具有集成式门限位件的汽车提离式铰链的制作方法

具有集成式门限位件的汽车提离式铰链
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2020年6月17日提交的美国临时申请第63/040,139号的优先权，并且该申请以引用的方式并入到本文中。
技术领域
3.本发明属于汽车门铰链领域，并且特别是提离式铰链接头。


背景技术：

4.基本上所有现代汽车工厂都在最终喷涂前将金属薄板制成的门组装到车辆车身上。最终喷涂前的这些结构分别称为白门和白车身。组装使用铰链进行，铰链将门可旋转地连结到车身。在这个阶段使用铰链有利于以正确的取向将门配合到车身上。在门就位后，进行最后的喷涂。
5.在生产的这一点上，在喷涂之后，从车身上移除门是有用的。这允许在平行生产线上将各种部件高效地进一步组装到门上，包括窗玻璃、密封件、音频扬声器、门内饰等。已经使用了各种技术来允许门容易地从车身上移除和重新组装。多年来，提离式铰链接头已被有利地用于此目的。
6.提离式铰链倾向于遭遇许多问题，包括足够牢固地保持门，以正确定向门进行喷涂，且在移除和重新安装门时不会损坏铰链部件、门或车身。获得铰链部件的可靠且可重复的对准是最期望的。还优选的是，仅在某些位置允许拆卸和重新组装，以确保门以适当的取向一致地重新组装到车身上。此外，期望提供铰链接头部件，铰链接头部件被构造成允许消费者最终用户简单方便地拆卸和重新组装，诸如对于某些运动车辆而言。
7.实际上，所有车辆都要求门保持在多个离散的打开位置，以便用户进出、装载等。这是由门限位器实现的。门限位器可以与相关联的铰链分离，或者与铰链集成在一起。将可靠、可方便使用的提离式铰链与门限位器组合将是有利的。


技术实现要素：

8.在本发明的一个优选实施例中，提离式铰链接头包括一对门侧铰链支架、车身侧铰链支架、具有成型锁止轴特征部的锁止轴、导销、限位机构和提离式紧固件。锁止轴使用衬套可旋转地连接到两个间隔开的门侧铰链支架。
9.锁止轴可旋转地安装在限位机构内，限位机构包围锁止轴。锁止轴与限位机构的可旋转相互作用生成了所需的锁止扭矩，以在多个期望的位置对门进行限位。限位机构具有弹簧预加载滚柱，这些滚柱与锁止轴上的凹槽相互作用，以生成限位力。例如，参见名称为“integrated door check hinge for automobiles”的美国专利us6,481,056，其以全文引用的方式并入到本文中。成型锁止轴特征部与导销的对应成型部分对准。
10.导销紧固到车身侧铰链支架。这种对准使门侧铰链支架和车身侧铰链支架处于用于组装和重新组装的正确取向。已经发现，导销的非圆形基部，例如方形基部棱锥形中间部
分，对于确保门的用于组装和重新组装的适当取向是理想的。最后，具有螺纹端部的螺栓形式的可移除提离式紧固件穿过车身侧铰链支架中的孔口、穿过导销中的内孔插入，并通过拧入锁止轴的对应内螺纹内孔中而被拧紧。典型地，在螺栓头部与车身侧铰链支架之间提供垫圈，使得螺栓易于安装和移除。
11.在实践中，导销中间部分的方形形状和对应的锁止轴特征部可修改为具有倒圆拐角，以有利于零件的平滑接触，并防止零件在组装和拆卸期间磨损。导销在一个端部处设置有凸榫，该凸榫与车身侧铰链支架中的对应成型的开口对准，并且可以被型锻以连结这两个部件。导销和车身侧铰链支架也可以通过铆接、焊接或类似的紧固方式连结。凸榫和门侧铰链支架中的对应开口可以是方形的，以匹配导销的对置端部的轮廓，或者可以设置有另一种多边形形状，诸如三角形或六边形，以防止凸榫与门侧铰链支架之间的相对旋转。
12.类似地，导销的对置端部可为方形或非方形多边形形状，以不可旋转的方式配合在锁止轴的内孔内。只有导销的方形基部棱锥形部分与锁止轴特征部的对应成型部分接合。这生成了形状配合。另一方面，导销的对置端部用作引导元件，用于在铰链组装期间将锁止轴暂时固持在导销上，而没有实际的接合。优选地，导销的对置端部与锁止轴的内孔之间的间隙防止这两个构件相互干扰。
13.已经发现，导销的中间棱锥形部分的方形形状是最佳的以有利于将门正确组装和重新组装到车身上。汽车侧门典型地在65度与85度之间打开。实际上，门不能被重新悬挂在关闭或几乎关闭的位置，因为工人或机器人在如此近的距离内操纵门太困难了。此外，例如，如果试图在120度打开时重新悬挂门，门和车身的金属薄板可能会接触，从而导致两者损坏。因此，方形基部棱锥形销的90度分度转动允许门仅被重新悬挂在正确的位置，从而允许工人或机器进入，并防止金属薄板零件之间的接触以及伴随的损坏。其他多边形形状不会提供零件的这种最佳的、基本上防呆的分度转动。虽然在工厂设置中非常有用，但是在消费者使用这些提离式铰链的情况下，零件的基本防呆的分度转动特别有益，以防止运动车辆门被反复移除和替换时损坏。
14.典型车辆门通过两个铰链接头，即上部铰链接头和下部铰链接头安装在车身上。上述带有一体式门限位器的铰链接头可以安装在任一位置，尽管上部位置可能是优选的。类似的导销可以设置在相对的、典型地下部门侧铰链支架上。以这种方式，门可以被提起并离开车身侧铰链支架，并在正确的取向重新安装，而不需要最初使用提离式紧固件。这大大简化了门组装操作。
15.最后，当插入并拧紧该提离式紧固件时，导销的方形基部棱锥形中间部分和锁止轴的对应成型部，锁止轴特征部紧密啮合，以约束各部件之间的所有运动自由度，锁止轴相对于限位器机构和相对于门侧铰链支架的允许旋转运动除外。这就形成了一种牢固的结构接头。
附图说明
16.图1是本发明的具有集成式门限位件的提离式铰链的透视图。
17.图2为本发明的具有集成式门限位件的提离式铰链的截面正视图。
18.图3是穿过图1中平面“2”截取的本发明的具有集成式门限位件的提离式铰链的截面正视图。
19.图4是本发明的具有集成式门限位件的提离式铰链的分解透视图。
20.图5是本发明的导销和车身侧铰链支架的部分在相互组装之前的透视图。
21.图6是本发明的导销和车身侧铰链支架的部分相互组装后的透视图。
22.图7是本发明的导销和车身侧铰链支架的部分相互组装后的透视局部剖视图。
23.图8为本发明的锁止轴的透视图。
24.图9是本发明的导销和车身侧铰链支架的部分相互组装后的透视图。
25.图10是在将锁止轴附接到导销之前，分离的锁止轴和组装的导销和车身侧铰链支架的透视图。
26.图11为组装的导销和车身侧铰链支架的截面正视图，锁止轴安装在支架上，但未紧固。
27.图12为组装的导销和车身侧铰链支架的截面正视图，锁止轴安装在该支架上，并用螺纹紧固件紧固。
28.图13为组装的提离式铰链和紧固在示意性车辆门上的集成式门限位件以及紧固在车辆门上的下部提离式铰链的截面正视图。
29.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施例、示例和备选方案，包括它们的各个方面或相应的个别特征中的任何一个，可以独立地或以任何组合的方式获得。结合一个实施例描述的特征适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。
具体实施方式
30.一种具有集成式门限位件1的汽车提离式铰链(也简称为汽车提离式铰链)，适于可旋转地连接车辆门3和车辆车身(未图示)。如图1所图示，提离式铰链1包括第一门侧铰链支架5、第二门侧铰链支架7和车身侧铰链支架9。铰链支架典型地由金属薄板冲压而成，但也可以是使用热轧、铸造等形成的型材件。
31.提离式铰链1还包括锁止轴11，该锁止轴11具有第一端部13、第二端部15和轴中空芯部12，该轴中空芯部12设置有成型锁止轴特征部17。例如，在图8中图示了分离的锁止轴11。在邻近第一端部13的轴中空芯部12中是轴中空芯部12的第一部段19。锁止轴11的轴中空芯部12还包括带内螺纹的中间部分23。
32.如图4所图示，螺纹紧固件25适于接合锁止轴11的带内螺纹的中间部分23。螺纹紧固件25典型地是螺栓。
33.提离式铰链1还包括圆柱形限位机构27，该限位机构27具有开放的中心芯部29。例如，在图3中图示了圆柱形限位机构27。如图2和图3所图示，锁止轴11适于借助于第一端部衬套31和第二端部衬套33在圆柱形限位机构27的开放中心芯部29内旋转。
34.导销35是提离式铰链1的一体式元件。导销35包括优选具有方形基部棱锥形状的中央部分37、优选为方形形状并且可以包括凸榫的多边形第一部分39、也优选为方形形状的多边形第二部分41以及销中空芯部43。例如，图5至7图示了导销35。
35.铰链由门侧半部和车身侧半部形成，门侧半部和车身侧半部适于可移除地相互附接。
36.从车身侧半部开始，图5图示了准备插入车身侧铰链支架9中对应成型的开口或孔口10的导销35的多边形第一部分39。为了有利于零件的平滑接合，导销35的多边形第一部
分39的外拐角和孔口10的内拐角可以是倒圆的。当导销35的方形基部棱锥形中央部分37的表面抵接车身侧铰链支架9的面对表面时，导销35被插入到其行程极限。方形基部棱锥形中央部分37的四个拐角提供了多条接触线，从而在实心基部上具有显著的稳定性和强度，而不会使车身侧铰链支架9变形。在插入之后，通过在多边形第一部分39的端部或凸榫处型锻突出部分，可以将导销35附连到车身侧铰链支架9。凸榫39的型锻部分40在图6和10中图示。也可以采用其他材料镦锻方法，诸如铆接，或者备选方法，诸如焊接，来将导销35固定到车身侧铰链支架9。图7和图9从与图5和图6相反的视角图示了固定到车身侧门支架9的导销35。图7的局部剖视图示出了导销35的销中空芯部43。
37.转向门侧半部，如图2、图3和图4所图示，圆柱形限位机构27的构造与us 6,481,056中所描述的构造类似。在本发明的情况下，圆柱形限位机构27围绕第二门侧铰链支架7中的第二孔口8搁置在第二门侧铰链支架7上。锁止轴11的第一端部13穿过第二孔口8和圆柱形限位机构27的开放中心芯部29插入。然后将第一门侧铰链支架5安装在锁止轴11的第一端部13上，使得锁止轴11的第一端部13延伸穿过第一门侧铰链支架5中的第一孔口6。锁止轴11的第二端部15处的凸缘16抵接第二门侧铰链支架7，以限制锁止轴11的进一步纵向移动。垫圈14被放置在锁止轴11的第一端部13上，并且然后第一端部13被型锻在垫圈上，以将第一门侧铰链支架5链接到第二门侧铰链支架7。圆柱形止动机构27保持第一门侧铰链支架5与第二门侧铰链支架7之间的分隔。第一端部衬套31和第二端部衬套33分别有利于锁止轴11在第一门侧铰链支架5和第二门侧铰链支架8的第一孔口6和第二孔口8内的轴向旋转。
38.门侧半部可在如上文所描述组装门侧半部组装之前或之后附连在汽车门3上。第一门侧铰链支架5和第二门侧铰链支架7典型地使用常规的方式用螺栓连接到门3上。这些支架5和7也可以通过焊接或其他合适的结合方式附接到门3上。
39.类似地，可在如上文所描述组装车身侧半部之前或之后，将车身侧半部附连在汽车车辆车身上。车身侧铰链支架9典型地使用常规方式用螺栓连接到车身上。车身支架9也可以通过焊接或其他合适的结合方式附接到车身。
40.门侧半部和车身侧半部分别组装并附连在门3和车身上，门侧半部可移除地附接在车身侧半部上。锁止轴11适于接合导销35。典型地，接触将发生在具有方形基部棱锥形状的导销35的中央部分37与锁止轴11的类似成型的锁止轴特征部17处，以产生形状配合。同样，导销35的中央部分37的方形外拐角或边缘以及锁止轴特征部17的内拐角可以是倒圆的，以有利于这些零件滑入和滑出接合。优选地，在导销35的非接触部分与锁止轴11的轴中空芯部12之间存在游隙，从而确保接触表面处的精确对准，没有其他表面竞争接触或干扰这种接触。导销11的多边形第二部分41充当引导特征，并在铰链组装期间提供对锁止轴11的轴中空芯部12的第一部段19的临时固持。
41.如上文所描述，门3可从车身上部提离。导销35和锁止轴11在它们接触处的对应成型确保了无论门3被移除和替换多少次，门3都将与先前一样精确地与车身对准。如上文所描述，棱锥形导销35的直角分度转动要求门被重新悬挂在正确的位置，因为将门在任一方向上旋转90度将过度限制对铰链的接近或有损坏门的风险。尽管用于导销35的方形棱锥形状是优选的，但是三叶形或六边形也是可行的。
42.当门3准备好可旋转地并轴向地固定在车身上时，螺纹紧固件25典型地穿过第二垫圈26，穿过导销35的中空芯部43，并且进入锁止轴11的带内螺纹的中间部分23。典型地，
螺纹紧固件25的前端24的直径小于锁止轴11的带内螺纹的中间部分23的直径，使得当螺纹紧固件25完全拧紧到带内螺纹的中间部分23中时，其前端24不与锁止轴11接触。拧紧螺纹紧固件25迫使导销35和锁止轴11的两个棱锥形面37、17分别牢固接合，并约束其他自由度，以便生成结构接头。紧固接头例如在图2、图3和图12中图示。
43.为实现提离式铰链的门限位功能，锁止轴11设置有凹槽或花键18，当锁止轴11在圆柱形限位机构内旋转时，该凹槽或花键18与圆柱形限位机构27的开放中心芯部29内的弹簧加载滚柱接合。花键18与开放中心芯部29中的弹簧加载滚柱的相互作用形成了锁止扭矩，该锁止扭矩允许门3在其旋转打开和关闭时在多个离散位置被限位。如上文所指出的，us 6,481,056中描述了这种与铰链集成的门限位件形式。
44.尽管图示的提离式铰链优选与限位机构一起使用，但也可在没有限位机构的情况下使用，以防止紧固件拧紧期间销的旋转。上述多边形形状有利于这一功能。
45.如图13所图示，第二铰链接头45，典型地为每扇门的一对铰链中的下部铰链，比具有集成式门限位件1的典型上部提离式铰链更简单。安装在下部门侧铰链支架49中的下部导销47可以简单地穿过下部车身侧铰链支架53中的下部车身支架孔口51配合。当螺纹紧固件25被拧紧在上部铰链1中时，下部铰链接头45中的下部导销47也必然抑制竖直移动。下部门侧铰链支架49和下部车身侧铰链支架53可以相对于彼此与上部第一门侧铰链支架6和第二门侧铰链支架8一起相对于上部车身侧铰链支架1旋转。备选地，如有必要，下部铰链接头45可以使用常规方式紧固。
46.虽然在附图和前面的描述中已经详细图示和描述了本发明，但是这种图示和描述被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。通过对附图、公开内容和所附权利要求的研究，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或控制器或其它单元可实现权利要求中叙述的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
47.还应当理解，尽管在图示的实施例中公开了特定的部件布置，但是其他布置也将从中受益。尽管示出、描述和要求保护了特定的步骤顺序，但是应当理解，除非另有说明，步骤可以以任何顺序执行、分拆或组合，并且仍然将受益于本发明。
48.尽管不同的示例具有图示中所示的具体部件，但是本发明的实施例不限于这些特定的组合。可以将一个示例中的一些部件或特征与另一个示例中的特征或部件组合使用。
49.尽管已经公开了示例实施例，但是本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入权利要求的范围内。为此，应研究以下权利要求，以确定其真正的范围和内容。