DE102018112182B3 - Baugruppe aus Stator und Rotor mit gesicherter Lagerung und Verfahren zum Zusammenbau und zur Demontage der Baugruppe - Google Patents

Baugruppe aus Stator und Rotor mit gesicherter Lagerung und Verfahren zum Zusammenbau und zur Demontage der Baugruppe Download PDF

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Abstract

Aufgabe: Die Vorrichtung aus Stator und Rotor soll einen Einbau des Sicherungsrings ermöglichen, wenn das Lagerschild des Stators mit einem Sackloch zur Aufnahme der Lagerung des Rotors ausgebildet ist. Auch sollen Verfahren zur Montage und zur Demontage des Rotors beschrieben werden.Lösung: Ein Lagersitz (5) in einem Lagerschild (25) des Stators (2) für einen Außenring (6) des Wälzlagers (4) ist als Sackloch (7) ausgebildet und weist eine Nut (8) auf, in die ein Sicherungsring (9) eingreift, der im entspannten Zustand den Außenring (6) des Wälzlagers einseitig axial festlegt, wobei der Innendurchmesser (10) des Sicherungsrings (9) kleiner ist als der Außendurchmesser (11) des Rotors (3), und wobei der Rotor (3) eine Mehrzahl von axialen Durchgangsbohrungen (12) aufweist, und wobei die Durchgangsbohrungen (12) ausreichend große Durchmesser und geeignete Abstände zueinander aufweisen, damit ein Haltewerkzeug (13) mit Stiften (19) die Durchgangsbohrungen (12) durchdringen kann und in den Sicherungsring (9) in seinem gespannten Zustand eingreifen kann.Anwendung: Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Elektromotoren, Pumpen und Pumpenaggregaten anwendbar, die aus einem Elektromotor und einer Pumpe bestehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe aus einem Stator und einem Rotor entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, sowie Verfahren zum Zusammenbau und zur Demontage von Stator und Rotor.
  • Stand der Technik:
  • Baugruppen von Stator und Rotor sind weit verbreitet, beispielsweise als Elektromotoren und als Pumpen. Dabei ist es häufig anzutreffen, dass der Rotor mittels eines Wälzlagers im Stator gelagert ist, wobei meist das Wälzlager in einem Bauteil des Stators gelagert ist, beispielsweise in einem Lagerschild oder in einer Buchse, die Teil des Lagerschildes ist. Wenn dieses im Lagerschild gelagerte Wälzlager das axiale Festlager der Lagerung ist, ist sein Innenring und Außenring axial festzusetzen, beispielsweise durch einen Sicherungsring.
  • Dazu ist bei bekannten Ausführungen der Sicherungsring zum Festsetzen des Außenrings von außen zugänglich, beispielsweise durch einen abnehmbaren Deckel im Lagerschild. Damit wird eine weitere Dichtstelle vorgegeben und die Ausführung des Lagerschilds erheblichen Einschränkungen unterworfen.
  • So offenbart die DE 10 2012 220 522 A1 ein Hydraulikaggregat einer Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage mit einem Elektromotor zum Antrieb einer Hydraulikpumpe, die in einem Hydraulikblock untergebracht ist, an dem der Elektromotor befestigt ist.
  • Aufgabe:
  • Es sollen geeignete Ausführungen des Sicherungsrings und des Rotors beschrieben werden, die einen Einbau des Sicherungsrings ermöglichen, wenn das Lagerschild mit einem Sackloch zur Aufnahme der Lagerung des Rotors ausgebildet ist. Dazu sollen Verfahren zur Montage und zur Demontage des Rotors beschrieben werden.
  • Lösung:
  • Die auf die Vorrichtung gerichteten Aufgaben werden durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 3 angegeben, die Ansprüche 4 bis 7 beschreiben Verfahren zum Zusammenbau und zur Demontage der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Die erfindungsgemäße Baugruppe besteht mindestens aus einem Stator und einem Rotor, wobei der Rotor in dem Stator direkt oder indirekt mindestens in einem Wälzlager radial und axial gelagert ist. Eine indirekte Lagerung erfolgt beispielsweise in einem Lagerschild des Stators, wobei auch das Lagerschild aus mehreren Bauteilen bestehen kann. Erfindungsgemäß ist ein Lagersitz in einem Lagerschild des Stators für einen Außenring des Wälzlagers als Sackloch ausgebildet und weist eine Nut auf, in die ein elastisch verformbarer Sicherungsring eingreift, der im entspannten Zustand den Außenring des Wälzlagers einseitig axial festlegt. Dabei ist jederzeit der Innendurchmesser des Sicherungsrings kleiner ist als der Außendurchmesser des Rotors, daher kann der Sicherungsring nicht über den Rotor hinweg gefügt werden. Der Rotor enthält eine Mehrzahl von axialen Durchgangsbohrungen, die ausreichend große Durchmesser und geeignete Abstände zueinander aufweisen, damit bei dem Zusammenbau von Stator und Rotor ein Haltewerkzeug mit Stiften die Durchgangsbohrungen durchdringen kann und in den Sicherungsring in seinem gespannten Zustand eingreifen kann.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausführung ist der Sicherungsring als flacher Blechring ausgeführt, der zwei Spannbohrungen und mindestens zwei radial einander gegenüber angeordnete Hilfsbohrungen aufweist, wobei die Hilfsbohrungen im gespannten Zustand des Sicherungsrings mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen des Rotors fluchten.
  • In einer zweiten Ausführung ist der Sicherungsring als Drahtring ausgeführt, der zwei Ausbuchtungen nahe der Drahtenden und mindestens zwei weitere Ausbuchtungen aufweist, die im gespannten Zustand des Sicherungsrings mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen des Rotors fluchten.
  • Zum Zusammenbau der Baugruppe aus dem Stator und dem Rotor wird ein Sicherungsring vor dem Zusammenbau mittels eines Spannwerkzeugs auf einen Durchmesser gespannt, der kleiner ist als der Lagersitz in dem Lagerschild im Stator. In diesem gespannten Zustand wird der Sicherungsring von einem Haltewerkzeug gehalten, das mit seinen Stiften den Rotor durch eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen durchdringt. Nach dem Fügen des Rotors in den Stator wird das Haltewerkzeug aus dem Rotor gezogen, wobei der Sicherungsring freigegeben wird und sich auf seinen ungespannten Durchmesser ausdehnt. Dabei dringt der Sicherungsring teilweise in eine Nut ein, die in dem Lagersitz in dem Lagerschild des Stators angeordnet ist.
  • Das Verfahren zum Zusammenbau der Baugruppe aus Stator und Rotor kann verbessert werden, wenn das Haltewerkzeug mit einer Mehrzahl von Stiften mindestens zwei Stifte aufweist, die an ihrem vorderen Ende Verjüngungen zeigen, mit denen sie in die Hilfsbohrungen des Sicherungsrings eingreifen. Dabei sind mindestens zwei andere Stifte des Haltewerkzeugs kürzer und weisen keine Verjüngungen auf. Im Zuge des Zusammenbaus werden nach dem Fügen des Rotors in den Stator alle Stifte des Haltewerkzeugs gleichzeitig aus den Durchgangsbohrungen gezogen, wobei dann der Sicherungsring an einer axialen Position freigegeben wird, die durch einen Anschlag am Rotor vorgegeben ist.
  • Das Verfahren zum Zusammenbau der Baugruppe lässt sich weiter verbessern, wenn im Zuge des Zusammenbaus nach dem Fügen des Rotors in den Stator zunächst nur die Stifte des Haltewerkzeugs mit den Verjüngungen aus den Durchgangsbohrungen gezogen werden, wobei dann der Sicherungsring an einer axialen Position freigegeben wird, die durch die noch nicht gezogenen Stifte ohne Verjüngungen bestimmt ist.
  • Das Verfahren zum Zusammenbau der Baugruppe lässt sich auch verbessern, wenn der Lagerschild eine erste Fase und der Sicherungsring eine zweite Fase aufweisen, wobei im Zuge des Zusammenbaus bei dem Fügen des Rotors in den Stator durch das Zusammenwirken der ersten Fase des Lagerschilds mit der zweiten Fase des Sicherungsrings der Sicherungsring weiter auf einen geringfügig kleineren Durchmesser gespannt wird, damit die in den Sicherungsring eingreifenden Stifte entlastet werden. Damit wird ein Verschleiß der verjüngten Stifte vermieden.
  • Zur Demontage der Baugruppe aus dem Stator und dem Rotor, die nach einem der oben beschriebenen Verfahren zusammengebaut wurde, weist der Lagersitz vorteilhafterweise eine Mehrzahl von radialen Bohrungen auf, die in die Nut münden und jeweils Passstifte enthalten, die durch Presspassungen in ihrer Lage gehalten sind. Vor der Demontage werden die Passstifte mittels eines Treibwerkzeugs so viel tiefer eingeschlagen, dass sie den Sicherungsring elastisch auf einen Durchmesser verformen, der kleiner ist als der innere Durchmesser des Lagersitzes. Nach der Verformung des Sicherungsrings wird dabei der Rotor aus dem Stator gezogen.
  • Anwendung:
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Elektromotoren, Pumpen und Pumpenaggregaten anwendbar, die aus einem Elektromotor und einer Pumpe bestehen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt die erfindungsgemäße Baugruppe ohne den Stator, aber mit dem Haltewerkzeug für den Sicherungsring in einer Schnittdarstellung.
    • 2 zeigt den Sicherungsring in der Ausführung als flacher Blechring
    • 3 zeigt den Sicherungsring in der Ausführung als Drahtring
    • 4 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung der Lagerung nach dem Fügen und vor dem Herausziehen der Stifte des Haltewerkzeugs.
  • Beispielhafte Beschreibung:
  • In der Baugruppe (1) gemäß 1 aus einem nicht dargestellten Stator (2) und einem Rotor (3) ist der Rotor (3) in dem Stator (2) in einem Wälzlager (4) radial und axial gelagert. In einem Lagerschild (25) des Stators (2) ist ein Lagersitz (5) für einen Außenring (6) des Wälzlagers (4) als Sackloch (7) ausgebildet und weist eine Nut (8) auf, in die ein Sicherungsring (9) eingreift, der im entspannten Zustand den Außenring (6) des Wälzlagers einseitig axial festlegt. Dabei ist der Innendurchmesser (10) des Sicherungsrings (9) kleiner als der Außendurchmesser (11) des Rotors (3). Der Rotor (3) weist eine Mehrzahl von axialen Durchgangsbohrungen (12) auf und die Durchgangsbohrungen (12) weisen ausreichend große Durchmesser und geeignete Abstände zueinander auf, damit ein Haltewerkzeug (13) mit Stiften (19) die Durchgangsbohrungen (12) durchdringen kann und in den Sicherungsring (9) in seinem gespannten Zustand eingreifen kann.
  • In der ersten Ausführung gemäß 2 ist der Sicherungsring (9) als flacher Blechring ausgeführt, der zwei Spannbohrungen (14, 14') aufweist und mindestens zwei radial gegenüber angeordnete Hilfsbohrungen (15, 15') enthält, wobei die Hilfsbohrungen (15, 15') im gespannten Zustand des Sicherungsrings (9) mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen (12) des Rotors (3) fluchten. In der zweiten Ausführung gemäß 3 ist der Sicherungsring (9) als Drahtring ausgeführt, mit zwei Ausbuchtungen (16, 16') nahe der Drahtenden und mit mindestens zwei weiteren Ausbuchtungen (17, 17'), die im gespannten Zustand des Sicherungsrings (9) mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen (12) des Rotors (3) fluchten.
  • Die vergrößerte Schnittdarstellung 4 verdeutlich den Fügevorgang des Sicherungsrings und die mögliche Demontage.
  • Der Sicherungsring (9) wird vor dem Zusammenbau von Stator (2) und Rotor (3) mittels eines nicht dargestellten Spannwerkzeugs (18) auf einen Durchmesser gespannt, der kleiner ist als ein Lagersitz (5) in einem Lagerschild (25) im Stator (2), und in diesem gespannten Zustand wird er von einem Haltewerkzeug (13) gehalten, das den Rotor (3) durch eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen (12) durchdringt.
  • Nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) wird das Haltewerkzeug (13) aus dem Rotor (3) gezogen, wobei der Sicherungsring (9) freigegeben wird und sich auf seinen ungespannten Durchmesser ausdehnt und dabei teilweise in eine Nut (8) eindringt, die in einem Lagersitz (5) in dem Lagerschild (25) des Stators (2) angeordnet ist.
  • Das Haltewerkzeug (13) weist eine Mehrzahl von Stiften (19) auf, wobei mindestens zwei Stifte (19) an ihrem vorderen Ende Verjüngungen (23) aufweisen, mit denen sie in Hilfsbohrungen (15) des Sicherungsrings (9) eingreifen. Dabei sind mindestens zwei andere Stifte (19) kürzer und weisen keine Verjüngungen (23) auf. Im Zuge des Zusammenbaus werden nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) alle Stifte (19) des Haltewerkzeugs (13) gleichzeitig aus den Durchgangsbohrungen (12) gezogen, wobei dann der Sicherungsring (9) an einer axialen Position freigegeben wird, die durch einen nicht dargestellten Anschlag (24) am Rotor (3) vorgegeben ist. Alternativ dazu werden im Zuge des Zusammenbaus nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) zunächst nur die Stifte (19) des Haltewerkzeugs (13) mit den Verjüngungen (23) aus den Durchgangsbohrungen (12) gezogen. Dabei wird dann der Sicherungsring (9) an einer axialen Position freigegeben, die durch die noch nicht gezogenen Stifte (19) ohne Verjüngungen (23) bestimmt ist.
  • Der Lagerschild (25) weist eine erste Fase (26) und der Sicherungsring (9) eine zweite Fase (27) auf, damit im Zuge des Zusammenbaus bei dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) durch das Zusammenwirken der ersten Fase (26) des Lagerschilds mit der zweiten Fase (27) des Sicherungsrings (9) der Sicherungsring (9) weiter auf einen kleineren Durchmesser gespannt wird, wobei die in den Sicherungsring (9) eingreifenden Stifte (19) entlastet werden.
  • Zur Demontage der Baugruppe (1) weist der Lagersitz (5) eine Mehrzahl von radialen Bohrungen (20) auf, die in die Nut (8) münden und jeweils Passstifte (21) enthalten, die durch Presspassungen in ihrer Lage gehalten sind, wobei vor der Demontage die Passstifte (21) mittels eines Treibwerkzeugs (22) so viel tiefer eingeschlagen werden, dass sie den Sicherungsring (9) elastisch auf einen Durchmesser verformen, der kleiner ist als der innere Durchmesser des Lagersitzes (5). Nach der Verformung des Sicherungsrings (9) wird der Rotor (3) aus dem Stator (2) gezogen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Baugruppe
    2.
    Stator
    3.
    Rotor
    4.
    Wälzlager
    5.
    Lagersitz
    6.
    Außenring
    7.
    Sackloch
    8.
    Nut
    9.
    Sicherungsring
    10.
    Innendurchmesser
    11.
    Außendurchmesser
    12.
    Durchgangsbohrung
    13.
    Haltewerkzeug
    14.
    Spannbohrung
    15.
    Hilfsbohrung
    16.
    Ausbuchtung
    17.
    Ausbuchtung
    18.
    Spannwerkzeug
    19.
    Stift
    20.
    Radiale Bohrung
    21.
    Passstift
    22.
    Treibwerkzeug
    23.
    Verjüngung
    24.
    Anschlag
    25.
    Lagerschild
    26.
    Fase
    27.
    Fase

Claims (8)

  1. Baugruppe (1) mindestens aus einem Stator (2) und einem Rotor (3), wobei der Rotor (3) in dem Stator (2) direkt oder indirekt mindestens in einem Wälzlager (4) radial und axial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagersitz (5) in einem Lagerschild (25) des Stators (2) für einen Außenring (6) des Wälzlagers (4) als Sackloch (7) ausgebildet ist und eine Nut (8) aufweist, in die ein Sicherungsring (9) eingreift, der im entspannten Zustand den Außenring (6) des Wälzlagers einseitig axial festlegt, wobei der Innendurchmesser (10) des Sicherungsrings (9) kleiner ist als der Außendurchmesser (11) des Rotors (3) und wobei der Rotor (3) eine Mehrzahl von axialen Durchgangsbohrungen (12) aufweist und wobei die Durchgangsbohrungen (12) ausreichend große Durchmesser und geeignete Abstände zueinander aufweisen, damit ein Haltewerkzeug (13) mit Stiften (19) die Durchgangsbohrungen (12) durchdringen kann und in den Sicherungsring (9) in seinem gespannten Zustand eingreifen kann.
  2. Baugruppe (1) aus Stator (2) und Rotor (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (9) als flacher Blechring ausgeführt ist, zwei Spannbohrungen (14, 14') aufweist und mindestens zwei radial gegenüber angeordnete Hilfsbohrungen (15, 15') aufweist, wobei die Hilfsbohrungen (15, 15') im gespannten Zustand des Sicherungsrings (9) mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen (12) des Rotors (3) fluchten.
  3. Baugruppe (1) aus Stator (2) und Rotor (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (9) als Drahtring ausgeführt ist, zwei Ausbuchtungen (16, 16') nahe der Drahtenden aufweist und mindestens zwei weitere Ausbuchtungen (17, 17') aufweist, die im gespannten Zustand des Sicherungsrings (9) mit mindestens zwei der Durchgangsbohrungen (12) des Rotors (3) fluchten.
  4. Verfahren zum Zusammenbau einer Baugruppe (1) mindestens aus einem Stator (2) und einem Rotor (3), wobei der Rotor (3) in dem Stator (2) direkt oder indirekt mindestens in einem Wälzlager (4) radial und axial gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sicherungsring (9) vor dem Zusammenbau von Stator (2) und Rotor (3) mittels eines Spannwerkzeugs (18) auf einen Durchmesser gespannt wird, der kleiner ist als ein Lagersitz (5) in einem Lagerschild (25) im Stator (2), und in diesem gespannten Zustand von einem Haltewerkzeug (13) gehalten wird, das den Rotor (3) durch eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen (12) durchdringt, und dass nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) das Haltewerkzeug (13) aus dem Rotor (3) gezogen wird, wobei der Sicherungsring freigegeben wird und sich auf seinen ungespannten Durchmesser ausdehnt und dabei teilweise in eine Nut (8) eindringt, die in einem Lagersitz (5) in dem Lagerschild (25) des Stators (2) angeordnet ist.
  5. Verfahren zum Zusammenbau einer Baugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltewerkzeug (13) eine Mehrzahl von Stiften (19) aufweist, wobei mindestens zwei Stifte (19) an ihrem vorderen Ende Verjüngungen (23) aufweisen, mit denen sie in Hilfsbohrungen (15) des Sicherungsrings (9) eingreifen und wobei mindestens zwei andere Stifte (19) kürzer sind und keine Verjüngungen (23) aufweisen, und wobei im Zuge des Zusammenbaus nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) alle Stifte (19) des Haltewerkzeugs (13) gleichzeitig aus den Durchgangsbohrungen (12) gezogen werden, wobei dann der Sicherungsring (9) an einer axialen Position freigegeben wird, die durch einen Anschlag (24) am Rotor (3) vorgegeben ist.
  6. Verfahren zum Zusammenbau einer Baugruppe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltewerkzeug (13) eine Mehrzahl von Stiften (19) aufweist, wobei mindestens zwei Stifte (19) an ihrem vorderen Ende Verjüngungen (23) aufweisen, mit denen sie in Hilfsbohrungen (15) des Sicherungsrings (9) eingreifen und wobei mindestens zwei andere Stifte (19) kürzer sind keine Verjüngungen (23) aufweisen, und wobei im Zuge des Zusammenbaus nach dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) zunächst nur die Stifte (19) des Haltewerkzeugs (13) mit den Verjüngungen (23) aus den Durchgangsbohrungen (12) gezogen werden, wobei dann der Sicherungsring (9) an einer axialen Position freigegeben wird, die durch die noch nicht gezogenen Stifte (19) ohne Verjüngungen (23) bestimmt ist.
  7. Verfahren zum Zusammenbau einer Baugruppe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerschild (25) eine erste Fase (26) und der Sicherungsring (9) eine zweite Fase (27) aufweist, wobei im Zuge des Zusammenbaus bei dem Fügen des Rotors (3) in den Stator (2) durch das Zusammenwirken der ersten Fase (26) des Lagerschilds mit der zweiten Fase (27) des Sicherungsrings (9) der Sicherungsring (9) weiter auf einen kleineren Durchmesser gespannt wird, wobei die in den Sicherungsring (9) eingreifenden Stifte (19) entlastet werden.
  8. Verfahren zur Demontage einer Baugruppe (1) mindestens aus einem Stator (2) und einem Rotor (3), die nach einem der Verfahren entsprechend den Ansprüchen 4 bis 7 zusammengebaut wurde, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersitz (5) eine Mehrzahl von radialen Bohrungen (20) aufweist, die in die Nut (8) münden und jeweils Passstifte (21) enthalten, die durch Presspassungen in ihrer Lage gehalten sind, wobei vor der Demontage die Passstifte mittels eines Treibwerkzeugs (22) so viel tiefer eingeschlagen werden, dass sie den Sicherungsring (9) elastisch auf einen Durchmesser verformen, der kleiner ist als der innere Durchmesser des Lagersitzes (5), und wobei nach der Verformung des Sicherungsrings (9) der Rotor (3) aus dem Stator (2) gezogen wird.
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