DE102006008437A1 - Gleitschuh für ein Taumelscheibengetriebe - Google Patents
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Abstract
Ein Gleitschuh (5) für ein Taumelscheibengetriebe (2) weist eine zur Kontaktierung eines Kolbens (4) des Taumelscheibengetriebes (2) vorgesehene, konvex gewölbte erste Gleitfläche (7) und eine zur Kontaktierung einer Taumelscheibe (3) vorgesehene zweite Gleitfläche (8) mit einer Schmiertasche (9) auf. Diese ist durch einen konkav gewölbten Oberflächenbereich (10), welcher kantenlos in einen konvex gewölbten, die zweite Gleitfläche (8) bildenden Oberflächenbereich (11) übergeht, gebildet.
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die Erfindung betrifft einen für ein Taumelscheibengetriebe geeigneten Gleitschuh, welcher zwei Gleitflächen aufweist, nämlich eine konvex gewölbte erste Gleitfläche, die zur Kontaktierung eines Kolbens des Taumelscheibengetriebes vorgesehen ist, und eine zweite Gleitfläche, die zur Kontaktierung einer Taumelscheibe vorgesehen ist und eine Schmiertasche aufweist, welche die Aufnahme eines Schmiermittels zwischen dem Gleitschuh und der Taumelscheibe ermöglicht.
- Hintergrund der Erfindung
- Ein Gleitschuh der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
EP 1 148 237 A1 bekannt. Dieser Gleitschuh stellt einerseits einen Gleitkontakt mit einer sphärisch nach innen gewölbten Oberfläche eines Kolbens und andererseits einen Gleitkontakt mit einer ebenen Oberfläche einer Taumelscheibe her. Sowohl auf der dem Kolben zugewandten Seite als auch auf der der Taumelscheibe zugewandten Seite weist der Gleitschuh eine Vertiefung auf, die die Aufnahme von Schmierstoff ermöglicht. Die der Gleitscheibe zugewandte Vertiefung hat eine im Wesentlichen konische Form. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitschuh anzugeben, welcher einen besonders verschleißarmen Betrieb eines Taumelscheibengetriebes ermöglicht.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Gleitschuh mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieser Gleitschuh stellt in einem Taumelscheibengetriebe einen Gleitkontakt einerseits mit einem linear beweglichen Kolben und andererseits mit einer Taumelscheibe her. Die erste, dem Kolben zugewandte Gleitfläche des Gleitschuhs ist konvex gewölbt und weist nicht notwendigerweise eine Schmiertasche auf. In jedem Fall ist eine Schmiertasche an der der Taumelscheibe zugewandten Oberfläche des Gleitschuhs gebildet. Hierbei geht ein konkav gewölbter Oberflächenbereich kantenlos in einen konvex gewölbten, eine Gleitfläche bildenden Oberflächenbereich über. Die der Taumelscheibe zugewandte Oberfläche des Gleitschuhs ist also konvex-konkav und kantenfrei mit fließenden Übergängen zwischen dem konkaven und dem konvexen Oberflächenbereich, geformt. Der fließende Übergang zwischen der Schmiertasche und der diese umgebenden Gleitfläche ist nicht nur hinsichtlich der Schmierung des Gleitschuhs vorteilhaft, sondern sorgt auch für eine gleichmäßige Verteilung mechanischer Spannungen innerhalb des Gleitschuhs.
- Der minimale Krümmungsradius der konkav bzw. konvex gewölbten, der Taumelscheibe zugewandten Oberfläche des eine linsenartige Grundform aufweisenden Gleitschuhs beträgt vorzugsweise mindestens 10%, insbesondere mindestens 20%, des Durchmessers des Gleitschuhs. Die in Axialrichtung der Taumelscheibe gemessene Dicke des Gleitschuhs beträgt vorzugsweise nicht mehr als das 5-fache, insbesondere nicht mehr als das 3-fache, des genannten minimalen Krümmungsradius.
- Die dem Kolben zugewandte Gleitfläche des Gleitschuhs ist vorzugsweise durchgehend konvex gekrümmt. Der Übergang zwischen dieser ersten Gleitfläche und der zweiten, der Taumelscheibe zugewandten Gleitfläche ist abgerundet, wobei der betreffende Krümmungsradius vorzugsweise mindestens 5%, insbesondere mindestens 15%, des Durchmessers des Gleitschuhs beträgt. Mit Ausnahme der Schmiertasche ist die Oberfläche des Gleitschuhs in bevorzugter Ausgestaltung durchgehend konvex gekrümmt. Die die Taumelscheibe kontaktierende, konvex gewölbte Gleitfläche weist einen minimalen Krümmungsradius auf, der sich vom minimalen Krümmungsradius der konkav gewölbten, die Schmiertasche bildenden Oberfläche vorzugsweise um nicht mehr als den Faktor 2 unterscheidet.
- Die Schmiertasche hat, wie der gesamte Gleitschuh, eine rotationssymmetrische Form. Die in Richtung der Symmetrieachse gemessene Höhe der Schmiertasche beträgt in bevorzugter Ausgestaltung nicht mehr als ¼ des Durchmessers der Schmiertasche. Des Weiteren beträgt die Höhe der Schmiertasche vorzugsweise nicht mehr als 15% der Dicke des Gleitschuhs. Die mechanische Belastbarkeit des Gleitschuhs ist damit durch die Schmiertasche praktisch nicht beeinträchtigt. Von der kreisrunden Projektionsfläche des Gleitschuhs deckt die Schmiertasche in vorteilhafter Ausgestaltung mindestens 15% und maximal 40% ab. Auf diese Weise hat die Schmiertasche eine hohe Aufnahmekapazität für ein Schmiermittel. Gleichzeitig verbleibt eine ausreichende Kontaktfläche zur Auflage auf der Taumelscheibe.
- Der Gleitschuh ist als kaltumgeformtes Metallteil rationell herstellbar. Die Oberfläche des Gleitschuhs ist, insbesondere durch Schleif- und Hohnverfahren, vorzugsweise derart strukturiert, dass schmierölaufnehmende Vertiefungen gebildet sind. Eine derartige Strukturierung einer Oberfläche ist beispielsweise aus der
DE 195 13 254 A1 bekannt. - Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist der Gleitschuh eine Beschichtung auf. Hierfür geeignete Verfahren sind insbesondere Brünieren, Dünnschichtverchromen, Carbonitrieren, Nitrocarburieren, Borieren, Inchromieren und Vanadieren. In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Beschichtung durch kombiniertes Carbonitrieren und Nitrocarburieren hergestellt.
- Für den Gleitschuh geeignete Beschichtungen, welche sowohl die Verschleißbeständigkeit verbessern als auch die Reibung mindern, stellen auch TRIONDUR-Schichtsysteme dar, welche im Vakuum nach dem PVD- und plasmaunterstützten CVD-Verfahren erzeugt werden.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
-
1 im Querschnitt eine Axialkolbenpumpe mit einem Taumelscheibengetriebe, und -
2 einen Gleitschuh des Taumelscheibengetriebes nach1 . - Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
-
1 zeigt eine Axialkolbenpumpe1 mit einem Taumelscheibengetriebe2 , dessen prinzipielle Funktion beispielsweise aus derEP 0 919 719 B1 bekannt ist. Das Taumelscheibengetriebe2 umfasst eine Taumelscheibe3 , die eine Rotationsbewegung in Hubbewegungen mehrerer Kolben4 umsetzt. Zur Kraftübertragung zwischen der Taumelscheibe3 und den Kolben4 sind Gleitschuhe5 vorgesehen, die auf beiden Seiten der Taumelscheibe3 angeordnet sind und in Vertiefungen6 der Kolben4 eingreifen. - Die detaillierte Form eines Gleitschuhs
5 wird im Folgenden anhand2 erläutert. Auf der in der Darstellung oberen Seite weist der Gleitschuh5 eine konvex gewölbte erste Gleitfläche7 auf, die zur Kontaktierung eines Kolbens4 vorgesehen ist. Die in der Darstellung unten angeordnete zweite Gleitfläche8 weist eine zentrale Schmiertasche9 auf und liegt im Taumelscheibengetriebe2 auf der Taumelscheibe3 auf. - Die zweite Gleitfläche
8 setzt sich zusammen aus einem konkav gewölbten Oberflächenbereich10 , welcher die Schmiertasche9 bildet und einem hieran kantenlos anschließenden, konvex gewölbten Oberflächenbereich11 , an dem die Taumelscheibe3 direkt zur Anlage kommt. Der minimale Krümmungsradius des konkav gewölbten Oberflächenbereichs10 ist mit R1, der minimale Krümmungsradius des konvex gewölbten Oberflächenbereichs11 mit R2 bezeichnet. Die in Richtung der Symmetrieachse S gemessene Dicke D des Gleitschuhs5 beträgt nicht mehr als das Doppelte des kleineren der minimalen Krümmungsradien R1, R2. Der Durchmesser G des Gleitschuhs5 beträgt mehr als das Doppelte der Dicke D, jedoch nicht mehr als das 4-fache des kleineren der Krümmungsradien R1, R2, wobei sich die Krümmungsradien R1, R2 höchstens um den Faktor 1,5 voneinander unterscheiden. - Die in Axialrichtung gemessene Höhe der Schmiertasche
9 ist mit H, der Durchmesser der Schmiertasche mit T bezeichnet. Der Durchmesser T der Schmiertasche9 beträgt mindestens 1/3 des Durchmessers G des Gleitschuhs5 . Das Durchmesser-/Höhenverhältnis T/H der Schmiertasche9 ist größer als vier. - Die zweite Gleitfläche
8 des Gleitschuhs5 geht im Außenbereich12 des Gleitschuhs5 abgerundet in die erste, durchgehend konvex gewölbte Gleitfläche7 über, wobei der minimale Krümmungsradius in diesem Übergangsbereich mit R3 bezeichnet ist. Der Krümmungsradius R3 beträgt mindestens 10% des Durchmessers G und mindestens 20% der Dicke D des Gleitschuhs5 . - Die Oberfläche des Gleitschuhs
5 weist eine Mikrostrukturierung mit einer Vielzahl sich kreuzender Riefen auf, wie sie prinzipiell aus derDE 195 13 254 A1 bekannt ist. Die Gesamtfläche der riefenartigen Vertiefungen innerhalb der Gleitflächen7 ,8 beträgt ca. 15 bis 25% der jeweiligen Gleitfläche7 ,8 . Diese Oberflächengestaltung begünstigt den Aufbau eines elastohydrodynamischen Schmierfilmes (EHD-Film). Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist der Gleitschuh5 beschichtet, beispielsweise mit Mikrorissigkeit dünnschichtverchromt. Durch die Kombination der kantenlos in die Gleitfläche8 eingefügten Schmiertasche mit einer mikrostrukturierten Beschichtung ist ein besonders günstiges tribologisches Verhalten des Gleitschuhs5 gegeben. Im Vergleich zum Stand der Technik ist insbesondere das Einlaufverhalten des Gleitschuhs5 verbessert. Des Weiteren ist beim Starten der Axialkolbenpumpe1 aus dem Mischreibungsbereich ein hinsichtlich Reibung und Verschleiß verbessertes Anlaufverhalten zu verzeichnen. Die entsprechenden Vorteile sind gegeben, wenn der Gleitschuh5 nicht in einer Axialkolbenpumpe, sondern in einer sonstigen Axialkolbenmaschine, insbesondere einem Axialkolbenkompressor, beispielsweise einem mit dem Kältemittel R134a oder mit CO2 betriebenen Kompressor, eingesetzt wird. -
- 1
- Axialkolbenpumpe
- 2
- Taumelscheibengetriebe
- 3
- Taumelscheibe
- 4
- Kolben
- 5
- Gleitschuh
- 6
- Vertiefung
- 7
- erste Gleitfläche
- 8
- zweite Gleitfläche
- 9
- Schmiertasche
- 10
- konkav gewölbter Oberflächenbereich
- 11
- konvex gewölbter Oberflächenbereich
- 12
- Außenbereich
- D
- Dicke des Gleitschuhs
- G
- Durchmesser des Gleitschuhs
- H
- Höhe der Schmiertasche
- R1, R2, R3
- Krümmungsradius
- S
- Symmetrieachse
- T
- Durchmesser der Schmiertasche
Claims (19)
- Gleitschuh (
5 ) für ein Taumelscheibengetriebe (2 ), mit einer zur Kontaktierung eines Kolbens (4 ) des Taumelscheibengetriebes (2 ) vorgesehenen, konvex gewölbten ersten Gleitfläche (7 ) und einer zur Kontaktierung einer Taumelscheibe (3 ) vorgesehenen zweiten Gleitfläche (8 ), welche eine Schmiertasche (9 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertasche (9 ) durch einen konkav gewölbten Oberflächenbereich (10 ), welcher kantenlos in einen konvex gewölbten, die zweite Gleitfläche (8 ) bildenden Oberflächenbereich (11 ) übergeht, gebildet ist. - Gleitschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Krümmungsradius (R1, R2) der konkav bzw. konvex gewölbten Oberflächenbereiche (
10 ,11 ) mindestens 10% des Durchmessers (G) des Gleitschuhs (5 ) beträgt. - Gleitschuh nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Krümmungsradius (R1, R2) der konkav bzw. konvex gewölbten Oberflächenbereiche (
10 ,11 ) mindestens 20% der Dicke (D) des Gleitschuhs (5 ) beträgt. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der minimale Krümmungsradius (R1) des konkav gewölbten Oberflächenbereichs (
10 ) vom minimalen Krümmungsradius (R2) des konvex gewölbten Oberflächenbereichs (2 ) um nicht mehr als den Faktor zwei unterscheidet. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiertasche (
9 ) eine Höhe (H) aufweist, die nicht mehr als ein Viertel des Durchmessers (G) der Schmiertasche (9 ) beträgt. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) der Schmiertasche (
9 ) nicht mehr als 15% der Dicke (D) des Gleitschuhs (5 ) beträgt. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsradius (R3) an keiner Stelle des Übergangs zwischen der ersten Gleitfläche (
7 ) und der zweiten Gleitfläche (8 ) geringer als 5% des Durchmessers (G) des Gleitschuhs (5 ) ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schmiertasche (
9 ) über mindestens 15% der Projektionsfläche des Gleitschuhs (5 ) erstreckt. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schmiertasche (
9 ) über max. 40% der Projektionsfläche des Gleitschuhs (5 ) erstreckt. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als durch Kaltumformung hergestelltes Metallteil ausgebildet ist.
- Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Beschichtung mindestens einer Gleitfläche (
7 ,8 ). - Gleitschuh nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Brünieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Dünnschichtverchromen hergestellt ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Carbonitrieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Nitrocarburieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch kombiniertes Carbonitrieren und Nitrocarburieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Borieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Inchromieren hergestellt ist. - Gleitschuh nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung der Gleitfläche (
7 ,8 ) durch Vanadieren hergestellt ist.
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