Zahnriemen: Unterschied zwischen den Versionen
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| − | Der Zahnriemenantrieb kann ohne besondere Schmierung und mit geringem Geräusch und Gewicht Kurbelwelle und meist obenliegende Nockenwelle(n) formschlüssig (Übersetzung 2 : 1) verbinden. Dieser Formschluss muss während der gesamten Lebensdauer erhalten bleiben. Denn wird nur ein Zahn übersprungen, so ändern sich zumindest die Steuerzeiten. Bei manchen Motoren (besonders Dieselmotoren) kommt es dann schon zu zerstörerischen Kontakten zwischen Kolben und Ventil(en) | + | Der Zahnriemenantrieb kann ohne besondere Schmierung und mit geringem Geräusch und Gewicht Kurbelwelle und meist obenliegende Nockenwelle(n) [[formschlüssig]] ([[Übersetzung]] 2:1) verbinden. Dieser [[Formschluss]] muss während der gesamten Lebensdauer erhalten bleiben. Denn wird nur ein Zahn übersprungen, so ändern sich zumindest die Steuerzeiten. Bei manchen Motoren (besonders Dieselmotoren) kommt es dann schon zu zerstörerischen Kontakten zwischen [[Kolben]] und Ventil(en). |
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| + | Auf der Innenseite des Riemens sind, ähnlich einer Kette, Zähne aus Gummi (Neopren) oder Kunststoff (Polyurethan) ausgeformt, die in ein spezielles Zahnrad eingreifen. Zumindest je ein Führungsbord auf verschiedenen Seiten der Zahnriemenräder verhindert, dass der Zahnriemen das Rad seitlich verlässt oder am Motorgehäuse scheuert und immer schmäler wird, bis er am Ende durchreißt. Inzwischen sind die Zahnräder nicht mehr immer kreisrund, sondern reagieren durch eine leicht ovale Form auf die unterschiedlichen Kräfte z.B. von Pumpedüse-Dieselmotoren. Unerwünschte Schwingungen des Zahnriemens werden dadurch verhindert. Die Ovalität ist bei Arbeiten an der Motorsteuerung zu beachten. | ||
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| + | Wenn es der Hersteller nicht ausdrücklich anders vorschreibt, sollte der Zahnriemen auf der Zugseite gestrafft werden, um die Stellung der Kurbel- zur Nockenwelle nicht zu verändern. | ||
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Die Montage eines neuen Zahnriemens kann zum Problem werden. Kaum hat man ihn korrekt aufgelegt, scheint es so als sei er zu kurz. | Die Montage eines neuen Zahnriemens kann zum Problem werden. Kaum hat man ihn korrekt aufgelegt, scheint es so als sei er zu kurz. | ||
| − | Bei längerem Betrieb längt sich der Zahnriemen ein wenig und sorgt für eine Verstellung der Ventilsteuerzeiten in Richtung "spät", da die Nockenwelle der Kurbelwelle stärker hinterherläuft. Dies kann bei einem Konus zwischen Nockenwellenrades und Nockenwelle durch Umsetzen im Rahmen des Wartungsdienstes ausgeglichen werden. Das Nockenwellenrad kann also nicht mehr nur in einer Stellung montiert werden. | + | Bei längerem Betrieb längt sich der Zahnriemen ein wenig und sorgt für eine Verstellung der Ventilsteuerzeiten in Richtung "spät", da die Nockenwelle der Kurbelwelle stärker hinterherläuft. Dies kann bei einem Konus zwischen Nockenwellenrades und Nockenwelle durch Umsetzen im Rahmen des Wartungsdienstes ausgeglichen werden. Das Nockenwellenrad kann also nicht mehr nur in einer Stellung montiert werden. |
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Diese Tatsache kann man sich bei der Montage eines vermeintlich zu langen Zahnriemens zunutze machen. Man dreht die Befestigungsschraube für das Rad auf der Nockenwelle so weit wie möglich heraus und kippt das Nockenwellenrad so, dass sich der Zahnriemen auflegen lässt. | Diese Tatsache kann man sich bei der Montage eines vermeintlich zu langen Zahnriemens zunutze machen. Man dreht die Befestigungsschraube für das Rad auf der Nockenwelle so weit wie möglich heraus und kippt das Nockenwellenrad so, dass sich der Zahnriemen auflegen lässt. | ||
| + | == Vergleich mit der Steuerkette == | ||
| + | Es gibt noch eine andere Variante die Ventile zu [[steuern]], nämlich mit Hilfe von einer [[Steuerkette]]. Die Aufgabe der Steuerkette ist eine besonders exakte Einhaltung der Steuerzeiten garantiert, zumindest im Neuzustand, die Steuerkette. Für sie gibt es kaum Bewegungsfreiheit, wird sie doch auf beiden Seiten exakt geführt. Auch wenn sie sich im Laufe des Betriebs etwas längt, der vom Öldruck betätigte Kettenspanner gleicht es aus und vermeidet so Schwingungen. | ||
| + | Die früher häufig vorkommende zweireihige (Doppelrollen-)Kette ist durch die einreihige abgelöst worden. Nicht immer werden beide obenliegenden Nockenwellen von einer einzigen Kette angetrieben. Bei der häufigen Variante mit zwei Ketten können diese beiden oder mehr auch hintereinander geschaltet sein. Hier sind dann auch zwei hydraulische Kettenspanner nötig. Hier zeigt sich dann endgültig ein weiterer Vorteil zum Zahnriemenantrieb, der dies mit seiner z.T. besonderen Breite nicht kann. | ||
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Auch das letzte Beispiel kann vom Zahnriemenantrieb nicht nachgeahmt werden. Hier ist eine zweireihige Kette so mit zwei doppelten Antriebsrädern für die Nockenwellen kombiniert, dass deren Durchmesser deutlich größer als ihr Abstand zueinander sein kann. Damit wird der Durchmesser am halb so großen Kurbelwellenrad etwas größer und damit günstiger. Die Kette muss einen weniger engen Kreisbogen durchlaufen und es sind mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff. | Auch das letzte Beispiel kann vom Zahnriemenantrieb nicht nachgeahmt werden. Hier ist eine zweireihige Kette so mit zwei doppelten Antriebsrädern für die Nockenwellen kombiniert, dass deren Durchmesser deutlich größer als ihr Abstand zueinander sein kann. Damit wird der Durchmesser am halb so großen Kurbelwellenrad etwas größer und damit günstiger. Die Kette muss einen weniger engen Kreisbogen durchlaufen und es sind mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff. | ||
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== Fragen == | == Fragen == | ||
| − | Was bedeutet die Übersetzung 2:1? | + | 1. Was bedeutet die Übersetzung 2:1? |
| − | Woraus besteht ein Zahnriemen | + | 2. Woraus besteht ein Zahnriemen? |
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| + | 3. Was sind die Vorteile eines Zahnriemens im Vergleich zur Steuerkette? | ||
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Aktuelle Version vom 28. Februar 2021, 12:25 Uhr
| Zahnriemen | ||
|---|---|---|
| vernetzte Artikel | ||
| Motorsteuerung | Zahnriemenwechsel | |
Dieser Artikel geht insbesondere auf den Kfz-Bereich ein. Für die umfassende Betrachtung im Bereich Entwicklung & Konstruktion s. Artikel Synchronriemen.
Inhaltsverzeichnis
Warum Zahnriemen?
Der Zahnriemenantrieb kann ohne besondere Schmierung und mit geringem Geräusch und Gewicht Kurbelwelle und meist obenliegende Nockenwelle(n) formschlüssig (Übersetzung 2:1) verbinden. Dieser Formschluss muss während der gesamten Lebensdauer erhalten bleiben. Denn wird nur ein Zahn übersprungen, so ändern sich zumindest die Steuerzeiten. Bei manchen Motoren (besonders Dieselmotoren) kommt es dann schon zu zerstörerischen Kontakten zwischen Kolben und Ventil(en).
Der Aufbau des Zahnriemens
Der Zahnriemen besteht aus Kunststoff, der im Zugstrang durch Glascord (früher Stahldraht) und an dessen Rücken durch Polyamidgewebe verstärkt ist. Eine temperaturbeständige Zwischenschicht sorgt für gute Zusammenarbeit der beiden. Zusätzlich ist ein bestimmtes Gewebe - ebenfalls aus Polyamid - in den Zähnen verarbeitet.
Die Funktion des Zahnriemens
Mit dem Zahnriemen können auch andere Aggregate (z.B. die Kühlmittelpumpe) kraftschlüssig angetrieben werden. Er wird bei weniger drehmomentstarken Motoren (z.B. Motorrad) auch im Antriebsstrang verwendet. Der Raum, in dem der Zahnriemen arbeitet, muss - anders als bei der Steuerkette - nicht zur Außenwelt hin abgedichtet sein. Ihm reicht oft eine leichte Kunststoff-Abdeckung als Schutz. Durch die Möglichkeit von hohen Drehzahlen, seiner Laufruhe und nicht zuletzt durch den Preis ist der Zahnriemen eine Alternative zu Antriebsketten. Als Nachteile gegenüber Ketten sind die schlechtere Temperaturbeständigkeit und die geringere Lebensdauer zu nennen.
Auf der Innenseite des Riemens sind, ähnlich einer Kette, Zähne aus Gummi (Neopren) oder Kunststoff (Polyurethan) ausgeformt, die in ein spezielles Zahnrad eingreifen. Zumindest je ein Führungsbord auf verschiedenen Seiten der Zahnriemenräder verhindert, dass der Zahnriemen das Rad seitlich verlässt oder am Motorgehäuse scheuert und immer schmäler wird, bis er am Ende durchreißt. Inzwischen sind die Zahnräder nicht mehr immer kreisrund, sondern reagieren durch eine leicht ovale Form auf die unterschiedlichen Kräfte z.B. von Pumpedüse-Dieselmotoren. Unerwünschte Schwingungen des Zahnriemens werden dadurch verhindert. Die Ovalität ist bei Arbeiten an der Motorsteuerung zu beachten.
Wartung
Besonders wichtig ist auch die korrekte Spannung. Inzwischen gibt es dafür sogar elektronisch-akustische Messgeräte.
Zumindest bei älteren und bei Pumpedüse-Motoren müssen Zahnriemen in regelmäßigen Intervallen (ca. 60.000 - 120.000 km) am besten zusammen mit der Spannrolle gewechselt werden. Bei allen anderen hängt diese Vorschrift vom Hersteller ab. Langfristig angestrebt ist jedenfalls der Zahnriemen mit Motorlebensdauer. Beim Wechsel ist es wichtig, die gleiche Qualität wie bei der Erstausrüstung zu verwenden. Die Form der Zähne kann sich erheblich unterscheiden und muss natürlich zu den verbleibendenden Rädern auf der Kurbel- und Nockenwelle passen. Der gleiche Zahnriemen sollte bei der Montage nicht in seiner Laufrichtung geändert werden. Oft ist diese auch vorgeschrieben.
Wichtig
Wenn es der Hersteller nicht ausdrücklich anders vorschreibt, sollte der Zahnriemen auf der Zugseite gestrafft werden, um die Stellung der Kurbel- zur Nockenwelle nicht zu verändern.
Montage des Zahnriemens
Die Montage eines neuen Zahnriemens kann zum Problem werden. Kaum hat man ihn korrekt aufgelegt, scheint es so als sei er zu kurz.
Bei längerem Betrieb längt sich der Zahnriemen ein wenig und sorgt für eine Verstellung der Ventilsteuerzeiten in Richtung "spät", da die Nockenwelle der Kurbelwelle stärker hinterherläuft. Dies kann bei einem Konus zwischen Nockenwellenrades und Nockenwelle durch Umsetzen im Rahmen des Wartungsdienstes ausgeglichen werden. Das Nockenwellenrad kann also nicht mehr nur in einer Stellung montiert werden.
Diese Tatsache kann man sich bei der Montage eines vermeintlich zu langen Zahnriemens zunutze machen. Man dreht die Befestigungsschraube für das Rad auf der Nockenwelle so weit wie möglich heraus und kippt das Nockenwellenrad so, dass sich der Zahnriemen auflegen lässt.
Vergleich mit der Steuerkette
Es gibt noch eine andere Variante die Ventile zu steuern, nämlich mit Hilfe von einer Steuerkette. Die Aufgabe der Steuerkette ist eine besonders exakte Einhaltung der Steuerzeiten garantiert, zumindest im Neuzustand, die Steuerkette. Für sie gibt es kaum Bewegungsfreiheit, wird sie doch auf beiden Seiten exakt geführt. Auch wenn sie sich im Laufe des Betriebs etwas längt, der vom Öldruck betätigte Kettenspanner gleicht es aus und vermeidet so Schwingungen.
Die früher häufig vorkommende zweireihige (Doppelrollen-)Kette ist durch die einreihige abgelöst worden. Nicht immer werden beide obenliegenden Nockenwellen von einer einzigen Kette angetrieben. Bei der häufigen Variante mit zwei Ketten können diese beiden oder mehr auch hintereinander geschaltet sein. Hier sind dann auch zwei hydraulische Kettenspanner nötig. Hier zeigt sich dann endgültig ein weiterer Vorteil zum Zahnriemenantrieb, der dies mit seiner z.T. besonderen Breite nicht kann.
Auch das letzte Beispiel kann vom Zahnriemenantrieb nicht nachgeahmt werden. Hier ist eine zweireihige Kette so mit zwei doppelten Antriebsrädern für die Nockenwellen kombiniert, dass deren Durchmesser deutlich größer als ihr Abstand zueinander sein kann. Damit wird der Durchmesser am halb so großen Kurbelwellenrad etwas größer und damit günstiger. Die Kette muss einen weniger engen Kreisbogen durchlaufen und es sind mehr Zähne gleichzeitig im Eingriff.
Fragen
1. Was bedeutet die Übersetzung 2:1?
2. Woraus besteht ein Zahnriemen?
3. Was sind die Vorteile eines Zahnriemens im Vergleich zur Steuerkette?
