Reibung am Arbeitskolben von Schrägscheibenmaschinen im Langsamlauf

Hydraulische Verdrängermaschinen werden als Hydropumpe und als Hydromotor eingesetzt. Kombiniert man Pumpen und Motoren mit stufenlos verstellbarem Schluckvolumen, lässt sich ein stufenloses hydrostatisches Getriebe aufbauen, das sich z. B. als Fahrantrieb nutzen lässt. Die größte Herausforderung bei der Optimierung hydrostatischer Fahrantriebe besteht in der Steigerung des Wirkungsgrades auf der Motorenseite bei Langsamlauf und besonders bei Loslaufen unter Last, da dies sowohl das Fahrgefühl als auch die Effizienz der Energieumsetzung maßgeblich beeinflussen. Weiterhin lassen sich bei guten Wirkungsgraden das maximal benötigte Schluckvolumen und so der Bauraum reduzieren. Bei optimaler Auslegung ist es weiterhin möglich, die Anzahl der untersetzend wirkenden Planetenradstufen zwischen Hydromotor und getriebenem Rad zu verringern. Bei den Hydraulischen Verdrängermaschinen in Axialkolbenbauweise bieten Schrägscheibenmaschinen gegenüber den Schrägachsenmaschinen den Vorteil, dass zusätzlich zur kompakten Bauweise dank der durchgehenden Antriebswelle gut in einen Antriebsstrang zu integrieren sind. In der vorliegenden Arbeit wird an die Erkenntnisse aus einer Vielzahl von Forschungsarbeiten angeknüpft, die beim Hydraulikmotor in Axialkolben-Schrägscheibenbauweise die Reibung am querkraftbelasteten Triebwerkskolben als größte Verlustquelle identifizieren. Es wird ein neuartiger Prüfstandsaufbau vorgestellt, der mit Hilfe steifer Piezo-Kraftsensoren ein Triebwerkskolben-Bauteiltribometer für den Langsamlauf realisiert. Dabei können alle im realen Betrieb auftretenden Belastungen experimentell nachgestellt werden. Mit Hilfe von Messungen und Berechnungen werden die entscheidenden Mechanismen der Reibkraftentstehung erarbeitet und an konstruktiv modifizierten Kolben die Erkenntnisse zur Verbesserung des Reibverhaltens praktisch umgesetzt. Aus den Untersuchungen werden konstruktive Hinweise für die Gestaltung von Triebwerkskolben für langsamlaufende Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise abgeleitet.