WO2008113713A1

WO2008113713A1 - Taumelscheibengetriebe, insbesondere für einen axialkolbenkompressor

Info

Publication number: WO2008113713A1
Application number: PCT/EP2008/052851
Authority: WO
Inventors: Christoph Gaubitz; Thomas Meyer; Harry Pfundt
Original assignee: Schaeffler Kg
Priority date: 2007-03-17
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2008-09-25
Also published as: DE102007012869A1

Abstract

Ein Taumelscheibengetriebe (1) umfasst einen Gleitschuh (6) sowie einen Kolben (2), welcher ein Fußstück (4) mit einer den Gleitschuh (6) aufnehmenden Kugelkalotte (7) aufweist, wobei eine gekrümmte Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) in die Kugelkalotte (7) eingreift und eine ebene Oberfläche (8) des Gleitschuhs (6) eine Taumelscheibe (3) kontaktiert. Ein an der Kugelkalotte (7) an mindestens einem Kontaktpunkt (P1) anliegender, von der Symmetrieachse (S) der Kugelkalotte (7) beabstandeter Kontaktbereich (10) der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) ist derart gekrümmt, dass der Mittelpunkt (M2) eines die Krümmung der Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) beschreibenden Kreises auf einer Linie liegt, welche sich vom Mittelpunkt (M1) der Kugelkalotte (7) zum Kontaktpunkt (P1) erstreckt, wobei der Abstand zwischen der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) und der Oberfläche der Kugelkalotte (7) zur Symmetrieachse (S) hin zunimmt.

Description

Bezeichnung der Erfindung

Taumelscheibengetriebe, insbesondere für einen Axialkolbenkompressor

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein insbesondere für einen Axialkolbenkompressor in einer Fahrzeugklimaanlage geeignetes Taumelscheibengetriebe.

Hintergrund der Erfindung

Ein Taumelscheibengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 10 2005 023 554 A1 bekannt. Wesentliche Funktionselemente dieses Taumelscheibengetriebes sind eine rotierbare Taumelscheibe, mehrere Kolben sowie eine Anzahl zwischen den Kolben und der Taumelscheibe angeord- neter Gleitschuhe. Mittels der Gleitschuhe wird die rotierende Bewegung der Taumelscheibe in eine linear oszillierende Bewegung eines jeden Kolbens umgesetzt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Taumelscheibengetriebe anzugeben, welches sich unter Berücksichtigung der kraftübertragenden Funktion der Gleitschuhe durch besonders günstige Schmierungsverhältnisse auszeich- net. Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Taumelscheibengetrie- be mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses insbesondere für einen Axial- kolbenkompressor geeignete Taumelscheibengetriebe umfasst mindestens einen Kolben, welcher ein Fußstück mit mindestens einer sphärischen Vertiefung, einer so genannten Kugelkalotte, aufweist. In die Kugelkalotte greift ein Gleitschuh mit einer konvex gekrümmten Oberfläche ein. Die dieser Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche des Gleitschuhs ist im Wesentlichen eben und kontaktiert eine Taumelscheibe.

Die gekrümmte Oberfläche des Gleitschuhs unterscheidet sich von der kugeligen Form der Kalotte. Im Querschnitt des Gleitschuhs betrachtet ist ein an mindestens einem Kontaktpunkt der Kugelkalotte anliegender, von deren Symmet- rieachse beabstandeter Kontaktbereich der gekrümmten Oberfläche des Gleitschuhs derart gekrümmt, dass der Mittelpunkt des den Gleitschuh am Kontaktpunkt tangierenden Kreisbogens auf einer Linie liegt, welche sich vom Mittelpunkt der Kugelkalotte zum Kontaktpunkt erstreckt. Ein zwischen dem Gleitschuh und der Kugelkalotte gebildeter Spaltraum weist eine vom Kontaktbe- reich zur Symmetrieachse hin zunehmende Breite auf. Vorzugsweise ist der die Krümmung der Oberfläche des Gleitschuhs am Kontaktpunkt zwischen Gleitschuh und Kugelkalotte beschreibende Kreis geringer dimensioniert als der das Profil der Kugelkalotte beschreibende Kreis. Das Verhältnis zwischen dem Radius der Kugelkalotte und dem Radius der Oberfläche des Gleitschuhs am Kontaktpunkt beträgt vorzugsweise mindestens 1 ,01 und maximal 1 ,03, d.h. es ist eine Schmiegung von 1 % bis 3% gegeben.

Der Mittelpunkt des den Gleitschuh am Kontaktpunkt tangierenden Kreises liegt vorzugsweise außerhalb des Gleitschuhs. Die durch diesen Mittelpunkt sowie den Kontaktpunkt laufende Gerade schließt mit der Symmetrieachse der Kugelkalotte vorzugsweise einen Winkel von mindestens 20° und maximal 50° ein. Der an den Kontaktpunkt grenzende Kontaktbereich der gekrümmten Oberfläche des Gleitschuhs beschreibt im Querschnitt beispielsweise einen Kreisbogen oder ein logarithmisches Profil.

Der mittige, von der Kugelkalotte abgehobene Bereich der gekrümmten Oberfläche des Gleitschuhs weist vorzugsweise einen Krümmungsradius auf, der größer als der Radius der Kugelkalotte ist. Im Extremfall ist der mittige, der Kugelkalotte zugewandte Oberflächenbereich des Gleitschuhs als ebene Scheibe ausgebildet. Des Weiteren kann der Gleitschuh in fertigungstechnisch besonders günstiger Weise einen an den gekrümmten Oberflächenbereich anschließenden zylindrischen Wandungsbereich aufweisen. Zwischen diesem Wandungsbereich und der ebenen Oberfläche des Gleitschuhs kann dessen Profil abgerundet sein. Eine Vertiefung in der Mitte der ebenen Oberfläche des Gleitschuhs kann als Schmierstofftasche dienen.

Nachfolgend werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand ei- ner Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Figur 1 in einem vereinfachten Querschnitt ausschnittsweise den Aufbau eines Taumelscheibengetriebes,

Figur 2 ein erstes Beispiel eines Gleitschuhs für das Taumelscheibengetriebe nach Figur 1 ,

Figur 3 ein zweites Beispiel eines Gleitschuhs für das Taumelscheibengetriebe nach Figur 1 , und

Figur 4 ein drittes Beispiel eines Gleitschuhs für das Tau- melscheibengetriebe nach Figur 1. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In Figur 1 ist ein Taumelschei- bengetriebe 1 vereinfacht dargestellt, wobei die Figuren 2 bis 4 verschiedene Ausführungsformen anhand jeweils einer vergrößerten Schnittdarstellung zeigen. Das Taumelscheibengetriebe 1 weist mindestens einen Kolben 2 sowie eine Taumelscheibe 3 auf, wobei ein Fußstück 4 des Kolbens 2 einen Rand 5 der Taumelscheibe 3 umgreift. Zwischen der Taumelscheibe 3 und dem Kolben 2 sind zwei Gleitschuhe 6 angeordnet, die jeweils in eine Kugelkalotte 7 eingreifen. Die beiden Gleitschuhe 6 sind identisch geformt und weisen jeweils eine ebene, auf der Taumelscheibe 3 aufliegende Oberfläche 8 und eine gekrümmte Oberfläche 9 auf, welche den Kolben 2 im Bereich einer Kugelkalotte 7 kontaktiert.

Der Radius der Kugelkalotte 7 ist mit SR1 , der Mittelpunkt der entsprechenden gedachten Kugel mit M1 bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist im dargestellten Querschnitt lediglich eine Punktberührung zwischen dem Gleitschuh 6 und der Kugelkalotte 7 gegeben. Der Kontaktpunkt, an welchem der Gleitschuh 6 die Kugelkalotte 7 berührt, ist mit P1 bezeichnet und in diesem Fall mit einem Kontaktbereich 10 identisch. Der Mittelpunkt des die Krümmung der Oberfläche 9 im Kontaktpunkt P1 beschreibenden Kreises trägt die Bezeichnung M2. Eine durch den Kontaktpunkt P1 und den Mittelpunkt M2 gelegte Gerade G schneidet die Symmetrieachse S der Kugelkalotte 7 am Mit- telpunkt M1. Räumlich bilden die Mittelpunkte M2 insgesamt einen normal zur Symmetrieachse S angeordneten Kreis, dessen Durchmesser mit D bezeichnet ist. Der Durchmesser des Kreises, welcher durch die Kontaktpunkte P1 beschrieben ist, ist mit A bezeichnet. Der mit a bezeichnete Abstand zwischen dem Kontaktpunkt P1 und der durch die ebene Oberfläche 8 definierten Ebene beträgt mindestens 50 % und höchstens 80 % der Höhe H des Gleitschuhs 6. Der zwischen der Geraden G und der Symmetrieachse S gebildete Winkel α beträgt mehr als 30°. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist zwischen dem Gleitschuh 6 und der Kugelkalotte 7 kein Linienkontakt, sondern ein flächiger Kontaktbereich 10 gebildet. Der geringste Durchmesser dieses Kontaktbereichs 10 ist mit B1 , der maximale Durchmesser mit C bezeichnet. Innerhalb dieses Durchmesserbe- reichs weist der Gleitschuh 6 ein Profil mit einem Krümmungsradius SR2 auf, der dem Krümmungsradius SR1 der Kugelkalotte 7 entspricht. Vom Kontaktbereich 10 aus radial nach innen sowie radial nach außen geht das Profil des Gleitschuhs 6 in ein logarithmisch gekrümmtes Profil über. Die damit beschriebene logarithmische Spirale wird auch als Exponentialspirale bezeichnet.

Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 liegt der Gleitschuh 6 ebenfalls im Durchmesserbereich zwischen B1 und C an der Kugelkalotte 7 an. Im übrigen weist der Gleitschuh 6 eine zylindrische Grundform mit einer der ebenen Oberfläche 8 gegenüber liegenden, der Kugelkalotte 7 zugewandten kreisförmigen planen Stirnfläche 11 sowie einem zwischen der gekrümmten Oberfläche 9 und der ebenen Oberfläche 8 angeordneten zylindrischen Wandungsbereich 12 auf. Im Vergleich zu den Ausführungsformen nach den Figuren 2 und 3 ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 eine besonders große Schmierstofftasche 13 zwischen dem Gleitschuh 6 und dem Kolben 2 gebildet. Wie lediglich in Figur 4 gestrichelt angedeutet, kann in allen Ausführungsformen eine zweite Schmierstofftasche 14 in der ansonsten im Wesentlichen ebenen Oberfläche 8 vorgesehen sein.

Bezugszeichenliste

1 Taumelscheibengetriebe

2 Kolben

3 Taumelscheibe

4 Fußstück

5 Rand

6 Gleitschuh

7 Kugelkalotte

8 ebene Oberfläche

9 gekrümmte Oberfläche

10 Kontaktbereich

11 Stirnfläche

12 zylindrischer Wandungsbereich

13 Schmierstofftasche

14 Schmierstofftasche

a Abstand α Winkel

A Durchmesser

B Durchmesser

C Durchmesser

D Durchmesser

G Gerade

H Höhe

M1 Mittelpunkt

M2 Mittelpunkt

P1 Kontaktpunkt

S Symmetrieachse

SR1 Krümmungsradius

SR2 Krümmungsradius

Claims

Patentansprüche

1. Taumelscheibengetriebe mit einem Gleitschuh (6) und einem Kolben (2), wel- eher ein Fußstück (4) mit einer den Gleitschuh (6) aufnehmenden Kugelkalotte

(7) aufweist, wobei eine gekrümmte Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) in die Kugelkalotte (7) eingreift und eine ebene Oberfläche (8) des Gleitschuhs (6) eine Taumelscheibe (3) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass ein an der Kugelkalotte (7) an mindestens einem Kontaktpunkt (P1) anliegender, von der Symmetrieachse (S) der Kugelkalotte (7) beabstandeter Kontaktbereich

(10) der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) derart gekrümmt ist, dass der Mittelpunkt (M2) eines die Krümmung der Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) beschreibenden Kreises auf einer Linie liegt, welche sich vom Mittelpunkt (M1 ) der Kugelkalotte (7) zum Kontaktpunkt (P1 ) erstreckt, wobei der Abstand zwischen der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) und der Oberfläche der Kugelkalotte (7) zur Symmetrieachse (S) hin zunimmt.

2. Taumelscheibengetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (M2) des die Krümmung der Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) am Kontaktpunkt (P1 ) beschreibenden Kreises vom Mittelpunkt (M1) der

Kugelkalotte (7) beabstandet ist.

3. Taumelscheibengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Radius (SR1 ) der Kugelkalotte (7) und dem Ra- dius (SR2) der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) am Kontaktpunkt (P1) mindestens 1 ,01 und höchstens 1 ,03 beträgt.

4. Taumelscheibengetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen der Symmetrieachse (S) und einer durch den Mittelpunkt (M1 ) der Kugelkalotte (7) sowie durch den Kontaktpunkt (P1 ) laufenden Gerade (G) eingeschlossener Winkel mindestens 20° und höchstens 50° beträgt.

5. Taumelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Kontaktpunkt (P1 ) grenzende Kontaktbereich (10) der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) kreisbogenförmig ausgebildet ist.

6. Taumelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der an den Kontaktpunkt (P1 ) grenzende Kontaktbereich (10) der gekrümmten Oberfläche (9) des Gleitschuhs (6) ein logarithmisches Profil aufweist.

7. Taumelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abstand (a) des Kontaktpunktes (P1) von der ebenen

Oberfläche (8) mindestens die Hälfte der Höhe (H) des Gleitschuhs (6) beträgt.

8. Taumelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Abstand (a) des Kontaktpunktes (P1) von der ebenen

Oberfläche (8) höchstens 80 % der Höhe (H) des Gleitschuhs (6) beträgt.

9. Taumelscheibengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (6) eine plane, der Kugelkalotte (7) zuge- wandte Stirnfläche (11 ) aufweist.

10. Taumelscheibengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (6) einen zwischen der gekrümmten Oberfläche (9) und der ebenen Oberfläche (8) angeordneten zylindrischen Wandungsbereich (12) aufweist.