Zahnriemen

Ein Zahnriemen ist das verzahnte Bauteil, das die rotierenden Baugruppen eines Motors in präzisem mechanischem Gleichlauf hält und sicherstellt, dass die Ventile genau im richtigen Moment relativ zur Stellung der Kolben öffnen und schließen. In einem Viertaktmotor müssen sich Kurbelwelle und Nockenwellen in einem festen Verhältnis von zwei zu eins drehen, und jede Abweichung von diesem Verhältnis würde dazu führen, dass Ventile geöffnet sind, wenn sie geschlossen sein sollten. Der Daseinszweck des Riemens besteht darin, diese Synchronisation zuverlässig, leise und kostengünstig durchzusetzen.

Der Riemen selbst ist eine Schlaufe aus verstärktem Gummi oder, in modernen Motoren, aus einem haltbareren Elastomer, dessen angeformte Zähne an der Innenseite formschlüssig in verzahnte Räder an Kurbelwellen- und Nockenwellenscheiben greifen. Eingebettete Stränge aus Glasfaser oder Aramid verleihen ihm die Zugfestigkeit, um ein Dehnen zu verhindern, sodass die von ihm vorgegebene Steuerzeit Umdrehung für Umdrehung erhalten bleibt. Häufig treibt derselbe Riemen auch die Wasserpumpe an und wird von einem federbelasteten oder hydraulischen Spanner auf der richtigen Spannung gehalten sowie von Umlenkrollen geführt.

Im Vergleich zur Steuerkette aus Metall, die dieselbe Aufgabe erfüllt, bietet der Riemen mehrere ansprechende Eigenschaften: Er läuft leise, wiegt wenig, benötigt keine Schmierung durch das Motoröl und ist günstiger in der Herstellung, was ihn ab den 1970er-Jahren in einer Vielzahl von Otto- und Dieselmotoren beliebt machte.

Seine entscheidende Schwäche besteht darin, dass Gummi altert und verschleißt. Hitze, Ölverschmutzung, wechselnde Spannung und einfache Ermüdung lassen den Riemen allmählich erschlaffen, und anders als bei einer Kette kann nicht erwartet werden, dass er die gesamte Lebensdauer des Motors übersteht. Die Hersteller geben daher ein Wechselintervall vor, üblicherweise irgendwo zwischen sechzig- und einhunderttausend Meilen oder alle paar Jahre, je nachdem, was zuerst eintritt, und es gilt als ratsam, Spanner, Umlenkrollen und oft auch die Wasserpumpe gleichzeitig zu erneuern, da deren Ausfall einen frischen Riemen zerstören kann. Im Rahmen der TÜV-orientierten Wartung wird dieser Wechsel besonders ernst genommen.

Die Folgen einer Vernachlässigung sind beim sogenannten Quetschmotor, dem häufigsten Bautyp, hoch, bei dem sich Ventile und Kolben innerhalb des Zylinders zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Arbeitsspiels denselben Raum teilen. Reißt der Riemen oder überspringt er Zähne, bleiben die Nockenwellen stehen, während die Kolben sich weiterbewegen, und Ventile können von aufsteigenden Kolben getroffen werden, was die Ventile verbiegt und den Zylinderkopf oder Schlimmeres zerstören kann. Die Kosten dieses Schadens übersteigen die eines routinemäßigen Riemenwechsels bei Weitem, weshalb die Einhaltung des Wartungsintervalls zu den wichtigsten vorbeugenden Maßnahmen gehört, die ein Halter beachten kann. Manche Motoren sind mit ausreichendem Spiel als Freiläufer ausgelegt und überstehen einen Riemenriss, doch dies darf ohne Prüfung der Spezifikation nicht vorausgesetzt werden.