铰链机构及包括铰链机构的手套箱单元的制作方法

1.本发明涉及一种用于机动车辆存储单元的铰链机构，并且更具体地涉及一种用于机动车辆手套箱的铰链机构。


背景技术：

2.机动车辆制造商已经实现了用于将物品存储在乘客舱中的各种手套箱。一线手套箱的特征是鹅颈铰链位于手套箱底部附近。当乘客打开手套箱以取放其物品时，鹅颈铰链绕枢轴向外旋转，这需要手套箱内有较大的运动空间才能操作，因此限制了手套箱的设计选择和结构。需要一种铰链机构来解决上述问题。本文提供了一种用于提供便利地打开和关闭手套箱并改善设计自由度的车辆手套箱打开和关闭机构以及具有这种车辆手套箱打开和关闭机构的车辆手套箱组件。


技术实现要素：

3.根据本公开的一个方面，提供了一种上手套箱。手套箱在关闭位置可以保持存储物，并且在打开位置提供对存储物的取放。手套箱铰链机构可以包括多个连杆，多个连杆将手套箱可枢转地附接到车辆仪表板结构。连杆可以构造成向上且向外枢转和平移手套箱，限制手套箱的向下行程。实现这种平移和旋转运动的组合的一种可能的方法是使多个可旋转连杆中的一些连杆比其他连杆更长。当手套箱向外且向上平移时，这可能导致手套箱和前封闭构件变得更加水平。另一种可能的方法是使用鹅颈铰链来实现组合的旋转和平移运动，但是鹅颈铰链仍然是绕一个轴旋转，并且需要与周围部件有更多的间隙才能实现相同的运动。另外，由于打开和关闭机构的安装空间，手套箱的设计自由度可能受到限制。为了解决上述问题，本发明提供了一种用于车辆的手套箱打开和关闭装置，其可以改善手套箱组件的设计自由度。
4.手套箱单元包括手套箱门、手套箱储物隔间和位于储物隔间两侧的手套箱铰链机构。手套箱铰链机构包括：连接至储物隔间的弧形齿条；所述齿条的内周具有齿轮齿；一端刚性地附接到手套箱门并且在另一端具有弧形小齿轮的门臂；所述小齿轮在其内周和外周上分别具有内齿和外齿，使得手套箱门臂中的小齿轮的外齿轮齿与储物隔间中的弧形齿条啮合；可旋转地连接至储物隔间的托架臂，所述托架臂沿其长度具有主铰接点和副铰接点。穿过主铰接点中心的旋转轴是主铰接点轴，并且穿过副铰接点中心的旋转轴是副铰接点轴。主铰接点通过衬套和螺钉紧固件连接至储物隔间，以便于沿主轴旋转。副铰接点通过另一衬套和螺钉紧固件连接至手套箱门臂的第二端，以便于沿副轴旋转。在一个实施例中，阻尼齿轮安装到托架臂的端部并且与手套箱门臂上的小齿轮的内齿轮齿啮合。
5.当手套箱门臂绕副铰接点轴沿顺时针方向旋转以打开时，手套箱门臂上的小齿轮的外齿与齿条上的内齿啮合，并且手套箱门臂上的小齿轮的内齿与阻尼齿轮啮合。当手套箱门臂绕副铰接点轴沿进一步的顺时针方向旋转以打开时，阻尼齿轮沿顺时针方向旋转并且承载阻尼齿轮的托架臂和手套箱门臂沿主轴以逆时针方向旋转。沿主铰接点和副铰接点
的这种组合运动使连接至手套箱门臂的手套箱门在绕副轴旋转时遵循曲线运动，同时通过托架臂沿主轴的旋转移动远离存储箱。托架臂具有以一定角度间隔开的两个端部挡块，以通过撞击存储箱上的突起来限制托架臂绕主轴在两个方向上的旋转。托架臂还包括扭力弹簧，该扭力弹簧在主铰接点轴处安装到衬套，在弹簧的一端连接至储物隔间并且在另一端邻接托架臂。扭力弹簧将门臂朝向完全打开位置偏置。当手套箱门从打开位置旋转到关闭位置时，使用者必须在手套箱门上施加很小的力来克服该弹簧力。
6.在一个实施例中，从主铰接点轴测量的齿条的半径为r1。从副轴测量的手套箱门臂上的小齿轮的半径为r2，并且主铰接点轴和副铰接点轴之间的距离为r3。在一个实施例中，铰链机构被设计成使得半径r1等于半径r2和r3之和。
7.在一个实施例中，连接至存储箱的弧形齿条的半径可以大于阻尼齿轮的半径。当打开手套箱时，阻尼齿轮旋转并且减慢摆动运动，从而降低噪音并防止手套箱中的物品因撞击而掉出。
8.在另一个实施例中，连接至储物隔间的顶壁的弧形齿条和手套箱门臂上的弧形小齿轮可以是扇形齿轮，而阻尼齿轮可以是圆齿轮。
9.在另一个实施例中，弧形齿条和小齿轮二者可以是带齿的扇形齿轮，而阻尼齿轮可以是圆齿轮。
10.根据另一方面，一种手套箱单元包括：具有开口的储物隔间；构造成覆盖储物隔间的开口的手套箱门；以及至少一个铰链机构。铰链机构包括：在储物隔间上的弧形齿条；一端刚性地连接至手套箱门并且在另一端具有弧形小齿轮的手套箱门臂；在主铰接点处可旋转地连接至储物隔间的托架臂。手套箱门臂和托架臂在副铰接点处彼此相交，并且沿着穿过副铰接点的副轴相对于彼此旋转。从主铰接点测量的固定弧形齿条的半径等于主铰接点和副铰接点之间的距离与从副铰接点测量的弧形小齿轮的半径之和。由于该铰链机构的机械优势，托架臂沿主铰接点的较小旋转被放大以引起承载手套箱门的门臂沿主铰接点的较大旋转。当手套箱门旋转以打开时，具有双铰接点的该铰链机构还使手套箱门能够沿高度方向移动。由于这种设计和结构，与鹅颈机构相比，本发明的手套箱单元和铰链机构尺寸紧凑并且在储物隔间的每个端部处的封装空间更小，提供了改进的门旋转功能以及沿高度方向的运动。
11.在一个实施例中，阻尼齿轮可以位于储物隔间的顶部。当手套箱门从将其保持在关闭位置的闩锁机构释放时，扭力弹簧不断施加力以使托架臂沿主轴以逆时针方向旋转。当托架臂沿主轴逆时针旋转时，手套箱门臂上的弧形小齿轮的外齿与储物隔间上的弧形齿条啮合。当托架臂沿主轴以逆时针方向旋转时，小齿轮沿副轴以顺时针方向旋转。小齿轮的顺时针旋转会使承载门的手套箱门臂沿顺时针方向旋转以打开门。当小齿轮沿着副轴以顺时针方向旋转时，托架臂一端的阻尼齿轮与小齿轮上的内齿啮合，并且阻尼齿轮沿其自身的轴以顺时针方向旋转，从而随着门从关闭位置移动到打开位置而提供阻尼作用。
12.在另一个实施例中，弧形齿条、小齿轮和阻尼齿轮的啮合平面可以大体上彼此平行。
13.在另一实施例中，扭力弹簧的一端连接至托架臂，而另一端连接至车身部件上的侧支撑件，并且扭力弹簧在安装状态下被预张紧以恒定地施加偏压力以使托架臂沿逆时针方向旋转。
14.在另一个实施例中，最小铰链机构包括位于储物隔间的左右侧壁上的左铰链机构和右铰链机构。左铰链机构可以包括在储物隔间的左侧壁上的左弧形齿条、左小齿轮、与左小齿轮啮合的左阻尼齿轮以及左托架臂。右铰链机构可以包括在储物隔间的右侧壁上的右弧形齿条、右小齿轮、与右小齿轮啮合的右阻尼齿轮以及右托架臂。左托架臂和右托架臂可以包括沿逆时针方向在各个托架臂上施加连续的偏压力的左侧扭力弹簧和右侧扭力弹簧。左侧托架臂和右侧托架臂的旋转轴可以沿着同一条线。
15.在另一个实施例中，手套箱门从完全关闭位置到完全打开位置的打开角度小于90度。
16.在一个实施例中，弧形齿条的半径大于弧形小齿轮的半径，而阻尼齿轮的半径小于齿条和小齿轮的半径。
附图说明
17.通过结合附图进行的以下简要描述，将更清楚地理解示例实施例。如在此所描述的，附图表示非限制性的示例实施例。
18.图1是根据本公开的一个实施例的手套箱单元的视图，其示出了处于关闭位置的手套箱。
19.图2是手套箱单元的视图，其示出了处于完全打开位置的手套箱单元。
20.图3是铰链机构的示意图，其示出了处于关闭位置的手套箱门。
21.图4是铰链机构的示意图，其示出了处于打开位置的手套箱门。
22.图5是根据本公开的一个实施例的手套箱单元的剖视图，其示出了处于关闭位置的手套箱门。
23.图6是图5中的手套箱单元的剖视图，其示出了处于半开位置的手套箱门。
24.图7是图5中的手套箱单元的剖视图，其示出了处于打开位置的手套箱门。
25.图8是图7中的铰链机构沿轴a-a的截面图。
26.图9是手套箱单元的铰链机构的分解图。
27.应当注意，这些附图旨在说明某些示例实施例中使用的方法、结构和/或材料的总体特征，并对以下提供的书面描述进行补充。但是，这些图未按比例绘制，可能无法准确反映任何给定实施例的精确结构或性能特征，并且不应解释为定义或限制示例实施例所涵盖的值或属性的范围。在各个图中使用相似或相同的附图标记旨在指示相似或相同的元件或特征的存在。
具体实施方式
28.通过结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解所公开的铰链机构和手套箱单元。详细描述和附图仅提供在此描述的各种发明的示例。本领域技术人员将理解，在不脱离在此所描述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的示例进行变型、修改和改变。针对不同的应用和设计考虑，可以考虑许多变型；然而，为了简洁起见，在以下详细描述中没有分别描述每个预期的变型。
29.在以下详细描述中，提供了各种铰链机构和手套箱单元的示例。示例中的相关特征在不同示例中可以相同、相似或不相似。为了简洁起见，在每个示例中将不再赘述相关特
征。而是，相关特征名称的使用将提示读者具有相关特征名称的特征可能与先前说明的示例中的相关特征相似。给定示例特有的特征将在该特定示例中进行描述。读者应该理解，给定的特征不必与任何给定的附图或示例中的相关特征的特定描述相同或相似。
30.参照图1-2，图1是根据本公开的一个实施例的手套箱单元10的透视图，其示出了处于关闭位置的手套箱，图2是图1中的手套箱单元的透视图，其示出了处于完全打开位置的手套箱单元10。手套箱单元10可以包括手套箱门20和储物隔间21。储物隔间21包括顶壁22、底壁23、左侧壁24a、右侧壁24b和后壁25。手套箱门20位于储物隔间21的前面以覆盖分别由侧壁24a和24b、顶壁22和底壁23形成的开口。铰链机构30构造成使手套箱门20在图1所示的关闭位置和图2所示的完全打开位置之间移动。在图2所示的完全打开位置，手套箱门位于储物隔间21的上方。也就是说，当手套箱门打开时，手套箱门通过铰链机构30向上并且在上方移动。
31.在一些实施例中，手套箱单元10可以是车辆中的上手套箱单元。手套箱门20面向车辆的前排乘客座椅。由于铰链机构30位于储物隔间21的外侧，因此在储物隔间21中有更多空间可用于存储物品。此外，随着手套箱门20在打开位置向上且向前移动，手套箱门打开，与所有周围部件具有足够的间隙。在打开位置，可以完全接近储物隔间以存放和取出物品。应当理解，本公开的铰链机构可以用在其他应用中。
32.如图2所示，在一个实施例中，铰链机构30位于由手套箱单元10的外轮廓在关闭位置限定的空间内。
33.参照图3和图4，图3是根据本公开的一个实施例的铰链机构的示意图，其示出了处于关闭位置的手套箱门20，图4是图3中的铰链机构的示意图，其示出了处于打开位置的手套箱门20。铰链机构可用于将手套箱门连接至储物隔间。在一些实施例中，铰链机构可以用在车辆的手套箱单元中，隔间可以是上手套箱单元中的储物隔间，并且门可以是覆盖储物隔间的开口的手套箱门。铰链机构30可以包括连接至手套箱门臂45的弧形小齿轮40、连接至储物隔间21的顶壁22的弧形齿条41以及与小齿轮40啮合的阻尼齿轮42。齿条41的半径r1可以大于小齿轮40的半径r2并且大于阻尼齿轮42的半径。在所示的实施例中，小齿轮40和齿条41可以是作为齿轮的一部分的扇形齿轮并且在外缘上具有齿，而阻尼齿轮42可以是圆齿轮。小齿轮40在其内周和外周上具有齿轮齿。
34.如图4所示，当门20绕小齿轮40的轴a2沿顺时针方向旋转以打开时，小齿轮40沿轴a2以顺时针方向旋转，并且阻尼齿轮42沿其自身的轴以顺时针方向旋转。同时，小齿轮40和阻尼齿轮42连同托架臂43都沿着假想曲线m以逆时针方向绕主铰接点的主轴a1旋转。曲线的半径r3等于主铰接点和副铰接点之间的线性距离，也就是轴a1和轴a2之间的距离。这样，当门从关闭位置打开到打开位置时，副铰接点相对于主铰接点旋转角度α。当手套箱门20打开时，副轴a2遵循曲线m的一部分从点x到点y，并且副铰接点和小齿轮40都沿高度方向h向上移动。铰链机构30具有双轴a1和a2。也就是说，当手套箱门打开或关闭时，手套箱门20经由铰链机构30绕两个轴a1和a2旋转。图4进一步示出了当手套箱门20从完全关闭位置旋转到完全打开位置时副铰接点的轴a2沿高度方向h向上移动。在一个实施例中，手套箱门臂在完全打开位置和完全关闭位置之间形成的角度可以小于90度。
35.铰链机构30可以进一步包括托架臂43。主铰接点和副铰接点位于托架臂43上。托架臂的第一端在主铰接点a1处可枢转地连接至储物隔间。弧形小齿轮在副铰接点a2处可枢
转地连接至托架臂，该副铰接点a2沿着托架臂与主铰接点a1成线性距离r3。阻尼齿轮可旋转地连接在托架臂的第二端，使得其可沿其自身的轴自由旋转。阻尼齿轮与小齿轮40的内齿恒定啮合。扭力弹簧50的一端附接到托架臂43，以使其沿逆时针方向偏置。托架臂43构造成在阻尼齿轮42绕其自身的轴旋转并且副铰接点a2绕主铰接点a1的主轴沿曲线m移动的同时，保持阻尼齿轮42的轴和穿过副铰接点a2的副轴在弧形齿条41的相同的径向位置上。
36.参照图5-7，图5是根据本公开的一个示例性实施例的手套箱单元10的剖视图，其示出了处于关闭位置的手套箱门20；图6是图5中的手套箱单元10的剖视图，其示出了处于半开位置的手套箱门20，图7是图5中的手套箱单元10的剖视图，其示出了处于完全打开位置的手套箱门20。手套箱单元10可以包括构造成覆盖储物隔间21的手套箱门20和将手套箱门20可枢转地连接至储物隔间21的铰链机构30。铰链机构30可以包括连接至手套箱门20的手套箱门臂45、位于手套箱臂的一端且具有内齿40a和外齿40b的弧形小齿轮40、连接至储物隔间21并且与小齿轮的外齿40b啮合的弧形齿条41、以及与小齿轮40的内齿40a啮合的阻尼齿轮42。术语“连接”是指一个部件与另一部件间接或直接连接。
37.铰链机构30还可以包括托架臂43。托架臂43可以位于储物隔间21的左右侧壁上，并且沿托架臂的长度方向具有第一部分44a和第二部分44b。一端连接至手套箱门20并且在另一端具有弧形小齿轮40的手套箱门臂45可枢转地连接至托架臂43的第二部分44b。阻尼齿轮42设置在第二部分44b上，进一步朝向托架臂的端部，并通过压配合紧固件连接至托架臂。
38.如图5-7所示，当手套箱门20打开或关闭时，手套箱门臂45绕双轴a1和a2旋转。轴a1是将托架臂43的第一部分44a连接至储物隔间21的主铰接点的轴，轴a2是将托架臂43连接至手套箱门臂45的副铰接点的轴。在打开过程中，小齿轮40绕副铰接轴a2沿顺时针方向旋转，而阻尼齿轮42绕其自身的轴沿顺时针方向旋转。同时，托架臂43绕主铰接点的轴a1沿逆时针方向旋转，并且枢转至托架臂43的阻尼齿轮42和手套箱门臂45都与托架臂一起绕主铰接点轴a1旋转。如图5-7所示，当手套箱门20被打开时，由于双轴铰链操作，手套箱门20相对于储物隔间21向上移动高度h(如图4所示)，并且向前移动，进一步远离储物隔间21的后壁25。手套箱门20的这种向前且向上运动提供了与周围部件的间隙。当手套箱门20被关闭时，门向下且向后移动，进一步靠近储物隔间21的后壁25。
39.参照图8和图9，托架臂43连接至手套箱门臂45。手套箱门臂45构造成保持手套箱门20并将门臂40的小齿轮与齿条41连接。在所示的实施例中，小齿轮作为手套箱门臂的一部分一体地形成。托架臂的第一部分通过衬套70和螺钉紧固件71在副铰接点处可枢转地安装至门臂。托架臂43可以具有大致平坦的形状并且可以基本上平行于储物隔间的侧壁。阻尼齿轮42连接至托架臂的面对储物隔间的侧壁的内表面，如图9所示。托架臂的第二部分通过衬套65和螺钉紧固件66在主铰接点处连接至储物隔间的侧壁。衬套65和螺钉紧固件66允许托架臂旋转，但阻止托架臂相对于储物隔间的轴向移动。托架臂43包括设置在储物隔间的左侧壁24a和右侧壁24b上的左托架臂43a和右托架臂43b。左托架臂连接至左侧门臂，而右托架臂连接至右侧门臂。左侧门臂和右侧门臂连接至手套箱门的左侧端和右侧端。左托架臂43a和右托架臂43b上的主铰接点轴a1和副铰接点轴a2可以是共线的。左扭力弹簧和右扭力弹簧在主铰接点处设置在左托架臂和右托架臂上。扭力弹簧的一端插入到托架臂上的插槽中，另一端连接至储物隔间的侧壁上的止动表面元件80。扭力弹簧50提供连续的偏压
力以将手套箱门朝向完全打开位置偏置。
40.在一些实施例下，托架臂43可以包括在托架臂的第一部分的端部上的突起形式的限位挡块，以将托架臂的旋转限制到手套箱的完全打开位置和完全关闭位置。储物隔间的左侧壁和右侧壁包括止动表面80。托架臂(未示出)上的限位挡块接触储物隔间上的止动表面80，以防止在手套箱门20处于完全打开位置和完全关闭位置时进一步移动。
41.参照图8和9，图8是手套箱沿图7中的a-a截面的剖视图，图9是手套箱组件的分解图。在一些实施例中，阻尼齿轮42可以包括齿轮基座42a和齿轮主体42b。托架臂包括通孔75以容纳齿轮基座42a，使得阻尼齿轮42连接至手套箱臂。应当理解，阻尼齿轮42可以通过任何适当的方法连接至手套箱臂。托架臂、衬套和螺钉紧固件使小齿轮40、齿条41和阻尼齿轮42能够在啮合平面中牢固地接合。托架臂43的主表面与手套箱门臂45的主表面大体上平行。此外，手套箱门臂和托架臂在副铰接点的轴a2处彼此重叠。铰链机构具有双轴a1和a2，手套箱门臂绕双轴a1和a2旋转以打开或关闭，从而在打开位置期间手套箱门向上和向前移动。
42.以上公开内容包括具有独立效用的多个不同的发明。尽管已经以特定形式公开了这些发明中的每一个，但是以上公开和示出的具体实施例不应被认为是限制性的，因为可以进行多种变化。本发明的主题包括以上公开的并且属于此类发明的本领域技术人员所固有的各种要素、特征、功能和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
43.以下权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这样的权利要求应理解为包括一个或多个这样的要素的结合，既不需要也不排除两个或更多个这样的要素。可以通过修改当前的权利要求或通过在本技术或相关申请中提出新权利要求来主张所公开的特征、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合。