CN105423879B - 铰链同轴度检测工具及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种铰链同轴度检测工具，检测间隔布置的两个铰链的轴孔之间的同轴度，包括：支撑板、第一夹持部件、第一检测轴、第二夹持部件和第二检测轴。支撑杆的横截面呈鼓形。第一夹持部件套在支撑杆上，第一夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第一夹持部件通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。第一检测轴安装在第一夹持部件上。第二夹持部件套在支撑杆上，第二夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第二夹持部件通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。第二检测轴安装在第二夹持部件上。第一检测轴和第二检测轴呈同轴分布且具有相同的检测直径，检测直径根据所述铰链的轴孔的内径以及允许的偏差角度确定。

Description

铰链同轴度检测工具及检测方法

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及铰链同轴度的测量技术领域。

背景技术

在汽车制造领域，舒适性正在成为越来越重要的指标。汽车车门的开闭舒适性在车辆的舒适性中占有十分重要的地位。车门的开闭舒适性是顾客接触汽车的第一道环节，会给顾客带来车辆设计和质量好坏的第一印象。如果车门的开闭舒适性不佳，顾客在进入到车厢之前就会产生不好的感觉。评价车门开闭舒适性的关键指标是开闭的操作力和开闭的顺畅程度。

车门通常是通过上下两个铰链安装到车架上，图1揭示了一副铰链的结构。如图1所示，一副铰链包括第一部件101和第二部件102，第一部件101安装在车门上，第二部件102安装在车架上。第一部件101上具有第一安装孔111和第一轴孔112，第二部件102上具有第二安装孔 121和第二轴孔122。螺栓穿过第一安装孔111和第二安装孔121将第一部件101和第二部件102分别安装到车门和车架上。销轴103穿过第一轴孔112和第二轴孔122，形成铰链部件。每一扇车门和车架的连接需要使用到两副图1所示的相同的铰链，分别布置在上方和下方。在理想的状态下，每一个铰链中的第一轴孔112和第二轴孔122保持同轴，并且上下两个铰链中的销轴103也保持同轴，即上下两个铰链中的四个轴孔都保持同轴，这样的话铰链的转动阻力最小，能具有最佳的操作感受和顺畅程度。

但在实际安装和匹配过程中，上述的理想状态难以达到。首先，与第一安装孔111和第二安装孔121配合的螺栓的直径小于第一安装孔111 和第二安装孔121的直径，两者之间存在4mm～5mm的差距，螺栓与安装孔的直径差距使得安装过程中容易产生偏差。其次，无论是车门的钢板还是车架的钢板，在拧上螺栓后钢板都会由于受力而产生少量的形变，这种形变使得实际的安装面偏离了设计中理想的安装面。上述的两个原因使得实际安装后的上下铰链并不能达到理想中的状态，即上下铰链的销轴并不是同轴的。

上下铰链不同轴，或者说出现偏离的话，会影响开闭的操作力和开闭的顺畅程度。上下铰链不同轴会使得销轴对衬套的压力增加，导致摩擦力和转动力增加，即铰链扭矩增加，进而导致开闭操作力增加，开闭的顺畅程度降低。

于是，在上下铰链安装完毕后，需要对铰链的同轴度进行测量，虽然很难保证上下铰链完全同轴，但是要求上下铰链的偏移角度控制在一定的范围内，以保证合适的开闭操作力和开闭顺畅程度。

现有技术中，对上下铰链同轴度的检测方法主要是采用三坐标测量并换算的方法。在车门与车架的上下铰链安装完成后，先拧松铰链的销轴，然后分别测量上下铰链中的第一轴孔和第二轴孔的位置的三坐标值，将获得的三坐标值进行换算。

三坐标测量并换算的方法能够获得精确的上下铰链的偏移值，但过程复杂，耗时较长，无法实现批量的测量和检测。并且，对于上下铰链的同轴度来说，并不需要获得如此精确的偏移值，只需要得知偏移是否在一定范围内即可，因此三坐标测量并换算的方法的精确性存在一定的浪费，而其复杂耗时的缺陷却会影响整个生产效率。

发明内容

本发明旨在提出一种能够快速检测铰链同轴度的检测工具及检测方法。

根据本发明的一实施例，提出一种铰链同轴度检测工具，检测间隔布置的两个铰链的轴孔之间的同轴度，包括：支撑板、第一夹持部件、第一检测轴、第二夹持部件和第二检测轴。支撑杆的横截面呈鼓形。第一夹持部件套在支撑杆上，第一夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第一夹持部件通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。第一检测轴安装在第一夹持部件上。第二夹持部件套在支撑杆上，第二夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第二夹持部件通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。第二检测轴安装在第二夹持部件上。第一检测轴和第二检测轴呈同轴分布且具有相同的检测直径，检测直径根据所述铰链的轴孔的内径以及允许的偏差角度确定。

在一个实施例中，第一夹持部件和所述第二夹持部件的鼓形孔各自具有连通至第一端的侧边的开放式间隙，一螺孔贯穿开放式间隙，螺栓通过螺孔将夹持部件夹紧在支撑杆上。

在一个实施例中，第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动使得第一检测轴和第二检测轴分别进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔。

在一个实施例中，检测直径d、铰链的轴孔的内径D、单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度θ、轴孔的长度L满足以下条件：

其中x为检测轴放入轴孔时，在轴孔的径向，轴孔和检测轴的最大间隙；第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的允许的偏差角度为2θ。

在一个实施例中，该铰链同轴度检测工具包括数套第一检测轴和第二检测轴，同一套的第一检测轴和第二检测轴具有相同的检测直径，不同套的第一检测轴和第二检测轴的检测直径不同。

在一个实施例中，数套第一检测轴和第二检测轴的检测直径以固定步长逐步增加。

在一个实施例中，检测直径d与铰链的轴孔的内径D之间的差距不大于铰链的轴孔的内径D的1％。

根据本发明的一实施例，提出一种铰链同轴度检测方法，使用上述的铰链同轴度检测工具，该铰链同轴度检测方法根据检测直径d、轴孔长度 L、轴孔的内径D来计算第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的偏差角度，该偏差角度为2θ，将该偏差角度2θ与角度阈值做比较，如果低于或者等于角度阈值，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。

在一个实施例中，该铰链同轴度检测方法将角度阈值作为偏差角度 2θ，依据偏差角度2θ、轴孔长度L、轴孔的内径D计算得到检测直径d，选择具有检测直径d的第一检测轴和第二检测轴，由第一夹持部件夹持第一检测轴、第二夹持部件夹持第二检测轴，第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动，如果第一检测轴和第二检测轴能同时各自进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。

本发明的铰链同轴度检测工具能够根据所允许的偏差角度选择合适直径的检测轴，利用检测轴能够快速检测上下铰链的偏差角度是否在允许的范围内，检测过程方便快速，适合批量检测。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了一副铰链的结构。

图2揭示了根据本发明的一实施例的铰链同轴度检测工具的结构示意图。

图3揭示了根据本发明的一实施例的铰链同轴度检测工具的侧面示意图。

图4a揭示了根据本发明的一实施例的铰链同轴度检测工具中支撑杆的截面结构图。

图4b揭示了根据本发明的一实施例的铰链同轴度检测工具中夹持部件的截面结构图。

图5揭示了根据铰链的尺寸计算检测直径的示意图。

图6揭示了单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度与两个铰链的轴孔的偏差角度之间的关系示意图。

图7揭示了第一示例中铰链的尺寸、允许的偏差角度和检测直径之间关系。

图8揭示了第二示例中铰链的尺寸、允许的偏差角度和检测直径之间的关系。

具体实施方式

参考图2和图3所示，本发明提出一种铰链同轴度检测工具，图2 揭示了该铰链同轴度检测工具的结构示意图，图3揭示了其侧面示意图。该铰链同轴度检测工具用于检测间隔布置的两个铰链的轴孔之间的同轴度，该铰链同轴度检测工具包括支撑杆202、第一夹持部件204、第一检测轴206、第二夹持部件208和第二检测轴210。第一夹持部件204套在支撑杆202上且能沿支撑杆滑动。第二夹持部件208也套在支撑杆202 上且能沿支撑杆滑动。为了确保由第一夹持部件204和第二夹持部件208 所夹持的第一检测轴206和第二检测轴210能保持同轴，第一夹持部件 204和第二夹持部件208需要被限制为只能沿着支撑杆202的长度方向滑动，而不能绕着支撑杆202转动。在一个实施例中，通过支撑杆和夹持部件的截面形状来达到该目的。图4a揭示了支撑杆的截面结构图。图 4b揭示了夹持部件的截面结构图。如图4a和图4b所示，支撑杆202的横截面呈鼓形。相应的，第一夹持部件204上具有与支撑杆202的横截面相匹配的鼓形孔241，第一夹持部件204通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。第二夹持部件208上具有与支撑杆202的横截面相匹配的鼓形孔281，第二夹持部件208通过鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动。鼓形孔的形状使得第一夹持部件204和第二夹持部件208只能沿着支撑杆的长度方向滑动，而不能绕支撑杆转动。在一个实施例中，第一夹持部件204 和第二夹持部件208能分别独立地固定于支撑杆202上。参考图2和图 4b所示，第一夹持部件204和第二夹持部件208的鼓形孔各自具有连通至第一端的侧边的开放式间隙242和282。螺孔243和螺孔283分别贯穿开放式间隙242和282，螺栓通过螺孔243和283将第一夹持部件和第二夹持部件夹紧在支撑杆上(此时开放式间隙会缩小，直到夹紧)。第一夹持部件204和第二夹持部件208能相对于支撑杆202滑动并固定使得由它们所夹持的第一检测轴和第二检测轴能够适应具有不同间隔距离的两个铰链。第一检测轴206由第一夹持部件204夹持，第二检测轴210 由第二夹持部件208夹持。参考图4b所示，在一个实施例中，第一夹持部件204上具有第一夹持孔244，第二夹持部件208上具有第二夹持孔 284。第一检测轴206和第二检测轴210分别安装在第一夹持孔244和第二夹持孔284中。

第一检测轴206和第二检测轴210呈同轴分布，并且第一检测轴206 和第二检测轴210具有相同的检测直径d，该检测直径d根据铰链的轴孔的内径D以及允许的偏差角度θ确定。

结合图5、图6、图7和图8，第一检测轴和第二检测轴的检测直径 d是根据铰链的轴孔的内径D、单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度θ、轴孔的长度L确定，具体而言，检测直径d、铰链的轴孔的内径D、单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度θ和轴孔的长度L之间可以满足以下条件：

其中x为检测轴放入轴孔时，在轴孔的径向，轴孔和检测轴的最大间隙。图5揭示了根据铰链的尺寸计算检测直径的示意图。其中该铰链的轴孔的长度L为15.973mm，内径D为10mm。

在单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度为θ时，第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的允许的偏差角度为2θ。图6揭示了单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度与两个铰链的轴孔的偏差角度之间的关系示意图。在图6中，A1表示第一铰链的轴孔的轴线方向、A2表示第二铰链的轴孔的轴线方向，B表示第一检测轴和第二检测轴的轴线方向(第一检测轴和第二检测轴是同轴的)。图7揭示了第一示例中铰链的尺寸、单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度和检测直径之间关系。在第一示例中，检测直径 d为9.95mm。

x＝0.0488

计算得到，当L＝15.973mm、D＝10mm、d＝9.95mm时，单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度θ＝0.89°，则两个铰链的轴孔的偏差角度2θ为1.78°。

或者，换句话说，如果要求两个铰链的偏差角度不超过1.78°，则可以选择d＝9.95mm的检测直径，如果具有该检测直径的第一检测轴和第二检测轴能够同时穿过两个铰链的轴孔，则表明两个铰链的偏差角度不超过1.78°。

图6揭示了第二示例中铰链的尺寸、单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度和检测直径之间的关系。在第二示例中，检测直径d为9.90mm。

x＝0.09

计算得到，当L＝15.973mm、D＝10mm、d＝9.90mm时，单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度θ＝2.57°，则两个铰链的轴孔的偏差角度2θ为5.14°。

或者，换句话说，如果要求两个铰链的偏差角度不超过5.14°，则可以选择d＝9.90mm的检测直径，如果具有该检测直径的第一检测轴和第二检测轴能够同时穿过两个铰链的轴孔，则表明两个铰链的偏差角度不超过5.14°。

在一个实施例中，为了适应不同尺寸的铰链，以及不同的允许的偏差角度，该铰链同轴度检测工具包括数套第一检测轴和第二检测轴，同一套的第一检测轴和第二检测轴具有相同的检测直径，不同套的第一检测轴和第二检测轴的检测直径不同。并且，数套第一检测轴和第二检测轴的检测直径以固定步长逐步增加。该固定步长选择为铰链的轴孔的内径的 2‰～3‰。例如，以图5所示的轴孔的尺寸为例，其轴孔的内径D＝10mm，因此固定步长的选择为0.02mm～0.03mm之间。并且，所有的检测直径d 与铰链的轴孔的内径D之间的差距不大于铰链的轴孔的内径D的1％。同样以图5所示的轴孔的尺寸为例，其轴孔的内径D＝10mm，因此各套的检测直径d的范围在9.90mm～10mm之间，并且一定是小于10mm的，否则检测轴会无法穿过轴孔。依据上述的条件，以图5所示的轴孔的尺寸为例，数套检测直径可以设置为例如：9.90mm、9.92mm、9.95mm、 9.98mm，分别对应不同的允许的偏差角度，包括单个铰链的轴孔与检测轴的偏差角度θ或者两个铰链的偏差角度2θ。此处需要说明，在检测轴具有不同检测直径时，需要采用适当的方式来将检测轴安装到夹持部件上，或者可以采用不同检测直径的检测轴配套不同的夹持部件，需要检测不同直径的铰链孔时更换上相应的带检测轴的夹持部件即可。例如可以为不同检测直径的检测轴配备具有不同尺寸的夹持孔的夹持部件，或者可以将检测轴设置为分段式：包括具有检测直径的检测段和与夹持孔尺寸匹配的夹持段。这些应当是本领域的技术人员可以根据需要进行设置的，本发明可以采用各种合适的方式来将检测轴安装到夹持部件上。

本发明还提出一种铰链同轴度检测方法，使用前述的铰链同轴度检测工具，该铰链同轴度检测方法根据检测直径d、轴孔长度L、轴孔的内径 D来计算第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的偏差角度，该偏差角度为2θ，将该偏差角度2θ与角度阈值做比较，如果低于或者等于角度阈值，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。

在设定了角度阈值的情况下，该方法的具体实现可以有如下的变形：将角度阈值作为偏差角度2θ，依据偏差角度2θ、轴孔长度L、轴孔的内径D计算得到检测直径d，选择具有检测直径d的第一检测轴和第二检测轴，由第一夹持部件夹持第一检测轴、第二夹持部件夹持第二检测轴，第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动，如果第一检测轴和第二检测轴能同时各自进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。

例如，在一个实施例中，使用该铰链同轴度检测工具对两个铰链的偏差角度进行检测的过程如下：

首先根据允许的偏差角度，即角度阈值选择具有对应检测直径的第一检测轴和第二检测轴。选择的过程参照公式：

其中角度阈值为2θ(相应的单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度θ)、铰链的轴孔的内径为D、轴孔的长度为L、检测直径为d。

第一夹持部件夹持第一检测轴、第二夹持部件夹持第二检测轴，使得第一检测轴和第二检测轴保持同轴。

第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动使得第一检测轴和第二检测轴分别进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔。

如果第一检测轴和第二检测轴能同时各自进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求。如果其中有一个检测轴不能穿过轴孔，则说明两个铰链的轴孔的偏差角度超出了角度阈值，即两个铰链的同轴度不符合要求。

本发明的铰链同轴度检测工具能够根据所允许的偏差角度选择合适直径的检测轴，利用检测轴能够快速检测上下铰链的偏差角度是否在允许的范围内，检测过程方便快速，适合批量检测。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (8)

1.一种铰链同轴度检测工具，检测间隔布置的两个铰链的轴孔之间的同轴度，其特征在于，包括：

支撑杆，支撑杆的横截面呈鼓形；

第一夹持部件，第一夹持部件套在支撑杆上，第一夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第一夹持部件通过所述鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动；

第一检测轴，第一检测轴安装在第一夹持部件上；

第二夹持部件，第二夹持部件套在支撑杆上，第二夹持部件上具有与支撑杆的横截面相匹配的鼓形孔，第二夹持部件通过所述鼓形孔沿支撑杆的长度方向滑动；

第二检测轴，第二检测轴安装在第二夹持部件上；

其中第一检测轴和第二检测轴呈同轴分布且具有相同的检测直径，所述检测直径根据所述铰链的轴孔的内径以及允许的偏差角度确定；

其中检测直径d、铰链的轴孔的内径D、单个轴孔与检测轴之间允许的偏差角度θ、轴孔的长度L满足以下条件：

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其中x为检测轴放入轴孔时，在轴孔的径向，轴孔和检测轴的最大间隙；第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的允许的偏差角度为2θ。

2.如权利要求1所述的铰链同轴度检测工具，其特征在于，

所述第一夹持部件和所述第二夹持部件的鼓形孔各自具有连通至第一端的侧边的开放式间隙，一螺孔贯穿所述开放式间隙，螺栓通过所述螺孔将夹持部件夹紧在支撑杆上。

3.如权利要求2所述的铰链同轴度检测工具，其特征在于，所述第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动使得第一检测轴和第二检测轴分别进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔。

4.如权利要求1所述的铰链同轴度检测工具，其特征在于，包括数套第一检测轴和第二检测轴，同一套的第一检测轴和第二检测轴具有相同的检测直径，不同套的第一检测轴和第二检测轴的检测直径不同。

5.如权利要求4所述的铰链同轴度检测工具，其特征在于，数套第一检测轴和第二检测轴的检测直径以固定步长逐步增加。

6.如权利要求5所述的铰链同轴度检测工具，其特征在于，所述检测直径d与铰链的轴孔的内径D之间的差距不大于铰链的轴孔的内径D的1％。

7.一种铰链同轴度检测方法，其特征在于，使用如权利要求1-6中任一所述的铰链同轴度检测工具，该铰链同轴度检测方法根据检测直径d、轴孔长度L、轴孔的内径D来计算第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔之间的偏差角度，该偏差角度为2θ，将该偏差角度2θ与角度阈值做比较，如果低于或者等于角度阈值，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。

8.如权利要求7所述的铰链同轴度检测方法，其特征在于，将角度阈值作为偏差角度2θ，依据偏差角度2θ、轴孔长度L、轴孔的内径D计算得到检测直径d，选择具有检测直径d的第一检测轴和第二检测轴，由第一夹持部件夹持第一检测轴、第二夹持部件夹持第二检测轴，第一夹持部件和第二夹持部件分别沿着支撑杆滑动，如果第一检测轴和第二检测轴能同时各自进入第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔，则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度符合要求，否则判断第一铰链的轴孔和第二铰链的轴孔的同轴度不符合要求。