Neuartige Radialkolbeneinheit mit axialen Steuerplatten

Von:

Dirk Benedikt Schulze Schencking

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Es wird eine neuartige hydrostatische Verdrängereinheit auf Basis einer außenabgestützten Radialkolbeneinheit vorgestellt und die grundlegenden kinematischen Zusammenhänge hergeleitet. Augenscheinlichstes Merkmal der Verdrängereinheit sind zwei gegenüberliegende sphärische Steuerplatten, die den konventionellen Steuerzapfen ersetzen. Durch die sphärische Gestalt der Steuerplatten wird der Rotor in axialer und in radialer Richtung hydrostatisch gelagert ohne die Triebwelle zu belasten. Zur Auslegung und Optimierung dieses Tribosystems wird ein analytisches Berechnungsverfahren entwickelt und die Ergebnisse bezogen auf eine 40 ccm Einheit theoretisch wie auch durch experimentelle Versuche an einem Motor- sowie an einem Pumpenprüfstand gezeigt. Ein weiteres Merkmal ist die Drehmomenterzeugung im Rotor, dessen Mechanismus mathematisch hergleitet wird. Es wird gezeigt, dass die Kolben hierbei querkraftfrei sind, was in einem deutlich weniger belasteten Tribokontakt zwischen Kolben und Buchse resultiert. Für die Entlastung des Kontaktes Kolbenschuh und Hubring wird ein vollhydrostatisch entlasteter Gleitschuh mit vordefinierbarer Schmierspalthöhe ausgelegt. Die Ergebnisse werden zum einen mit Hilfe eines Komponentenprüfstandes als auch durch experimentelle Untersuchungen im Gesamtsystem validiert und dargestellt. Abschließend werden Wirkungsgraduntersuchungen einer RAC-40 ccm Einheit vorgestellt und gezeigt, dass das RAC-Konzept bereits im jetzigen Entwicklungsstand die Leistungswerte heutiger Verdränger erreicht. Aufgrund der RAC-spezifischen Konstruktion ergeben sich hierbei deutliche Unterschiede der Verlustmechanismen die ebenfalls kurz diskutiert werden.