DE102007049223A1

DE102007049223A1 - Taumelscheibengetriebe

Info

Publication number: DE102007049223A1
Application number: DE200710049223
Authority: DE
Inventors: Bert Rosenheinrich
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-10-13
Filing date: 2007-10-13
Publication date: 2009-04-16

Abstract

Ein rationell herstellbares Taumelscheibengetriebe (1) umfasst i. eine eine topfförmige Nabe (10) aufweisende Taumelscheibe (2), ii. eine Anlaufscheibe (3), die eine Öffnung (11) aufweist, in welche die Nabe (10) ragt, iii. ein zwischen der Taumelscheibe (2) und der Anlaufscheibe (3) gebildetes erstes Nadellager (5), iv. ein zweites Nadellager (6), dessen Wälzkörper (9) auf der dem ersten Nadellager (5) abgewandten Oberfläche der Taumelscheibe (2) angeordnet sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein insbesondere für eine Axialkolbenmaschine geeignetes Taumelscheibengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Taumelscheibengetriebes.
Hintergrund der Erfindung
Ein Taumelscheibengetriebe für eine Axialkolbenpumpe ist beispielsweise aus der DE 195 22 012 A1 bekannt. Dieses Taumelscheibengetriebe umfasst eine Taumelscheibe, welche mit einer topfförmigen Nabe einstückig verbunden und im Tiefziehverfahren hergestellt ist. Eine zum Antrieb der Taumelscheibe vorgesehene Antriebswelle ist in der Nabe verdrehgesichert aufgenommen. Mittels eines Rillenkugellagers ist die Antriebswelle gegenüber einem Gehäuse drehbar gelagert. Dadurch, dass das Rillenkugellager auf der der Nabe abgewandten Seite der Taumelscheibe angeordnet ist, weist das Taumelscheibengetriebe nach der DE 195 22 012 A1 einen geringen Bauraumbedarf auf.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein rationell herstellbares Taumelscheibengetriebe mit einem im Vergleich zum Stand der Technik besonders geringen Bauraumbedarf aufzubauen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Taumelscheibengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Im Folgenden im Zusammenhang mit der Vorrichtung erläuterte Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten sinngemäß auch für das Verfahren und umgekehrt.
Das Taumelscheibengetriebe weist eine vorzugsweise durch spanlose Umformung hergestellte Taumelscheibe sowie zwei die Taumelscheibe kontaktierende Axialnadelkränze, nämlich einen gehäuseseitigen Nadelkranz und einen abtriebsseitigen Nadelkranz auf. Dadurch, dass die Nadeln als Wälzkörper der Axialnadelkränze unmittelbar auf der Taumelscheibe abrollen, ist der Bauraumbedarf in axialer Richtung besonders gering. Abtriebsseitig sind die Laufbahnen des Axialnadelkranzes einerseits unmittelbar durch die Taumelscheibe und andererseits durch eine Anlauf- oder Druckscheibe gebildet. Im Fall der Verwendung des Taumelscheibengetriebes in einer Axialkolbenmaschine liegen an der Anlaufscheibe die in axialer Richtung beweglichen Kolben oder mit diesen verbundene Teile an. In allen Anwendungsfällen weist die Anlaufscheibe eine zentrale Öffnung auf, in welche die Nabe der Taumelscheibe hineinragt. Die Nabe wiederum ist zur drehfesten Verbindung mit einer antreibenden Welle vorgesehen. Somit sind Radialkräfte von der Anlaufscheibe über die Nabe auf die Welle übertragbar. Der zwischen der Taumelscheibe und Anlaufscheibe angeordnete Nadelkranz ist relativ zur Welle, das heißt zur Rotationsachse des Taumelscheibengetriebes, schräg gestellt. Im Gegensatz hierzu ist der zweite Nadelkranz, welcher die Taumelscheibe sowie ein ohne Beschrän kung der Allgemeinheit als Gehäusescheibe bezeichnetes Bauteil kontaktiert, normal zur Rotationsachse der Welle angeordnet.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Teilkreisdurchmesser des gehäuseseitigen Nadellagers größer als der Teilkreisdurchmesser des abtriebsseitigen, das heißt im Fall einer Axialkolbenmaschine den Kolben zugewandten, Nadellagers. Eine hohe mechanische Belastbarkeit der Taumelscheibe bei gleichzeitig sparsamem Materialeinsatz ist durch die Ausbildung von ringförmigen Rillen und Erhebungen herstellbar. Hierbei ist in bevorzugter Ausgestaltung ein ringförmiger Verstärkungsbereich radial zwischen der Nabe und dem inneren, abtriebsseitigen Nadellager ausgebildet. Die der Gehäusescheibe zugewandte Oberfläche dieses Verstärkungsbereichs liegt mit der gehäuseseitigen Wälzkörperlaufbahn der Taumelscheibe vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene. Unabhängig von der Gestaltung eines gegebenenfalls vorhandenen Verstärkungsbereichs der Taumelscheibe können durch deren Querschnittsgestaltung die Nadellager in radialer Richtung abgestützt werden.
Die Anlaufscheibe sowie das Bauteil, welches die gehäuseseitige Laufbahn eines der Axialnadelkränze bildet, sind durch spanabhebende Bearbeitung oder spanlose Umformung herstellbar. Gleichzeitig rationell und präzise ist die Anlaufscheibe als Feinschneidteil herstellbar. Besonders günstige Oberflächeneigenschaften der Anlaufscheibe, welche relativ zur Nabe gleitgelagert ist, sind durch Gleitschleifen, auch als Trowalisieren bezeichnet, erzielbar.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 in einer Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines Taumelscheibengetriebe,
2 das Taumelscheibengetriebe nach 1 in perspektivischer Ansicht, und
3 in einer Darstellung analog 1 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Taumelscheibengetriebes.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Einander entsprechende oder gleichwirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 und 2 zeigen ein insbesondere für eine Axialkolbenpumpe, beispielsweise in einem Hochdruckreiniger, geeignetes Taumelscheibengetriebe 1, hinsichtlich dessen prinzipieller Funktion auf den eingangs zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Eine spanlos umgeformte Taumelscheibe 2 ist zwischen einer auch als Druckscheibe bezeichneten Anlaufscheibe 3 und einer fest mit einem nicht dargestellten Gehäuse verbundenen Gehäusescheibe 4 rotierbar gelagert. Die Lagerung der Taumelscheibe 2 erfolgt mit Hilfe zweier Nadellager, nämlich eines ersten, abtriebsseitigen Nadellagers 5 und eines zweiten, gehäuseseitigen Nadellagers 6. Jedes Nadellager 5, 6 weist in einem Käfig 7, 8 geführte Nadeln 9 als Wälzkörper auf. Während das zweite Nadellager 6 normal zur mit A bezeichneten Rotationsachse des Taumelscheibengetriebes 1 angeordnet ist, ist das erste, abtriebsseitige Nadellager 5 normal zu einer mit T bezeichneten Taumelachse angeordnet, wobei zwischen der Rotationsachse A und der Taumelachse T der Taumelwinkel α gebildet ist.
In der Mitte der Taumelscheibe 2 ist, symmetrisch zur Rotationsachse A, eine topfförmige Nabe 10 ausgebildet, in welche beim Betrieb des Taumelscheibengetriebes 1 eine nicht dargestellte, drehfest mit der Taumelscheibe 2 verbundenen Antriebswelle eingreift. Die Nabe 10 durchdringt eine zentrale Öffnung 11 in der als Feinschneidteil gefertigten Anlaufscheibe 3. Radialkräfte, welche auf die Anlaufscheibe 3 einwirken, werden von dieser über die Nabe 10 auf die Welle übertragen. Eine radiale Führungsfunktion der Nadellager 5, 6 ist nicht erforderlich. Von besonderem Vorteil ist auch die Tatsache, dass die Nadellager 5, 6 keine in die Oberfläche der Taumelscheibe 2 eingeprägten, gehärteten Laufbahnen benötigen. Vielmehr sind die unmittelbar durch die Taumelscheibe 2 gebildeten Laufbahnen 12, 13 der Nadellager 5, 6 gegenüber benachbarten Oberflächenbereichen der Taumelscheibe 2 in keiner Weise abgesetzt.
Die Taumelscheibe 2 weist eine räumliche Struktur auf, welche ihr eine hohe Stabilität verleiht. An einen zylindermantelförmigen Wandungsbereich 14 der Nabe 10 schließt sich ein ringförmiger Verstärkungsbereich 15 an, wobei die Erstreckung von einem Boden 16 der Nabe 10 zu einer der Gehäusescheibe 4 zugewandten Oberfläche 17 des Verstärkungsbereiches 15 der maximalen axialen Ausdehnung der Taumelscheibe 2 entspricht. Die ringförmige Oberfläche 17 liegt mit der Laufbahn 13 des zweiten, größeren Nadellagers 6 in einer gemeinsamen Ebene E. Radial zwischen dem Verstärkungsbereich 15 und dem äußeren, gehäuseseitigen Nadellager 6 ist die Taumelscheibe 2 in jedem Umfangsbereich mehr oder weniger von der Ebene E beabstandet. Radial von außen nach innen sind somit vier Bereiche der Taumelscheibe 2 zu unterscheiden, wobei in jedem Bereich ein axialer Versatz gegenüber dem Nachbarbereich beziehungsweise den Nachbarbereichen gegeben ist: Im äußersten Bereich befindet sich die Laufbahn 13 des gehäuseseitigen Nadellagers 6. An den radial inneren Rand des äußeren Bereichs schließt sich, axial zur Anlaufscheibe 3 hin versetzt, ein äußerer Verstärkungsbereich 18 an, welcher die Laufbahn 12 des abtriebsseitigen Nadellagers 5 bildet. In axialer Richtung wieder zur Gehäusescheibe 4 hin versetzt schließt sich an den äußeren Verstärkungsbereich 18 der innere ringförmige Verstärkungsbereich 15 an. Der innere Verstärkungsbereich 15 schließlich geht in die Nabe 10 über, deren Boden 16 auf derselben Seite der Ebene E wie der äußere Verstärkungsbereich 18 angeordnet ist. Eine zentrale, nicht kreisförmige Öffnung 19 im Boden 16 der Nabe 10 ist zur formschlüssigen Zusammenwirkung mit einem Wellenende der Antriebswelle vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel nach 3 weist die Taumelscheibe 2 eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach 1 modifizierte Form auf: Im radial innerhalb des abtriebsseitigen Nadellagers 5 angeordneten Bereich existiert eine umlaufende Abstufung 20, welche derart ausgebildet ist, dass die Oberfläche der Taumelscheibe 2 radial innerhalb der Abstufung 20 in Richtung zur Anlaufscheibe 3 versetzt ist, so dass eine Fixierung des abtriebsseitigen Nadellagers 5 in radialer Richtung gegeben ist.
Im weiteren Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach den 1 und 2 rollen beim Ausführungsbeispiel nach 3 die Nadeln 7 des gehäuseseitigen Nadellagers 6 auf vertieften Laufbahnen 13, 21, welche durch die Gehäusescheibe 4 beziehungsweise durch die Taumelscheibe 2 gebildet sind, ab. Somit ist auch in diesem Fall das Nadellager 6 in radialer Richtung fixiert, solange sich der axiale Abstand zwischen der Gehäusescheibe 4 und der Taumelscheibe 2 nicht gegenüber der in 3 dargestellten Anordnung ändert. Die Funktion des Taumelscheibengetriebes 1 nach 3 stimmt mit der Funktion des Taumelscheibengetriebes 1 nach den 1 und 2 überein.

1: Taumelscheibengetriebe
2: Taumelscheibe
3: Anlaufscheibe
4: Gehäusescheibe
5: Nadellager
6: Nadellager
7: Käfig
8: Käfig
9: Nadel
10: Nabe
11: Öffnung
12: Laufbahn
13: Laufbahn
14: Wandungsbereich
15: Verstärkungsbereich
16: Boden
17: Oberfläche
18: Verstärkungsbereich
19: Öffnung
20: Abstufung
21: Laufbahn
A: Rotationsachse
T: Taumelachse
E: Ebene
α: Taumelwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19522012 A1 [0002, 0002]

Claims

Taumelscheibengetriebe (1), mit – einer eine topfförmige Nabe (10) aufweisenden Taumelscheibe (2), – einer Anlaufscheibe (3), die eine Öffnung (11) aufweist, in welche die Nabe (10) ragt, – einem zwischen der Taumelscheibe (2) und der Anlaufscheibe (3) gebildeten ersten Nadellager (5), gekennzeichnet durch ein zweites Nadellager (6), dessen Wälzkörper (9) auf der dem ersten Nadellager (5) abgewandten Oberfläche der Taumelscheibe (2) angeordnet sind.
Taumelscheibengetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nadellager (6) das erste Nadellager (5) radial umgibt.
Taumelscheibengetriebe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (2) einen inneren ringförmigen Verstärkungsbereich (15) aufweist, welcher radial zwischen der Nabe (10) und dem ersten Nadellager (5) angeordnet ist und axial vom ersten Nadellager (5) aus zur der Anlaufscheibe (3) abgewandten Seite hin hervorragt.
Taumelscheibengetriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Anlaufscheibe (3) abgewandte Oberfläche (17) des inneren Verstärkungsbereichs (15) mit der durch die Taumelscheibe (2) gebildeten Laufbahn (13) des zweiten Nadellagers (6) in einer gemeinsamen Ebene (E) angeordnet ist.
Taumelscheibengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (2) als spanlos umgeformtes Blechteil ausgebildet ist.
Taumelscheibengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheibe (3) eine durch Gleitschleifen behandelte Oberfläche aufweist.
Taumelscheibengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufscheibe (3) als Feinschneidteil ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Taumelscheibengetriebes (1), mit folgenden Schritten: • Fertigung einer eine Nabe (10) aufweisenden Taumelscheibe (2) aus Blech durch spanlose Umformung, • Anordnen jeweils eines Axialnadelkranzes (5, 6) auf beiden Seiten der Taumelscheibe (2), • Platzieren der Anordnung aus Taumelscheibe (2) und Axialnadelkränzen (5, 6) zwischen einer Gehäusescheibe (4) und einer Anlaufscheibe (3), wobei die Nabe (10) eine Öffnung (11) in der Anlaufscheibe (3) durchdringt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Oberfläche der Anlaufscheibe (3) durch Gleitschleifen behandelt ist.