Konstruktion eines hydraulischen Spanners
Der Kettenspanner ist an der losen Seite des Steuersystems montiert und stützt hauptsächlich die Führungsplatte des Steuersystems. Er kompensiert Vibrationen, die durch Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle und deren Polygonwirkung entstehen. Die typische Struktur ist in Abbildung 2 dargestellt und besteht im Wesentlichen aus fünf Teilen: Gehäuse, Rückschlagventil, Kolben, Kolbenfeder und Einfüllstutzen. Das Öl wird über den Öleinlass in die Niederdruckkammer gefüllt und strömt durch das Rückschlagventil in die Hochdruckkammer, die aus Kolben und Gehäuse besteht, um den erforderlichen Druck aufzubauen. Über den Dämpfungsölbehälter und den Kolbenspalt kann Öl aus der Hochdruckkammer austreten. Dies führt zu einer hohen Dämpfungskraft, die den reibungslosen Betrieb des Systems gewährleistet.
Hintergrundwissen 2: Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Spanners
Wird der Kolben des Spannmechanismus in Abbildung 2 einer harmonischen Auslenkungsanregung ausgesetzt, erzeugt er Dämpfungskräfte unterschiedlicher Größe, um den Einfluss der äußeren Anregung auf das System auszugleichen. Es ist eine effektive Methode, die Eigenschaften des Spannmechanismus zu untersuchen, indem man die Kraft- und Auslenkungsdaten des Kolbens erfasst und die Dämpfungskennlinie, wie in Abbildung 3 dargestellt, erstellt.
Die Dämpfungskennlinie liefert zahlreiche Informationen. Beispielsweise repräsentiert die Fläche unter der Kurve die vom Spannmechanismus während einer periodischen Bewegung verbrauchte Dämpfungsenergie. Je größer die Fläche, desto höher die Schwingungsdämpfung. Ein weiteres Beispiel: Die Steigung der Kurve im Kompressions- und Rückstellbereich beschreibt die Empfindlichkeit des Spannmechanismus beim Be- und Entladen. Je schneller das Be- und Entladen erfolgt, desto geringer ist der Leerweg des Spannmechanismus und desto besser wird die Systemstabilität bei geringen Kolbenbewegungen aufrechterhalten.
Hintergrundwissen 3: Zusammenhang zwischen Kolbenkraft und loser Kantenkraft der Kette
Die lose Kantenkraft der Kette ergibt sich aus der Zerlegung der Zugkraft des Spannkolbens entlang der Tangentialrichtung der Spannführungsplatte. Mit der Drehung der Spannführungsplatte ändert sich gleichzeitig die Tangentialrichtung. Gemäß der Anordnung des Steuersystems lässt sich der Zusammenhang zwischen Kolbenkraft und loser Kantenkraft bei verschiedenen Positionen der Führungsplatte näherungsweise bestimmen (siehe Abbildung 5). Wie Abbildung 6 zeigt, verläuft die Änderung der losen Kantenkraft und der Kolbenkraft im Arbeitsbereich im Wesentlichen gleich.
Obwohl die Klemmkraft nicht direkt aus der Kolbenkraft ermittelt werden kann, beträgt die maximale Klemmkraft laut Erfahrung etwa das 1,1- bis 1,5-fache der maximalen Losbrechkraft. Dies ermöglicht es Ingenieuren, die maximale Kettenkraft des Systems indirekt durch Untersuchung der Kolbenkraft vorherzusagen.
