用于覆盖长孔的垫圈的制作方法

用于覆盖长孔的垫圈
1.本发明涉及一种用于覆盖长孔的垫圈、尤其是用于(完全)覆盖长孔的不对称的、长形的(或者说微长的)或椭圆形的垫圈。本发明还涉及一种用于通过这种垫圈覆盖长孔的方法以及一种装配组件、尤其是金属结构，其中，长孔已通过这种方法被覆盖。
2.长孔常常被用于装配组件的公差补偿。这在螺栓连接或铆接的情况下提供的优点是，工件所必须具有的制造精度较低，或者例如由于热而引起的变形可以在结构设计中被补偿。
3.但根据长孔的长度可能出现的问题是，该长孔不能被标准化的垫圈完全覆盖。这不只是外观缺陷，而且还具有技术上的缺点，导致可能出现增大的面压力。
4.对称设计的特殊垫圈必须相对较大，以便完全覆盖较长的长孔，并且因此需要相应大的安装空间。例如，符合iso 7089标准的常用垫圈(外径大约为螺栓直径的两倍)只能覆盖相对较短的长孔，这种长孔的长度不超过宽度的1.5倍。如果考虑iso 7093标准的垫圈(外径大约为螺栓直径的三倍)，则长孔的长度不得超过其宽度的两倍。
5.迄今，相应大的长孔要么未被完全覆盖，要么使用了具有相应大的空间需求的非常大的垫圈。
6.本发明所要解决的技术问题是提供一种替代的、更舒适的垫圈以及一种使用这种垫圈的方法，通过该垫圈避免上述缺点。
7.该技术问题通过根据权利要求1所述的垫圈、根据权利要求8所述的方法以及根据权利要求10所述的装配组件解决。
8.根据本发明的用于覆盖长孔的垫圈包括圈体和该圈体中的孔眼，其中，所述孔眼在圈体上的围绕该圈体的中心的旋转方面不对称地布置在圈体中。这意味着，孔眼的中心位于垫圈的中心旁边。因此，在圆形孔眼的情况下，该孔眼偏心地布置在垫圈上，在长孔作为孔眼的情况下，该长孔的中心位于垫圈的中心旁边。垫圈的中心在此绝对仍可以位于孔眼的区域中(只是不处于孔眼的中心)。当然，这种不对称性不是微小的，而是大于制造公差。
9.根据本发明的用于通过根据本发明的垫圈覆盖构件中的长孔的方法包括以下步骤：
[0010]-将垫圈放置在长孔上方，并且将柱形的固定元件(优选螺栓或铆钉)穿过垫圈的孔眼并且穿过长孔插入。
[0011]
在此可以首先将固定元件推过垫圈并且随后将该组定位在长孔上方，或者将垫圈放在长孔上面并且将固定元件推过孔眼和长孔。
[0012]-将固定元件在长孔中定向到预定的固定位置。
[0013]
该固定位置取决于该长孔所服务的结构类型。在一种结构中，固定元件将位于长孔的一个部位上，该部位由该结构或待连接的部件预设。因此存在“预定的固定位置”。
[0014]-将垫圈定向到长孔被整面地覆盖的覆盖位置，其中，为此，如果在一种定向中长孔不能被覆盖，则将垫圈围绕固定元件旋转180
°
。
[0015]
这时在长孔上方移动垫圈，直到长孔被整面覆盖。这也可以通过如下方式发生，
即，干脆将垫圈围绕固定元件(即围绕长孔的面法线)旋转180
°
。如果垫圈具有长孔作为孔眼，则还可以沿着该较长的孔眼附加地移动垫圈。
[0016]-固定所述固定元件，使得垫圈在所述覆盖位置中在长孔上方被夹紧。
[0017]
这时将固定元件与垫圈按规定地固定，即，在螺栓的情况下进行螺栓连接，并且在铆钉的情况下进行铆接。
[0018]
垫圈的孔眼在此优选是长孔，并且优选地，附加地将另外的、尤其圆形的附加垫圈如此放置在垫圈的孔眼上方，使得垫圈的孔眼被整面覆盖。
[0019]
关于该方法需要注意的是，对本发明重要的是长孔的覆盖。但通常将两个构件连接在一起，其中，所述构件之一具有长孔，即，在该方法中应当理解的是，还将另外的构件用固定元件固定在长孔所处的那个构件上。通常，该另外的构件具有圆孔，该圆孔可以通过根据现有技术的简单的圆形(附加)垫圈来覆盖。如果该另外的构件也应当具有长孔，当然可行的是，通过在此介绍的方法在连接部的每一侧将根据本发明的垫圈与相关长孔的位置相应地定位，即，将第一垫圈定位在第一长孔上方并且将第二垫圈定位在第二长孔上方，使得两个长孔被整面地覆盖。在这种情况下，该结构在横截面中呈现为：第一垫圈、具有第一长孔的第一构件、具有第二长孔的第二构件、第二垫圈。
[0020]
清楚的是，对于尺寸过大的长孔和尺寸过小的垫圈不能应用该方法。同样清楚的是，任何孔都可以用某一个垫圈覆盖，只要该垫圈足够大。但在实践中，大多数长孔都可以用合适的根据本发明的垫圈良好地并且以最小的空间需求来覆盖。
[0021]
根据本发明的装配组件优选是金属结构、特别优选是轨道车辆、例如机车或铁路车厢。该装配组件包括至少一个根据本发明的垫圈，其中，至少两个垫圈、即长孔的每一侧上的至少一个垫圈是特别优选的。该垫圈在此优选覆盖装配组件的长孔，优选整面地覆盖该长孔。该垫圈可以尤其已通过根据本发明的方法被安装，这在实践中可以通过如下方式看出，即，垫圈的定向取决于垫圈在长孔上方的位置。与现有技术相比，这种装配组件的优点是，除了完全封闭长孔从而保护其免受环境影响之外，还确保更好的机械强度，因为固定元件的压力可以被传导到长孔的整个边缘上。
[0022]
本发明的其它特别有利的设计方案和扩展设计由从属权利要求以及以下描述给出，其中，一类权利要求中的权利要求也可以与不同类的权利要求中的权利要求及描述部分类似地进行扩展，并且尤其地，不同的实施例或变型方案中的各个单独的特征也可以被组合成新的实施例或变型方案。
[0023]
根据一种优选实施方式，垫圈的孔眼成型为长孔。该长孔具有长度a和宽度b，并且适用a＞b。在此优选地，该长孔具有半圆形的端部区域，但理论上，该长孔也可以是矩形的(必要时具有倒圆的角)。对于长度a和宽度b之比优选适用的是，a/b≤2、尤其a/b≤1.5。优选的是，长孔镜像对称地布置在垫圈中，优选布置在垫圈的纵轴线上。
[0024]
垫圈中的孔眼的宽度应当与需要覆盖的长孔的宽度和/或应该用于固定的固定元件的直径相符(孔眼的宽度应当比固定元件的直径稍大一些，以便固定元件可以穿过孔眼)。虽然需要覆盖的长孔不是本发明的一部分，但长孔的尺寸是已知的，并且只需要简单地使用具有合适尺寸的垫圈。
[0025]
与纯圆形的孔眼不同，长孔作为垫圈中的孔眼允许所述垫圈沿着螺栓或铆钉的杆部在构件中的长孔上方移动。由此能够与在纯圆形的孔眼的情况下相比实现更有效的定
位，并且垫圈可以设计得更小和因此更节省空间。
[0026]
为了使得(长孔形式的)孔眼能够以简单的方式被圆形(附加)垫圈覆盖，该孔眼的长度a应当不超过宽度(即孔眼直径)的两倍。因此，在固定元件在孔眼中的任何位置中都可以用iso 7093标准的圆形(附加)垫圈实现覆盖。如果想要使用iso 7089标准的圆形(附加)垫圈，长度应当不超过宽度的3/2。
[0027]
根据一种优选实施方式，该垫圈成型为长形的，由此垫圈的长度l大于该垫圈的宽度b。因此，该垫圈可以比圆形(附加)垫圈更节省材料地制造并且可以更节省空间地覆盖长孔。为此应当注意的是，为了有效地覆盖具有宽度y的长孔，垫圈在长孔的每一侧最多需要y的边缘厚度(对此参见针对圆形情况的iso 7093)，并且通常需要y/2的边缘厚度(对此参见针对圆形情况的iso 7089)。如果考虑具有长度l和宽度b的垫圈，则优选l＞1.5b，或者优选l＜3b。在此只提到上限，因为大多数长孔不会过长，并且垫圈尺寸的优选范围在实践中可以覆盖几乎所有的标准的长孔。
[0028]
根据一种优选实施方式，垫圈的孔眼基本上位于垫圈的一半(或者说半部)上。在此，“基本上”的表达的意思是，孔眼(例如长孔)的超过70％、尤其超过80％的面位于垫圈的一半上。然而在此优选的是，孔眼的一部分面绝对可以伸入到垫圈的另一侧中。但优选的是，孔眼如此定位在垫圈中，使得与孔眼配合精确的螺栓在孔眼中的任何位置中的中心(或者更好地为：中间纵轴线的穿透点)在垫圈的存在孔眼的最大面的那一侧上位于(垫圈)中心之外(或者说超出中心)。因此，孔眼关于其纵轴线优选不超过孔眼的宽度b的二分之一地伸入另一半。这例如对于具有半径为b/2的半圆形端部区域的长孔意味着，设计为长孔的孔眼不超过b/2(优选更少)地伸入垫圈的另一半。通过如此布置的孔眼可以将垫圈相对于构件中的长孔设计得非常小，并且垫圈仍然可以覆盖整个长孔，因为垫圈可以如上文在方法的范畴内已描述的那样在长孔上方被旋转180
°
，以便在螺栓在长孔中的任何位置中都有效地覆盖长孔。
[0029]
根据一种优选实施方式，具有长度a的孔眼(该孔眼又具有宽度b)的纵轴线位于具有长度l的垫圈的纵轴线上。这意味着，对于长形的垫圈，孔眼相对于纵轴线镜像对称地布置。由于孔眼的不对称布置(相对于垫圈的中心不对称，即，如上文要求的旋转对称方面的不对称)，在该纵轴线上，垫圈在孔眼的一侧包括具有长度d的较短边缘厚度，并且在孔眼的相对置的一侧上包括具有长度c的较长边缘厚度。在此应当优选适用的是，c＞1.5d。这意味着，当圆形孔眼的尺寸设计为具有宽度2d(即，垫圈的较薄边缘至少为孔眼直径的一半，类似于iso 7089垫圈，这会导致c＞3d)时，孔眼小于所述一半地突出于垫圈中心，例如，孔眼以其直径的四分之一突出于垫圈中心。设计为具有长度a＝c和宽度b＝2d的长孔的孔眼会以b/2突出于垫圈的一半。
[0030]
根据基于前述孔眼布置和尺寸a、b(孔眼的长度和宽度)以及尺寸c、d(垫圈边缘的宽度)的一种优选实施方式，孔眼的面朝所述较长边缘厚度c的内边缘相对于垫圈的中心具有大于0.4(d-b)和/或小于0.6(d-b)、优选为(d-b)/2的距离。这意味着，孔眼的边缘绝对可以伸入另一半(当b＞d时)，但整个孔眼也可以位于垫圈的中心线之外(当d＞b时)。对于大多数长孔而言，优选b＞d，因为这形成了垫圈的非常紧凑的结构类型，并且绝对可以用该垫圈覆盖非常多的长孔。
[0031]
根据基于前述孔眼布置和尺寸a、b(孔眼的长度和宽度)以及尺寸c、d(垫圈边缘的
宽度)的一种优选实施方式，针对较长边缘厚度的长度c适用：c≥a-b+2d。这实现具有长度l(当孔眼位于纵轴线上时，l＝a+c+d)的优选垫圈，该优选垫圈非常有利地设计并且可以用最小的材料耗费(在垫圈的宽度合适的情况下)覆盖许多长孔。
[0032]
通过长形的垫圈和(在旋转方面)具有相对较短的长孔作为孔眼(该孔眼例如可用符合iso 7089或iso 7093的垫圈完全覆盖)的不对称设计，在任何公差位置中都可以完全覆盖长孔。在此，垫圈的尺寸和因此垫圈的空间需求可以被降到最小。根据需求，垫圈的安装位置可以通过旋转或者移动来改变。
[0033]
但对此又要注意的是，在长孔过长的情况下应当选择垫圈的相应的尺寸设计。一般而言，在此对于具有长度a和宽度b的孔眼，纵轴线上的边缘厚度(长度c和d)应当选择为，使得c＞2d(或者更好地为c＞a-b+2d)。为了覆盖长度为x的长孔，应当选择d＞x/2-a+b并且c＞x-a+b。
[0034]
因此，本发明的一个优点是，长孔在任何公差位置中都可以被完全覆盖，并且垫圈的尺寸仍然可以被降低到最小。这不只改善面压力，也改善外观。
[0035]
以下在附图的提示下根据实施例更详细地阐述本发明。在此，不同附图中的相同部件配设有相同的附图标记。附图按照惯例未按比例绘制。在附图中：
[0036]
图1示出覆盖长孔的优选垫圈的透视俯视图，
[0037]
图2示出优选垫圈在长孔上方的多个位置，
[0038]
图3示出优选垫圈的尺寸，
[0039]
图4和图5示出用根据现有技术的圆形垫圈覆盖较短的长孔，
[0040]
图6示出简单的装配组件的示例的透视图。
[0041]
图1示出根据本发明的优选垫圈1的透视图，该垫圈覆盖构件2中的长孔3。长孔3在此被整面覆盖并且因此用虚线示出。尽管清楚的是，两个构件2通常应当通过作为固定元件4的在此示出的螺栓4被连接，但在此只示出一个构件2(另一个构件也可能干脆在透视方面被遮盖)。在透视俯视图中只能看到螺栓4、优选垫圈1、标准的圆形附加垫圈5和构件2。
[0042]
图2示出优选垫圈1在长孔3上的多个位置，如同该垫圈例如通过根据本发明的方法可以被定位的那样。在此从与图1所示不同的另一侧看，即，从构件2的那侧看。可以看到螺栓的杆部4和长孔3。垫圈1在此部分地被构件遮盖并且只能通过长孔3看到。因此，垫圈1的轮廓在此用虚线示出。但可以看到垫圈1中的孔眼6，该孔眼在此成型为较短的长孔，使得该长孔可以通过圆形的附加垫圈5(该附加垫圈被构件和根据本发明的垫圈遮盖并且在图a和图b中用点划线示出)被整面覆盖。
[0043]
在图a中，螺栓4位于长孔3的最上端。在此和在其它图中一样，垫圈1整面地覆盖长孔3。孔眼6被圆形的附加垫圈5整面覆盖。
[0044]
在图b中，螺栓4位于长孔3的上半部。为此，垫圈1不一定必须相对于图a被移动，因为孔眼6仍然允许螺栓4的该位置。在螺栓4的该位置中，孔眼6也被圆形的附加垫圈5整面覆盖。这也适用于以下的图，在这些图中，圆形的附加垫圈5始终覆盖孔眼6，但在该处不再画出。
[0045]
在图c中，螺栓4位于长孔3的中部。为此必须将垫圈1稍微向下移动，以便整面覆盖长孔3。
[0046]
在图d中，螺栓4位于长孔3的中部。在此，垫圈1从图c开始围绕螺栓4被旋转了
180
°
。
[0047]
在图e中，螺栓4位于长孔3的下半部。为此稍微向下移动了垫圈1。
[0048]
在图f中，螺栓4位于长孔3的最下端。在此，垫圈1也像在图a中那样整面覆盖长孔3，只是旋转了180
°
。
[0049]
可以看到，在螺栓4在长孔3中的任何位置中，该长孔都可以被垫圈1整面覆盖。
[0050]
图3示出优选垫圈1的尺寸，该垫圈具有圈体1a和该圈体1a中的长形的孔眼6。该孔眼6在圈体上的围绕该圈体的中心的旋转方面不对称地布置在圈体1a中。此外，孔眼6在此成型为长孔，该长孔具有长度a和宽度b，其中，a/b大约为1.4。垫圈1自身也成型为长形的，其中，垫圈的长度l和宽度b之比(l/b)等于1.6。
[0051]
所述孔眼6基本上位于垫圈1(用虚线示出)的一半上，但如可以看到的那样，该孔眼伸入另一半(的尺寸)不超过孔眼的宽度b的二分之一，而是只大约为b/4。具有长度a的孔眼6的纵轴线(在此为具有标记a的轴线)位于具有长度l的垫圈1的纵轴线(连续线)上。由于孔眼6的不对称布置，在垫圈1上产生具有长度d的较短边缘厚度和具有长度c的较长边缘厚度，其中，c大约等于2.1d。孔眼6的面朝较长边缘厚度的内边缘(在此为左边缘)相对于垫圈1的中心在b＞d的情况下具有大于(d-b)/2的距离(由于d-b＜0而向左)。在该示例中，对于较长边缘厚度的长度c适用的是，c≥a-b+2d。
[0052]
图4和图5示出用根据现有技术的圆形的附加垫圈5覆盖较短的长孔3。在左边的图4中示出根据iso 7089标准的附加垫圈5，其外径大约等于孔眼的直径的两倍。在右边的图5中示出根据iso 7093标准的附加垫圈5，其外径等于孔眼的直径的三倍。
[0053]
附加垫圈5用实线示出一次并且用虚线示出一次。这是附加垫圈5可以具有以便完全覆盖相应的长孔3的两个最靠外(或者说最远)的位置。为此，在左边，长孔3的长度不得超过孔眼直径b的1.5倍，而在右边，长孔的长度不得超过孔眼直径b的两倍。就本发明而言，长孔3是根据本发明的垫圈1中的长形的孔眼6。
[0054]
图6示出简单的装配组件7的示例的透视图。装配组件7优选是金属结构并且可以比所示的复杂许多倍，例如是金属塔或轨道车辆。如可以看到的那样，装配组件7包括至少一个根据本发明的垫圈1，该垫圈优选整面覆盖装配组件7的长孔3(所以在此看不到该长孔)。根据本发明的方法优选用于结构设计。
[0055]
最后再次指出，以上详细描述的垫圈和方法只是实施例，本领域技术人员能够以不同的方式修改这些实施例，只要不脱离本发明的范围即可。此外，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除相关的特征也可以存在多个。同样地，诸如“单元”之类的术语也不排除相关的部件由多个共同起作用的子部件构成，这些子部件必要时也可以分布在空间上。

技术特征：
1.一种用于覆盖长孔(3)的垫圈(1)，包括圈体(1a)和该圈体(1a)中的孔眼(6)，其中，所述孔眼(6)在圈体(1a)上的围绕该圈体的中心的旋转方面不对称地布置在圈体(1a)中。2.根据权利要求1所述的垫圈，其中，孔眼(6)成型为长孔，该长孔具有长度a和宽度b，其中，a＞b，该长孔尤其具有半圆形的端部区域，其中，优选a/b≤2、尤其a/b≤1.5。3.根据前述权利要求中任一项所述的垫圈，该垫圈成型为长形的，使得垫圈(1)的长度l大于该垫圈的宽度b，其中，优选l＞1.5b和/或优选l＜3b。4.根据前述权利要求中任一项所述的垫圈，其中，孔眼(6)基本上位于垫圈(1)的一半上，其中，孔眼(6)关于其纵轴线优选不超过孔眼(6)的宽度b的二分之一地伸入另一半中。5.根据前述权利要求中任一项所述的垫圈，其中，具有长度a和宽度b的孔眼(6)的纵轴线位于具有长度l的垫圈(1)的纵轴线上，并且由于孔眼(6)的不对称布置，在该纵轴线上存在垫圈(1)的具有长度d的较短边缘厚度和垫圈(1)的具有长度c的较长边缘厚度，其中，c＞1.5d。6.根据权利要求5所述的垫圈，其中，孔眼(6)的面朝所述较长边缘厚度c的内边缘相对于垫圈(1)的中心具有大于0.4(d-b)和/或小于0.6(d-b)、优选为(d-b)/2的距离。7.根据权利要求5或6所述的垫圈，其中，对于所述较长边缘厚度的长度c适用：c≥a-b+2d。8.一种用于通过根据前述权利要求中任一项所述的垫圈(1)覆盖构件(2)中的长孔(3)的方法，包括步骤：-将垫圈(1)放置在长孔(3)上方，并且将柱形的固定元件(4)穿过垫圈(1)的孔眼(6)并且穿过长孔(3)插入，-将固定元件(4)在长孔(3)中定向到预定的固定位置，-将垫圈(1)定向到覆盖位置，在所述覆盖位置中，长孔(3)被整面地覆盖，其中，为此，如果在一种定向中长孔(3)不能被覆盖，则将垫圈(1)围绕固定元件(4)旋转180
°
，-固定所述固定元件(4)，使得垫圈(1)在所述覆盖位置中在长孔(3)上方被夹紧。9.根据权利要求8所述的方法，其中，垫圈(1)的孔眼(6)是长孔，并且附加地将另外的尤其是圆形的附加垫圈(5)如此放置在垫圈(1)的孔眼(6)上方，使得垫圈(1)的孔眼(6)被整面地覆盖。10.一种装配组件(7)、优选是金属结构、特别优选是轨道车辆，包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的垫圈(1)，优选地，该垫圈整面地覆盖装配组件(7)的长孔(3)并且尤其已通过根据权利要求8或9中任一项所述的方法被安装。

技术总结
本发明涉及一种用于覆盖长孔(3)的垫圈(1)，其包括圈体(1a)和该圈体(1a)中的孔眼(6)，其中，所述孔眼(6)在圈体(1a)上的围绕该圈体的中心的旋转方面不对称地布置在圈体(1a)中。本发明还涉及一种用于通过这种垫圈覆盖长孔的方法以及一种装配组件、尤其是金属结构，其中，长孔已通过这种垫圈被覆盖。长孔已通过这种垫圈被覆盖。长孔已通过这种垫圈被覆盖。


技术研发人员：S
受保护的技术使用者：西门子交通有限公司
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2023/9/20