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Treibriemen mit Zahnung Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zahnriemen (in der Motortechnik auch Synchronriemen oder Steuerriemen genannt) sind Treibriemen mit Zahnung, die formschlüssig in gezahnten Riemenscheiben laufen. Zahnriemen vereinen die Eigenschaften einer Kette und eines Flachriemens.
Auf der Innenseite des Riemens sind Zähne aus einem Elastomer ausgeformt, die in ein spezielles Zahnrad eingreifen. Als Material der Zähne kommt Gummi, Chloropren-Kautschuk, Hydrierter Acrylnitrilbutadien-Kautschuk (HNBR[1]) oder Kunststoff (Polyurethan) in Frage.
Diese Bauweise hat gegenüber Keil- oder Flachriemen, die nur mit Kraftschluss arbeiten, folgende Vorteile:
Die Kraft im Zahnriemen selbst wird durch den eingebetteten, im Vergleich zum Elastomer steifen Zugstrang übertragen, der meist aus Glas- oder Aramidfasern besteht, seltener aus Stahlseilen. Die Innenseite des Zahnriemens ist mit einem abriebfesten Gewebe beschichtet, um die Zähne vor Verschleiß zu schützen. Zahnriemen werden häufig in Motoren und anderen mechanischen Systemen verwendet, wo die Kraft präzise von einer Welle auf eine andere übertragen werden muss. Sie sind besonders häufig in Autos. Sie werden auch in einer Reihe anderer Maschinen verwendet, darunter Fahrräder, Schreibmaschinen, Nähmaschinen, Drucker und andere Arten von mechanischen Geräten.
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. Zahnriemen lassen sich mit Schnecken und Zahnstangen kombinieren.
Zahnriemen sind unter anderem genormt in:
Der Zahnriemen wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von dem Schweden Gideon Sundback erfunden, der auch als Erfinder des Reißverschlusses bekannt ist. Er ließ seine Erfindung 1917 patentieren und sie wurde bald in einer Vielzahl von Maschinen und Geräten eingesetzt.
Bei Nähmaschinen gab es um 1960 auch Zahnriemen aus einem bandförmigen Schnurwickel mit in Abständen umfassend aufgepressten C-Klammern aus Rundstahldraht als Zähne.
Die Zähne eines Zahnriemens verlaufen quer zu seiner Umfangsrichtung, ähnlich wie Sprossen einer Leiter. Ein Rillenriemen (Keilrippenriemen) hingegen hat zum Eingriff in eine Rillenscheibe auf seiner Innenseite längs mehrere parallele Rillen. Der quer durchgeschnittene Rillenriemen hat ein zick-zack-förmiges Profil und ist eine Bauart des Keilriemens.
Etwa seit 2008 werden aufgrund von Vorteilen bei Reibung und Geräusch in Öl laufende Zahnriemen eingesetzt.[2][3]
Zahnriemen werden generell für zwei Zwecke eingesetzt:
Eine typische Anwendung für Polymergewebe-Zahnriemen ist der Einsatz als Alternative zur Steuerkette für den Antrieb der Nockenwelle(n) von Viertaktmotoren. Zur exakten Einhaltung der Steuerzeiten darf keine Veränderung der Winkellage von Nocken- und Kurbelwelle auftreten. Erstmals wurde ein Serienmotor mit Zahnriementrieb ab 1962 im Glas 1004 verwendet,[4] zuvor kam das Prinzip bereits bei dem Rennwagen Devin Panhard zur Anwendung. Die eher ungewöhnliche Kombination aus Zahnriemen und OHV-Ventilsteuerung gab es erstmalig im Fiat 131.
Vorteile gegenüber Steuerketten
Nachteile gegenüber Steuerketten
Reißt der Zahnriemen, werden die Ventile zum falschen Zeitpunkt geöffnet bzw. bleiben geöffnet und können mit dem Kolbenboden kollidieren (nicht bei „Freiläufern“). Das kann zu starken Beschädigungen bis hin zum Totalschaden führen. Aus diesem Grund sind Motoren mit besonders hoch belasteten Ventiltrieben nicht mit Zahnriemen ausgestattet. Sie verwenden Steuerketten, Königswellen oder Stirnradgetriebe, deren Zuverlässigkeit erheblich höher ist. In Flugmotoren finden Ventiltriebe mit Zahnriemen keine Verwendung.
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 – kaum belastungsabhängige Lageabweichung. Typische Anwendungsfelder für Zahnriemenantriebe sind Positioniersysteme mit Servomotoren, Handlingmodule und andere Linearantriebe, die zum Beispiel bei Druckern, Verpackungsmaschinen oder in Industrierobotern eingesetzt werden.
Wenn ein Zahnriemen weniger wegen seiner präzisen Stelleigenschaften genutzt wird, sondern die Übertragung eines Drehmoments im Vordergrund steht, so spricht man von einem Einsatz als Treibriemen. Bei Motorrädern zum Beispiel dienen Zahnriemen immer öfter zum Antrieb des Hinterrades, so bei Harley-Davidson, OCC, Buell, Kawasaki sowie der BMW F-Reihe. 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 breitere Bauweise und der gegenüber einer Stahlkette etwas höhere Leistungsverlust fallen bei starken Motoren kaum ins Gewicht.
Auch beim Antrieb von Fahrrädern finden Zahnriemen ihre Anwendung, führen aber trotz ihrer Vorteile (weitgehend wartungsfrei, 2–3 mal längere Haltbarkeit als bei einem Kettenantrieb unter gleichen Bedingungen, Effizienz gleich einer neuen Kette) in Europa ein Nischendasein. Zur Aufrechterhaltung der notwendigen Riemenspannung finden Riemenspanner (Kettenspannern nachempfunden) oder in das Tretlager integrierte Kettenspanner Verwendung. Üblicherweise werden Fahrrad-Zahnriemen mit Naben- oder Tretlagerschaltungen kombiniert; es sind aber auch Riemenschaltungen denkbar. Beim Radfahren wird zwar vergleichsweise wenig Dauerleistung übertragen, jedoch treten sehr hohe Anfahrkräfte auf, die einen Zahnriemen auf Dehnung belasten, proportional den Wirkungsgrad verringern und sowohl Kunststoff-Zahnscheibe als auch Riemen verschleißen lassen.
Gummi-Gleisketten, wie sie bei kleinen Baumaschinen und Modellfahrzeugen Verwendung finden, sind zwar ähnlich aufgebaut, werden aber nicht als Zahnriemen bezeichnet.
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