DE3627652A1 - Gleitschuh fuer einen taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh für einen Taumel­ scheibenkompressor zur Übertragung einer Axialkraft von einer umlaufenden, an einer Antriebswelle befestigten Taumelscheibe auf einen Kompressorkolben, der einem Kühl­ mittel in einer Zylinderbohrung des Kompressors eine wechselseitige Kompressionswirkung erteilt.

Ein derartiger Taumelscheibenkompressor ist in erster Linie zur Verwendung in der Klimaanlage eines Fahrzeuges bestimmt. Zweck der Erfindung ist es, Mittel zur Verbesse­ rung der Widerstandsfähigkeit des Gleitschuhes gegenüber einem Festfressen anzugeben, wenn der Taumelscheibenkom­ pressor mit hoher Geschwindigkeit umläuft.

Ein Taumelscheibenkompressor der hier in Rede stehenden Art ist beispielsweise in der US-PS 43 29 913 beschrieben. Der Kompressor umfaßt ein Paar horizontal und axial mit­ einander ausgefluchteter Zylinderblöcke, die einen ge­ meinsamen Block bilden. Im Inneren des gemeinsamen Blocks sind axial gerichtete Zylinderbohrungen ausgebildet. Der Zylinderblock ist an seinen beiden Stirnseiten unter Zwischenschaltung von Ventilplatten durch vordere und hintere Gehäuse verschlossen. Zentral verläuft durch den Zylinderblock eine Antriebswelle, die in Lagern dreh­ bar abgestützt ist. An der Mitte der Antriebswelle ist eine Taumelscheibe befestigt, die über Kugellager und Gleitschuhe an doppelt wirkenden, gleitbar in die Zy­ linderbohrungen eingepaßten Kolben angreift. Somit ver­ anlaßt die Drehbewegung der Taumelscheibe eine hin- und hergehende Kompressionsbewegung der Kolben in den Zylin­ derbohrungen. Die vorderen und hinteren Gehäuse weisen Saug- und Ausstoßkammern für ein Kühlmittel auf, die mit den Zylinderbohrungen verbunden und mittels Kühlmittel­ leitungen mit einer äußeren Klimaanlage verbunden sind. Die erwähnten Gleitschuhe sind normalerweise als runde Platten ausgebildet. Diese Platten weisen an ihrer einen Seite eine glatte Fläche auf, die gleitend mit der Fläche der Taumelscheibe in Kontakt ist. An der anderen Seite der runden Platte weist jeder Schuh eine Aussparung zur Aufnahme eines Teils eines Kugellagers auf, welches an einer sphärischen Ausnehmung des Kolbens angreift.

Bei einem anderen, herkömmlichen Taumelscheibenkompres­ sor finden unterschiedliche Arten von Gleitschuhen An­ wendung, wobei jeder Gleitschuh an seiner einen Seite eine abgeflachte, gleitend die Taumelscheibe berührende Fläche und an seiner gegenüberliegenden Seite einen sphärisch erhabenen Teil aufweist, der direkt an einem doppelt wirkenden hin- und hergehenden Kolben angreift, ohne daß dabei ein Kugellager zwischengeschaltet ist. Somit steht die Taumelscheibe betriebsmäßig lediglich über die Gleitschuhe in Verbindung, wobei keine Kugel­ lager vorgesehen werden müssen.

Bei den herkömmlichen Taumelscheibenkompressoren be­ steht gegenwärtig die Anforderung, die Kompressoren mit hohem Kompressionsverhältnis zu betreiben, um den Kühlwirkungsgrad der Klimaanlage zu erhöhen. Infolge­ dessen ist es notwendig, daß die Gleitschuhe des Taumel­ scheibenkompressors gegenüber einem Festfressen dann ausreichend widerstandsfähig sind, wenn der Kompressor unter den Bedingungen eines hohen Kompressionsverhält­ nisses betrieben wird. Ein Vorschlag, mit dem dieser Notwendigkeit Genüge getan werden sollte, bestand darin, die Gleitschuhe aus einem Material zu fertigen, welches gegenüber einem Festfressen ausreichend widerstands­ fähig ist. Zu solchen Materialien gehören beispiels­ weise verschiedene Arten von Keramik und Hartmetall. Jedoch lassen sich diese, gegenüber einem Festfressen resistenten Materialien gewöhnlich nicht leicht bear­ beiten und infolgedessen erhält man die Gleitschuhe bezüglich ihrer Abmessungen nicht mit der notwendigen Genauigkeit. Dementsprechend wird die Verwendung dieser gegenüber einem Festfressen widerstandsfähigen Materialien für die Gleitschuhe als unpraktisch ange­ sehen. Die Erfindung nimmt ihren Ausgang von der Fest­ stellung, daß, obwohl die abgeflachte Seite des Gleit­ schuhes, welche mit der Taumelscheibe in Kontakt ist, gegenüber einem Festfressen resistent sein muß, die andere, ausgesparte oder erhabene Seite des Gleitschuhes gegenüber einem Festfressen weniger widerstands­ fähig zu sein braucht. Die Bearbeitung der abgeflachten Seite des Gleitschuhes ist leichter als diejenige der ausgesparten oder erhabenen Seite des Gleitschuhes. Dementsprechend wird vorgeschlagen, Gleitschuhe zu fertigen mit einer abgeflachten Fläche aus einem gegen­ über Festfressen resistenten Material, wobei diese flache Seite mit der Fläche der Taumelscheibe in Be­ rührung ist. Die erhabene oder ausgesparte Seite wird jedoch aus einem Material gefertigt, welches gegenüber einem Festfressen weniger widerstandsfähig, jedoch leicht zu bearbeiten ist.

Aufgabe der Erfindung ist es also, einen Gleitschuh für Taumelscheibenkompressoren vorzuschlagen, der gegen­ über herkömmlichen Gleitschuhen verbessert ist und sich bei leichter Bearbeitbarkeit auch dann als gegenüber einem Festfressen widerstandsfähig zeigt, wenn der Kom­ pressor mit hohem Kompressionsverhältnis betrieben wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
ein erstes, aus einem gegenüber Festfressen widerstands­ fähigen Material gefertigtes Teil mit einer ersten, ab­ geflachten Berührungsfläche, welche mit der umlaufenden Taumelscheibe in Gleitkontakt ist, und mit einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Fläche,
ein zweites Teil, gefertigt aus einem Material, welches gegenüber einem Festfressen weniger widerstandsfähig, jedoch leichter bearbeitbar ist als das Material, aus dem das erste Teil besteht, und mit einer ersten sphärischen, gleitend am Kolben anliegenden Fläche so­ wie mit einer zweiten, dieser Fläche gegenüberliegenden Fläche; und
Mittel zur Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil zu einer Baueinheit.

Vorzugsweise wird das erste Teil als im allgemeinen runde Platte aus Keramikmaterial ausgebildet. Das zweite Teil wird vorzugsweise aus Eisenmetall gefertigt.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungs­ formen der Erfindung dient im Zusammenhang mit ­ der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines Taumel­ scheibenkompressors;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Gleitschuhes in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 und 4 Schnittansichten einer zweiten und dritten Ausführungsform eines Gleit­ schuhes;

Fig. 5 eine graphische Darstellung von Ver­ suchsergebnissen betreffend eine Ver­ änderung der axialen Abmessungen von drei Gleitschuhen A, B und C;

Fig. 6A und 6B graphische Darstellungen der Widerstandsfähigkeit- gegenüber einem Festfressen bei den Gleitschuhen A und C;

Fig. 7 eine schematische Darstellung von Meß­ ergebnissen betreffend das Verhältnis zwischen dem Leerstellen-Verhältnis eines keramischen Materials und die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Festfressen bei Gleitschuhen;

Fig. 8 eine vierte Ausführungsform eines Gleit­ schuhes;

Fig. 9 eine schematische Darstellung von Ver­ suchsergebnissen betreffend die Resistenz gegenüber Festfressen von Gleitschuhen A, B und C und

Fig. 10 eine schematische Darstellung von Meßer­ gebnissen betreffend das Leerstellen-Be­ setzungsverhältnis des keramischen Materials und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Fest­ fressen bei einem Gleitschuh entsprechend der vierten Ausführungsform.

Die Fig. 1 zeigt einen typischen Taumelscheibenkompressor zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage. Der Kompres­ sor umfaßt ein Paar von Zylinderblöcken, nämlich einen vorderen Zylinderblock 1 a und einen hinteren Zylinder­ block 1 b, die axial miteinander ausgerichtet sind und gemeinsam einen kombinierten Zylinderblock bilden. Der kombinierte Zylinderblock ist mit axial gerichteten Zylinderbohrungen 2 versehen, die zueinander parallel um die Mittelachse des kombinierten Zylinderblocks herum verlaufen. Die vordere Stirnseite des kombinierten Zylinderblocks ist unter Zwischenschaltung einer Ven­ tilplatte 9 a von einem vorderen Gehäuse 8 a verschlossen. Die rückwärtige Stirnseite des kombinierten Zylinder­ blocks ist unter Zwischenschaltung einer Ventilplatte 9 b von einem hinteren Gehäuse 8 b verschlossen. Die beiden Zylinderblöcke 1 a, 1 b, das vordere Gehäuse 8 a und die vordere Ventilplatte 9 a durchlaufend ist eine Antriebs­ welle 4 mittels entsprechender Lagereinrichtung drehbar gelagert. Die Antriebswelle 4 ist mit einer Taumel­ scheibe 5 ausgestattet, die an der Mitte der Welle 4 befestigt ist. Die Taumelscheibe 5 ist über Kugel­ lager 7 und Gleitschuhe 6 betriebsmäßig mit doppelt wirkenden Mehrfach-Kolben 3 verbunden, die gleitbar in die Zylinderbohrungen 2 eingepaßt sind. Ferner weist der kombinierte Zylinderblock eine Taumelscheibenkammer 10 auf, an welcher die Taumelscheibe 5 zusammen mit der An­ triebswelle 4 vorbeirotiert. Die vorderen und hinteren Gehäuse 8 a und 8 b sind mit Kühlmittel-Saugkammern 11 bzw. 13 versehen, über welche ein Kühlmittel, welches aus einem äußeren Klimaanlagensystem zurückgeführt wurde, schließlich in die Zylinderbohrungen 2 eingesaugt wird, um dort der Kompression unterworfen zu werden. Die vor­ deren und hinteren Gehäuse 8 a und 8 b weisen ferner Kühl­ mittel-Ausstoßkammern 12 bzw. 14 auf, über welche das komprimierte Kühlmittel zum äußeren Klimaanlagensystem abgegeben wird. Die Kompression des Kühlmittels wird durch die hin- und hergehende Kompressionsbewegung der Kolben 3 in den Zylinderbohrungen 2 erreicht. Dies wird wiederum veranlaßt durch die Drehbewegung der mit der Welle 4 umlaufenden Taumelscheibe 5. Hierbei wird eine axiale Kraft zur Veranlassung der hin- und hergehenden Kompressionsbewegung der Kolben 3 von der Taumelscheibe 5 auf die Kolben 3 übertragen, und zwar mit Hilfe der Gleitschuhe 6 und der Kugellager 7. Jeder Gleitschuh 6 ist ein allgemein rundes Plattenelement, dessen eine Seite eine sphärische Aussparung 6 a aufweist, die ein Kugellager 7 aufnimmt. Die andere Fläche des Platten­ elements weist eine abgeflachte Seite 6 b auf, die in Gleitkontakt mit der Taumelscheibe 5 steht.

Bei einer solchen Bauart eines Taumelscheibenkompressors muß, wenn dieser bei einem hohen Kompressionsverhältnis betrieben wird - da dann die abgeflachte Seite 6 b jedes Gleitschuhs 6 ständig einer hohen Reibung unterworfen ist - diese flache Seite 6 b gegenüber einem Festfressen resistent sein, welches durch hohe Reibungswärme hervor­ gerufen werden könnte.

Die Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform eines Gleit­ schuhs. Der Gleitschuh 21 weist ein erstes Teil 24 mit einer abgeflachten Berührungsfläche 23 auf, die gleitend an einer Fläche der Taumelscheibe 5 eines Taumelscheiben­ kompressors aufliegt. Ferner umfaßt der Gleitschuh 21 ein zweites Teil 25 mit einer sphärisch-konvex ausgebildeten Lagerfläche 27, die gleitend in eine sphärische Buchse eines Kolbens 3 des Kompressors (vergl. Fig. 1) ein­ greift. Die ersten und zweiten Teile 24 und 25 sind so miteinander verbunden, daß sie ein einheitliches Bau­ element bilden. Der als ein solches einheitliches Bau­ element ausgebildete Gleitschuh hat die Funktion eines Kugellagers wie auch eines gleitend angeordneten Kontakt­ gliedes.

Das erste Teil 24 ist als rundes Plattenglied aus kera­ mischem Material ausgebildet, wobei dieses Material eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber Festfressen besitzt. Daher besteht die flache Seite 23 im wesent­ lichen aus einer ebenen Fläche oder einer zentral leicht erhabenen Fläche. Die andere Seite 26, die der abge­ flachten Seite 23 gegenüberliegt, ist eine im wesentlichen ebene Fläche, die an dem zweiten Teil 25 anliegt. Das keramische Material des ersten Teils kann aus Oxid-Keramik, Karbid-Keramik, Nitrid-Keramik oder anderen Keramik­ substanzen bestehen. Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Titankarbid, Borkarbid, Zirkonoxid und SAIALON können bei der Herstellung des ersten Teils 24 eingesetzt werden. Auch kann das erste Teil 24 aus Hartmetall gefertigt werden.

Das zweite, halbkugelförmig gestaltete Teil 25 besteht aus einem Eisenmetall, welches auch für die Herstellung herkömmlicher Gleitschuhe (siehe Fig. 1) für Taumel­ scheibenkompressoren verwendet wird. Das Eisenmetall wird so ausgewählt, daß die sphärisch-konvexe Lager­ fläche 27 leicht und genau durch (spanabhebende) Bear­ beitung ausgebildet werden kann. Die andere Seite 28 des zweiten Teils 25, welche der sphärisch-konvexen Lagerfläche 27 gegenüberliegt, ist als im wesentlichen ebene Fläche ausgebildet, so daß sie mit der ebenen Fläche 26 des ersten Teils 24 verbunden werden kann. Das Eisenmaterial, welches für die Herstellung des zweiten Teils 25 benutzt wird, kann vorzugsweise ein Lagerstahl (japanischer Industriestandard SUJ-2; ASTM 52100; DIN 100 C-6) oder ein Kohlenstoffstahl zur Verwendung im Maschinenbau (japanischer Industrie­ standard S 15 C, S 45 C, S 55 C; AISI 1015, AISI 1045, AISI 1055; DIN CK 15, DIN CK 45, DIN C 55) sein.

Bei der ersten Ausführungsform eines Gleitschuhs gemäß Fig. 2 werden das erste und das zweite Teil miteinander durch Verwendung eines wärmeaushärtbaren Klebstoffes verbunden.

Da bei der ersten Ausführungsform eines Gleitschuhes ge­ mäß der Erfindung das zweite Teil 25, welches in glei­ tendem Eingriff mit dem Kolben des Kompressors steht, aus dem oben erwähnten Eisenmetall gefertigt ist, welches leicht bearbeitet werden kann, kann die Genauigkeit der Abmessung der sphärischen Lagerfläche 27 für den Betrieb im Kompressor hoch genug sein. Da ferner die Lagerfläche 27 des zweiten Teils 25 in der Buchse des Kolbens gleitet, ist das Eisenmetall gegenüber einem Festfressen aus­ reichend resistent. Dies liegt daran, daß die Gleitbe­ dingungen zwischen dem zweiten Teil 25 und dem Kolben weniger fest sind als diejenigen zwischen dem ersten Teil 24 und der Taumelscheibe 5.

Da andererseits das erste Teil 24, welches die abge­ flachte Kontaktfläche 23 besitzt, aus einem Keramik­ material hoher Widerstandsfähigkeit gegenüber Fest­ fressen ist, kann bei Laufbedingungen des Kompressors unter hohem Kompressionsverhältnis das Auftreten des Festfressens am Berührungsabschnitt des ersten Teils 24 und der Fläche der Taumelscheibe verhindert werden. Ob­ wohl weiterhin Keramikmaterial als solches schwer zu be­ arbeiten ist, kann doch die flache Seite 23, die aus einer einfachen Ebene besteht oder eine schwach erhabene Gestalt besitzt, ohne Schwierigkeit bearbeitet werden, so daß die gewünschte Genauigkeit in der Bemessung der Seite 23 erreicht werden kann. Im Ergebnis kann die Maßgenauigkeit des Gleitschuhes 21 derjenigen der Kombi­ nation des üblichen Schuhes mit dem Kugellager äquivalent sein. Daneben kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Festfressen bei Kompressorlauf mit hoher Kompres­ sion derjenigen der Kombination eines herkömmlichen Gleitschuhes mit Kugellager überlegen sein.

Die Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Gleitschuhes. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Fläche 26 des ersten Teils 24 mit einem zentralen Vorsprung 30 versehen ist, und die Fläche 28 des zweiten Teils 25 eine zentrale Aussparung 31 aufweist, die zu dem Vor­ sprung 30 komplementär ist. Die beiden Teile 24 und 25 werden also durch Eingriff des Vorsprungs 30 in die Aus­ sparung 31 miteinander verbunden. Die Gestalt des Vor­ sprungs 30 und der Aussparung 31 kann zylindrisch oder quadratisch sein. Die Anordnung kann auch in der Weise modifiziert werden, daß das erste Teil 24 mit einer Aus­ sparung und das zweite Teil 25 mit einem hierzu komple­ mentären Vorsprung versehen wird, der in die Aussparung des ersten Teils 24 eingreift. Weiterhin kann der Ein­ griff des ersten Teils 24 in den zweiten Teil 25 unter Zuhilfenahme eines Klebmittels verstärkt werden, falls dies erforderlich erscheint.

In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform eines Gleit­ schuhes dargestellt. Dieser Gleitschuh 41 umfaßt ein erstes Teil 44 in Gestalt einer runden Platte und ein zweites Teil 45, welches das erste Teil 44 festhält. Das erste Teil 44 weist eine abgeflachte Seite 43 auf, die in Gleitkontakt mit der Taumelscheibe 5 des Kom­ pressors steht. Das erste Teil 44 ist mit Preßsitz in eine runde Aussparung 42 eingepaßt, die an der Seite des zweiten Teils 45 ausgebildet ist, welche der sphärisch-konvexen Lagerfläche 47 dieses Teils gegen­ überliegt. Die abgeflachte Seite 43 des ersten Teils 44 kann, ähnlich wie die entsprechende Seite 23 am ersten Teil 24 der ersten und zweiten Ausführungsform, entweder im wesentlichen ebenflächig oder geringfügig nach auswärts erhaben ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, den Gleitschuh 41 der dritten Aus­ führungsform so zu modifizieren, daß das zweite Teil 45 mit Preßsitz in das erste Teil 44 eingepaßt ist. Außer­ dem kann man den Preßsitz zwischen dem ersten und zweiten Teil 44, 45 mit Hilfe eines wärmeaushärtbaren Klebemittels verstärken.

Obwohl bei den drei beschriebenen Ausführungsformen das zweite Teil 25 oder 45 mit einer sphärisch-konvexen Lagerfläche 27 bzw. 47 versehen ist, um die Notwendig­ keit eines zwischen das zweite Teil des Schuhes und den Kolben eingeschalteten Kugellagers zu vermeiden, ist es auch möglich, den Aufbau der zweiten Teile 25 oder 45 so zu modifizieren, daß das Teil 25 oder 45 mit einer sphärischen Buchse ausgebildet ist, welche ein Kugellager aufnimmt. In diesem Falle wird das Kugel­ lager zwischen das zweite Teil 25 oder 45 des Schuhes und den Kolben in ähnlicher Weise eingeschaltet, wie es in Fig. 1 für die Kombination aus einem herkömmlichen Kugellager und einem Gleitschuh dargestellt ist.

Die Fig. 5 zeigt in einer graphischen Darstellung die Veränderung des Axialmaßes eines Gleitschuhes A gemäß der Erfindung und von Vergleichs oder Kontrollschuhen B und C während einer vorgegebenen Zeitdauer bei einem Test­ lauf des Taumelscheibenkompressors. Der erfindungsge­ mäße Schuh A war mit einem ersten Teil aus Aluminium­ oxidkeramik und einem zweiten Teil aus Kohlenstoff­ stahl des zuvor erwähnten Typs JIS S 45 C versehen. Der Schuh B bestand gänzlich aus dem gleichen keramischen Material wie das erste Teil des Schuhes A und war aus einem einzigen Stück ohne separates Teil ausgebildet.

Schließlich bestand der Vergleichsschuh C vollständig aus Lagerstahl des zuvor erwähnten Typs JIS SUJ 2 und war abgeschreckt. Auch dieser Schuh war einstückig aus­ gebildet.

Vor Versuchsbeginn hatten die sphärisch-konvexen Lager­ flächen der Schuhe A und C eine Oberflächenrauheit Rz von 1,5 µ bzw. eine Rundheit von 3 µ. Dies heißt, daß die Schuhe A und C relativ genau bearbeitet werden konnten. Andererseits hatte die sphärisch-konvexe Lager­ fläche des Gleitschuhes B aus Keramikmaterial eine Ober­ flächenrauheit von 3,0 µ und eine Rundheit von 40 µ. Dies bedeutet, daß das Maß des Schuhes B weniger genau als das Maß der beiden anderen Schuhe A und C war, was auf die Bearbeitungsschwierigkeit des betreffenden Mate­ rials zurückzuführen ist. Nach dem Einsatz der drei Gleit­ schuhe A, B und C während einer vorbestimmten Zeitdauer wurde die Veränderung des Axialmaßes bei jedem Schuh ge­ messen, wie in Fig. 5 dargestellt. Dabei betrug die Veränderung des Axialmaßes der Gleitschuhe A und C etwa 10 µ, während die entsprechende Veränderung bei dem Schuh 8 rund 50 µ betrug.

Aus dem Meßergebnis gemäß Fig. 5 wird verständlich, daß die Veränderung des Axialmaßes bei dem Vergleichsschuh B sehr groß ist. Somit ist der Gleitschuh B für den Einsatz in einem Taumelscheibenkompressor ungeeignet. Dies liegt daran, daß eine derart große Veränderung des Axialmaßes des Gleitschuhs B zum Auftreten eines Spieles zwischen dem Gleitschuh und dem anliegenden Kolben führt. Es wird angenommen, daß die Ursache für die große Änderung des Axialmaßes deshalb auftrat, weil die geringe Genauig­ keit in der Rundheit des Gleitschuhes B zum Auftreten eines abnormalen, lokalen Abriebs in dem Berührungsab­ schnitt von Gleitschuh B und Kolben führte, weil an diesen Stellen ein unebener Kontakt vorlag. Es wird ferner angenommen, daß die Ursache für die mangelnde Maßhaltigkeit auch auf die große Rauheit der Lagerfläche des Gleitschuhes B zurückgeht.

Obwohl der Schuh A gemäß der Erfindung mit einem ersten Teil aus Keramikmaterial versehen ist, kann dennoch die Bearbeitung der abgeflachten Fläche relativ einfach und genau ausgeführt werden. Als Ergebnis hiervon trat eine unebene Kontaktierung zwischen dem ersten Teil des Gleitschuhes A und der Taumelscheibe nicht auf. Infolge­ dessen wurde auch kein lokaler Abrieb am ersten Teil des Gleitschuhes A beobachtet. Infolgedessen war die Veränderung des Axialmaßes am Gleitschuh A gering. In­ folgedessen kann der Gleitschuh A wirksam in einem Taumelscheibenkompressor eingesetzt werden.

Da der Vergleichsschuh C aus Eisenmetall bestand, wel­ ches sich leicht und genau bearbeiten läßt, war auch dort die Änderung des Axialmaßes gering.

Die Fig. 6A und 6B zeigen das Meßergebnis betreffend die Widerstandsfähigkeit der oben erwähnten Gleit­ schuhe A und C, deren Änderung in der Axialabmessung klein war, gegenüber einem Festfressen.

Die graphische Darstellung gemäß Fig. 6A zeigt das Ergebnis eines Versuches, bei dem die Gleitschuhe A und C anfänglich mit einem Tropfen von Schmieröl ver­ sehen und auf einer Taumelscheibe aus Aluminiumlegierung mit einer Relativgeschwindigkeit von 5 m/sec unter einer Belastung von 12 kg gleitend verschoben wurden. Dabei wurde kein zusätzliches Schmieröl zugeführt, und es wurden die Zeitintervalle bis zum Auftreten eines Fest­ fressens zwischen jedem der Schuhe A und C und der Taumelscheibe gemessen. Aus der Darstellung gemäß Fig. 6A geht hervor, daß der Schuh A eine ausgezeichnete Wider­ standsfähigkeit gegenüber Festfressen im Vergleich mit dem Schuh C hat.

Die graphische Darstellung der Fig. 6B zeigt das Ergebnis eines Versuches, bei dem die Schuhe A und C auf einer Taumelscheibe unter konstanten Schmierverhältnissen bei einer Anfangsbelastung von 40 kg gleitend verschoben wurden, während die Belastung nach jedem vorbestimmten Zeitintervall um 40 kg erhöht wurde. Anschließend wurde die endgültige Belastung, bei welcher ein Festfressen zwischen jedem der Schuhe A und C und der Taumelscheibe auftrat, gemessen. Die relative Gleitgeschwindigkeit der Schuhe A und C mit Bezug auf die Taumelscheibe betrug 15 m/sec. Aus der Darstellung gemäß Fig. 6B geht hervor, daß die Dauerhaftigkeit und Festigkeit gegenüber Be­ lastung beim Schuh A sehr viel größer als diejenige bei dem Schuh C ist. Somit ergibt sich aus den Ergebnissen der Fig. 6A und 6B, daß der Schuh A gemäß der Erfindung eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Festfressen hat, wenn er in einem Taumelscheiben­ kompressor eingesetzt wird.

Die Fig. 7 ist die graphische Darstellung von Versuchs­ ergebnissen, wobei der erfindungsgemäße Gleitschuh A auf einer Taumelscheibe unter den gleichen Versuchsbe­ dingungen wie bei dem Versuch gemäß Fig. 6B verschoben wurde. Die Belastung zur Verursachung eines Festfressens wurde gemessen, und zwar zusammen mit einer Veränderung im Leerstellen-Besetzungsverhältnis der abgeflachten Fläche des ersten Teils des Gleitschuhes A, d.h., einer Veränderung im Verhältnis der Leer- oder Hohlstellen, welche eine Einheitsfläche der abgeflachten Seite des Gleitschuhes A, gefertigt aus verschiedenen Arten von Keramikmaterialien, einnehmen. Aus der Darstellung der Fig. 7 geht hervor, daß das Leerstellen-Besetzungs­ verhältnis kleiner als 10% sein sollte, und daß dann, wenn das Leerstellen-Besetzungsverhältnis kleiner als 4% ist, der Gleitschuh A einer großen Belastung wider­ stehen kann, ohne daß ein Festfressen verursacht wird. Ferner ergibt sich aus den Fig. 6B und 7, daß dann, wenn das Leerstellen-Besetzungsverhältnis kleiner als 4% ist, der Schuh A im Vergleich mit dem Schuh C eine große Resistenz gegenüber Festfressen hat.

Ferner ergibt sich aus dem Versuchsergebnis der Fig. 7, daß die im Zusammenhang mit Fig. 6A und 6B ausgeführten Versuche eine Fallgestaltung waren, bei welcher der ver­ wendete Gleitschuh A ein Leerstellen-Verhältnis von näherungsweise 3% aufwies.

Die Fig. 8 zeigt als vierte Ausführungsform einen Gleitschuh 51, dessen äußere Konfiguration im wesent­ lichen gleich derjenigen des Schuhes 41 der zuvor be­ schriebenen, dritten Ausführungsform ist. Jedoch unter­ scheidet sich der Gleitschuh 51 der vierten Ausführungs­ form vom Gleitschuh der dritten Ausführungsform dadurch, daß die Preß- oder Paßsitzkonstruktion eines ersten Teils 54 aus keramischem Material oder Hartmetall und

eines zweiten Teils 55 aus Eisenmetall so verbessert ist, daß die Mitte einer Fläche 56 des ersten Teils 54 gegenüber der abgeflachten Berührungsfläche 53 dieses ersten Teils 54 fest gegen die Mitte einer Fläche 59 des zweiten Teils abgestützt ist, wobei die Fläche 59 der kugelig-konvexen Lagerfläche 57 dieses zweiten Teils 55 gegenüberliegt. Die Fläche 56 des ersten Teils 54 ist als erhabene Fläche ausgebildet und hat ihren höchsten Punkt in ihrer Mitte.

Auf der anderen Seite ist die Fläche 59 des zweiten Teils 55, nämlich die Bodenfläche einer runden Aus­ sparung 58 des zweiten Teils 55 als konkav gekrümmte Fläche ausgebildet, wobei der tiefste Punkt in der Mitte dieser Fläche liegt. Ferner ist, wie aus Fig. 8 ersichtlich, die Krümmung der Bodenfläche 59 des zweiten Teils 55 größer als diejenige der erhabenen oder mittig erhöhten Fläche 56 des ersten Teils 54, so daß dann, wenn das erste Teil 54 mit Preßsitz in die runde Aussparung 58 des zweiten Teils 55 eingepaßt ist, am Umfang des Bodens der runden Aussparung 58 des zweiten Teils 55 ein Freiraum 60 verbleibt. Der Frei­ raum 60 trägt zur Erzielung der festen Abstützung des mittleren, höchsten Punktes der Fläche 56 an dem mittleren, niedersten Punkt der gekrümmten Fläche 59 während des Zusammenbaus des ersten und des zweiten Teils 54 bzw. 55 durch Preßsitz bei. Dies liegt daran, daß während der Herstellung des Preßsitzes der beiden Teile 54, 55 Metallspäne, die von der Wand oder der Kante der runden Aussparung 58 des zweiten Teils 55 abgeschabt werden, Platz finden, sich abzusetzen, wo­ durch eine Neigung des ersten Teils 54 in der runden Aussparung 58 des zweiten Teils 55 verhindert wird.

Wenn die beiden Teile 54, 55 an ihren Zentren fest aneinander anliegen, ist gewährleistet, daß die ab­ geflachte Fläche 53 des ersten Teils 54 in der Lage ist, an ihrem Mittelpunkt während des Gleitens auf der Fläche der Taumelscheibe 5 eine Last anzunehmen, und zwar unter Anwendung einer hohen Kompression auf den Gleitschuh 51 durch die Taumelscheibe und den (nicht dargestellten) Kolben. Als Ergebnis hiervon erstreckt sich die Druckverteilung in der abgeflach­ ten Fläche 53 des ersten Teils 54 des Gleitschuhes 51 stabil um die Mitte der Fläche 56 des ersten Teils 54 herum. Infolgedessen wird am Umfang der abgeflachten Fläche 53 des ersten Teils 54 während des Gleitens des Schuhes 51 auf der Fläche der Taumelscheibe 5 ein sehr kleiner, keilförmiger Zwischenraum ausgebildet. Die Bildung eines solchen keilförmigen Zwischenraums erweist sich als wirksam für die Einführung von Schmieröl in diesen Raum. Infolgedessen ist die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Festfressen des ersten, aus Keramikmaterial gefertigten Teils 54 verbessert.

Wenn die beiden Teile 54 und 55 durch Preßsitz mitein­ ander verbunden werden, wird ein Übermaß zwischen 20 bis 200 µ und eine Preßsitz-Kraft zwischen 500 und 2000 kg angewandt.

Ferner kann die Preßsitz-Konstruktion des ersten und zweiten Teiles 54 und 55 so modifiziert werden, daß die Fläche 56 des ersten Teils 54 als eine konkav ge­ krümmte Fläche und die Fläche 59 des zweiten Teils 59 als eine nach außen erhabene Fläche ausgebildet werden. Natürlich muß der innere Zwischenraum 60 dadurch belassen werden, daß man die Krümmung der konkav gekrümmten Fläche 56 größer macht als diejenige der erhöhten Fläche 59. Bei einer anderen Abwandlung kann die erhöhte Fläche 56 des ersten Teils 54 gemäß Fig. 8 auch als konische Fläche mit einem runden Abschnitt an seiner Mitte aus­ gebildet werden. Bei einer weiteren Abwandlung kann die konkav gekrümmte Fläche 59 des zweiten Teils 55 gemäß Fig. 8 auch eine ebene Fläche oder eine nach außen er­ höhte Fläche sein.

Die Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung von Ver­ suchsergebnissen betreffend die Festigkeit eines Gleit­ schuhes A gemäß der vierten Ausführungsform gegenüber einem Festfressen im Vergleich mit Gleitschuhen B und C.

Der Versuch wurde so ausgeführt, daß die Schuhe A, B und C auf einer Taumelscheibe 5 aus Aluminiumlegierung, bestehend aus 14 bis 18 Gewichtsprozent Silizium, 2,5 bis 5 Gewichtsprozent Kupfer, Rest Aluminium, unter einer Anfangslast von 40 kg und einer Relativgeschwin­ digkeit von 15 m/sec gleitverschoben wurden. Schmieröl aus einem Kühlöl und einem Leichtöl im Mischungsver­ hältnis von 1 : 9 wurde mit Druck auf den Gleitabschnitt aufgebracht. Die Belastung wurde in vorbestimmten Zeit­ intervallen um jeweils 20 kg erhöht. Anschließend wurde die endgültige Belastung, die zu einem Festfressen zwischen den Schuhen A, B, C und der Taumelscheibe führte, gemessen. Das Meßergebnis ist in Fig. 9 dargestellt. Der Gleitschuh B, der zum Vergleich diente, war so ausgebil­ det, daß er einen Spalt von 0,4 mm zwischen den ersten und zweiten Teilen aufwies, und zwar aufgrund einer un­ vollständigen Preßsitz-Konstruktion. Bei dem Vergleichs­ Schuh C handelt es sich um einen üblichen Schuh mit ab­ geflachter Berührungsfläche und einer sphärischen Lager­ fläche, die einstückig aus Lagerstahl JIS SUJ 2 gebil­ det und abgeschreckt waren. Das erste Teil 54 des Schuhes A der vierten Ausführungsform gemäß der Erfin­ dung wird aus Aluminiumoxidkeramik und das zweite Teil 55 des Schuhes A aus Kohlenstoffstahl JIS S 45 C hergestellt.

Aus dem in Fig. 9 dargestellten Versuchsergebnis ist leicht ersichtlich, daß der Gleitschuh A eine ausge­ zeichnete Widerstandsfähigkeit gegenüber Festfressen im Vergleich mit den beiden anderen Gleitschuhen B und C besitzt.

Die Fig. 10 zeigt die graphische Darstellung des Er­ gebnisses aus dem gleichen Versuch wie in Fig. 7, je­ doch ausgeführt mit dem oben erwähnten Gleitschuh A unter den gleichen Versuchsbedingungen wie im Zusammen­ hang mit dem Versuch gemäß Fig. 9 erläutert. Aus der Darstellung der Fig. 10 ergibt sich wiederum, daß das Leerstellen-Besetzungsverhältnis der flachen Kontakt­ fläche 53 des ersten Teils 54 des Schuhs 51, herge­ stellt aus Keramikmaterial, weniger als 10% und vor­ zugsweise weniger als 4% sein soll.

Aus der voranstehenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsformen von Gleitschuhen ergibt sich, daß ein Gleitschuh gemäß der Erfindung gegenüber einem Fest­ fressen eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit be­ sitzt, so daß er dazu benutzt werden kann, Antriebs­ kräfte von einer Taumelscheibe eines Taumelscheiben­ kompressors auf den hin- und hergehenden Kolben selbst dann zu übertragen, wenn der Kompressor unter Betriebsbedingungen einer hohen Kompressibilität be­ trieben wird.

Claims (14)

1. Gleitschuh für einen Taumelscheibenkompressor zur Übertragung einer Axialkraft von einer umlaufenden, an einer Antriebswelle befestigten Taumelscheibe auf einen Kompressorkolben, der einem Kühlmittel in einer Zylinderbohrung des Kompressors eine wechselseitige Kompressionswirkung erteilt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
ein erstes, aus einem gegenüber Festfressen widerstands­ fähigen Material gefertigtes Teil (24) mit einer ersten, abgeflachten Berührungsfläche (23), welche mit der um­ laufenden Taumelscheibe (5) in Gleitkontakt ist, und mit einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Fläche (26);
ein zweites Teil (25), gefertigt aus einem Material, welches gegenüber einem Festfressen weniger wider­ standsfähig, jedoch leichter bearbeitbar ist als das Material, aus dem das erste Teil (24) besteht, und mit einer ersten, sphärischen, gleitend am Kolben (3) anliegenden Fläche (27) sowie mit einer zweiten, dieser Fläche (27) gegenüberliegenden Fläche (28); und
Mittel (30, 31) zur Verbindung des ersten Teils (24) mit dem zweiten Teil (25) zu einer Baueinheit.

2. Gleitschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber einem Festfressen widerstands­ fähige Material des ersten Teils (24) ein kera­ misches Material und das das zweite Teil (25) bil­ dende Material ein Eisenmetall umfaßt.

3. Gleitschuh nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material ein Leerstellen-Beset­ zungsverhältnis kleiner als vier Prozent hat.

4. Gleitschuh nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das keramische Material Oxidkeramik, Karbidkeramik oder Nitridkeramik ist.

5. Gleitschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber einem Festfressen widerstandsfähige Material des ersten Teils (24) ein Hartmetall und das das zweite Teil (25) bildende Material ein Eisen­ material ist.

6. Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Eisenmetall des zweiten Teils (25) Lagerstahl oder im Maschinenbau üblicher Kohlen­ stoffstahl ist.

7. Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (24) als im wesentlichen rundes Plattenteil ausgebildet ist.

8. Gleitschuh nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verbin­ dung des ersten mit dem zweiten Teil (24, 25) einen wärmeaushärtbaren Klebstoff umfassen, der zwischen das erste und zweite Teil eingebracht ist.

9. Gleitschuh nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verbin­ dung des ersten mit dem zweiten Teil einen mecha­ nischen Paßsitz umfassen, der von einem Vorsprung (30) an einer der zweiten Flächen (26, 28) des ersten und zweiten Teils (24, 25) und einer hierzu komplementären Aussparung an der jeweils anderen der beiden zweiten Flächen des ersten und zweiten Teils gebildet ist.

10. Gleitschuh nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verbindung des ersten und zweiten Teiles (24, 25) einen zwischen diesen Teilen vorliegenden Preß-Paßsitz umfassen.

11. Gleitschuh nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil (24) als rundes Plattenteil mit der ersten, abgeflachten Berührungsfläche und der zweiten, dieser Berührungsfläche gegenüberliegenden Fläche (26) ausgebildet ist, und dieses runde Platten­ teil mit Preßsitz in eine runde Aussparung einge­ paßt ist, die an der zweiten Fläche (28) des zweiten Teils (25) ausgebildet ist.

12. Gleitschuh nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Fläche (56) des ersten Teils (54) als erhabene Fläche mit einem höchsten Punkt in ihrer Mitte ausgebildet ist, und daß die runde Aussparung (58) des zweiten Teils (55) eine konkav gekrümmte Bodenfläche mit einem niedrigsten Punkt an ihrer Mitte aufweist, wobei der höchste Punkt der zweiten Fläche (56) des ersten Teils (54) gegen den nied­ rigsten Punkt der Bodenfläche (59) der runden Aus­ sparung des zweiten Teils (55) abgestützt ist.

13. Gleitschuh nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erhabene Fläche (56) des ersten Teils (54) eine kleinere Krümmung als die konkav gekrümmte Fläche (59) des zweiten Teils (55) aufweist, so daß in der runden Aussparung (58) des zweiten Teils (55) ein Freiraum verbleibt, in den das erste Teil (54) mit Preßsitz eingepaßt ist.

14. Gleitschuh nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßsitz des ersten runden Teils (54) in der runden Aussparung (58) des zweiten Teils (55) mit einem Übermaß von 20 bis 200 µm und einer Preßkraft von 500 bis 2000 kg ausgeführt ist.