DE102006008437A1

DE102006008437A1 - Sliding shoe for a swash plate gear

Info

Publication number: DE102006008437A1
Application number: DE200610008437
Authority: DE
Inventors: Horst Steinbinder; Harry Dipl.-Ing. Pfundt; Wolfgang Dipl.-Ing. Schnapp
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2007-10-04
Also published as: WO2007096285A1

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.A sliding block (5) for a swash plate mechanism (2) has a convexly curved first sliding surface (7) for contacting a piston (4) of the swash plate mechanism (2) and a second sliding surface (8) for contacting a swash plate (3) a lubrication pocket (9). This is formed by a concavely curved surface area (10) which merges without edges into a convexly curved surface area (11) forming the second sliding surface (8).

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

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.The Invention relates to a a swash plate gear suitable sliding shoe, which has two sliding surfaces, namely a convex arched first sliding surface, for contacting a piston of the swashplate gear is provided, and a second sliding surface for contacting a Swash plate is provided and has a lubricating pocket, which the inclusion of a lubricant between the shoe and the swash plate allows.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

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.A shoe of the type mentioned is for example from the EP 1 148 237 A1 known. This shoe makes on the one hand a sliding contact with a spherically inwardly curved surface of a piston and on the other hand a sliding contact with a flat surface of a swash plate ago. Both on the side facing the piston and on the side facing the swash plate, the shoe has a recess which allows the inclusion of lubricant. The sliding disk facing recess has a substantially conical shape.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitschuh anzugeben, welcher einen besonders verschleißarmen Betrieb eines Taumelscheibengetriebes ermöglicht.Of the Invention has for its object to provide a shoe, which is a particularly low-wear operation of a Taumelscheibengetriebes allows.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

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.These The object is achieved by a shoe with the features of claim 1. This shoe provides a sliding contact in a swash plate gear on the one hand with a linearly movable piston and on the other hand with a swash plate ago. The first, the piston facing sliding surface of the shoe is convex domed and does not necessarily have a lubrication pocket. In each Case is a lubrication pocket facing the swash plate surface formed of the shoe. This is a concave curved surface area edgeless into a convex, a sliding surface forming surface area over. The the swash plate facing surface of the shoe is so convex-concave and edgeless with smooth transitions between the concave and the convex surface area, shaped. The flowing transition between the lubricating pocket and the surrounding sliding surface not only advantageous in terms of lubrication of the shoe, but also takes care of a uniform distribution mechanical stresses within the shoe.

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.Of the minimum radius of curvature the concave or convex, the swash plate facing surface of a lens-like basic shape having Sliding shoe is preferably at least 10%, in particular at least 20%, of the diameter of the sliding shoe. Measured in the axial direction of the swash plate Thickness of the shoe is preferably not more than 5 times, in particular not more as 3 times, said minimum radius of curvature.

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.The the piston facing sliding surface the sliding block is preferably convexly curved throughout. The transition between this first sliding surface and the second, the swash plate facing sliding surface rounded, the radius of curvature preferably at least 5%, in particular at least 15%, of the diameter of the shoe is. With the exception of the lubricating pocket, the surface of the sliding shoe is more preferred Design continuously convex curved. The swash plate contacting, convex sliding surface has a minimum radius of curvature rising from the minimum radius of curvature the concave arched, the lubricating pocket forming surface preferably no longer as the factor 2 different.

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.The Lubrication bag has, like the entire shoe, a rotationally symmetrical Shape. The height of the lubrication pocket measured in the direction of the axis of symmetry is in a preferred embodiment not more than ¼ of the diameter of the lubricating pocket. Furthermore, amounts the height the lubricating pocket preferably not more than 15% of the thickness of the shoe. The mechanical strength of the shoe is thus by the Lubrication pocket virtually unaffected. From the circular projection the sliding shoe covers the lubricating pocket in an advantageous embodiment at least 15% and a maximum of 40%. That way the lubrication bag has a high absorption capacity for a lubricant. At the same time a sufficient contact surface remains for Pad on the swash plate.

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.The shoe is efficiently produced as a cold-formed metal part. The surface of the sliding block is, in particular by grinding and honing processes, preferably structured in such a way that oil-absorbing recesses are formed. Such structuring of a surface is for example from DE 195 13 254 A1 known.

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.According to a preferred embodiment, the shoe has a coating. Suitable methods for this purpose are, in particular, blackening, thin-layer chromium plating, carbonitriding, nitrocarburizing, Boring, inchromising and vanadying. In a particularly preferred embodiment, the coating is produced by combined carbonitriding and nitrocarburizing.

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.For the shoe suitable coatings, which both the wear resistance improve as well as reduce friction, also provide TRIONDUR coating systems which in vacuum according to the PVD and plasma-assisted CVD method be generated.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following is an embodiment of Invention explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

1 im Querschnitt eine Axialkolbenpumpe mit einem Taumelscheibengetriebe, und 1 in cross section an axial piston pump with a swash plate gear, and

2 einen Gleitschuh des Taumelscheibengetriebes nach 1. 2 a sliding block of the swash plate gear after 1 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungFull Description of the drawing

1 zeigt eine Axialkolbenpumpe 1 mit einem Taumelscheibengetriebe 2, dessen prinzipielle Funktion beispielsweise aus der EP 0 919 719 B1 bekannt ist. Das Taumelscheibengetriebe 2 umfasst eine Taumelscheibe 3, die eine Rotationsbewegung in Hubbewegungen mehrerer Kolben 4 umsetzt. Zur Kraftübertragung zwischen der Taumelscheibe 3 und den Kolben 4 sind Gleitschuhe 5 vorgesehen, die auf beiden Seiten der Taumelscheibe 3 angeordnet sind und in Vertiefungen 6 der Kolben 4 eingreifen. 1 shows an axial piston pump 1 with a swash plate gear 2 whose principal function, for example, from the EP 0 919 719 B1 is known. The swashplate transmission 2 includes a swash plate 3 which is a rotational movement in strokes of several pistons 4 implements. For power transmission between the swash plate 3 and the piston 4 are sliding shoes 5 provided on both sides of the swash plate 3 are arranged and in depressions 6 The piston 4 intervention.

Die detaillierte Form eines Gleitschuhs 5 wird im Folgenden anhand 2 erläutert. Auf der in der Darstellung oberen Seite weist der Gleitschuh 5 eine konvex gewölbte erste Gleitfläche 7 auf, die zur Kontaktierung eines Kolbens 4 vorgesehen ist. Die in der Darstellung unten angeordnete zweite Gleitfläche 8 weist eine zentrale Schmiertasche 9 auf und liegt im Taumelscheibengetriebe 2 auf der Taumelscheibe 3 auf.The detailed form of a sliding shoe 5 is explained below 2 explained. On the upper side in the illustration, the sliding block 5 a convexly curved first sliding surface 7 on, for contacting a piston 4 is provided. The second sliding surface arranged in the illustration below 8th has a central lubrication pocket 9 on and lies in the swash plate gear 2 on the swash plate 3 on.

Die zweite Gleitfläche 8 setzt sich zusammen aus einem konkav gewölbten Oberflächenbereich 10, welcher die Schmiertasche 9 bildet und einem hieran kantenlos anschließenden, konvex gewölbten Oberflächenbereich 11, an dem die Taumelscheibe 3 direkt zur Anlage kommt. Der minimale Krümmungsradius des konkav gewölbten Oberflächenbereichs 10 ist mit R1, der minimale Krümmungsradius des konvex gewölbten Oberflächenbereichs 11 mit R2 bezeichnet. Die in Richtung der Symmetrieachse S gemessene Dicke D des Gleitschuhs 5 beträgt nicht mehr als das Doppelte des kleineren der minimalen Krümmungsradien R1, R2. Der Durchmesser G des Gleitschuhs 5 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.The second sliding surface 8th consists of a concave surface area 10 which the lubrication bag 9 forms and a subsequent edgeless adjoining, convex curved surface area 11 on which the swash plate 3 comes directly to the plant. The minimum radius of curvature of the concave surface area 10 with R1, is the minimum radius of curvature of the convexly curved surface area 11 denoted by R2. The measured in the direction of the symmetry axis S thickness D of the shoe 5 is not more than twice the smaller of the minimum radii of curvature R1, R2. The diameter G of the shoe 5 is more than twice the thickness D, but not more than 4 times the smaller of the radii of curvature R1, R2, the radii of curvature R1, R2 differing by at most a factor of 1.5.

Die in Axialrichtung gemessene Höhe der Schmiertasche 9 ist mit H, der Durchmesser der Schmiertasche mit T bezeichnet. Der Durchmesser T der Schmiertasche 9 beträgt mindestens 1/3 des Durchmessers G des Gleitschuhs 5. Das Durchmesser-/Höhenverhältnis T/H der Schmiertasche 9 ist größer als vier.The height of the lubrication pocket measured in the axial direction 9 is designated H, the diameter of the lubricating pocket with T. The diameter T of the lubrication pocket 9 is at least 1/3 of the diameter G of the shoe 5 , The diameter / height ratio T / H of the lubrication pocket 9 is greater than four.

Die zweite Gleitfläche 8 des Gleitschuhs 5 geht im Außenbereich 12 des Gleitschuhs 5 abgerundet in die erste, durchgehend konvex gewölbte Gleitfläche 7 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 Gleitschuhs 5.The second sliding surface 8th of the sliding shoe 5 goes outside 12 of the sliding shoe 5 rounded in the first, continuous convex curved sliding surface 7 over, wherein the minimum radius of curvature in this transition region is denoted by R3. The radius of curvature R3 is at least 10% of the diameter G and at least 20% of the thickness D of the shoe 5 ,

Die Oberfläche des Gleitschuhs 5 weist eine Mikrostrukturierung mit einer Vielzahl sich kreuzender Riefen auf, wie sie prinzipiell aus der DE 195 13 254 A1 bekannt ist. Die Gesamtfläche der riefenartigen Vertiefungen innerhalb der Gleitflächen 7, 8 beträgt ca. 15 bis 25% der jeweiligen Gleitfläche 7, 8. Diese Oberflächengestaltung begünstigt den Aufbau eines elastohydrodynamischen Schmierfilmes (EHD-Film). Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit ist der Gleitschuh 5 beschichtet, beispielsweise mit Mikrorissigkeit dünnschichtverchromt. Durch die Kombination der kantenlos in die Gleitfläche 8 eingefügten Schmiertasche mit einer mikrostrukturierten Beschichtung ist ein besonders günstiges tribologisches Verhalten des Gleitschuhs 5 gegeben. Im Vergleich zum Stand der Technik ist insbesondere das Einlaufverhalten des Gleitschuhs 5 verbessert. Des Weiteren ist beim Starten der Axialkolbenpumpe 1 aus dem Mischreibungsbereich ein hinsichtlich Reibung und Verschleiß verbessertes Anlaufverhalten zu verzeichnen. Die entsprechenden Vorteile sind gegeben, wenn der Gleitschuh 5 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.The surface of the shoe 5 has a microstructure with a plurality of intersecting grooves, as they are in principle from the DE 195 13 254 A1 is known. The total area of the groove-like depressions within the sliding surfaces 7 . 8th is about 15 to 25% of the respective sliding surface 7 . 8th , This surface design favors the construction of a Elastohydrodynamischen lubricating film (EHD film). To increase the wear resistance is the sliding shoe 5 coated, for example, micro-cracked thin-layer chromium-plated. By combining the edgeless into the sliding surface 8th inserted lubricating pocket with a microstructured coating is a particularly favorable tribological behavior of the shoe 5 given. Compared to the prior art is in particular the running-in behavior of the shoe 5 improved. Furthermore, when starting the axial piston pump 1 to record from the mixed friction range improved start-up behavior with respect to friction and wear. The corresponding benefits are given when the shoe 5 not in an axial piston pump but in another axial piston machine, in particular an axial piston compressor, for example a compressor operated with the refrigerant R134a or with CO ₂ .

11: Axialkolbenpumpeaxial piston pump
22: TaumelscheibengetriebeSwash plate mechanism
33: Taumelscheibeswash plate
44: Kolbenpiston
55: Gleitschuhshoe
66: Vertiefungdeepening
77: erste Gleitflächefirst sliding surface
88th: zweite Gleitflächesecond sliding surface
99: Schmiertaschelubrication pocket
1010: konkav gewölbter Oberflächenbereichconcave corrugated surface area
1111: konvex gewölbter Oberflächenbereichconvex corrugated surface area
1212: Außenbereichoutdoors
DD: Dicke des Gleitschuhsthickness of the sliding shoe
GG: Durchmesser des Gleitschuhsdiameter of the sliding shoe
HH: Höhe der SchmiertascheHeight of the lubrication pocket
R1, R2, R3R1, R2, R3: Krümmungsradiusradius of curvature
SS: Symmetrieachseaxis of symmetry
TT: Durchmesser der Schmiertaschediameter the lubrication bag

Claims

Sliding shoe ( 5 ) for a swash plate transmission ( 2 ), with a for contacting a piston ( 4 ) of the swash plate mechanism ( 2 ), convexly curved first sliding surface ( 7 ) and one for contacting a swash plate ( 3 ) provided second sliding surface ( 8th ), which has a lubricating pocket ( 9 ), characterized in that the lubricating pocket ( 9 ) by a concavely curved surface area ( 10 ), which without edging into a convexly curved, the second sliding surface ( 8th ) forming surface area ( 11 ), is formed.

Sliding shoe according to claim 1, characterized in that the minimum radius of curvature (R1, R2) of the concave or convex surface areas ( 10 . 11 ) at least 10% of the diameter (G) of the shoe ( 5 ) is.

Sliding shoe according to claim 1 or 2, characterized in that the minimum radius of curvature (R1, R2) of the concave or convex surface areas ( 10 . 11 ) at least 20% of the thickness (D) of the shoe ( 5 ) is.

Sliding shoe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the minimum radius of curvature (R1) of the concavely curved surface area (FIG. 10 ) from the minimum radius of curvature (R2) of the convexly curved surface area (R2) 2 ) does not differ by more than a factor of two.

Sliding shoe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the lubricating pocket ( 9 ) has a height (H) which is not more than one quarter of the diameter (G) of the lubricating pocket ( 9 ) is.

Sliding shoe according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height (H) of the lubricating pocket ( 9 ) not more than 15% of the thickness (D) of the shoe ( 5 ) is.

Sliding shoe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the radius of curvature (R3) at any point of the transition between the first sliding surface (R3) 7 ) and the second sliding surface ( 8th ) less than 5% of the diameter (G) of the shoe ( 5 ).

Sliding shoe according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lubricating pocket ( 9 ) over at least 15% of the projection surface of the shoe ( 5 ).

Sliding shoe according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lubricating pocket ( 9 ) over max. 40% of the projection surface of the sliding shoe ( 5 ).

Sliding shoe according to one of claims 1 to 9, characterized that this is formed as produced by cold working metal part.

Sliding shoe according to one of claims 1 to 10, characterized by a coating of at least one sliding surface ( 7 . 8th ).

Sliding shoe according to claim 11, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is made by burnishing.

Sliding shoe according to claim 11 or 12, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is produced by thin-layer chromium plating.

Sliding shoe according to one of claims 11 to 13, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is produced by carbonitriding.

Sliding shoe according to one of claims 11 to 13, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is produced by nitrocarburizing.

Sliding shoe according to claim 14 and 15, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is produced by combined carbonitriding and nitrocarburizing.

Sliding shoe according to one of claims 11 to 16, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is prepared by boriding.

Sliding shoe according to one of claims 11 to 16, characterized in that the coating of the sliding surface ( 7 . 8th ) is made by chromium plating.

Sliding shoe according to one of claims 11 to 16, characterized in that the coating the sliding surface ( 7 . 8th ) is prepared by vanadation.