DE9111191U1

DE9111191U1 - Kreisellagerung

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Publication number: DE9111191U1
Application number: DE9111191U
Authority: DE
Original assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Current assignee: Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
Priority date: 1991-09-10
Filing date: 1991-09-10
Publication date: 1991-11-28
Anticipated expiration: 2001-09-11
Also published as: FR2682182B1; FR2682182A1

Description

Gebrauchsmusteranmeldung
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Bodenseewerk Gerätetechnik GmbH, Alte Nußdorfer Straße 15 D-7770 Überlingen

Krei sei 1agerung
IO

Die Neuerung betrifft eine Kreisei 1agerung für dynamisch abgestimmte Kreisel mit einer Welle, die mit einem Rotorträger verbunden und in einem kreiselrotorseitigen und einem motorseitigen eingeklebten Kugellager in einem ¹^ Gehäuse gelagert ist.

Dynamisch abgestimmte Kreisel enthalten einen Kreiselrotor, der von einem Motor über eine Welle und ein Kardangelenk angetrieben wird. Das Kardangelenk ist mit Kreuzfedergelenken aufgebaut. Die Kreuzfedergelenke üben bei einer Auslenkung des Kreiselrotors aus seiner Mittellage Drehmomente auf den Kreiselrotor aus. Durch einen Kardanrahmen des Kardangelenks werden ebenfalls bei einer Auslenkung des Kreiselrotors aus seiner Mittellage Momente auf den Kreiselrotor ausgeübt. Der Kreisel ist nun so "dynamisch abgestimmt", daß sich die durch die Kreuzfedergelenke ausgeübten Momente und die durch den Kardanrahmen hervorgerufenen dynamischen Momente gerade kompensieren. Der Kreisel verhält sich im Bereich kleiner Auslenkungen wie ein freier Kreisel.

Der Kreiselrotor ist dann durch eine elektrische Fesselung mit zwei Lageabgriffen und zwei überkreuz mit den Lageabgriffen verbundenen Drehmomenterzeugern elektrisch an die Mittellage gefesselt.

Die Neuerung bezieht sich auf die Lagerung der Welle bei derartigen Kreiseln.

Der Motor solcher Kreisel enthält einen gehäusefesten Stator und einen Rotor. Der Rotor sitzt an einem Rotorträger, der mit der Welle verbunden ist. Die Welle ist üblicherweise über Kugellager in dem Gehäuse gelagert. Die Innenringe der Kugellager sitzen dabei unmittelbar auf der Welle.

Mechanische Beanspruchungen (Schock, Vibrationen) und thermische Beanspruchungen können Positionsveränderungen des von Welle, Motorrotor und Kreiselrotor gebildeten umlaufenden Systems bewirken. Diese Positionsveränderungen können wiederum zu Kreiseldriften führen. Es ist bekannt, zur Aufnahme solcher Beanspruchungen Kreisei 1agerungen in das Gehäuse des Kreisels einzukleben. Es ist weiterhin bekannt, für derartige Lagerungen demontierbare Schrägkugellager zu verwenden. Die Kugellagerringe werden in das Gehäuse eingeklebt. Bei dem Klebevorgang drehen sich die mit der Welle verbundenen Teile langsam, um eine Positionierung der Kugellagerringe auf die ideale Laufbahngeometrie zu ermöglichen.

Es ist weiterhin bekannt, die Lagerungen mit Vorspannungen einzubauen, welche den zu erwartenden Belastungen entsprechen. Solche Vorspannungen werden über Federanordnungen oder durch Anziehen von Befestigungsschrauben oder -muttern aufgebracht.

Weiter ist es bekannt, den Rotor des Motors mittels eines Rotorträgers verdrehsicher mit der Welle und damit mit dem Kreiselrotor zu verbinden.
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Die Einhaltung der vorerwähnten Erfordernisse macht es schwierig, die Welle mit den damit verbundenen Teilen aus der von Gehäuse und Lagerung gebildeten Baugruppe auszubauen. Ein solcher Ausbau ist aber für Auswucht und Abstimmprozeduren erforderlich.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreisellagerung so aufzubauen, daß die Welle und die damit verbundenen Teile wie Kreiselrotor und Rotor des Motors mit geringem Aufwand und ohne Beschädigung von Bauteilen demontiert und anschließend wieder reproduzierbar montiert werden können.

Neuerungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
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(a) der Rotorträger einen Nabenteil aufweist, der mit Paßsitz auf einem motorseitigen Wellenabschnitt sitzt und mit seiner Stirnfläche an einer Ringschulter der Welle anliegt, und

(b) das motorseitige Kugellager mit seinem Innenring auf dem Nabenteil montiert ist.

Eine Demontage kann dann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß im Bereich des Paßsitzes eine Trennung von Welle und Rotorträger erfolgt. Der Rotorträger kann dann mit dem Innenring des motorseitigen Kugellagers zur Motorseite hin herausgezogen werden. Die Welle kann mit dem Innenring des kreiseirotorseitigen Kugellagers in entgegengesetzter Richtung herausgezogen werden.

Ausgestaltungen der Neuerung sind Gegenstand der Unteransprüche .

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher beschrieben, die einen abgebrochenen Längsschnitt durch die Kreisellagerung eines dynamisch abgestimmten Kreisels zeigt.

Mit 10 ist ein Gehäuse des Kreisels bezeichnet, das eine zylindrische Lagerhülse 12 bildet. In dem Gehäuse 10 sitzt außerhalb der Lagerhülse 12 ein Stator 14 eines Motors. Zwischen dem Stator und der Lagerhülse 12 erstreckt sich ein hohlzylindrischer Rotor 16 des Motors. Der Rotor 16 sitzt an einem Rotorträger 18. Der Rotorträger 18 enthält einen scheibenförmigen Teil 20 und einen daran auf einer Seite angeformten Nabenteil 22. Der scheibenförmige Teil 20 erstreckt sich im Abstand vor der Stirnfläche der Lagerhülse 12 motorseitig von dieser, also auf der rechten Seite in der Figur. Der Nabenteil 22 erstreckt sich koaxial in die Lagerhülse 12 in einem Endbereich der Lagerhülse 12.

Ein motorseitiges Kugellager 24 ist als Schrägkugellager ausgebildet. Ein Innenring 26 des Kugellagers 24 sitzt dabei auf dem Nabenteil 22. Ein Außenring 28 des Kugellagers 24 sitzt im motorseitigen, in der Figur rechten, Ende der Lagerhülse 12. Zwischen dem Innen- und dem Außenring 26 bzw. 28 sind die Lagerkugeln 30 in einem Käfig 32 geführt. Das Kugellager 24 ist demontjerbar, indem der Innenring 26 mit dem Rotorträger 18 nach rechts in der Figur aus dem Außenring 28 mit den Kugeln 30 und dem Käfig 32 herausgezogen wird.

Der Rotorträger 18 sitzt auf einer Welle 34. Die Welle 34 besitzt einen motorseitigen Abschnitt 36 von geringerem Durchmesser, einen mittleren Abschnitt 38 von größerem Durchmesser und einen kreiselrotorseitigen (in der Figur linken) Abschnitt 40 von nochmals geringfügig vergrößertem

Durchmesser. An den Abschnitt 40 schließen sich ein Bund 42 und ein Wellenabschnitt 44 von wieder vermindertem Durchmesser an. Zwischen dem motorseitigen Abschnitt 36 und dem mittleren Abschnitt 38 der Welle 34 ist eine Schulter 46 gebildet. An dem motorseitigen Ende weist die Welle 34 einen mit Außengewinde versehenen Abschnitt 48 auf.

Der Nabenteil 22 des Rotorträgers 18 sitzt mit Paßsitz auf dem motorseitigen Abschnitt 36 der Welle 34 und liegt mit seiner in der Figur linken Stirnfläche an der Schulter 46 an. Auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 48 ist eine Mutter 50 geschraubt, welche den Rotorträger 18 nach links gegen die Schulter 46 drückt.
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Die Welle 34 ist in der Lagerhülse 12 mittels eines Kugellagers 52 gelagert. Das Kugellager 52 ist ebenfalls als Schrägkugellager ausgebildet. Das Kugellager 52 weist einen Innenring 54 auf. Der Innenring 54 sitzt auf dem kreiseirotorseitigen Abschnitt 40 der Welle 34. Ein Außenring 56 des Kugellagers 52 sitzt in dem kreiselrotorseitigen Ende der Lagerhülse 12. Weiterhin weist das Kugellager 52 Kugeln 58 in einem Käfig 60 auf. Der Innenring 54 ist so ausgebildet, daß er bei einer Demontage der Krei sei 1 agerung mit der Welle 34 nach links in der Figur aus dem Außenring 56 und dem Käfig 60 mit den Kugeln 58 herausgezogen werden kann.

Zwischen den Außenringen 28 und 56 der Kugellager 24 bzw. 52 sitzen in der Lagerhülse 12 ein Abstandsring 62 und ein Abstimmring 64.

Zwischen dem Rotorträger 18 und dem Innenring 26 des Kugellagers 24 ist eine Federanordnung 66 in Form von handelsüblichen Federscheiben aus nichtrostendem Material angeordnet. Die Federanordnung 66 erzeugt eine vorgegebene Vorspannung. Der Innenring 54 des Kugellagers 52 liegt an dem Bund 42 der Welle 34 an.

Mit 68 und 70 sind Abdeckscheiben bezeichnet.

Der Wellenabschnitt 44 ist in bekannter, hier nicht im einzelnen dargestellter Weise über ein Kardangelenk mit einem Kreiselrotor verbunden.

Der Innenring 26 ist durch eine Kleberschicht 72 mit dem Nabenteil 22 verklebt. Der Innenring 54 ist durch eine Kleberschicht 74 mit dem Abschnitt 40 der Welle 34 verklebt. Der Außenring 28 ist mittels einer Kleberschicht 76 in die Lagerhülse 12 eingeklebt. Ebenso ist der Außenring 56 des Kugellagers 52 mittels einer Kleberschicht 78 in die Lagerhülse 12 eingeklebt. Auch der Abstandsring 62 und der Abstimmring 64 sind in die Lagerhülse 12 mittels eines Klebers eingeklebt.

Die beschriebene Kreisel lagerung wird wie folgt hergestellt:

Die Welle 34 ist so gefertigt, daß ein genauer Paßdurchmesser für die Aufnahmebohrung des Nabenteils 22 erhalten wird. Dabei wird die Schulter 46 in einem Arbeitsgang mit dem Paßdurchmesser hergestellt. Auch die Stirnfläche des Nabenteils 22 und dessen Aufnahmebohrung werden in einem Arbeitsgang gefertigt. Die Aufnahmedurchmesser für die beiden Kugellager 24 und 52 sind in diesem Fertigungszustand noch mit Aufmaß versehen.

Es wird jetzt der Rotorträger 18 mit dem Nabenteil 22 auf den Abschnitt 36 der Welle 34 aufgeschoben, bis der Nabenteil 22 mit seiner Stirnfläche an der Schulter 46 anliegt. Die Mutter 50 wird auf den mit Gewinde versehenen Abschnitt 48 der Welle 34 aufgeschraubt und festgezogen. Dadurch wird der Rotorträger 18 mit einem definierten Drehmoment fest mit der Welle 34 verspannt. Die so zusammengefügten Teile werden als Ganzes zwischen Spitzen aufgenommen. Dann werden in einer Aufnahme die Kugellagerpassungen auf der Welle 34 (Abschnitt 40) und dem Nabenteil 22, die Anlagefläche am Bund 42 und die Anlagefläche für die Federanordnung 66 in einer Aufnahme gefertigt. Die relative Winkellage der Teile 18 und 34 wird durch fluchtende Marken 80 und 82 gekennzeichnet, so daß diese

¹^ Winkellage nach Demontage und Wiedermontage eingehalten werden kann. Die Marken können mit auftragfreier Ätztinte angebracht werden.

Die Welle 34 und der Rotorträger 18 werden nun demontiert.

Der Stützring 62 und der Abstimmring 64 werden ausgewählt und in der Lagerhülse 12 positioniert und eingeklebt. Die Klebestellen für die Außenringe 28 und 56 werden mit Klebstoff benetzt. Ebenso wird Klebstoff auf die Mantelfläche des Nabenteils 22 als der Klebstelle für den Innenring 26 aufgebracht. Der Rotor 16 wird an dem Rotorträger 18 montiert. Die Innen- und Außenringe der Kugellager 24 und 52 werden montiert. Dabei wird zwischen den Innenring 26 und den Rotorträger 18 die Federanordnung 66 eingesetzt.

Der Rotorträger 18 wird in dem so vormontierten Zustand auf den motorseitigen Abschnitt 36 der Welle 34 aufgeschoben. Die Mutter 50 wird mit definiertem Drehmoment angezogen. Dabei wird Sorge getragen, daß die Marken 80 und 82 wieder fluchten, so daß Taumelfehler vermieden werden.

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Der Klebstoff härtet jetzt aus. Während dieses Vorganges rotiert die Welle 34 langsam. Dadurch werden Schlagfehler der Stirnseiten der Kugellager gegenüber den "idealen" Laufbahngeometrien der Kugellager 24 und 52 über die Kebstellen in Verbindung mit der Federanordnung 66 kompensiert. Gleichzeitig wird während des Aushärtens eine Vorspannung über die Federanordnung 66 aufgebracht und nach dem Aushärten des Klebstoffes in dem System "gespeichert".

Zur Vermeidung von Positionsänderungen aufgrund mechanischer und/oder thermischer Beanspruchung sind Welle 34 und Rotorträger 18 gehärtet. Die Welle 34 und der *5 Rotorträger haben übereinstimmende thermische Ausdehnungskoeffizienten. Den gleichen Ausdehnungskoeffizienten haben auch der Abstandsring 62 und der Abstimmring 64.

Für geringere mechanische Beanspruchungen können auch die Außenringe der Kugellager 24 und 52 mit ihren Stirnseiten an die Abdeckscheiben 68 bzw. 70 geklebt werden. Das gestattet eine leichtere Demontage der Außenringe 28 bzw. 56.

Nach dem Aushärten des Klebers ist es möglich, die Kreisel lagerung zu demontieren und reproduzierbar wieder zu montieren. Zu diesem Zweck wird der Rotorträger 18 mit dem Innenring 26 nach Lösen der Mutter 50 nach rechts in der Figur herausgezogen. Die Welle 34 mit dem Innenring 54 wird nach links herausgezogen. Die Montage erfolgt in umgekehrter Rsihenfolge. Das gestattet die erwähnten Auswucht- und Abstimmprozeduren. Die Vorspannung der Kugellager ist dabei in den Kleberschichten gespeichert.

Claims

Schutzansprüche

1. Kreisei lagerung für dynamisch abgestimmte Kreisel mit einer Welle (34), die mit einem Rotorträger (18) verbunden und in einem kreiselrotorseitigen und einem motorseitigen eingeklebten Kugellager (52;24) in einem Gehäuse (10) gelagert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

(a) der Rotorträger (18) einen Nabenteil (22) aufweist, der mit Paßsitz auf einem motorseitigen Wellenabschnitt (36) sitzt und mit seiner Stirnfläche an einer Ringschulter (46) der Welle (34)

an 1iegt, und
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(b) das motorseitige Kugellager (24) mit seinem Innenring (26) auf dem Nabenteil (22) montiert ist.

2. Kreisel lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Welle (34) und die Kugellager (24,52) von einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuseteil (12) umgeben ist, in welches die Außenringe (28,56) der Kugellager (24,52) eingeklebt sind.

3. Kreisei lagerung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet daß zwischen den Außenringen (28,56) der beiden Kugellager (24,52) wenigstens ein Abstandsring (62) sitzt.

4. Kreisei lagerung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen den Außenringen (28,56) der beiden Kugellager (24,52) ein Abstandsring (62) und gleichachsig dazu ein Abstimmring (64) angeordnet sind.

5. Kreisel lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Innenring (26) des motorseitigen Lagers (24) und dem Rotorträger

(18) eine vorgespannte Federanordnung (66) vorgesehen ist.

6. Kreisel lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (34) an ihrem motorseitigen Ende ein Gewinde (48) aufweist, auf welchem eine Befestigungsmutter (50) zum Andrücken des Rotorträgers (18) an die Ringschulter (46) aufgeschraubt ist.

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7. Krei sei lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (34) und an dem Rotorträger (18) fluchtende Marken (82,80) angebracht sind, welche nach einer Demontage ein Aufsetzen des Rotorträgers (18) auf die Welle (34) mit vorgegebener Orientierung gestattet.