¶ Steuerkette: Aufbau, Symptome und wann wechseln
Neuteil, eigenes Foto. Ein Steuerkettensatz besteht aus Kette, Kettenrädern, Führungs- und Spannschiene und dem Spanner.
¶ Das Wichtigste in Kürze
Der Steuerkettentrieb verbindet die Kurbelwelle mit den Nockenwellen, damit die Ventile genau im richtigen Moment öffnen und schließen. Zu einer Steuerkette gehören immer mehrere Bauteile: Kettenräder auf Kurbel- und Nockenwellen, die Kette selbst, eine feste Führungsschiene, eine bewegliche Spannschiene und ein Kettenspanner, der die Kette straff hält. Oft sitzen ein Nockenwellenversteller und Nebenantriebe wie die Ölpumpe mit im selben Trieb. Die Kurbelwelle zieht die Kette auf einer Seite straff, dem Lasttrum. Die andere Seite, das Leertrum, läuft lose zurück. Dort drückt der Spanner über die Spannschiene dagegen und fängt die Schläge der Kette ab.
Eine Steuerkette hält nicht automatisch ein Motorleben lang. Ihre Gelenke verschleißen, sie wird dadurch messbar länger, und die Nockenwelle läuft der Kurbelwelle ein wenig hinterher. Ein Kettentrieb stirbt aber selten an der Kette allein. Häufiger geben der Spanner, die Kunststoffschienen oder der Nockenwellenversteller zuerst nach.
Die wichtigsten Symptome sind Rasseln nach dem Start, Fehlermeldungen zur Stellung von Kurbel- und Nockenwelle und Kunststoffbrocken im Altöl. Kurzes Rasseln beim Kaltstart führt laut den Werkstattinformationen von Audi und Mercedes zu keinem Schaden. Ford schreibt zu Geräuschen seiner Nockenwellenversteller, sie hätten keinen Einfluss auf Sicherheit, Leistung und Abgas. Brocken im Öl dagegen sind ein Warnzeichen, das sofort geprüft werden sollte.
Einen festen Wechselzeitpunkt gibt es nicht. Motorhersteller legen Kettentriebe wartungsfrei aus. Getauscht wird nach Befund, und dann komplett: Kette, Schienen, Spanner und Kettenräder zusammen.
Der Steuertrieb hängt außerdem an der Ölversorgung. Der hydraulische Spanner ist ein Ölverbraucher am Ende einer eigenen Leitung und wird erst straff, wenn nach dem Start genug Öldruck ankommt. Welcher Druck dort anliegt, zeigt ein Manometer an der Messstelle nicht. Wo die Ölpumpe selbst an einer Kette hängt, sichern Hersteller diesen Antrieb üblicherweise mit einem mechanischen Federspanner statt eines hydraulischen, der auch ohne Öldruck spannt.
Das war die kurze Antwort. Wer verstehen will, wie die Teile eines Kettentriebs zusammenspielen, woran er stirbt und warum das Öl dabei eine größere Rolle spielt, als man meint, findet ab hier die Langfassung. Zu jedem Bauteil führt ein Verweis in einen eigenen, ausführlichen Beitrag.
Werkstoffe in diesem Beitrag
| Kurzname | Polymer | Type | Hersteller | |
|---|---|---|---|---|
| ◆ | PA46 | Polyamid 46 | Stanyl TW341 | Envalior (früher DSM) |
| ● | PA66 | Polyamid 66 | je nach Schiene | meist unbekannt |
| ■ | GF-Träger | Polyamid mit Glasfaser | je nach Schiene | meist unbekannt |
Welcher Kunststoff in einer bestimmten Serienschiene steckt, nennt kein Hersteller. Die Einzelheiten stehen im Beitrag zu den Gleit- und Spannschienen.
¶ Steuertrieb: was er tut und warum dafür meist eine Kette läuft
Ein Viertaktmotor braucht für einen vollständigen Arbeitszyklus zwei Umdrehungen der Kurbelwelle. Jedes Ventil öffnet in dieser Zeit genau einmal. Die Nockenwelle, die das Ventil aufdrückt, muss sich deshalb halb so schnell drehen wie die Kurbelwelle, und sie muss dabei exakt in Phase bleiben. Genau das ist die Aufgabe des Steuertriebs. Das Fachbuch „Kettensteuertriebe" von Peter Bauer, 2013 mit fachlicher Unterstützung des Kettenherstellers iwis entstanden, formuliert es so: Der Steuertrieb sorgt dafür, „dass die Ventile synchron zur Kurbelwelle betätigt werden".
Für diese Verbindung gibt es drei Wege. Stirnräder greifen direkt ineinander. Sie haben sich laut Bauer bei Nutzfahrzeugmotoren durchgesetzt, weil dort Laufleistungen von 1,5 Millionen Kilometern gefordert sind. Im Pkw laufen fast immer Zugmittel: ein Zahnriemen oder eine Kette. Beide übertragen die Drehung formschlüssig, also über Zähne, und nicht über Reibung wie ein Keilriemen.
Welches Zugmittel ein Motor bekommt, ist eine Grundsatzentscheidung. Bauer schreibt, sie werde „maßgeblich von der Auslegungsphilosophie des jeweiligen Automobilherstellers bestimmt". Die Geschichte verlief in Wellen. Zur Zeit der Massenmotorisierung in Europa liefen vorwiegend Ketten, in den 70er- und 80er-Jahren kam der Zahnriemen. Inzwischen sieht Bauer wegen Lebensdauerproblemen bei Zahnriemenmotoren wieder einen Trend zur Kette.
Der wichtigste bauliche Unterschied ist das Öl. Ein Kettentrieb kann nicht ohne Schmierung laufen. Er sitzt deshalb im Motor oder hinter einem abgedichteten Steuergehäusedeckel. Ein klassischer Zahnriemen läuft trocken hinter einer Blechabdeckung, braucht aber mehr Bauraum, weil er breiter ist als eine Kette. Bauer nennt zwei klare Vorteile der Kette: eine höhere Lebensdauer und einen geringeren Bauraum. Er räumt selbst ein, dass ein Hersteller von Zahnriemen die Bewertung vermutlich anders vornehmen würde.
Dazwischen liegt eine Bauart, die beide Welten verbindet: der Zahnriemen, der im Öl läuft. Er ist leise und reibungsarm, besteht aber aus einem Elastomer, das im Öl altert, und sein Abrieb landet dort, wo auch die Ölpumpe ansaugt. Was das bedeutet, steht in unserem Beitrag Zahnriemen im Öl.
¶ Bauteile des Steuerkettentriebs im Überblick
Ein Kettentrieb sieht auf den ersten Blick einfach aus: zwei, drei Räder, eine Kette drumherum. Tatsächlich arbeiten darin sechs bis acht verschiedene Bauteile zusammen, und jedes hat seine eigene Art zu verschleißen. Die Grafik zeigt einen typischen Aufbau mit zwei obenliegenden Nockenwellen und einem Nebentrieb für die Ölpumpe.
Schematisch, nicht maßstäblich. Reale Motoren haben oft mehrere Ketten, Zwischenwellen oder zusätzliche Führungen.
Kurbelwellenrad und Nockenwellenräder. Das kleine Rad auf der Kurbelwelle treibt, die großen Räder auf den Nockenwellen werden getrieben. Weil die Nockenwelle halb so schnell dreht, hat ihr Rad doppelt so viele Zähne. Kettenräder werden laut Bauer spanend aus Stahl gefertigt, gesintert oder feingestanzt. Stahlräder werden danach einsatzgehärtet oder nitriert. Auch Kettenräder verschleißen. Der Ersatzteilhersteller Gates beschreibt in seinem Werkstattratgeber zum Kettenwechsel von 2025 abgenutzte Zähne als spitz, hakenförmig (englisch „hooked") oder ausgedünnt und schreibt, sie beschleunigten den Verschleiß der Kette erheblich.
Schematisch, Verschleiß stark vergrößert. Am treibenden Rad trägt die in Drehrichtung vordere Flanke, dort wird der Zahn abgetragen, bis er hakenförmig wird.
Neuteil, eigenes Foto. Kettenrad aus Stahl. Wo die Kette läuft, entscheidet die Form der Zähne über den Verschleiß.
Die Steuerkette. Im Pkw laufen drei Bauarten: Hülsenkette, Rollenkette und Zahnkette. Hülsen- und Rollenketten gelten als robust, die Zahnkette als leise. Leiser hat einen Preis. Eine Studie der Universität Győr mit Audi Hungaria schreibt 2022 über die Zahnkette, sie habe „higher friction loss and higher wear", also mehr Reibung und mehr Verschleiß. Wie sich Ketten längen und welche Bauart wo sitzt, erklärt unser Beitrag zu den Kettenbauarten.
Neuteil, eigenes Foto. Eine Steuerkette. Einige Glieder sind farbig markiert, als Einbauhilfe für die Steuermarken.
Führungsschiene und Spannschiene. Die Führungsschiene, auch Gleitschiene genannt, ist fest verschraubt und hält die Kette auf ihrer Bahn. Die Spannschiene ist an einem Ende drehbar gelagert, am anderen Ende drückt der Spanner. Beide bestehen meist aus Polyamid, oft als Gleitbelag auf einem glasfaserverstärkten ■ Träger. Welcher Kunststoff darin steckt, ob ◆ PA46 oder ● PA66, und warum wir die Temperatur für die wichtigste Eigenschaft halten, steht im Beitrag zu den Gleit- und Spannschienen.
Neuteil, eigenes Foto. Eine Führungsschiene wird fest verschraubt und hält die Kette auf ihrer Bahn.
Der Kettenspanner. Er drückt die Spannschiene gegen die Kette und gleicht aus, was die Kette an Länge zulegt. Im Steuertrieb arbeitet er fast immer hydraulisch. Nach Bauer sitzt in einem Gehäuse ein gehärteter Kolben mit 8 bis 15 Millimetern Durchmesser, eine Druckfeder mit 40 bis 200 Newton liefert die Grundkraft, ein Rückschlagventil lässt Öl hinein und nicht wieder hinaus. Gedämpft wird über das Öl, das durch den engen Spalt zwischen Kolben und Bohrung entweicht. Manche Spanner haben zusätzlich eine Rastersperre, die den Kolben am Zurückweichen hindert. Die beiden Grundbauarten, federbelastet und hydraulisch, vergleicht unser Beitrag zum Kettenspanner.
Neuteil, eigenes Foto. Hydraulischer Kettenspanner mit Halter. Der Kolben drückt die Spannschiene gegen die Kette.
Der Nockenwellenversteller. Viele Motoren verdrehen die Nockenwelle im Betrieb gegenüber ihrem Kettenrad, um die Steuerzeiten an Drehzahl und Last anzupassen. Audi beschreibt in einer Schulungsunterlage für die Werkstatt, dem Selbststudienprogramm 327 über die hauseigenen Kettentriebe, einen solchen Versteller am 1,6-Liter-FSI. Er arbeitet als Flügelzellenversteller, wird vom Öldruck des Motors betätigt und verstellt die Einlassnockenwelle stufenlos um bis zu 20 Grad Nockenwellenwinkel in Richtung früh. Der Versteller sitzt damit mitten im Kettentrieb und hängt ebenfalls am Öl.
Neuteil, eigenes Foto. Nockenwellenversteller. Von außen ein Kettenrad, innen ein Flügelzellenversteller, der mit Motoröl arbeitet.
Nebentriebe. Der Kettentrieb dreht oft mehr als die Nockenwellen. Bauer nennt Ölpumpe, Einspritzpumpe und Massenausgleichswellen. Beim 3,2-Liter-V6-FSI von Audi treibt ein eigener Kettentrieb über eine Rollenkette die Ölpumpe und die Ausgleichswelle an, mit einer Übersetzung von 0,86, damit die Pumpe in der passenden Drehzahl läuft. Beim 1,6-Liter-FSI hat die Ölpumpe eine separate Steuerkette von der Kurbelwelle. Solche Nebentriebe sind oft einfacher gebaut als der Hauptantrieb, dazu weiter unten mehr.
¶ Lasttrum und Leertrum: warum eine Kette zwei verschiedene Seiten hat
Eine Kette zieht, sie schiebt nie. Die Kurbelwelle zieht an einer Seite der Kette, und diese Seite überträgt die ganze Kraft nach oben zu den Nockenwellen. Die Werkstattbroschüre „Steuertrieb, Technik, Schadensdiagnose" von Schaeffler für die Marke INA nennt diese straffe Seite das „Lasttrum". Die Gegenseite, auf der die Kette zur Kurbelwelle zurückläuft, ist lose. INA nennt sie das „Leertrum", Bauer beschreibt sie als „lastfreier Kettenabschnitt".
Aus diesem Unterschied folgt der ganze Aufbau. Am Lasttrum reicht eine feste Führungsschiene, denn die gezogene Kette liegt ohnehin straff an. Am Leertrum würde die Kette ohne Hilfe durchhängen und schlagen. Dort sitzt deshalb die bewegliche Spannschiene, und hinter ihr der Spanner. Bauer formuliert das so. Seine Aufgabe ist es, die Steuerkette „in allen Betriebsbedingungen im Leertrum zu spannen, auch wenn durch den Motorbetrieb eine gewisse Verschleißlängung der Kette eingesetzt hat".
Welche Seite Lasttrum ist, hängt von der Drehrichtung ab. Dreht die Kurbelwelle in der Ansicht auf den Kettentrieb gegen den Uhrzeigersinn, zieht sie die linke Seite straff, die rechte wird zum Leertrum. In unseren Grafiken ist das so gezeichnet. Bei einem Motor, der in dieser Ansicht im Uhrzeigersinn dreht, liegt alles spiegelverkehrt.
Die beiden Seiten arbeiten auch verschieden hart. Bauer schreibt: „Im Vergleich zu den Gleitschienen werden Spannschienen in der Regel stärker beansprucht." Die Spannschiene bewegt sich bei jeder Schwankung der Kette mit und nimmt den Stoß auf, wenn die Kette schlägt. Die Führungsschiene steht fest und wird eher gleichmäßig belastet.
Woher kommt das Schlagen? Bauer nennt als Hauptquelle der Geräusche die Stoßbelastung der Kette beim Einlauf in das Kettenrad mit der geringsten Zähnezahl. Eine Kette besteht aus starren Gliedern und legt sich um ein Rad wie ein Vieleck, nicht wie ein Kreis. Beim Abrollen schwankt ihre Geschwindigkeit dadurch periodisch, die Fachwelt nennt das den Polygoneffekt. Er regt die Kette zu Schwingungen an, und am freien, langen Leertrum wirkt sich das am stärksten aus. Mehr dazu steht im Kapitel Polygoneffekt unseres Kettenspanner-Beitrags.
Für die Praxis heißt das: Ein Kettentrieb ist ein schwingendes System, und der Spanner ist sein Dämpfer. Die Dämpfung hängt am Öl, und damit sind wir beim wichtigsten Punkt dieses Beitrags.
¶ Ölversorgung im Steuertrieb: der Spanner am Ende einer eigenen Leitung
Ein Kettentrieb braucht Öl an zwei Stellen, und beide werden gern übersehen. Bauer schreibt dazu: „Neben der Schmierung des Kettentriebs muss auch für das Kettenspannsystem eine ausreichende Ölmenge eingeplant werden." Idealerweise, so Bauer weiter, sitzt am Kettenspanner eine Ölspritzdüse, die aus der Ölversorgung des Spanners gespeist wird und die Kette schmiert. Der Spanner ist also Verbraucher und Verteiler zugleich.
Wie ernst die Hersteller das nehmen, zeigt Audi im Selbststudienprogramm 327. Beim 3,2-Liter-V6-FSI wird jeder Zylinderkopf über zwei getrennte Steigleitungen versorgt. Die erste versorgt den hydraulischen Ventilspielausgleich und die Nockenwellenlager. Über die zweite heißt es wörtlich:
„Die zweite Steigleitung versorgt die Kettenspanner für die Steuerketten und die Nockenwellenversteller. Durch die getrennten Steigleitungen werden Pulsation, die durch die Dynamik (Volumenänderungen) der Nockenwellenversteller und Kettenspanner entstehen, von der Zylinderversorgung getrennt."
Spanner und Versteller sind also so unruhige Ölverbraucher, dass Audi sie in eine eigene Leitung packt, damit ihr Pumpen nicht die übrige Versorgung stört. Beim 6,0-Liter-W12 geht Audi noch einen Schritt weiter. Die Laufschienen der Kettenspanner haben dort Ölspritzöffnungen, laut Audi „zur Schmierung und Kühlung". Das Öl an der Kette schmiert nicht nur, es führt auch Wärme ab.
Schematisch, nicht maßstäblich. Der Spanner hängt am Ende seiner Leitung, das Manometer misst woanders.
¶ Ohne Öldruck gibt der Spanner nach
Was passiert, wenn das Öl fehlt, beschreibt eine Patentschrift des US-Zulieferers Eaton von 1993 (US 5,304,099) ungewöhnlich klar. Im Stillstand liegt kein Öldruck am Spanner an, sein Kolben kann zurückweichen. Die Folge, wörtlich: „allowing the chain to slacken, resulting in noise and vibration on start-up until sufficient hydraulic pressure is built up". Die Kette wird schlaff, beim Start gibt es Geräusche und Vibrationen, bis genug Öldruck aufgebaut ist. Dieselbe Schrift nennt die übliche Gegenmaßnahme, eine mechanische Rastersperre, die den Kolben auch ohne Öl festhält.
Mercedes-Benz beschreibt denselben Ablauf in einer technischen Information für die Werkstatt (XENTRY LI05.10-P-056435, 2013) für die Motoren M276, M278 und M157. Die Sekundärketten können beim Start rasseln, bis sich der Öldruck aufgebaut hat. Sobald genug Druck in den Spannern steht, hört das Rasseln auf. Auch Audi kennt das Problem beim Start und schreibt im Selbststudienprogramm über den V6, dass Öldruckhalteventile dafür sorgen, dass „nach dem Motorstart möglichst schnell eine ausreichende Schmierung stattfindet".
Ob dieses kurze Rasseln der Kette schadet, beantworten die Hersteller selbst. Mercedes schreibt in derselben Information: „No consequential damage is to be expected." Audi schreibt zu Startgeräuschen am V6 3.0 TFSI „The noises do not lead to damage". Ford schreibt zu Geräuschen seiner Nockenwellenversteller, sie hätten keinen Einfluss auf Sicherheit, Leistung und Abgas. Das Rasseln ist unangenehm und ein Hinweis auf den Zustand des Spanners. Einen Schaden durch das Rasseln selbst beschreiben diese Hersteller nicht. Das gilt für wenige Sekunden, bis der Spanner gefüllt ist. Danach hält er die Kette gespannt. Eine Kette ohne Spanner hat dieses Fenster nicht nach Sekunden hinter sich, sondern dauerhaft. Warum ein Motor rasselt und ein anderer nicht, und woran man die Ursache erkennt, klärt unser Beitrag Rasseln beim Kaltstart.
Wer beim Start auf die rote Öldruckleuchte schaut, sieht übrigens dieselbe Zeitspanne von der anderen Seite. Was in den ersten Sekunden nach dem Start im Ölkreislauf passiert, steht in unserem Beitrag zur Öldruckwarnleuchte.
¶ Der Druck am Manometer ist nicht der Druck am Spanner
Hier liegt ein Denkfehler, der uns im Alltag oft begegnet. Wer den Öldruck prüft, schraubt ein Manometer an eine Messstelle, meist dort, wo sonst der Öldruckschalter sitzt. Der Spanner aber hängt ganz woanders, oben im Zylinderkopf, am Ende einer eigenen Steigleitung, hinter Bohrungen, Engstellen und manchmal einem Rückhalteventil. Auf diesem Weg fällt der Druck ab, und zwar je nach Öltemperatur, Drehzahl und Zustand der Lager unterschiedlich stark. Warum ein einzelner Messwert deshalb wenig über eine andere Stelle im Motor sagt, haben wir im Beitrag zur Messposition beim Öldruck Schritt für Schritt erklärt.
Für unsere eigene Entwicklungsarbeit messen wir deshalb an mehreren Stellen im Motor gleichzeitig und fassen Fördervolumen, Druckverteilung und dynamisches Verhalten in einem eigenen Kennwert zusammen, dem VHFI. Wie er sich genau zusammensetzt, behalten wir für uns. Für diesen Beitrag zählt der Grundgedanke dahinter: Was am Spanner ankommt, lässt sich aus einem Wert an der Messstelle nicht ablesen.
Eine Einschränkung gehört ausdrücklich dazu. Aus alldem folgt nicht, dass mehr Öldruck oder eine stärkere Ölpumpe die Kette länger leben lässt. Belegt ist der Mechanismus: Der Spanner wird erst straff, wenn Öl mit ausreichendem Druck bei ihm ankommt. Eine Aussage über die Lebensdauer der Kette haben wir in keiner Quelle gefunden, und die Hersteller widersprechen einer solchen Verbindung beim Startrasseln ausdrücklich. Das betrifft die Frage, ob mehr Druck als nötig etwas bringt. Dass die Kette überhaupt gespannt sein muss, steht außer Frage.
¶ Wo die Ölpumpe selbst an einer Kette hängt
In vielen Motoren ist die Abhängigkeit zweiseitig. Der Spanner braucht das Öl der Pumpe, und die Pumpe wird ihrerseits über eine Kette angetrieben. Bauer schreibt, dass sich im Motorenbau wegen der beengten Platzverhältnisse der Antrieb der Ölpumpe über einen Kettentrieb mit möglichst kleiner Teilung durchgesetzt hat. Bei diesen Trieben gilt eine andere Regel als am Steuertrieb:
„Auf ein hydraulisches Spannelement wird in der Regel verzichtet; zum Einsatz kommen üblicherweise mechanische Spanner mit Federvorspannung."
Bauer erwähnt auch Konstruktionen, die bei günstiger Kettenlinie ganz ohne Spanner auskommen sollen. Wir halten das für falsch: Jede Kette längt sich schon im Einlauf, und ohne Spanner holt diese Länge niemand zurück. Warum, steht im Beitrag zum Kettenspanner. Audi setzt beim 1,6-Liter-FSI für die Ölpumpenkette einen mechanischen Kettenspanner ein. Das hat einen Grund, der sich aus dem vorigen Kapitel ergibt. Ein hydraulischer Spanner am Antrieb der Ölpumpe hinge am Öldruck derselben Pumpe, die er antreiben soll.
Wie gefährlich genau diese Verknüpfung werden kann, zeigt die Antriebskette der frühen Ausgleichswellenmodule im 2.0 TDI (EA189). Ihre Geschichte steht im Beitrag zum Ausgleichswellenmodul. Warum wir bei unseren eigenen Umbauten für den Ölpumpenantrieb nie ohne Spanner arbeiten, erklärt der Beitrag zum Kettenspanner.
¶ Woran ein Steuertrieb stirbt: Längung, Spanner, Schienen, Versteller
Ein Steuertrieb fällt selten an einer einzigen Stelle aus. Meist verschleißen mehrere Teile gleichzeitig, und eines davon gibt zuerst nach. Die vier häufigsten Wege stellen wir hier kurz vor, jeder hat einen eigenen Beitrag.
Längung der Kette. Eine Kette dehnt sich kaum. Was wächst, ist das Spiel in ihren Gelenken, jedes einzelne um Tausendstelmillimeter, über alle Gelenke addiert zu einer messbaren Längenzunahme. Die Nockenwelle läuft dadurch der Kurbelwelle ein wenig hinterher. Bauer nennt als üblichen Wert aus den Lastenheften der Autohersteller eine gemessene Kettenlängung von 0,5 Prozent bei einer Laufleistung von etwa 250.000 Kilometern. Das ist eine Auslegungsvorgabe, kein Grenzwert für die Werkstatt. Wie stark eine Kette verschleißt, hängt vor allem am Öl. Eine Übersicht mehrerer Motorprüfstandsstudien von 2022 kommt zu dem Schluss, dass gealtertes, versäuertes, rußbelastetes oder mit Wasser und Kraftstoff verdünntes Öl den Verschleiß um mehr als das Zehnfache steigern kann.
Eine Längung kann auch aus der Fertigung kommen. Beim VW-Motor EA111, dem 1.2 und 1.4 TSI, der eine Zahnkette hat, fielen Steuerketten früh auf. Das Handelsblatt berichtete am 13.04.2012 und zitierte VW damit, der Zulieferer habe die Stanzwerkzeuge, mit denen die Löcher in die Kettenglieder gestanzt werden, „über die Verschleißgrenze hinaus verwendet". Grate an den Löchern hätten den Verschleiß beschleunigt. Das ist ein damaliger Vorfall, berichtet von der Presse, ohne Angabe von Zeitraum oder Motornummern. Über heutige Teile sagt er nichts. Wie Längung entsteht, wie man sie misst und warum das Öl der größte Hebel ist, steht in unserem Beitrag zur Steuerkette.
Der Spanner. Er ist das Bauteil, an dem die Hersteller selbst am häufigsten nachgebessert haben. Audi hat Startgeräusche beim V6 3.0 TFSI laut eigener Werkstattinformation mit einem verbesserten Kettenspanner in der Serie abgestellt. Mercedes hat für die genannten V6- und V8-Motoren neben optimierten Spannern Rückschlagventile im Ölzulauf des Zylinderkopfs vorgeschrieben. Ein Spanner kann innen undicht werden, er kann verschlammen, seine Feder oder seine Rastersperre kann ermüden. Aufbau, Bauarten und Schwachstellen stehen im Beitrag zum Kettenspanner.
Die Schienen. Führungs- und Spannschienen aus Polyamid altern durch Wärme. Sie werden hart und spröde und können brechen, bevorzugt am Einlauf, dort, wo die Kette auf die Schiene trifft. Bauer nennt den „Gleitbelag gebrochen am Einlauf der Schiene" als typisches Schadensbild. Welche Kunststoffe verbaut werden, was Hitze aus ihnen macht und wohin die Bruchstücke wandern, steht im Beitrag zu den Gleit- und Spannschienen.
Der Nockenwellenversteller. Er wird gern übersehen, weil er nicht wie ein Kettenteil aussieht. Ford hat Startgeräusche am Pickup F-150 (Modelljahre 2011 bis 2020) in seinen Werkstattinformationen auf die Nockenwellenversteller zurückgeführt. Für die zweite Motorgeneration schreibt Ford sogar ausdrücklich vor, nur die Versteller zu tauschen und keine weiteren Teile des Steuertriebs. Ein neuer Kettensatz hätte an diesen Motoren das Geräusch nicht beseitigt. Die Nockenwellenversteller bekommen in dieser Reihe später einen eigenen Beitrag.
Dazu kommen die Kettenräder, deren Zähne mit der Kette verschleißen, und bei manchen Motoren Umlenkräder und Zwischenwellen. Sie fallen selten allein aus, laufen aber mit jedem anderen Schaden mit.
Schematisch, nicht maßstäblich. Die vier Stellen, an denen ein Steuertrieb meist zuerst nachgibt.
¶ Steuerkette: Symptome und wann wechseln
Ein Kettentrieb kündigt seinen Zustand meist an, lange bevor er ausfällt. Die Zeichen sind aber nicht eindeutig, und jedes kann mehrere Ursachen haben. Die folgende Tabelle ordnet die häufigsten Symptome den Stellen zu, an denen man zuerst suchen sollte. Grundlage sind die Werkstattinformationen der genannten Hersteller und der erwähnte Werkstattratgeber zum Kettenwechsel.
| Symptom | Wo man zuerst sucht | Wie dringend |
|---|---|---|
| kurzes Rasseln nur beim Kaltstart, nach wenigen Sekunden weg | Spanner (Ölverlust über Nacht), bei manchen Motoren der Nockenwellenversteller | beobachten, laut Herstellern kein Folgeschaden |
| Rasseln wird über Wochen länger oder bleibt im warmen Leerlauf | Spanner hält die Kette nicht mehr, Kette gelängt | Werkstatt einplanen |
| Fehlermeldung zur Stellung von Kurbel- und Nockenwelle (etwa P0016, P0017) | Kette gelängt, Versteller, gesprungener Zahn | prüfen lassen |
| schleifendes oder kratzendes Geräusch | Gleitbelag der Schiene abgenutzt, Kette schleift auf Metall | prüfen lassen |
| Kunststoffstücke in der Ölwanne oder im Altöl | Schiene gebrochen | sofort prüfen lassen |
| Metallspäne im Öl | starker Verschleiß im Trieb | sofort prüfen lassen |
| Leistungsverlust, unrunder Lauf, schlechtes Anspringen | Steuerzeiten verschoben, im schlimmsten Fall übersprungene Kette | nicht weiterfahren, prüfen lassen |
Drei Zeilen dieser Tabelle verdienen einen zweiten Blick.
Die Fehlermeldungen zeigen, wie fein ein Kettentrieb arbeitet. Moderne Motorsteuerungen vergleichen die Signale der Kurbel- und Nockenwellensensoren und merken, wenn die Nockenwelle hinterherläuft. Wie klein die Spielräume sind, zeigt eine Zahl bei Bauer. Mit Blick auf Abgas und CO2 galten 2013 Verschiebungen der Steuerzeit von 1,0 bis 1,5 Grad Kurbelwinkel noch als zulässig. Das ist eine Auslegungsgröße der Motorenentwickler, nicht die Schwelle, bei der ein Fehler gespeichert wird. Die Diagnoseschwellen legt jeder Hersteller selbst fest. Werkstattportale nennen dafür Anhaltswerte von wenigen Grad, einige davon haben wir im Beitrag zum Kettenspanner gesammelt, ausdrücklich als Werkstattwerte und nicht als Herstellerangaben.
Das Steuergerät zählt ab der Lücke, bei welchem Kurbelwinkel die Nockenwellenflanke kommt. Versatz stark vergrößert, schematisch.
Die Kunststoffstücke im Öl sind das deutlichste Warnzeichen, das ein Kettentrieb geben kann. Der Ersatzteilhersteller nennt sie in seinem Ratgeber „An unmistakable sign of breakage", ein eindeutiges Zeichen für einen Bruch. Eine Werkstatt, die seit Jahren Kettensätze für den BMW-Diesel N47 vergleicht, empfiehlt deshalb, beim Ölwechsel das Altöl durch ein Sieb laufen zu lassen. Das ist die Erfahrung einer einzelnen Werkstatt, aber es ist eine Kontrolle, die fast nichts kostet und vor dem Ölmangel warnt, bevor das Ansaugsieb der Ölpumpe zu ist.
Altöl beim Ölwechsel durch ein Sieb gießen: Kunststoffstücke darin sind ein Warnzeichen für eine gebrochene Schiene.
Das Kaltstartrasseln ist das bekannteste Symptom und zugleich das, das am häufigsten falsch gelesen wird. Es sagt, dass der Spanner über Nacht Öl verliert oder der Versteller klappert. Es sagt nicht, dass die Kette gelängt ist. Wer wissen will, welches Bauteil in seinem Motor rasselt, findet die Unterscheidung im Beitrag Rasseln beim Kaltstart.
¶ Wann wechseln: nach Befund, nicht nach Kilometern
Einen festen Wechselzeitpunkt für die Steuerkette gibt es nicht. Audi schreibt im Selbststudienprogramm 327, der Kettentrieb sei „wartungsfrei und auf Long Life ausgelegt". Das Lastenheft, das Bauer zitiert, sieht nach etwa 250.000 Kilometern eine Längung von 0,5 Prozent vor, also eine Kette, die dann noch arbeitet. Der erwähnte Ersatzteilhersteller nennt in seinem Ratgeber als typischen Zeitpunkt 100.000 Meilen, das sind rund 160.000 Kilometer, oder früher bei Symptomen oder schlechter Ölpflege. Das ist die Einschätzung eines Ersatzteilherstellers, keine Vorgabe eines Motorherstellers.
Aus unserer Sicht ist die ehrliche Antwort deshalb: Getauscht wird nach Befund. Befund heißt Symptome aus der Tabelle, eine gemessene Längung oder ein auffälliger Phasenversatz im Fehlerspeicher. Wer einen Motor mit bekannter Schwäche im Steuertrieb fährt oder das Öl lange nicht gewechselt hat, sollte früher und genauer hinsehen. Einen Motor auf Verdacht zu öffnen, halten wir bei unauffälligem Befund für nicht nötig.
¶ Komplett tauschen, nicht einzeln
Wenn der Befund eindeutig ist, bleibt die Frage nach dem Umfang. Die Versuchung liegt nahe, nur das Teil zu ersetzen, das offensichtlich kaputt ist, etwa die gebrochene Schiene oder den rasselnden Spanner. Der Ersatzteilhersteller hält davon nichts und schreibt in seinem Werkstattratgeber, nur das ausgefallene Teil zu tauschen sei „a risky and unprofessional practice". Empfohlen wird der komplette Satz, Kettenräder ausdrücklich eingeschlossen.
Neuteil, eigenes Foto. Die Kettenräder eines V6-Satzes. Komplett tauschen heißt: auch die Räder.
Der Grund liegt im Zusammenspiel. Eine neue Kette auf alten Kettenrädern läuft auf Zähnen, die sich an die gelängte Kette angepasst haben. Eine neue Schiene unter einer gelängten Kette wird von Anfang an schief belastet. Ein neuer Spanner hinter einer alten Kette steht schon am Ende seines Wegs. Die Teile verschleißen gemeinsam, und sie werden gemeinsam erneuert.
Beim Einbau selbst zählen einige Handgriffe, die oft zu kurz kommen. Waren Schienen gebrochen, gehören Ölwanne und Ansaugsieb gereinigt, sonst droht laut dem Ratgeber kurz nach der Reparatur „a fatal lubrication obstruction". Kette und Räder werden vorher mit Öl benetzt, weil beim ersten Start der Ölkreislauf noch nicht steht und die Teile bis dahin nur mit dem Öl laufen, das man ihnen mitgegeben hat. Alle Schritte in der richtigen Reihenfolge stehen in unserem Beitrag Steuerkettensatz kaufen.
¶ Wenn der Kettensatz allein nicht reicht
„Komplett" hat allerdings eine Grenze, und die sollte man vor dem Kauf kennen. Bei manchen Motoren sitzt die Ursache eines Problems in einem Bauteil, das in keinem Kettensatz enthalten ist.
Bei den Mercedes-Motoren M276, M278 und M157 gehört laut Werkstattinformation zur Abhilfe gegen das Startrasseln ein Rückschlagventil in der Ölzulaufbohrung des Zylinderkopfs. Es verhindert, dass der Zulauf zum Spanner über Nacht leerläuft. Ein neuer Kettensatz ohne dieses Ventil behebt das Rasseln dort nicht vollständig. Bei den Ford-Motoren mit Versteller-Geräusch ist es umgekehrt. Dort sind die Versteller zu tauschen, und der Kettensatz bleibt drin.
Vor einem Tausch lohnt deshalb ein Blick in die Werkstattinformationen des Herstellers für genau diesen Motor. Welche Teile ein guter Kettensatz enthalten sollte und woran man seine Qualität erkennt, steht in unserem Beitrag Steuerkettensatz kaufen.
¶ Was über den Steuertrieb offen ist
Zum Schluss sammeln wir, was wir trotz gründlicher Suche nicht belegen konnten. Diese Fragen stehen auch in den Tiefenbeiträgen, wir halten sie hier noch einmal fest, damit niemand sie für geklärt hält:
- wie heiß das Öl direkt am Kettentrieb im normalen Betrieb wird, gemessen mit Angabe der Stelle,
- welcher Kunststoff in einer bestimmten Serienschiene steckt, denn kein Hersteller nennt die Type,
- wie groß die Belastung an den einzelnen Schienenpositionen ist, als Zahl,
- welcher der möglichen Wege, über die ein Spanner über Nacht Öl verliert, bei einem bestimmten Motor den größten Anteil hat,
- ob sich Messungen zum Kettenverschleiß im Kaltbetrieb, die an Ottomotoren entstanden sind, auf Dieselmotoren übertragen lassen.
Wenn Sie zu einer dieser Fragen Messwerte oder eigene Befunde haben, schreiben Sie uns über den Support. Wir ergänzen diesen Beitrag, sobald es neue Belege gibt.
¶ Siehe auch
- Gleit- und Spannschienen: welcher Kunststoff drinsteckt und was Hitze aus ihm macht
- Rasseln beim Kaltstart: Spanner, Versteller oder Kette?
- Die Steuerkette: Bauarten, Längung und warum das Öl der größte Hebel ist
- Steuerkettensatz kaufen: woran man Qualität erkennt und woran nicht
- Warum unser Kettenumbau einen Kettenspanner hat
- Öldruck ist nicht gleich Öldruck: die Messposition
- Das Ausgleichswellenmodul im 2.0 TDI (EA189)
- Zahnriemen im Öl: die Zeitbombe, die man nicht prüfen kann
- Glossar