Für perfekte Abläufe bei Kurbel- und Nockenwellen
Die Steuerkette ist für die koordinierten Bewegungsabläufe im Verbrennungsmotor verantwortlich. Mithilfe dieser Fahrzeugtechnik werden alle Bewegungen perfekt aufeinander abgestimmt. Die korrekte Funktion der Steuerkette ist daher entscheidend für die präzise Steuerung der Ventilöffnungs- und Schließzeiten. Eine gut funktionierende Steuerkette gewährleistet eine optimale Motorleistung.
Welche Aufgaben übernimmt die Steuerkette?
Eine Steuerkette ist eine mechanische Verbindung in Verbrennungsmotoren, um die synchronisierte Rotation von Kurbelwelle und Nockenwelle sicherzustellen. Die Kurbelwelle ist für die Umwandlung der linearen Bewegung der Kolben in eine rotierende Bewegung verantwortlich, während die Nockenwelle die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile steuert.
Wie ist eine Steuerkette aufgebaut?
Die Steuerkette besteht aus einer Reihe von miteinander verbundenen Gliedern, die um Räder auf der Kurbelwelle und Nockenwelle laufen. Diese Kette ist in der Regel aus gehärtetem Metall gefertigt, um eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit zu gewährleisten.
Der Aufbau kann je nach Motorentyp und Hersteller variieren, aber die folgenden Grundkomponenten sind in den meisten Steuerkettenmechanismen vorhanden:
- Glieder: Die Kettenglieder sind die einzelnen Verbindungselemente, die die Kette bilden. Sie können verschiedene Formen haben, darunter einfache Glieder, die sich um die Zahnradräder winden.
- Zahnradräder: Die Kurbelwelle und die Nockenwelle sind mit Zahnradrädern ausgestattet, um die Steuerkette zu führen. Diese Räder haben Zähne, die in die Glieder der Kette greifen und die Rotation der Kurbelwelle auf die Nockenwelle übertragen.
- Spanner: Ein Spanner ist ein Mechanismus, der dafür sorgt, dass die Steuerkette stets die richtige Spannung hat. Es gibt verschiedene Arten von Spannern, darunter automatische Spanner, die sich selbst anpassen, um die optimale Spannung aufrechtzuerhalten.
- Führungsschienen: Um die Steuerkette sicher zu führen und zu verhindern, dass sie von den Rädern abrutscht, werden Führungsschienen verwendet. Diese Schienen sind in der Regel aus verschleißfesten Materialien gefertigt.
- Kettenschloss: Das Kettenschloss ist ein spezielles Glied der Steuerkette, das es ermöglicht, die Kette zu öffnen und zu schließen. Das ist wichtig, wenn die Steuerkette gewartet oder ersetzt werden muss.
Wie funktioniert die Steuerkette in Bezug auf die Synchronisierung der Bewegungen von Kurbelwelle und Nockenwelle?
Die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile im Verbrennungsmotor werden mithilfe der Steuerkette folgendermaßen gesteuert:
Die Kurbelwelle wandelt die lineare Auf- und Ab-Bewegung der Kolben in eine rotierende Bewegung um. Diese Rotation ist die Hauptantriebskraft für den Motor. Die Kurbelwelle ist mit einem Zahnradrad ausgestattet, das mit der Steuerkette verbunden ist. Die Steuerkette läuft um dieses Zahnradrad und überträgt somit die rotierende Bewegung der Kurbelwelle auf die Kette.
Die Steuerkette läuft wiederum über weitere Zahnradräder, die auf der Nockenwelle angebracht sind. Diese Räder sind so positioniert, dass sie die Rotation der Kurbelwelle in eine synchrone Bewegung der Nockenwelle umsetzen.
Die Nockenwelle verfügt über Nocken, die gegen die Ventile drücken. Die Form und Position dieser Nocken bestimmen die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile. Wenn die Nockenwelle rotiert, bewegen sich die Nocken, wodurch der Ein- und Auslass von Luft und Kraftstoff in die Brennkammer gesteuert wird.
Ein Spanner sorgt für die richtige Spannung der Steuerkette, um ein Abspringen oder Durchrutschen zu verhindern. Führungsschienen halten die Kette an Ort und Stelle und leiten sie um die Räder.
Welche Rolle spielt die richtige Spannung der Steuerkette?
Die richtige Spannung der Steuerkette ist von entscheidender Bedeutung für die Leistung und Lebensdauer des Motors. Der Kettenspanner gewährleistet, dass die Steuerkette straff genug ist, um eine präzise Übertragung der Rotationsbewegung von der Kurbelwelle auf die Nockenwelle zu ermöglichen.
Zu den Schlüsselaspekten der richtigen Steuerkettenspannung gehören:
Synchronisation von Kurbel- und Nockenwelle
Die Kurbelwelle und die Nockenwelle müssen in perfekter Synchronisation arbeiten, um die korrekten Ventilöffnungs- und Schließzeiten zu gewährleisten. Eine angemessene Spannung der Steuerkette ist erforderlich, damit die Räder der Kurbel- und Nockenwelle in einem festen Verhältnis zueinanderstehen.
Vermeidung von Schlupf und Rattern
Wenn die Steuerkette zu locker ist, kann dies zu Schlupf führen, bei dem die Nockenwelle ihre Position relativ zur Kurbelwelle verliert. Dies kann zu einem unsynchronisierten Ventiltrieb und zu einer Beeinträchtigung der Leistung führen. Eine zu straffe Kette kann hingegen zu übermäßigem Verschleiß und Geräuschen führen.
Vermeidung von Beschädigungen an anderen Komponenten
Eine falsche Spannung der Steuerkette kann zu übermäßigem Verschleiß an den Zahnradrädern, der Kurbelwelle, der Nockenwelle und anderen Komponenten führen. Dies kann nicht nur die Lebensdauer der Steuerkette selbst verkürzen, sondern auch teure Motorschäden verursachen.
Erhaltung der Motorleistung und Effizienz
Eine korrekte Steuerkettenspannung trägt zu einer effizienten Motorleistung bei. Ein präzises Timing der Ventilöffnungs- und Schließvorgänge ist entscheidend für die optimale Verbrennung und Leistung des Motors.
Steuerkette vs. Zahnriemen
Die Verbindung von Kurbelwelle und Nockenwelle mittels Steuerkette wird seit 1910 in Verbrennermotoren eingesetzt. Die Alternative zur Steuerkette – der Zahnriemen aus Gummi, Kautschuk oder Polyurethan – wird erst seit den 80er Jahren eingesetzt.
Heutzutage wird statt einer Steuerkette bei den meisten Fahrzeugmodellen ein Zahnriemen eingesetzt. Etwa zwei Drittel aller Automodelle sind mit dem Gummi-Pendant zur Steuerkette ausgestattet, weil Zahnriemen günstiger zu verbauen sind und weniger Platz benötigen.
Es gibt aber auch Hersteller, darunter BMW, die fest an der „traditionellen“ Steuerkette festhalten. Die Steuerkette kommt zudem vor allem bei leistungsstarken Triebwerken zum Einsatz, bei denen höhere Kräfte übertragen werden müssen.
Vor- und Nachteile von Zahnriemen und Steuerkette im Vergleich:
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Steuerkette |
Zahnriemen |
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Vorteile
Langlebigkeit: Steuerketten sind in der Regel langlebiger als Zahnriemen und benötigen weniger häufig einen Austausch.
Weniger wartungsintensiv: Im Vergleich zu Zahnriemen erfordern Steuerketten in der Regel weniger Wartung.
Bessere Leistung bei höheren Drehzahlen: Steuerketten sind in der Regel besser für Motoren mit höheren Drehzahlen geeignet.
Nachteile
Geräusche und Vibrationen: In einigen Fällen können Steuerketten Geräusche und Vibrationen erzeugen.
Gewicht und Komplexität: Steuerketten sind schwerer und komplexer als Zahnriemen.
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Vorteile
Geräuschlos und vibrationsarm: Zahnriemen sind im Allgemeinen leiser und erzeugen weniger Vibrationen als Steuerketten.
Leichter und einfacher: Zahnriemen sind oft leichter und einfacher in der Konstruktion als Steuerketten.
Geringere Kosten: Zahnriemen sind kostengünstiger als Steuerketten.
Nachteile
Begrenzte Lebensdauer: Zahnriemen haben eine begrenzte Lebensdauer und müssen in regelmäßigen Intervallen ausgetauscht werden.
Empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen: Zahnriemen können durch Öl oder extreme Temperaturen beeinträchtigt werden.
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Wartung der Steuerkette
Auch wenn Steuerketten deutlich langlebiger als Zahnriemen sind, können sie im Laufe der Zeit einem gewissen Verschleiß unterliegen. Schließlich müssen sie hohen mechanischen Belastungen standhalten. Deshalb sollten sie regelmäßig inspiziert und bei Bedarf gewartet oder ersetzt werden.
Schäden an der Steuerkette entstehen z.B. durch die Längung der Kette. Das führt dazu, dass einzelne Zähne übersprungen werden, was zu einem Motorschaden führen kann, da die Steuerzeiten verändert werden. Außerdem hat das negative Auswirkungen auf die Fahrleistung sowie die Emissionswerte.
Oft sind Probleme beim Steuerkettenantriebe aber nicht auf die Steuerkette selbst, sondern auf die angrenzenden Bauteile zurückzuführen. Das gilt vor allem für die Führungsschienen und den Kettenspanner. Da die Ersatzteile häufig in Form eines Steuerkettensatzes angeboten werden, ist es meist sinnvoll, den kompletten Steuerkettenantrieb zu wechseln, anstatt nur die jeweils betroffenen Bauteile.
Steuerketten Defekte – wie erkennt man sie?
Defekte an der Steuerkette sind teilweise schwer erkennbar. Rasselt oder klappert der Motor beim Kaltstart, kann das aber auf Probleme mit dem Steuerkettenantrieb hinweisen. Um sicherzugehen, ist ein Werkstatt-Besuch erforderlich, bei dem mittels Diagnosegeräten die Kurbelwellen- und Nockenwellensensoren geprüft werden. So kann eine Längung der Steuerkette eindeutig nachgewiesen werden.
Steuerkette wechseln – Werkstatt oder selbst machen?
Um die Steuerkette wechseln zu können, muss der Motor geöffnet werden. Nur wer umfassende „Schraubererfahrung“ hat, sollte den Wechsel der Steuerkette selbst vornehmen. Schon minimale Fehler beim Einbau können zu einem teuren Motorschaden führen, z.B. wenn sich dabei die Stellung von Nockenwelle zur Kurbelwelle ändert.
Steuerkette Reparatur: Mit welchen Kosten muss man rechnen?
Der reine Materialpreis der Steuerkette schwank zwischen etwa 100 und 600 Euro. Das ist jedoch der geringste Posten. Wesentlich teurer wird der Einbau, weil die Kette oft nur schwierig erreichbar ist und dafür erst das Getriebe ausgebaut werden muss. Das kann einige tausend Euro kosten.
Steuerketten-Probleme bei BMW Modellen
Bei BMW-Modellen tauchen Probleme mit der Steuerkette vor allem beim Dieselmotor mit dem Motorcode N47 auf. Betroffen sind Fahrzeuge mit 1,6 und 2,0 Liter Hubraum, die z.B. im 1er, 3er, und 5er verbaut wurden.
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