Zahnriemen
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zahnriemen oder Synchronriemen sind Treibriemen mit Zahnung, die formschlüssig in gezahnten Riemenscheiben laufen. Sie vereinen die Vorteile einer Kette und eines Flachriemens.
Auf der Innenseite des Riemens sind Zähne aus Gummi (Neopren) oder Kunststoff (Polyurethan) ausgeformt, die in ein spezielles Zahnrad eingreifen. Der Vorteil dabei ist, dass der Zahnriemen durch die Formschlüssigkeit des Riemens wesentlich höhere Kräfte als Keil- oder Flachriemen übertragen kann.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Vorteile gegenüber Ketten sind bei Motorsteuerungen
- 1. hohe Laufruhe und Steuerungspräzision über die gesamte Lebensdauer
- 2. leichte Austauschbarkeit sowie Kontrolle auf Beschädigung durch Anbringung außerhalb des Motors
- 3. keinerlei aktive Wartung durch Selbstschmierung
- 4. bei geringer Belastung hohe Lebensdauer
- 5. kaum Längung während der Lebensdauer
- 6. kann um fast beliebig viele Zahnräder gelegt werden, ohne daß Spannschienen oder separate Spanner erforderlich wären
[Bearbeiten] Nachteile gegenüber Steuerketten sind
- 1. Drehzahl und Belastungsgrenze sind geringer als bei der Kette (vor allem bei Duplexkette)
- 2. Bruchdehnung des Werkstoffes ist geringer (kann plötzlich reißen)
- 3. kann aufgrund von Temperatur und Lösemittelunbeständigkeit nur außen am Motor angebracht werden ( höhere Baubreite und zusätzliche Wellendichtungen erforderlich)
- 4. höhere Baubreite (keine Möglichkeit mehrere nebeneinander anzulegen(Automotor))
Die Kraftübertragung erfolgt durch den im Zahnriemen vorhandenen Zugstrang, welcher meist aus Glasfasern oder Aramidfasern (seltener aus Stahlseilen) besteht. Auf der Innenseite des Zahnriemens ist ein abriebfestes Gewebe angebracht, um die aus Elastomer bestehenden Zähne vor Verschleiß zu schützen.
Bei Sonderformen sind sowohl innen als auch außen auf dem Zahnriemen Zähne aufgebracht. Diese können jeweils unterschiedliche Abstände haben. Durch geeignete Umlenkungen und Zahnformen ist sehr unterschiedliches Verhalten des Getriebes möglich. Kombinationen mit Schnecken und Zahnstangen sind möglich.
Zahnriemen sind z.B. genormt in:
DIN ISO 5296: Zahnteilungen MXL, XXL, XL, L, H, XH, XXH (trapezförmige Verzahnung in Inch-Teilungen).
DIN 7721: Zahnteilungen T 2,5, T 5, T 10, T 20 (trapezförmige Verzahnung in metrischen Teilungen).
ISO 13050: Zahnteilungen H8M, H14M, S8M, S14M, R8M, R14M (kurvenförmige Verzahnungen in metrischen Teilungen).
[Bearbeiten] Ventilsteuerung
Eine typische Anwendung für Polymergewebezahnriemen ist der Einsatz als Alternative zur Steuerkette für den Antrieb der Nockenwelle von der Kurbelwelle in Viertaktmotoren, vor allem in Kraftfahrzeugen (KFZ). Da die Nockenwelle die Ventile steuert, ist es notwendig, dass sie sich genau mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle dreht und sich deren Winkellage zueinander nicht durch Schlupf verschieben kann.
Das Wechselintervall eines KFZ-Zahnriemens liegt je nach Modell zwischen 60.000 und 180.000 km. Bei manchen Fahrzeugen ist kein bestimmtes Wechselintervall sondern nur eine Kontrolle auf Beschädigung vorgesehen, da der Fahrzeughersteller davon ausgeht, daß die Zahnriemenlebensdauer die des Motors überschreitet.Für die Haltbarkeit des Riemens ist die korrekte Spannung überlebenswichtig, weshalb häufig die Spannung kontrolliert und bei Bedarf die Spannmechanik (Rollen, Federn) komplett ersetzt werden muss. Aufwändig ist dies vor allem bei V-Motoren mit zwei Nockenwellen je Zylinderreihe, da hier eine Vielzahl von Umlenkrollen zum Einsatz kommen.
Mit Kosten zwischen 100 und 1.500 € je Wechsel bildet der Zahnriemen ggf. einen nennenswerten Posten bei den Wartungskosten eines Kraftfahrzeuges. Ein gerissener oder versetzt montierter Zahnriemen führt bei den meisten Motoren zu starken Beschädigungen bis hin zum Totalschaden, da Ventile, Ventilsitze und Kolben kollidieren können; dabei werden manchmal auch weitere Motorteile beschädigt. Davon nicht betroffen sind sogenannte Freiläufer, bei denen sich die Bewegungsräume von Kolben und Ventilen konstruktiv nicht überschneiden; dieses Bauprinzip ist jedoch vor allem bei älteren, gering verdichteten Motoren zu finden. Bei neueren und Dieselmotoren ist dieses Prinzip schon allein aufgrund des fehlenden Raumes nicht zu realisieren.
Aus diesen Gründen sind bestimmte Fahrzeugmodelle, deren Ventiltriebe hochbelastet sind nicht mit Zahnriemen ausgestattet.Sie greifen zum Teil auf Steuerketten oder Zahnradsätze zurück, deren Lebensdauer auch bei höheren Belastungen meist die des Motors überschreitet.
[Bearbeiten] Weitere Zahnriementriebe
[Bearbeiten] Zweiräder
Bei Motorrädern dienen Zahnriemen oft zum Antrieb des Hinterrades, so bei Harley-Davidson, OCC& Buell, Kawasaki sowie der BMW F-Reihe. Die VH Motorradtechnik GmbH bietet außerdem Umrüstungen von Kette auf Zahnriemen für diverse Motorradhersteller an. Der Vorteil gegenüber den herkömmlichen Stahlketten besteht im Wegfall der Schmierung, was weniger Wartungsaufwand und längere Lebensdauer bedeutet. Weiterhin kann der Antrieb wegen der Elastizität des Riemens spielfrei konstruiert werden. Die höhere Baubreite und der geringe Leistungsverlust gegenüber einer Stahlkette fällt bei hubraumstarken Motoren wiederum kaum ins Gewicht.
Auch beim Antrieb von Fahrrädern finden Zahnriemen ihre Anwendung, führen aber trotz ihrer Vorteile (weitgehend wartungsfrei/Wechselintervall lt. Hersteller 30.000 km) in Europa ein Nischendasein (z.B. Corratec). Zur Aufrechterhaltung der notwendigen Riemenspannung finden sowohl normalen Kettenspannern nachempfundene Riemenspanner, als auch in das Tretlager integrierte Kettenspanner Verwendung.
Üblicherweise werden Zahnriemen mit Nabenschaltungen kombiniert, es sind aber auch Riemen-(Hettlage drive) und Tretlagerschaltungen bzw. Kombinationen daraus denkbar.
[Bearbeiten] Stellantriebe
Zahnriemen werden in Positionierantrieben eingesetzt, da sie aufgrund der formschlüssigen (synchronen) Kopplung reproduzierbar arbeiten - sie können weitgehend spielfrei ausgeführt werden und liefern - wenn sie eine Stahleinlage besitzen - eine geringe belastungsabhängige Lageabweichung.
Zahnriemenantriebe kommen in Positioniersystemen mit Servomotoren, Handlingmodulen und anderen Linearantrieben, die z. B. bei Verpackungsmaschinen oder in Industrierobotern eingesetzt werden, zum Einsatz.
[Bearbeiten] Sonstiges
Gummi-Raupenketten (Modellfahrzeuge, kleine Baumaschinen) werden nicht als Zahnriemen bezeichnet, sind jedoch ähnlich aufgebaut.
