Zahnriemen für LKW

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Zahnriemen sind elementar für die Motorsteuerung

Der Zahnriemen eines Verbrennungsmotors steuert die Nockenwelle und damit die Verbrennungsvorgänge in den Zylindern. Die Kolben eines Motors bewegen sich in Takten auf und ab, weshalb sich die Ventile auch in den jeweils passenden Momenten öffnen bzw. schließen müssen, um das Kraftstoffgemisch in den Brennraum des Zylinders bzw. die Abgase aus dem Brennraum herauslassen müssen. Der Zahnriemen stellt dazu eine rutschfeste Verbindung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle her und überträgt analog zu den Bewegungen der Kurbelwelle die Drehbewegungen der Kurbelwelle auf die Nockenwelle. Weil die Nocken der Nockenwelle direkt oder indirekt die Ventile steuern, öffnen und schließen sich die Ventile genau im jeweils richtigen Moment.

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Die Funktionsweise von Zahnriemen

Während ein Riemen oder Keilriemen die Kraft lediglich von einer relativ glatten Oberfläche des Riemens auf eine andere glatte Oberfläche einer Rolle überträgt, verfügt der Zahnriemen auf der Riemeninnenseite über Zähne. Diese greifen formschlüssig in die Lücken entsprechender Zahnräder ein. Diese Konstruktion verhindert, dass der Riemen Dank seiner Zähne und anders als Riemen mit glatter Oberfläche beim Übertragen der Kraft ins Rutschen kommt. Die im Motorenbau übliche direkte Alternative sind Steuerketten, die jedoch heutzutage immer seltener in Neufahrzeuge eingebaut werden.

Haltbarkeit ist das wesentliche Qualitätsmerkmal

Der Hauptstrang moderner Zahnriemen ist vor allem auf hohe Zugfestigkeit ausgelegt. Dazu verstärkt man den Riemen traditionell mit Stahlseilen oder noch moderner mit elastischen Fasern zum Beispiel aus Aramid. Die Zähne eines Zahnriemens bestehen meistens aus besonders verschleißfestem Kautschuk oder gummiartigem Kunststoff.

Serviceintervalle für den Zahnriementausch unbedingt einhalten

Da der Zahnriemen zu den wichtigsten Motorsteuerelementen gehört, sollten Sie ihn immer voll funktionsfähig halten. Reißt der Riemen, ist der Motor entweder Schrott oder die Reparatur ist sehr teuer. Deshalb sollten Sie dieses wichtige Steuerelement des Motors unbedingt nach den Wartungsvorschriften des Motoren- bzw. Zahnriemenherstellers austauschen. Je nach Qualität des Riemens und Motorentyp sehen die Serviceintervalle bei den meisten Motoren einen Zahnriemenwechsel ca. alle 50.000 bis ca. 150.000 km Laufleistung eines Fahrzeugs vor.

Ein Zahnriemenwechsel ist nicht immer einfach

Um den in einem Verbrennungsmotor als Steuerelement verwendeten Zahnriemen auszutauschen, müssen Sie zunächst ein meistens an der Stirnseite des Motors liegendes Gehäuse öffnen. Darunter befindet sich in der Regel die Antriebs- und Steuerungsmechanik einschließlich des Zahnriemens. Das Lösen und Austauschen des Zahnriemens kann sich dann je nach Motortyp mehr oder weniger kompliziert gestalten. Nach dem Austausch ist besonders wichtig, dass sich die jeweiligen für die Motorsteuerung zuständigen Zahnräder nach der Zahnriemen Montage wieder in der für eine korrekte Steuerungsfunktion notwendigen Position befinden.

Wieso ist der Zahnriemen ein Verschleißteil?

Der Zahnriemen besteht aus einem Kunststoffgemisch und einer metallischen Verstärkung, es handelt sich also um einen Verbundstoff. Damit ist ein einfacherer Aufbau gegenüber der Steuerkette möglich, denn diese muss ölgeschmiert werden, so wie jede Kette, die mechanisch ein Zahnrad bewegt bzw. davon bewegt wird. Das heißt aber nicht, dass der Zahnriemen ohne Schmierung auskäme. Diese Aufgabe erfolgt hier jedoch über den Riemen selber. Es entsteht permanent ein Gummiabrieb, der die Flächen zwischen Zahnrädern und Riemen schmiert. Dadurch stellt sich langsam aber sicher eine Materialermüdung ein.

Was passiert bei einem defekten Zahnriemen?

Durch die Materialermüdung des Zahnriemens sowie die permanente massive Belastung dehnt sich der Steuerriemen langsam. Damit verschieben sich auch die Öffnungszeiten der Ventile etwas. Das kann sich in etwas schlechterer Motorleistung oder weißem bzw. schwarzem Rauch am Auspuff äußern (die Farbe hängt davon ab, ob die Ventile zu früh oder zu spät öffnen). Außerdem kann sich ein unrunder Motorlauf einstellen.

Nicht jeder Autofahrer bemerkt dies, da die Abweichungen von einem sauberen Motorlauf minimal sein können. Allerdings schreitet die Materialermüdung weiter fort. Wird der Steuerriemen nicht bei Zeiten gewechselt, reißt er. Was dann passiert, geschieht im Bruchteil einer Sekunde. Bei den meisten Motoren überschneidet sich der Platzbedarf von Kolben und Ventilen. Das heißt, am oberen Totpunkt ist der Kolben in einem Bereich, in dem auch ein geöffnetes Ventil hineinreicht. Nur bei sehr wenigen Motoren, sogenannten Freiläufern, ist das nicht der Fall.

Sie können den Motor gar nicht so schnell abstellen, wie das geschieht. Daher schlagen nun die Ventile mit voller Wucht auf die Kolben. Kaputte Kolben, verbogene Ventile und eventuell Schäden an Motorblock und Zylinderkopf sind die massiven Folgen, die eine Instandsetzung oft unwirtschaftlich teuer machen. Daher ist es ausgesprochen wichtig, den Zahnriemen innerhalb der vom Hersteller vorgeschriebenen Wartungsintervalle zu tauschen.

Wie oft muss der Zahnriemen gewechselt werden, wenn das Fahrzeug nur selten bewegt wird?

Nun werden diese Wechselintervalle in der Regel nach Kilometerleistung, beispielsweise zwischen 80.000 km und 120.000 km Fahrleistung, angegeben. Fahrzeugbesitzer, die ihren Wagen nur wenig bewegen, dürfen sich aber keinesfalls danach richten. Denn die Materialermüdung erfolgt auch mit der Zeit, schließlich ist der Zahnriemen immer unter maximaler Spannung. Stellen Sie sich einem Gummi vor, der dauerhaft maximal gespannt ist.

Diese Spannung ist sehr hoch, sodass die Ermüdung auch bei wenig Fahrten eintritt. Daher geben Automobilhersteller alternativ einen Zeitraum an, beispielsweise nach einem oder zwei Jahren. Dann würde es so ähnlich vom Fahrzeugbauer vorgeschrieben werden: Wechsel nach 80.000 km oder zwei Jahren; was zuerst erreicht wird. So sind Sie immer auf der sicheren Seite, der Sie vor einem kapitalen Motorschaden bewahrt.

Wo sitzt der Zahnriemen am Motor?

Der Zahnriemen sitzt immer an der Stirnseite des Motors, also gegenüber von der Kraftabnahme des Getriebes. Bei längs verbauten Motoren ist das die Front des Fahrzeugs, bei Quermotoren gegenüber der Getriebeseite.

Warum fällt der Zahnriemenwechsel oft so teuer aus?

Meist ist hier relativ viel Platz. Dennoch ist der Wechsel kostspielig. Bei Quermotoren muss beispielsweise zusätzliche die Motorhalterung entfernt werden. Bei allen Motoren muss zudem die Verkleidung entfernt werden. Eventuell kann auch der Kühler stören, zumindest aber Lüfterrad und Schutzverkleidung sowie Keilriementrieb sind zu entfernen. Das kostet schon sehr viel Zeit nur für das Demontieren und den späteren Einbau.

Dazu wird der Zahnriemen über eine Spannrolle gespannt und über eine Umlenkrolle gelenkt. Auch auf diese Rollen wirkt sich die Belastung aus. Daher sollte nicht nur der Zahnriemen, sondern der komplette Steuerriemensatz, also einschließlich der beiden Rollen, getauscht werden. Darüber hinaus wird bei vielen Motoren ein weiteres Verschleißteil über den Zahnriemen angetrieben: die Wasserpumpe. Müsste nun ausschließlich die Wasserpumpe ersetzt werden, weil sie zum Beispiel undicht geworden ist, müssen dieselben Arbeiten wieder durchgeführt werden (Demontage, Montage).

Außerdem ist es ratsam, auch hier den Zahnriemen wieder mit zu erneuern - selbst, wenn der Wechsel erst vor wenigen Kilometern oder Tagen erfolgte. Denn bei einem zweiten Einbau könnte der Riemen überspannt werden. Das ist ähnlich wie bei Schrauben (beispielsweise Zylinderkopfschrauben), die sich verwinden und daher kein zweites Mal eingebaut werden dürfen, weil sie nun reißen könnten. Da nun aber die Wasserpumpe relativ preiswert ist, und es hier ebenfalls die Arbeitszeiten sind, die den Preis nach oben drücken, ist es immer empfehlenswert, auch die WaPu mit zu erneuern. Die Pumpe wird also präventiv ersetzt, weshalb dringend von gebrauchten Wasserpumpen abzuraten ist.

Wie fest sollte der Zahnriemen gespannt werden?

Ein erfahrener Mechaniker spannt den Zahnriemen nach Gefühl. Außerdem können Messuhren verwendet werden, der Autohersteller bietet Tabellen, aus denen die passenden Werte zu entnehmen sind. Dazu müssen die Rollen mit einem bestimmten Drehmoment angezogen werden. Daher sollte der Zahnriemenwechsel ausschließlich durch eine entsprechend zertifizierte Werkstatt erfolgen. Denn erschwerend kommt hinzu, dass oft einiges an Spezialwerkzeug benötigt wird. Zahlreiche moderne Motoren haben zwei Nockenwellen mit einer automatischen Nockenwellenverstellung. Die Nockenwellen sind aufgrund der unterschiedlichen Positionen auf den Ventilen immer unter Spannung.

Dazu kommt, dass der Zahnriemen bei einer bestimmten Motorstellung (oberer Totpunkt erster Zylinder) herausgenommen werden soll. Wird die Nockenwelle nicht mit speziell für diesen Motor entwickelten Haltern oder Dornen fixiert, verstellen sich beide Nockenwellen . Sogar am Stirnrad von Nockenwelle und Kurbelwelle machen Mechaniker oft zusätzliche Markierungen, weil es so schwer ist, die Motorsteuerung wieder richtig zu stellen. Ist der Zahnriemen nur um einen Zahn verrutscht, läuft der Motor meist schlecht und unrund. Bei mehreren Zähnen können aber die Ventile auf die Kolben aufschlagen, weshalb der Mechaniker nach dem Zusammenbau den Motor auch einmal mit der Hand durchdreht.

Welche Ersatzteile verwenden?

Explizit beim Zahnriemen gilt: ausschließlich hochwertige Markenware verwenden. Ein minderwertiger Steuerriemen kann sehr schnell reißen, das wäre das Ende des Motors. Dabei verhält es sich auch mit der Garantie besonders. Sollte bei verbauter Markenware durch die Fachwerkstatt der Riemen reißen, können Sie einfach Schadensersatz fordern und durchsetzen. Bei einem "No Name"-Zahnriemen und womöglich den Einbau durch eine nicht zertifizierte Werkstatt (kein Meisterbetrieb) kann Ihr gesamter Garantieanspruch verloren gehen. Die Wartungsintervalle sollten gerade beim Zahnriemen nicht auf die leichte Schulter genommen werden. Das Resultat kann schnell ein so kapitaler Motorschaden sein, der einen wirtschaftlichen Totalschaden aus einem Fahrzeug machen kann.