专利名称：铰链装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铰链装置，它包括一根杠杆，杠杆有两个在杠杆端部可分别绕一轴线回转用于安装此杠杆在门或罩或框架上的端段。本发明尤其涉及用于有平行回转特性的摆动门即所谓可伸缩门(Pantographtür)的铰链装置。
这种门现在越来越多地能在公共汽车中看到。其原因是，这种摆动门当门朝外回转时类似于拉门，在公共汽车的一个侧壁释放整个门口截面。与传统的门相比，它允许因生病虚弱者和残疾人更方便地上下车，以及尤其遇到狭窄的停车空间时是有利的。
众所周知，平行于汽车侧壁摆动的可伸缩门借助铰链装置实现，它包括可绕不同轴线回转的杠杆。已知需要至少两根杠杆，其中一根称为负荷杆的杠杆作为定位元件，以及称为控制杆的杠杆起定向元件的作用。这种有多根杠杆的铰链装置的缺点是，由于在门那里和在框架那里的许多杠杆连接装置，所以需要更大的空间位置。杠杆大多处于上车区内以及在那里尤其在地板附近造成极大的妨碍。除此之外还有一个缺点是，在发生故障的情况下这些杠杆可能弯曲变形，从而导致卡死，这使得在紧急情况下可能阻碍或不可能将门打开。
本发明的目的是创造一种用于摆动门或罩的铰链装置，它有少量杠杆就够了以及克服了上述种种缺点。
按本发明此目的通过一种具有权利要求1特征的铰链装置达到。
按本发明铰链装置的杠杆相当于已知的可伸缩门的负荷杆，而牵引索则承担控制杆的功能。在这里牵引索可以邻近杠杆或紧紧地贴靠在杠杆上或甚至装在其空心的内部，所以它们不需要附加的位置以及铰链装置总共需要的空间比已知的铰链装置小。此外，若本发明设计有形状可改变的牵引索如链条或三角皮带，几乎完全可以避免在发生故障杠杆弯曲变形时的卡死，因此，具有一扇具备按本发明的铰链装置的门的汽车，比设有传统铰链装置的门的汽车可靠安全得多。
按本发明一项优选的设计，各机体以相同的传动比铰接在各自配置的端段上，以及，作用点离所述的平面有相同的距离。在这里端段中至少一个与一个被互相连接在一起的牵引索缠绕的机体连接。机体可与所涉及端部的端段力传递地连接，所以牵引索的移动驱动端段旋转。在这种情况下，优选地至少牵引索之一与机体的一缠绕面相切。为能实现这一点将机体设计为圆轮盘。若相切点离所述的平面有相同的距离以及在杠杆的两端设轮盘状机体，则意味着这些轮盘状机体有一致的直径。
在操纵铰链装置时杠杆回转，在本发明的这种设计中作用点沿机体表面迁移，因为机体被牵引索缠绕的面在杠杆回转时发生变化。然而在杠杆不调节时却可变换在该平面的不同侧面的作用点。牵引索将一个端段的旋转运动越过杠杆传输给另一个端段，所以对于有这种铰链装置的摆动门可以实现平行的摆动特性。
这种圆轮盘在杠杆回转运动时从不与牵引索接触的圆周区可以取消，所以也可以考虑采用扇形的缠绕机体。
当机体例如是齿轮时，则齿轮的齿与牵引索啮合。因此，牵引索有利地可涉及链条，链条有与齿轮的齿啮合的链环，或涉及本身有齿的皮带或有本身带齿的链环的链条，所以皮带或链条的齿与齿轮的齿啮合。
优选地，端段的轴线与各配置的机体的旋转轴线重合。于是有可能将机体与配置的端段设计为一个刚性组件。
也可以将所述牵引索结合设计成一连贯的闭合环。
按另一种设计，机体通过传动装置例如行星齿轮系或其他齿轮装置与各自的端段连接。在这里传动装置可以有在机体与端段之间不同的传动比。此传动比越大，在回转运动时牵引索的闭合环循环得越快，以及在这种情况下牵引索传输的力越小，也就是说杠杆回转运动时对抗外部反力所产生的内应力越小。由于内应力较小，杠杆可以设计得较轻并因而便宜地制成。
按一种特别优选的设计，杠杆设计成至少弯折一个角度。在这种情况下杠杆特别优选地构成L形。因此，具有这种铰链装置的摆动门获得更大的门开启角，因为在门摆开的状态杠杆将一个弯曲段贴靠在围绕门口的外部侧壁上，并因而使门也被置于靠近侧壁。在杠杆的这种设计中，恰当地在折角处设转向件，优选地转向轮的形式。
为了使弯折的杠杆在汽车内部保持小的伸距，在杠杆铰接在门上的区段内牵引索优选地从端段朝折角方向收敛地延伸。
为了避免尤其沿杠杆外凸侧延伸的牵引索在转向件上过度弯曲，可以在该牵引索上布置两个转向件。
按本发明另一项优选的设计，杠杆设计为空心的，以及牵引索和被缠绕的机体装在它里面。以此方式遮盖和保护运动零件。作为此项设计的有利的进一步发展，杠杆可以甚至承担附加的功能，为此它例如可以用作臂支承面(Armauflageflche)。
用于伺服驱动铰链装置的一个马达优选为电动机，它可以固定在杠杆上以便驱动端段旋转。按照第一种设计，此电动机带有一个与牵引索啮合的小齿轮。若与端段结合的机体是被牵引索缠绕的齿轮，则电动机的小齿轮也可以啮合在这些齿轮之一上。优选地，这种电动机安装在空心杠杆的内部。
可以设计一种组合式铰链装置，其中多个按本发明的铰链装置互相连接。这样一种组合式铰链装置例如有利地用于高大的门，其中按本发明的铰链装置定位在不同的高度上。业已证实这种组合式铰链装置特别结实耐用。
在具有多个按本发明的铰链装置或具有组合式铰链装置的门中，各杠杆将其第一个端段安装在门上并以此方式成梯次布置，即，使它们的第一和第二轴线分别相互重合。
若具有按本发明的铰链装置的门是汽车的部分，则杠杆将其第二个端段安装在此汽车的一框架上。此门优选地涉及一种具有基本上水平的回转轴线的能向上翻开的翼状门，但也可以例如在公共汽车中涉及具有垂直回转轴线的门。
同样，按本发明的铰链装置可以在罩上使用，例如汽车的发动机舱罩或行李箱盖，以便将它们设计成具有平行的摆开特性。
下面借助两种优选的实施形式详细说明本发明。附图中
图1表示有一个按本发明的铰链装置的门处于关闭状态；图2表示图1中的门处于开启状态；图3表示有一个按本发明另一种设计的铰链装置的门处于关闭状态；图4表示图3中的门处于开启状态；图5表示有一个按本发明的铰链装置的门的内部视图；图6表示通过图5中的门和铰链装置的水平剖面；
图6a类似于图6表示通过铰链装置一种改型设计的剖面；图7类似于图6表示通过动力式铰链装置第一种方案的剖面；图8表示沿一条用VIII表示的线通过图7所示杠杆的剖面；图9类似于图6表示通过动力式铰链装置第二种方案的剖面；图10表示沿线IX通过铰链装置的剖面；图11表示具有图1所示铰链装置的发动机罩处于开启状态；图12表示有传动装置的杠杆一个端部区段；图13表示有行星齿轮系的杠杆一个端部区段；图14表示有一扇已向上摆开的门的汽车；以及图15表示有开启的门的图14所示的汽车。
图1用剖面图表示具有按本发明的铰链装置2的汽车门1处于关闭状态。门1在此状态与汽车的侧壁3齐平地结束。铰链装置2包括一根空心杠杆6(为了简化图中杠杆的外盖已取走)、两个设在杠杆6端部可分别绕垂直于图纸平面的轴线回转的端段4和5、以及一个设在杠杆6内部形式上为闭合环的链条或齿形皮带7。为了使端段4、5有回转的可能性，空心杠杆6的侧壁分别在其端部断开。圆形带轮10与此端段4旋转固定地连接，以及圆带轮11与端段5旋转固定地连接。这两个带轮10、11装在空心杠杆6的内部。在这里，带轮10定心在端段4的回转轴线上，而带轮11定心在端段5的回转轴线上。带轮10和11被齿形皮带7缠绕，它的齿啮合在带轮10与之互补的凹槽中，由此在带轮10和11之间并因而在端段4与5之间建立一种耦合关系。在这里端段4固定在门1上并与之固定连接，而端段5具有与端段4反向定向地固定在侧壁3的一个内部凸块14上。在这种情况下，杠杆6以及一个通过端段4和5的轴线展开的平面平行于门1定向。按此定向，为齿形皮带7形成一个作用点12，在这里齿形皮带7作用在带轮10的一个背对门1的侧面上，以及形成一个作用点13，在这里齿形皮带7作用在带轮11面朝门1的一侧上。齿形皮带7与作用点12和13互补的作用点在此图中被端段4和5遮挡。在这里，作用点12和其被遮挡的互补作用点处于通过端段4和5的轴线展开的平面的不同侧面上。这对于作用点13及其被遮挡的互补作用点同样适用。因为带轮10、11的直径相同，所以所有作用点离所述平面的距离都相等。
图2表示图1中的门已处于开启状态。在从图1所示的位置到图2所示位置的回转运动期间，端段4和5在杠杆6端部绕其各自的轴线回转。由于带轮10和11与其各自的端段4和5刚性的设计，齿形皮带7在所述的回转运动过程中在带轮10和11上循环。在这里，齿形皮带7的牵引段8进入端段4以及牵引段9进入端段5。由于此运动，作用点12和13也沿带轮10和11移动，所以它们在带轮10和11上处于图2中表示的新的位置。与作用点12和13互补的作用点16和17同样改变了它们在带轮10和11上的位置，所以在图2中它们在所表示的位置上可以被看到。在这种情况下作用点12和作用点17处于所述平面的一侧，而作用点13和16设在对置侧。通过齿形皮带7的运行，在带轮10上施加了一个绕端段4轴线的扭矩。由于带轮10与端段4刚性的结构以及端段4固定安装在门1上，所以此扭矩进一步传给门1，从而使门1在整个回转运动期间以及在图2所示摆开后的状态下均保持其平行于侧壁3定向。
图3表示具有折角杠杆6的铰链装置2另一种设计。在此设计中杠杆6是L形。与上述设计不同，端段5垂直于端段4的方向定向。端段5安装在侧壁3的一个与门1垂直的面上。在杠杆6的折角处设转向轮15，齿形皮带7的牵引段8和9绕其导引。因此使得齿形皮带7有平行于杠杆6的径迹，这种径迹使齿形皮带能够安装在空心杠杆6的内部。在这里，牵引段9和6在带轮10和11上的作用点12、16和13、17，同样处于由端段4和5的轴线展开的平面的不同侧上。
图4表示具有图3所示带有折角杠杆6的铰链装置2的门1处于开启状态。此铰链装置2在杠杆6的回转运动期间的工作方式，与参见图1和2已说明的铰链装置2的一致，因此在这里不必再一次地重复。但由图4可以看出，折角的杠杆6的突出优点在于，开启的门1在开启状态更靠近侧壁3，并因而释放了侧壁3内的整个门口截面。
齿形皮带7可无疑问地用适用的链条代替，例如齿链或滚子链，设计为齿轮的轮盘10、11的齿可啮合在它们的链环间隔内。
图5表示使用按本发明的铰链装置2作为汽车乘客车厢后门1的悬架。车门1在其下部区按已知的方式有一门体，它由一块在外面的在此图中看不到的金属板和一个朝乘客车厢方向定向的内衬28组成。在此内衬中构成一个水平的宽槽29，它从门1邻近C支柱的棱边一直延伸到接近B支柱30前。杠杆6大部分沉入槽29内，一个端段4与门1固定连接，另一个端段5与C支柱连接。将杠杆6沉入槽29内的目的是尽可能限制杠杆进入乘客车厢内的高出部分尺寸，这种高出部分使得供后座乘客使用的空间位置在侧向变狭。
如由图3和4看到的那样，杠杆6折角的形状是值得追求的，以达到门有尽可能大的运动自由度。但是强烈折角的杠杆，如借助图3可清楚判断的那样，将远远地插入汽车内部，这尤其在具有这种门1的小轿车中妨碍直接相邻的座位。
借助图6的剖面图可以看出，按图5、6的设计避免杠杆6由于设置转向轮15过远地推进到乘客车厢内，杠杆6的齿形皮带7缠绕着转向轮15。在图4的设计中，齿形皮带7的两个牵引段8、9在转向轮15的两侧平行导引，而在按图6的设计中将转向轮15定位为使得在杠杆6铰接在门1上的较长的区段内牵引段8、9从皮带轮10出发看彼此收敛，所以门关闭后牵引段9不象在图4所示牵引段平行导引时的情况那样那么远地插入汽车内部。与之相应，杠杆6外壳的形状也可以较少地突出。
因为牵引段8以其无齿的表面贴靠在其转向轮15上，所以它在那里可以比牵引段9更剧烈地弯曲，在牵引段9中齿总是面朝着转向轮15以及在过分剧烈地弯曲的情况下会互相接触。为防止出现这种结果，为牵引段9的转向采用两个转向轮15。
若在齿形皮带7上齿的间距足够大，以允许牵引段9也剧烈弯曲，或齿形皮带用可剧烈弯曲的节连链比如平环链代替，则可以实现杠杆6更少地伸入汽车内部的设计，如图6a所示。杠杆6面朝处于关闭位置的门的侧面有与图6所示的情况下相同的形状。当然两个转向轮15被移置到其中有固定在车厢上的皮带轮11的杠杆6的短段内。这一点以及两个牵引段8、9从皮带轮10出发朝杠杆6的折角方向收敛这一事实，允许杠杆在折角的高度处有束腰的形状，以及进一步减少在门关闭时杠杆进入汽车内部高出的程度。
图7中表示的杠杆6在其尺寸以及皮带轮10、11和转向轮15的配置方面与图6所示的杠杆一致。图7的杠杆与图6的杠杆的区别在于有一台电动机31，它装在杠杆6内部邻近皮带轮10处于齿形皮带7的两个牵引段8、9之间。电动机31在其轴上支承第一个主动小齿轮32，后者通过一个中间小齿轮33啮合在皮带轮11的齿内。
起动电动机的第一个开关34装在杠杆6外壳的一个侧壁上，所述的侧壁在门处于图示的关闭状态时面朝乘客车厢的内部，乘客们可以清楚地看到。通过操纵此开关34，电动机令小齿轮32顺时针方向旋转，因此，臂逆时针方向绕皮带轮11回转并将门打开。借助图6可清楚看出，当门处于打开状态时不能接近开关34，所以在杠杆外壳邻近皮带轮11的地方定位第二个开关35，用于沿反方向起动电动机，开关35在门打开时也能接近。
按图9和10所描述的改型，电动机31定位在皮带轮11附近，以及固定在其轴上的主动小齿轮32与第二个小齿轮33啮合，后者与使牵引段9转向的转向轮之一安装在一公共的轴上。这个在图9和10中用15′表示的转向轮与其余的转向轮15不同在其圆周制有齿，齿与牵引段9的齿啮合，为的是能将电动机31的驱动力传给牵引索7。这一方案的工作方式与参见图7和8已说明的工作方式相同。
图11表示使用按本发明的铰链装置的另一个实施例。可以看到具有已打开的发动机罩16的汽车前部区的示意图。发动机罩16通过图1和2所示的铰链装置2固定在汽车框架上。基于铰链装置2，发动机罩16在打开时平行地摆开并在打开的状态占据图11所示的位置，这一位置与在关闭的状态有相同的定向。相应地，这同样可以用于汽车23的行李箱盖。
取代如在图1至4中表示的齿形皮带7通过与端段4、5旋转固定连接的带轮10、11作用在端段上，可以如在图12中杠杆6端部区的放大图所示，端段4、5通过传动装置与带轮10、11耦合。同轴于带轮10设一个与带轮10固定连接的齿轮19，它与一个与端段4固定连接的齿轮20啮合。齿轮19、20起传动装置的作用，它将扭矩从带轮10传给端段4。传动装置有大于1的传动比，也就是说带轮10比端段4转得快。因此，在此设计中，齿形皮带7在杠杆6内部比在图1至4的杠杆中更迅速地循环。由齿形皮带7传递的力因而减小，所以杠杆外壳有较小的厚度就已经可以达到杠杆6期望的机械承载能力。
若在杠杆两端传动装置的传动比相同，则固定在端段4上的门或罩的摆开特性是平行的。
取代图12所示的设计，可以如在图13中示意表示的侧向剖面图中那样，轮盘10也可以借助一个行星齿轮系24与端段4耦合。在这种情况下轮盘10与行星齿轮系24的太阳齿轮亦即空心齿轮25旋转固定地连接。空心齿轮27与杠杆6的外壳固定连接。行星齿轮26与空心齿轮27和太阳齿轮25啮合以及被一个与端段4旋转固定连接的行星齿轮架固定。当端段4相对于杠杆6回转时，行星齿轮在其轨道上循环以及与此同时驱动太阳齿轮25旋转。
作为另一个例子，图14表示通过汽车具有一扇可向上摆开的翼状门21的部分的剖面，翼状门21在上部区通过一个按本发明的铰链装置22固定在汽车框架上。此铰链装置的旋转轴线是水平的，所以它们控制门21基本上垂直运动。在图14中表示门21处于关闭状态。铰链装置22有一根长的摆动杠杆6。由于杠杆6的长度，门21如在图15中表示的那样足够远地摆开，以允许乘客上车。
附图标记清单1.门2.铰链装置3.侧壁4.端段5.端段6.杠杆7.齿形皮带8.牵引索9.牵引索10.轮盘11.轮盘12.作用点13.作用点14.凸块15.转向轮16.作用点17.作用点18.发动机罩19.齿轮
20.齿轮21.翼状门22.铰链装置23.汽车24.行星齿轮系25.太阳齿轮26.行星齿轮27.空心齿轮28.内衬29.槽30.B支柱31.电动机32.小齿轮33.中间小齿轮34.开关35.开关
权利要求
1.一种铰链装置(2、22)，其包括一杠杆(6)，该杠杆(6)有两个在其两端可分别绕一轴线回转的用于安装该杠杆(6)的端段(4、5)，其特征在于有两个机体(10、11)和两条牵引索(8、9)，其中每一个机体与一个与之相配置的端段(4、5)的回转运动相耦合可分别绕一旋转轴线旋转，所述两条牵引索(8、9)则分别在一个所述两根旋转轴线处于其中的平面的不同侧的作用点(12、13、16、17)上作用在所述两个机体(10、11)上。
2.按照权利要求1所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述各机体(10、11、27)以相同的传动比与各自配置的端段(4、5)旋转耦合；以及，所述作用点(12、13、16、17)离所述平面有相同的距离。
3.按照权利要求1或2所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述机体(10、11)中的至少一个被互相连接在一起的所述牵引索(8、9)缠绕。
4.按照权利要求3所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述机体(10、11)的一缠绕面基本上是圆形或扇形。
5.按照权利要求4所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述机体(10、11)是一个齿轮。
6.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述各端段(4、5)的轴线与各自配置的机体(10、11)的旋转轴线重合。
7.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述牵引索(8、9)互相连接成一闭合环(7)。
8.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2)，其特征为所述机体(10、11)与各自配置的端段(4、5)刚性连接。
9.按照权利要求1至7之一所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述机体(10、11)与各自配置的端段(4、5)通过一传动装置(19、20；24)连接。
10.按照权利要求9所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述传动装置是一个行星齿轮系(24)。
11.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述牵引索(8、9)是链条。
12.按照权利要求1至11之一所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述牵引索(8、9)是皮带。
13.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述杠杆(6)弯折至少一个角度。
14.按照权利要求13所述的铰链装置(2、22)，其特征在于在所述折角处设置用于牵引索(8、9)的转向件(15)。
15.按照权利要求14所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述转向件(15)是滚轮。
16.按照权利要求14或15所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述折角将杠杆分成两个长度不同的区段；以及，两个区段中铰接在门(1)上的那个区段上牵引索(8、9)从端段(4)朝所述折角的方向收敛。
17.按照权利要求14或15所述的铰链装置(2、22)，其特征为在所述杠杆(6)外凸侧上延伸的外部牵引索(9)通过两个转向件(15)导引。
18.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)，其特征为所述杠杆(6)是空心的，以及所述牵引索(8、9)和机体(10、11)装在它里面。
19.按照上述任一项权利要求所述的铰链装置，其特征为一个用于驱动所述端段相对于杠杆(6)回转运动的电动机固定在该杠杆(6)上。
20.按照权利要求19所述的铰链装置，其特征为所述电动机带有一个啮合在牵引索(8、9)之一上的小齿轮。
21.按照权利要求19和权利要求5所述的铰链装置，其特征为所述电动机携带有一个啮合在齿轮(10、11)之一上的小齿轮。
22.按照权利要求18和权利要求19至21之一所述的铰链装置，其特征为所述电动机装在所述空心的杠杆(6)内。
23.一种组合式铰链装置，其特征在于一根轴，多个按照上述任一项权利要求所述的铰链装置(2、22)与此轴连接。
24.一种门(1、21)，它有按照权利要求1至18之一所述的铰链装置(2、22)或有按照权利要求19所述的组合式铰链装置，其中，所述各杠杆(6)通过其第一个端段(4、5)安装在该门(1、21)上以及以这样的方式成梯次布置，即，使它们的第一和第二轴线分别相互重合。
25.一种汽车(23)，它有按照权利要求20所述的门(1、21)，其中，所述各杠杆(6)通过其第二个端段(4、5)安装在该汽车(23)的一框架上。
26.按照权利要求21所述的汽车，其特征为，所述旋转轴线呈水平定向。
27.按照权利要求21所述的汽车，其特征为，所述旋转轴线呈垂直定向。
28.一种汽车(23)，它有一个发动机罩(18)，该发动机罩有至少一个按照权利要求1至18之一所述的铰链装置(2、22)或一个按照权利要求19所述的组合式铰链装置。
29.一种汽车(23)，它有一个车后盖，该车后盖有至少一个按照权利要求1至18之一所述的铰链装置(2、22)或一个按照权利要求19所述的组合式铰链装置。
全文摘要
本发明涉及一种铰链装置(2、22)，它包括一根杠杆(6)，该杠杆有两个在其两端可分别绕一轴线回转的用于安装该杠杆(6)的端段(4、5)。在这里设有两条牵引索(8、9)，它们分别在一个通过两根轴线确定的平面的不同侧的作用点(12、13、16、17)上作用在两个端段(4、5)上。
文档编号E05F15/12GK1791729SQ200480013327
公开日2006年6月21日 申请日期2004年2月20日 优先权日2003年6月4日
发明者詹斯·申肯伯格, 科德·博梅尔曼, 马赛厄斯·哈利克, 帕特里克·维尔希 申请人:Gm全球科技运作股份有限公司