专利名称：一种铰链以及模制一种铰链的方法
技术领域：
本发明涉及一种包括两个彼此相对地作为枢轴转动的模制成型零件的铰链，以及模制成型该铰链的方法。
背景技术：
已经知道一种铰链，它包括一个在第一模具内模制成型的第一零件，以及一个在第二模具内模制成型的第二零件。在模制成型之后，该零件连结在一起从而允许在该零件之间的相对枢轴转动运动。精确地模制成型这两个零件，致使它们在该零件之间的一个界面处安装在一起需要在模制成型期间的低级别公差，而且在该技术中众所周知，低级别公差导致花费加大。此外，将这两个零件按照在零件间界面处具有预定摩擦力方式装配在一起从而形成对于相对枢轴转动运动的受控阻力是困难的。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供一种经过改进的铰链以及制造该铰链的方法。
本发明提供一种包括一个第一零件和一个第二零件的铰链，该第一和第二零件在模制成型期间连结在一起以便允许在该零件之间相对枢轴转动的运动，其中该第二零件在该第一零件模制成型之后模制成型在该第一零件上以便形成该第二零件和该第一零件之间的一个界面，在该界面上允许所述相对枢轴转动运动，并且在该第二零件模制成型之后该第二零件以一种可控方式收缩从而在该第一零件和该第二零件之间的该界面处提供一个预先确定的摩擦力以便抵抗所述相对枢轴转动运动。
本发明还提供一种模制成型包括一个第一模制成型零件和一个第二模制成型零件的一个两零件铰链的方法，在模制成型期间将两零件连接在一起以便允许零件之间的相对枢轴转动运动，该方法包括模制成型该第一零件；在该第一零件模制成型之后在该第一零件上模制成型该第二零件，以便在该第二零件和该第一零件之间形成一个界面，而且在该界面上允许所述相对枢轴转动运动；以及在该第二零件模制成型之后，允许该第二零件以一种受控方式收缩以便在该第一零件和该第二零件之间的该界面处提供一个预先确定的摩擦力从而抵抗所述相对枢轴转动运动。
本发明的其它优选方面定义在所附权利要求中。
为了更好地理解本发明，现在参照附图，用只是举例的方法描述其一个实施例，附图有图1为一个铰链的透视图；图2为图1所示铰链的一个侧视图；图3为沿着图2中III-III线剖取的该铰链横截面图；图4为沿着IV-IV线剖取的该铰链横截面图；而图5为根据一个本发明当前优选实施例铰链的透视图。
具体实施例方式
参照图1至4，所示铰链10包括一个第一模制成型零件12和一个第二模制成型零件14。第一零件12和第二零件14在该零件模制成型期间连接在一起从而允许在该零件之间的相对枢轴转动运动。
在该所示实例中，第一零件12是一个支承零件，它具有一个大致均匀的实心十字形中心部分16、各个相应横向部分18以及一根中心轴线X。具有外圆周表面的一个圆周脊19从中心部分16径向伸出，所述外圆周表面在模制成型之后在第一零件12和第二零件14之间形成一个允许枢轴转动运动的界面21(在附图中表示为粗黑线)的一部分。横向部分18各自具有一个中心轮毂20，它确定一个闭合孔22。闭合孔22用来与一根轴(未显示)接合以便相对于该枢轴转动轴线X固定该支承构件并可具有任何适当的形状，不过所示闭合孔22呈“D”形。横向部分18还具有各自的大致呈圆筒形的中空部分24，它们由各自的径向延伸环形部分25连接在中心部分16上。中空部分24和径向延伸部分25具有一个环形表面，它在模制成型时形成第一零件12和第二零件14之间的部分界面21(以粗黑线显示)。轮毂20和圆筒形部分24还用多根径向延伸的加强肋27连接。中空部分24具有各自的凹槽28，它们在模制成型后与第二零件14的该内表面隔开。凹槽28在中空部分24的部分圆周范围内延伸(大约100°，如图所示)并形成用来限制零件12和14之间相对枢轴转动运动程度的部分限制装置(下文将作更详细描述)。相应凸起30从凹槽28沿径向向外延伸，它们形成用来阻挡零件12和14离开预定相对取向的部分制动装置(也在下文作更详细描述)。
在所示实例中，第二零件14是一个用来支持铰接在轴线X周围的一个构件的支持零件。该支持零件特别适合于支持和被固定在一个汽车扶手组件上。作为替代，该支持零件可支持要被铰接在一根轴线周围的任何适当构件，例如一个门或一个舱。所描述实例的优点之一为该铰链结构坚固并能抵抗横切该轴线的载荷，因此该铰链特别适用于可能遇到多种较大事故性载荷的那些应用场合。
图1内的该支持零件具有一个在汽车内用来支持一个汽车扶手的凸缘部分32。在凸缘部分32内形成三个用来接纳紧固件的孔34，这些紧固件用来将该支持零件紧固在该扶手组件的其它构件上。
第二或者说支持零件14具有三个中空而且大体呈圆筒形的部分36、38，它们被模制成型在第一零件12上并被连接在凸缘部分32。中心中空部分36具有一个内圆周表面，它被模制成型在脊19的外圆周表面上以便形成第一零件12和第二零件14之间的部分界面21。横向圆筒部分38被模制成型在横向部分18的环形表面上从而也形成部分界面21。横向部分38还被模制成型为具有各自的径向延伸部分40和各自的圆筒部分42。径向延伸部分40与第一零件12的径向延伸部分25合作，从而防止在第一零件12和第二零件14之间的相对轴向运动。圆筒部分42具有各自的凸起44，它们在第一零件12的凹槽28内运动以便将相对枢轴转动运动限制在该凹槽端部处的两个行程极点之间，并且它们与凸起30合作以便形成制动装置。更详细地说，凸起44能借助于在零件12和14枢轴转动运动期间凸起30和44的变形而骑在凸起30上。这种变形只能在增大转矩情况下形成，这就阻止离开零件12和14的一个行程极点的枢轴转动运动。该制动装置阻止该零件脱离第一相对取向的相对运动，在该所示实例中是用来阻止该扶手脱离直立取向的运动。
在该所示实例中，界面21呈环状，因而抵抗相对枢轴转动运动的预定摩擦力在整个枢轴转动运动范围内是不变的。作为替代，该界面可具有任何适当形状，致使该预定摩擦力在整个枢轴转动运动范围内按一种可控方式变化。例如，该界面可呈椭圆形，因而朝着行程极点之一提供更大的运动阻力。由于这种椭圆形状，当外部零件围绕内部零件转动时，在该零件之间界面处的压力增加。由于该表面面积保持不变，在该表面之间的正交力加大，从而增大摩擦力。
现在描述该铰链的模制成型。
将塑性材料注射到第一零件12用的一个模具中并使第一零件冷却。该塑性材料的热性能是已知的，因而第一零件在模制成型温度和被冷却温度之间变化期间的收缩量能被精确地确定。再将第一零件12引入第二零件14用的一个第二模具中，致使第一零件12形成第二零件14用模具的至少一部分。在这方面，模制成型时形成界面21的第一零件12多个环形表面形成第二零件14模具的一部分。被选定用于第一零件12的塑性材料必需能抵抗第二零件14热塑性材料被注射到第一零件12上时产生的热量。
将塑性材料注入第二模具，因而第二零件14被模制成型在第一零件12上，并且两零件在界面21上互相接触。用于第二零件14的塑性材料可以是与第一零件12相同的塑性材料或者根据需要为不同的材料。该第二塑性材料的热性能是已知的，因而在模制成型之后能够确定第二零件14在模制成型温度和环境温度之间的收缩量。控制收缩量能构控制第二零件围绕第一零件的紧缩量，这本身又控制与界面21正交力的大小，借此也控制对抗该零件间相对枢轴转动运动的摩擦力。
第二零件14的材料能在第一零件12模制之后已完成收缩之前注射。因此，第一零件12经受第二零件14模制成型期间的收缩。所以第一零件12和第二零件14的收缩量控制与界面21正交的力，因而用来确定该界面处预定摩擦力的二个特性是可控的，从而允许更好地控制该模制成型过程。
在界面21处的摩擦力对抗零件12和14的枢轴转动运动。该界面处的摩擦是由该两零件间在界面处的摩擦系数确定并且该力与该界面正交。
围绕第一零件12模制成型第二零件14的方法允许在该两零件间界面21处产生一个受控或者预先确定的摩擦力。而在现有技术中，如同上文所述，必需降低制造公差以便产生一个具有适当摩擦力的组件。根据现有技术，多个零件还必需在模制成型之后组装在一起，并且在模制成型之后组将多个零件组装在一起以便产生一个预定摩擦力是困难的。根据本铰链模制成型法，零件在模制成型期间连结在一起并且在不需要低制造公差情况下生成一个适当的摩擦力。因此，能在较少花费和更大作业可靠性情况下制造本铰链。
从上文描述可以了解，两零件12和14配合在一起因而在该零件间具有一个均匀形成的接触表面。因此，模制成型之后在该零件间没有明显的活动，这就减少了该零件间横切轴线X的任何不符需要的运动。所以该均匀接触表面能抵抗横切该轴线和与围绕该轴线及与其平行的多种误用加载。
在该铰链和该铰链模制成型方法的一种变型中，将该第二零件的材料注射到该第一零件在其中形成一个模制成型表面的一个模具中。第一零件的该模制成型表面被在第二零件模制成型期间的第二零件变形。换句话说，第一零件在该零件之间的界面处变形。当模制成型完成时，第一零件的弹性使其与第二零件接合，并在该零件之间的界面处施加一个与该处正交的弹性力。所述第二零件的收缩量受所述第一零件弹性的限制，并且在模制成型完成之后处于平衡状态的所述第一零件和所述第二零件弹性控制所述预先确定的摩擦力。这种变型的方法提供一种附加特性，它能被改变以便控制在该零件间界面处的正交力，从而允许更大地控制抵抗该零件间在界面处相对枢轴转动运动的摩擦力。
图5为一个本发明当前最佳实施例的透视图。在图5中，表示一个铰链50包括一个第一模制成型零件52以及一个第二模制成型零件54。第一零件52和第二零件54在该零件模制成型期间连结在一起，以便允许该零件间的相对枢轴转动运动。下文描述集中在铰链50和铰链10之间的差别上，为了简洁起见略去这两个实施例间相似之处的讨论。
第一零件52包括一个大体呈圆柱形的中心部分56和各个相应的横向部分58。在第一实施例中，第一零件12的中心部分16具有一个圆周脊19，后者具有形成该第一和第二零件12、14之间部分界面21的一个支承表面。而在本实施例中，中心部分56不形成一个支承表面但代之以形成制动装置的一部分。更详细地说，一个圆周脊60从中心部分56沿径向向外延伸。各个相应突起或者说齿66从脊60沿径向向外延伸并相隔约90°。
第一零件52的横向部分58形成各自的环形支承表面，后者形成零件52和54之间一个界面68的一部分。横向部分58具有用来防止零件52和54之间相对轴向运动的各自端部边缘70。在横向部分58内部形成各自的闭合孔72，后者与一根轴(未显示)啮合从而防止零件52相对于该轴的枢轴转动运动。如图所示，闭合孔72具有一个刻有键槽的内表面以便与一根有互补形状轴的外表面啮合。
在第二零件54的每个横向侧面处，两个中空并大致呈圆筒形的区段74被模制成型在第一零件52的各个相应环形支承表面上，因而在第一零件52和第二零件54之间的界面68处提供一个预先确定的摩擦力，以便抵抗该零件间的相对枢轴转动运动。
现在更详细地描述这两个零件的制动装置。零件54具有一个带凹槽78的止动爪76，该凹槽被弹性地偏压以便与脊60的齿66啮合，从而阻止第一零件52和第二零件54之间的相对枢轴转动运动。当这两个零件处于第一相对取向时，该凹槽与第一齿66啮合，而当这两个零件处于第二相对取向时，该凹槽与第二齿66啮合。如果铰链50形成一个扶手组件的一部分，该第一相对取向构成该组件的水平位置，而该第二相对取向构成该组件的垂直位置。当施加在零件54上的转矩足以克服止动爪76的偏压力从而允许一个被啮合齿66脱离凹槽78时，该零件之间的相对枢轴转动运动得以实现。当第一齿已经脱离该凹槽时，零件52和54间的相对枢轴转动运动使该止动爪沿着脊60运动，直到该凹槽与第二齿66啮合为止。选择该止动爪的弹性力从而使止动爪76和脊60之间不产生明显的摩擦，因而对于零件52、54之间相对枢轴转动运动的阻力由界面68处的摩擦力确定。
由于界面68处的摩擦力控制仅由两个横向部分确定，所以省略铰链50内中央支承表面有利于该模制成型过程。两个横向部分74尺寸和表面积相等，因而在模制成型之后经历相同的收缩并在界面68处施加相同的正交力。
权利要求
1.一种包括一个第一零件和一个第二零件的铰链，所述第一和第二零件在模制成型期间连结在一起并允许在所述零件之间作相对枢轴转动运动，其中第二零件在第一零件模制成型之后模制成型在第一零件上以便形成第二零件和第一零件之间的一个界面，在该界面上允许所述的相对枢轴转动运动，并且在第二零件模制成型之后第二零件以一种可控方式收缩从而在第一零件和第二零件之间的界面处提供一个预先确定的摩擦力以便抵抗所述相对枢轴转动运动。
2.根据权利要求1所述的铰链，其特征为，在第一零件模制成型后收缩期间将第二零件模制成型在第一零件上，因而使所述第一零件在第二零件模制成型期间的收缩和所述第二零件的受控收缩确定在所述界面处的所述摩擦力。
3.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，预先确定的摩擦力在所述相对枢轴转动运动整个范围内大致不变。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，该界面呈环形。
5.根据前述权利要求1至3中任何一项所述的铰链，其特征为，该界面被做成一定形状，致使所述预先确定的摩擦力在所述相对枢轴转动运动整个范围内以一种受控方式变化。
6.根据权利要求所述的铰链，其特征为，所述界面呈椭圆形。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，所述第一零件在模制成型后是弹性的并且在所述第二零件模制成型和/或收缩期间在该界面处变形，所述第一零件的弹性影响在所述界面处预先确定的摩擦力。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，所述第二零件的收缩受所述第一零件弹性的限制，而且在模制成型完成后处于平衡状态的所述第一零件和所述第二零件的弹性控制所述预先确定的摩擦力。
9.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，该第一零件和第二零件具有用来将所述相对枢轴转动运动的范围限制在两个行程极点之间的限制装置。
10.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，该第一和第二零件具有制动装置，所述制动装置可操作以便阻止所述相对枢轴转动运动超出第一和第二零件的至少第一相对取向。
11.根据前述权利要求中任何一项所述的铰链，其特征为，所述第一零件是一个可相对一根可转动枢轴轴线固定的支承构件，而所述第二零件是一个允许绕所述轴线转动的支持构件。
12.一种模制成型包括一个第一模制成型零件和一个第二模制成型零件的一个两零件铰链的方法，该第一和第二零件在模制成型期间连结在一起，并允许在零件之间相对枢轴转动运动，该方法包括模制成型第一零件；在第一零件模制成型之后在第一零件上模制成型第二零件，以便在第二零件和第一零件之间形成一个界面，而且在所述界面上允许所述相对枢轴转动运动；以及在第二零件模制成型之后，使第二零件以一种受控方式收缩以便在第一零件和第二零件之间的界面处提供一个预先确定的摩擦力从而抵抗所述相对枢轴转动运动。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征为，在该第一零件模制成型后收缩期间将该第二零件模制成型在第一零件上，从而使所述第一零件在第二零件模制成型期间的收缩和所述第二零件的收缩控制在所述界面处的所述预先确定的摩擦力。
14.根据权利要求12或13中任何一项所述的方法，其特征为，该预先确定的摩擦力在所述相对枢轴转动运动整个范围内大致不变。
15.根据权利要求12至14中任何一项所述的方法，其特征为，该界面呈环形。
16.根据权利要求12至14中任何一项所述的方法，其特征为，该界面在模制成型期间被做成一定形状，致使所述预先确定的摩擦力在所述相对枢轴转动运动整个范围内以一种受控方式变化。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征为，所述界面呈椭圆形。
18.根据权利要求12至17中任何一项所述的方法，其特征为，所述第一零件在模制成型后是弹性的并且在所述第二零件模制成型和/或收缩期间在该界面处变形，所述第一零件的弹性影响在所述界面处的摩擦力。
19.根据权利要求12至18中任何一项所述的方法，其特征为，所述第二零件的收缩受所述第一零件弹性的限制，而且在模制成型完成后处于平衡状态的所述第一零件和所述第二零件的弹性控制所述预先确定的摩擦力。
20.根据权利要求12至19中任何一项所述的方法，其特征为，该第一零件和第二零件与一个限制装置一起模制成型，所述限制装置用来将所述相对枢轴转动运动的范围限制在两个行程极点之间。
21.根据权利要求20中所述的方法，其特征为，该第一和第二零件与一个制动装置一起模制成型，所述制动装置可操作以便阻止所述相对枢轴转动运动超出第一和第二零件的至少第一相对取向。
22.根据权利要求12至21中任何一项所述的方法，其特征为，所述第一零件是一个可相对一根可转动枢轴轴线固定的支承构件，而所述第二零件是一个允许绕所述轴线转动的支持构件。
全文摘要
本发明涉及一种铰链(50)以及模制成型该铰链的一种方法。该铰链包括第一零件(52)和第二零件(54)，该第一和第二零件在模制成型期间连结在一起以便允许在该零件之间相对枢轴转动运动。第二零件在该第一零件模制成型之后模制成型在该第一零件上以便形成该第二零件和该第一零件之间的一个界面(68)，在该界面处允许相对枢轴转动运动。在该第二零件模制成型之后该第二零件以一种可控方式收缩从而在该第一零件和第二零件间的界面处提供一个预先确定的摩擦力从而抵抗所述相对枢轴转动运动。
文档编号E05D11/08GK1863657SQ200480029559
公开日2006年11月15日 申请日期2004年8月13日 优先权日2003年8月15日
发明者P·怀特, K·S·莱维特 申请人:Trw 系统有限公司