Als noch recht junger Citroen SM Eigner wurde ich in den letzten Wochen etwas überrascht: Nahezu jedes Detail der Technik wurde in den vergangenen Jahren von der Fangemeinde dieses großartigen Autos schon kontrovers hoch und runter diskutiert (Motorketten, Ventile, Spanner, Klimaanlage, Ölpumpen, Zündschlösser usw. usw…) und für vieles gibt es technische „Verbesserungen“, die teilweise notwendig, teilweise sinnvoll und teilweise auch schlichtweg fragwürdig sind. Kurzum: Der Erfindergeist der SM-Eigner ist beeindruckend und sucht seinesgleichen.

Umso mehr wunderte es mich, dass sich in all den Jahrzehnten niemand des Themas der „Keilriemenspannung“ ernsthaft angenommen hat, obwohl sowohl im Werkstatthandbuch als auch in einem technischen Rundschreiben von Citroen ausdrücklich auf die Wichtigkeit der Einhaltung der Riemenspannung hingewiesen wird.

Das tut ein Hersteller ja nun nicht ohne Grund: Die richtige Spannung verhindert eine ungleichmäßige Belastung von Lagern, Führungsscheiben und Riemen und gewährleistet die maximale Lebensdauer aller Komponenten. Durchrutschende Riemen gehen nicht nur schneller kaputt, sondern sorgen auch für eine „stotternde“ Belastung, Hitzeentwicklung durch Reibung usw, usw…

Und während man wilde Theorien über die Belastung der Primärkette und „Schläge“ diskutiert (ob diese wirklich einen Sinn ergeben, sei mal dahin gestellt), lässt man den Einfluss der eigentlichen Kraftübertragung zwischen diesen Komponenten, den Keilriemen, einfach außer Acht. Nach dem Motto „Hat schon immer mit Pi x Daumen Justagen gehalten“, werden Empfehlungen gegeben, die auf den schmalen Glasfaser-Keilriemen des SM gar nicht anwendbar sind (90° Drehtrick) und nahezu alle fahren mit falscher Riemenspannung durch die Gegend. Klar, das funktioniert so, aber das tut ein SM mit alten Ventilen, altem Spanner, alter Pumpenwelle, altem Klimakompressor etc… auch „irgendwie“, das kann ja nicht der Maßstab sein. Zumal man einen durchrutschenden Keilriemen während der Fahrt gar nicht bemerkt und eine Funktion im Leerlauf in keiner Weise hinreichend für eine rutschfreie Kraftübertragung bei höheren Drehzahlen und schnellen Beschleunigungen ist. Dazu auch ein Auszug aus der technischen Beschreibung des Riemenherstellers „Gates“ (Erstausrüster SM):

„Es wird eine ausreichende Spannung benötigt, um das Rutschen des Riemens unter Belastung zu verhindern. Dies hängt ab von der Leistung und Drehzahl des Motors, dem Durchmesser der Riemenscheibe und dem Umschlingwinkel des Riemens um die am Motor sitzende Riemenscheibe sowie von der vom Keilriemen zu tragenden Überbelastung.“

Langer Rede kurzer Sinn: Eine solche Inkonsequenz passt vielleicht zu den viel zitierten „Spezialisten“, widerstrebt aber dem Perfektionistenanspruch, den einige hier im Forum verfolgen (nicht nur ich). Hilfe ist dringend notwendig!! Daher habe ich mich auf die Suche nach den besten Möglichkeiten zur Überprüfung und Justage der Keilriemenspannung begeben und habe dafür verschiedene Optionen überprüft und verglichen. Teilweise mit überraschenden Erkenntnissen…

Das Werkstatthandbuch und die Lernkurve von Citroen

Im ersten Band der Werkstatthandbücher (581/1 Einstellungen & Kontrollen) wird detailliert beschrieben, wie man die Spannung des Keilriemens zu überprüfen hat. Empfohlen wird der Spannungsmesser „Gates150“, den man damals direkt bei Citroen bestellen konnte.

Dieses Messgerät wird auf den Keilriemen geklemmt und nach einer kurzen Messprozedur kann man die Spannung ablesen. In alten Versionen des Handbuchs wird eine Optimal-Spannung von 38kg bis 40kg für neue Keilriemen angegeben, für gebrauchte Riemen eine Spannung von 25kg bis 30kg. Auffällig ist die (sachlich falsche) Angabe der Spannkraft in Kilogramm, diese ist aber dem Gates-Spannungsmesser geschuldet, da dieser der einfachen Verständlichkeit halber nur über eine „Kg“-Skala verfügt (siehe unten).

Offensichtlich ist man bei Citroen aber später zu der Erkenntnis gekommen, dass ein zu lockerer Keilriemen schädlich ist (merkt ihr was?), denn mit der technischen Mitteilung „TM 730 / 72“ vom 19. April 1972 teilt Citroen mit, dass die „Werte für das Spannen des Keilriemens geändert“ wurden, und zwar auf: 38-39kg bzw. 390N +0/-10 für einen fabrikneuen Keilriemen und auf 38-39kg bzw. 390N +0/-10 für einen gebrauchten Keilriemen.

Mit anderen Worten: Es gibt keinerlei Toleranzen mehr für einen gebrauchten Keilriemen, die Spannung von 38kg bzw. 380N muss eingehalten werden. Diese korrigierten Werte wurden dann auch in allen späteren Ausgaben des Werkstatthandbuchs so übernommen, wie es sich auf der Müller CD befindet, die der Club ja jedem Mitglied hat zukommen lassen.

Doch wie misst man nun im 21. Jahrhundert die Riemenspannung des Keilriemens möglichst akkurat? Hier ein Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten…

1. Das Original

Sowohl im Handbuch als auch in der technischen Mitteilung bemerkt Citroen, dass man ausschließlich das Spannungsmessgerät „Gates 150“ zur Überprüfung heranziehen soll.

Das klingt zunächst wie eine Umsatz-Beschaffungsmaßnahme der Werkzeugabteilung von Citroen, doch der Grund wird deutlich, wenn man sich die Skala des Instruments ansieht: Neben den üblichen Keilriemenbreiten (z.B. 11mm) besitzt nur dieses Messwerkzeug eine eigens geeichte Skala für den schmalen 7mm Keilriemen des SM.

Zudem passt sich das Messgerät durch eine Klemmfeder automatisch der Keilriemenstärke an und ist so universell für den Keilriemen der Lichtmaschine als auch für den des Klimakompressors geeignet.

Mir ist es gelungen, einen NOS- Gates150 Spannungsmesser aufzutreiben, wie man dem Bild oben entnehmen kann. Dies ist gar nicht so unmöglich, da dieses Modell tatsächlich bis vor wenige Jahre(!!) unverändert von dem amerikanischen Hersteller so angeboten wurde, wie der folgende Auszug aus dem Gates Katalog von 2001 beweist:

Dies macht es umso unverständlicher, dass viele langjährige SM-Besitzer hier nie zugegriffen haben, zumal das Messgerät gerade einmal $19.- kostete. Wer nun keinen mehr zufällig bei einem Autoteilehändler am Lager findet, kann sich schon einmal auf monatelange Ebay-Suche begeben.

Die Anwendung des Messgerätes ist sowohl im Citroen Werkstatthandbuch als auch in der beiliegenden Anleitung sehr gut umschrieben. Zunächst schiebt man die Anzeigenadel des Messerganz nach links. Dann klemmt man den Spanner auf den Keilriemen nahe der linken Riemenscheibe und drückt den kleinen Metallteller mit einem Finger in Richtung der Skala, ohne(!) das Messgerät dabei festzuhalten.

Man drückt dabei nur soweit, bis die Nase „c“ gerade den Keilriemen berührt, keinesfalls weiter!

Aufgrund der ganzen Kabel und Aggregate im Motorraum des SM ist es gar nicht so einfach, diesen knappen Berührpunkt zu treffen, die Handhabung wird dadurch umständlich und man sollte gegebenenfalls die ganze Prozedur zwei oder dreimal wiederholen. Hat man den „Sweet Spot“ erreicht, lässt man den Druckteller langsam wieder los und kann nun die Keilriemenspannung an der Anzeigenadel ablesen, die an entsprechender Stelle stehen geblieben ist.

Das war es, nun kann man den Keilriemen entsprechend nachspannen, bis die Werksangabe von 38kg genau erreicht ist. In meiner kleinen Vergleichsreihe habe ich die Keilriemenspannung mit dem Gates150 nachgemessen und das verblüffende Ergebnis von „28kg“ erhalten, 10kg weniger, als von Citroen verlangt, obwohl der Keilriemen in meinem SM alles andere als weich gespannt war!

Sicherlich, dieses alte Messinstrument und die etwas umständliche Bedienung erwecken nicht gerade Vertrauen, allerdings hat es sich über 40 Jahre am Markt gehalten und Citroen hat alle seine Angaben im Handbuch auf dieses Werkzeug bezogen, so dass man mit ihm zielgenau nach Citroen-Vorgaben misst und die Ergebnisse entsprechend verwertbar sind. Insofern ist der Gates150 selbstverständlich zu empfehlen, solange man kein verschlissenes Exemplar findet, denn die Messfeder kann natürlich im Laufe der Zeit verschleißen.

2. Die „Tröte“ von Kent Moore

Der bekannte Werkzeughersteller „Kent Moore“ hat ein sehr ähnliches Messwerkzeug zum Messen der Keilriemenspannung produziert, das es aber ebenfalls nicht mehr im Handel zu kaufen gibt. Es handelt sich dabei um das Modell KM-128.

Das Messgerät hat den Vorteil, dass es über einen kleinen Drucksensor verfügt, der bei Berühren des Keilriemens eine kleine Tröte aktiviert: Man hört also, wenn der „Sweet-Spot“ erreicht ist. Auch das Ablesen ist praktischer, denn die Skala befindet sich auf der Oberseite des Messgerätes. Die Einheit ist mit „kp“ angegeben, was der kg Angabe des Gates150 entspricht.

Den KM128 setzt man genauso an, wie den Gates150, da er aber nicht über so eine praktische Klemmfeder verfügt, muss man die linke Lasche beim Messen mit einem Finger auf dem Keilriemen halten (Kreis).

In meinem Selbstversuch ertönte die lustige Tröte bei 29kp, was in den üblichen Toleranzen eines solchen Messgerätes und nahe and dem Messergebnis des Gates150 liegt. Daher ist dieses Messinstrument ebenfalls zu benutzen, aber genauso schwer zu finden, wie das Original.

3. Das lustige Mess-Männchen

Nun kommen wir endlich zu einem Messinstrument, das es auch heute noch zu kaufen gibt und zudem auch noch sehr lustig aussieht.

Das Messmännchen gibt es von verschiedenen Herstellern und trägt die Bezeichnung „OTC 6673“ oder „GA 424A“ oder „BT 33-73F“. Der Neupreis liegt bei um die €100.-, gebraucht kann man es aber auch schon für deutlich weniger finden.

Dass es sich hierbei klar um ein „Mess-Männchen“ handelt und nicht um ein „Mess-Frauchen“, wird deutlich, wenn man auf den Kopf drückt, siehe Bild oben. Das erscheinende Teil dient aber nicht der Fortpflanzung, sondern der Spannungsmessung des Keilriemens.

Das Prinzip ist mit Abstand das einfachste aller Spannungsmesser: Man klemmt den Haken an den Keilriemen, dieser passt sich automatisch der Dicke an und am Ziffernblatt kann man bequem die Spannung ablesen, der Wert oben gilt.

Die Angabe erfolgt technisch korrekt in Newton, bei meinem SM-Check betrug das Messergebnis ca. 305N was ca. 30kg entspricht. In der Betriebsanleitung gibt der Hersteller eine Genauigkeitstoleranz von 10% an, die im Vergleich mit den anderen Spannungsmessern auch tatsächlich eingehalten wird.

Neben der einfachen Bedienung hat das Messmännchen ein entscheidendes Alleinstellungsmerkmal: Es ist das einige Messinstrument, bei dem man die Keilriemenspannung in „Echtzeit“ ablesen kann. Dies hilft beim genauen Spannen des Keilriemens ungemein: Man lässt das Männchen beim Spannen angeklemmt an den Keilriemen und spannt diesen soweit, bis die „Uhr“ die verlangten 380Newton anzeigt. Dann zieht man die Schraube des Spannbügels fest und misst noch einmal nach, fertig! Bei allen anderen Messgeräten ist das viel umständlicher, da geht nur die Iteration Spannen -> Messen -> Spannen -> Messen usw…

4. Sonic Tension Meter: Die Hitech-Variante mit „dem Bing“

Es wird modern: Die laut Keilriemenhersteller präziseste Spannungsmessung macht der Gates 507C möglich.

Jetzt kommt die Überraschung: Dieses elektronische Spezialgerät misst die Spannung des Keilriemens nicht etwa mechanisch, sondern akustisch(!), daher auch der Name „Sonic Tension Meter“.

Ein wenig Recherche ergibt, dass die akustische Spannungsmessung von Keilriemen tatsächlich in der Industrie weit verbreitet ist und zu genauen Ergebnissen führt. Der technische Gedanke hinter dieser Messmethode ist das Phänomen, dass sich ein Keilriemen wie eine Gitarrensaite verhält, wenn man ihn in Schwingung versetzt. Die Spannung des Riemens liegt dabei im direkten Verhältnis zu der Tonfrequenz, die er erzeugt, wenn man an ihm „zupft“, Jeder Hobby-Gitarrist kennt das Prinzip, denn die Saiten einer Gitarre stimmt man ebenfalls nur dadurch, dass man mit den Drehknöpfen am Hals ihre Spannung verändert.

Da es sich bei dem Gates 507C um ein universelles Profimessgerät handelt, braucht es natürlich noch ein paar Zusatzinformationen zu dem Keilriemen, dessen Spannung es ermitteln soll. Diese sind:

a) Die Trumlänge:
Das ist die Länge des zu messenden Riemenstückes, das frei schwingen kann. Mit anderen Worten, der Abstand der beiden Auflagepunkte des Riemens auf den Riemenscheiben.

CD = Abstand der Achsen der Riemenscheiben (210mm)
D = Durchmesser Riemenscheibe Pumpe (175mm)
d = Durchmesser Riemenscheibe Lichtmaschine (50mm)

Der Abstand der Achsen zueinander ergibt sich aus der verwendeten Keilriemenlänge. Die Angaben oben in Klammern wurden von der HIN-Instutition mit einem neuwertigen Keilriemen des Clubs. Setzt man diese Werte in die obige Gleichung ein, erhält man eine Länge von 200,5mm Natürlich können durch Toleranzen im Zusammenbau der Motoren, gealterte oder andere Keilriemen, usw. Abweichungen in den Daten entstehen, weshalb man am besten am eigenen SM noch einmal alle Werte misst.

Wem das alles zu aufwändig ist, der legt einfach ein Maßband an den Keilriemen und misst den frei schwingenden Oberteil des Keilriemens per Hand nach (Bild oben), geht im Zweifelsfall schneller und ist ebenfalls genau, wenn man es richtig macht!

b) Masse des verwendeten Keilriemens:
Die zweite Information, die das akustische Messgerät über den zu messenden Keilriemen benötigt, ist dessen spezifische Masse auf einen Meter Länge bezogen. Wer einen originalen Gates Polyflex Keilriemen einsetzt, der kann diesen Wert einfach in der dem Gates507C beiliegenden Tabelle nachsehen:

Nur 24 Gramm bringt der Keilriemen am laufenden Meter auf die Waage. Wer das Fabrikat seines Keilriemens nicht kennt, muss es per Hand mit einer Briefwaage ermitteln. Der gemessene Wert ist mit 1,29 zu multiplizieren, da der Riemen ja nur 775mm lang ist (bei 750mm ist es ein Faktor von 1,33), schon hat man das Gewicht für einen Meter.

c) Anzahl der Rippen:
Der Gates507C kann auch mehrfach gerippte Zahnriemen messen. Bei unserem Keilriemen ist es aber ganz einfach: Er hat nur einen Keil, man muss also „1“ eingeben.

Hat man alle diese Daten eingegeben (kann man übrigens in verschiedenen Speicherbänken dauerhaft ablegen), kommt der spannende Teil. Man legt oder hält das Messgerät so in den Motorraum, dass das Mikrofon in einem Abstand von ca. 1cm direkt auf den Keilriemen gerichtet ist:

Nun zupft man an dem Keilriemen und wenige Sekunden später piept das Messgerät und zeigt einem die Spannung direkt in Newton an.

Rechnet man das Ergebnis meines Praxisversuches in kg um, so kommt man nahezu punktgenau auf 28kg, eine verblüffende Übereinstimmung zu den herkömmlichen Spannungsmessern und der Beweis, dass das akustische Messverfahren tatsächlich funktioniert!

Leider hat dieses Profigerät auch einen Profi-Preis: €600.- bis €800.- muss man schon anlegen, um in den akustischen Spannungsgenuss zu kommen (nein, ich habe lange nicht soviel angelegt, sondern hatte viel Glück auf dem Gebrauchtmarkt!). Sicherlich ist der Kaufpreis etwas viel, nur um den Keilriemen des SMs zu überprüfen. Hat man aber mehrere Oldtimer oder schraubt auch an seinen Alltagswagen herum, so kann sich das Gerät aufgrund seines universellen Charakters durchaus rentieren, denn es misst jede Art von Riemen: Zahnriemen, Steuerriemen, Keilriemen etc…

5. Der Telefon-„Hörer“: iPhone oder Google-Phone

In der Bedienungsanleitung des Gates 507C ist die Theorie der akustischen Spannungsmessung erfreulich physikalisch genau erklärt. Das ganze System basiert auf der „Transverse Vibration of Strings“ Theorie. Gemäß dieser Theorie errechnet sich die Spannung aus folgender Formel:

T = 4 x M x W x S² x f²

T = Spannung Riemen
M = Massenkonstante des Riemens (kg/m)
W = Riemenbreite oder Anzahl der Keile (beim SM: 1)
S= Trumlänge (m)
f= Schwingungsfrequenz des Riemens (Hz)

T ist zu ermitteln, die Variablen M, W und S lassen sich messen oder Tabellen entnehmen (vgl. oben), es verbleibt nur die Frequenz. Der Gates 507C ist also nichts anderes, als eine Kombination aus Frequenzmesser und kleinem Taschenrechner, der die Riemenspannung nach obiger Formel berechnet. Wenn man also die Schwingungsfrequenz des Keilriemens anderweitig ermitteln kann, braucht man das Messergebnis nur in obige Formel einzusetzen und schon erhält man die zugehörige Spannung des Keilriemens.

Weiter oben habe ich den Keilriemen schon mit einer Gitarrenseite verglichen, dieser Ansatz brachte mich auf eine Idee: Warum nicht einfach den „Ton“ des Keilriemens mit einem entsprechenden Stimm-Tool ermitteln?

„Es gibt für alles eine App“: Im Appstore meines Android Handys (Google Nexus One) wurde ich schnell fündig: Das Programm „gString“ hat nichts mit Damenunterwäsche zu tun, sondern misst durch das Telefon-Mikrofon den eingehenden Ton und zeigt in Echtzeit die passende Frequenz an.

Zugegeben, die Idee klingt etwas abenteuerlich, aber einen Versuch war es wert: Man justiert die Empfindlichkeit des Mikrofons und lässt den Keilriemen ins Telefon „sprechen“, indem man wieder daran zupft.

Wenige Sekunden später erhält man auf dem Screen das Ergebnis, in meinem Praxistest waren es 261,5Hz. Dieser Wert ließ sich jedes Mal reproduzieren, was das Vertrauen in die Genauigkeit stärkt. Eingesetzt in obige Formel (F= 4x 0,024kg x 1 x (0,205m)² x (261,5Hz)²) ergibt dies eine Keilriemenspannung von 275N, beinahe haargenau das Ergebnis des €600.- teuren Gates Spannungsmessers. Unglaublich, es funktioniert!!

Wer also ein Android-Smartphone schon sein Eigen nennt, der hat einen super genauen Keilriemenspannungsmesser bereits in der Tasche, ohne einen einzigen Cent zu bezahlen, denn die App „gString“ ist kostenlos. Ich gehe davon aus, dass es auch entsprechende Apps auf dem iPhone gibt, so dass auch das iPhone geeignet sein sollte.

Fazit

Dieser Überblick über die verschiedenen Messinstrumente hat gezeigt, wie man mit relativ einfachen Mitteln die Spannung des Keilriemens ermitteln kann. Welche der vorgestellten Methoden man letztendlich wählt, unterliegt dem persönlichen Geschmack, denn alle 5 Varianten zeigten in meinem Praxis-Test ausreichend genaue und reproduzierbare Werte innerhalb einer Toleranz von wenigen Prozent.

Der „Originalist“ wählt selbstverständlich den Gates150, sofern er denn noch einen findet. Der „Bequeme“ wählt den OTC6673, weil man mit ihm beim Spannen in Echtzeit messen kann, der „Technikverliebte“ wählt den Gates507C, weil es das State-of-the-Art Profiwerkzeug ist und der „Yuppie“ benutzt sein Google- oder i-Phone, weil es einfach cool ist, mit dem Handy den Keilriemen zu messen.

Ebenfalls erstaunlich war für mich, dass die Spannung meines Keilriemens noch deutlich unter dem Sollwert war, obwohl der Riemen subjektiv wirklich sehr stramm gespannt ist. Die Ansage von Prof. SM, dass der Keilriemen bei 38kg wesentlich härter ist, als man es für „normal“ halten würde, bestätigt sich durch die Messungen. Die herkömmliche „Drehmethode“ kann beim SM-Riemen nicht angewendet werden. Wenn Ihr es nachmesst, werden sich garantiert die meisten von Euch wundern, wie „un-gespannt“ Eure Keilriemen tatsächlich sind. Aus diesem Grunde kann ich nur zu einer gewissenhafte Überprüfung raten.

Die Vorgehensweise beim Keilriemen des Klimakompressors ist übrigens dieselbe, man muss lediglich ggfls. die entsprechenden Werte ändern, weil dieser Keilriemen breiter und länger ist (11 / 800mm).

Ekkehart Schmitt

Citroen SM - Wiki