摩擦配合的连接和用于提高转矩和/或横向力的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于摩擦配合地、传递转矩和/或横向力地连接两个机械元件的装置。此外，本发明涉及一种用于提高通过两个机械元件的摩擦配合的传递转矩和/或横向力的连接可传递的转矩和/或通过摩擦配合的连接可传递的横向力的方法。
【背景技术】
[0002]由现有技术已知机械元件的不同连接，其具有传递转矩或横向力负载的任务。除了形状配合的连接之外，在机械结构中常常运用摩擦配合的连接。可传递的扭转力矩在此取决于摩擦面的直径D、其与旋转轴线或扭转轴线的距离以及作用在那里的法向力Fn和在该部位处的摩擦值μ。
[0003]由实践已知，在现有结构中后来才可证实存在用于现有的用于传递转矩或横向力负载的摩擦配合的连接的应用情况，而现有结构未充分设计用于其。在此产生技术问题，如果改变摩擦面的直径D、作用在那里的法向力^和摩擦值(摩擦系数)μ同时不可能(因为不应改变现有结构)可如何提高通过摩擦配合的连接可传递的转矩或横向力负载。
[0004]接下来作为本发明的所强调的应用以商用车的传动系的两个借助于螺栓摩擦配合地连接的壳体件为例来阐述技术问题。
[0005]图1A显示了组件100的前视图，其包括作为可自由振动的变速器单元、也就是说仅支撑在发动机侧的变速器单元的部分的离合器罩(Kupplungsglocke) 10和作为商用车的传动系的发动机单元的部分的飞轮壳体20。图1B以纵剖面显示了由现有技术已知的图1A的组件。
[0006]在离合器罩10的内腔14中布置有传动件而在飞轮壳体20的内腔24中布置飞轮，其然而为了简化图示且为了说明问题未被示出。在图1B的图示中，发动机单元(未示出)在左边联接到飞轮壳体20处。以虚线2表示曲轴2的中轴线，其在由箭头标记的方向上旋转。
[0007]在该示例中，这两个壳体件10、20通过八个螺栓I相互旋拧。对此，离合器罩10在连接区域中具有法兰区域，其构造为环形地围绕的凸缘11。飞轮壳体20具有与此对应的环形地围绕的凸缘21。在离合器罩10和飞轮壳体20的相对的且构造为摩擦面的分离面lla、21a处，这些摩擦面lla、21a被由螺栓I产生的预紧力相互压紧，从而在分离面处产生摩擦配合的连接。
[0008]以附图标记21b和Ilb表示壳体壁，其在离合器罩10和飞轮壳体20的连接的状态中相对而置、但是不直接相互接触。
[0009]在车辆运行中，由发动机和变速器构成的整个单元遭受非常高的扭转负荷，尤其因为10:1或15:1的变速器传动比是常见的。在此，以取决于发动机力矩与相应传动比的乘积的高的反应力矩来加载自由振动的变速器单元。
[0010]在实践中显示出，例如在建筑工程车辆中在油门全开的情况中且在满负载的状态中可出现峰值力矩，其导致由于产生的扭转力矩变速器相对于发动机滑转或者螺栓I可被高扭转负载损坏。
[0011]上面已提及，通过在分离面Ila和21a处的摩擦配合可传递的扭转负载取决于摩擦面的直径D、其与曲轴2的平均距离、作用在那里的法向力FjP在摩擦面处的摩擦值μ。在现有的不再能改变的结构中，这些参数不再能改变，从而产生该技术问题，即尽管如此可如何来改进现有装置100使得这两个壳体件10、20的摩擦配合的连接经受住更高的扭转负载。
【发明内容】
[0012]因此本发明的目的是提供一种用于摩擦配合地、传递转矩和/或横向力地连接两个机械元件的改进的装置，利用其可避免传统的摩擦配合的连接的缺点。本发明的目的尤其是将现有的用于摩擦配合地、传递转矩和/或横向力地连接两个机械元件的装置改进成使得可提高利用该装置可传递的横向力或转矩。本发明的另一目的是提供一种用于提高通过两个机械元件的摩擦配合的传递转矩和/或横向力的连接可传递的转矩和/或横向力的方法。
[0013]该目的通过具有相应的独立权利要求的特征的装置和方法来实现。本发明的有利的实施形式和应用是从属权利要求的内容并且在接下来的说明中部分地参照附图来详细阐述。
[0014]根据本发明的用于摩擦配合地、传递转矩或者说扭转力矩和/或横向力地连接两个机械元件的装置具有第一机械元件和第二机械元件以及至少一个第一固定件，利用第一固定件可产生预紧力，该预紧力将第一机械元件和第二机械元件的相对的且构造为摩擦面的分离面相互压紧以传递转矩。该至少一个第一固定件可以是可松开的固定件、例如螺栓。
[0015]根据本发明的通常的方面，该装置此外具有用于提高可传递的转矩的至少一个附加元件，其固定在第一机械元件处和在第二机械元件处，其中，该至少一个附加元件在第一机械元件处的固定在利用该至少一个第一固定件的预紧力的情况下摩擦配合地实现。
[0016]优选地，附加元件在相对于旋转轴线的切向上刚性地来实施。因此，附加元件在第一机械元件处被固定成使得附加元件在第一机械元件处的摩擦配合的连接吸收转矩负荷或横向力负载的一部分。根据本发明，该至少一个固定件的预紧力、也就是说法向力因此不仅作用在第一构件与第二构件之间的分离面处、而且作用在第一机械元件与该至少一个附加元件之间的接触面或摩擦面处。
[0017]通过平行于扭转负载的作用路径引入一个或多个这样的附加元件，可多重地利用该至少一个第一固定件的预紧力并且提高可传递的扭转力矩。由此得到可传递的转矩的提升，即现在须克服这些附加的摩擦接触的总和直到实现第一机械元件相对于第二机械元件的不期望的旋转。
[0018]本发明的特别的优点因此在于，可提高通过在第一机械元件与第二机械元件之间的摩擦配合的连接可传递的转矩或横向力负载，而不必改变在第一机械元件与第二机械元件之间的摩擦配合的连接本身，也就是说在第一和第二机械元件之间的摩擦面的直径D保持不变、法向力Fn保持不变且摩擦面的摩擦值(摩擦系数)μ保持不变的情况下。
[0019]根据优选的第一设计形式，该至少一个附加元件借助于至少一个第二固定件摩擦配合地固定在第二机械元件处，其中，可由该至少一个第二固定件产生的预紧力大致垂直于可由该至少一个第一固定件产生的预紧力。这提供该优点，即能够平衡可能的公差。第二固定件可实施为螺栓。
[0020]根据该第一设计形式，该至少一个附加元件可具有L形的横截面。在此，该构造的较短的边腿用于与第一构件摩擦配合地连接而较长的边腿用于搭接第一机械元件和第二机械元件的分离面且用于固定在第二机械元件处。
[0021]此外，在本发明的范围中存在该可能性，即第一机械元件或第二机械元件的相对的且构造为摩擦面的分离面分别构造为第一或第二构件的法兰的部分。
[0022]根据第二设计形式，第一机械元件或第二机械元件的相对的且构造为摩擦面的分离面又分别构造为第一或第二构件的法兰的部分。根据第二设计形式，该至少一个附加元件构造成与法兰形状匹配并且至少在部分区域中夹子式地包围法兰。对此，为了夹子式地包围法兰区域，附加元件优选地可具有U形的横截面。
[0023]根据第二设计形式，连接元件在第二机械元件处的固定可在利用该至少一个第一固定件的预紧力的情况下摩擦配合地实现。这意味着，在利用相同的固定件的预紧力的情况下附加元件不仅在第一机械元件处而且在第二机械元件处摩擦配合地布置，由此双重地利用了预紧力。
[0024]假如该至少一个第一固定件实施为螺栓，此外对此可设置有螺母，或者该至少一个附加元件可具有螺母螺纹(Muttergewinde)。
[0025]在该第二设计形式的有利的变体中，该至少一个附加元件在预紧力的方向上柔性地而在相对于待传递的转矩和/或扭转负载的旋转轴线的切向上刚性地来实施。由此可平衡在螺栓的法向力的方向上或在预紧力的方向上的公差，由此使夹子形的附加元件易于安装并且同时可保证，附加元件能够可靠地吸收出现的扭转负载。
[0026]此外存在该可能性，即法兰构造为环形地围绕的凸缘。
[0027]附加元件可以是板件。板件可成本有利地且灵活地以不同的形式来制造，以便由此能够使附加元件与现有结构相匹配。
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