CN1295643A - 具有制动和定位功能的机动车铰链 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有制动和定位功能的机动车门铰链,它包括一个可被固定到门组件部分、门或门支柱上的第一铰链部分(1);一个可被固定到另一门组件部分上的第二铰链部分(2);以及一个由坚固材料制成并将两个铰链部分(1,2)可相互枢轴转动地连接起来的铰链销(3)。铰链销(3)以可转动地固定方式连接到一个铰链部分(2)的耳轴(5)上并转动配合地安装在另一铰链部分(1)的耳轴(4)中。所述铰链销的横截面弯曲部分(7)至少在与特定耳轴(4)相关的铰链销纵向部分的截面(6)上与完美圆形的弯曲部分相偏离,这与铰链销转动配合地安装在其耳轴中的铰链部分的耳轴孔的互补结构相对应。为了确保制动和定位力在铰链整个使用寿命期间与恒定的门打开角度保持恒定,铰链销转动配合地安装在其中的耳轴(4)的耳轴孔在两端相对铰链销被汽密密封。
Description
具有制动和定位功能的机动车铰链包括一个可被固定到门组件部分、门或门支柱上的第一铰链部分；一个可被固定到另一门组件部分上的第二铰链部分；以及一个由坚固材料制成、将两个铰链部分可相互枢轴转动地连接起来、以可转动地固定方式连接到一个铰链部分的耳轴上并转动配合地安装在另一铰链部分的耳轴中的铰链销，具有铰链销转动配合地安装在其耳轴中的铰链部分的耳轴孔的互补结构的铰链销至少在专用于该耳轴的纵向区域部分上具有与完美的圆形形状相偏离的横截面的圆形轮廓。
以这种方式安装的机动车门铰链是十分有特征的，因为它们可以产生定位和固定的功能，这些功能迄今为止通常是由特定元件形成的止动件来产生的，从而用于在部分地打开的范围内制动和固定机动车门，例如，通常是在打开角度在20°和70°之间的打开角度范围内制动和固定机动车门。取决于门的装备、因而也就是取决于门的重量的定位和固定功能需要50N以及更大的力，定位和固定功能来自于以下事实：具有铰链销转动配合地安装在其耳轴中的铰链部分的耳轴孔的互补结构的铰链销以一种方式具有与完美的圆形形状相偏离的横截面的圆形轮廓，以使当两个铰链部分相互枢轴转动时，在铰链销直径上和有选择地在耳轴孔中的圆形变形部分相互转动，使得两个部件-耳轴或铰链销中的至少一个，优选地是使耳轴的壁厚度部分弹性变形。在这种情况下，变形力用作制动和定位力，用于将机动车门固定在由至少铰链销的圆形变形部分的几何形状决定的一个选定的部分地打开位置。对于机动车门来说，由于不同的原因，为了避免机动车门撞击车库壁，在机动车门预定的部分地打开位置的定位点被精确地保持是十分重要的。与纯理论不同，它们的总和产生用于将机动车门制动和固定在某一部分地打开位置的制动和定位力的力部分地仅由在材料的弹性变形过程中由变形构件产生的，但还有部分地是由摩擦力产生的，摩擦力是在相互一起作用的表面相对运动的过程中产生的并取决于在这些表面的组成上的坚固部件。为使机动车门的选定定位点在铰链的工作寿命期间总是可靠地被保持，或者在任何情况下基本上不改变，必须确保用于产生用作此目的的力的需求不发生改变。
机动车门铰链不仅是大批量生产的物品，同样地是可以廉价地或至少是以较好价值地被生产，而且，它们还一方面对应于机动车的运行条件受到非常高的温度波动变化，另一方面，作为车体的一部分相当大程度的受到环境的影响。以许多度为数量级的温度变化导致间隙宽度的变化，即使这些变化是可逆的，它们也导致外来物质进入铰链支承结构中。尽管粒状外来物质、一定程度上也有灰尘和相对大的污物进入铰链销的支承结构中一般大部分是由在任何情况下照例设置在铰链上的装置，诸如阶梯型铰链销部件或垫片等来防止的，但在已知类型的铰链中，没有装置阻碍显微极细地分布在空气中的污染物进入铰链销的支承结构中。这种污染物在铰链支承结构中的存在迄今为止还没有给予特别的关注，尽管已确定知道的是，这种污染物与已进入的冷凝水或蒸汽会形成侵蚀金属表面的腐蚀水。
就以滑动方式相互作用使得材料在弹性范围内变形的铰链销和耳轴的铰链表面的运转过程中通过材料的弹性变形产生制动和定位力而言，这种腐蚀水等在铰链支承结构中的存在具有严重的影响。
在这类机动车门铰链的情况下，铰链销和耳轴孔的这些表面区域相互作用以产生可用作定位力的材料变形，铰链销和耳轴孔的这些表面区域设计成使得它们向上倾斜成一个顶端，以使材料变形，因而也就是定位力随着门增大的打开或关闭而增大，直到在通过铰链销和耳轴孔的相互作用表面区域的向上倾斜的顶端预定的定位点或在一个预定的部分地打开位置，获得材料最大变形，因而也就是最大定位力，并使门牢固地固定在该位置。
从这里开始的点产生每个门的减速力，减速力是停止和固定门所必要的，它的大小是从开始决定的，并且，制动和定位装置必须制作成使得该减速力在铰链的整个工作寿命期间恒定地在某一门打开角度获得。用于制动和固定门所必须的减速力在所讨论的这类铰链的情况下当然部分地，甚至是相当小的部分是借助于相互作用的表面之间的摩擦力来施加的，所产生的摩擦力的大小实际上取决于直接相互作用的表面的组成。具体地，随着表面变得越粗糙，表面相互作用产生的摩擦力变得越大。随着时间推移出现的损坏，尤其是由于腐蚀水的作用有助于变粗糙的相互作用表面的表面组成的损坏必然导致摩擦力相当大的增加，摩擦力增大的水平对于各种情况是不可能预见的，摩擦力增大导致过早达到用于固定门所必须的减速力，结果是，如果力的增大量作用在门上，在达到门的预定定位位置以及门被完全打开或关闭之前，门已经停止下来了。相对于总是应当被精确地保持的门的预定定位点，迄今为止不能克服的这个问题构成了上述类型的铰链的实际使用的障碍。
因此，本发明是基于进一步改进上述类型的机动车铰链的目的，使得在铰链的工作寿命期间在不变地恒定门打开角度的情况下确保施加恒定的制动和定位力。
根据本发明，该目的是通过铰链销转动配合地安装在其中的耳轴孔在两端以汽密方式相对于铰链销被密封而实现的。耳轴孔相对于铰链销的汽密密封产生确保这样的效果：即使是非常精细地分布在空气中的污染物不能进入铰链支承结构，尤其是不能进入铰链销和耳轴孔表面区域的区域中，铰链销和耳轴孔被设计成逐渐向上倾斜并相互作用以产生可用作定位力的材料变形，结果是，避免了形成不利地影响或改变相互作用表面组成的腐蚀水或类似介质。此外，汽密密封还具有一个优点：即使在相当高的温度作用下，可防止在铰链支承结构中的延缓腐蚀介质或润滑剂的蒸发。最后，汽密密封也开发了在铰链支承结构中容纳延缓腐蚀介质，即使是易挥发性介质的储存的可能性。
关于铰链支承结构的汽密密封的结构设计，主要提供了四种不同的类型，首先是通过在径向预应力作用下的软材料密封件来相对于铰链销密封耳轴孔。但是，一个能同样有利实现的设计形式也通过在轴向应力作用下的密封元件来相对于铰链销密封耳轴孔。而且，对于许多应用情况，也可以推荐一个无接触密封件，尤其是迷宫汽封形式的无接触密封件。
最后，用于有效地相对于铰链销密封耳轴孔的另一设计形式包括提供装配在铰链销转动配合地安装在其中的铰链部分的至少头部滚轴(headroller)上的一个盖。
但是，对于实际使用，更多地是通过使用两种上述设计原理以便从耳轴孔的一端到另一端使用在设计上不同的密封装置来实现耳轴孔相对于铰链销的密封。
在一个优选形式的实施例中，汽密密封至少在一侧是由铰链销和/或耳轴壁的变形部分形成的，变形部分相对于铰链轴线径向指向。铰链销便利的径向变形部分可以特别地设置在专用于铰链销自由端的耳轴孔的那一端，对于一个合适的设计，径向变形部分也可以同时形成一个铰链销的铆钉。
在该实施例的第一有利发展中，汽密密封可进一步通过紧靠铰链部件端侧轴向夹紧的连续垫圈连同铰链销自由端的变形部分一起来形成，该变形部分相对于铰链轴线径向地指向。
在该实施例的进一步有利发展中，汽密密封还可通过紧靠耳轴或铰链部件端侧轴向夹紧的连续垫圈、夹紧设计成凸缘型衬套的支承衬套的径向凸缘连同铰链销自由端的变形部分一起来形成，该变形部分相对于铰链轴线径向地指向。代替铰链销的径向变形部分，当然也可设置一个轴向螺钉连接以产生诸如连续垫圈或凸缘型衬套的凸缘的轴向密封装置所需的支承压力。轴向螺钉连接例如可借助于一个设置在铰链销自由端上的螺母，其端部设计为一个螺杆。
连同铰链销的至少一个对应径向突出部分或连同使用紧靠铰链部件端侧夹紧的连续垫圈，也可通过在预应力作用下靠压在耳轴或铰链销在其中具有转动配合的铰链部件端侧的软材料密封件来形成汽密密封的变化设计形式。
在该实施例的第二优选形式中，汽密密封是通过无接触密封装置来实现的。用于汽密密封的无接触密封装置优选地是通过迷宫汽封来形成的。
在该实施例的实际设计形式中，尤其是对于可拆卸的铰链，迷宫汽封在一端是通过布置在铰链销自由端上并具有与铰链销同轴的套筒的一个盖和在另一端通过一个套筒来形成的，该套筒安装到铰链销的径向突出部分上并且与铰链销以及在每种情况下专用于特定套筒的轴向环形凹槽同轴，所述环形凹槽位于铰链销在其中具有转动配合的那个铰链部分的耳轴或铰链部件的端表面中。
此外，在与无接触密封装置的使用可比的并且适合于布置在专用于铰链销自由端的铰链部件的那一侧上的优选实施形式中，汽密密封也可以在一侧通过一个盖来形成，所述盖装配到铰链销转动配合地安装在其中的铰链部件的自由端表面上，并以密封方式压靠在铰链部分的侧表面上。
最后，根据一个特定的实施例，汽密密封也可以通过一个封闭的波纹管来形成，所述波纹管安装在两个铰链部分的铰链部件周围并在每种情况下以密封方式压靠在铰链页片上。
以下将结合多个示于附图中的示例性实施例对本发明进行详细描述。
图1显示了具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链第一实施例的纵向截面图；
图2显示了具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链第二实施例的纵向截面图；
图3显示了具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链第三实施例的纵向截面图；
图4显示了具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链第四实施例的纵向截面图；
图5显示了具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链一个实施例的纵向截面图，该实施例具有无接触的密封装置；
图6显示了图5的一部分的放大示意图；
图7显示了设置有无接触的密封装置并具有制动和定位功能的可拆卸的机动车门铰链一个变型实施例的纵向截面图；
图8显示了一个可拆卸的机动车门铰链的局部剖开示意图，该可拆卸的机动车门铰链具有安装在两个铰链部分的铰链部件周围并在每种情况下以密封方式压靠在铰链页片上的封闭波纹管；
图9显示了图8的机动车门铰链的横截面图。
示于每个图中的机动车门铰链包括一个可被固定到一个门组件部分、门或门支柱上的第一铰链部分1；一个可被固定到另一门组件部分上的第二铰链部分2；以及一个将两个铰链部分1和2可相互枢轴转动地连接起来的铰链销3。在所有示例性实施例中，示于附图中的机动车门铰链被设计成一个可分开的铰链，两个铰链部分1和2中的每一个在每一种情况下仅有一个耳轴4或5。而且，在每一种情况下的铰链装备有一个组合装置，它包括铰链销的径向突出圆形偏离部分以及耳轴孔互补的横截面形状，以获得制动和定位力，该力在至少一个选定的打开角度范围内逐渐增大并构成对门进一步打开运动的障碍。在这种情况下，铰链销3可转动地安装在第一铰链部分1中，并且铰链销在其穿过第一铰链部分1的耳轴4的纵向区域的部分6上具有径向突出的圆形偏离部分7，耳轴孔的一个互补的横截面形状用于与圆形偏离部分配合。在纵向部分6的两侧，铰链销3具有各自具有精确的圆柱形圆周的两个纵向部分，铰链销3通过这些纵向部分借助于支承衬套以无间隙和可转动方式导入在耳轴4中，支承衬套被设计成衬套型衬套14和16并由不用保养的支承材料制成。
铰链销3还被固定地布置以防止在第一铰链部分1的耳轴4中轴向移动，防止铰链销3轴向移动的固定一方面是通过径向突出部43和另一方面通过安装在其上的固定装置44来实现的。铰链销3借助于一个轴向定向的螺栓45以可转动地固定方式安装在第二铰链部分2的耳轴5中，螺栓45与铰链销3相配合并紧靠在铰链部分2的铰链部件的自由端表面上。
在附图示出的所有实施例中，安装在铰链部分1中的铰链支承结构以汽密方式与外部相密封。
在示于图1的实施例中，铰链销3在其纵向部分6的两侧都具有纵向部分，纵向部分在每种情况下都具有精确的圆柱形圆周，铰链销3通过这些纵向部分借助于支承衬套以无间隙和可转动方式导入在耳轴4中，支承衬套被设计成衬套型衬套14和16并由不用保养的支承材料制成。铰链支承结构的汽密密封是通过在专用于铰链销3自由端的耳轴孔11的端部设置铰链销3的径向变形部分12来形成的，变形部分装配在径向定位的凸缘13或凸缘型衬套16上，铰链销3的径向变形部分12同时也使得铰链销3相对于耳轴4轴向地夹紧，它被具体地设计成一个铆钉并构成固定铰链销3防止其轴向移动的装置的一部分。由于铰链销3的铆钉12相对于耳轴的端表面17产生的轴向预应力，凸缘型衬套14的径向定位的凸缘15也被固定在铰链销的径向突出部和耳轴的相关端表面18之间，结果，通过两个凸缘型衬套14和16的凸缘的轴向夹紧，确保了铰链支承结构完全的汽密密封。
在图2的实施例中，铰链支承结构的汽密密封是通过紧靠着耳轴4的两个端表面17和18轴向夹紧相应的连续垫圈19来实现的，连续垫圈紧靠两个端表面17和18的轴向夹紧是通过相对于耳轴4同时轴向夹紧铰链销3来完成的，而铰链销3的轴向夹紧是通过铰链销3自由端的铆钉12来实现的。
在图3的实施例中，在耳轴4专用于铰链销3自由端一侧上的铰链支承结构的汽密密封是通过紧靠耳轴4的端表面17轴向夹紧密封垫圈21来实现的，而在耳轴4相对侧上的铰链支承结构的汽密密封是通过将凸缘型衬套16的径向定位的凸缘15夹紧在铰链销的径向突出部和耳轴的相关端表面18之间来实现的。密封垫圈21的轴向夹紧在这里也是借助于铰链销3的径向变形部分12来完成的，变形部分形成一个铆钉。
图4的设计形式基本上不同于图3的设计形式，在耳轴4专用于铰链销3自由端的一侧上，汽密密封是通过在预应力作用下紧靠在耳轴4端侧或铰链部件上的具有密封唇23的软材料密封件22来实现的，软材料密封件22借助于垫圈23和环形凹槽24被支撑靠在铰链销3上。
图5和图6的实施例是基于铰链支承结构的汽密密封整体或至少部分地是由无接触密封装置构成的，用于汽密密封的无接触密封装置在每种情况下是通过一个迷宫汽封来形成的。在图5的实施例中，第一迷宫汽封包括在一端以密封方式布置在铰链销3自由端上并具有与铰链销同轴的套筒25的盖26，以及在另一端的轴向环形凹槽27，环形凹槽27布置在专用于铰链销3自由端的耳轴4的端表面中，凹槽宽度相当于布置在铰链销3上的盖26的材料厚度的多倍。第二迷宫汽封包括在一端安装在铰链销3的径向突出部上并与铰链销3同轴的一个套筒28，以及一个在耳轴4的相关端表面中专用于所述套筒的轴向环形凹槽29，环形凹槽29的宽度在这里也相当于套筒28的材料厚度的多倍，详细细节可从图6的图示中看出。
在示于图7的变型实施例中，在耳轴4专用于铰链销3自由端一侧上的汽密密封是通过一个装配在耳轴4自由端表面上并以密封方式靠压在铰链部分1的侧表面40上的盖30来形成的。一个对应于图6中的迷宫汽封设置在耳轴4的相对端侧。
在示于图8和图9的实施例中，汽密密封是通过一个封闭的波纹管33来形成的，波纹管33绕着两个铰链部分1和2的铰链部件，具体地是绕着耳轴安装，并在每种情况下以密封方式靠压在铰链页片31和32上。在这种结构中，波纹管33在每种情况下以密封方式并在每种情况下在铰链页片根部区域通过密封唇34靠压在两个铰链部分1和2上。
Claims (13)
1、一种具有制动和定位功能的机动车铰链，它包括一个可被固定到门组件部分、门或门支柱上的第一铰链部分；一个可被固定到另一门组件部分上的第二铰链部分；以及一个由坚固材料制成、将两个铰链部分可相互枢轴转动地连接起来、以可转动地固定方式连接到一个铰链部分的耳轴上并转动配合地安装在另一铰链部分的耳轴中的铰链销，具有铰链销转动配合地安装在其耳轴中的铰链部分的耳轴孔的互补结构的铰链销至少在专用于该耳轴的纵向区域部分上具有与完美的圆形形状相偏离的横截面的圆形轮廓，其特征在于，铰链销转动配合地安装在其中的耳轴孔在两端以汽密方式相对于铰链销被密封。
2、如权利要求1所述的机动车铰链，其特征在于，耳轴孔相对于铰链销的汽密密封是通过在径向预应力作用下的软材料密封件来形成的。
3、如权利要求1所述的机动车铰链，其特征在于，耳轴孔相对于铰链销的汽密密封是通过在轴向应力作用下的密封元件来形成的。
4、如权利要求1所述的机动车铰链，其特征在于，耳轴孔相对于铰链销的汽密密封是通过装配在铰链销转动配合地安装在其中的铰链部分的至少头部滚轴上的一个盖来形成的。
5、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封至少在一侧上是通过铰链销和/或耳轴壁的变形部分来形成的，该变形部分相对于铰链轴线径向指向。
6、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封是通过紧靠铰链部件端侧轴向夹紧的连续垫圈连同铰链销自由端的变形部分一起来形成的，该变形部分相对于铰链轴线径向地指向。
7、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封是通过紧靠铰链部分端侧轴向夹紧的连续垫圈、夹紧设计成凸缘型衬套的支承衬套的径向凸缘连同铰链销自由端的变形部分一起来形成的，该变形部分相对于铰链轴线径向地指向。
8、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封是通过在预应力作用下靠压在铰链销在其中具有转动配合的铰链部件端侧的软材料密封件来形成的。
9、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封是通过无接触密封装置来实现的。
10、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，用于汽密密封的无接触密封装置是通过迷宫汽封来形成的。
11、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，迷宫汽封在一端是通过布置在铰链销自由端上并具有与铰链销同轴的套筒的一个盖和在另一端通过一个套筒来形成的，该套筒安装到铰链销的径向突出部分上并且与铰链销以及在每种情况下专用于特定套筒的轴向环形凹槽同轴，所述环形凹槽位于铰链销在其中具有转动配合的那个铰链部分的铰链部件的端表面中。
12、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封在一侧是通过一个盖来形成的，所述盖装配到铰链销转动配合地安装在其中的铰链部件的自由端表面上，并以密封方式压靠在铰链部分的侧表面上。
13、如权利要求1或3所述的机动车铰链，其特征在于，汽密密封是通过一个封闭的波纹管来形成的，所述波纹管安装在两个铰链部分的铰链部件周围并在每种情况下以密封方式压靠在铰链页片上。
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