DE102019212922A1

DE102019212922A1 - Folie für ein Folienlager

Info

Publication number: DE102019212922A1
Application number: DE102019212922.6A
Authority: DE
Inventors: Felix Wiedmann; Felix Foerster
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2021-03-04
Also published as: WO2021037411A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Folie (18) für ein Folienlager (10) zur drehbaren Lagerung einer Welle (22), wobei die Folie (18) eine der Welle (22) zugewandte Innenseite aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung (30) aus einem Festschmierstoff versehen ist. Die Folie (18) weist auf ihrer Innenseite im Bereich der Beschichtung (30) Vertiefungen (32) auf, die von dem Festschmierstoff ausgefüllt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Folie für ein Folienlager nach der Gattung des Anspruchs 1 sowie ein Folienlager mit einer solchen Folie.
Stand der Technik
Eine solche Folie und ein solches Folienlager ist durch die EP 0 927 831 A1 bekannt. Das Folienlager dient zur drehbaren Lagerung einer Welle. 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 der Welle zugewandte Oberfläche der Folie ist üblicherweise zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung aus einem Festschmierstoff versehen. Durch diese Beschichtung wird der Verschleiß der Folie und der Welle beim Loslaufen der Welle und beim Auslaufen der Welle bis zu deren Stillstand verringert. In diesen Betriebszuständen befindet sich die Lagerung der Welle in einem Mischreibungsgebiet, in dem sich die Folie und die Welle in Kontakt miteinander befinden können. Über die Betriebsdauer des Folienlagers wird die Beschichtung aus Festschmierstoff zumindest teilweise abgetragen, wobei sich die Beschichtung auch bereichsweise lösen kann wenn deren Haftung auf der Oberfläche der Folie nicht ausreichend ist. Wenn die Beschichtung abgetragen ist kann unter Umständen erhöhter Verschleiß der Folie und/oder Welle auftreten.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Folie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auch bei von der Oberfläche der Folie weitgehend abgetragener Beschichtung durch den in den Vertiefungen vorhandenen Festschmierstoff weiterhin eine Schmierung erfolgt und dadurch der Verschleiß der Folie und der Welle weiter verringert werden kann. Außerdem wird durch den in den Vertiefungen aufgenommenen Festschmierstoff die Haftung der Beschichtung verbessert. Weiterhin kann durch die Vertiefungen gezielt bereichsweise die Elastizität der Folie beeinflusst werden wodurch sich diese besser an verschiedene Betriebszustände anpassen kann.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Im Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausbildung der Vertiefungen angegeben, bei der eine relativ große Fläche für den Festschmierstoff vorhanden ist. Im Anspruch 3 ist ein Festschmierstoff mit guten Schmiereigenschaften angegeben. Das im Anspruch 5 angegebene Herstellungsverfahren ermöglicht eine einfache Einbringung der Vertiefungen in die Folie.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 ein Folienlager in einem Querschnitt, 2 in vergrößerter Darstellung eine Folie des Folienlagers in abgewickeltem Zustand mit verschiedenen Ausführungen von Vertiefungen und 3 die Folie in einem Querschnitt entlang Linie III-III in 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In den 1 bis 3 ist ein Folienlager 10 dargestellt, das eine Lageraufnahme 12 aufweist, die als Lagerhülse ausgebildet sein kann. Die Lagerhülse 12 hat im Wesentlichen die Gestalt eines geraden, hohlen Kreiszylinders mit einer Lagerbohrung 14 und einer Längsachse 15. Im Inneren der Lagerbohrung 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 Lagerbohrung 14 und der Folie 18 angeordnet, die auch als Topfolie oder Oberfolie bezeichnet wird. Die Folie 16 ist beispielsweise als Federfolie ausgebildet und liegt an der Lagerbohrung 14 an. Die Folien 16, 18 sind in 1 nur in einem Teil ihres Umfangs dargestellt und erstrecken sich über den gesamten Umfang der Lagerbohrung 14. Das Folienlager 10 dient als Radiallager 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, insbesondere aus Stahl oder Nickel oder einer Nickellegierung, ausgebildet und können beispielsweise durch Stanzen oder Ätzen hergestellt werden. Zwischen den beiden Folien 16, 18 kann noch eine dritte Folie angeordnet sein. Die Folien 16, 18 sind in nicht näher dargestellter Weise in der Lagerbohrung 14 der Lageraufnahme 12 fixiert. Beispielsweise können die Folien 16, 18 mit ihren in Umfangsrichtung weisenden Rändern unter T-förmigen Haltern oder in Schlitzen oder Öffnungen im Innenmantel der Lagerbohrung 14 eingefügt sein.
Die Folie 18 ist auf ihrer der Welle 22 zugewandten Innenseite mit einer Beschichtung 30 versehen, die aus einem Festschmierstoff besteht. Als Festschmierstoff kann beispielsweise PTFE, Polythetrafluorethylen, Graphit oder ein Weichmetall verwendet werden. Die Folie 18 weist auf ihrer der Welle 22 zugewandten Seite im Bereich der Beschichtung 30 Vertiefungen 32 auf, die mit dem Festschmierstoff der Beschichtung 30 ausgefüllt sind. Die Vertiefungen 32 werden in die Folie 18 vor dem Aufbringen der Beschichtung 30 eingebracht. Die Vertiefungen 32 können beispielsweise mittels eines Ätzverfahrens in die Folie 18 eingebracht werden, bei dem die Oberfläche der Folie 18 zunächst mit einer Schutzschicht versehen wird, die in den Bereichen, in denen die Vertiefungen 32 eingebracht werden sollen, entfernt ist, so dass in diesen Bereichen Material aus der Folie 18 gelöst wird und die Vertiefungen 32 gebildet werden. Alternativ können die Vertiefungen 32 auch durch ein spanabhebendes Bearbeitungsverfahren in die Folie 18 eingebracht werden, beispielsweise mittels Bohren oder Fräsen.
Die Vertiefungen 32 können beispielsweise wie in 2 dargestellt eine langgestreckte Form aufweisen und nutförmig ausgebildet sein, wobei die Vertiefungen 32 mit ihrer Längserstreckung senkrecht zur Längsachse 15 oder in einem beliebigen Winkel α größer Null zur Längsachse 15 geneigt verlaufen. Die Vertiefungen 32 können alternativ auch einen runden oder mehreckigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen wie dies in 2 dargestellt ist. Es können auch in einer Folie 18 Vertiefungen 32 unterschiedlicher Querschnittsformen und Tiefen T vorgesehen sein.
In 3 ist die Folie 18 ausschnittsweise in einem Querschnitt entlang Linie III-III in 2 dargestellt. Die Tiefe T der Vertiefungen 32 und deren Fläche ist so gewählt, dass ein ausreichend großes Volumen von Festschmierstoff in diesen aufgenommen werden kann. Die Tiefe T der Vertiefungen 32 ist geringer als die Dicke d der Folie 18, so dass die Vertiefungen 32 keine durchgehenden Öffnungen in der Folie 18 bilden. Durch die Tiefe T und die Fläche der Vertiefungen 32 kann außerdem das elastische Verformungsverhalten der Folie 18 gezielt beeinflusst werden.
Die Welle 22, 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, das vorteilhafter Bestandteil des Rotors ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0927831 A1 [0002]

Claims

Folie (18) für ein Folienlager (10) zur drehbaren Lagerung einer Welle (22), wobei die Folie (18) eine der Welle (22) zugewandte Innenseite aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer Beschichtung (30) aus einem Festschmierstoff versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (18) auf ihrer Innenseite im Bereich der Beschichtung (30) Vertiefungen (32) aufweist, die von dem Festschmierstoff ausgefüllt sind.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (32) langgestreckt ausgebildet sind und vorzugsweise in einem Winkel α größer Null zur Längsachse (15) des Folienlagers (10) geneigt verlaufen.
Folie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (32) einen runden, mehreckigen oder sternförmigen Querschnitt aufweisen.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Festschmierstoff Polythtrafluorethylen oder Graphit oder ein Weichmetall ist.
Folie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (32) mittels eines Ätzverfahrens in die Folie (18) eingebracht sind.
Folie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (32) mittels eines spanabhebenden Bearbeitungsverfahrens in die Folie (18) eingebracht sind.
Folienlager mit einer Lageraufnahme (12), in dem in einer Lagerbohrung (14) wenigstens eine Folie (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (18) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.