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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein dynamisches Drucklager, das poröses Material
verwendet.
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Als
diese Art von dynamischem Drucklager wurde herkömmlicherweise ein Drucklager
vorgesehen, bei welchem die Buchse zum Stützen einer Welle durch das
Sintern von Metallpulver hergestellt wurde, und in welchem dynamische
Druckrillen mittels eines Metallformmusters für einen Sintervorgang gebildet
wurden.
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Bei
diesem herkömmlichen
dynamischen Drucklager mit einer Buchse aus gesintertem Metall dringt
jedoch aufgrund der zahlreichen in dem gesinterten Metall vorhandenen
Poren Druckfluid durch Poren der dynamischen Druckrillen nach außen, wodurch
sich das Problem ergibt, dass kein ausreichender dynamischer Druck
erzeugt werden kann.
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Überblick über die
Erfindung
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein dynamisches
Drucklager zu schaffen, das in der Lage ist, selbst bei Verwendung
von porösem
Material ausreichend dynamischen Druck zu erzeugen.
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Zur
Lösung
der genannten Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein dynamisches
Drucklager mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Da
bei dem erfindungsgemäßen dynamischen
Drucklager die dynamischen Druckrillen in dem porösen Material
ausgebildet sind, ist das poröse
Material an der Oberfläche
der dynamischen Druckrillen derart gepresst, dass im wesentlichen
keine Hohlräume
in dem porösen
Material an der Oberfläche
der Nuten vorhanden sind. Somit kann ausreichend dynamischer Druck
erzeugt werden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
ist eine Lagerfläche
des stützenden
Teils oder des gestützten Teils,
in der die dynamischen Druckrillen gebildet sind, durch einen Kalibriervorgang
gepresst, so dass im wesentlichen keine Hohlräume in dem porösen Material
an der Lagerfläche
vorhanden sind.
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Bei
dem dynamischen Drucklager nach diesem Ausführungsbeispiel ist die Lagerfläche durch einen
Kalibriervorgang derart gepresst, dass im wesentlichen keine Hohlräume in der
Lagerfläche
des porösen
Materials vorhanden sind. Infolgedessen kann die Lagerfläche hinsichtlich
der Luftdichtigkeit verbessert werden. Ferner wird das beim Walzvorgang
fluidisierte Material an den dynamischen Druckrillen von den Hohlräumen des
umgebenden porösen Materials
absorbiert. Infolgedessen entstehen keine Erhebungen in der Nähe der dynamischen
Druckrillen. Selbst wenn Erhebungen bei Verwendung eines hochdichten
porösen
Materials erzeugt wurden, können
die während
des Walzvorgangs gebildeten Erhebungen in der Nähe der dynamischen Druckrillen durch
den Kalibriervorgang geebnet werden.
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Kurzbeschreibung
der Figuren
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Ein
besseres Verständnis
der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
und den zugehörigen
Zeichnungen, die lediglich Illustrationszwecken dienen, und welche zeigen:
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1 eine
perspektivische Querschnittsdarstellung einer mit dynamischen Druckrillen
ausgebildeten Buchse in einem dynamischen Drucklager nach einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
vergrößerte Schnittdarstellung
einer dynamischen Druckrille und einer Lagerfläche von 1; und
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3 eine
perspektivische Darstellung einer mit dynamischen Druckrillen ausgebildeten
Welle in einem dynamischen Drucklager gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Im
folgenden wird die vorliegende Erfindung im Detail anhand eines
in den zugehörigen
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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1 zeigt
eine Buchse 3, die als stützendes Teil dient, wobei in
dieser mehrere im wesentlichen V-förmige dynamische Druckrillen 1 in
einer Innenumfangsfläche 2 ausgebildet
sind, sowie eine Walzmaschine 4. Die Buchse 3 besteht
aus gesintertem Metall, das durch Druckformen von Metallpulver und
Erwärmen
auf hohe Temperaturen und Verfestigen des geformten Produkts hergestellt
ist. Dieses gesinterte Metall ist ein Beispiel für das poröse Material. Die Walzmaschine 4 weist
andererseits ein zylindrisches Teil 5 und mehrere halbkugelförmige Vorsprünge 6 auf,
die in regelmäßigen Abständen über den
Umfang des zylindrischen Teils 5 angeordnet sind. Die halbkugelförmigen Vorsprünge 6 können durch
nicht dargestellte Stifte oder durch Öldruck aus dem zylindrischen
Teil 5 ragen oder zurückgezogen werden.
Ferner weist die Walzmaschine 4 eine nicht dargestellte
Zuführvorrichtung
und eine ebensolche Drehvorrichtung auf, so dass das zylindrische
Teil 5 der Walzmaschine 4 in die Buchse 3 eingesetzt
und darüber
hinaus sowohl vorwärts,
als auch rückwärts gedreht
werden kann, wobei es in der Buchse 5 eingesetzt bleibt.
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Das
derart aufgebaute dynamische Drucklager mit dynamischen Druckrillen
wird auf die folgende Weise geformt.
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Bei
fixierter Buchse 3 wird die Zuführvorrichtung der Walzmaschine 4 angetrieben,
die Walzmaschine 4 wird in Richtung des Pfeils A in 1 bewegt,
wobei die Mittelachse des zylindrischen Teils 5 und die
Mittelachse der Buchse 3 miteinander fluchten, so dass
das zylindrische Teil 5 in die Buchse 3 einge setzt
wird. Ferner wird das zylindrische Teil 5 in die Buchse 3 geschoben,
bis das zylindrische Teil 5 eine bestimmte Position erreicht
hat, an welcher die mehreren halbkugelförmigen Vorsprünge 6 aus
der Außenumfangsfläche des
zylindrischen Teils 5 herausragend in die Buchse 3 gedrückt werden.
An der Stelle, an der dieses Drücken
beginnt, entsteht ein Punkt, an dem das Farmen der dynamischen Druckrillen 1 beginnt.
Anschließend
wird das zylindrische Teil 5 während des Vorschubs in der
Richtung B in 1 gedreht, d.h. im Gegenuhrzeigersinn
bezogen auf die Buchse 3. Wenn das zylindrische Teil 5 unter Vorschieben
und Drehen bis zu einer bestimmten Position bewegt wurde, wird das
zylindrische Teil 5 in Richtung des Pfeils C in 1 rückwärts gedreht, d.h.
im Uhrzeigersinn. Infolgedessen bilden Spuren der halbkugelförmigen Vorsprünge 6 im
wesentlichen V-förmige
dynamische Druckrillen 1, wie in 1 dargestellt.
Um den Vorgang des Formens der dynamischen Druckrillen 1 zu
beenden, werden die halbkugelförmigen
Vorsprünge 6 in
das zylindrische Teil 5 eingezogen. Somit werden durch
Vorschieben und Drehen der mit den mehreren halbkugelförmigen Vorsprüngen 6 versehenen
Walzmaschine 4 mehrere dynamische Druckrillen 1 mit
in Umfangsrichtung festen Intervallen zwischen diesen in der Innenfläche der
Buchse 3 gleichzeitig ausgebildet.
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Anschließend wird
eine nicht dargestellte Kalibriermaschine, die größer als
der Durchmesser der Innenumfangsfläche der Buchse 3 ist,
in die mit dynamischen Druckrillen 1 versehene Buchse 3 eingeführt und
ein Kalibriervorgang durchgeführt.
Durch diesen Kalibriervorgang wird der Innenumfang der Buchse in
seinem Durchmesser geringfügig
vergrößert, während die
Innenumfangsfläche,
d.h. die Lagerfläche,
der mit den dynamischen Druckrillen versehenen Buchse gepresst wird,
wodurch Hohlräume des
porösen
Materials in der Lagerfläche
im wesentlichen eliminiert werden. Bei Buchsen aus nicht-porösem normalem
Metallmaterial werden in manchen Fällen Erhebungen auf der Lagerfläche in der
Nähe der
in dem Walzvorgang gebildeten dynamischen Druckrillen erzeugt. Da
die Buchse gemäß der vorliegenden
Erfindung aus porösem
Material besteht, wird das Material in den Bereichen der dynamischen Druckrillen
von den Hohlräumen
des porösen
Materials absorbiert, so dass keine Erhebungen in der Nähe der dynamischen
Druckrillen gebildet werden. Bei einem hochdichten porösen Material
können dennoch
mehr oder weniger starke Erhebungen gebildet werden, jedoch werden
diese durch den Kalibriervorgang gepresst und geebnet.
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2 ist
eine vergrößerte Schnittdarstellung der
durch Kalibrieren bearbeiteten Lagerfläche 2 mit den dynamischen
Druckrillen 1. Material 21 in der Nähe einer
dynamischen Druckrille 1 wurde durch Walzen dünn gepresst,
wobei die Hohlräume
im wesentlichen eliminiert wurden. Auch das Material 23 unter
der Lagerfläche 2 ist
durch den Kalibriervorgang zu einem dünnen Material gepresst worden. Gleichermaßen wurden
Hohlräume
zwischen Metallpartikeln der Lagerfläche 2 wie in den dynamischen Druckrillen 1 dünn gepresst,
so dass die Lagerfläche 2 hinsichtlich
der Luftdichtigkeit verbessert ist. Bei Verwendung eines hochdichten
porösen
Materials können,
selbst wenn durch den Walzvorgang Erhebungen in der Nähe 22 der
dynamischen Druckrillen 1 der Lagerfläche 2 entstehen, diese
Erhebungen durch den Kalibriervorgang gepresst und geebnet werden.
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Auf
diese Weise werden die dynamischen Druckrillen 1 und die
Lagerfläche 2 in
der Buchse 3 durch Walz- bzw. Kalibriervorgänge geformt.
Anschließend
wird das erfindungsgemäße radiale
dynamische Drucklager durch Einsetzen einer Welle als gestütztes Teil
in die Buchse 3 als stützendes
Teil fertiggestellt.
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Da
bei dem dynamischen Drucklager gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
das poröse Material
an der Oberfläche
der dynamischen Druckrillen 1 derart gepresst wurde, dass
es im wesentlichen keine Hohlräume
aufweist, besteht keine Möglichkeit,
dass dynamisches Druckfluid aus den dynamischen Druckrillen 1 austritt,
so dass ausreichend dynamischer Druck erzeugt werden kann.
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Da
bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
des dynamischen Drucklagers die Lagerfläche 2 der Buchse 3 mit
den dynamischen Druckrillen 1 durch Kalibrieren derart
gepresst ist, dass im wesentlichen keine Hohlräume in dem porösen Material existieren,
kann die Lagerfläche 2 luftdicht
gehalten werden. Da das Material an den dynamischen Druckrillen,
das durch den Walzvorgang fluidisiert wurde, durch die Hohlräume des
umgebenden porösen
Materials absorbiert wird, werden keine Erhebungen in der Nähe der dynamischen
Druckrillen erzeugt. Selbst wenn Erhebungen bei Verwendung eines hochdichten
Materials gebildet wurden, werden die während des Walzvorgangs in der
Nähe der
dynamischen Druckrillen 1 gebildeten Erhebungen durch den
Kalibriervorgang geebnet.
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3 zeigt
eine Welle 13 mit mehreren in ihrer Außenumfangsfläche 12 gebildeten
im wesentlichen V-förmigen
dynamischen Druckrillen 11. Die Welle 13 besteht
aus gesintertem Metall, bei dem es sich um ein poröses Material
handelt. Eine nicht dargestellte zu verwendende Walzmaschine weist
mehrere halbkugelförmige
Vorsprünge
auf, die in gleichen Abständen
umfangsmäßig über einen
Innenumfangsbereich eines zylindrischen Teils angeordnet sind. Wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel
können
die halbkugelförmigen
Vorsprünge
ausgefahren und eingezogen werden, während die Walzmaschine bewegt
und gedreht werden kann. Die Welle 13 wird in die Walzmaschine
eingeführt
und die Vorsprünge werden
ausgefahren und in die Außenumfangsfläche 12 der
Welle 13 gedrückt.
Anschließend
wird die Walzmaschine bewegt und gedreht, wodurch die dynamischen
Druckrillen 11 in der Außenumfangsfläche 12 gebildet
werden. Die Lagerfläche 12 wird
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
durch Kalibrieren bearbeitet.
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Da
bei dem dynamischen Drucklager nach diesem Ausführungsbeispiel das poröse Material
der Oberfläche
der dynamischen Druckrillen 11 derart gepresst wurde, dass
die Hohlräume
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
eliminiert sind, tritt das dynamische Druckfluid nicht aus den dynamischen Druckrillen 11 aus,
so dass ausreichender dynamischer Druck erzeugt werden kann. Da
die Lagerfläche 12 durch
den Kalibriervorgang derart gepresst wurde, dass in dem porösen Material
im wesentlichen keine Hohlräume
vorhanden sind, weist die Lagerfläche 12 eine gute Luftdichtigkeit
auf. In der Nähe der
dynamischen Druckrillen 11 werden darüber hinaus beim Walzen keine
Erhebungen gebildet und diese Bereiche sind eben.
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Das
erste und das zweite Ausführungsbeispiel
wurden in Zusammenhang mit Radiallagern beschrieben. Jedoch können auch
in Drucklagern dynamische Druckrillen, die im wesentlichen keine
Hohlräume
im porösen
Material aufweisen, durch einen Walzvorgang gebildet werden, und
durch einen Kalibriervorgang kann eine in hohem Maße luftdichte ebene
Lagerfläche
erhalten werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel
für die gesamte
Buchse 3 oder Welle 13 zwar gesintertes Metall
verwendet wurde, es jedoch auch möglich ist, gesintertes Metall
nur für
den Oberflächenteil
zu verwenden, welcher die Innenumfangsfläche der Buchse oder die Außenumfangsfläche der
Welle umfasst. Darüber
hinaus ist das poröse
Material nicht auf gesintertes Metall beschränkt.
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Wie
sich aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt, werden bei dem
erfindungsgemäßen dynamischen
Drucklager die dynamischen Druckrillen des stützenden Teils oder des gestützten Teils,
die jeweils aus porösem
Material bestehen, derart geformt, dass das poröse Material an der Oberfläche der
dynamischen Druckrillen durch den Walzvorgang so gepresst ist, dass
im wesentlichen keine Hohlräume in
dem porösen
Material an der Oberfläche
der Rillen vorhanden sind. Daher tritt kein dynamisches Druckfluid
aus den dynamischen Druckrillen aus, so dass ausreichend dynamischer
Druck erzeugt werden kann.
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Bei
dem dynamischen Drucklager nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
wurde die mit den dynamischen Druckrillen versehene Lagerfläche des
stützenden
Teils oder des gestützten
Teils durch einen Kalibriervorgang derart gepresst, dass an der
Lagerfläche
im wesentlichen keine Hohlräume in
dem porösen
Material vorhanden sind. Auf diese Weise kann die Lagerfläche luftdicht
gehalten werden. Da das Material an den dynamischen Druckrillen,
das durch das Walzen fluidisiert wurde, von den Hohlräumen des
umgebenden porösen
Materials absorbiert wird, werden in der Nähe der dynamischen Druckrillen
keine Erhebungen gebildet. Selbst wenn bei Verwendung von hochdichtem
porösem
Material Erhebungen gebildet werden, können die in der Nähe der dynamischen
Druckrillen während
des Walzens gebildeten Erhebungen durch das Kalibrieren eliminiert
und geebnet werden.