专利名称：多件式结构的汽车门铰链的制作方法
技术领域：
本发明涉及铰链，更具体地说，涉及汽车门铰链，该铰链有利于闭合 面板相对于固定主体结构运动，并利用特有的多件式结构简化了铰链组成 部件的配置。
背景技术：
汽车铰链通常配置成包括刚性连接到闭合面板的门部件和刚性连接到 主体结构的主体部件。这些部件的这种结构性连接可以借助焊接接合、铆 钉接合、螺栓接合或类似机械紧固装置来实现。通常借助枢转销和关联的 承载表面实现门部件相对于主体部件的简单旋转运动。枢转销配置成刚性 连接到其中 一个铰链部件，而另 一个部件借助 一个或多个承载表面围绕枢
转销自由旋转。通常的做法是采用两种垂直偏置但是带有同轴对准的枢转 销的铰链组件，将闭合面板连接到主体结构。
汽车铰链的主体部件和门部件通常用钢或铝经过冲压、锻压、铸造、 滚压或挤压而构成。每个部件通常配置有一个或多个安装表面以及一对包 含枢转轴孔的枢转臂。枢转臂借助某种形式的桥接件或安装表面进行结构 性连接。通常的做法是将衬套组装到门部件的枢转轴孔中，形成所需的枢 转承载表面。枢转销插入门部件的枢转衬套，并经由枢转轴孔借助滚花、
干涉配合、铆钉接合、压凹接合(staking)或类似材料锻墩装置而结构性连 接到主体部件。
主体部件借助其安装表面利用螺栓接合、焊接接合、粘结接合、铆钉 接合或类似紧固装置而结构性连接到车身结构。门部件也借助其安装表面 利用螺栓接合、焊接接合、粘结接合、铆钉接合或类似紧固装置而结构性 连接到车辆闭合面板。
螺栓连接的汽车铰链系统通常每个铰链部件至少采用两个紧固件。因 此需要复杂的结构来在单件式部件中提供必要的枢转轴孔位置、安装表面、
结构完整性、紧固件位置和间隙偏移。较之压制成形的金属沖压件来说， 锻制和铸造很适合提供这些必要的复杂形状，但是也导致成本显著升高。 金属冲压件通常被认为是形成铰链部件最节约成本的方法，但是结构形状 有点受到限制。此外，复杂配置通常导致压制成形过程中产生大量无用的 废料。
图1图示了由压制成形的主体部件(2)、压制成形的门部件(3)、枢转销 (4)和两个枢转衬套(25)、 (26)配置成的汽车门铰链组件常用现有技术实施 例。主体部件(2)配置有一对枢转臂(6)、 (7)和大安装表面(8)，该安装表面适 配于借助安装孔(9)、 ( 10)和两个相应的螺紋紧固件结构性连接到车身结构。 安装孔(9)、 (IO)隔开充分的距离，以确保足够的载荷传播到车身结构中。枢 转臂(6)、 (7)配置有一对枢转孔(11)、 (12),它们适配于接受枢转销(4)并借助 滚花、干涉配合、铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置而刚性卡紧枢 转销(4)。从安装孔(9)、 (lO)到枢转孔(ll)、 (12)的距离由车辆闭合面板和主 体配置来确定，并且比较关键。门部件(3)配置有一对枢转臂(13)、 (14);结 构桥接件(21)和一对安装表面(15)、 (16),这对安装表面适配于借助安装孔 (17)、 (18)和两个相应的螺紋紧固件结构性连接到车辆闭合面板。安装孔 (17)、 (18)隔开充分的距离，以确保足够的载荷传播到车辆闭合面板中。枢 转臂(13)、 (14)配置有一对枢转孔(19)、 (20)，这对枢转孔适配于接受促使围 绕枢转销(4)旋转的枢转衬套(25)、 (26)。从安装孔(17)、 (18)到枢转孔(19)、 (20)的距离由车辆闭合面板和主体配置确定，并且比较关键。主体部件(2) 和门部件(3)由平钢板压制形成，而且因为它们形状复杂，所以在冲压过程 中产生数量显著的废料。图2图示了现有技术主体部件(2a)和门部件(3a)的 平坯料以及与冲压处理相关的废料(22)的布局，其中废料以剖面线示出。虽 然在这种配置中产生相当多的废料(22),但是压制成形制造技术仍然比铸造 或锻造更节约成本。
发明内容
因此，具有优势的是利用压制成形金属冲压件构造铰链组件，而且减 小或消除与车辆闭合面板和主体配置所决定的复杂形状有关的废料。铰链 部件压制成形中所用和所废弃的大量材料直接归咎于由安装孔和枢转销支
撑特征之间距离所决定的复杂形状。因此，如果这些特征的互联部分可以 以更为有效的方式实现，则对于现有技术将是一种显著的改进。
本发明目标在于通过采用枢转销作为主要结构部件而减小压制成形金 属冲压铰链部件中所用的材料总量。在利用单件式门部件和单件式主体部 件的传统配置的汽车门铰链中，枢转销所起的两种主要作用在于，其结构 性组装这两个部件，同时有利于它们之间发生旋转运动。本发明将枢转销 用于额外的主要作用，即其还结构性连接各具体部件的多个元件。传统制 造的单件式压制成形的门部件通常借助整体的结构桥接件来连接其两个安 装表面和两条枢转臂。本发明不使用结构桥接件，而是将每个安装表面和 相关的枢转臂配置为各自分开的压制成形角撑架，并利用独特配置的枢转 销将其中两个角撑架连接在一起。此外，本发明采用由两个简单的压制成
形的角撑架配置而成的独特主体部件，这两个角撑架借助筒单形成的特征 和枢转销进行结构性连接。
本发明的枢转销配置有中部柱状枢转表面和两个滚花的相对柱状端， 这两个柱状端直径从中部柱状枢转表面开始减小。主体部件的两个压制成 形的角撑架借助枢转臂上简单形成的特征而结构性连接，且单个枢转衬套 借助凸缘布置组装在枢转孔中。枢转销布置在枢转衬套内，以使中部柱状 枢转表面可以自由旋转，并且门部件的压制成形的角撑架配置成借助铆钉 接合、压凹接合或类似材料锻墩装置而结构性连接到枢转销滚花的相对柱
^!犬端。
在本发明的替代实施例中，枢转销的相对柱状端未设置滚花，且中部 柱状枢转表面和两个相对柱状端之间的台阶配置有轻微的渐缩部，补偿装 配过程中主体部件的厚度公差。在渐缩式台阶和门部件压制成形的角撑架 之间出现形成结构连接部的材料干涉。
在本发明的另一种替代实施例中，枢转销配置有悬臂特征，以有利于 根据某些车辆组装车间的要求而简单地分开和重新组装门和门部件。
根据本发明的基本方面，汽车铰链组件包括(a)门部件，其由两个 压制成形的门角撑架构成并适配于安装到车辆闭合面板；(b)主体部件， 其由两个压制成形的主体角撑架构造，配置成接受单个枢转衬套并适配于 安装到车辆主体结构；(c)枢转销，其配置成结构性连接压制成形的门角
撑架和主体角撑架，同时将门部件和主体部件保持在结构组件中，并有利
于门部件和主体部件之间进行旋转运动；和(d)所述枢转销配置有中部柱 状枢转表面，其中部直径适配于允许枢转村套围绕其旋转；和两个滚花的 相对柱状端，其各自的直径小于所述中部直径，并适配于借助材料锻墩件 结构性连接门部件角撑架。
根据本发明的另一方面，所述汽车铰链组件其中压制成形的主体角撑 架借助半剪切特征和匹配的对准孔利用焊接接合、粘结结合、铆钉接合、 压凹接合或类似材料锻墩装置而结构性接合。
根据本发明的又一方面，所述汽车铰链组件，其中一对铰链止动结构 设置在主体角撑架中，适配于与设置在门角撑架上的一对铰链止动表面相 互作用，以使铰链组件在其完全打开位置时结构性限制旋转。
根据本发明的又一方面，所述汽车铰链组件，其中所述枢转销在中部 柱状枢转表面和两个滚花的相对柱状端之间的台阶结合部包括渐缩特征， 以补偿装配过程中门部件角撑架的厚度公差。
根据本发明的又一方面，所述汽车铰链组件，其中所述枢转销配置成 借助枢转衬套、垫片和材料锻墩件而结构性连接压制成形的门角撑架，同 时提供悬臂特征，以便于利用渐缩螺母和渐缩枢转孔布置而简单地分开和 重新组装门部件和主体部件。
根据本发明的又一方面，紧接上面这一段所述汽车铰链组件，其中铆 钉适配于在主体部件上提供铰链止动件，同时还结构性接合压制成形的主 体角撑架。
图1是现有技术压制成形的汽车门铰链组件分解透视图； 图2是与图1所示现有技术汽车门铰链组件压制成形的部件冲压件相 关的展开平坯料布局；
图3是通常汽车设备中一对本发明铰链组件的透视图4是本发明铰链组件透视图5是本发明铰链组件分解透视图6是穿过枢转销中心线的本发明铰链组件局部截面图7是本发明铰链组件枢转销侧视图8是本发明铰链组件门部件的分解透视图9是本发明铰链组件主体部件的分解透视图IO是与本发明铰链组件压制成形的部件冲压件相关的展开平坯料布
局；
图11是本发明铰链组件枢转销的替代渐缩台阶实施例侧视图； 图12是本发明铰链组件枢转销的替代固定头实施例侧视图； 图13是本发明铰链组件替代的升空实施例透视图； 图14是穿过枢转销中心线的本发明铰链组件的替代升空实施例局部截 面图。
具体实施例方式
参照图3、 4、 5和6，汽车铰链组件(30)基本上由门部件(40)和主体部 件(60)构成。门部件配置有安装表面(41)和两条枢转臂(42)。每条枢转臂(42) 包含枢转轴孔(43)。门部件(40)借助其安装表面(41)利用螺栓接合、焊接接 合、粘结结合、铆钉接合或类似紧固装置而结构性连接到车辆闭合面板(27)。 主体部件(60)配置有安装表面(61)和枢转臂(62)。枢转臂(62)包含枢转轴孔 (63)。主体部件借助其安装表面(61)利用螺栓接合、焊接接合、粘结接合、 铆钉接合或类似紧固装置而结构性连接到车辆主体结构(28)。主体部件(60) 的枢转轴孔(63)与枢转衬套(80)配合，该枢转衬套包含内柱状承载表面(81) 和两个相对的推压凸缘(82)。参照图7,枢转销(90)配置有中部柱状枢转表 面(91)和两个滚花的相对柱状端(92)，每个柱状端直径小于中部柱状枢转表 面直径。中部柱状枢转表面(91)适配于在枢转村套内柱状承载表面(81)内自 由旋转，而两个滚花的相对柱状端(92)适配于插入门部件(40)枢转轴孔(43) 并借助铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置结构性连接于此。以此方 式，门部件(40)和主体部件(60)保持在结构组件中，并且相对于彼此自由旋 转。
参照图8，门部件(40)由两个压制成形的门角撑架(46)、 (47)构成，所述 的两个支架都配置有安装表面(41)和枢转臂(42)。每个枢转臂(42)均包含枢 转轴孔(43)。如果枢转销(90)的两个滚花的相对柱状端(92)压入枢转轴孔(43)
并借助铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置而结构性连接于此，则形
成单件式门部件(40)。枢转销(40)因此取代了通常形成单体式门部件所需的 结构桥接件，显著减少了所需材料量以及关联的成本。
参照图9，主体部件(60)由两个压制成形的主体角撑架(66)、 (67)构成， 所述的两个支架都配置有安装表面(61)和枢转臂(62)。每个枢转臂(62)均包 含枢转轴孔(63)。两个主体角撑架(66)、 (67)如此配置，以使两条枢转臂(62) 面对面布置，并借助半剪切特征(68)对准，所述半剪切特征配合在匹配对准 孔(69)中。如果半剪切特征(68)借助压力配合、焊接接合、粘结接合、铆钉 接合、压凹接合或类似材料锻墩装置而结构性连接在对准孔(69)中，则形成 单体式主体部件(60)。半剪切件(68)和对准孔(69)如此布置，以使枢转轴孔(63) 对准。枢转轴孔(63)与枢转衬套(80)配合，该枢转衬套包含内柱状承载表面 (81)和两个相对的推压凸缘(82)。以此方式，两个压制成形的主体角撑架
(66) 、 (67)形成单体式门部件，与单件式配置相比，显著减小了所需材料量 以及关联的成本。
图10图示了本发明两个压制成形的主体角撑架(66a)、 (67a)和压制成形 的门角撑架(46a)、 (47a)的平坯料布局，以及与冲压处理相关的废弃材料(58) 布局。与图2所示现有技术铰链组件平坯料布局相比，显然本发明带来了 更佳的总材料效率以及比现有技术配置更低的废料量。
在本发明优选实施例中， 一对铰链止动结构(70)设置在主体角撑架(66)、
(67) 的枢转臂(62)上，适配于与设置在枢转臂(42)或门角撑架(46)、 (47)上的 一对铰链止动平面(50)相互作用。当门铰链组件(30)旋转到完全打开位置时， 铰链止动平面(50)接触铰链止动结构(70)并阻止进一步旋转。
图11图示了本发明枢转销(100)的替代实施例，其中包含两个未配置滚 花的相对柱状端(102)。枢转销(1 OO)在中部柱状枢转表面(101 )较大直径和两 个相对柱状端(102)较小直径之间配置有渐缩台阶(105),以允许补偿主体角 撑架材料厚度变化。在本发明主实施例中，所述台阶配置成方形，且并不 渐缩，以使门角撑架(46)、 (47)压靠在两个滚花的相对柱状端(92)上，隔开 所述台阶限定的固定距离。由于与两个主体角撑架(66)、 (67)的厚度关联的 材料误差，枢转衬套(80)的两个相对的推压凸缘(82)可以欠压缩或过压缩， 导致结构组件非充分或相对旋转运动不良。替代实施例的渐缩台阶(105)允
许门角撑架(46)、 (47)在一定的距离范围内压靠在该渐缩部上，同时仍允许 相对于抗性基部出现铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置。两个门角 撑架(46)、 (47)和渐缩台阶(105)之间的材料干涉在这些部件之间形成结构连 接部。增大压力载荷允许这两个门角撑架(46)、 (47)设置在这样的距离，即 适当压缩枢转衬套(80)两个相对的推压凸缘(82)，以实现充分的结构组件和 恰当的旋转运动。
图12图示了本发明枢转销(UO)的替代实施例，其配置有固定头(U6)， 以利于单侧铆钉接合。枢转销(lIO)配置有中部柱状枢转表面(11 l)和两个滚 花的相对柱状端(112)、 (113)。靠近固定头(116)的滚花柱状端(112)的直径大 于中部柱状枢转表面(lll),且位于枢转销(110)另一端的滚花柱状端(113)直 径小于中部柱状枢转表面直径。固定头(16)直径大于滚花柱状端(112)、 (113) 和中部柱状枢转表面(lll)。以此方式，汽车铰链组件(30)的组装处理简化为 插入单个枢转销(IIO)，以及利用铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置 接合一端。利用这种结构，两个门角撑架(46)、 (47)的结构连接性略微变差。
图13和14图示了本发明的替代实施例，其中枢转销(190)配置成有利 于轻易地拆开门部件(140)和主体部件(160)。在一些车辆组装车间中需要这 种拆开和组装，并通常称为起离(lift-off)处理。门部件(140)和主体部件(160) 以类似于本发明主实施例的方式，利用两个压制成形的门角撑架(146)、(147) 和两个压制成形的主体角撑架(166)、 (167)构成。但是，枢转销(190)配置成 通过枢转衬套(180)和垫片(184)借助铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装 置而结构性连接到两个门角撑架(146)、 (147)。枢转销(190)对着垫片和材料 锻墩部的端部配置有渐缩特征(195)和螺紋端(196)，所迷螺紋端适配于与主 体角撑架(166)上的配合柱状枢转轴孑L(163)相互作用。在门部件(140)交错在 主体部件(160)上的时候，设置渐缩式螺母(187)，螺紋连接到螺紋端(196)并 与主体角撑架(167)上的配合柱状枢转轴孔(163)相互作用，在门部件(140)和 主体部件(160)之间实现适当的结构装配，同时衬套布置保证充分的旋转运 动。止动铆钉(170)适配于结构性连接到两个主体角撑架(166)、 (167)，同时 也与设置在门角撑架(146)、 (147)上的铰链止动表面(150)相互作用，以使门 铰链组件(130)旋转到完全打开位置时，铰链止动表面(150)接触铰链止动结 构(170)并阻止进一步旋转。
权利要求
1.一种汽车铰链组件，包括(a)门部件，其由两个压制成形的门角撑架构成并适配于安装到车辆闭合面板；(b)主体部件，其由两个压制成形的主体角撑架构造，配置成接受单个枢转衬套并适配于安装到车辆主体结构；(c)枢转销，其配置成结构性连接所述压制成形的门角撑架和所述主体角撑架，同时将所述门部件和所述主体部件保持在结构组件中，并有利于所述门部件和所述主体部件之间进行旋转运动；(d)所述枢转销配置有中部柱状枢转表面，其中部直径适配于允许所述枢转衬套围绕其旋转；和两个滚花的相对柱状端，每个柱状端的直径均小于所述中部直径，并适配于借助材料锻墩件结构性连接所述门部件角撑架。
2. 如权利要求1所述的汽车铰链组件，其中，所述压制成形的主体 角撑架借助半剪切特征和匹配的对准孔利用压力配合、焊接接合、粘结结 合、铆钉接合、压凹接合或类似材料锻墩装置而结构性接合。
3. 如权利要求1或2所述的汽车铰链组件，其中， 一对铰链止动结 构设置在所述主体角撑架中，适配于与设置在所述门角撑架上的一对铰链 止动表面相互作用，以使所述铰链组件在其完全打开位置时结构性限制旋 转。
4. 如权利要求l、 2或3所述的汽车铰链组件，其中，所述枢转销在 所述中部柱状枢转表面和所述两个滚花的相对柱状端之间的台阶结合部 包括渐缩特征，以补偿装配过程中所述门部件角撑架的厚度公差。
5. 如权利要求l、 2或3所述的汽车铰链组件，其中，所述枢转销配 置成借助枢转衬套、垫片和材料锻墩件而结构性连接所述压制成形的门角 撑架，同时提供悬臂特征，以便于利用渐缩螺母和渐缩枢转孔布置而简单 地分开和重新组装所述门部件和所述主体部件。
6. 如权利要求5所述的汽车铰链组件，其中，铆钉适配于在所述主 体部件上提供所述铰链止动件，同时还结构性接合所述压制成形的主体角 撑架。
全文摘要
一种汽车铰链组件，适配成便于闭合面板相对于固定主体结构移动，该铰链组件包括门部件，其由两个压制成形、借助枢转销结构性连接的角撑架构成，并适配于安装到车辆闭合面板；主体部件，其由两个压制成形、借助简单形成的特征和所述枢转销而结构性连接的角撑架构造，并适配于安装到车辆主体结构，以使所述枢转销结构性组装所述这两个部件，便于在它们之间进行相对旋转运动，而且结构性连接多件压制成形的角撑架，以使获得的组件较之现有技术实现更高的材料效率以及相关成本的显著降低。
文档编号E05D5/02GK101356333SQ200780001209
公开日2009年1月28日 申请日期2007年2月12日 优先权日2006年7月10日
发明者伍振宏, 帕西斯·班容巴尼斯, 斯科特·沃登, 普拉德·拉德, 罗伯特·约翰·默里, 鲁道夫·格鲁贝尔 申请人:穆尔蒂马蒂奇公司