Die Erfindung betrifft ein Folienlager mit einer Lagerbüchse mit einer zentralen Ausnehmung, wobei die Ausnehmung eine Lagerfläche zum drehbaren Aufnehmen einer Welle um eine Längsachse aufweist, und mindestens einer in der Ausnehmung angeordneten Lagerfolie, welche dazu eingerichtet ist, einen Spalt zwischen sich und einer Lauffläche der Welle auszubilden. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch einen Lagerbock zum Aufnehmen eines Folienlagers, mit einem im Durchmesser abgestuften Durchgang, der zu Aufnahme der Lagerbüchse eingerichtet ist, und der einen Abschnitt zum Einführen einer in die Lagerbüchse einzusetzenden Welle aufweist.

Solche Folienlager sind im Stand der Technik bekannt und werden häufig zur Lagerung von schnelldrehenden Wellen verwendet. Derartige Folienlager, auch als fluiddynamische Lager bezeichnet, besitzen die Eigenschaft, dass bei Stillstand der Welle und relativ geringen Drehzahlen die sich in der Lagerbüchse drehende Welle mit der zwischen der Lagerfläche der Lagerbüchse und der Lauffläche der Welle angeordnete Lagerfolie in wenigstens einem Anlagebereich in Kontakt steht. Somit tritt bei Drehung der Welle zwischen Welle und Lagerfolie Reibung auf. Zudem können die Lagerfolien dazu verwendet werden, die Welle mit ihrer Laufläche beabstandet zur Lagerfläche der Lagerbüchse zu halten, um die auftretende Reibung zu minimieren.

Mit zunehmender Drehzahl baut sich ein Druck zwischen der Welle und der an der Lauffläche der Welle anliegenden Lagerfolie auf, welcher die Lagerfolie gegen die Lagerfläche der Lagerbüchse drückt. Oberhalb einer Abhebedrehzahl der Welle entsteht im Anlagebereich zwischen Lagerfolie und Welle eine hydrodynamische Kraft, die ein Abheben der Welle von der Innenseite der Lagerfolie bewirkt. Der sich bildende Schmierkeil ist bei Folienlagern mit Gas, häufig mit Luft als „Schmiermittel“ gefüllt. Solche Folienlager benötigen, um das Erzeugen eines Schmierspaltes zwischen der Lagerfolie und der Welle zu gewährleisten, eine hohe Maßhaltigkeit der miteinander zu fügenden Komponenten. Bei der Montage solcher Folienlager, insbesondere dem Einführen einer Welle in die auf den Außendurchmesser der Welle passgenau abgestimmte Ausnehmung der Lagerbüchse, kann es am Anfang der Einführbewegung zum Verkanten der Welle in der Ausnehmung kommen, was die Montage erschwert oder gar zu Schäden an den Oberflächen führt. Speziell, wenn die Lager nicht von Hand, sondern maschinell zusammengesetzt und verbaut werden sollen, ist eine fehlerfreie Montage für einen nachfolgenden störungsfreien Betrieb eines solchen Folienlagers sicherzustellen.

Der Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, ein Folienlager der vorbezeichneten Gattung, einen Lagerbock zum Aufnehmen einer Lagerbüchse und eine Lageranordnung anzugeben, mithilfe derer die Montage eines solchen Folienlagers vereinfacht und ohne Schäden an einem insbesondere maschinell montierten Folienlager vermieden werden.

Die Erfindung löst die ihr zugrundeliegende Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt durch ein Folienlager der vorbezeichneten Gattung mit den Merkmalen des Gegenstands von Anspruch 1 . Insbesondere zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Lagerbüchse an zumindest einer Seite im Bereich ihrer Ausnehmung eine Einführfläche mit einem zur Längsachse schrägen Verlauf aufweist und/oder zur Aufnahme eines Wellenabschnitts der Welle eingerichtet ist, welcher eine Einführfläche mit einem zur Längsachse schrägen Verlauf aufweist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, an zumindest einer Komponente des Folienlagers, also an der Lagerbüchse oder der Welle bzw. an der Lagerbüchse und der Welle, eine Einführfläche mit schrägem Verlauf vorzusehen oder auszubilden, mithilfe derer das Montieren, speziell das Zusammenführen von Lagerbüchse und Welle vereinfacht ist. Insbesondere soll mittels der Einführfläche an der Lagerbüchse und/oder der Welle beim Einschieben der Welle in die Ausnehmung der Lagerbüchse einem Verkanten der Lauffläche der Welle mit der Innenseite der auf der Lagerfläche der Lagerbüchse angeordneten Lagerfolie entgegengewirkt werden. Die Einführfläche an der Lagerbüchse ist vorzugsweise einseitig in einem Endbereich der Ausnehmung ausgebildet. Mittels des schrägen Verlaufs der Einführfläche, wobei vorliegend unter „schräg“ nicht parallel zu Längsachse verlaufend verstanden wird, ist ein Führungsabschnitt für die Welle geschaffen, mit dem gleichzeitig ein radialer Versatz der Längsachsen von Welle und Ausnehmung der Lagerbüchse ausgeglichen werden kann. Die Einführfläche an einer in eine Ausnehmung einzusetzenden Welle ist vorzugsweise an einem die Lauffläche der Welle axial begrenzenden Ende des Wellenabschnittes ausgebildet. In einer möglichen Ausführungsform des Folienlagers ist sowohl an mindestens einem Endabschnitt der Ausnehmung der Lagerbüchse als auch an einem Ende eines Wellenabschnittes der Welle jeweils eine Einführfläche vorgesehen, wobei die Einführflächen an der Lagerbüchse und der Welle mit dem Einsetzen der Welle in die Ausnehmung an der Lagerbüchse verkantfrei aneinander abgleiten. Unter einer „schräg“ verlaufenden Einführfläche an der Welle ist zu verstehen, dass diese nicht parallel zur Längsachse, um welche insbesondere die Welle sich dreht, verläuft.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf beiden Seiten der Lagerbüchse und/oder entlang zweier zueinander im Abstand angeordneter Wellenabschnitte der Welle jeweils wenigstens eine Einführfläche ausgebildet ist. Durch die beidseitige Ausgestaltung der Einführflächen an der Lagerbüchse und/oder der Welle ist die Montage insofern vereinfacht, als dass eine Welle mit jedem ihrer Enden in die korrespondierende Ausnehmung einer Lagerbüchse des Folienlagers eingesetzt werden kann. Mit der beidseitigen Ausgestaltung von Einführflächen an der Lagerbüchse kann die Welle vorzugsweise von beiden Seiten aus in die an der Lagerbüchse ausgebildete und die Welle aufnehmende Ausnehmung eingesetzt werden. Bei der beidseitigen Ausgestaltung einer Einführfläche an der Lagerbüchse sind die Einführflächen jeweils in den Endbereichen der die Welle aufnehmenden Ausnehmung an der Lagerbüchse ausgebildet. Bei der beidseitigen Ausgestaltung von Einführflächen an der Welle weist diese die Einführflächen vorzugsweise an beiden Enden ihrer mit der Ausnehmung korrespondierenden Lauffläche auf. Bereits durch das einseitige Vorsehen einer Einführfläche an der Lagerbüchse und/oder Welle weisen dieses jeweils eine verkürzte Ausgestaltung der Lagerfläche und/oder Lauffläche auf. Bei der beidseitigen Ausgestaltung von Einführflächen an der Lagerbüchse und/oder der Welle weisen die Einführflächen jeweils schräge Verläufe mit zueinander entgegengesetzten Winkeln auf.

In einer möglichen Ausführungsform ist die Einführfläche als umlaufende Fase ausgebildet und erstreckt sich zwischen einer Stirnfläche der Lagerbüchse oder Welle und der Lagerfläche an der Lagerbüchse oder der Laufläche an der Welle. Mit dem Vorsehen einer Fase ist eine konstruktiv einfache Möglichkeit zur Ausgestaltung einer Einführfläche mit schrägem Verlauf bewirkt. Eine solche Fase, welche in Erstreckungsrichtung in sich einen ebenen Verlauf hat, lässt sich an der Lagerbüchse als auch der Welle relativ einfach mittels eines spanenden Verfahrens erzeugen. Mit der um laufend an wenigstens einer Seite der Lagerbüchse und/oder Welle ausgebildeten Fase ist insbesondere ein kegelförmiger Einführabschnitt erzeugt.

Vorzugsweise weist die Einführfläche, bezogen auf die Längsachse der Lagerbüchse, einen schrägen Verlauf mit einem Winkel a kleiner 45°, bevorzugt etwa 30°, auf. Mit einem vorzugsweise spitzen Winkel zwischen der Einführfläche und der Längsachse von Lagerbüchse und/oder der die Einführfläche ausweisenden Welle ist der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Folienlagers weiter vereinfacht. Durch den in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehenen Kegelwinkel von etwa 60° der Einführfläche ist das verkantfreie Einführen der Welle in die Ausnehmung der Lagerbüchse unterstützt. In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Folienlagers ist die Einführfläche konvex gewölbt. Anstelle einer in Erstreckungsrichtung einen ebenen Verlauf aufweisenden Fase kann die Einführfläche, welche ebenfalls umlaufend an einem jeweiligen Endbereich der Ausnehmung an der Lagerbüchse oder der Lauffläche der Welle ausgebildet ist, ähnlich einer abgerundeten Kante ausgestaltet sein. Die konvex gewölbte Einführfläche ist als Vorwölbung in Richtung der Flächennormalen zu verstehen, die auf der Einführfläche steht. Mit anderen Worten ist beispielsweise eine Verrundung einer Körperkante zwischen der Lagerfläche bzw. Lauffläche und der Stirnfläche der Lagerbüchse bzw. dem Rotor als konvexe Einführfläche zu verstehen.

Mit der konvexen Ausgestaltung der Einführfläche kann ein absatzfreier Übergang von der Einführfläche zur Lagerfläche der Lagerbüchse oder der Lauffläche der Welle geschaffen werden, wodurch ein verkantfreies Einführen der Welle in die Ausnehmung an der Lagerbüchse weiter unterstützt wird. Die konvex gewölbte Einführfläche weist vorzugsweise in Erstreckungsrichtung einen schrägen Verlauf mit einer sich ändernden Steigung auf. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass mit zunehmendem Abstand von der Stirnfläche an der Lagerbusche und/oder Welle die Steigung an der Einführfläche abnimmt. In einer bevorzugten Ausgestaltung genügt es, wenn die konvex gewölbte Einführfläche im Übergang zur Lager- oder Lauffläche eine Kante aufweist, wodurch die axiale Länge der Einführfläche verringert ist.

Vorzugsweise kann mit dem Vorsehen von Einführflächen an der Lagerbüchse und der Welle deren Länge in Richtung der Längsachse, auf die Hälfte der Länge einer sonst nur an einer Komponente des erfindungsgemäßen Folienlagers ausgebildeten Einführfläche verringert werden. Damit lässt sich der gleiche radiale Versatz ausgleichen, wobei die Breite der Lagerfläche der Lagerbüchse und der Lauffläche der Welle bei gleichbleibender Gesamtlänge vergrößert ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Folienlagers ist vorgesehen, dass die Lagerfolie ein Breitenmaß hat, das der Breite der Lagerfläche der Lagerbüchse entspricht. Die auf der Innenseite der Ausnehmung angeordnete Lagerfolie schließt mit ihren Seitenkanten direkt mit den jeweiligen Enden der Laufflächen der Lagerbüchse ab. Insbesondere mit der Ausgestaltung einer Einführfläche entlang eines Wellenabschnittes der Welle, insbesondere an einem Ende der Lauffläche, kann ein Absatz im Übergang von der Einführfläche an der Lagerbüchse zu der durch die radial vorspringende Lagerfolie erzeugten Lauffläche für die sich daran entlang bewegende Welle auf einfache Weise ausgeglichen werden.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Folienlagers hat die Lagerfolie ein Breitenmaß, das im Vergleich zum Breitenmaß der Lagerfläche der Lagerbüchse verkürzt ist. Damit ist unmittelbar im Übergang von der Einführfläche zur Lagerfläche der Lagerbüchse ein nach innen vorstehender Absatz durch die Seitenkante der an der Lauffläche der Lagerbüchse anliegenden Lagerfolie und eine damit verbundene sprunghafte Verringerung im freien Durchmesser der Ausnehmung vermieden. Speziell beim Einführen eines Wellenendes entlang der Einführfläche wird das Anschlägen einer Stirnfläche der in die Ausnehmung einzuschiebenden Welle vermieden, womit das Einführen einer Welle in die Lagerbüchse weiter vereinfacht ist. Vorzugsweise weist die Seitenkante der Lagerfolie einen Abstand zum Ende der an der Lagerbüchse ausgebildeten Lagerfläche von etwa 0,5 bis 2 mm auf. Die verkürzte Ausgestaltung der Lagerfolie zur Lagerfläche der Lagerbüchse ist zumindest auf der Seite der Lagerbüchse vorgesehen, welche zum Einführen der Welle bestimmt ist.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Lagerfolie an zumindest einer Stirnseite der Lagerbüchse derart zur Lagerfläche verkürzt, dass eine das Breitenmaß der Lagerfolie definierende Seitenkante mit dem schrägen Verlauf der Einführfläche fluchtet. Mit dem Anordnen der Seitenkante der Lagerfläche in einer Flucht zur Einführfläche ist das Einführen der Welle in die Lagerbüchse weiter vereinfacht. Eine derart im Abstand zum Ende der Lagerfläche an der Lagerbüchse angeordnete Seitenkante der Lagerfolie bildet eine Art die Einführfläche verlängernden Keil. Vorzugsweise variiert der Abstand der Seitenkante der Lagerfolie zum jeweils zugeordneten Ende der Lagerfläche der Lagerbüchse in Abhängigkeit vom gewählten Winkel a der Einführfläche oder dem Winkel der sich ändernden Steigung der Einführfläche im Übergang zur Lagerfläche.

Vorzugsweise sind mehrere Lagerfolien übereinander im Spalt zwischen der Lagerfläche der Lagerbüchse und der Lauffläche der Welle angeordnet. Mit Vorsehen von mehreren Lagerfolien innerhalb des Spaltes zwischen Lagerbüchse und Welle können durch die verschiedenen Lagerfolien vorzugsweise unterschiedliche Funktionen verwirklicht werden. Die außenseitig angeordnete Lagerfolie ist vorzugsweise als Federfolie ausgebildet. Diese beaufschlagt die Lauffläche der Welle, insbesondere vollumfänglich, in radialer Richtung mit einer Federkraft, so dass die Welle in der Ausnehmung in einem möglichst gleichmäßigen Abstand zur Lagerfläche der Lagerbüchse gehalten wird. Mit einer weiteren zwischen der Federfolie und der Lauffläche der Welle angeordneten Lauffolie wird vorzugsweise die Reibung zwischen der Lauffolie und der Lagerfolie beim Anlaufen der Welle so gering wie möglich gehalten.

Vorzugsweise werden bei Verwendung von zwei oder mehr Folien zumindest an der zum Einführen der Welle in die Lagerbüchse vorgesehenen Seite die Seitenkanten sämtlicher Lagerfolien verkürzt zum jeweils zugeordneten Ende der Lagerfläche der Lagerbüchse ausgestaltet. Vorzugsweise ist die unmittelbar mit der Lagerfläche der Lagerbüchse in Kontakt stehende Lagerfolie auf mindestens einer Seite um 0,5 bis 2 mm zur Breite der Lagerfläche der Lagerbüchse verkürzt. Eine weitere beispielsweise als Lauffolie ausgebildete Lagerfolie ist auf der entsprechenden Seite der Lagerbüchse um 0,5 bis 2 mm zur Breite der Lagerfolie verkürzt. Die Seitenkanten mehrerer Lagerfolien sind somit zueinander abgestuft.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Folienlagers hat die innenseitig angeordnete Lagerfolie ein inneres Breitenmaß BMI, das im Vergleich zu einem äußeren Breitenmaß BMa der außenseitig angeordneten Lagerfolie verkürzt ist, wobei vorzugsweise die Seitenkanten beider Lagerfolien und zumindest ein Endbereich der Lagerbüchse zur Einführfläche fluchtend angeordnet sind. Mit einer derartig erfindungsgemäßen Anordnung der Seitenkanten der Lagerflächen ist ein die Einführfläche verlängernder Einführbereich für die in der Lagerbüchse aufzunehmende Welle geschaffen. Die Seitenkanten mehrerer Lagerfolien bilden insbesondere einen an den Winkel der Einführfläche angepassten Keil zum vereinfachten Einschieben der Welle in die Ausnehmung der Lagerbüchse aus. Speziell das maschinelle Einführen einer Rotorwelle in die Lagerbüchse ist ohne ein Verklemmen beim Einführvorgang möglich.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Folienlagers sieht vor, dass an einer Stirnfläche der Lagerbüchse ein axial abstehendes Arretierelement angeordnet ist. Mithilfe eines direkt sichtbaren Arretierelements erfolgt eine Markierung des Endes der Lagerbüchse bewirkt, das zum Einführen der Welle bestimmt ist. Somit ist vermieden, dass eine zum Aufnehmen einer Welle vorgesehene Lagerbüchse mit ihrem falschen Ende in z. B. einen Lagerbock an einem Gehäuse eingesetzt wird. Sowohl für die Montage von Hand als auch für das maschinelle Einsetzen einer Welle in die Lagerbüchse ist mit dem Vorsehen eines Arretierelements, das vorzugsweise als Sicherungsstift ausgebildet ist, das Einsetzen einer Welle in eine dafür bestimmte Lagerbüchse weiter vereinfacht. Zudem ist mit dem an einer Stirnseite der Lagerbüchse abstehenden Arretierelement eine Arretierung der Lagerbüchse im Lagerbock in Drehrichtung der Welle bewirkt. Einem Mitdrehen der Lagerbüchse beim Antreiben der in der Lagerbüchse geführten Welle ist somit entgegengewirkt.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Lagerbock zum Aufnehmen eines Folienlagers, insbesondere eines Folienlagers nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem im Durchmesser abgestuften Durchgang, der zur Aufnahme der Lagerbüchse eingerichtet ist und der einen Abschnitt zum Einführen einer in die Lagerbüchse einzusetzenden Welle aufweist. Unter einem Lagerbock ist beispielsweise ein Teil eines die Lagerbüchse aufnehmenden Gehäuses zu verstehen. Damit ist ein Lagerbock nicht zwangsläufig eine separat zu anderen Komponenten einer den Lagerbock aufnehmenden Vorrichtung ausgebildete Komponente. Der Lagerbock kann aber auch ein separat ausgebildeter Bestandteil an einer Vorrichtung oder einem Gerät sein. Zudem kann die Lagerbüchse fester Bestandteil des Lagerbocks sein, sodass der Lagerbock selbst Teil des erfindungsgemäßen Folienlagers ist. Es weist dann vorzugsweise der Lagerbock wenigstens eine Einführfläche an seinem Durchgang auf, in den der Rotor/die Welle eingesetzt wird.

Der erfindungsgemäße Lagerbock löst die dem Folienlager zugrunde gelegte Aufgabe, indem der zum Einführen der Welle bestimmte Abschnitt des Durchgangs im Durchmesser an die Einführfläche an der im Lagerbock aufgenommenen Lagerbüchse angepasst ist. Somit weist ein am Lagerbock zum Aufnehmen der Welle ausgebildeter Durchgang einen Abschnitt mit einem Durchmesser auf, der mindestens so groß ist, wie das größte Maß der an einem Ende der in den Lagerbock einzusetzenden Lagerbüchse ausgebildeten Einführfläche. Insbesondere wird der Durchmesser des zum Hindurchführen der Welle am Lagerbock bestimmten Durchgangs in Abhängigkeit von der Länge des Durchgangs gewählt. Je länger dieser Abschnitt am Lagerbock ist, desto größer ist vorzugsweise der Durchmesser des benachbart zur Ausnehmung in der Lagerbüchse angeordneten Abschnitts zum Hindurchführen der Welle.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lagerbocks sieht vor, dass im Durchgang eine sich in axialer Richtung erstreckende und mit dem Arretierelement der Lagerbüchse in Wirkverbindung bringbare Ausnehmung vorgesehen ist. Die Ausnehmung im Inneren des Durchgangs schafft eine Möglichkeit zum Herstellen einer die Lagerbüchse in Drehrichtung der Welle sichernden Formschlussverbindung. Die Ausnehmung ist insbesondere an einer sich in radialer Richtung erstreckenden Wandfläche des Lagerbocks ausgebildet, welche insbesondere als Anlagefläche für die in axialer Richtung in den Lagerbock einzusetzende Lagerbüchse ausgebildet. Vorzugsweise ist am Lagerbock zum axialen Sichern der Lagerbüchse innerhalb des Durchgangs eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung für ein damit korrespondierendes Sicherungselement, insbesondere einen Innen- Sicherungsring, ausgebildet. Mit dem Vorsehen einer Vertiefung an der Mantelfläche des insbesondere zylindrisch ausgebildeten Durchgangs ist im Betrieb einer mit einer solchen Lagerbüchse ausgerichteten Vorrichtung dem axialen Herausbewegen der Lagerbüchse aus dem Lagerbock entgegengewirkt. Das Sicherungselement, das ein Innen-Sicherungsring sein kann, greift in die an der Mantelfläche des Durchgangs ausgebildete umlaufenden Nut ein. Ein solcher Innen-Sicherungsring wird insbesondere nach dem Einsetzen der Lagerbüchse im Durchgang am Lagerbock montiert. Der Sicherungsring wirkt vorzugsweise formschlüssig mit der Vertiefung am Durchgang des Lagerbocks zusammen.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Lageranordnung mit einem Folienlager, und einer drehbar um eine Längsachse in dem Folienlager gelagerte Welle, wobei das Folienlager eine Lagerbüchse mit einer zentralen Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung eine Lagerfläche zum drehbaren Lagern der Welle um die Längsachse aufweist, und mindestens einer in der Ausnehmung angeordneten Lagerfolie, welche dazu eingerichtet ist, einen Spalt zwischen sich und einer Lauffläche der Welle auszubilden, wobei die Lagerbüchse an zumindest einer Seite im Bereich ihrer Ausnehmung eine Einführfläche mit einem zur Längsachse schrägen Verlauf aufweist, und/oder die Welle einen innerhalb der Lagerbüchse angeordneten Wellenabschnitt aufweist, welcher eine Einführfläche mit einem zur Längsachse schrägen Verlauf aufweist.

Die zum erfindungsgemäßen Folienlager beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen sind zugleich auch bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Lagerbocks sowie der erfindungsgemäßen Lageranordnung. Zum erfindungsgemäßen Lagerbock beschriebene bevorzugte Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen, welche sich auf das Folienlager bzw. die Lageranordnung beziehen, sind zugleich bevorzugte Ausführungsformen des Folienlagers bzw. der Lageranordnung.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben. Die in der Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein, sofern sie sich technisch nicht widersprechen.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine Ansicht einer Rotor-Stator-Anordnung als Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Folienlager;

Fig.2: eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Folienlagers gemäß Fig.1 im Schnitt;

Fig. 3: eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Folienlagers;

Fig. 4: eine weitere Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Folienlagers;

Fig. 5: eine Ansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Folienlagers im Schnitt, und

Fig. 6: eine Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Lageranordnung vor dem Einsetzen eines Folienlagers in einen Lagerbock.

Fig. 1 zeigt eine Rotor-Stator-Anordnung 100 als ein mögliches Anwendungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Folienlager 1 (Fig. 2-5). Die Rotor-Stator-Anordnung 100 umfasst einen Stator 102 und einen relativ zum Stator 102 drehbeweglich aufgenommenen Rotor 104. Der Rotor 104 umfasst eine sich durch den Stator erstreckende Welle 6 innerhalb der wenigstens ein mit dem Stator 102 zusammenwirkender Magnet 106 angeordnet ist. Die Rotor- Stator-Anordnung 100 bildet vorliegend eine elektrische Maschine zum Erzeugen einer Drehbewegung des Rotors 104 aus.

Zu beiden Seiten des Stators 102 ist der Rotor 104 mithilfe von Folienlagern 1 , 1‘ gelagert. Die Folienlager 1 sind als Radiallager ausgebildet und bilden ein zweiteiliges bzw. zweigeteiltes Folienlager für den Rotor 104 aus. Zudem weisen die Folienlager 1 mindestens eine Lagerfolie 16 zum Lagern des Rotor 104 insbesondere in radialer Richtung zu seiner Längsachse L auf.

An mindestens einem Ende der Welle 6 des Rotors 102 ist ein Verdichterrad 108 angeordnet, das mithilfe der Rotor-Stator-Anordnung 100 in Drehbewegung versetzt wird. In der vorliegend gezeigten Ausführung ist an jedem Ende der Welle 6 des Rotors 104 ein Verdichterrad 108 angeordnet. Vorzugsweise wird mithilfe der vorliegend gezeigten Rotor-Stator-Anordnung 100 ein zweistufiger Verdichter ausgebildet, oder eine Verdichter-Expander-Anordnung.

Ferner weist die Rotor-Stator-Anordnung 100 vorzugsweise wenigstens ein (nicht näher gezeigtes) Axialluftlager auf, etwa ein Folienlager oder ein Spiralrillenlager. Mithilfe des Axialluftlagers wird der Rotor 104 in axialer Position zum Stator 102 der Anordnung 100 berührungslos gegen Axialkräfte abgestützt.

Fig. 2 zeigt ein Folienlager 1 der Rotor-Stator-Anordnung 100 aus Fig.1 , welches eine Lagerbüchse 2 mit einer zentralen Ausnehmung 4 und eine sich entlang einer Längsachse L der Ausnehmung 4 erstreckende, drehbar gelagerte Welle 6 aufweist. Die Lagerbüchse 2 hat eine Lagerfläche 8, welche die Ausnehmung 4 an der Lagerbüchse 2 definiert.

Die Welle 6 weist einen in der Ausnehmung 4 der Lagerbüchse 2 aufgenommenen Wellenabschnitt 10 auf, der eine Lauffläche 12 hat. Zwischen der Lagerfläche 8 der Lagerbüchse 2 und der Lauffläche 12 der Welle 6 ist ein Spalt 14 ausgebildet, in dem mindestens eine Lagerfolie 16, 16' angeordnet ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung sind insbesondere zwei Lagerfolien 16, 16' im Spalt 14 zwischen der Welle 6 und der Lagerbüchse 2 angeordnet.

Um insbesondere das Einführen der Welle 6 mit ihrem Wellenabschnitt 10 in die Ausnehmung 4 der Lagerbüchse 12 zu vereinfachen, weist in der vorliegenden Ausführungsform zumindest die Lagerbüchse 2 an beiden Enden jeweils eine Einführfläche 18 auf, die einen zur Lagerfläche 8 an der Ausnehmung 4 schrägen Verlauf hat. Unter “schräg“ ist vorliegend ungleich parallel zu Längsachse L zu verstehen.

In einer möglichen Ausführungsform weist die Welle 6 optional entlang ihres Wellenabschnittes 10 wenigstens eine Einführfläche 18' auf, welche einen zur Lauffläche 12 an der Welle 6 schrägen Verlauf hat. In der in Fig.2 gezeigten Ausführung sind Einführflächen an jedem Ende der Lauffläche 12 der Welle 6 vorgesehen. Dadurch kann die Welle 6 wie auch die Lagerbüchse 2 von beiden Seiten aus mit der jeweils anderen Komponente des Folienlagers 1 in Wirkverbindung gebracht werden.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführung sind insbesondere zwei Lagerfolien 16,16' im Spalt 14 zwischen der Welle 6 und der Lagerbüchse 2 angeordnet. In der vorliegenden Ausführungsform haben beide Lagerfolien 16, 16' vorzugsweise ein inneres Breitenmaß BMI bzw. ein äußeres Breitenmaß BMa, welche jeweils der Breite B der Lagerfläche 8 der Lagerbüchse 2 entsprechen.

Die Einführfläche 18' an der Welle 6 ist insbesondere konvex gewölbt. Damit kann der in dieser Ausführung etwa gleichgroßen Breite der Lagerfolien 16, 16' und der Lagerfläche 8 der Ausnehmung 4 entgegengewirkt werden. Beim Einführen der Welle 6 in die Ausnehmung 4 der Lagerbüchse 2 kann das Wellenende durch die Wölbung an der Einführfläche 18' der Welle 6 einfach an dem durch die Seitenkanten 22, 22' der Lagerfolien 16, 16' erzeugten Absatz abgleiten. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Folienlagers 1 , welches eine identisch zu der in Fig. 2 ausgebildete Lagerbüchse 2 umfasst. Die Einführflächen 18 an der Lagerbüchse 2 sind als um laufende Fasen ausgebildet und erstrecken sich zwischen der Lagerfläche 8 und einer jeweils das Ende der Lagerbüchse 2 definierenden Stirnfläche 20.

Die Einführflächen 18 weisen, bezogen auf die Längsachse L der Lagerbüchse 2, einen schrägen Verlauf mit einem Winkel a von kleiner 45°, vorzugsweise etwa 30° auf.

Die Lagerfolien 16, 16' im Spalt 14 zwischen der in Fig. 3 gezeigten Welle 6' und der Lagerbüchse 2 haben ein inneres Breitenmaß BMi bzw. ein äußeres Breitenmaß BMa, die jeweils im Vergleich zur Breite B der Lagerfläche 8 an der Lagerbüchse 2 verringert sind. Vorzugsweise weist die mit der Lauffläche 12 der Welle 6' in Kontakt stehende innere Lagerfolie 16' ein inneres Breitenmaß BMI auf, das zum äußeren Breitenmaß BMa der mit der Lagerfläche 8 der Lagerbüchse 2 in Kontakt stehenden äußeren Lagerfolie 16 nochmals verringert ist.

Die Lagerfolien 16, 16' sind, gewissermaßen als Referenzmaß, mit ihren Breitenmaßen BML BMa derart auf die Breite B der Lagerfläche 8 und den Winkel a der Einführfläche 18 bezogen auf die Längsachse L angepasst, dass die Lagerfolien 16, 16' mit ihren das Breitenmaß BMI, BMa jeweils definierenden Seitenkanten 22 in einer Flucht mit dem schrägen Verlauf der Einführfläche 18 an der Lagerbüchse 2 liegen.

Vorzugsweise bilden die verkürzt ausgebildeten Lagerfolien 16, 16' mit ihren Seitenkanten 22, 22' eine den Verlauf der Einführflächen 18 an der Lagerbüchse 2 verlängernden Keil aus. Damit kann an der in der Lagerbüchse 2 aufgenommenen Welle 6' auf die Ausgestaltung einer Einführfläche 18‘, wie in Fig. 2 gezeigt, verzichtet werden. Anstelle der zwei im Spalt 14 zwischen der Welle 6 und Lagerbüchse 2 angeordneten Lagerfolien 16, 16' ist in anderen bevorzugten Ausführungsformen nur eine Lagerfolie 16 angeordnet. Die eine Lagerfolie 16 kann ein Breitenmaß BM haben, das der Breite B der Lagerfläche 8 der Lagerbüchse 2 entspricht oder in einer alternativen Ausführung auch gegenüber der Lagerfläche 8 an der Lagerbüchse 2 verkürzt ausgebildet ist.

Fig. 4 zeigt eine mögliche, dritte Ausführungsform eines Folienlagers 1 ' mit einer Lagerbüchse 2‘, welche anstelle von jeweils einer Einführfläche an beiden Enden der Lagerbüchse nur auf einer Seite der Lagerbüchse 2' eine solche Einführfläche 18 hat. An der gegenüberliegenden Seite ist eine übliche Ausgestaltung der Lagerbüchse 2 mit einer direkt an die Stirnfläche 20 angrenzenden Lagerfläche 8 vorgesehen. Mit der einseitigen Ausgestaltung der Einführfläche 18 ist der Einführbereich für die darin aufgenommene Welle 6 fest definiert.

Ähnlich wie in Fig. 2 weisen die beiden Lagerfolien 16, 16' ein Breitenmaß BMI, BMa auf, das jeweils der Breite B der Lagerfläche 8 entspricht. Anstelle der zwei gezeigten Lagerfolien kann/können im Spalt 14 auch nur eine Lagerfolie oder auch mehr als zwei Lagerfolien angeordnet sein.

Die an nur einer Seite der Lagerbüchse 2' ausgebildete Einführfläche 18 ist wiederum als umlaufende Fase ausgebildet, welche zur Längsachse L der Lagerbüchse 2' in einem Winkel von vorzugsweise 30° verläuft. Die Einführfläche 18 an der Lagerbüchse 2' weist einen in ihrer Erstreckungsrichtung im axialen Querschnitt ebenen Verlauf auf, also einen konstanten Fasenwinkel. Die in der Lagerbüchse 2' aufgenommene Welle 6 hat mindestens an einem, insbesondere an beiden Enden des Wellenabschnittes 10 eine Einführfläche 18' mit einer im axialen Querschnitt konvex gewölbten Fasenfläche.

An der mit der Einführfläche 18 versehenen Stirnfläche 20 ist ein an der Stirnfläche 20 der Lagerbüchse 2 axial abstehendes Arretierelement 24 angeordnet. Das Arretierelement 24, vorliegend ein Zylinderstift, dient zum Arretieren der Lagerbüchse 2‘ in einem die Lagerbüchse 2‘ aufnehmenden Lagerbock 30, Fig. 6, wodurch ein Mitbewegen der Lagerbüchse 2‘ mit der innerhalb der Lagerbüchse in eine Drehbewegung versetzten Welle 6 vermieden wird.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Folienlagers 1 ‘ gezeigt, das eine Lagerbüchse 2‘ und eine Welle 6‘ aufweist. Im Spalt 14 zwischen der Lagerbüchse 2‘ und der Welle 6‘ sind ähnlich wie in der in Fig. 3 gezeigte Ausführung Lagerfolien 16, 16' angeordnet. Die Lagerfolien 16, 16' sind zumindest auf der als einseitiger Einführbereich ausgebildeten Seite der Lagerbüchse 2' bezogen auf die durch die Einführfläche 18 begrenzte Lagerfläche 8 verkürzt ausgebildet. Die außenseitig angeordnete Lagerfolie 16 ist verkürzt zur Breite B der Lagerfläche 8 der Lagerbüchse 2' und die innenseitig angeordnete Lagerfolie 16' ist im Vergleich zur Lagerfolie 16 wiederum verkürzt. Die Seitenkanten 22, 22' der Lagerfolien 16, 16' weisen eine abgestufte Ausgestaltung auf.

Vorzugsweise weisen die Lagerfolien 16, 16' ein Breitenmaß BM auf, derart, dass die Seitenkanten 22, 22' an der dem Einführbereich entgegengesetzten Ende der Lagerbüchse 2' mit der Stirnfläche 20 fluchten und die Seitenkanten 22, 22' im Einführbereich für die Welle 6' zum schrägen Verlauf der an der Lagerbüchse 2' ausgebildeten Einführfläche 18 fluchten.

Im Einführbereich für die Welle 6' ist durch die Einführfläche 18 sowie die versetzt zueinander angeordneten Seitenkanten der übereinander angeordneten Lagerfolien 16, 16' ein Keil für ein vereinfachtes Einführen der Welle 6' in die Ausnehmung 4 an der Lagerbüchse 2' ausgebildet. Die in der Lagerbüchse 2' aufgenommenen Welle 6' benötigt keine Einführfläche 18‘.

Fig. 6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Lageranordnung 130 mit wenigstens einem Lagerbock 30 zum Aufnehmen eines in den Ausführungen gemäß Fig. 2 bis Fig. 5 gezeigten Folienlagers 1 , 1 ' bestehend aus einer Lagerbüchse 2, 2' und einer in der Lagerbüchse drehbar gelagerten Welle 6, 6‘.

Der Lagerbock 30 weist einen im Durchmesser abgestuften Durchgang 32 auf, innerhalb dessen die Lagerbüchse 2, 2' anordenbar ist. Ferner ist der Lagerbock 30 zum Hindurchführen einer in die Lagerbüchse 2, 2' einzusetzenden Welle 6, 6' eingerichtet. Der Lagerbock 30 weist einen zum Hindurchführen der Welle 6, 6' bestimmten Abschnitt 34 am Durchgang 32 auf, der hinsichtlich seines Durchmessers an die Abmessungen der an der Lagerbüchse 2 ausgebildeten Einführfläche 18 angepasst ist.

Im Durchgang 32, insbesondere an der sich in radialer Richtung erstreckenden Wandfläche 36, ist eine sich in axialer Richtung erstreckende und mit dem an der Lagerbüchse 2' angeordneten Arretierelement 24 in Wirkverbindung bringbare Ausnehmung 38 vorgesehen. Das Arretierelement 24 wird mit Einführen der Lagerbüchse 2' in den Durchgang 32 am Lagerbock 30 in die Ausnehmung 38 eingeschoben und bildet mit der Ausnehmung eine Formschlussverbindung aus. Damit wird einem Mitdrehen der Lagerbüchse 2, 2' zusammen mit einer in der Lagerbüchse aufgenommenen, in eine Drehbewegung versetzten Welle 6,6' entgegengewirkt.

In einer möglichen Ausführung der Lageranordnung 130 weist der Lagerbock 30 eine in Umfangsrichtung verlaufende Vertiefung 40 auf, die zum Aufnehmen eines nicht näher gezeigten Sicherungselementes eingerichtet ist, wodurch die Lagerbüchse 2' innerhalb des Durchgangs 32 in axialer Richtung gesichert wird.

Die Einführfläche 18, 18' an der Lagerbüchse 2, 2' und der Welle 6, 6' im Vergleich zu den übrigen Teilen/Bereichen an Lagerbüchse und Welle überproportional groß dargestellt, um den eigentlichen Erfindungsgedanken besser zu erläutern. Wie insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Lagerbock 30 im Vergleich zur Lagerbüchse 2‘, welche innerhalb des Durchgangs 32 am Lagerbock 30 aufzunehmen ist, in verkleinertem Maßstab dargestellt.

Gleiche oder ähnliche Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):

1 , 1 ‘ Fohenlager

2, 2‘ Lagerbüchse

4 Ausnehmung

6, 6‘ Welle

8 Lagerfläche

10 Wellenabschnitt

12 Lauffläche

14 Spalt

16 äußere Lagerfolie

16‘ innere Lagerfolie

18, 18‘ Einführfläche

20 Stirnfläche

22, 22‘ Seitenkante

24 Arretierelement

30 Lagerbock

32 Durchgang

34 Abschnitt

36 Wandfläche

38 Ausnehmung

40 Vertiefung

100 Rotor-Stator-Anordnung

102 Stator

104 Rotor

106 Magnet

108 Verdichterrad

130 Lageranordnung

B Breite Lagerfläche

BM Breitenmaß Lagerfolie:

BMI inneres Breitenmaß

BlVIa äußeres Breitenmaß

L Längsachse a Winkel