei einer Anwendung mit einem niedrig drehenden Elektromotor. Zum Anderen ist es im Motorbereich sehr heiß, so dass die unterschiedlichen Ausdehnungen von Stahl und Aluminium hier den Übergang des Gussmaterials brüchig werden lassen. Also als Ergebnis: diese Zwei-Materialien-Keilriemenscheiben sind für den hier beschriebenen Zweck nicht ganz geeignet.

Der PROFORM Generator

Im Bereich Race Report wurde bereits erwähnt, dass eine Neuerung der Umbau auf diesen Generator mit nur einem Anschluss erfolgt ist.

Eigentlich gibt es keinen vernüftigen Grund von den Lucas-Generatoren auf einen anderen zu wechseln. Der PROFORM-Generator sieht vielleicht ein wenig besser aus (das Gehäuse ist gleich mit dem von Nippon-Denso-Generatoren wie sie auch für z.B. Kubota Kleingeräte wie Rasenmäher, den Mini-Baggern oder den Daihatsu Cuore verwendet werden) und wiegt nur knapp drei Kilogramm. Bei Proform werden die Geräte gemessen und eingestellt und man bekommt ein Leistungsdiagramm mitgeliefert.

Die Einbaulage schien mir so wie auf dem Bild gezeigt am Besten möglich zu sein. Hierzu musste aber obere Haltepunkt um einige Millimeter abgefräst oder abgefeilt werden, damit die Keilriemenebene sich auf der gleichen Höhe befindet wie die Kurbelwellen- und Wasserpumpenscheibe.

Die Halterung unten musste auch neu konzipiert werden. Dabei wurde eine Stange mit Rechts-/Linksgewinde genommen mit den entsprechen Kugelköpfen. Die Kontermuttern mussten natürlich auch jeweils ein Links- und Rechtsgewinde haben. Die Abstützung kann stufenlos verstellt und somit der Keilriemen gespannt werden.

2022-02-09 (5)kl
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2022-02-09 (6)kl
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Ich fand die Reimenscheibe, die bei dem Generator dabei war viel zu klein. Sie ist viel kleiner als die Kurbelwellenriemenscheibe, die ja das antreibende Element ist. Wenn der Motor beispielsweise 6000/min dreht, würde sich der Generator mit der kleinen Scheibe viel schneller drehen. Aus dem Internet habe ich dann eine größere Scheibe bestellt, die aber mit 17 mm Zapfendurchmesser etwas zu groß ist (Wellendruchmesser des Generators 15 mm). Aber im Internet gibt es Reduzierbuchsen mit dem Innendurchmesser von 15 mm und Wandstärke von 1 mm, was passen sollte. Eine Sache ist aber noch zu bearbeiten, denn diese Buchse ist breiter als die Höhe der Bohrung, d.h. also abdrehen des Überschüssigen Teils auf der Drehbank.

2021-07-28 (3)kl
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2021-07-28 (4)kl
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Wenn die Scheibe schon mal in der Drehbank festgeklemmt ist, kann man auch gleich einmal die Nabe ein wenig verkleinern.

Ein weiteres Feature dieser Mini-Generatoren ist, dass sie nur mit einem Kabel angeschlossen werden. D.h. dass es keine Vorerregung über die Ladekontrollleuchte gibt, und man diesen ganzen Zweig der Verdrahtung entfernen kann. Es heißt auch, dass das Strom-Plus direkt an den Magnetschalter und dann weiter zur Batterie geht. Um einen besseren Überblick über die Spannungsverhätnisse im Auto zu haben, habe ich deshalb ein Voltmeter als Zusatzinstrument eingebaut, was meiner Meinung nach besser ist als diese Ladekontrollleuchte, die nur für Unruhe sorgt, wenn sie mal angeht.

Zum Generator wird ein Mess-Datenblatt geliefert, die alle nötigen Angaben üben Auslieferungs-Zustand des Generators hat:

Proform Diagramm 50A kl
Proform Diagramm 50A kl
Denso 40A kl
Denso 40A kl

Links ist die Messung des Proform-Generators.

Etwas später habe ich mir dann einen Denso-Generator hier in Deutschland bei der Firma Woospa gekauft, der dasselbe Gehäuse hat und mit 40 Ampere Ladestrom gekennzeichnet ist. Auch hier bekommt man ein Testblatt für den Generator. Man sieht rechts, dass die Messwerte fast identisch sind und nur durch die Serienstreuung erklärt werden können. Allerdings kostet der Woospa-Generator weniger als ein Drittel des Preises von Proform.

Hier abschließend die Zeichnung des Generators mit allen wichtigen Dimensionen:

5.67" = 144 mm; 5.43" = 138 mm