Weniger Reibung + weniger Gewicht = weniger Kraftstoffverbrauch - und damit auch weniger CO2-Ausstoß. Diese einfache Formel beherrscht die Entwicklungsabteilungen der Automobilhersteller und ihre Zulieferer zurzeit. Dabei geht es längst nicht mehr um Einsparungen im großen Stil, sondern um Detailarbeit, denn am Ende zählt jedes eingesparte Gramm CO2.
Das ist auch einer der Gründe, warum der Zahnriemen im Steuertrieb in den letzten Jahren wieder deutlich an Bedeutung gewonnen hat. Volkswagen baut im Golf VII und im Audi A1 wieder Riemen statt Ketten ein. Und auch andere Hersteller legen ihre neuen Motoren immer häufiger für Hightech-Antriebsriemen aus Kautschuk und Kunststoff aus, weil sie wissen: Riemen haben bei der Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren entscheidende Vorteile gegenüber Ketten.
Das bestätigen auch Studien: Laut dem unabhängigen Motorendienstleister FEV GmbH senkt der Riementrieb den Kraftstoffverbrauch gegenüber der Kette und verringert dadurch den CO2-Ausstoß. In einem 1,6 l Ottomotor beispielsweise reduziert der Riementrieb den Kraftstoffverbrauch um mehr als ein Prozent und spart bis zu 1,5 Gramm CO2 je Kilometer ein. "Zahnriemen sind zudem leichter und laufen deutlich leiser. Außerdem längen sich Riemen fast nicht", sagt Hermann Schulte, Leiter Entwicklung Riementriebsysteme bei der ContiTech Power Transmission Group. "Ein wichtiger Vorteil, denn durch die Längung der Kette verändern sich die Steuerzeiten. In der Folge steigt der Verbrauch und die Leistung sinkt. Emissionsgrenzwerte werden so schnell überschritten." Bei Dauerversuchen längte sich ein Riemen nach 240.000 Kilometern Laufleistung gerade mal um 0,1 Prozent - bei einer Kette war es fünfmal so viel.
In Europa nutzen mittlerweile viele große Automobilhersteller die Vorteile von Zahnriemen in ihren Motoren und die Zahl wächst. ContiTech liefert trocken laufende Zahnriemen unter anderem an Audi, Volkswagen, Volvo, Ford, Opel und PSA. Längst sind es nicht nur die Nockenwellen, die von Zahnriemen gesteuert werden, auch Einspritzsysteme und Ölpumpen treibt er an. ContiTech-Entwickler denken bereits darüber nach, auch Ausgleichswellen durch einen Zahnriemen anzutreiben und damit Stirnräder überflüssig zu machen. Und sie setzen auf unkonventionelle, aber sichere Lösungen wie den Zahnriemen in Öl. "Seit Anfang 2013 gehört die ContiTech Power Transmission Group zum Kreis der Serienlieferanten für diese Anwendungen. In neueren Motoren von Ford, PSA und Volkswagen kommen die Zahnriemen für Ölpumpenantriebe und Steuertriebe bereits zum Einsatz", sagt Ralf Berger, Leiter Key Account Management und Anwendungstechnik bei der ContiTech Power Transmission Group.
Was früher undenkbar war, läuft heute völlig problemlos in Serie. Dafür hat ContiTech das Elastomer, das Gewebe und den Cord an die neue Umgebung angepasst. Neben Polyamid und Aramidgewebe mit teflonhaltiger Durolanbeschichtung kommen eine besonders haltbare Gummimischung aus ACN-HNBR (hydriertes Butadien Acrylonitril Elastomer) sowie E-Glas und K-Glas für eine hohe Längsstabilität zum Einsatz. Aufgrund dieser besonderen Bestandteile können selbst Verunreinigungen im Öl dem Riemen nichts anhaben, während schon einfache Rußpartikel im Öl Ketten zerstören können.
Der Vorteil des Zahnriemen in Öl: Er kann schmaler gebaut werden, als die trockenlaufende Variante und er ist nochmals leiser. Bei einer Kurbelwellenscheibe mit 19 Zähnen ließen sich selbst bei einem Motor unter Volllast keine Geräusche feststellen, denn das Öl reduziert nicht nur Reibung, es dämpft auch. Das ist wichtig, denn gerade die immer stärker gefragten Downsizing-Motoren laufen vom Prinzip her unruhiger. Hier kann ein Riemen helfen, Schwingungen zu minimieren und das Fahren trotz umweltschonender Technik angenehm zu machen.
Benchmark-Versuche zeigen zudem, dass Riemen heute mindestens gleiche und größtenteils sogar bessere Eigenschaften haben als Kettenantriebe mit ihren Hydraulikspannern und Führungsschienen aus Kunststoff. Darum konzentrieren sich die Entwickler nicht mehr auf das Thema Dauerhaltbarkeit - die ist schon seit Jahren gegeben. In Praxistests liefen die Riemen auch nach 300.000 Kilometern noch problemlos.
Heute geht es darum, die Riemen noch schmaler zu machen - in Millimeter-Schritten, denn der Bauraum in den Fahrzeugen wird immer knapper. "Dabei spielt der Riemen noch einen Vorteil aus: Der Motorkonstrukteur kann den Riementrieb flexibler gestalten als mit einer Kette", sagt Entwickler Schulte. Ziel ist es, Riemen für den Nockenwellenantrieb von heute 16 bis 20 mm Baubreite in der nächsten Motorengeneration auf 14, 12 oder sogar 10 mm zu reduzieren. Riemen für Ölpumpenantriebe messen schon heute nur 9 mm - und erreichen damit Kettenbreite.
Doch wenn es um das Thema Gewichtseinsparung geht, reicht es nicht aus, nur den Riemen zu betrachten. Auch Spannrollen, Umlenkrollen und Zahnscheiben sind entscheidend. Darum arbeiten die Entwickler des Gemeinschaftsunternehmens ContiTech-INA bereits an Antrieben, die mit einfacheren und damit leichteren Spannsystemen auskommen. Oder ganz ohne. So werden weitere Gramm eingespart und damit wird letztlich der CO2-Ausstoß weiter minimiert. Automobilhersteller unterstützen mit ihren Entwicklungsaufträgen diesen Trend und vertrauen dabei auf die langjährige Erfahrung von ContiTech im Bereich Antriebe.
Die Vielzahl an Vorteilen, die moderne Zahnriemen unter anderem mit ihrer langen Laufleistung, der reduzierten Reibung und der Geräuschreduzierung bieten, wird den Marktanteil von Riementrieben wieder ausbauen. Auf mindestens zwei Drittel schätzen ihn Experten bei europäischen Fahrzeugen im Jahr 2015 und auf über 70 Prozent im Jahr 2017. Dabei wird sich der Anteil der Riemen, die in Öl laufen von heute 8 Prozent auf über 20 Prozent mehr als verdoppeln. Eine Entwicklung, von der die Umwelt und die Autofahrer gleichermaßen profitieren.
Das ist auch einer der Gründe, warum der Zahnriemen im Steuertrieb in den letzten Jahren wieder deutlich an Bedeutung gewonnen hat. Volkswagen baut im Golf VII und im Audi A1 wieder Riemen statt Ketten ein. Und auch andere Hersteller legen ihre neuen Motoren immer häufiger für Hightech-Antriebsriemen aus Kautschuk und Kunststoff aus, weil sie wissen: Riemen haben bei der Reduzierung von Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen von Verbrennungsmotoren entscheidende Vorteile gegenüber Ketten.
Das bestätigen auch Studien: Laut dem unabhängigen Motorendienstleister FEV GmbH senkt der Riementrieb den Kraftstoffverbrauch gegenüber der Kette und verringert dadurch den CO2-Ausstoß. In einem 1,6 l Ottomotor beispielsweise reduziert der Riementrieb den Kraftstoffverbrauch um mehr als ein Prozent und spart bis zu 1,5 Gramm CO2 je Kilometer ein. "Zahnriemen sind zudem leichter und laufen deutlich leiser. Außerdem längen sich Riemen fast nicht", sagt Hermann Schulte, Leiter Entwicklung Riementriebsysteme bei der ContiTech Power Transmission Group. "Ein wichtiger Vorteil, denn durch die Längung der Kette verändern sich die Steuerzeiten. In der Folge steigt der Verbrauch und die Leistung sinkt. Emissionsgrenzwerte werden so schnell überschritten." Bei Dauerversuchen längte sich ein Riemen nach 240.000 Kilometern Laufleistung gerade mal um 0,1 Prozent - bei einer Kette war es fünfmal so viel.
In Europa nutzen mittlerweile viele große Automobilhersteller die Vorteile von Zahnriemen in ihren Motoren und die Zahl wächst. ContiTech liefert trocken laufende Zahnriemen unter anderem an Audi, Volkswagen, Volvo, Ford, Opel und PSA. Längst sind es nicht nur die Nockenwellen, die von Zahnriemen gesteuert werden, auch Einspritzsysteme und Ölpumpen treibt er an. ContiTech-Entwickler denken bereits darüber nach, auch Ausgleichswellen durch einen Zahnriemen anzutreiben und damit Stirnräder überflüssig zu machen. Und sie setzen auf unkonventionelle, aber sichere Lösungen wie den Zahnriemen in Öl. "Seit Anfang 2013 gehört die ContiTech Power Transmission Group zum Kreis der Serienlieferanten für diese Anwendungen. In neueren Motoren von Ford, PSA und Volkswagen kommen die Zahnriemen für Ölpumpenantriebe und Steuertriebe bereits zum Einsatz", sagt Ralf Berger, Leiter Key Account Management und Anwendungstechnik bei der ContiTech Power Transmission Group.
Was früher undenkbar war, läuft heute völlig problemlos in Serie. Dafür hat ContiTech das Elastomer, das Gewebe und den Cord an die neue Umgebung angepasst. Neben Polyamid und Aramidgewebe mit teflonhaltiger Durolanbeschichtung kommen eine besonders haltbare Gummimischung aus ACN-HNBR (hydriertes Butadien Acrylonitril Elastomer) sowie E-Glas und K-Glas für eine hohe Längsstabilität zum Einsatz. Aufgrund dieser besonderen Bestandteile können selbst Verunreinigungen im Öl dem Riemen nichts anhaben, während schon einfache Rußpartikel im Öl Ketten zerstören können.
Der Vorteil des Zahnriemen in Öl: Er kann schmaler gebaut werden, als die trockenlaufende Variante und er ist nochmals leiser. Bei einer Kurbelwellenscheibe mit 19 Zähnen ließen sich selbst bei einem Motor unter Volllast keine Geräusche feststellen, denn das Öl reduziert nicht nur Reibung, es dämpft auch. Das ist wichtig, denn gerade die immer stärker gefragten Downsizing-Motoren laufen vom Prinzip her unruhiger. Hier kann ein Riemen helfen, Schwingungen zu minimieren und das Fahren trotz umweltschonender Technik angenehm zu machen.
Benchmark-Versuche zeigen zudem, dass Riemen heute mindestens gleiche und größtenteils sogar bessere Eigenschaften haben als Kettenantriebe mit ihren Hydraulikspannern und Führungsschienen aus Kunststoff. Darum konzentrieren sich die Entwickler nicht mehr auf das Thema Dauerhaltbarkeit - die ist schon seit Jahren gegeben. In Praxistests liefen die Riemen auch nach 300.000 Kilometern noch problemlos.
Heute geht es darum, die Riemen noch schmaler zu machen - in Millimeter-Schritten, denn der Bauraum in den Fahrzeugen wird immer knapper. "Dabei spielt der Riemen noch einen Vorteil aus: Der Motorkonstrukteur kann den Riementrieb flexibler gestalten als mit einer Kette", sagt Entwickler Schulte. Ziel ist es, Riemen für den Nockenwellenantrieb von heute 16 bis 20 mm Baubreite in der nächsten Motorengeneration auf 14, 12 oder sogar 10 mm zu reduzieren. Riemen für Ölpumpenantriebe messen schon heute nur 9 mm - und erreichen damit Kettenbreite.
Doch wenn es um das Thema Gewichtseinsparung geht, reicht es nicht aus, nur den Riemen zu betrachten. Auch Spannrollen, Umlenkrollen und Zahnscheiben sind entscheidend. Darum arbeiten die Entwickler des Gemeinschaftsunternehmens ContiTech-INA bereits an Antrieben, die mit einfacheren und damit leichteren Spannsystemen auskommen. Oder ganz ohne. So werden weitere Gramm eingespart und damit wird letztlich der CO2-Ausstoß weiter minimiert. Automobilhersteller unterstützen mit ihren Entwicklungsaufträgen diesen Trend und vertrauen dabei auf die langjährige Erfahrung von ContiTech im Bereich Antriebe.
Die Vielzahl an Vorteilen, die moderne Zahnriemen unter anderem mit ihrer langen Laufleistung, der reduzierten Reibung und der Geräuschreduzierung bieten, wird den Marktanteil von Riementrieben wieder ausbauen. Auf mindestens zwei Drittel schätzen ihn Experten bei europäischen Fahrzeugen im Jahr 2015 und auf über 70 Prozent im Jahr 2017. Dabei wird sich der Anteil der Riemen, die in Öl laufen von heute 8 Prozent auf über 20 Prozent mehr als verdoppeln. Eine Entwicklung, von der die Umwelt und die Autofahrer gleichermaßen profitieren.
