DE102018219389A1

DE102018219389A1 - Luftlager

Info

Publication number: DE102018219389A1
Application number: DE102018219389.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wessner; Felix Wiedmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2020099226A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftlager (10) eines Kompressors (6), sowie auf die Verwendung des Luftlagers (10). Das Luftlager (10) umfasst einen Außenring (12), der eine von einer Innenmantelfläche (14) begrenzte Öffnung umfasst, in der eine Federfolie (20) abgestützt ist. Diese umschließt eine Oberfolie (22), die einer zu lagernden Welle (80), insbesondere einer Kompressorwelle (8), zugewandt ist. Der Außenring (12) umfasst eine Vertiefung (24), in der Endgeometrien (30, 34, 66, 72, 74) und Enden (88, 90, 92, 94) der Federfolie (20) und der Oberfolie (22) fixiert sind.

Description

Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft ein Luftlager für eine Lagereinheit eines Kompressors eines Brennstoffzellensystems mit einem Außenring in dem eine Federfolie abgestützt ist, die eine Oberfolie umschließt. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf einen Kompressor für ein Brennstoffzellensystem mit dem Luftlager sowie auf die Verwendung des Luftlagers in einem Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs.
Stand der Technik:
Bei einer Brennstoffzelle handelt es sich um eine galvanische Zelle, welche chemische Reaktionsenergie eines kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt und dabei eine Spannung bereitstellt. Eine Brennstoffzelle ist demnach kein elektrochemischer Energiewandler. Bei bekannten Brennstoffzellen werden insbesondere Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (02) in Wasser (H2O), elektrische Energie und Wärme umgewandelt. Zur Erhöhung der Spannung können mehrere Brennstoffzellen zu einer Brennstoffzelleneinheit zusammengefasst und elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Ein Brennstoffzellensystem umfasst eine Brennstoffzelleneinheit, welche mehrere Brennstoffzellen aufweist, die jeweils eine Anode und Kathode umfassen. Wasserstoff als Brennstoff wird in einem Druckgasspeicher gespeichert und der Anode zugeführt. Luft, welche Sauerstoff als Oxidationsmittel enthält, wird der Kathode vorzugweise durch einen elektrisch angetriebenen Kompressor oder Verdichter zugeführt.
Ein derartiger Kompressor umfasst eine Lagereinheit, welche insbesondere ein Luftlager sowie eine in dem Luftlager drehbar gelagerte Welle umfasst. Die drehbar gelagerte Welle rotiert im Betrieb des Kompressors mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl, die in der Größenordnung von 100.000 Umdrehungen pro Minute liegt.
Aus EP 2 600 007 A2 ist eine Kraftfahrzeugsystemeinrichtung bekannt, welche ein Brennstoffzellenaggregat und einen Verdichter aufweist. Der Verdichter, welcher Luft zu dem Brennstoffzellenaggregat fördert, umfasst ein Luftlager, welches bei geringer Drehzahl als aerostatisches Lager und bei hohen Drehzahlen als aerodynamisches Lager betrieben wird. Aus US 5,915,841 A geht ein Fluidfilmradiallager hervor. Das Fluidfilmradiallager umfasst eine Hülse mit einer inneren Bohrung, in welcher eine Welle rotiert. Das Lager umfasst ferner mehrere nachgiebige Folien und Folienstützfedern, welche in der inneren Bohrung angeordnet sind und die rotierende Welle umgeben.
Aus US 5,427,455 A ist ein Radiallager bekannt, welches eine Einsatzbuchse mit einer Öffnung fasst, in welcher ein Rotor rotiert. Das Radiallager weist ein Federfolienglied und ein Fluidfolienglied auf, welche innerhalb der Öffnung angeordnet sind. Die Öffnung in der Einsatzbuchse besitzt dabei eine nicht kreisförmige innere Kontur.
Darstellung der Erfindung:
Erfindungsgemäß wird ein Luftlager für eine Lagereinheit eines Kompressors vorgeschlagen, welches einen Außenring umfasst, der eine von einer Mantelfläche begrenzte zentrale Öffnung umfasst, in der eine Federfolie abgestützt ist. Diese umschließt eine Oberfolie, die einer zu lagernden Welle zugewandt ist. Der Außenring umfasst eine Vertiefung, in der Endgeometrien und Enden der Federfolie und Oberfolie fixiert sind. Die Vertiefung, zur Aufnahme der Endgeometrien und der Enden von Federfolie und Oberfolie, kann in fertigungstechnischer Sicht äußerst einfach hergestellt werden. Ferner kann durch die gewählte Anordnung der Federfolie die von der Oberfolie überdeckt ist, eine Verspannung der Endgeometrien bzw. der Enden der beiden Folien gegeneinander und deren Fixierung hergestellt werden.
In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist das Luftlager derart beschaffen, dass sowohl die Endgeometrien als auch die Enden der Federfolie und der Oberfolie in Umfangsrichtung des Außenringes fixiert sind. In vorteilhafter Weise sind des Weiteren sowohl die Endgeometrien als auch die Enden der Federfolie sowie der Oberfolie in Axialrichtung des Außenrings gesehen fixiert.
Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlager ist die Federfolie durch eine Anzahl bogenförmig ausgebildeter Abstützungen an der Innenumfangsfläche des Außenrings abgestützt. Dadurch entsteht zwischen der Federfolie und der Innenmantelfläche ein Freiraum, der eine federnde Lagerung der im Luftlager aufzunehmenden Welle ermöglicht.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers kann die Federfolie in Umfangsrichtung des Außenrings gesehen, eine Anzahl voneinander tangential beabstandete Ausstanzungen umfassen, deren Außenkanten sich jeweils an der Innenmantelfläche des Außenrings abstützen. Gemäß dieser Lösung können die bogenförmigen Abstützungen entfallen, da die federnde Lagerung der Federfolie durch diese selbst bzw. durch aus dieser ausgestanzte beispielsweise rechteckförmig ausgebildete Ausstanzungen gegeben ist. Die Ausstanzungen liegen in vorteilhafter Weise mit ihren Außenkanten an der Innenmantelfläche des Außenrings an. Aufgrund der der Federfolie innewohnende Elastizität, bewirken die Ausstanzungen ebenfalls eine federnde Lagerung der Federfolie in Bezug auf den Außenring des Luftlagers, sodass die Bauelemente bogenförmige Abstützungen in diesem Falle eingespart werden könnten.
In fertigungstechnischer besonders vorteilhafter Weise, ist das Luftlager derart aufgebaut, dass die Vertiefung, die an der Innenmantelfläche des Außenrings im Wesentlichen in axialer Richtung des Außenrings verläuft, durch Räumen, durch Unrundschleifen oder durch einen Fräsprozess hergestellt werden kann.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlager können in Bezug auf die Endgeometrie eines Endes der Oberfolie, verschiedene Endgeometrien ausgebildet werden. So überdecken eine erste Endgeometrie oder eine zweite Endgeometrie der Oberfolie ein erstes Ende der Federfolie und dienen gleichzeitig als Anlage bzw. Abstützfläche für zweite Enden von Federfolie und Oberfolie. So kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlager beispielsweise die erste Endgeometrie der Oberfolie als eine hakenförmige 180 °-Umbiegung ausgeführt sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, eine zweite Endgeometrie der Oberfolie derart auszubilden, dass an dieser am Ende ein Abstützschenkel ausgebildet ist, der sich in - radialer Richtung des Außenrings gesehen - in der Vertiefung in der Innenmantelfläche des Außenrings abstützt.
Eine dritte vorteilhafte Endgeometrie der Oberfolie ist dadurch gegeben, dass eine sich an einer Seitenwand der Vertiefung im Außenring abstützende Lasche vorgesehen ist, die sich innerhalb der Vertiefung im Außenring unterhalb der zweiten Enden der Oberfolie sowie der Federfolie erstreckt.
In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung können weitere Endgeometrien der Oberfolie als komplementär zueinander geformte Stecklaschen und Aussparungen geformt sein, sodass die Oberfolie in Umfangsrichtung zusammengesteckt werden kann.
Bei der Ausbildung der Vertiefung an der Innenmantelfläche des Außenrings kann die Vertiefung mit Vertiefungswänden ausgeführt sein, die um einen Winkel α₂ verengt zur Mittelachse des Außenringes verlaufen. Dadurch weist die Vertiefung eine annähernd schwalbenschwanzförmige Kontur auf, die Vorteile hinsichtlich der Anlage der Endgeometrien bzw. der Enden der Federfolie und der Oberfolie bietet.
Es besteht auch die Möglichkeit, die Vertiefung hinsichtlich des Winkels α-Index derart auszubilden, dass die Vertiefungswände, die die Vertiefung an der Innenmantelfläche des Außenrings begrenzen durch Einlegeteile realisiert wird, sodass die Vertiefung in Bezug auf die Mittelachse des Außenrings radial nach Innen vertieft wird.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf einen Kompressor, umfassend ein erfindungsgemäßes Luftlager.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers in einem Brennstoffzellensystems eines Fahrzeugs.
Vorteile der Erfindung:
Die Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers liegen darin, dass durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vertiefung an der Innenmantelfläche des Außenrings eine zuverlässige Fixierung der Oberfolie und der Federfolie erfolgen kann. Sondere weist die Vertiefung einer kostengünstig herzustellende Geometrie auf. Die Oberfolie weist eine Geometrie in einer weiteren Dimension insbesondere eine radiale Erhöhung oder Rundung auf, die einfach durch Umformung hergestellt werden kann und die an einem Ende der Oberfolie ausgebildet ist. Durch diese Geometrie, beispielsweise in Form einer 180 °-Umbiegung oder in Form eines Abstützschenkels, können die aneinander überdeckenden Oberfolie und Federfolie in radialer Richtung am Boden der Vertiefung der Innenmantelfläche des Außenrings radial abgestützt werden.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann des Weiteren die von der Oberfolie umgebene Federfolie durch deren Positionierung unterhalb der Oberfolie fixiert werden, sowohl in Umfangsrichtung in Bezug auf den Außenring als auch in Axialrichtung bezogen auf den Außenring. Bei sämtlichen Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist die Federfolie des Luftlagers durch die Oberfolie die der zur lagernden Welle zugewandt ist, sowohl in Umfangsrichtung als auch in Axialrichtung fixiert.
Figurenliste
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung eingehender beschrieben.
Es zeigt:

1 einen Kompressor für ein Brennstoffzellensystem,
2 eine in Luftlagern gelagerte Welle,
3 eine perspektivische Seitenansicht eines erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers mit sich in Axialrichtung erstreckender Vertiefung am Außenring,
4 eine vergrößerte Darstellung der sich in die Zeichenebene erstreckenden Vertiefung mit in dieser fixierten Endgeometrien bzw. Enden von Federfolie und Oberfolie,
5 eine Draufsicht auf die abgewickelt dargestellte Oberfolie,
6 eine perspektivische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers mit sich in Axialrichtung des Außenrings erstreckender Vertiefung,
7 einer Darstellung der Endgeometrie der Oberfolie, aufgenommen in der Vertiefung,
8 eine abgewickelte Darstellung der Oberfolie mit Aussparung und Stecklasche und
8.1, 8.2, 8.3 Verbindungsvarianten der Oberfolie des Luftlagers und
9 einen Ausschnitt eines Luftlagers mit zu lagernder Welle, einer Oberfolie und einer Federfolie, wobei aus der Federfolie einzelne federnde Ausstanzungen an der Innenmantelfläche des Außenrings anliegen.

Ausführungsvarianten:
1 zeigt einen Kompressor 6 für ein Brennstoffzellensystem.
1 zeigt einen Kompressor 6 in einer Seitenansicht, in dem eine zu lagernde Welle 80, beispielsweise eine Kompressorwelle 8, aufgenommen ist. Über dem Kompressor 6 wird Luft in einen Brennstoffzellenstapel eines Brennstoffzellensystems gefördert.
2 zeigt eine in Luftlagern 10 gelagerte Welle.
2 zeigt im Schnitt einen Teil des Kompressors 6. Die in diesem zu lagernde Welle (80), insbesondere die Kompressorwelle 8, ist in zwei in der Darstellung gemäß 2 voneinander beabstandet dargestellten Luftlagern 10 gelagert. Somit ist eine im Wesentlichen reibungsfreie Lagerung der Kompressorwelle 8 bzw. einer zu lagernden Welle 80 gegeben.
3 zeigt ein im Wesentlichen zylindrisch ausgebildetes Luftlager 10, welches einen Außenring 12 umfasst. Der Außenring 12 weist eine Öffnung auf, die durch eine Innenmantelfläche 14 begrenzt ist. In den Außenring 12 ist eine Federfolie 20 eingelassen. Die Federfolie 20 erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang der Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 und ist durch mehrere bogenförmig ausgebildete Abstützungen 18 federnd gelagert. Die einzelnen Abstützungen 18 befinden sich beispielsweise in 9-Uhr, 12-Uhr und 3-Uhr Position. Durch die bogenförmigen Abstützungen 18 ist zwischen der Federfolie 20 und der Innenmantelfläche 14 ein spaltförmiger Freiraum 16 gebildet, welcher eine federnde Lagerung einer in 3 nicht dargestellten zu lagernden Welle ermöglicht. Die Federfolie 20 gemäß der Darstellung in 3 umschließt eine Oberfolie 22. Die Enden 88, 90, 92, 94 der Federfolie 20 sowie der Oberfolie 22 sind in einer Vertiefung 24 fixiert. Die Vertiefung 24 erstreckt sich an der Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 in Axialrichtung des Außenrings 12. Die Vertiefung 24 kann in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise durch Räumen, Unrundschleifen oder durch Fräsen hergestellt werden. Die Vertiefung 24 ist durch einander gegenüberliegende Vertiefungswände 26 und einen Vertiefungsboden 28 gebildet.
Wie der perspektivischen Darstellung gemäß 3 entnommen werden kann, weist die Oberfolie 22 eine erste Endgeometrie 30 auf, die hier beispielsweise als 180 °-Umbiegung 32 in Form eines Hakens ausgebildet ist. Die 180 °-Umbiegung 32 ist so ausgebildet, dass das erste Ende 90 der Oberfolie 22, die Bereiche der Vertiefung 24 die Federfolie 20 bzw. deren erstes Ende 88 überdeckt, sich an einer der Vertiefungswände 26 der Vertiefung 24 des Außenrings 12 abstützt.
4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der sich in die Zeichenebene erstreckenden Vertiefung 24 mit in dieser fixierten Endgeometrien 30, 34, 66, 72, 74 bzw. Enden 88, 90, 92, 94 von Federfolie 20 und Oberfolie 22.
4 zeigt den Außenring 12 lediglich in teilweiser Wiedergabe. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass in dieser Ausführungsvariante die Oberfolie 22 eine zweite Endgeometrie 34 aufweist. In der Darstellung gemäß 4 ist die zweite Endgeometire 34 als Abstützschenkel 36 beschaffen. Der Abstützschenkel 36 überdeckt das erste Ende 88 der Federfolie 20 und ist in radialer Richtung so gebogen, dass sich ein erstes Ende 90 der Oberfolie 22 auf dem Vertiefungsboden 28 der Vertiefung 24 des Außenringes 12 abstützt. Gleichzeitig dient der Abstützschenkel 36 als Anlagefläche 38 sowohl für ein zweites Ende 92 der Federfolie 20 wie auch für ein zweites Ende 94 der Oberfolie 22. Sämtliche Enden 88, 90, 92, 94 der Oberfolie 22 und der Federfolie 20 enden innerhalb der Vertiefung 24 und sind dort in Radialrichtung und in Umfangsrichtung bezogen auf den Außenring 12 fixiert.
Die Vertiefung 24 an der Innenmantelfläche 14 des Außenringes 12 wird in einem Winkel α₁ vgl. Bezugszeichen 40 oder in einem Winkel α₂ Bezugszeichen 42 gefertigt. Durch die Herstellung der Vertiefung 24 mit dem Winkel α₂ (vgl. Bezugszeichen 42) sind die die Vertiefung 24 seitlich begrenzenden Vertiefungswände 26 in Bezug auf die Mittelachse des Außenrings 12 geneigt, d. h. in radialer Richtung in Bezug auf die Mittelachse des Außenrings 12 verengt. Diese Verengung aufgrund des Winkels α₂, vgl. Bezugszeichen 42 in 4, verleiht der Geometrie der Vertiefung 24 in die Zeichenebene gemäß 4 gesehen -eine schwalbenschwanzförmige Kontur.
Der Darstellung gemäß 5 ist eine Draufsicht auf die abgewickelte Oberfolie zu entnehmen.
Gemäß der Darstellung in 5 weist die Oberfolie 22 ein erstes Oberfolienende 46 sowie ein zweites Oberfolienende 48 auf. Des Weiteren sind in der Abwicklung gemäß 5 einander gegenüberliegende Enden 88, 92 der Federfolie 20 dargestellt. Die Federfolie 20 kann Aussparungen umfassen, wie sie in der abgewickelten Darstellung gemäß 5 angedeutet sind. Gemäß der Darstellung in 5 befinden sich die Enden der nur teilweise dargestellten Federfolie 20 auf der als Rechteck schematisch angedeuteten Oberfolie 22.
6 zeigt in perspektivischer Seitenansicht eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers 10, mit sich in Axialrichtung des Außenringes 12 erstreckender Vertiefung 24.
Das in 6 dargestellte Luftlager 10 umfasst ebenfalls den Außenring 12, an dessen Innenmantelfläche 14 sich in 9-Uhr Position, 12-Uhr Position und 3-Uhr Position jeweils eine bogenförmig ausgebildete Abstützung 18 befindet. Über diese Abstützungen 18 ist die Federfolie 20 elastisch abgestützt. Die Federfolie 20 umschließt ihrerseits die Oberfolie 22.
Analog zu der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Luftlagers 10, ist an der Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 die sich in axiale Richtung in Bezug auf den Außenring 12 erstreckende nutförmige Vertiefung 24 ausgebildet. Deren Vertiefungswände 26 (vergleiche auch Darstellung gemäß 5) sind analog zu der Vertiefung 24 gemäß der Seitenansicht in 4 gefertigt, was die Winkel α₁ (vergleiche Bezugszeichen 40) sowie den Winkel α₂ (vergleiche Bezugszeichen 42 in 4) betrifft. Im Unterschied zu den Ausführungsvarianten der ersten Endgeometrie 30 der Oberfolie 22 in 3 und der zweiten Endgeometrie 34 der Oberfolie 22, wie sie in 4 dargestellt ist, befindet sich in der Oberfolie 22 in der Darstellung gemäß der 6 und 7 am Ende der Oberfolie 22 eine Abwinklung 60. Diese Abwinklung 60 bildet mit einer von einem Steg 64 abzweigenden sich in Umfangsrichtung erstreckenden Lasche 62 eine dritte Endgeometrie 66 der Oberfolie 22.
6 zeigt, dass die dritte Endgeometrie 66 der Oberfolie 22 das erste Ende 88 der Federfolie 20 überdeckt, der Steg 64 in radialer Richtung in die Vertiefung 24 läuft und innerhalb der Vertiefung 24 in Umfangsrichtung in die Lasche 62 übergeht. In den dadurch gebildeten Hinterschnitt ragen sowohl das zweite Ende 92 der Federfolie 20 als auch das zweite Ende 94 der Oberfolie 22 hinein. Das erste Ende 90 der Oberfolie 22, gebildet durch die Lasche 62 liegt an einer der geneigt ausgebildeten Vertiefungswände 26 der sich in axialer Richtung im Außenring 12 erstreckenden Vertiefung 24 an.
7 zeigt die dritte Endgeometrie 66 in vergrößerter Darstellung. Auch aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass die Abwinklung 60 der Oberfolie 22 das erste Ende 88 der Federfolie 20 überdeckt und der Steg 64 zunächst in radiale Richtung in die Vertiefung 24 hinein verlaufend, in die sich im wesentlichen Umfangsrichtung orientierte Lasche 62 übergeht. Sowohl das zweite Ende 92 der Federfolie 20 als auch das zweite Ende 94 der Oberfolie 22 liegen innerhalb der Vertiefung 24 und an einer Außenseite des Steges 64 an.
Die Vertiefung 24 gemäß 7 ist analog zur Vertiefung 24 des Außenring 12 gemäß 4 gefertigt, was die Winkel α₁ (vergleiche Bezugszeichen 40) und den Winkel α₂ (vergleiche Bezugszeichen 42) betrifft. Der Winkel α₂ (vergleiche Bezugszeichen 42) könnte auch durch Einlegeteile dargestellt werden. Durch eine Wahl entsprechend des Winkels α₂ (vergleiche Bezugszeichen 42) erreichte Verengung der Oberseite der Vertiefung 24 werden geneigte Vertiefungswände 26 geschaffen, die die Vertiefung 24 in Axialrichtung des Außenrings 12 gesehen, eine schwalbenschwanzförmige Kontur verleihen Der Darstellung gemäß 8 ist eine abgewickelte Oberfolie 22 zu entnehmen.
Aus der Darstellung gemäß 8 geht hervor, dass an der Oberfolie 22 jeweils in deren Endbereichen eine vierte Endgeometrie 72 sowie eine fünfte Endgeometrie 74 ausgebildet ist. Die vierte Endgeometrie 72 und die fünfte Endgeometrie 74 zeichnen sich dadurch aus, dass diese mindestens eine Stecklasche 70 und mindestens eine Aussparung 78 umfassen. In gebogenem Zustand der Oberfolie 22 ergibt sich ein Überdeckungsbereich.
In den Darstellungen gemäß der 8.1, 8.2 und 8.3 sind Verbindungsvarianten der Oberfolie des erfindungsgemäßen vorgeschlagenen Luftlagers 10 en detail zu entnehmen.
In der Figurensequenz gemäß der 8.1, 8.2 und 8.3 sind jeweils eine Federfolie 20 und eine Oberfolie 22 übereinanderliegend im Außenring 12 des Luftlagers 10 aufgenommen. In der Ausführungsvariante gemäß 8.1 ist die Stecklasche 70 der Oberfolie 22 in die korrespondierende Aussparung 78 des gegenüberliegenden zweiten Endes 94 der Oberfolie 22 eingesteckt. In dieser Ausführungsvariante läuft das erste Ende 90 der Oberfolie 22 als Abwinklung 60 mit der Lasche 62 aus. Diese erstreckt sich in der Vertiefung 24 in dem in 8 dargestellten montierten Zustand parallel zum Vertiefungsboden 28 der sich in die Zeichenebene erstreckenden Vertiefung 24 an der Innenmantelfläche 14 des Außenringes 12.
In der Variante gemäß 8.2 läuft das erste Ende 90 der Oberfolie 22 als Abstützschenkel 36 aus, indem eine Aussparung 78 vorgesehen ist. In dieser wird das gegenüberliegende zweite Ende 92 der Federfolie 20 eingesteckt. Der Abstützschenkel 36 erstreckt sich im Wesentlich in radialer Richtung in die Vertiefung 24 hinein, die sich am Außenring 12 in die Zeichenebene gemäß 8.2 erstreckt.
In 8.3 schließlich ist dargestellt, dass das zweite Ende 94 der Oberfolie 22 einen Steg 64 umfasst, der gerundet ausgebildet ist und das darunter liegende erste Ende 88 der Federfolie 20 halbkreisförmig umschließt. In dieser Ausführungsvariante läuft das erste Ende 90 der Oberfolie 22 als Lasche 62 aus, die sich im Wesentlichen parallel zum Vertiefungsboden 28 der Vertiefung 24 erstreckt.
9 ist eine Darstellung eines Luftlagers 10 zu entnehmen, dessen Federfolie 20 die Funktion einer elastischen Lagerung übernimmt.
Wie 9 entnommen werden kann, umfasst das dort teilweise dargestellte Luftlager 10 den Außenring 12. Eine zu lagernde Welle 80 bzw. deren Wellenmantel 82 weist in radialer Richtung gesehen der Oberseite der Oberfolie 22 zu. Sowohl zwischen der zu lagernden Welle 80 bzw. deren Wellenmantel 82 als auch der Oberseite der Oberfolie 22 herrscht ein Luftspalt; ebenso wie zwischen der Unterseite der Oberfolie 22 und der Oberseite der Federfolie 20.
Die Elastizität der Federfolie 20 in Bezug auf die Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 wird dadurch hergestellt, dass aus dem Material der Federfolie 20, in tangentialer Richtung voneinander beabstandet, einzelne Ausstanzungen 84 ausgeführt sind. Die Ausstanzungen 84 verlaufen im Wesentlichen gerade und nicht gekrümmt, sodass die Außenkanten 86 der einzelnen in tangentialer Richtung der Federfolie 20 voneinander beabstandet zu Ausstanzungen 84, an der Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 anliegen. Dadurch entstehen Freiräume 16, da der gekrümmte Teil der Federfolie 20 nicht auf der Innenmantelfläche 14 des Außenrings 12 aufliegt, sondern aufgrund der Ausstanzungen 84 von diesem um den Freiraum 16 eines Luftspaltes abgehoben ist. Dies verleiht der Federfolie 20 und damit dem Luftlager 10 seine Elastizität.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereiches eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2600007 A2 [0005]
US 5915841 A [0005]
US 5427455 A [0006]

Claims

Luftlager (10) für einen Kompressor (6) mit einem Außenring (12), der eine von einer Innenmantelfläche (14) begrenzte zentrale Öffnung umfasst, in der eine Federfolie (20) abgestützt ist, die eine Oberfolie (22) umschließt, die einer zu lagernden Welle (80), insbesondere einer Kompressorwelle (8), zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (12) eine Vertiefung (24) umfasst, in der Endgeometrien (30, 34, 66, 72, 74) und Enden (88, 90, 92 ,94) der Federfolie (20) und der Oberfolie (22) fixiert sind.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endgeometrien (30, 34, 66, 72, 74) und die Enden (88, 90, 92, 94) in der Vertiefung (24) in Umfangsrichtung des Außenrings (12) fixiert sind.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endgeometrien (30, 34, 66, 72, 74) und die Enden (88, 90, 92, 94) in der Vertiefung (24) in Axialrichtung des Außenrings (12) fixiert sind.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfolie (20) durch eine Anzahl bogenförmiger Abstützungen (18) an der Innenmantelfläche (14) des Außenrings (12) federnd abgestützt ist.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federfolie (20) in Umfangsrichtung gesehen eine Anzahl von tangential beabstandender Ausstanzungen (84) umfasst, deren Außenkanten (86) sich an der Innenmantelfläche (14) des Außenrings (12) federnd abstützen.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24), in der Innenmantelfläche (14) des Außenrings (12) durch Räumen, Unrundschleifen oder Fräsen hergestellt ist.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endgeometrie (30) und zweite Endgeometrie (34) der Oberfolie (22) ein erste Ende (88) der Federfolie (20) überdecken und als Anlage- oder Abstützflächen für zweite Enden (92, 94) der Federfolie (20) und der Oberfolie (22) dienen.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Endgeometrie (30) der Oberfolie (22) eine 180°-Umbiegung (32) ist.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Endgeometrie (34) der Oberfolie (22) einen Abstützschenkel (36) umfasst, der sich - in radialer Richtung des Außenrings (12) gesehen - in der Vertiefung (24) abstützt.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Endgeometrie (66) der Oberfolie (22) eine sich an einer Vertiefungswand (26) der Vertiefung (24) abstützende Lasche (62) aufweist, die sich innerhalb der Vertiefung (24) unterhalb der zweiten Enden (92, 94) der Oberfolie (22) und der Federfolie (20) erstreckt.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Endgeometrie (72) und eine fünfte Endgeometrie (74) der Oberfolie (22) als komplementär zueinander geformte mindestens eine Stecklasche (70) und mindestens eine Aussparung (78) geformt sind.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (24) Vertiefungswände (26) umfasst, die in einem Winkel α₂ (42) verengt zur Mittelachse des Außenrings (12) verlaufen.
Luftlager (10) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α₂ (42), um den die Vertiefungswände (26) verengt zur Mittelachse des Außenrings (12) verlaufen, durch Einlegeteile realisiert ist.
Kompressor (6) für ein Brennstoffzellensystem umfassend mindestens ein Luftlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verwendung des Luftlagers (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche für ein Brennstoffzellensystem eines Fahrzeugs.