铰链机构的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于车辆发动机罩的铰链机构。

背景技术：
如果机动车辆如汽车牵涉到车辆前部撞到行人的事故，通常行人的头部撞击到车辆发动机罩且行人可能在这种情况下严重受伤。受伤的严重性是由于通常由薄金属板形成的前部或发动机罩易于弯曲，然后在位于发动机罩下的坚硬的发动机部件(例如发动机机体)上变形。为了减少这些事故的严重性，已知的是使用可展开的发动机罩。通过将可展开发动机罩的后部升起到升起位置来达到“碰撞位置”，这样发动机罩与坚硬的发动机部件之间的距离增加。除了可展开的发动机罩，机动车辆还可具有以行人安全气囊为形式的安全装置，其在展开状态至少部分覆盖前挡风玻璃和/或A柱。当可展开的发动机罩升起时，这种行人安全气囊可藉由在可展开的发动机罩和前挡风玻璃之间生成的开口膨胀。使用根据现有技术的可展开的发动机罩，行人特别是他/她的头部可能撞击到坚硬的发动机部件的危险降低了，或优选避免了。然而，传统的铰链机构，由于其本身的结构刚性，依然保持发动机罩在升起位置。因此，尽管升起位置在行人碰撞期间优选在发动机罩正常位置的上方，但是行人尤其是他/她的头部在与发动机罩碰撞时由于刚性铰链机构而碰到特定的刚度。许多现有技术解决方案中的铰链机构具有的已知缺点是它们涉及许多独立的部件。这使得铰链机构沉重且要求大的封装体积，同时使得在生产厂商处车辆的安装昂贵和困难。可以从以上认识到，需要一种改进的铰链机构，其能升起发动机罩到与坚硬的发动机部件产生一定距离的升起位置，其中铰链机构本身不是刚性的。

技术实现要素：
本发明的目的是克服或至少改进现有技术中的至少一个缺点，或提供有用的替代方案。期望提供一种铰链机构，其能升起发动机罩到升起位置，从而与坚硬的发动机部件产生一定的距离且其中铰链机构本身不是刚性的。还期望提供一种包括较少部件的铰链机构。以上目的可以通过本发明实现。在本发明的第一方面，提供一种用于车辆发动机罩的铰链机构。铰链机构适于提供一种在发动机罩和车辆车身结构之间的铰链连接。该铰链机构包括：-连接到发动机罩的第一铰链元件，-具有第一端和第二端的第二铰链元件，和-可连接到车身结构的第三铰链元件。第二铰链元件的第一端枢转连接到第一铰链元件，且第二铰链元件的第二端枢转连接到第三铰链元件。铰链机构在第一状态和第二状态之间是可移动的，第一状态相应于打开或关闭的发动机罩，其中第一和第二铰链元件可释放地彼此接合，第二状态相应于发动机罩处于升起位置，第二状态不同于第一状态。通过第一铰链元件相对于第二铰链元件的枢转移位，铰链机构可从第一状态移位到第二状态。铰链机构还包括附接到第一或第二铰链元件中的一个的抵接元件，使得当铰链机构处于第二状态时，第一和第二铰链元件中的另一个相对于抵接元件抵接在预定位置，而第一和第二铰链元件藉由抵接元件相对于彼此是可移位的。铰链机构还可作为单独的部件售卖。可选地其可以安装在车辆上并作为车辆的部件售卖。发动机罩可以具有两个铰链机构。它们可以设置成邻近发动机罩的两个横向侧。在第二和第三铰链元件之间的枢转连接使得有可能将发动机罩在关闭位置和打开位置之间移位，关闭位置覆盖发动机舱和是在行驶和停车期间发动机罩的正常位置，打开位置允许接近发动机舱。铰链机构用于关闭位置和打开位置二者，并且，在两个位置之间的移位期间，在其第一状态，第一和第二铰链元件彼此可释放地接合。因此在关闭和打开位置之间的移位期间第一和第二铰链元件不相对于彼此枢转。实际上它们彼此可释放地接合，例如通过接合工具如剪切螺钉。接合工具还适于将第一铰链元件从第二铰链元件释放以便允许发动机罩到升起位置的移位。在发动机罩到升起位置移位期间，移位通常从发动机罩的关闭位置开始，铰链机构通过第一和第二铰链元件之间的枢转移位从第一状态移动到第二状态。该枢转移位围绕在第一铰链元件和第二铰链元件的第一端之间的连接。铰链机构还包括抵接元件。预定位置是由抵接元件形状产生的结果。在一实施例中，抵接元件连接到第二铰链元件。当铰链机构处于其第二状态时，相应于发动机罩的升起位置，第一铰链元件在这种情况下在相对于抵接元件的预定位置处抵靠抵接元件。第一铰链元件例如可抵靠抵接元件的上表面、抵接元件的槽或凹痕。从而防止第一铰链元件相对于抵接元件下沉。此外，当铰链机构处于其第二状态时，第一和第二铰链元件藉由抵接元件相对于彼此可移位。抵接元件可以移动和/或在抵接元件内可存在移动。抵接元件例如可以作为弹簧，这样移动是弹性的，这种情况下优选是阻尼弹性的。移动还可以是或替代为使抵接元件塑性变形。在第一和第二铰链元件之间的可移位能力的实际效果是当行人的身体部分例如他/她的头部撞击到发动机罩时，发动机罩将不是完全刚性的，而将替代为能在抵接元件的特性所决定的移动中向下轻微移动，这样对行人伤害的危险比在第一铰链元件和第二铰链元件之间的刚性接合的情况下减少。在可选实施例中，抵接元件替代地连接到第一铰链元件。当铰链机构处于其第二状态时，第二铰链元件在这种情况下在相对于抵接元件的预定位置抵靠抵接元件。第二铰链元件例如可抵靠抵接元件的下表面、抵接元件内的槽或凹痕。除了与以上实施例几何不同，这种抵接元件作用与已经描述的方式相同。在铰链机构的第一状态，第一和第二铰链元件可以基本定向成纵轴线彼此平行。这适合于关闭或打开的发动机罩。在铰链机构的第二状态，第一和第二铰链元件可以基本定向成在它们纵轴线之间具有角α。角α可以是在5到75度之间，优选为在10和45度之间且最优选在15和35度之间。当发动机罩升起到升起位置时这是适合的。如果抵接元件连接到第二铰链元件，抵接元件可以配置为在横向上压靠第一铰链元件。这里术语“横向”与铰链机构如何安装到车辆中有关；铰链机构的横向与车辆的横向是一致的。在一实施例中，第一铰链元件包括突起，该突起面向第二铰链元件。于是抵接元件可以配置为在铰链机构的第一状态中在横向上压靠第一铰链元件上的突起。而且，在铰链机构的第二状态，该突起可以形成用于抵接元件的抵接部，该突起从而限定了预定位置。在铰链机构的第一和第二状态之间的移位期间，抵接元件首先横向上压靠第一铰链元件的突起。然而当突起移动得远到经过抵接元件时，抵接元件将压靠第一铰链元件在突起下面的表面。于是突起作用为用于提供第一铰链元件相对于抵接元件的预定位置的抵接元件的挡块，特别是防止第一铰链元件相对于抵接元件下沉。在可选实施例中，所述突起改为位于抵接元件上。这样当铰链机构处于第二状态时，该突起可以配置为适配于第一和第二铰链元件中的另一个(即，不与抵接元件相连接的铰链元件)中的相应的孔、凹部或槽，从而提供预定位置。在铰链机构的第二状态中，藉由抵接元件，第一和第二铰链元件之间相对于彼此的可移位能力可基本在竖直方向，竖直方向涉及铰链机构如何安装到车辆内。在铰链机构的第二状态中，藉由抵接元件，第一和第二铰链元件之间相对于彼此的可移位能力能是通过抵接元件的基本弹性移动。抵接元件可以作用为阻尼谐振器(dampedharmonicoscillator)。在实际谐振器中，摩擦或阻尼降低了系统的运动。在许多振动系统中，摩擦力Ff可以建模为与物体的速率v成正比：Ff＝-cv，其中c称为粘性阻尼系数。阻尼谐振器由质量m组成，其表示单个力F，力在点x＝0的方向上牵引质量并取决于质量的位置x和常数k。阻尼谐振器的牛顿第二定律为：这重写为形式：其中称为谐振器的“非阻尼角频率”和称为“阻尼比”。鉴于在铰链机构的第二状态中第一和第二铰链元件之间藉由抵接元件相对于彼此的位移能力，根据本发明的抵接元件可以作为阻尼谐振器。具有ζ>1的过阻尼系统，返回平衡而不沿指数曲线谐振。阻尼比ζ的值越大，返回平衡越慢。临界阻尼系统，具有ζ＝1，返回平衡尽可能快而无谐振。优选地，阻尼比ζ≥1，最优选地，ζ＝1。该系统还可以为欠阻尼，具有ζ<1，但是在这种情况下该系统会以逐渐趋于零的振幅振动。第一和第二铰链元件之间的可能最大位移可以在0-50mm的范围内，优选为10-40mm，最优选为20-30mm。如果碰撞力低，位移将不会最大。如果抵接部作用为阻尼谐振器，最大移位相应于最大谐振器的最大振幅。抵接元件可以包括板簧、优选为基本L形、C形或U形。这样弹簧可作为阻尼谐振器。如果板簧是L形，其可利用位于第二连接元件下侧且远离第一铰链元件的一侧的连接件连接到第二铰链元件的下侧。因此弹簧可假定为理想弹性性能。通过将抵接元件朝向抵接元件所附接到的第一和第二铰链元件中一个铰链元件按压，铰链机构可以从第二状态到第一状态移动，从而释放第一和第二铰链元件中的另一个的接合。可选地，需要附加的工具用于此操作。因此，将发动机罩从升起位置移动回关闭位置是可能的。这可在碰撞情形之后完成以便使得车辆更易于驾驶远离碰撞区域。如果发动机罩由于不正确的触发而升起，这也是有用的。在本发明的第二方面，提供了一种包括上述铰链机构的车辆。附图说明本发明将参考附图通过非限制性例子在下文进一步说明，其中：图1是根据本发明具有铰链机构的车辆前部且示出发动机罩在关闭位置和打开位置的侧视图，图2是图1的前部示出了在关闭位置和升起位置的发动机罩，图3是根据本发明的铰链机构的透视顶视图，假定发动机罩处于关闭位置，其中铰链机构处于第一状态，图4是图3的铰链机构的侧视图，图5是图3的铰链机构的侧视图，假定发动机罩处于打开位置铰链机构处于第一状态，图6是图3的铰链机构的侧视图，假定发动机罩处于升起位置铰链机构处于第二状态，图7a、b是分别处于第一状态和第二状态的抵接元件的细节图，和图8a、b是分别处于第一状态和第二状态的另一个抵接元件的细节图。具体实施方式下面将通过非限制性实施例说明本发明。然而可以认识到，所包含的这些实施例是为了说明本发明的原理且不是限制由附加权利要求限定的本发明的范围。来自两个或多个实施例的细节可能彼此组合。以下使用的术语前和后与车辆相关，其中前部是在正常向前行驶方向首先进入的部分。属于纵向的、横向的和竖直的也与车辆相关。纵向的是车辆的纵向。横向的是垂直于纵向但是相同的水平面，即车辆的侧向。竖直的是垂直于所述平面。与车辆相关的所有方向位于水平地面上；如果地面是倾斜的，方向相应变化。图1是车辆10的前端的侧视图，这里是一辆汽车。车辆具有发动机罩12，其覆盖发动机舱14且允许接近发动机舱14以便保养和维修。发动机罩12通过铰链机构16连接到车辆10，通常邻接发动机罩12的每个横向侧具有一个铰链机构16。发动机罩12的后端18指向车辆10的挡风玻璃20。通常发动机罩12处于覆盖发动机舱14的关闭位置A。发动机罩12能升起到打开位置B，允许正常接近发动机舱14。车辆10于是通常处于静止。图2是车辆10的前端的侧视图，示出了发动机罩12处于升起位置C。关闭位置A作为参考也示出。发动机罩12连接到致动器22，仅仅示意性地示出，其位于车辆的某处，通常在发动机罩12的下方。致动器22配置为在传感器输入车辆10将要撞到行人和/或已经撞到行人之后在后端18升起发动机罩12到升起位置C。当致动器22升起发动机罩12时，在发动机罩12和坚硬的发动机部件之间形成距离，允许发动机罩12偏转而不存在行人的头部撞击到任意坚硬的发动机部件的危险。发动机罩12可以在两端升起，但是通常后端18升起到较高位置。形成在发动机罩12和坚硬的发动机部件之间的距离通常在50和130毫米之间。此外，行人安全气囊(未示出)可以沿挡风玻璃20和/或A柱中的至少部分展开。可以认识到，致动器22还可通过例如在车辆10前部跑出的动物或骑自行车的人致动。通常，一个或多个传感器(未示出)用来检测与行人的碰撞。如果碰撞，致动器22致动。致动器22可以是可膨胀元件，如行人安全气囊、烟火装置、机械弹簧、压缩气体活塞、电力升降机、架子或升降臂。为了能升起发动机罩12到升起位置C，铰链机构16需要以与当发动机罩12移动到正常打开位置B时的移动方式不同的方式移动。因此，铰链机构16适用于这两种不同的移动方式，如下所述。应当注意的是图1和2中所示的铰链机构16没有按比例画出。将参考附图3-8详细地描述铰链机构16的细节。在图3中示出了根据本发明的铰链机构16的顶视透视图，假定配置了铰链机构16的发动机罩12处于关闭位置A。图4示出了相应的侧视图。铰链机构16包括第一铰链元件24、第二铰链元件26和第三铰链元件28。第一铰链元件24是一块通过任意合适紧固方法例如通过螺孔、螺栓和螺母连接或通过焊接可固定地连接到发动机罩12的材料。第二铰链元件26是基本在车辆纵向延伸的细长铰链臂。其第一端30连接到第一铰链元件24。第二铰链元件26的相反端，即第二端32，通过例如枢转销34枢转连接到第三铰链元件28。铰链机构16在第一状态下，其中第一铰链元件24和第二铰链元件26可释放地彼此接合。第三铰链元件28包括第一部分36、第二部分38和基部40。第一部分36适于吸收在车辆纵向由第二铰链元件26撞击到其的力，例如在正面碰撞中引起的力。基部40适于通过任意合适的紧固方法例如通过螺孔、螺栓和螺母连接或通过焊接固定地连接到车辆10的车身结构。第一部分36和第二部分38可以彼此分离，如所示实施例，或它们可以是相同部件的不同区域。通常，第一部分36在纵向上位于第二部分38的前方。在图3-图4中，第二铰链元件26配置为当第二铰链元件26受到作用在车辆纵向上的力或分力时与第三铰链元件28的第一部分36接合。当发动机罩12受到所述力时，所述力经由第一铰链元件24传递到第二铰链元件26。这样，第二铰链元件26将被向后推动直到其与所述第一部分36接合。之后进一步向后的运动被阻止，且防止了发动机罩12侵入挡风玻璃20。在所示实施例中，通过适于在接合部处至少部分绕第三铰链元件28的第一部分36设置的前碰撞钩44固定接合点，但是本发明还使用其它配置，如两个相对平面。然而，钩形是有利的，因为其还防止横向移动，除了在前碰撞钩44内的极少毫米。作为可选的，第一部分36可包括钩形，其能绕第二铰链元件26卡住。即使图3-图6的实施例示出了前碰撞钩44适用于在接合点处至少部分绕第三铰链元件28的第一部分36配置，但前碰撞钩44不影响本发明所公开的功能，即提供发动机罩12的非刚性升起位置。因此，前碰撞钩44可以省略。此外，第一铰链元件24和第二铰链元件26通过接合装置46可释放地彼此接合。当发动机罩12处于关闭位置A或打开位置B时，或在它们之间的移位期间，接合装置46适于将第一铰链元件24和第二铰链元件26保持在一起。接合装置46还适于基于来自致动器22的致动将第一铰链元件24从第二铰链元件26释放。因此，当发动机罩12在展开期间向上移动以便到达升起位置C时，接合装置46被释放且第一铰链元件24可以相对于第二铰链元件26枢转地移动，例如绕枢转销48。接合装置可以是剪切螺钉(shearscrew)46，如所示实施例。剪切螺钉46具有弱化部分，当致动器22致动时将开始使剪切螺钉46断裂，从而允许发动机罩12升起。图3还示出了在第一铰链元件24和第二铰链元件26之间邻近第二铰链元件26第一端30的抵接元件54。抵接元件54具有L形板簧的形状。其通过附接装置56如螺钉、螺栓和螺母连接或通过焊接连接到第二铰链元件26的下侧。附接装置56定位为使得产生到第二铰链元件26的面向第一铰链元件24的侧面的距离x，以下在图7a中说明。抵接元件54在车辆横向上压靠第一铰链元件24。第一铰链元件24包括在面向第二铰链元件26的侧面上的突起58。抵接元件54因此压靠突起58。将结合附图7a和7b详细地说明抵接元件54及其功能。图3还示出了第一铰链元件24包括钩50，其抵靠突起52，如螺栓。从而防止第一铰链元件24相对于第二铰链元件26向下移动。钩50还将帮助稳定铰链机构16。突起52可具有比突起的其它部分更大直径的头部。这样头部可防止横向移动。钩50和突起52是可选特征，它们可以省略。图5示出了当发动机罩12处于打开位置B时铰链机构16的位置。为了到达该位置，第二铰链元件26相对于第三铰链元件28绕枢转销34枢转。铰链机构16处于其第一状态，其中第一铰链元件24通过接合装置46与第二铰链元件26可释放地接合。抵接元件54因此处于相对于第一铰链元件24相同的位置，如图3和4。在发动机罩12正常打开或关闭操作期间，铰链机构16维持在第一状态。此外，在所示实施例中包括碰撞钩44，第一部分36不限制第二铰链元件26的移动。特别地，前碰撞钩44自由移动而不与第一部分36接合。在图6中，示出了根据本发明的铰链机构16的透视图，此时发动机罩12被移动到升起位置C且铰链机构16已经移动到第二状态。在检测到行人碰撞和致动器22致动的情况下，至少发动机罩12的后端18将升起。当发动机罩12升起时，接合装置46被释放且第一铰链元件24和第二铰链元件26彼此释放且相对于彼此绕枢转点(此处由枢转销48限定)变得可枢转移位。在发动机罩12升起期间第二铰链元件26还在其相对端、第二端32，绕枢转销34枢转。因此铰链机构16到达其第二状态，其中第一和第二铰链元件的纵向轴线之间彼此形成角α。角α在5和75度之间，优选在10和45度之间且最优选地在15和35度之间。图6还示出了突起58已经相对于抵接元件54移动，这样突起58在升起位置C抵靠抵接元件54，从而提供第一铰链元件24相对于抵接元件54的预定位置。在铰链机构16的第一和第二状态之间的移位期间，抵接元件54首先横向地压靠第一铰链元件24的突起58，如图3所示。但是，由于此时突起58已经移动经过抵接元件54，抵接元件54将压靠第一铰链元件24在突起58下方的表面。突起58然后作用为抵接元件54的挡块，提供第一铰链元件24的相对于抵接元件54的预定位置，特别是防止第一铰链元件24相对于抵接元件54下降。还可从图7b看出。可选地，但是未示出，抵接元件54的上表面可具有相应于突起58形状的槽，从而相对于抵接元件54固定突起58的位置。图6中还可以看出在发动机罩12升起期间和处于升起位置C时前碰撞钩44可以绕第三铰链元件28的第一部分36卡住。从而，在升起移位期间且不仅在铰链机构16的相应于关闭发动机罩A或升起发动机罩C的端部位置，作用在车辆纵向上的力或分力可以传递到第一部分36。图6还示出了钩50和突起52，其结合附图3在上面已经说明。图7a是处于第一状态的铰链机构16的上部分的截面。抵接元件54通过附接装置56邻近第二铰链元件26的第一端30连接。在附接装置56和面向第一铰链元件24的第二铰链元件26的侧面之间存在距离x。抵接元件54横向压靠位于第一铰链元件24的所述表面上的突起58。图7b是位于第二状态的铰链机构16的一部分的截面。突起58形成抵接元件54的抵接点。从而，如果/当发动机罩12处于升起位置C行人撞击到车辆的发动机罩12时，第一铰链元件24将通过抵靠抵接元件54的突起58支撑。第一铰链元件24因此相对于抵接元件54能不向下移动。然而，抵接元件54的弯曲部分60将作用为板簧，这样第一铰链元件24可通过抵接元件54相对于第二铰链元件26向下移动。第一铰链元件24因此将以柔性方式锁定到第二铰链元件26。这样的实际效果是当行人的一部分如他/她的头部撞击到发动机罩12时，发动机罩12将不完全是刚性的，而是可以在由抵接元件54的特性确定的移动中轻微向下移动，这样对行人的碰撞小于在第一铰链元件24和第二铰链元件26之间刚性锁定的情况。移动优选由于抵接元件54的弹性变形，然而如果碰撞力高，这里也存在塑性变形或由塑性变形替代。移动的行程长度是适合的以便到坚硬的发动机部件仍然有足够距离，如0-50mm的范围，优选为10-40mm，最优选为20-30mm。抵接元件54的特性可受到附接装置56的材料选择、几何尺寸和位置的影响。仅作为例子，假定材料和几何尺寸是相同的，附接装置56的位置离第一铰链元件24越远，抵接元件54越有弹性。图8a和8b示出了另一个抵接元件54’，其中抵接元件54’具有U形形状。抵接元件54’连接到第二铰链元件26的面向第一铰链元件24的侧面。其他方面的功能类似于参考附图7a和7b中说明的。所示实施例示出了在其前端打开的发动机罩，但是还存在在其后端打开的发动机罩，例如在邻近挡风玻璃的端部。在这种情况下，在一个或多个位于发动机罩的后端处的发动机罩闩锁用于保持发动机罩处于关闭位置。在这种情况下，上述铰链机构的作用可以结合到发动机罩的闩锁中。为了以正常方式打开发动机罩以接近发动机舱，还在发动机罩的前端配置铰链。在后端打开的发动机罩可展开到升起位置的情况下，提供展开的铰链机构可以配置在发动机罩的后端，或者结合到发动机罩的闩锁中。这样的铰链机构可根据本发明的实施例。在附加权利要求范围内的本发明的其它改进是可行的。这样，本发明不应当被实施例和这里描述的附图所限制。相反，本发明的全部范围将参考说明书和附图由附加权利要求确定。