專利名稱：鉸鏈緊固結構和形成鉸鏈柱連接的方法
技術領域：
本發明涉及到把鉸鏈向汽車鉸鏈柱上安裝過程的改善，在把車身上的一半鉸鏈向箱形截面結構上安裝的過程中有特殊的用途，而上述箱形截面是由構成鉸鏈柱的內外板所圍成的。
背景技術：
一般說來，汽車車門的鉸鏈是利用螺栓或焊接而連接到汽車的鉸鏈柱上。通常鉸鏈柱是一個由內鉸鏈柱板和外鉸鏈柱板構成的鉛直取向的箱形結構。除少數例外，通常只是把車門鉸鏈連接到外鉸鏈柱板上。
如果汽車車門鉸鏈基本上是如圖7和8所示的那樣連在外鉸鏈柱板上，那么一種稱之為“油罐式變形”的現象就會出現在圖7所示的區域A中。這種油罐式變形現象是由于外鉸鏈柱板的厚度(gauge)不適當而引起的，這是因為此板承擔著車門施加的下垂力及打開時的過載力。當負載加在鉸鏈上時，外鉸鏈柱板往往會在鉸鏈附近以油罐底(base of oil can)的方式變形。這便會產生外鉸鏈柱板的永久形變，當它變得與周圍的車身結構對不正時，最終就導致車門系統的配合和外觀問題。這反過來會影響作為一個整體的車門系統的打開和關閉過程。
孤立的外鉸鏈柱板在結構上往往不能承擔車門鉸鏈的負載，一般需要某種形式的二次加固。但是，由外內鉸鏈柱板所構成的整個鉸鏈柱結構比起其構成部件來說要結實的多，因而能承受更大的負載。如圖8所示，人們曾使用一個靠近外鉸鏈柱板的加強件，來幫助降低油罐式變形，但是這樣得到的結果卻沒有想象的好。
以前人們曾建議用一個緊固件穿過外鉸鏈柱板把鉸鏈緊固到內鉸鏈柱板上，在這樣的內鉸鏈柱板上有一個環繞緊固件的管子，它起一個墊圈的作用，以保證外鉸鏈柱板和內鉸鏈柱板不會互相向對方塌陷。這種裝置的優點是把所加的鉸鏈負載分散到整個鉸鏈柱中，而不是集中在外鉸鏈柱板上，因此大大地降低了油罐式變形。但是包含有這種管子會使得制造這種連接件特別復雜。
先前的技術中也已經知道把鉸鏈焊接到鉸鏈柱上。這種結構包括一個實質上是焊接在外鉸鏈柱板上的鉸鏈，而且通過鉸鏈柱，定位焊接在內鉸鏈柱板上。這樣給出的優點也是把所加鉸鏈負載分散到整個鉸鏈柱中，而不是集中在外鉸鏈柱板上。但是這樣的鉸鏈維修起來很困難。此外，如果焊接得不好，水通常可能進入鉸鏈柱而導致銹蝕問題。在裝有Ed Scha rwachter Gm bH & Co.LG制造的與開孔一體的鉸鏈銷鉸鏈中就可看到這種裝置的例子，那里的鉸鏈不是緊固而是焊接在鉸鏈柱上。
本發明克服了先前技術的這些問題，為堅固而穩定的緊固結構和連接創造了條件。本發明也提供了價廉而簡單的把車門鉸鏈緊固到車身上的裝置。
因而本發明的基本目的是提供一種鉸鏈緊固結構和產生鉸鏈連接的方法，這種鉸鏈連接是簡單實用而且高效的。
本發明的進一步的目的是提供一種構件的緊固結構和方法，用于把構件連接到箱形截面結構上。
本發明的進一步的目的是提供一種緊固結構和緊固方法，它會改善鉸鏈連接，尤其是改善對所加負載承受能力方面的綜合性能。
本發明的進一步的目的是提供一個重量輕的鉸鏈緊固裝置。
本發明的進一步的目的是提供一個剛性得到改善的鉸鏈緊固結構。
本發明的進一步的目的是提供一個新的緊固件，用來把鉸鏈安裝到鉸鏈柱上。
對此技術熟練的人來講，當考慮到本發明的全部綜述以及本文中優選實施例的細節描述時，本發明進一步的其他目的就十分明了了。
發明綜述按照本發明的主要方面，提供了一種鉸鏈緊固結構，它包含有一個鉸鏈、一個鉸鏈柱、一個螺栓和一個帶螺紋的定位板；該鉸鏈柱包含有一個帶第一開孔的外板和一個帶較小第二開孔的內板，此第二開孔位于內板的凹形部位，內外板上的這兩個開孔沿著與內外板垂直的軸線基本對準；該螺栓包含有一個頭部、一個尖部、一個桿部和第一及第二螺紋部，其中頭部加工得可與轉動工具嚙合，以允許對螺栓進行轉動；桿部有一預先確定的長度；尖部具有能旋進內板上第二開孔的機構；第一螺紋部充分靠近頭部，其螺距是特定的，它有第一外徑和第一內徑，外板上的第一開孔允許桿部而不是頭部通過該開孔；第二螺紋部充分靠近尖部，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等，其第二外徑比第一螺紋部的第一內徑小；帶螺紋的定位板位于外板上靠近第一開孔，它用于與螺栓的第一螺紋部相嚙合。
按照本發明的另一個方面，第二開孔基本上是圓形的；按照本發明的另一個方面，第一螺紋部的螺紋與帶螺紋的定位板相嚙合，然后使螺栓進入鉸鏈柱，其速率是由螺紋的螺距所確定的，于是第二螺紋部與內鉸鏈柱板上的開孔嚙合并自動旋進此開孔，緊固件和此開孔的對準由內鉸鏈柱板上凹形結構和螺紋定位板的可移動自調節特性的幫助而實現的。
按照本發明的再一個方面，凹形的第二開孔位于內板和外板的平面之間。
按照本發明的再一個方面，在緊固方向上繼續轉動螺栓時，兩種螺紋部都擰入在其相應的鉸鏈柱板中，而且當完全緊固好時，會產生螺栓貫穿連接，用來把鉸鏈與鉸鏈柱安裝在一起，而同時基本保持內鉸鏈柱板和外鉸鏈柱板之間預先確定的距離，而鉸鏈夾緊扭矩則是通過外鉸鏈柱板上的自調節螺紋板和第一螺紋部所形成的連接來保持的。
按照本發明的再一個方面，螺栓的尖部即使是處在進入鉸鏈柱中的最深穿透點時，也不會伸出內板的平面。
按照本發明的其他方面，產生緊固結構的方法包括以下步驟(a)利用上述的螺栓把鉸鏈安裝到箱形截面鉸鏈柱上，使得第二螺紋部容易伸過外鉸鏈柱板上的開孔，直到第一螺紋部螺紋的引導部分與鉸鏈柱外板上的自調節螺紋定位板相嚙合；(b)在緊固方向上轉動該螺栓，使得螺栓的自功入第二螺紋部被凹形結構導向內鉸鏈柱板上的開孔，而自調節螺紋定位板會自動調節使得與內鉸鏈柱板上的開口對準，于是，在緊固方向上繼續轉動緊固件時，螺栓上的自功入第二螺紋部就會旋進內鉸鏈柱板上的開孔中；(c)繼續轉動螺栓，使得兩部分螺紋部與相應的鉸鏈柱板相嚙合，以至于在緊固完成以后，會產生一個用來把鉸鏈與鉸鏈柱安裝在一起的增強了的箱形截面，而同時利用由自調節螺紋定位板和緊固件的第一螺紋部產生的連接使所需要的鉸鏈的固定夾緊扭矩得以保持；(d)形成一種增強的箱體，從而減少由于所加的車門負載所引起的鉸鏈偏斜量和永久形變，而同時基本保持內鉸鏈柱板和外鉸鏈柱板之間的距離。
按照本發明的另一個方面，提供了一種構件緊固結它包含要緊固的構件、一個箱形截面結構、一個螺栓和一個螺紋定位板；該箱形截面結構包含一個帶第一開孔的外板和一個帶較小開孔的內板，此較小開孔位于內板的凹形部分，內外板上的這兩個開孔沿著與內外板垂直的軸線基本對準。
該螺栓包含有一個頭部、一個尖部、一個桿部和第一及第二螺紋部，其中頭部加工成能與轉動工具嚙合，以允許對螺栓進行轉動的形狀；桿部具有一預定的長度；
尖部有一能旋進內板上第二開孔的機構；第一螺紋部充分接近頭部，其螺距是特定的，它具有第一外徑和第一內徑，外板上的第一開孔允許桿部而不是頭部通過此開孔；第二螺紋部充分靠近尖部，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等，而第二外徑比第一螺紋部的第一內徑小；該螺紋定位板位于外板上靠近第一開孔，被用來與螺栓的第一螺紋部相嚙合。
附圖簡述根據下面的附圖現在來對本發明進行圖示說明，這些附圖表明了本發明的實施例，其中

圖1是一個典型的帶螺紋的螺栓緊固件的平面圖。
圖2是一個局部透視圖，它表示了自調節螺紋板、襯板和外鉸鏈柱板內壁之間的關系。
圖3是一個用鉸鏈柱安裝的車門的局部透視圖，以本發明的一個優選實施例的形式表示出來。
圖4是以橫切頂視圖的形式表示的圖3中鉸鏈柱和連接的局部剖視圖，它是以本發明的一個優選實施例的形式表示出來。
圖5和圖6是圖4中剖視圖的透視圖。
圖7和圖8是先前技術的鉸鏈柱和連接的局部剖視圖，它以橫切頂視圖表示，圖7中說明了“油罐式變形”狀況。
圖9是按本發明的方式裝在箱形截面結構上的構件的透視圖。
本發明優選實施例詳述參照圖1，這里圖表出了一個螺栓30，它包含有頭部31、尖部39、十分靠近頭部31的第一螺紋部35和靠近尖部且其外徑比第一螺紋部的內徑小的第二螺紋部37，以及介于第一和第二螺紋之間的桿部36。
參照圖2，這里圖示出了一個自調節定位板40，它夾緊在襯板41上，而襯板又焊在外鉸鏈柱板P2的內部，使得定位板40的螺紋開孔42分別與襯板41和外鉸鏈柱板42的開孔P6A和P5A對準。螺紋自調節定位板的這種連接是常規的。
參照圖3，這里表示的車門D掛在圖中未畫的汽車的鉸鏈柱P上。使用的是一個常規的鉸鏈5，它包含門上的一半10和車身上的一半20。
參照圖4、5和6，內鉸鏈柱板P1和外鉸鏈柱板P2分別包含有最好是圓形的開孔P4a和P5a，其中開孔P4a處在內護板P1的凹部，尤其是處在凹形材料P4的凹部。有螺紋的緊固件30，典型的為螺栓，從車上的那一半鉸鏈20的開孔21中伸入。此緊固件有一頭部31、一個緊鄰的直徑較大的第一螺紋35、一個尖部39和一個緊鄰的直徑較小的第二螺紋37。一般的，這些螺紋由沒有螺紋的桿部36隔開。螺紋37和35的螺距基本相等。第二螺紋37的大(或外)徑比第一螺紋35的小(或內)直徑小。當緊固件通過鉸鏈孔21插入鉸鏈柱P中時，直徑小的桿部36和第二螺紋37會穿過較大的開孔P5a，直到第二螺紋37剛好可進入開孔P4a和環繞的凹形材料P4為止。第一螺紋35的先導刃與自調節定位板40相嚙合。繼續轉動緊固件30，使得尖部39與環繞開孔P4a的材料P4相嚙合，第二螺紋37就自功入保持凹形的材料P4中。在如圖2所示的一個實施例中，尖部39即使是在緊固件完全緊固了，也不會越過內板平面P1。當第二螺紋37旋進材料P4中時，定位板40自調節使得緊固件30進入基本與內外鉸鏈柱板P1和P2垂直的對準狀態。當緊固件完全擰緊了，就形成螺栓貫穿的鉸鏈連接，它保持內外鉸鏈柱板P1和P2之間一個預定的距離。很顯然，可以不只使用一個緊固件來把單個的鉸鏈固定在鉸鏈柱上，如圖3所示。
鉸鏈與車門的連接是一種常規結構。如圖5和6所示，車身上的半個鉸鏈20有橫向延伸部分20a，其上的貫通的開孔用來接受鉸鏈銷7。此鉸鏈銷穿過車門上那一半鉸鏈的開孔(未畫出)，此開孔位于基本上是矩形部分17以及橫向延伸的臂17a中，17a延伸到垂直伸出部分15，該部分15具有兩個開孔(未畫出)用來接受向車門面板上安裝用的第二緊固件16。
與圖7和圖8所示的先前技術相比，本發明提供了一個穿過鉸鏈柱外板與鉸鏈柱內板相栓接的緊固件，它大大增加了整個車門系統的剛性，因而在受到操作力時，例如在開門過程中受到過載和鉛直負載時，會減少加載變撓和系統形變，從而也減少了油罐式變形的發生。此外還基本上保持了由制造者所確定的鉸鏈柱外板和鉸鏈柱內板之間分開的距離。
汽車制造者已經發展了車門系統結構性能的綜合標準。一個車門系統包含有車門、車門鉸鏈和鉸鏈柱。兩個主要與剛性有關的考慮是1)施加在車門上的鉛直負載的影響；以及2)象在大風或嚴重傾斜的情況下作用在全打開鉸鏈限位器的打開過載扭矩的影響。這些影響可以通過對車門施加模擬的負載來測試。模擬的鉛直負載通常是加在車門的閂掛點上，當負載除去以后，這導致鉸鏈的撓變，被稱為下陷(sag)，同時也可能導致鉸鏈柱的永久變形。開門過載通常也加在車門閂掛點上，從而在負載除去以后會導致車門因轉動角度過大而超過正常停止位置以及導致鉸鏈柱的永久形變。螺栓貫穿系統的測試表明，系統的剛性的增加可以超過常規的緊固程度，對下陷而言這個增加可達20％，對打開過載而言可達50％。
由于使用內鉸鏈柱板上的螺紋板，最常用的螺栓貫穿系統會產生最后的緊固件扭矩，而且還會產生鉸鏈夾緊負載。由于在外鉸鏈柱板和內鉸鏈柱板之間加上了某種形式的襯墊，從而使得內外柱板間隔和緊固件扭矩得以保持。這就保證了鉸鏈夾緊負載保持不變，而且也就保證了不會由鉸鏈滑動產生下陷偏斜。對所提出的緊固系統的全面的測試表明在沒有安裝襯墊的多系統負載時，緊固件扭矩的損失小于5％。
盡管本發明對于把鉸鏈安裝到箱形截面柱上是特別有用的，但是利用本發明的結構和方法可把任何適當的構件安裝到箱形截面的結構上，如圖9所示。
由于可以對本發明進行許多改變，而并不脫離本發明的范圍，因此我們要把這里所包含的所有材料都理解為是本發明的示例，而不是限制。
權利要求
1.一種鉸鏈緊固結構，包含一個鉸鏈、一個鉸鏈柱、一個螺栓和一個有螺紋的定位板，其中，鉸鏈柱包含有帶第一開孔的外板和帶一較小第二開孔的內板，此第二開孔位于內板的凹形部內，內板和外板中的此二開孔沿著與內外板垂直的軸線而基本對準；以及其中，螺栓包含一個頭部、桿部、尖部和第一及第二螺紋部，此螺栓中(a)頭部加工成能與轉動工具相嚙合的外形，以允許對螺栓進行轉動；(b)桿部有一預先確定的長度；(c)尖部具有用來旋進內板上第二開孔的工具；(d)第一螺紋部十分接近頭部，其螺距是特定的，它有第一外徑和第一內徑，外板上的第一開孔允許桿部而不允許頭部通過此開孔；(e)第二螺紋部十分地接近尖部，與第一螺紋部有基本相等的螺距，其第二外徑比第一螺紋部的第一內徑小；其中，有螺紋的定位板位于外板上，鄰接第一開孔，用來與螺栓的第一螺紋部相嚙合。
2.按照權利要求1所述的鉸鏈緊固結構，其特征在于第二開孔基本上是圓形的。
3.按照權利要求1或2所述的鉸鏈緊固結構，其特征在于有螺紋的定位板是可移動的而且是自調節的。
4.按照權利要求1或3所述的鉸鏈緊固結構，其特征在于該凹形的第二開孔位于內板平面和外板平面之間。
5.按照權利要求4所述的鉸鏈緊固結構，其特征在于螺栓的尖部不會延伸超過內板的平面。
6.一種用于把車門鉸鏈安裝到箱形截面鉸鏈柱上的連接，該鉸鏈柱包含有帶開孔的一個內鉸鏈柱板和一個外鉸鏈柱板，而此二開孔互相基本對準，用于接受螺栓。包括一個自調節的有螺紋的定位板的外鉸鏈板上設有一開孔，用來與螺栓的螺紋相嚙合；外鉸鏈板上的開孔有適當的尺寸，它允許調節該有螺紋的定位板以便與內鉸鏈柱板上的開孔對準；內鉸鏈柱板上的開孔位于內鉸鏈柱板上的一個凹形結構中，該凹形結構用于引導螺栓的尖部進入此開孔，同時開孔有適當的尺寸以允許螺栓自功入此開孔；螺栓包含有頭部和尖部，而且位于頭部附近有第一螺紋部，它的第一外徑和第一內徑以及螺距都是預先確定的；螺栓的尖部具有自功入的第二螺紋部，其第二外徑和第二內徑是預先確定的，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等；第二外徑小于第一內徑；第一和第二螺紋部被預定長度的無螺紋的桿部隔開，且無螺紋桿的直徑小于或等于第一內徑；其中自調節螺紋定位板與第一螺紋部嚙合，而內鉸鏈柱板上的開孔與第二螺紋部嚙合。
7.按照權利要求6所述的連接，其特征在于內鉸鏈柱板上的凹形結構位于內板和外板的平面之間。
8.按照權利要求6或7所述的連接，其特征在于該尖部不會伸出內板平面之外。
9.一種把鉸鏈緊固到箱形截面鉸鏈柱上的方法，此鉸鏈柱具有帶開孔的內板和外板；外護板上的開孔包含有自調節的螺紋定位板，用于與螺栓上的螺紋嚙合；內板上的開孔位于內板上的凹形結構中，用于引導螺栓的尖部進入第二開孔，此螺栓包含有頭部和尖部，而且靠近頭部有第一螺紋部，它的第一外徑和第一內徑以及螺距都是預先確定的；螺栓的尖部具有自功入的第二螺紋部，它的第二外徑和第二內徑是預先確定的，它的螺距與第一螺紋部的螺距基本相等，第二外徑的尺寸做得比第一內徑小，此方法有以下的步驟(a)把鉸鏈安裝到鉸鏈柱上；(b)通過鉸鏈上的開孔把螺栓插入外護板上的開孔中，直到第一螺紋部的引頭螺紋與螺紋定位板相嚙合；(c)在緊固方向上轉動螺栓，使它進入鉸鏈柱；(d)使內護板上的開孔與自功入的第二螺紋部嚙合；(e)在緊固方向上轉動螺栓，使第一和第二螺紋部與和它們相應的鉸鏈板嚙合；(f)借助于內板上的凹形結構和螺紋定位板的自動調節能力幫助螺栓對準；(g)鉸鏈夾緊扭矩通過由外板上的自調節螺紋定位板和第一螺紋部所形成的連接而得以保持，同時基本保持了內板和外板之間預先確立的距離。
10.一種產生鉸鏈緊固結構的方法，這種結構包含一個鉸鏈、一個螺栓、一個箱形截面鉸鏈柱以及一個螺紋定位板，其中鉸鏈柱包含一個帶第一開孔的外板和一個其凹部上帶較小第二開孔的內板；此螺栓包含有一個頭部、一個桿部、一個尖部和第一及第二螺紋部；第一螺紋部十分靠近頭部，有特定的螺距，并有第一外徑和第一內徑，第一開孔允許桿部而不是頭部通過此開孔；第二螺紋部十分地靠近尖部，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等，而其第二外徑比第一螺紋部的第一內徑小；以及螺紋定位板位于外板上并靠近第一開孔，適于與螺栓的第一螺紋部嚙合；此方法包括(a)利用螺栓把鉸鏈安裝到箱形截面的鉸鏈柱上，以便第二螺紋部容易通過外鉸鏈柱板上的開孔伸入，直到第一螺紋部的螺紋引頭部分與連接著鉸鏈柱外板的自調節螺紋定位板相嚙合；(b)在緊固方向上轉動該螺栓，內鉸鏈柱護板上的凹部結構把螺栓的自功入第二螺紋部引向該板上的開孔，同時自調節螺紋定位板自調節得與內鉸鏈柱板上的開孔對準，于是在緊固方向繼續轉動緊固件，就使得螺栓的自功入第二螺紋部功入內鉸鏈柱板上的開孔中；(c)繼續轉動螺栓，讓兩個螺紋部分都與相應的鉸鏈柱板相嚙合，使得在完全緊固時會產生一剛性化的箱形截面，用來把鉸鏈與鉸鏈柱安裝在一起，而同時利用由自調節螺紋定位板和緊固件的第一螺紋部所產生的連接來保持所需的鉸鏈固定(retention)夾緊扭矩；(d)形成一個剛性化的箱體，它減少了由于施加門負載引起的鉸鏈偏斜量和永久形變，而同時基本保持了內鉸鏈柱板和外鉸鏈柱板之間的距離。
11.一種構件緊固結構，它包括構件、箱形截面結構、一個螺栓以及一個有螺紋的定位板；其中，箱形截面結構包含有一帶第一開孔的外板和帶有位于其凹部中的較小第二開孔的內板，內外板中的這兩個開孔基本上是沿著與內外板垂直的軸線而對準，以及螺栓包含有一個頭部、一個桿部、一個尖部和第一及第二螺紋部，其中(a)該頭部加工成能與轉動工具嚙合的形狀，以允許對螺栓進行轉動；(b)該桿部具有一預定的長度；(c)該尖部有能功入內板上第二開孔的機構；(d)第一螺紋部十分靠近頭部，其螺距是特定的，它有第一外徑和第一內徑，外板上的第一開孔允許桿部而不是頭部通過此開孔；(e)第二螺紋部分充分靠近尖部，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等，而第二外徑比第一螺紋部的第一內徑小；其中，螺紋定位板位于外板上并靠近第一開孔，用于與螺栓的第一螺紋部嚙合。
12.按照權利要求11所述的構件緊固結構，其特征在于該螺紋定位板是可移動的而且是自調節的。
13.一種把構件緊固到箱形截面結構上的方法，此箱形截面結構具有帶開孔的內板和外板，外板上的開孔包含有自調節螺紋定位板，用于與螺栓的螺紋嚙合，內板上的開孔位于內板上的凹形結構中，用于把螺栓的尖部引入第二開孔中，該螺栓包含有頭部和尖部而且有靠近頭部配置的第一螺紋部，此第一螺紋部有預先確定的第一外徑和第一內徑，其螺距也是預先確定的；螺栓的尖部具有一個自功入的第二螺紋部，該第二螺紋部有預先確定的第二外徑和第二內徑，其螺距與第一螺紋部的螺距基本相等；第二外徑加工得比第一內徑小；此方法包含一下步驟(a)把構件安裝到箱形截面結構上；(b)把螺栓通過構件上的開孔插入外板上的開孔中，直到第一螺紋部的引導螺紋與螺紋定位板嚙合；(c)在緊固方向上轉動螺栓，使它進入箱形截面結構；(d)使內護板上的開孔與自功入第二螺紋部嚙合；(e)在緊固方向上轉動螺栓，與其相應板上的第一和第二螺紋部嚙合；(f)借助于內板上的凹形結構和螺紋定位板的自調節能力幫助螺栓對準；(g)基本保持內板和外板之間的預先確定的距離，構件夾緊扭矩是通過外板上的自調節螺紋定位板和第一螺紋部產生的連接保持。
全文摘要
一種鉸鏈緊固結構和形成鉸鏈(5)與箱形截面鉸鏈柱連接的方法，包含有一個從鉸鏈柱外板(P2)伸入到鉸鏈柱內板(P1)的緊固件(30)，該緊固件包含有螺距基本相等但直徑不同的第一(35)和第二(37)螺紋部，它們分別靠近緊固件的頭部(31)和尖部(39)。該緊固結構和方法也可用于把其他形式的構件連接到箱形截面的結構上。
文檔編號B62D21/09GK1132538SQ94193645
公開日1996年10月2日 申請日期1994年8月4日 優先權日1993年8月9日
發明者F·文尼埃 申請人:馬爾提馬蒂克公司