B E S C H R E I B U N G

Halteplatte für Wälzlager eines Wechselstromqenerators

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halteplatte für ein Wälzlager an einem Gehäuse, bevorzugt eines Wechselstromgenerators, insbesondere eines Klauenpolgenerators, mit einer zentrierten öffnung für eine Generatorwelle und mit um die zentrierte öffnung angeordneten Befestigungslöchern für Befestigungsschrauben, wobei die Halteplatte an der zentrierten öffnung zum äußeren Umfang mindestens einen schlitzförmigen Spalt aufweist. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Herstellungsverfahren einer Halteplatte, für ein Wälzlager an einem Gehäuse, bevorzugt eines Wechselstromgenerators, insbesondere eines Klauenpolgenerators, mit einer zentrierten öffnung für eine Generatorwelle und mit um die zentrierte öffnung angeordneten Befestigungslöchern für Befestigungsschrau- ben.

Es sind Halteplatten zur sicheren und festen Lagerung eines Wälzlagers bekannt. Solche Halteplatten werden beispielsweise in einem Generator, insbesondere luftgekühlten Klau- enpolgeneratoren, zur Befestigung eines Wälzlagers, das eine Generatorwelle führt, ein- gesetzt. Bei dem Generator wird ein Wälzlager als A-Lager bezeichnet. Das A-Lager wird zwischen einem Absatz eines A-Lagerschildes und der Halteplatte mit M4 oder M5- Schrauben verspannt. Die Halteplatte hat eine zentrierte öffnung, in der eine vom A- Wälzlager geführte Generatorwelle berührungslos hindurch verläuft. Zum Ausgleich von Vorspannungen zwischen Befestigungslöchern, die durch das Anschrauben am Lager- schild durch Fertigungstoleranzen zwischen den Löchern in der Halteplatte und den Bohrungen oder Gewinden im Lagerschild entstehen, sind verschiedene Ausführungsformen von Halteplatten bekannt geworden. Beispielweise weisen die Halteplatten am Außenumfang oder an der zentrierten öffnung Aussparungen auf.

Ebenso ist es bekannt, Befestigungslöcher an Flügelansätzen an einem Ring als Halteplatte auszubilden. Die Flügelansätze bilden mit dem Ring in der Funktion einer Halteplatte

ein einstückig hergestelltes, gestanztes Teil.

Die WO 03/081750 A1 beschreibt eine Halteplatte mit mindestens drei Befestigungslöchern und einem Schlitz zwischen der zentrierten öffnung und dem äußeren Umfang. Zu- sätzlich zum Schlitz können Aussparungen an der zentrierten öffnung oder am äußeren Umfang der Halteplatte vorgesehen sein. Der Schlitz gleicht eine überbestimmte Halteplatte aus.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Halteplatte und ein Herstellungsverfahren der Eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass Vorspannungen nach einer Befestigung durch Befestigungsschrauben an einem Lagergehäuse in der Halteplatte verringert sind und die Halteplatte kostengünstig herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist, die auftretenden Vorspannungskräfte bei gleichzeitig verbesserter Steifigkeit in radialer Richtung zur zentrierten öffnung zu reduzieren.

Die Aufgabe wird mit einer Halteplatte dadurch gelöst, dass mindestens ein Spalt zwischen der zentrierten öffnung und dem äußeren Umfang der Halteplatte durch mindestens einen ausgebildeten Steg unterbrochen ist und der Steg somit durch den Spalt geteilte Abschnitte der Halteplatte verbindet. Durch den Steg, der geteilte Abschnitte der Halteplatte verbindet, sind radial unerwünschte Kräfte in der Halteplatte verringert, die durch die Befestigung der Halteplatte an einem Lagerschild mittels Schrauben auftreten. Ein tangentiales Spiel zur zentrierten öffnung ist dabei möglich. In radialer Richtung zur zentrierten öffnung und damit auch radial zur Generatorachse bleibt eine Steifigkeit der Halteplatte erhalten. Im Gegensatz zu einem lediglich ausgebildeten Schlitz in der Halteplatte ist ein gezielter Ausgleich der Toleranzen zwischen vier bzw. mehreren Befestigungslöchern mit Schrauben von der Halteplatte und den Gewindelöchern am Lagerschild möglich. Die Halteplatte bleibt um die zentrierte öffnung ein geschlossenes Teil, so dass auch keine Verformungen aus der ebenen Halteplatte hervorgerufen werden.

Die Aufgabe wird mit einem Herstellungsverfahren einer Halteplatte, insbesondere einer Halteplatte mit im Folgenden beschriebenen Merkmalen, dadurch gelöst, dass beim Stanzen der Halteplatte aus einem Blech mit dem Ausstanzen der zentrierten öffnung und be-

vorzugt mit dem Ausstanzen der Befestigungslöcher mindestens ein Steg, der durch einen Spalt gebildet wird und zwei durch den Spalt teilenden Abschnitte der Halteplatte verbindet, in einem Arbeitsgang zugleich mit ausgestanzt wird. Die Herstellungskosten erhöhen sich somit durch die Erfindung nicht. Die Fertigung des mindestens einen Stegs erfolgt im gleichen Arbeitsgang wie das Stanzen der Halteplatte mit den Befestigungslöchern. Zusätzliche Materialressourcen werden nicht benötigt.

Gemäß einer die Erfindung weiterbildenden Ausführungsform umfasst der schlitzförmige Spalt zwei, insbesondere rechteckförmige Aussparungen, wobei eine erste Aussparung vom äußeren Umfang zur öffnung nach innen gerichtet ausgebildet ist und eine zweite Aussparung, insbesondere parallel versetzt zur ersten Aussparung, von der inneren zentrierten öffnung nach außen zum äußeren Umfang gerichtet ausgebildet ist, so dass in der Draufsicht eine überlappung entsteht und die zusammen einen Steg ausbilden. Rechteckförmige Aussparungen haben den Vorteil, dass sie geometrisch leicht umsetzbar sind. Der Steg wird durch eine bestimmte Anordnung von Aussparungen gebildet, die an einer inneren und einer äußeren Umfangskante ins Materialinnere verlaufen.

Vorzugsweise ist mindestens ein S-förmiger, insbesondere mäanderförmiger Steg, von der zentrierten öffnung zum äußeren Umfang der Halteplatte den Spalt unterbrechend ausge- bildet. Ein S-förmiger Steg oder mäanderförmiger Steg hat den Vorteil, dass sich die Vorspannungen auf einen in die Länge gezogenen Steg verteilen, im Gegensatz zu einem kurzen Steg, bei dem Vorspannungen auf eine kurze Strecke verteilt wären.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des mindestens einen, bevorzugt mäanderförmigen, Steg zwischen 50-95 % der Breite der Halteplatte an der entsprechenden Stelle von dem Umfangsrand der zentrierten öffnung bis zum äußeren Umfangsrand der Halteplatte. Aufgrund dieser Vorgabe der Länge des Stegs ist sichergestellt, dass auftretende Vorspannungen, die durch eine Toleranz der Befestigungslöcher in der Halteplatte und Gewindebohrungen im Lagerschild auftreten, über eine be- stimmte Länge ausgeglichen werden können. Die Vorspannungen treten auf, da die Befestigung an der Halteplatte an dem Lagerschild meist mit vier Schrauben befestigt wird und aufgrund von Fertigungstoleranzen die Befestigungslöcher in der Halteplatte mit den Gewindebohrungen im Lager nicht direkt aufeinander liegen.

Die Halteplatte hat in der Ebene drei Freiheitsgrade, zwei translatorische Bewegungen und eine Rotation. Das System ist durch vier Schrauben einfach überbestimmt. Vorspannun-

gen treten bereits im Ruhezustand in der Verschraubung auf und werden auf die Halteplatte ausgeübt. Die ertragbaren Kräfte der Schrauben sind jedoch begrenzt. Durch eine erfindungsgemäße Halteplatte müssen nur die Vorspann- und Betriebskräfte aufgenommen werden. Zusätzliche Kräfte durch Ausgleich von Fertigungstoleranzen entfallen. Durch den Steg wird ein weiterer Quasi-Freiheitsgrad eingeführt. Die auftretenden Kräfte werden also durch die erfindungsgemäße Halteplatte mit einem Steg, der von Aussparungen umgeben wird, deutlich reduziert. Ein weiterer Vorteil durch die geringen Vorspannungskräfte ist, dass kleinere Befestigungsschrauben für eine dünnere Halteplatte verwendet werden können. Dadurch lassen sich Ressourcen schonen und Materialkosten einsparen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Breite des, insbesondere mäanderförmigen, Stegs maximal 15 mm. Die Breite des Stegs kann zusätzlich durch die Stärke des Material variiert werden.

Um die Vorspannung noch besser zu verringern, kann gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform immer zwischen zwei Befestigungslöchern jeweils mindestens ein, bevorzugt mäanderförmiger, Steg ausgebildet sein.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind zwei, insbesondere mäanderför- mige, Stege zwischen zwei Befestigungslöchern ausgebildet. Somit können Spannungen und Vorspannungen über zwei Stege und damit über einen längeren flexiblen Weg zwischen zwei Befestigungslöchern verteilt werden.

Alternativ oder zusätzlich können äußere Aussparungen am äußeren Umfang, bevorzugt zentriert zwischen zwei Befestigungslöchern in der Halteplatte ausgebildet sein. Die äußeren Aussparungen ermöglichen auch einen Spannungsabbau, um Distanzen zwischen den Befestigungslöchern und den Gewindebohrungen auszugleichen.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform oder zusätzlich können innere Aussparungen von innen an der zentrierten öffnung, bevorzugt zentriert zwischen zwei Befestigungslöchern in der Halteplatte ausgebildet sein. Die inneren Aussparungen schaffen einen wesentlich dünneren Querschnitt in der Draufsicht der Halteplatte, so dass durch diese Ausgestaltung Verspannungen und Vorspannungskräfte reduziert werden.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden

Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Querschnitts eines Generators mit einem festen Wälzlager,

Fig. 2 eine erste Halteplatte mit einem Steg in der Draufsicht,

Fig. 3 eine zweite Halteplatte mit einem Steg und Aussparungen in der Draufsicht,

Fig. 4 eine dritte Halteplatte mit einem Steg und Aussparungen in der Draufsicht,

Fig. 5 eine vierte Halteplatte mit mehreren Stegen in der Draufsicht und

Fig. 6 eine Draufsicht einer fünften Halteplatte mit zwei Stegen zwischen zwei Anschraubpunkten.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein so genanntes A-Lager in Form eines Wälzlagers 1 , das in ein so genanntes A-Lagerschild 2 eingesetzt ist und mit einer erfindungsgemäßen Halteplatte 3 mit Befestigungsschrauben 4 gesichert ist. Das Wälzlager 1 lagert eine Generatorwelle 5 drehbar. Der Querschnitt der Fig. 1 zeigt beispielsweise den Ausschnitt ei- nes Wechselstromgenerators, in der besonderen Form eines Klauenpolgenerators.

Die Halteplatte 3 weist eine große zentrierte öffnung 6 auf, die zur Generatorwelle zentriert ist und so groß ist, dass nur der äußere Lagerring 7 des Wälzlagers 1 berührt wird. Die Halterplatte 3 umfasst zusätzlich zwei Befestigungslöcher 8 und 9 , in denen Befesti- gungsschrauben 4 eingesetzt sind und in einer Gewindebohrung 10, 1 1 des Lagerschilds 2 eingeschraubt sind.

Die Fig. 2 zeigt eine erste besondere Ausführungsform der Halteplatte 3 in der Draufsicht. Die Halteplatte 3 ist mit einer großen zentrierten öffnung 6 und mit zur zentrierten öffnung 6 in den Ecken eines Quadrats mit vier Befestigungslöchern 8, 9, 12, 13 ausgebildet.

Erfindungsgemäß, vorzugsweise zentriert zu zwei Befestigungslöchern, beispielsweise 8,

9, ist ein Steg 14 ausgebildet der durch zwei Aussparungen, einer äußeren Aussparung 16 und einer parallel und zur ersten Aussparung 16 versetzten zweiten inneren Aussparung 15 gebildet wird. Die innere und äußere Aussparung 15, 16 ist rechteckförmig ausgebildet und beide Aussparungen 15, 16 überlappen sich versetzt zueinander in einem mittleren zentrierten Bereich, die einen Teil des Stegs 14 ausbilden. Der Steg 14 hat eine Länge L, wobei die Länge von dem inneren Ende der äußeren Aussparung 16 zum parallel versetzten inneren Ende der inneren Aussparung 15 bemessen ist. Diese Länge L ist ungefähr zwischen 50 - 95% der Breite der Halteplatte 3 an der entsprechenden zentrierten Stelle vom Umfangsrand von der zentrierten öffnung 6 zum äußeren Umfang 20 der Halteplatte 3. Die Breite B des Stegs 14, wird von der inneren Kante der inneren Aussparung 15, die zur inneren Kante der äußeren Aussparung 16 am nächsten gelegen ist, und die zur inneren Ausspannung 15 zugewandt ist, gemessen. Diese Breite B sollte bei einer herkömmlichen Halteplatte 3 eines Klauenpolgenerators dünner als ca. 15 mm sein. 15 mm sind ein beispielhafter Maximalwert. Der Steg 14 in der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung kann auch als mäanderförmig oder S-förmig bezeichnet werden.

Der Steg 14, der durch die Aussparungen 15 und 16 gebildet wird, schafft einen gezielten Ausgleich der Fertigungstoleranzen zwischen den vier Befestigungslöchern 8, 9, 12, 13 mit den daran befindlichen Schrauben der Halteplatte 3 bezüglich den Gewindebohrungen

10, 1 1 im Lagerschild. Es ist somit ein Spiel in tangentialer Richtung zur zentrierten öffnung 6 realisiert, wobei eine Steifigkeit in radialer und axialer Richtung zur zentrierten öffnung 6 durch den Steg 14 verwirklicht wird.

Die Fig. 3 zeigt eine besonders bevorzugte weitere, zweite Ausgestaltung der Halteplatte 3 bei der zusätzlich zum Steg 14 zwischen den anderen Paaren der Befestigungslöcher 9, 12, 13, 8, zwischen denen nicht der Steg 14 ausgebildet ist, statt dessen zentrierte äußere Aussparungen 17, 18, 19 in rechteckiger Form ausgebildet sind. Die zentrierten äußeren Aussparungen 17, 18, 19 verringern Querkräfte zwischen den Schrauben in den Befesti- gungslöchern 8, 9, 12, 13.

Die Fig. 4 zeigt eine Alternative zur Fig. 3 mit inneren Aussparungen 21 , 22, 23 in der Halteplatte 3, die von der zentrierten öffnung 6 ausgehen und zwischen jeweils zwei Paaren von Befestigungslöchern 8, 9, 12, 13 angeordnet sind.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere, vierte Ausgestaltung der erfinderischen Halteplatte 3, bei der

zwischen jeweils zwei Befestigungslöchern 8, 9, 12, 13 jeweils ein mäanderförmiger Steg 14, 24, 34, 44 ausgebildet ist. Die mäanderförmigen Stege 14, 24, 34, 44 verbessern somit die Reduktion der Querkräfte in der Halteplatte 3 gegenüber von Aussparungen, die wie in Fig. 3 und 4 gezeigt nur am inneren Umfang der zentrierten öffnung 6 oder am äu- ßeren Umfang 20 ausgebildet sind.

Die Fig. 6 zeigt eine besondere fünfte Ausführungsform der Halteplatte 3, bei der zwischen den Befestigungslöchern 8, 9 zwei gleichförmige Stege 14, 54 hintereinander angeordnet sind, so dass die Stege insgesamt drei Steghälse 51 , 52, 53 ausbilden. An den Steghälsen 51 , 52, 53 ist der Materialquerschnitt gering, so dass die Halteplatte 3 hier Fertigungstoleranzen aufgrund der Materialreduktion sehr gut ausgleichen kann. Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Aussparungen 15, 16, 55, 56 gleichzeitig mit den Befestigungslöchern 8, 9, 12, 13 sowie mit der zentrierten öffnung 6 aus einem Blech ausgestanzt. Somit sind die Herstellungskosten gegenüber einer herkömmlichen Halteplatte 3 kostenneutral. Durch das Einführen von Stegen 14, 54 können gegebenenfalls Halteplatten 3 mit geringerem Materialquerschnitt oder kleinere Befestigungsschrauben eingesetzt werden, da die Querkräfte durch die Stege 14, 54 reduziert sind.

Alle Figuren zeigen lediglich schematische nicht maßstabsgerechte Darstellungen. Im Ub- rigen wird insbesondere auf die zeichnerischen Darstellungen für die Erfindung als wesentlich verwiesen.