DE69901207T2

DE69901207T2 - IMPROVED HINGE WITH REMOVABLE PIN

Info

Publication number: DE69901207T2
Application number: DE69901207T
Authority: DE
Inventors: Rudolf Gruber
Original assignee: Multimatic Inc
Current assignee: Multimatic Inc
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: EP0972126A1; WO1999040281A1; CA2228539C; ATE216021T1; ES2175933T3; CA2228539A1; DE69901207D1; EP0972126B1

Abstract

A low cost, double shear hinge (3) with a removable hinge pin (7) creates a zero-clearance joint in both axial and radial directions. Bushings (1, 2) are fitted into circular openings (23, 24) in the door side portion of the hinge (3). A partially internally threaded tube (4), flanged at the following end, is inserted through the bushings and swaged over the bushing at its leading end (5). After the body side portion of the hinge with corresponding circular openings (25, 27) is aligned with the door side portion, a hinge pin (7) with a wider threaded following section (8) and a narrower threaded leading section (9) of identical pitch is rotated through the openings to draw the structure together.

Description

Background of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Scharniere für Kraftfahrzeugtüren und insbesondere kostengünstige Scharniere ohne Spiel.The present invention relates generally to hinges for motor vehicle doors and, more particularly, to low-cost, zero-play hinges.

Türscharniere sind wichtige Komponenten von Fahrzeugschließmitteln. Scharniere beeinflussen die Türspaltgenauigkeit, die wiederum eine wichtige Rolle bei der Qualitätsanmutung des gesamten Fahrzeuges spielt. Es ist somit wichtig, daß die Drehverbindung des Scharniers in genauestmöglicher Art hergestellt wird, während die Kosten von Material und Herstellung kontrolliert werden. In vielen Fällen besteht eine weitere Anforderung darin, daß das Türscharnier demontiert werden kann, um die Tür von dem Fahrzeug zu entfernen, nachdem sie lackiert worden ist, aber bevor die Karosserie ausgerüstet worden ist. Das Entfernen der Tür erlaubt es, große innere Komponenten des Fahrzeuges zu installieren, und erleichtert den Zusammenbau der Tür-Hardware.Door hinges are important components of vehicle closures. Hinges affect door gap accuracy, which in turn plays an important role in the overall vehicle quality perception. It is therefore important that the hinge pivot joint is manufactured in the most accurate manner possible while controlling material and manufacturing costs. In many cases, another requirement is that the door hinge can be dismantled to remove the door from the vehicle after it has been painted but before the body has been fitted. Removing the door allows large internal components of the vehicle to be installed and facilitates assembly of the door hardware.

Das US-Patent Nr. 5,033,163 lehrt einen Mechanismus zum Koppeln von karosserieseitigen und türseitigen Scharnierelementen, um ein derartiges Entfernen der Tür zu erleichtern. Das offenbarte Scharnier besteht typischerweise aus geprägten Scharnieren mit einem entfernbaren Scharnierstift. Das Scharnier des US-Patents Nr. 5,033,163 besitzt jedoch keine Drehverbindung ohne Spiel und wird somit nicht als ein hochwertiges Scharnier auf dem gegenwärtigen Markt wahrgenommen.U.S. Patent No. 5,033,163 teaches a mechanism for coupling body-side and door-side hinge members to facilitate such door removal. The hinge disclosed typically consists of stamped hinges with a removable hinge pin. However, the hinge of U.S. Patent No. 5,033,163 does not have a zero-play pivot connection and thus is not perceived as a high quality hinge in the current market.

Das US-Patent Nr. 4,542,588 offenbart ein Scharnier, das eine lösbare Verbindung ohne Spiel aufweist. Dieses Scharnier ist jedoch aus relativ teuer maschinell hergestellten, warmgewalzten Profilteilen konstruiert und als eine einschnittige Verbindung gestaltet, die schwächer als die in dem US-Patent Nr. 5,033,163 gelehrte doppelschnittige Verbindung ist.US Patent No. 4,542,588 discloses a hinge having a releasable connection without play. However, this hinge is made of relatively expensive machined, hot rolled profile parts and designed as a single shear joint which is weaker than the double shear joint taught in U.S. Patent No. 5,033,163.

Es wäre vorteilhaft, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden, indem ein kostengünstiges Scharnier mit einem lösbaren Scharnierzapfen geschaffen wird. Insbesondere ist eine doppelschnittige Scharnierverbindung ohne radiales und axiales Spiel wünschenswert.It would be advantageous to overcome the problems of the prior art by providing a low-cost hinge with a detachable hinge pin. In particular, a double-cut hinge connection without radial and axial play is desirable.

Summary of the invention

Es ist somit ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein doppelschnittiges Scharnier mit einem lösbaren Scharnierzapfen bereitzustellen, das eine Verbindung ohne Spiel sowohl in axialer als auch in radialer Richtung erzeugt und zu relativ geringen Kosten hergestellt werden kann.It is thus an important aspect of the present invention to provide a double-cut hinge with a detachable hinge pin which creates a connection without play in both axial and radial directions and can be manufactured at relatively low cost.

Für diesen Zweck wird gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt eine Scharniereinheit zur Montage einer Kraftfahrzeugtür an einer Kraftfahrzeugkarosserie bereitgestellt, mit: einem Türseitenbereich mit ersten und zweiten kreisförmigen Öffnungen; einem Karosserieseitenbereich mit dritten und vierten kreisförmigen Öffnungen; wobei besagte erste, zweite, dritte und vierte Öffnungen gestaltet sind, um um eine Achse ausgerichtet zu sein; ersten und zweiten Buchsen, die gestaltet sind, um jeweils in besagte erste und zweite kreisförmige Öffnungen zu passen; einem Rohr mit einem ersten und einem zweiten Ende, die gestaltet sind, um im wesentlichen durch besagte erste und zweite Buchsen eingeführt zu werden und um bündig an besagte Buchsen zu passen; wobei besagtes erstes Ende des Rohres einen Flansch umfaßt, der gestaltet ist, um an besagte erste Buchse zu grenzen; wobei besagtes zweites Ende des Rohres gestaltet ist, um nach besagtem Einführen verformt zu werden und an besagte zweite Buchse anzugrenzen; wobei besagtes Rohr einen Gewindebereich auf seiner Innenfläche benachbart zu besagtem ersten Ende umfaßt; einem Scharnierzapfen mit einem Kopfende und einem Vorderteil, die gestaltet sind, um den Türseitenbereich an besagter Achse an dem Karosserieseitenbereich zu befestigen; wobei der Scharnierzapfen umfaßt: (a) einen Kopf am Kopfende, der gestaltet ist, um durch Eingriff mit einem Werkzeug gedreht zu werden, (b) einen kegelförmigen Abschnitt benachbart zum Kopf, der gestaltet ist, um besagten Karosserieseitenbereich benachbart zur dritten Öffnung zu berühren, (c) einen ersten Gewindeabschnitt benachbart zum kegelförmigen Abschnitt, der gestaltet ist, um den Gewindebereich des Rohres einzugreifen, (d) einen Abschnitt ohne Gewinde mit einem kleineren Durchmesser als der erste Gewindeabschnitt, (e) einen zweiten Gewindeabschnitt, benachbart zum Vorderteil, der gestaltet ist, um das Rohr benachbart zum zweiten Ende und den Karosserieseitenbereich benachbart zur vierten Öffnung einzugreifen.For this purpose, according to the present invention, there is provided a hinge assembly for mounting a motor vehicle door to a motor vehicle body, comprising: a door side portion having first and second circular openings; a body side portion having third and fourth circular openings; said first, second, third and fourth openings being configured to be aligned about an axis; first and second bushings being configured to fit respectively into said first and second circular openings; a tube having first and second ends being configured to be inserted substantially through said first and second bushings and to fit flush with said bushings; said first end of the tube comprising a flange configured to abut said first bushing; said second end of the tube being configured to be deformed after said insertion and to abut said second bushing; said tube comprising a threaded portion on its inner surface adjacent said first end; a hinge pin having a head end and a front part designed to attach the door side portion to said axis on the body side portion; wherein the Hinge pin comprising: (a) a head at the head end configured to be rotated by engagement with a tool, (b) a tapered portion adjacent to the head configured to contact said body side portion adjacent to the third opening, (c) a first threaded portion adjacent to the tapered portion configured to engage the threaded portion of the tube, (d) an unthreaded portion having a smaller diameter than the first threaded portion, (e) a second threaded portion adjacent to the front portion configured to engage the tube adjacent to the second end and the body side portion adjacent to the fourth opening.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Karosserieseiten- und Türseitenbereiche geprägt.In a further aspect of the invention, the body side and door side areas are embossed.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Karosserieseitenbereich um die dritte Öffnung abgeschrägt, um den kegelförmigen Abschnitt des Scharnierzapfens zu berühren.In another aspect of the invention, the body side region around the third opening is beveled to contact the tapered portion of the hinge pin.

In einem weiteren Aspekt ist der zweite Gewindeabschnitt des Scharnierzapfens gestaltet, um selbstschneidend zu sein.In another aspect, the second threaded portion of the hinge pin is designed to be self-tapping.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Verfahren zum Konstruieren des Scharniers unter Verwendung der oben dargelegten Struktur offenbart.In another aspect of the invention, the method of constructing the hinge using the structure set forth above is disclosed.

Description of the drawings

Diese und weitere Merkmale, Aufgaben, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden unter Berücksichtigung der Beschreibung und beigefügten Ansprüche ersichtlich werden, in der:These and other features, objects, aspects and advantages of the invention will become apparent upon consideration of the specification and appended claims in which:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Kraftfahrzeugscharniers ist;Fig. 1 is a plan view of a motor vehicle hinge;

Fig. 2 eine Schnittansicht besagten Scharniers durch die Linie A-A ist;Fig. 2 is a sectional view of said hinge through the line A-A;

Fig. 3a eine Schnittansicht besagten Scharniers durch die Linie A-A ist, die den Beginn des Verformens des Rohres mit einem Verformwerkzeug darstellt.Fig. 3a is a sectional view of said hinge through the line A-A, illustrating the beginning of the deformation of the tube with a deformation tool.

Fig. 3b eine Schnittansicht besagten Scharniers durch die Linie A-A ist, die den Halt des Scharniers benachbart zum mit einem Flansch versehenen Ende des Rohres darstellt, wenn Druck auf das Verformwerkzeug ausgeübt wird.Fig. 3b is a sectional view of said hinge through the line A-A, illustrating the retention of the hinge adjacent to the flanged end of the tube when pressure is applied to the forming tool.

Fig. 4 eine Schnittansicht besagten Scharniers durch die Linie A-A ist, die das vollständig verformte Rohr und den teilweise eingesetzten Scharnierzapfen darstellt.Fig. 4 is a sectional view of said hinge through the line A-A, showing the fully deformed tube and the partially inserted hinge pin.

Description of the preferred embodiment

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist die Fig. 1 eine Draufsicht eines Scharniers für eine Motorfahrzeugtür, die Schnittlinien A-A zeigt. Die Fig. 2, 3 und 4 sind Schnittansichten entlang der Linie A-A des Scharniers.Referring to the drawings, Figure 1 is a plan view of a hinge for a motor vehicle door showing section lines A-A. Figures 2, 3 and 4 are section views along line A-A of the hinge.

Stahlgestützte PTFE (TeflonTM)-Buchsen 1 und 2 sind in kreisförmige Öffnungen 23 und 24 in der Türhälfte des Scharniers 3 eingeführt, und ein mit einem Flansch versehenes Rohr 4 ist durch die Buchsen mit einem Festsitz eingeführt. Ein Festsitz mit PTFE-Buchsen wird gewöhnlich dazu verwendet, eine Scharniereinheit ohne radiales Spiel zu schaffen. Das Ende 16 mit Flansch des Rohres 4 grenzt an die Buchse 1. Das vordere Ende 5 des Rohres wird dann mit einem geeigneten Verformwerkzeug 18 aufgespreizt und über der Buchse 2 ausgebildet. Dies erzeugt einen Sitz ohne axiales Spiel zwischen dem Rohr 4 und der Türhälfte des Scharniers 3.Steel backed PTFE (TeflonTM) bushings 1 and 2 are inserted into circular openings 23 and 24 in the door half of the hinge 3 and a flanged tube 4 is inserted through the bushings with an interference fit. An interference fit with PTFE bushings is usually used to create a hinge unit with no radial play. The flanged end 16 of the tube 4 is adjacent to the bushing 1. The front end 5 of the tube is then spread open with a suitable forming tool 18 and formed over the bushing 2. This creates a zero axial play fit between the tube 4 and the door half of the hinge 3.

Dieser Aufbau wird dann in die Karosseriehälfte des Scharniers an den Ansätzen 6 und 12 eingeführt. Kreisförmige Löcher 25 und 27 in den Ansätzen der Karosseriehälfte des Scharniers entsprechen kreisförmigen Löchern 23 und 24 in der Türhälfte des Scharniers, die nunmehr die Buchsen und das Rohr enthält.This assembly is then inserted into the hinge body half at lugs 6 and 12. Circular holes 25 and 27 in the lugs of the hinge body half correspond to circular holes 23 and 24 in the hinge door half, which now contains the bushings and tube.

Danach wird ein Scharnierzapfen 7 durch die Öffnung in dem Ansatz 6 der Karosseriehälfte und das Rohr 4 und letztendlich an dem Ansatz 12 der Karosseriehälfte vorbei eingeführt.A hinge pin 7 is then inserted through the opening in the attachment 6 of the body half and the tube 4 and finally past the attachment 12 of the body half.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Scharnierzapfen 7 mit einem M8 · 1,25- Gewinde 8 im Abschnitt des Zapfens benachbart zum Kopf 19 versehen. Das Vorderteil des Zapfens ist mit einem Gewinde 9 mit einem schmaleren Durchmesser versehen. Das Gewinde 8 auf dem Scharnierzapfen benachbart zum Kopf entspricht dem Gewinde 10 in dem Rohr benachbart zum mit einem Flansch versehenen Ende 16 des Rohres 4. Das Gewinde 9 auf dem Zapfen benachbart zum Vorderteil kann einem Gewinde (nicht dargestellt) in dem Rohr und der Öffnung 27 in dem Ansatz 12 der Karosseriehälfte entsprechen. Alternativ kann das Gewinde 9 an dem Vorderteil des Scharnierzapfens gestaltet sein, um selbstschneidend zu sein und das Rohr 4 und den Ansatz 12 für einen Sitz ohne Spiel zwischen dem Zapfen, Rohr und der Karosseriehälfte des Scharniers einzugreifen. Der selbstschneidende Abschnitt 9 kann ein M6 · 1,25-Gewinde mit einer M8-Steigung umfassen. Die Selbstschneidetätigkeit des Vorderteils des Zapfens beseitigt irgendein freies Spiel zwischen der Karosserieseite, dem Zapfen und dem darüber verformten Rohr. Es ist wichtig, daß die Steigung auf beiden Gewindebereichen des Zapfens identisch ist.In a preferred embodiment, the hinge pin 7 is provided with an M8 x 1.25 thread 8 in the portion of the pin adjacent the head 19. The front part of the pin is provided with a thread 9 of a narrower diameter. The thread 8 on the hinge pin adjacent the head corresponds to the thread 10 in the tube adjacent the flanged end 16 of the tube 4. The thread 9 on the pin adjacent the front part may correspond to a thread (not shown) in the tube and the opening 27 in the boss 12 of the body half. Alternatively, the thread 9 on the front part of the hinge pin may be designed to be self-tapping and engage the tube 4 and boss 12 for a no-play fit between the pin, tube and body half of the hinge. The self-tapping portion 9 may comprise an M6 x 1.25 thread with an M8 pitch. The self-tapping action of the front part of the tenon eliminates any free play between the body side, the tenon and the tube deformed above it. It is important that the pitch on both threaded areas of the tenon is identical.

Das Gewinde 8 auf dem Scharnierzapfen greift das Rohrgewinde 10 als erstes ein und wirkt wie eine Gewindespindel, um das Schrauben des Vorderteils des Zapfens zu unterstützen. Der Zapfenbereich 9 kann sich selbst in ein gegenüberliegendes Ende des Rohres 11 und den Ansatz 12 der Karosseriehälfte schneiden oder das Ende des Rohres 11 und der Ansatz der Karosseriehälfte können entsprechend mit einem Gewinde versehen sein.The thread 8 on the hinge pin engages the pipe thread 10 first and acts as a threaded spindle to assist in screwing the front part of the pin. The pin portion 9 may itself thread into an opposite end of the pipe 11 and the shoulder 12 of the body half or the end of the pipe 11 and the shoulder of the body half may be threaded accordingly.

Der Scharnierzapfen ist in dem Gebiet benachbart zum Kopf kegelförmig gestaltet, um den Ansatz 6 der Karosseriehälfte zu berühren, der entsprechend abgeschrägt sein kann. Wenn der konische bzw. zugespitzte Bereich 13 des Scharnierzapfens den Ansatz 6 der Karosseriehälfte berührt, werden die Türhälfte des Scharniers 3 und der Rohr 4-Zusammenbau zum Ansatz 6 der Karosseriehälfte gezogen, um eine Scharnierverbindung ohne radiales und axiales Spiel zu erzeugen.The hinge pin is tapered in the area adjacent to the head to contact the shoulder 6 of the body half, which may be suitably bevelled. When the tapered or tapered portion 13 of the hinge pin contacts the shoulder 6 of the body half, the door half of the hinge 3 and the tube 4 assembly are drawn towards the shoulder 6 of the body half to produce a hinge connection without radial and axial play.

Es ist häufig zu bevorzugen, einen Spalt 15 zwischen der Buchse 2 und dem Ansatz 12 der Karosseriehälfte zu lassen, um Karosserie- und Türhälftentoleranz aufzunehmen.It is often preferable to leave a gap 15 between the bush 2 and the shoulder 12 of the body half to accommodate body and door half tolerances.

Um ein preisgünstiges Scharnier herzustellen, werden typischerweise die Karosserieseiten- und Türseitenbereiche des Scharniers geprägt statt gegossen oder warmgewalzt.To produce a low-cost hinge, the body side and door side portions of the hinge are typically stamped rather than cast or hot rolled.

Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, dient dies Darstellungszwecken und versteht es sich, daß zahlreiche Modifikationen im Aufbau sich für einen Fachmann auf dem Gebiet ergeben werden, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.While a preferred embodiment of the invention has been shown and described, this is for purposes of illustration and it is to be understood that numerous modifications in construction will occur to one skilled in the art without departing from the scope of the claims.

Claims

1. Hinge unit for mounting a motor vehicle door on a motor vehicle body, with:

(i) a door side portion (3) having first and second circular openings (23, 24);

(ii) a body side portion having third and fourth circular openings (25, 27);

(iii) wherein said first, second, third and fourth openings are configured to be aligned about an axis;

(iv) first and second bushings (1, 2) designed to fit respectively into said first and second circular openings;

(v) a tube (4) having first and second ends configured to be inserted substantially through said first and second sleeves and to fit flush with said sleeves;

(vi) said first end of the tube comprising a flange (16) configured to abut said first sleeve (1);

(vii) said second end of the tube (5) being designed to be deformed after said insertion and to abut against said second sleeve (2);

(viii) said tube including a threaded portion (10) on its inner surface adjacent to said first end;

(ix) a hinge pin (7) having a head end and a front part designed to attach the door side portion to the body side portion at said axis;

(x) wherein the hinge pin (7) comprises:

(a) a head (19) at the head end adapted to be rotated by engagement with a tool;

(b) a tapered portion (13) adjacent to the head configured to contact said body side region adjacent to the third opening;

(c) a first threaded portion (8) having a selected thread pitch adjacent to the tapered portion and configured to engage the threaded portion of the tube (10);

(d) an unthreaded section of a narrower diameter;

(e) a second threaded portion (9) having a thread pitch corresponding to the thread pitch of the first threaded portion adjacent to the front portion and configured to engage the tube adjacent to the second end and the body side portion adjacent to the fourth opening.

2. A hinge assembly according to claim 1, wherein the body side and door side portions of the hinge are embossed.

3. Hinge unit according to claim 1, wherein the body side region is bevelled around the third opening (6).

4. The hinge assembly of claim 1, wherein the second threaded portion of the pin is configured to cut itself through the tube and the fourth opening of the body side portion.

5. A hinge unit according to claim 1, wherein the tube and the fourth opening of the body side portion are threaded to engage the second threaded portion of the pin.

6. A method of assembling a hinge, comprising:

(i) positioning a door side portion (3) of a hinge with first and second circular openings (23, 24) for inserting bushings (1, 2) and a tube (4);

(ii) flush mounting the first and second bushings (1, 2) in said first and second circular openings (23, 24);

(iii) press fitting a pipe (4) having a flanged end (16) and a non-flangeless end (5) through said bushings so that the flanged end is adjacent to said first bushing;

(iv) using a deformation tool (18) that opens and spreads said second end of the tube into flush engagement with said second sleeve;

(v) positioning a body side portion of the hinge with the third and fourth circular openings (25, 27) in line with said first and second circular openings (23, 24) in the door side portion of the hinge;

(vi) rotating a hinge pin (7) threaded adjacent both ends through said openings so that the threaded portion of the hinge pin (8) adjacent the head (19) engages an internally threaded portion of the tube (10) adjacent the flanged end thereof, and a threaded portion of the pin adjacent its front portion engages the tube and the body side portion of the hinge adjacent the fourth opening, thereby eliminating any free play between the body side, the hinge pin and the tube deformed thereabove.