Titel

Lageraufnahme für ein Folienlager und Folienlager

Die Erfindung betrifft eine Lageraufnahme für ein Folienlager nach der Gattung des Anspruchs 1 und ein Folienlager mit einer solchen Lageraufnahme.

Stand der Technik

Ein solches Folienlager ist durch die EP 0 927831 Al bekannt. Dieses Folienlager weist eine als Lagerhülse ausgebildete Lageraufnahme mit einer Lagerbohrung auf, innerhalb der wenigstens eine Folie angeordnet ist, die in der Lagerhülse fixiert ist. Die wenigstens eine Folie stützt sich in der Lagerbohrung an der Lagerhülse ab, wobei die Lagerhülse üblicherweise aus Stahl hergestellt ist, um Verschleiß im Kontaktbereich mit der Folie zu vermeiden. Die Lagerhülse kann in ein Gehäuse eines Verdichters eingebaut sein, der eine im Folienlager radial und/oder axial gelagerte Welle und wenigstens ein mit der Welle verbundenes Verdichterrad aufweisen kann. Die Lagerhülse weist an ihrem Innenmantel eine besondere Oberflächenkontur auf, um die wenigstens eine Folie zu fixieren. Die Herstellung der Oberflächenkontur der Lagerhülse ist aufwendig, da diese durch spanabhebende Bearbeitung, beispielsweise Schleifen, der aus Stahl hergestellten Lagerhülse erfolgt.

Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lageraufnahme mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Oberflächenkontur auf einfache Weise durch plastische Verformung zumindest des Materials mit geringerer Dichte erzeugt werden kann. Hierbei ist keine spanabhebende Bearbeitung erforderlich sondern lediglich eine Bearbeitung beispielsweise mit einem Press- oder Rollierwerkzeug. Die erste Lage aus massivem Material dient zur Stabilität der Lageraufnahme und die zweite Lage dient zur einfachen Formung der Oberflächenkontur.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.

Im Anspruch 2 sind vorteilhafte Ausführungen des Materials mit geringerer Dichte angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 kann die Stabilität der Lageraufnahme erhöht werden. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 4 ist eine besonders einfache Herstellung der Lageraufnahme ermöglicht. Die Ausbildung gemäß Anspruch 5 ermöglicht eine sehr einfache Erzeugung der Oberflächenkontur. Die Ausbildung gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine sehr genaue Erzeugung der Oberflächenkontur, da Toleranzen aus dem Biegeprozeß des Körpers keinen Einfluss auf die Oberflächenkontur haben.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Folienlager in einem Querschnitt mit einer Lageraufnahme und in dieser angeordneten Folien, Figur 2 ein eine Lageraufnahme des Folienlagers bildenden Körper in einem Ausgangszustand in einer Ansicht in Pfeilrichtung II in Figur 1, Figur 3 den Körper in einem Längsschnitt entlang Linie lll-lll in Figur 2, Figur 4 den Körper in zu einer geschlossenen Hülse gebogenem Zustand, Figur 5 den Körper in einem Zustand mit eingebrachter Oberflächenkontur, Figur 6 den Körper in einem Querschnitt entlang Linie Vl-Vl in Figur 2 gemäß einer ersten Variante und Figur 7 den Körper im Querschnitt gemäß einer zweiten Variante.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In den Figuren 1 bis 7 ist ein Folienlager 10 mit einer Lageraufnahme 12 dargestellt, die als Lagerhülse ausgebildet sein kann. Die Lagerhülse 12 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders mit einem Lagerinnenraum 14 und einer Längsachse 15. Im Lagerinnenraum 14 sind beispielsweise zwei Folien 16, 18 des Folienlagers 10 angeordnet. Die Folie 16 wird auch als Beam, Bump oder Unterfolie bezeichnet und ist zwischen der Oberfläche des Lagerinnenraums 14 und der Folie 18 angeordnet, die auch als Topfolie oder Oberfolie bezeichnet wird. Die Folie 16 ist beispielsweise als Federfolie ausgebildet und liegt zumindest bereichsweise in Kontaktbereichen 20 an der Oberfläche des Lagerinnenraums 14 an. Das Folienlager 10 dient zur drehbaren Lagerung einer Welle 22, die an der Folie 18 anliegt. Bei Rotation der Welle 22 bildet sich zwischen der Welle 22 und der Folie 18 ein Gaspolster.

Die Folien 16, 18 sind als Metallfolien ausgebildet und können durch Stanzen oder Ätzen hergestellt werden. Zwischen den beiden Folien 16, 18 kann noch eine dritte Folie angeordnet sein. Zumindest die Folien 16 ist im Lagerinnenraum 14 der Lageraufnahme 12 fixiert. Die innere Oberfläche der den Lagerinnenraum 14 begrenzenden Lageraufnahme 12 weist eine von der Kreisform abweichende Oberflächenkontur 30 auf. Die Oberflächenkontur 30 kann mehrere, beispielsweise drei gleichmäßig über den Umfang der Lageraufnahme 12 verteilt angeordnete Ausbuchtungen 32 aufweisen, in denen jeweils die Folie 16 anliegt. Durch die Anlage in den Ausbuchtungen 32 ist die Folie 16 in der Lageraufnahme 12 fixiert. In ihren zwischen den Ausbuchtungen 32 angeordneten Bereichen liegt die Folie 16 an der Folie 18 an und drückt diese radial nach innen zur Welle 22 hin. Die Oberflächenkontur 30 kann auch anders ausgebildet sein und mehr als drei Ausbuchtungen aufweisen oder eine andere Kontur aufweisen, die dazu geeignet ist die Folie 16 zu fixieren.

Erfindungsgemäß ist die Lageraufnahme 12 mehrlagig ausgebildet und weist eine erste Lage 40 auf, die aus einem massiven Material, beispielsweise Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht. Die Lageraufnahme 12 weist wenigstens eine zweite Lage 42 auf, die auf der der Folie 16 zugewandten Seite der ersten Lage 40 angeordnet ist und die aus einem Material besteht, das eine geringere Dichte aufweist als das Material der ersten Lage 40 und das plastisch verformbar ist. Die zweite Lage 42 kann beispielsweise aus einem Metallschaum, Metallgeflecht oder Metallgewirk bestehen. Es kann vorgesehen sein, dass auf der der Folie 16 zugewandten Seite der zweiten Lage 42 noch eine dritte Lage 44 aus einem massiven Material angeordnet ist, das wie bei der ersten Lage gewählt sein kann. Die zweite Lage 42 ist somit zwischen der ersten Lage 40 und der dritten Lage 44 eingeschlossen. Zwischen der zweiten Lage 42 und der ersten Lage 40 sowie falls vorhanden der dritten Lage 44 ist eine feste Verbindung vorhanden.

Die Lageraufnahme 12 kann wie vorstehend angegeben als hohlzylinderförmige Hülse ausgebildet sein. Die Lageraufnahme 12 kann dabei wie in den Figuren 2 bis 4 dargestellt vorzugsweise aus einem im Ausgangszustand flachen Körper 50 hergestellt werden, der nachfolgend zu der hohlzylinderförmigen, geschlossenen Hülse gebogen wird. In den Figuren 2 und 3 ist der flache Körper 50 im Ausgangszustand dargestellt und in Figur 4 ist die durch Biegen des Körpers 50 erzeugte geschlossene Hülse dargestellt, die die Lageraufnahme 12 bildet.

In den flachen Körper 50 wird wie in Figur 5 dargestellt in dessen Ausgangszustand die Oberflächenkontur 30 eingebracht, beispielsweise mittels eines Presswerkzeugs 52 oder eines Rollierwerkzeugs. Die Oberflächenkontur 30 wird dabei zumindest in der zweiten Lage 42 des Körpers 50 erzeugt jedoch nicht in der ersten Lage 40, deren der zweiten Lage 42 abgewandte Seite eben bleibt. Bei der Erzeugung der Oberflächenkontur 30 wird die zweite Lage 42 plastisch verformt, wobei durch diese Kaltverformung auch die Festigkeit der zweiten Lage 42 erhöht wird. Wenn noch die die zweite Lage 42 überdeckende dritte Lage 44 vorhanden ist, so wird die Oberflächenkontur 30 auch in der dritten Lage 44 erzeugt. Wenn es sich um ein Axiallager handelt kann auch auf beiden Seiten der zweiten Lage 42 sowie gegebenenfalls der ersten Lage 40 und der dritten Lage 44 die Oberflächenkontur 30 eingebracht werden.

Anschließend wird der die Oberflächenkontur 30 aufweisende Körper 50 gebogen, so dass dieser die hohlzylinderförmige, geschlossene Hülse bildet an deren Innenmantel die Oberflächenkontur 30 vorhanden ist. Die beiden umfangseitigen Enden des Körpers 50 sind im zur Hülse gebogenen Zustand miteinander verbunden. Dies kann beispielsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schweißverbindung erfolgen. Alternativ kann auch eine formschlüssige Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise kann wie in Figur 2 dargestellt ein Ende des Körpers 50 eine eine Hinterschneidung bildende Nase 54 aufweisen und das andere Ende eine eine Hinterschneidung bildende Ausnehmung 56, in die die Nase 54 in zur Hülse geschlossenem Zustand des Körpers 50 eingreift.

Alternativ zu der vorstehend erläuterten Einbringung der Oberflächenkontur 30 in den flachen Körper 50 kann auch vorgesehen sein, dass zuerst der Körper 50 in die hohlzylinderförmige, geschlossene Hülse gebogen wird und anschließend mittels eines in die Hülse eingeführten Werkzeugs die Oberflächenkontur 30 eingebracht wird. Das Werkzeug kann beispielsweise ein Presswerkzeug sein, das innerhalb der Hülse aufgeweitet wird und dadurch die Oberflächenkontur 30 durch Pressen und plastische Verformung wenigstens der zweiten Lage 42 erzeugt. Diese Herstellungsmethode hat den Vorteil, dass beim Biegen des Körpers 50 zur geschlossenen Hülse auftretende Fertigungstoleranzen bei der Erzeugung der Oberflächenkontur 30 keinen Einfluss haben. Die geschlossene Hülse kann auch in eine Lagerhalterung eingepresst sein und in diesem Zustand kann die Oberflächenkontur 30 eingebracht werden. Vorteilhaft hierbei ist, dass auch eventuelle Verformungen der Hülse beim Einpressen in die Lagerhalterung keinen Einfluss auf die Oberflächenkontur 30 haben.

In den Figuren 6 und 7 ist die Lageraufnahme 12 in zwei Varianten zu der Ausführung gemäß Figur 3 dargestellt. Bei der Variante gemäß Figur 6 ist die erste Lage 40 vorgesehen, die anschließende zweite Lage 42 und die dritte Lage 44, wobei die dritte Lage 44 im Querschnitt U-förmig ausgebildet ist und die zweite Lage auf deren der ersten Lage 40 abgewandten Seite sowie auf beiden Querseiten umgibt. Die dritte Lage 44 ist dabei mit der ersten Lage 40 durch eine form- oder kraftschlüssige Verbindung verbunden. Die formschlüssige Verbindung kann beispielsweise von den Seitenwänden der dritten Lage 44 abstehende Finger 58 aufweisen, die in entsprechende Öffnungen 60 in der ersten Lage 40 eingreifen und diesen verpresst sind oder verhakt sind. Bei der in Figur 7 dargestellten Variante ist die dritte Lage 44 im Querschnitt ebenfalls U- förmig ausgebildet und weist einen seitlich neben der zweiten Lage 42 angeordneten Flanschbereich 62 auf, der mit der ersten Lage 40 verbunden ist, beispielsweise mittels einer Schweißverbindung 64.

Die Welle, die im Folienlager 10 drehbar gelagert ist, gehört zum Beispiel zu einem (ebenfalls nicht dargestellten) Rotor einer Strömungsmaschine. Die Strömungsmaschine ist zum Beispiel Teil einer Luftversorgungseinheit in einem Brennstoffzellensystem. In dem Brennstoffzellensystem ist die Strömungsmaschine zum Beispiel als Verdichter ausgeführt. Der Verdichter umfasst ein Verdichterrad 23, das vorteilhafter Bestandteil des Rotors ist.