DE102017203706A1

DE102017203706A1 - Turboladerlagerfluidfilmfläche und Verfahren

Info

Publication number: DE102017203706A1
Application number: DE102017203706.7A
Authority: DE
Inventors: Kenneth R. Bischof; Zachary Ashton
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2037-03-08
Also published as: US20170284223A1; DE102017203706B4; JP2017180833A; US20170284458A1; KR20170113141A; US9777766B1; US9777597B1; CN107269329A

Abstract

Ein Lagersystem und Verfahren können ein Lagerelement umfassen, das eine erste Fläche aufweisen kann. Ein Passelement kann eine zweite Fläche aufweisen, die der ersten Fläche zugewandt sein kann. Eine Fluidfilmgrenzfläche kann zwischen der ersten und der zweiten Fläche definiert werden. Das Passelement kann sich um eine Achse und bezüglich des Lagerelements drehen. Eine axiale Richtung kann parallel zu der Achse definiert werden. Eine radiale Richtung kann senkrecht zu der Achse definiert werden. Die erste Fläche kann ein Profil aufweisen, das in der axialen Richtung variieren kann und das in der radialen Richtung variieren kann. Das Profil kann ein in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegendes Fluid in einer Richtung oder Richtungen mit Umfangs- und/oder Axialkomponenten leiten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung allgemein bezieht, umfasst Lagersysteme für rotierende Elemente und umfasst insbesondere Lagersysteme in Turboladern.
HINTERGRUND
Lager stützen rotierende Elemente in der Regel reibungsarm und können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Turbolader, der beispielsweise zur Einlassluftaufladung eines Verbrennungsmotors verwendet wird, einen durch eine Turbine angetriebenen Verdichter umfassen. Die Turbine kann durch eine gemeinsame Welle, die durch Lager zur Drehung gestützt werden kann, mit dem Verdichter verbunden sein. Die Welle und ihr verbundenes Turbinenrad und Verdichterrad können sich bei Drehzahlen drehen, die bis zu mehreren hunderttausend Umdrehungen pro Minute betragen. Darüber hinaus kann der Turbolader in einer Umgebung mit eine hohe Temperatur aufweisendem Abgas betrieben werden.
KURZDARSTELLUNG VERANSCHAULICHENDER VARIATIONEN
Eine Reihe von Variationen können ein Lagersystem beinhalten, das ein Lagerelement, das eine erste Fläche aufweisen kann, umfassen kann. Ein Passelement kann eine zweite Fläche aufweisen, die der ersten Fläche zugewandt sein kann. Eine Fluidfilmgrenzfläche kann zwischen der ersten und der zweiten Fläche definiert werden. Das Passelement kann sich um eine Achse und bezüglich des Lagerelements drehen. Eine axiale Richtung kann parallel zu der Achse definiert werden. Eine radiale Richtung kann senkrecht zu der Achse definiert werden. Die erste Fläche kann ein Profil aufweisen, das in der axialen Richtung variieren kann und das in der radialen Richtung variieren kann. Das Profil kann ein in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegendes Fluid sowohl in der axialen als auch in der Umfangsrichtung leiten.
Eine Reihe von zusätzlichen Variationen können ein Verfahren beinhalten und können Versehen einer Maschine mit einem Rotor umfassen. Eine magnetische Levitation des Rotors kann auch vorgesehen werden. Der Rotor kann mit einer Schneidspitze versehen werden. Der Rotor kann unter Verwendung der magnetischen Levitation durch eine radiale, oder in Kombination mit axialer, Trajektorie geführt werden. Das Profil des Lagerelements auf der Innenumfangsfläche kann mit der Schneidspitze geschnitten werden.
Weitere veranschaulichende Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung gehen aus der hier bereitgestellten detaillierten Beschreibung hervor. Es versteht sich, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, obgleich sie Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung offenbaren, lediglich der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzbereich der Erfindung beschränken sollen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ausgewählte Beispiele von Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung werden durch die detaillierte Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen verständlicher, in den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Rotationssystems gemäß einer Reihe von Variationen.
2 eine schematische Darstellung eines Rotationssystems gemäß einer Reihe von Variationen.
3 eine schematische Darstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen entlang der in 3 angegebenen Linie 4-4.
5 eine schematische Darstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen entlang der in 5 angegebenen Linie 6-6.
7 eine schematische geschnittene Perspektivdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
8 eine schematische geschnittene Perspektivdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
9 eine schematische geschnittene Perspektivdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
10 eine schematische geschnittene Perspektivdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
11 eine schematische geschnittene Perspektivdarstellung eines Teils eines Lagersystems zur Verwendung mit einem Produkt gemäß einer Reihe von Variationen.
12 ein zweidimensionales Diagramm eines Lagerinnenprofils gemäß einer Reihe von Variationen mit Positionierungswinkeln auf der horizontalen Achse gegenüber einem Axialpositionierungsverhältnis auf der vertikalen Achse.
13 ein schematisches Diagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Produkts gemäß einer Reihe von Variationen.
14 eine schematische Darstellung einer Schneidspitze gemäß einer Reihe von Variationen.
15 eine schematische Darstellung eines Schritts bei einem Verfahren zur Herstellung eines Produkts gemäß einer Reihe von Variationen.
16 eine schematische Darstellung eines Schritts bei einem Verfahren zur Herstellung eines Produkts gemäß einer Reihe von Variationen.
17 eine schematische Darstellung eines Schritts bei einem Verfahren zur Herstellung eines Produkts gemäß einer Reihe von Variationen.
18 eine schematische Darstellung eines Schritts bei einem Verfahren zur Herstellung eines Produkts gemäß einer Reihe von Variationen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER
VARIATIONEN
Die folgende Beschreibung der Variationen ist lediglich veranschaulichend und soll den Schutzumfang der Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungszwecke keineswegs einschränken.
Bei einer Reihe von Variationen gemäß der Darstellung in 1 kann ein Produkt 10 mit einem Rotationssystem verwendet werden, bei dem es sich zu Veranschaulichungszwecken um ein Turboladersystem 12 zur Verwendung mit einem Motor handeln kann. Das Turboladersystem 12 kann ein Turbinenrad 14 umfassen, das sich bei laufendem Motor in einem durchgängigen Hochgeschwindigkeitsstrahl von Abgasen befinden kann. Das Turboladersystem 12 kann ein Verdichterrad 16 umfassen, das durch eine Welle 18 mit dem Turbinenrad 14 verbunden sein kann, so dass sich das Turbinenrad 14 und das Verdichterrad 16 zusammen mit einer variablen Drehzahl drehen. Die Welle 18 kann sich durch ein Gehäuse 20 erstreckt. Ein Lagersystem 22 kann in dem Gehäuse 20 enthalten sein, und die Welle 18 kann sich durch das Lagersystem 22 hindurch erstrecken. Die Welle 18 kann durch das Lagersystem 22 zur Rotation mit einem geringen Reibungswiderstand gestützt werden. Die Welle 18 kann sich allgemein um eine Achse drehen und die Bezugslinie gibt die axiale Richtung 11 an. Die Bezugslinie 11 kann durch eine Bezugslinie geschnitten werden, die die radiale Richtung 15 angeben kann, die in einem Winkel von neunzig Grad zur Achse verläuft und in einem beliebigen von 360 Winkelgraden um die Achse herum von der Achse weg gerichtet werden kann.
Bei einer Reihe von Variationen kann ein Lagersystem, wie z. B. das Lagersystem 22, einen effizienten reibungsarmen Betrieb mit der Fähigkeit, Kräfte, die in einer schwierigen Umgebung angetroffen werden, zu bewältigen. Bei dem Lagersystem 22 kann es sich um ein hydrodynamisches Lagersystem handeln, das durch ein Kanalsystem 23 zur Verhinderung von Kontakt, zur Bereitstellung von Dämpfung und/oder zur Steuerung der Bewegung mit einem Schmiermittel versorgt wird. Das Lagersystem 22 kann vollschwimmende Zapfenlager 24 und 26 verwenden, und die Welle 18 kann ein Passelement zu den Lagern 24 und 26 sein. Die Lager 24 und 26 können in einer Bohrung 28 des Gehäuses 20 enthalten sein und können mit einem Rückhaltemechanismus, wie z. B. Schnappringe (nicht gezeigt) oder andere Vorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, zur Aufrechterhaltung ihrer axialen Position versehen sein. Die Lager 24 und 26 können die Welle 18 umgeben und können ungehindert in ihrem Rückhaltesystem schwimmen, was eine Rotation mit der Welle 18 und innerhalb des Gehäuses 20 umfassen kann. Die Lager 24 und 26 können sich allgemein mit einer langsameren Drehzahl als die Welle 18 drehen, so dass es zu einer Relativdrehung an ihren Passgrenzflächen kommt. Dadurch kann es mit den Lagern 24 und 26 zwei hydrodynamische Ölfilmgrenzflächen geben, die eine äußere Filmgrenzfläche 30 zwischen dem Gehäuse 20 und den Lagern 24, 26 und eine innere Filmgrenzfläche 32 zwischen den Lagern 24, 26 und der Welle 18 umfassen können.
Bei einer Reihe anderer Variationen kann ein Produkt 40 gemäß der Darstellung in 2 das Turbinenrad 14 und das Verdichterrad 16, die durch die Welle 18 verbunden sind, umfassen. Die Welle 18 kann durch ein Lagersystem 42 in dem Gehäuse 20 gestützt werden. Das Lagersystem 42 kann ein halbschwimmendes Lagersystem sein. Ein Stift 44 oder andere Verdrehsicherungsvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, kann bzw. können das Gehäuse 20 und das Lagersystem 42 in Eingriff bringen. Das Lagersystem 42 kann zwischen der Welle 18 und dem Gehäuse 20 schwimmen, kann jedoch durch den Stift 44 dahingehend zurückgehalten werden, sich nicht bezüglich des Gehäuses 20 zu drehen. Die Welle 18 kann sich bezüglich des Lagersystems 42 und des Gehäuses 20 drehen. Das halbschwimmende Lagersystem 42 kann in diesem Fall ein Beispiel für eine einzige, integrale oder zusammengesetzte Einheit sein, die zwei separate halbschwimmende Lagerenden umfasst, an die ein mittlerer Verbindungsbereich 41 angrenzt. Ein halbschwimmendes Ende setzt sich aus einer inneren Filmgrenzfläche 49 und einer äußeren Filmgrenzfläche 47 zusammen, und das andere halbschwimmende Ende setzt sich aus einer inneren Filmgrenzfläche 48 und einer äußeren Filmgrenzfläche 46 zusammen. Bei anderen Variationen schwimmt jedes halbschwimmende Lagerende separat ohne an den mittleren Bereich 41 anzugrenzen, wobei jedes Ende eine separate Verdrehsicherungsvorrichtung aufweist. Das Lagersystem 42 kann vier oder mehr Ölfilmgrenzflächen aufweisen, die zwei oder mehr äußere Filmgrenzflächen 46, 47 zwischen dem Gehäuse 20 und dem Lagersystem 42 und zwei oder mehr innere Filmgrenzflächen 48, 49 zwischen dem Lagersystem 42 und der Welle 18 umfassen können. Die inneren Filmgrenzflächen 48, 49 können eine hydrodynamische Ölfilmgrenzfläche sein. Die äußeren Filmgrenzflächen 46, 47 können als eine Quetschfilmgrenzfläche zur Dämpfung zwischen dem Lagersystem 42 und dem Gehäuse 20 wirken. Bei einer Reihe von Variationen können die Produkte 10, 40 ein Axiallagersystem (nicht gezeigt), wie in der Technik bekannt ist, umfassen, das mit den Radiallagersystemen integral sein kann oder nicht damit integral sein kann.
Mit Bezug auf 3 und 4 wird bei einer Reihe von Variationen ein Lager 50 dargestellt, das in dem Lagersystem 22 oder dem Lagersystem 42 für die inneren Filmgrenzflächen 48, 49 verwendet werden kann. Das Lager 50 kann eine allgemein hohle Zylinderform aufweisen. Das Lager 50 kann eine sich axial erstreckende Öffnung 52 aufweisen, die eine Innenumfangsfläche 54 jeder Filmgrenzfläche 48, 49 definieren kann, und jede kann eine Variation der anderen sein. Die Innenumfangsfläche 54 kann sich um den 360-Grad-Umfang der Öffnung 52 herum von einem ersten Ende 56 zu einem zweiten Ende 58 des Lagers 50 erstrecken. Das Lager 50 kann eine äußerste Peripherie 60 aufweisen, die sich um das Lager 50 herum erstreckt und die eine Außenumfangsfläche 62 definiert. Die Außenumfangsfläche 62 kann sich von dem Ende 56 zu dem Ende 58 erstrecken und kann Umfangsölnuten (in 2 gezeigt) umfassen. Das Lager 50 kann eine Wand 64 aufweisen, die zwischen der Innenumfangsfläche 54 und der Außenumfangsfläche 62 vorliegen kann. Eine Reihe von Öffnungen 68, 69 kann sich in der radialen Richtung 15 durch die Wand 64 hindurch von der Außenumfangsfläche 62 zu der Innenumfangsfläche 54 erstrecken. Die Öffnungen 68, 69 können mit dem Kanalsystem 23 dahingehend zusammenwirken, der Innenumfangsfläche 54 und der zusammenwirkenden Welle 18 Schmiermittel zuzuführen.
Mit Bezug auf 5 und 6 wird bei einer Reihe von Variationen ein Lager 70 dargestellt, das bei dem Lagersystem 22 oder dem Lagersystem 42 verwendet werden kann. Das Lager 70 kann eine allgemein hohle Zylinderform aufweisen. Das Lager 70 kann eine sich axial erstreckende Öffnung 72 aufweisen, die eine Innenumfangsfläche 74 definieren kann. Ein erster Damm 76 kann an einem Ende 77 des Lagers 70 ausgebildet sein. Ein zweiter Damm 78 kann an einem dem Ende 77 gegenüberliegenden Ende 79 des Lagers 70 ausgebildet sein. Die Dämme 76 und 78 können axiale Öffnungen 80 bzw. 81 aufweisen, die eine Kreisform aufweisen können und die einen Öffnungsdurchmesser aufweisen können, der kleiner als der Öffnungsdurchmesser der Öffnung 72 ist, und der Unterschied kann zur Verdeutlichung in 6 übertrieben dargestellt sein. Die Innenumfangsfläche 74 kann sich um den 360-Grad-Umfang der Öffnung 72 herum erstrecken und kann sich axial von dem ersten Damm 76 zu dem zweiten Damm 78 erstrecken. Die Dämme 76, 78 können jeweils Oberflächenvariationen untereinander aufweisen und können des Weiteren Profilflächen aufweisen. Dadurch erstreckt sich die sich axial erstreckende Öffnung 72 möglicherweise nicht ganz bis zu den Enden 77, 79 des Lagers 70. Das Lager 70 kann eine äußerste Peripherie 82 aufweisen, die sich um das Lager 70 herum erstreckt und die eine Außenumfangsfläche 84 definiert. Die Außenumfangsfläche 84 kann sich von dem Ende 77 zu dem Ende 79 erstrecken und kann Umfangsölnuten (in 2 gezeigt) aufweisen. Das Lager 50 kann eine Wand 86 aufweisen, die zwischen der Innenumfangsfläche 74 und der Außenumfangsfläche 84 vorliegen kann. Eine Reihe von Öffnungen 88 können sich in der radialen Richtung 15 durch die Wand 86 durch von der Außenumfangsfläche 84 zu der Innenumfangsfläche 74 erstrecken. Die Öffnung oder die Öffnungen 88 kann bzw. können mit dem Kanalsystem 23 dahingehend zusammenwirken, der Innenumfangsfläche 74 und der zusammenwirkenden Welle 18 Schmiermittel zuzuführen. Die Dämme 76, 78 können die Aufrechterhaltung des Schmiermittels an der Ölfilmgrenzfläche an der Innenumfangsfläche 74 und die Regulierung des Ölstroms aus den Enden 77, 79 heraus unterstützen.
Mit Bezug auf 7 wird eine fragmentierte Hälfte eines Lagers 90 zur Sichtbarmachung der Innenumfangsfläche 92 gezeigt. Das Lager 90 kann das Lager 50 und/oder das Lager 70 darstellen. Das Lager 90 kann ein vollschwimmendes Lager oder ein halbschwimmendes Lager oder eine andere Art mit einer inneren hydrodynamischen Ölfilmgrenzfläche an der Innenumfangsfläche 92 sein. Die Innenumfangsfläche 92 der Wand 93 kann ein Profil 94 aufweisen, das dahingehend geformt ist, eine gezielte Zusammenführung 95 des Schmiermittels an der Grenzfläche zwischen dem Lager 90 und der Welle 18 bereitzustellen, und kann ohne Stufen, die ausgeprägte Ränder aufweisen können, geformt sein. Die Zusammenführung kann eine Bewegung und Ansammlung des Schmiermittels aus einem oder mehreren Bereichen der Innenumfangsfläche 92 zu bzw. in einem bzw. mehreren anderen Bereichen der Innenumfangsfläche 92 an der Grenzfläche mit der Welle 18 angeben. Die gezielte Zusammenführung kann eine Zusammenführung mit Strömungskomponenten in einer oder mehreren Richtungen, die die axiale Richtung 11 und eine Umfangsrichtung 96 umfassen können, umfassen. Die Umfangsrichtung 96 kann eine Richtung sein, die dem Umfang der Innenumfangsfläche 92 um die Achse des Lagers 90 und die Welle 18 herum folgt. Bei dem vorliegenden Beispiel kann die gezielte Zusammenführung Komponenten in der Umfangsrichtung 96 und in der axialen Richtung 11 zu einem Mittelpunkt 98 entlang der axialen Länge des Lagers 90 und von jedem der Enden 97, 99 des Lagers 90 weg umfassen. Das Profil 94 der Innenumfangsfläche 92 kann dahingehend geformt sein, die gezielte Zusammenführung zu bewirken.
Mit Bezug auf 8 kann das Profil 94 der Innenumfangsfläche 92 bei einer Reihe von Variationen durch eine Reihe entlang der axialen Länge des Lagers 90 ausgewählter diskreter Bezugslinien 101, 102, 103, 104 und 105 aufgezeigt werden. Die Bezugslinien 101–105 erstrecken sich in der Darstellung über 180 Grad der Innenumfangsfläche von null Grad am Bereichsrand 106 zu 180 Grad am Bereichsrand 108. Es versteht sich, dass sich die Innenumfangsfläche für ein komplettes nicht unterteiltes Lager 90 360 Grad um die Achse herum erstreckt. Das Profil 94 bei jeder der Bezugslinien 101–105 kann eine variierende Höhe aufweisen, die durch eine variierende Dicke der Wand 93 erzeugt wird. Das Profil 94 kann eine Spitze 109, die in einem Steg durch Punkte 110, 111, 112, 113 und 114 verläuft, und abwechselnde Täler, von denen eins durch Punkte 115, 116, 117, 118, 119 verläuft und ein anderes durch Punkte 120, 121, 122, 123, 124 verläuft, aufweisen. Beispielsweise kann die Bezugslinie 101 dem Profil 94 durch ein Tal hindurch, das bei Punkt 120 am tiefsten sein kann, über die Spitze 108 bei Punkt 110 und durch ein anderes Tal bei Punkt 115 hindurch folgen. Die Spitzenpunkte 110–114 und die Talpunkte 115–119 und 120–124 können zur Verdeutlichung ihres Höhenunterschieds übertrieben dargestellt sein. Bei einer Reihe von Variationen kann der Höhenunterschied zwischen den Spitzenpunkten 110–114 und den Talpunkten 115–119 im normalen Bereich von 4–30 µm liegen. Die abwechselnden Spitzen und Täler um den Umfang des Inneren des Lagers 90 herum können die umfangsmäßige Zusammenführung des Ölfilms in der Grenzfläche zwischen dem Lager 90 und der Welle 18 beeinflussen. Das Schmiermittel kann zur Zusammenführung bei den relativ hohen Stellen aufsteigend, beispielsweise von dem Tal 120 zur Spitze 110 hin nach oben, geleitet werden, wodurch eine Reihe von Schmierkeilen um die Peripherie zur Welle 18 herum gebildet werden, wodurch Vibrationen und Geräusche reduziert werden können, die Stabilität erhöht werden kann und höhere Drehzahlen ermöglicht werden können. Darüber hinaus können die Spitzenpunkte 110–114 entlang der Länge des Lagers 90 in variierenden Winkelabständen zum Rand 106 positioniert sein. Beispielsweise kann der Punkt 110 in einem Abstand von neunzig Grad zum Rand 106 positioniert sein. Der Punkt 111 kann in einem Abstand von siebenundachtzig Grad zum Rand positioniert sein, und der Punkt 112 kann in einem Abstand von sechsundsechzig Grad zum Rand 106 positioniert sein und kann sich bei dem Mittelpunkt 98 entlang der axialen Länge des Lagers 90 befinden. Die Spitze kann an dem Punkt 113 zurück zu siebenundachtzig Grad und an dem Punkt 114 zurück zu neunzig Grad übergehen. Dadurch kann sich der durch die Spitze 108 definierte Steg bei Drehung der Welle 18 nach vorne verlagern und sich von den Enden 97 und 99 zu dem Mittelpunkt 98 hin bewegen. Dadurch kann das Schmiermittel in einer nach innen verlaufenden Richtung von den Enden 97 und 99 weg geleitet werden, wobei es eine Zusammenführungskomponente in einer axialen Richtung zu dem Mittelpunkt 98 hin gibt. Dadurch kann das Verhindern eines Austretens des Schmiermittels aus den Enden 97, 99 und das Halten des Schmiermittels in der Grenzfläche zwischen dem Lager 90 und der Welle 18 unterstützt werden. Dadurch kann das Lager 90 eine gezielte Zusammenführung in sowohl der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung bereitstellen.
Bei einer Reihe von Variationen gemäß der Darstellung in 9 wird ein Lagersatz 130 als ein fragmentierter Halbschnitt zur Sichtbarmachung der Innenumfangsflächen 132 und 134 der Lager 136 und 138 gezeigt. Die Lager 136 und 138 können an voneinander beabstandeten Stellen auf der Welle 18 und in dem Gehäuse 20 angeordnet sein. Das Lager 136 und/oder das Lager 138 können das Lager 50 und/oder das Lager 70 darstellen. Die Lager 136, 138 können vollschwimmende Lager oder halbschwimmende Lager oder eine andere Art mit einer inneren hydrodynamischen Ölfilmgrenzfläche an den Innenumfangsflächen 132, 134 sein. Die Innenumfangsfläche 132 des Lagers 136 kann ein Profil 133 aufweisen, das dahingehend geformt ist, eine gezielte Zusammenführung 135 des Schmiermittels bei der Grenzfläche zwischen dem Lager 136 und der Welle 18 bereitzustellen. Die gezielte Zusammenführung 135 kann Zusammenführungskomponenten in mehreren Richtungen, die die axiale Richtung 11 und eine Umfangsrichtung 137 umfassen können, umfassen. In dem vorliegenden Beispiel kann die gezielte Zusammenführung eine Komponente in der Umfangsrichtung 137 von dem Rand 139 zu dem Rand 131 aufweisen. Die gezielte Zusammenführung kann des Weiteren eine Komponente in der axialen Richtung 11 entlang der axialen Länge des Lagers 136 von dem Ende 140 weg und zu dem Ende 142 hin aufweisen. Das Profil 133 der Innenumfangsfläche 132 kann dahingehend geformt sein, die gezielte Zusammenführung zu bewirken. Die Innenumfangsfläche 134 des Lagers 138 kann ein Profil 144 aufweisen, das dahingehend geformt ist, eine gezielte Zusammenführung 145 des Schmiermittels an der Grenzfläche zwischen dem Lager 138 und der Welle 18 bereitzustellen. Die gezielte Zusammenführung 145 kann Zusammenführungskomponenten in zwei Richtungen, die die axiale Richtung 11 und eine Umfangsrichtung 137 umfassen können, umfassen. In dem vorliegenden Beispiel kann die gezielte Zusammenführung in der Umfangsrichtung 137 von dem Rand 148 zu dem Rand 146 hin geführt werden. Die gezielte Zusammenführung kann in der axialen Richtung 11 entlang der axialen Länge des Lagers 138 von dem Ende 150 weg und zu dem Ende 152 hin geführt werden. Das Profil 151 der Innenumfangsfläche 134 kann dahingehend geformt sein, die gezielte Zusammenführung zu bewirken.
Mit Bezug auf 10 kann das Profil 133 der Innenumfangsfläche 132 bei einer Reihe von Variationen durch eine Reihe entlang der axialen Länge des Lagers 136 ausgewählter diskreter Bezugslinien 161, 162 und 163 aufgezeigt werden. Die Bezugslinien 161–163 erstrecken sich in der Darstellung über 180 Grad der Innenumfangsfläche 132 von null Grad am Bereichsrand 165 zu 180 Grad am Bereichsrand 167. Es versteht sich, dass sich die Innenumfangsfläche für ein komplettes nicht unterteiltes Lager 130 360 Grad um die Achse herum erstreckt. Das Profil 133 bei jeder der Bezugslinien 161–163 kann eine variierende Höhe aufweisen, die durch eine variierende Dicke der Wand 139 erzeugt wird. Das Profil 133 kann eine Spitze 168, die in einem Steg durch Punkte 161, 162 und 163 verläuft, und abwechselnde Täler, von denen eins durch Punkte 170, 171, 172 verläuft und ein anderes durch Punkte 173, 174 und 175 verläuft, aufweisen. Beispielsweise kann die Bezugslinie 161 dem Profil 133 durch ein Tal hindurch, das bei Punkt 173 am tiefsten sein kann, über die Spitze 168 bei Punkt 161 und durch ein anderes Tal bei Punkt 170 hindurch folgen. Die Spitzenpunkte 161–163 und die Talpunkte 170–172 und 173–175 können zur Verdeutlichung ihres Höhenunterschieds übertrieben dargestellt sein. Die abwechselnden Spitzen und Täler um den Umfang des Inneren des Lagers 130 herum können die umfangsmäßige Zusammenführung des Ölfilms in der Grenzfläche zwischen dem Lager 130 und der Welle 18 beeinflussen. Das Schmiermittel kann zur Zusammenführung bei den relativ hohen Stellen aufsteigend, beispielsweise von dem Tal 173 zur Spitze 161 hin nach oben, geleitet werden. Darüber hinaus können die Spitzenpunkte 161–163 entlang der Länge des Lagers 130 in variierenden Winkelabständen zum Rand 165 positioniert sein. Beispielsweise kann der Punkt 161 in einem Abstand von achtzig Grad zum Rand 165 positioniert sein. Der Punkt 162 kann in einem Abstand von siebenundachtzig Grad zum Rand positioniert sein, und der Punkt 163 kann in einem Abstand von sechsundsechzig Grad zum Rand 165 positioniert. Der Spitzensteg kann näher an den Rand 165 übergehen und sich von dem Ende 176 zu dem Ende 177 bewegen. Dadurch kann sich der durch die Spitze 168 definierte Steg bei Drehung der Welle 18 nach vorne verlagern und sich von dem Ende 176 zu dem Ende 177 bewegen. Dadurch kann das Schmiermittel in einer nach innen verlaufenden Richtung von dem Ende 176 weg geleitet werden, zur Zusammenführung mit einer axialen Komponente in der Richtung zu dem Ende 177 hin, das dahingehend angeordnet sein kann, zu einem Bereich 179 zwischen den Lagern 136 und 138 zu führen. Dadurch kann das Verhindern eines Austretens des Schmiermittels aus dem außen liegenden Ende 176 bezüglich des Gehäuses 20, wobei es sich zu dem Turbinenrad 14 hin handeln kann, unterstützt werden. Dadurch kann das Lager 130 eine gezielte Zusammenführung mit Komponenten in sowohl der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung bereitstellen.
Bei einer Reihe von Variationen kann das Profil 151 der Innenumfangsfläche 133 in dem Lager 138 durch eine Reihe entlang der axialen Länge des Lagers 138 ausgewählter diskreter Bezugslinien 181, 182 und 183 aufgezeigt werden. Die Bezugslinien 181–183 erstrecken sich in der Darstellung über 180 Grad der Innenumfangsfläche 134 von null Grad am Bereichsrand 185 zu 180 Grad am Bereichsrand 187. Es versteht sich, dass sich die Innenumfangsfläche 134 für ein komplettes nicht unterteiltes Lager 138 360 Grad um die Achse herum erstreckt. Das Profil 151 bei jeder der Bezugslinien 181–183 kann eine variierende Höhe aufweisen, die durch eine variierende Dicke der Wand 189 erzeugt wird. Das Profil 151 kann eine Spitze 190, die in einem Steg durch Punkte 184, 186 und 188 verläuft, und abwechselnde Täler, von denen ein Tal durch Punkte 191, 192, 193 verläuft und ein anderes Tal durch Punkte 194, 195, 196 verläuft, aufweisen. Beispielsweise kann die Bezugslinie 183 dem Profil 151 durch ein Tal hindurch, das bei Punkt 199 am tiefsten sein kann, über die Spitze 190 bei Punkt 184 und durch ein anderes Tal bei Punkt 191 hindurch folgen. Die Spitzenpunkte 184, 186, 188 und die Talpunkte 191–193 und 194–196 können zur Verdeutlichung ihres Höhenunterschieds übertrieben dargestellt sein. Die abwechselnden Spitzen und Täler um den Umfang des Inneren des Lagers 138 herum können die umfangsmäßige Zusammenführung des Ölfilms in der Grenzfläche zwischen dem Lager 138 und der Welle 18 beeinflussen. Das Schmiermittel kann zur Zusammenführung bei den relativ hohen Stellen aufsteigend, beispielsweise von dem Tal 194–196 zur Spitze 190 hin nach oben, geleitet werden. Darüber hinaus können die Spitzenpunkte 184, 186, 188 entlang der Länge des Lagers 138 in variierenden Winkelabständen zum Rand 185 positioniert sein. Beispielsweise kann der Punkt 188 in einem Abstand von achtzig Grad zum Rand 185 positioniert sein. Der Punkt 186 kann in einem Abstand von siebenundachtzig Grad zum Rand 185 positioniert sein, und der Punkt 184 kann in einem Abstand von sechsundsechzig Grad zum Rand 185 positioniert sein. Der Spitzensteg kann näher an den Rand 185 übergehen und sich von dem Ende 198 zu dem Ende 199 bewegen. Dadurch kann sich der durch die Spitze 190 definierte Steg bei Drehung der Welle 18 nach vorne verlagern und sich von dem Ende 198 zu dem Ende 199 bewegen. Dadurch kann das Schmiermittel in einer nach innen verlaufenden Richtung von dem Ende 198 weg geleitet werden, zur Zusammenführung in einer axialen Richtung zu dem Ende 199 hin, das dahingehend angeordnet sein kann, zu einem Bereich 179 zwischen den Lagern 136 und 138 zu führen. Dadurch kann das Verhindern eines Austretens des Schmiermittels aus dem außen liegenden Ende 198 bezüglich des Gehäuses 20, wobei es sich zu dem Verdichterrad 16 hin handeln kann, unterstützt werden. Dadurch kann das Lager 138 eine gezielte Zusammenführung mit Komponenten in sowohl der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung bereitstellen. Die Lager 136 und 138 können in einem Paar mit der axialen Zusammenführungskomponente in Ausrichtung auf einen Bereich 179 in dem Gehäuse 20 verwendet werden.
Bei einer Reihe von Variationen gemäß der Darstellung in 11 wird ein Lager 200 unterteilt gezeigt, wobei ein Teil seiner Länge weggelassen ist. Das Lager 200 kann in der Lageranordnung 22 oder 42 verwendet werden. Das Lager 200 kann eine Außenumfangsfläche 202 aufweisen, die dem Gehäuse 20 in der Bohrung 28 zugewandt sein kann. Das Lager 200 kann eine Innenumfangsfläche 204 aufweisen, die der Welle 18 zugewandt sein kann. Eine hydrodynamische Ölfilmgrenzfläche kann zwischen der Innenumfangsfläche 204 und der Welle 18 definiert werden. Die Innenumfangsfläche kann sich in der axialen Richtung 11 von einem Damm 208 an dem Ende 210 zu einem anderen Damm an dem abgeteilten anderen Ende des Lagers 200 erstrecken. Das Profil 212 der Innenumfangsfläche 204, das bei der Verbindungsstelle 214 mit dem Damm 208 sichtbar ist, kann ein glatter Übergang anstatt eines wahrnehmbaren Rands sein. Das Profil 212 kann durch eine variierende Dicke der Wand 216 des Lagers 200 definiert werden. Der Damm 208 kann eine Öffnung 218 in einem kreisförmigen Wandrand 220 definieren, die nach innen zur Achse 11 hin weisen kann. Der Rand 220 kann sich in einem Mindestabstand 206 zu dem Profil 212 befinden, um eine Ölbewegung an dem Damm 208 vorbei nach außen zu verhindern. Die Öffnung 218 kann ein kreisförmiges Profil um ihren Umfang herum aufweisen. Sickerlöcher und axiale Ölzufuhr-/-ablassnuten, die in den Darstellungen weggelassen sind, können enthalten sein. Das Profil 212 kann um den Umfang der Innenumfangsfläche 204 herum zwischen abwechselnden Spitzen 221, 222 und 223 und Tälern 224, 225 und 226 wellenförmig verlaufen. Die Anzahl an Spitzen und Tälern kann in Abhängigkeit von der Drehzahl der Anwendung und der Größe des Lagers variieren. Die Variation der Dicke der Wand 216 ist zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Am tiefsten Punkt des Tals 225 kann die Wanddicke 230 in dem Normalbereich von 4–30 µm weniger als die Wanddicke 232 am höchsten Punkt der Spitze 223 liegen. Das Profil 212 kann gleichmäßige rampenförmige Strukturen von den Tälern zu den Spitzen, wie z. B. von dem Tal 226 zu der Spitze 221, umfassen.
Bei einer Reihe von Variationen bewegt sich das durch die Spitzen, wie z. B. die Spitze 221, erzeugte Profil 212 der Stege im Uhrzeigersinn (wie in 11 zu sehen ist) und bewegt sich von dem Ende 210 nach innen. Insbesondere kann sich die Welle 18 in der Drehrichtung 236 drehen. Die Oberseite des durch die Spitze 221 definierten Stegs kann durch die Kurve 238 dargestellt werden. Die Kurve 238 bewegt sich von dem Damm 208 nach innen und bewegt sich im Uhrzeigersinn aus der axialen Richtung 11 weg und in einem spitzen Winkel 240 zur axialen Richtung 11. Dadurch erreicht der Punkt 242 eine axial ausgerichtete Linie entlang dem Außendurchmesser der Welle 18 vor dem Punkt 244. Dadurch kann der Ölfilm eine Umfangskomponente zur Zusammenführung nach oben, wie z. B. von dem Tal 224 zur Spitze 238 in der Umfangsrichtung 246, aufweisen und ein Ölfilm kann des Weiteren eine axiale Komponente zur Zusammenführung in einer axial nach innen verlaufenden Richtung von dem Damm 208 zu dem Bruchrand 248 des Bereichs aufweisen, wodurch eine gezielte Zusammenführung bereitgestellt wird.
Bei einer Reihe von Variationen gemäß Darstellung in 12 kann das Profil 212 des Lagers 200 in Form einer grafischen Darstellung 249 veranschaulicht werden, wobei es sich versteht, dass das komplette Lager einschließlich des aus der geschnittenen Ansicht von 11 weggelassenen Teils dargestellt wird. Die Innenumfangsfläche 204 wird in der flachen grafischen Darstellung 249 in zweidimensionaler Form gezeigt. Die grafische Darstellung kann als eine Karte der Innenumfangsfläche 204 beschrieben werden. Die vertikale Achse 250 stellt ein nicht in Dimensionen gesetztes Verhältnis der axialen Positionierung entlang der Innenumfangsfläche 204 in der axialen Richtung 11 von einem ihrer Enden zu einem anderen dar, wobei null an einem Ende liegt und 1,0 an dem anderen Ende liegt. Somit stellt das axiale Verhältnis den Abstand entlang der Länge des Lagers in der axialen Richtung als ein Gesamtlängenverhältnis des Lagers dar. Die tatsächliche Lagerlänge oder der tatsächliche Abstand vom Verhältnis null zum Verhältnis 1,0 kann bei der gegenwärtigen Variation in der Nähe einer Lagerlänge L liegen. Die Lagerlänge L kann unter Verwendung des L/D-Verhältnisses bestimmt werden, wobei L die Lagerlänge ist und D der Innendurchmesser des Lagers ist, und das Verhältnis L/D = 0,2 bis 1,5. Jedoch kann die Länge in Abhängigkeit von der Anwendung variieren. Die horizontale Achse 252 stellt die Positionierung um den Umfang der Innenumfangsfläche 204 von null bis dreihundertundsechzig Grad herum dar. Beispielsweise veranschaulicht die grafische Darstellung 249 die C-förmige bogenartige Steg- und Muldencharakteristik der Spitzen 221–223 bzw. der Täler 224–226. Die grafische Darstellung 249 zeigt gekennzeichnet durch die Bezugszahl 253 null/dreihundertundsechzig am obersten Punkt der Spitze 221 bei der Mittelpunktlinie 251 des Lagers 200 bei einem Verhältnis von 0,5 auf der Achse 250 und einem Winkel von null/dreihundertundsechzig auf der Achse 252. Wie dargestellt wird, bewegt sich die Spitze 221 beim Wegbewegen von der Mittelpunktlinie 251 in der grafischen Darstellung 249 nach rechts zu ungefähr vierundzwanzig Grad um die Innenumfangsfläche 204 bei den Punkten 254 und 256 bei einem Positionierungsverhältnis von null bzw. 1,0 auf dem Lager 200. Gleichermaßen zeigt die grafische Darstellung 249 das Tal 224, wobei entlang der Mittelpunktlinie 251 der tiefste Punkt 258 des Tals 224 bei ungefähr sechzig Grad entlang der Innenumfangsfläche 204 entlang der Achse 252 positioniert sein kann. Entlang der Nulllinie der Achse 250 und entlang der 1,0-Verhältnis-Linie der Achse 250 kann der tiefste Punkt des Tals 224 bei ungefähr fünfundachtzig Grad entlang der Innenumfangsfläche 204 bei Punkt 260 bzw. 262 positioniert sein. Auf diese Weise kann die Höhe (der Abstand von der Außenumfangsfläche 202) der Innenumfangsfläche 204 in der Umfangsrichtung entlang der Achse 252 und in der axialen Richtung entlang der Achse 250 variieren. Dadurch kann eine gezielte Zusammenführung des Ölfilms bei der Grenzfläche zwischen der Welle 18 und dem Lager 200 bereitgestellt werden, wie durch die Pfeile zwischen dem Tal 226 und der Spitze 223 gezeigt wird. Bei einer Reihe von Variationen kann ein ähnliches Profil mit einer einzigen oder gezielten Zusammenführung an der Außenumfangsfläche 202 oder der Fläche des Gehäuses in der Bohrung vorgesehen sein. Der Außenumfang der Welle 18 kann im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet sein oder mit einer geringen Exzentrizität oder einer geringen Abweichung von der Kreisform, in jedem Fall im Bereich von einigen wenigen Mikrometern.
Mit Bezug auf 13 kann bei einer Reihe von Variationen ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers, wie z. B. der Lager 24, 26, 50, 70, 90, 130, 200, eine Maschine 300 beinhalten, bei der es sich um eine Hochgeschwindigkeitsmagnetschwebemaschinenwerkzeug- und Spindelanordnung handeln kann. Die Maschine 300 kann einen Rotor 302 umfassen, der eine Bohrstange 304 zum Zusammenwirken mit einem Werkstück 306, bei dem es sich um ein Lager handeln kann, umfassen kann. Der Rotor 302 kann einen Bereich 308 mit Motorblechen und Rotorstangen umfassen. Der Rotor 302 kann Bereiche 309 mit Magnetlagerblechen umfassen. Der Rotor 302 kann von Motorwicklungen 310 umgeben sein, die zur Bewirkung einer Drehung des Rotors 302 mit dem Bereich 308 zusammenwirken können. Der Rotor 302 kann von Axiallagerwicklungen 317 umgeben sein, die zum Stützen des Rotors 302 in der axialen Richtung 314 mit der Rotordruckscheibe 319 zusammenwirken können und auch die axiale Trajektorie 314 der Bohrstange 304 ausrichten können. Der Rotor 302 kann von Radiallagerwicklungen 316 umgeben sein, die zum Stützen des Rotors 302 und zum Ausrichten der radialen Trajektorie 318 der Spindel 304 mit den Bereichen 309 zusammenwirken können. Ein Sensor 320, bei dem es sich um mehrere Sensoren handeln kann, kann die radiale Position des Rotors 302 überwachen und rückmelden, und der Sensor 321, bei dem es sich um mehrere Sensoren handeln kann, kann die axiale Position des Rotors 302 in der axialen Richtung überwachen und rückmelden. Ein Sensor 323 kann die Winkelposition des Rotors 302 überwachen. Beispielsweise kann ein elektronisches Steuerungssystem 322 Komponenten umfassen, wie einen Motorantrieb, Magnetlagerverstärker und Steuerkomponenten können den Strom zu jeder der Motorwicklungen 310, der Axiallagerwicklungen 317, der Radiallagerwicklungen 316 und dem linearen Schieber 325 steuern. Der Lauf des Rotors 302 kann durch Überwachen und Aufzeichnen von Daten von den Sensoren 320, 321 und 323 und dahingehendes Steuern des Betriebs der Axiallagerwindungen 312, der Radiallagerwindungen 316 und des linearen Schiebers 325, die axiale und die radiale Trajektorie 314, 318 bezüglich des Lagers 306 auszurichten, gesteuert werden. Bei anderen Variationen können einige oder alle Funktionen der Motorwicklungen 310, der Axiallagerwicklungen 317 und der Radiallagerwicklungen 316 in eine geringere Anzahl an Wicklungen zusammengelegt werden oder können in Abstimmung mit einer größeren Anzahl an Wicklungen bereitgestellt werden. Ein linearer Schieber 325 kann durch die Steuerungskomponenten 322 dahingehend gesteuert werden, eine Bewegung 315 des Werkstücks 306 auf die radiale 318 und die axiale 314 Trajektorie des Rotors 302 abzustimmen.
Beim Betrieb der elektronischen Steuerungskomponenten 322 können Verfahren, Algorithmen oder Teile davon in einem Rechnerprogrammprodukt implementiert sein, das Anweisungen oder Berechnungen umfasst, die zur dahingehenden Verwendung durch einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere der Verfahrensschritte oder Anweisungen zu implementieren, auf einem rechnerlesbaren Medium geführt werden. Das Rechnerprogrammprodukt kann ein oder mehrere Softwareprogramme, die aus Programmanweisungen in Quellencode, Objektcode, ausführbarem Code oder anderen Formaten bestehen; ein oder mehrere Firmwareprogramme; oder HDL(Hardware Description Language)-Dateien und beliebige programmbezogene Daten umfassen. Die Daten können Datenstrukturen, Nachschlagetabellen oder Daten in einem beliebigen anderen geeigneten Format umfassen. Die Programmanweisungen können Programmmodule, Routinen, Programme, Objekte, Komponenten und/oder dergleichen umfassen. Das Rechnerprogramm kann auf einem Prozessor oder auf mehreren miteinander in Verbindung stehenden Prozessoren ausgeführt werden.
Bei einer Reihe von Variationen kann das Programm bzw. können die Programme auf rechnerlesbaren Medien enthalten sein, die eine oder mehrere Speichervorrichtungen, Herstellungsgegenstände oder dergleichen umfassen können. Beispielhafte rechnerlesbare Medien können Rechnersystemspeicher, z. B. RAM (Random Access Memory – Direktzugriffsspeicher), ROM (Read Only Memory – Nurlesespeicher); Halbleiterspeicher, z. B. EPROM (Erasable, Programmable ROM – löschbaren, programmierbaren ROM), EEPROM (Electrically Erasable, Programmable ROM – elektrisch löschbaren, programmierbaren ROM), Flash-Speicher; magnetische oder optische Platten oder Bänder; und/oder dergleichen umfassen. Das rechnerlesbare Medium kann des Weiteren Rechner-Rechner-Verbindungen umfassen, beispielsweise wenn Daten über ein Netzwerk oder eine andere Kommunikationsverbindung (entweder verdrahtet, drahtlos oder eine Kombination daraus) übertragen oder bereitgestellt werden. Jegliche Kombination(en) aus den obigen Beispielen ist auch im Umfang der rechnerlesbaren Medien enthalten. Es versteht sich somit, dass Verfahren zumindest teilweise durch beliebige elektronische Artikel und/oder Vorrichtungen, die zur Ausführung von Anweisungen, die einem oder mehreren Schritten der offenbarten Verfahren entsprechen, in der Lage sind, durchgeführt werden können. Die elektronische Steuerung 322 kann Programme zur Bewegung der Spindel 302, der Bohrstange 304 und des axialen Schiebers 325 durch einen Bereich von radialen, und möglicherweise in Kombination mit axialen, Trajektorien implementieren, die zum Schneiden einer gewünschten Fläche der Innenumfangsfläche 324 des Werkstücks 306 kombiniert werden. Die elektronische Steuerung 322 kann mit den Daten zur derartigen Steuerung des Schneidens, dass das in 12 grafisch dargestellte Profil durch dimensionales Variieren der radialen und der axialen Trajektorie 318, 314 der Spindel 304 bewirkt wird, programmiert sein.
Bei einer Reihe von Variationen kann die Bohrstange 304 ein Schneidwerkzeug 330 umfassen. Mit Bezug auf 14 kann das Schneidwerkzeug 330 eine Spitze 332 umfassen. Die Spitze 332 kann einen Radius 334 umfassen, der im Bereich von 0,1–1,0 Millimetern liegen kann. Die Spitze 332 kann einen Radius 336 umfassen, der im Bereich von 0,1–3,0 Millimetern liegen kann. Der Radius 334 kann sich an dem Endpunkt 340 der Spitze 332 mit dem Radius 336 vereinen. Bei anderen Variationen kann eine flache oder abgewinkelte Fläche zwischen dem Radius 334 und dem Radius 336 bei dem Endpunkt 340 angeordnet sein. Mit Bezug auf 15 kann das Schneidwerkzeug 330 in der Darstellung das Werkstück 306 bei einem Schneidvorgang berühren, wobei sich die Spitze 332 um eine Achse 342 dreht, so dass die Spitze 332 als sich in die Ansicht von 15 bewegend beschrieben werden kann. Die Spitze 332 kann einen Schneiddurchlauf um die Achse 342 bei einer Position 342 durchführen, wobei das äußere Ende 340 das Werkstück 306 bei einem Schneidbereich 344 berührt, wodurch entlang einer umfänglichen und axialen Länge des Werkstücks 306 geschnitten wird. Mit Bezug auf 16 kann die Spitze 332 einen nachfolgenden Schneiddurchlauf bei einer Position 346 durchführen, wobei das äußere Ende 340 das Werkstück 306 bei einem Bereich 350 berührt. Der Bereich 350 kann sich mit dem Bereich 342 dahingehend überlagern 348, das gewünschte Profil bereitzustellen, während sich das Schneidwerkzeug 330 entlang dem Werkstück 306 fortbewegt. Mit Bezug auf 17 kann das äußere Ende 340, während die Spitze 332 einen Schneiddurchlauf beispielsweise bei Position 342 oder 346 durchführt, von dem Werkstück 306 zeitweise getrennt sein, um einen Frässchnitt bereitzustellen. Ein Frässchnitt kann für das Wärmemanagement und die Spanformung und das Hinzufügen von Wellenmerkmalen nach der Ausbildung der Profile 212 vorteilhaft sein. Bei einer Reihe anderer Variationen kann das äußere Ende 340 während des Schneidens mit dem Werkstück 306 in Kontakt bleiben, wodurch ein Bohrschneidarbeitsgang bereitgestellt werden kann. Bei einer Reihe anderer Variationen kann das Schneidwerkzeug 330 dahingehend geführt werden, eine Kombination aus Fräs- und Bohrschneidarbeitsgängen an verschiedenen Positionen auf dem Werkstück 306 durch die Steuerung der axialen und der radialen Trajektorie 314, 318 bereitzustellen. Bei einer Reihe von Variationen, die sich von der Darstellung in 18 unterscheiden, wird das Schneidwerkzeug 330 von einem Ende des Werkstücks 306 dargestellt, wobei der Schneidarbeitsgang in einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Richtung 352 geführt wird. Die Spitze 332 kann durch die axiale und die radiale Trajektorie 314, 318 geführt werden, um das Werkstück 306 bei einem vorderen Winkel bei 354 oder bei einem hinteren Winkel bei 356 zu berühren. Der Winkel 354 oder 356 kann anstatt einer senkrechten Ausrichtung zum Werkstück 306 zur Optimierung der Schneidleistung gewählt werden. Der Winkel 354 oder 356 kann gestatten, dass das Schneidwerkzeug 330 und der Rotor 302 der bevorzugten Ausrichtung davon basierend auf der Reaktionsbewegung davon aufgrund von dynamischen und statischen Kräften am Rotor 302 folgen. Bei einer Reihe von Variationen kann das gewünschte Profil mit Übergangsunterbrechung, wie z. B. von einer Spitze zu einem Tal, erzielt werden, die durch Koordinieren der radialen und der axialen Trajektorie 318, 314 gesteuert wird. Die Steuerung der Schneidspitze 332 durch die Laufsteuerung der Windungen 316 und 317 während ihres Betriebs als Aktuatoren zur Manipulation des Rotors 302. Bei einer Reihe von Variationen kann das Werkstück 306 durch den linearen Schieber 325 in Kombination mit der radialen und axialen Steuerung des Rotors 302 zu dem Rotor 302 hin zugeführt werden.
Durch die vorstehenden Variationen werden ein Lager und ein Verfahren zur Herstellung eines Lagers mit gezielter Zusammenführung bereitgestellt. Die Beschreibung von Varianten dient lediglich der Veranschaulichung von Komponenten, Elementen, Vorgängen, Produkten und Verfahren, die als im Schutzbereich der Erfindung liegend angesehen werden, und soll keineswegs diesen Schutzbereich durch speziell Offenbartes oder nicht ausdrücklich Angeführtes beschränken. Die Komponenten, Elemente, Vorgänge, Produkte und Verfahren, die hier beschrieben werden, können anders als hier ausdrücklich beschrieben kombiniert und anders angeordnet werden und liegen dennoch im Schutzbereich der Erfindung.
Variation 1 kann ein Lagersystem beinhalten, das ein Lagerelement, das eine erste Fläche aufweisen kann, umfassen kann. Ein Passelement kann eine zweite Fläche aufweisen, die der ersten Fläche zugewandt sein kann. Eine Fluidfilmgrenzfläche kann zwischen der ersten und der zweiten Fläche definiert werden. Das Passelement kann sich um eine Achse und bezüglich des Lagerelements drehen. Eine axiale Richtung kann parallel zu der Achse definiert werden. Eine Umfangsrichtung kann die Achse umgebend definiert werden. Die erste Fläche kann ein Profil aufweisen, das in der axialen Richtung variieren kann und das in der radialen Richtung variieren kann. Das Profil kann ein in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegendes Fluid sowohl in der axialen als auch in der Umfangsrichtung leiten.
Variation 2 kann das Lagersystem gemäß Variation 1 umfassen, wobei das Profil eine Form aufweisen kann, die glatt ohne kantige Absätze ist, nicht umfassend irgend ein anderes Merkmal, das beispielsweise das Profil schneiden kann, jedoch nicht auf Merkmale, wie z. B. Öleinlasslöcher und/oder Ölzufuhrnuten beschränkt.
Variation 3 kann das Lagersystem gemäß Variation 1 oder 2 umfassen, wobei die erste Fläche eine Innenumfangsfläche des Lagers sein kann. Das Profil kann eine Reihe von Tälern umfassen, die Mulden entlang der ersten Fläche definieren können, und kann eine Reihe von Spitzen umfassen, die Stege entlang der ersten Fläche definieren können. Die Mulden und Stege können sich um die Innenumfangsfläche herum abwechseln.
Variation 4 kann das Lagersystem gemäß Variation 3 umfassen, wobei das Lagerelement ein erstes Ende umfassen kann und ein gegenüberliegendes zweites Ende, das von dem ersten Ende in der axialen Richtung beabstandet ist, umfassen kann. Jede/s der Mulden und Täler kann sich von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstrecken.
Variation 5 kann das Lagersystem gemäß Variation 3 umfassen, wobei das Lagerelement ein erstes Ende umfassen kann und ein gegenüberliegendes zweites Ende, das von dem ersten Ende in der axialen Richtung beabstandet ist, umfassen kann. Ein erster Damm kann an dem ersten Ende definiert werden und ein zweiter Damm kann an dem zweiten Ende definiert werden. Sowohl der erste als auch der zweite Damm kann sich in der radialen Richtung weiter nach innen erstreckenden als die Innenumfangsfläche. Jede/s der Mulden und Täler kann sich von dem ersten Damm zu dem zweiten Damm erstrecken.
Variation 6 kann das Lagersystem gemäß Variation 3 umfassen, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstrecken kann. Das Lager kann als ein Hohlzylinder geformt sein und kann einen Freiraum innerhalb des Hohlzylinders definieren. Die Innenumfangsfläche kann in den Freiraum weisen. Die Innenumfangsfläche kann sich dreihundertundsechzig Grad um den Freiraum herum erstrecken. Jeder der Stege an einer definierten axialen Position, wie z. B. dem Mittelpunkt des Lagers, entlang der Achse kann um die Innenumfangsfläche herum von allen Punkten auf dem jeweiligen Steg, die außerhalb von dem Mittelpunkt zu dem ersten oder dem zweiten Ende hin positioniert sein können, beabstandet sein.
Variation 7 kann das Lagersystem gemäß Variation 3 umfassen, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstrecken kann. Das Lager kann als ein Hohlzylinder geformt sein und kann einen Freiraum innerhalb des Hohlzylinders definieren. Die Innenumfangsfläche kann in den Freiraum weisen. Die Innenumfangsfläche kann sich dreihundertundsechzig Grad um den Freiraum herum erstrecken. Jeder der Stege an einem ersten Ende davon kann um die Innenumfangsfläche herum von allen Punkten auf dem jeweiligen Steg, die von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende hin positioniert sein können, beabstandet sein.
Variation 8 kann ein Verfahren zur Herstellung des Lagersystems gemäß Variation 3 beinhalten und kann Versehen einer Maschine mit einem Rotor umfassen. Eine magnetische Levitation des Rotors kann auch vorgesehen werden. Der Rotor kann mit einer Schneidspitze versehen werden. Der Rotor kann unter Verwendung der magnetischen Levitation durch eine radiale und/oder eine axiale Trajektorie geführt werden. Das Profil des Lagerelements auf der Innenumfangsfläche kann mit der Schneidspitze geschnitten werden.
Variation 9 kann das Verfahren gemäß Variation 8 umfassen und kann Versehen der Schneidspitze mit einem derartigen Radius, dass die Schneidspitze ein äußeres Ende umfasst, dass das Lager bei einem Schneidbereich berühren kann, umfassen.
Variation 10 kann das Verfahren gemäß Variation 8 umfassen und kann Ausrichten der Schneidspitze in einem Winkel, der zur Innenumfangsfläche senkrecht, oder anders als senkrecht, verläuft, umfassen.
Variation 11 kann das Verfahren gemäß Variation 8 umfassen und kann zeitweises Berühren der Innenumfangsfläche mit der Schneidspitze während des Schneidens des Profils umfassen.
Variation 12 kann ein Lagersystem beinhalten, das ein Lagerelement in Form eines Hohlzylinders mit einer freien Mitte umfassen kann. Eine zylinderförmige Wand des Lagerelements kann eine Innenumfangsfläche, die zu der freien Mitte weist, definieren. Eine Welle kann sich durch die freie Mitte erstrecken und kann sich um eine Achse und bezüglich des Lagerelements drehen. Eine radiale Richtung kann senkrecht zur Achse definiert werden. Eine Fluidfilmgrenzfläche kann zwischen der Innenumfangsfläche und der Welle definiert werden. Ein Fluid kann in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegen. Die Innenumfangsfläche kann ein Profil aufweisen, das mit einer ersten Variation in der radialen Richtung und mit einer zweiten Variation in der axialen Richtung geformt sein kann. Eine gezielte Zusammenführung des Fluids kann mit einer oder mehreren Komponenten in der axialen Richtung und/oder der radialen Richtung bei Drehung der Welle bezüglich des Lagerelements bereitgestellt werden.
Variation 13 kann das Lagersystem gemäß Variation 12 umfassen, wobei die Innenumfangsfläche einen Umfang aufweisen kann, der sich vollständig um die Achse erstreckt. Das Profil kann eine Reihe von Tälern umfassen, die Mulden entlang der Innenumfangsfläche definieren können, und kann eine Reihe von Spitzen definieren, die Stege entlang der Innenumfangsfläche definieren. Die Mulden und Stege können sich um den Umfang der Innenumfangsfläche herum abwechseln.
Variation 14 kann das Lagersystem gemäß Variation 13 umfassen, wobei sich jeder der Stege in der axialen Richtung in einem kurvenförmigen Bogen oder in einer linearen Ausrichtung erstrecken kann.
Variation 15 kann das Lagersystem gemäß Variation 12 umfassen, wobei die Innenumfangsfläche in der axialen und der radialen Richtung variieren kann. Gleichmäßige rampenförmige Strukturen können von jedem Tal zu einer benachbarten Spitze ausgebildet sein. Die Umfangs- und Axialkomponenten der Zusammenführung können sich in einer nach oben verlaufenden Richtung von dem Tal zu der Spitze befinden.
Die obige Beschreibung ausgewählter Variationen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung ist lediglich veranschaulichend und somit sollen Variationen oder Varianten davon nicht als Abweichung von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung betrachtet werden.

Claims

Lagersystem, das ein Lagerelement, das eine erste Fläche aufweist, ein Passelement, das eine zweite Fläche aufweist, die der ersten Fläche zugewandt ist, umfasst, wobei eine Fluidfilmgrenzfläche zwischen der ersten und der zweiten Fläche definiert wird, wobei sich das Passelement um eine Achse und bezüglich des Lagerelements drehen kann, wobei eine axiale Richtung parallel zu der Achse definiert wird, wobei eine Umfangsrichtung um die Achse definiert wird, wobei die erste Fläche ein Profil aufweist, das in der axialen Richtung variiert und das in der radialen Richtung variiert, wobei das Profil ein in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegendes Fluid sowohl in der axialen als auch in der Umfangsrichtung leitet.
Lagersystem nach Anspruch 1, wobei das Profil eine Form aufweist, die glatt ohne kantige Absätze ist, nicht umfassend irgendein Merkmal, das das Profil schneidet.
Lagersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Fläche eine Innenumfangsfläche des Lagers ist, wobei das Profil eine Reihe von Tälern, die Mulden entlang der ersten Fläche definieren, und eine Reihe von Spitzen, die Stege entlang der ersten Fläche definieren, umfasst, wobei sich die Mulden und Stege um die Innenumfangsfläche herum abwechseln.
Lagersystem nach Anspruch 3, wobei das Lagerelement ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende, das von dem ersten Ende in der axialen Richtung beabstandet ist, umfasst, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende erstreckt.
Lagersystem nach Anspruch 3, wobei das Lagerelement ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende, das von dem ersten Ende in der axialen Richtung beabstandet ist, umfasst, wobei ein erster Damm an dem ersten Ende definiert wird und ein zweiter Damm an dem zweiten Ende definiert wird, wobei sich sowohl der erste als auch der zweite Damm in der radialen Richtung genauso weit oder weiter nach innen erstrecken kann wie bzw. als die Innenumfangsfläche, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von dem ersten Damm zu dem zweiten Damm erstreckt.
Lagersystem nach Anspruch 3, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und wobei das Lagerelement als ein Hohlzylinder geformt ist, der einen Freiraum innerhalb des Hohlzylinders definiert, wobei die Innenumfangsfläche in den Freiraum weist, wobei sich die Innenumfangsfläche dreihundertundsechzig Grad um den Freiraum herum erstreckt, wobei jeder der Stege an einer definierten axialen Position des Lagers entlang der Achse um die Innenumfangsfläche herum von allen Punkten auf dem jeweiligen Steg, die außerhalb von dem Mittelpunkt zu dem ersten oder dem zweiten Ende hin positioniert sind, beabstandet ist.
Lagersystem nach Anspruch 3, wobei sich jede/s der Mulden und Täler von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt und wobei das Lagerelement als ein Hohlzylinder geformt ist, der einen Freiraum innerhalb des Hohlzylinders definiert, wobei die Innenumfangsfläche in den Freiraum weist, wobei sich die Innenumfangsfläche dreihundertundsechzig Grad um den Freiraum herum erstreckt, wobei jeder der Stege an einem ersten Ende davon um die Innenumfangsfläche herum von allen Punkten auf dem jeweiligen Steg, die von dem ersten Ende zu dem zweiten Ende hin positioniert sind, beabstandet ist.
Verfahren zur Herstellung des Lagersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das die Schritte des Versehens einer Maschine mit einem Rotor; Vorsehens einer magnetischen Levitation des Rotors; Versehens des Rotors mit einer Schneidspitze; Führens des Rotors unter Verwendung der magnetischen Levitation durch eine radiale und/oder eine axiale Trajektorie; Schneidens des Profils in die Innenumfangsfläche mit der Schneidspitze umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Versehen der Schneidspitze mit einem derartigen Radius, dass die Schneidspitze ein äußeres Ende umfasst, das das Lager an einem Schneidbereich berührt.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das Ausrichten der Schneidspitze in einem Winkel, der zur Innenumfangsfläche senkrecht, oder anders als senkrecht, verläuft.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend das zeitweise Berühren der Innenumfangsfläche mit der Schneidspitze während des Schneidens des Profils.
Lagersystem, das ein Lagerelement in Form eines Hohlzylinders mit einer freien Mitte, wobei eine zylinderförmige Wand eine Innenumfangsfläche definiert, die zu der freien Mitte weist; eine Welle, die sich durch die freie Mitte erstreckt und sich um eine Achse und bezüglich des Lagerelements dreht, umfasst, wobei eine radiale Richtung senkrecht zur Achse definiert wird, wobei eine Fluidfilmgrenzfläche zwischen der Innenumfangsfläche und der Welle definiert wird, wobei ein Fluid in der Fluidfilmgrenzfläche vorliegt, wobei die Innenumfangsfläche ein Profil aufweist, das mit einer ersten Variation in der radialen Richtung und mit einer zweiten Variation in der axialen Richtung dahingehend geformt ist, eine gezielte Zusammenführung des Fluids bereitzustellen, wobei sich eine oder mehrere Komponenten in der axialen Richtung und/oder der radialen Richtung bei Drehung der Welle bezüglich des Lagerelements befinden.
Lagersystem nach Anspruch 12, wobei die Innenumfangsfläche einen Umfang aufweist, der sich vollständig um die Achse erstreckt, wobei das Profil eine Reihe von Tälern, die Mulden entlang der Innenumfangsfläche definieren, umfasst und eine Reihe von Spitzen definiert, die Stege entlang der Innenumfangsfläche definieren und wobei sich die Mulden und Stege um den Umfang der Innenumfangsfläche herum abwechseln.
Lagersystem nach Anspruch 13, wobei sich jeder der Stege in der axialen Richtung in einem kurvenförmigen Bogen oder in einer linearen Ausrichtung erstreckt.
Lagersystem nach Anspruch 12, wobei die Innenumfangsfläche in der axialen und der radialen Richtung variiert, wodurch gleichmäßige rampenförmige Strukturen von jedem Tal zu einer benachbarten Spitze ausgebildet werden, wobei sich die Umfangs- und Axialkomponenten der gezielten Zusammenführung in einer nach oben verlaufenden Richtung von dem Tal zu der Spitze befinden.