弹性平均对准系统和方法与流程

本发明涉及可配合部件以及，更具体地，涉及用于对准和保持的弹性平均可配合部件。

背景技术：

部件，具体来说在制造过程中要配合在一起的用于机动车辆中的车辆部件可以通过对准特征结构来相对于彼此相互地定位，所述对准特征结构是尺寸过大的孔洞和/或尺寸过小的直立凸起。这样的对准特征结构通常地被确定尺寸以提供间距以使部件相对于彼此自由移动以便在不会在其之间产生将妨碍制造过程的干涉(过盈)的情况下将其对准。一个此类示例包含双向和/或四向阳型对准特征结构；通常直立的凸起，其被接收在对应的阴型对准特征结构中，其通常是狭槽或孔形式的孔洞。部件被形成为在阳型对准特征结构和其相应的阴型对准特征结构之间具有预定间隙，以匹配由于制造(或加工)差异导致的阳型和阴型对准特征结构的预设尺寸和位置偏差公差。

因此，在具有上述对准特征结构的两个配合的部件之间可能出现显著的位置偏差，这可能导致在其对准方面(尤其是关于其之间的间隙和/或间距)的非期望地大偏差的出现。在未对准部件也是另一个组件的零件的情况下，这样的未对准还可能影响整个组件的功能和/或美学外观。无论这样的未对准是被限于两个部件还是整个组件，其都可能不利地影响功能并且导致质量低劣的感知。而且，未对准部件之间的间隙可能导致其之间的相对运动，这可能引起比如吱吱和咔嗒的令人不悦的噪音，并且进一步导致质量低劣的感知。

技术实现要素：

在一个方面中，提供了弹性平均对准系统。该对准系统包含弹性平均对准系统，其包括螺纹对准构件，包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件，和包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件。 第一和第二对准孔洞被配置成接收螺纹对准构件以联接第一部件和第二部件。螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当螺纹对准构件被干涉地插入第一和第二对准孔洞中时，螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准第一部件和第二部件。

在另一方面中，提供了一种车辆。该车辆包含车身和一体地布置在车身内的弹性平均对准系统。该弹性平均对准系统包含螺纹对准构件，包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件，和包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件。第一和第二对准孔洞被配置成接收螺纹对准构件以联接第一部件和第二部件。螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当螺纹对准构件被干涉地插入第一和第二对准孔洞中时，螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准第一部件和第二部件。

在又另一方面中，提供一种制造弹性平均对准系统的方法。该方法包含：形成螺纹对准构件；形成包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件；以及形成包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件。第一和第二对准孔洞被配置成接收螺纹对准构件以联接第一部件和第二部件。螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当螺纹对准构件被干涉地插入第一和第二对准孔洞中时，螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准第一部件和第二部件。

其他的方案如下：

方案1、一种弹性平均对准系统，其包括：

螺纹对准构件；

包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件；以及

包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件，所述第一和第二对准孔洞被配置成接收所述螺纹对准构件以联接所述第一部件和所述第二部件。

其中，所述螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当所述螺纹对准构件被干涉地插入所述第一和第二对准孔洞中时，所述螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准所述第一部件和所述第二部件。

方案2、方案1中的对准系统，其中，所述螺纹对准构件包含工具头部，所述工具头部被配置成接收工具以促进将所述螺纹对准构件拧入所述第一和第二部件对准孔洞中。

方案3、方案1中的对准系统，其中，所述螺纹对准构件包含止动件，所述止动件被配置成促进防止所述螺纹对准构件进一步插入到所述第一和第二部件对准孔洞中，从而使得所述螺纹对准构件被插入到所述第一和第二部件对准孔洞中的期望深度。

方案4、方案1中的对准系统，其中，所述螺纹对准构件是管状的。

方案5、方案4中的对准系统，其中，所述管状螺纹对准构件有具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，所述第二直径大于所述第一直径，并且其中，所述第一部分被设置在所述第一对准孔洞中并且所述第二部分被设置在所述第二对准孔洞中。

方案6、方案5中的对准系统，其中，只有所述第一部分是螺纹的。

方案7、方案1中的对准系统，其中，所述第一内壁和所述第二内壁中的至少一个是螺纹的。

方案8、方案1中的对准系统，其进一步包括不止一个所述弹性可变形螺纹对准构件，包括不止一个所述第一对准孔洞的所述第一部件，以及包括不止一个所述第二对准孔洞的所述第二部件，所述不止一个所述弹性可变形螺纹对准构件相对于所述不止一个第一和第二对准孔洞中的相应的对准孔洞几何分布，使得所述不止一个弹性可变形螺纹对准构件中的相应的弹性可变形螺纹对准构件中的所述弹性可变形螺纹对准构件的部分，在被接合到所述不止一个第一和第二对准孔洞中的相应的对准孔洞时，弹性地变形为弹性平均最终配置，其进一步在至少两个或四个平面正交方向上对准所述第一部件和所述第二部件。

方案9、一种车辆，其包括：

车身；以及

一体地布置在所述车身中的弹性平均对准系统，所述弹性平均对准系统包括：

螺纹对准构件；

包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件；以及

包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件，所述第一和第二对准孔洞被配置成接收所述螺纹对准构件以联接所述第一部件和所述第二部件，

其中，所述螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当所述螺纹对准构件被干涉地插入所述第一和第二对准孔洞中时，所述螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准所述第一部件和所述第二部件。

方案10、方案9中的车辆，其中，所述螺纹对准构件包含工具头部，所述工具头部被配置成接收工具以促进将所述螺纹对准构件拧入所述第一和第二部件对准孔洞中。

方案11、方案9中的车辆，其中，所述螺纹对准构件包含止动件，所述止动件被配置成促进防止螺纹对准构件进一步插入所述第一和第二部件对准孔洞中，从而使得所述螺纹对准构件被插入到第一和第二部件对准孔洞中的期望深度。

方案12、方案9中的车辆，其中，所述螺纹对准构件是管状的。

方案13、方案12中的车辆，其中，所述管状螺纹对准构件有具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，所述第二直径大于所述第一直径，并且其中，所述第一部分被设置在所述第一对准孔洞中并且所述第二部分被设置在所述第二对准孔洞中。

方案14、方案13中的车辆，其中，只有所述第一部分是螺纹的。

方案15、方案9中的车辆，其中，所述第一内壁和所述第二内壁中的至少一个是螺纹的。

方案16、方案9中的车辆，其进一步包括不止一个所述弹性可变形螺纹对准构件，包括不止一个所述第一对准孔洞的第一部件，以及包括不止一个所述第二对准孔洞的第二部件，所述不止一个所述弹性可变形螺纹对准构件相对于所述不止一个第一和第二对准孔洞中的相应的对准孔洞几何分布，从而使得所述不止一个弹性可变形螺纹对准构件中的相应的弹性可变形螺纹对准构件中的弹性可变形螺纹对准构件的部分，在被接合到所述不止一个第一和第二对准孔洞中的相应的对准孔洞中时，弹性地变形为弹性平均最终配置，其进一步在至少两个或四个平面正交 的方向上对准所述第一部件和所述第二部件。

方案17、一种制造弹性平均对准系统的方法，所述方法包括：

形成螺纹对准构件；

形成包括限定第一对准孔洞的第一内壁的第一部件；以及

形成包括限定第二对准孔洞的第二内壁的第二部件，所述第一和第二对准孔洞被配置成接收所述螺纹对准构件以联接所述第一部件和所述第二部件。

其中，所述螺纹对准构件是弹性可变形材料，从而使得当所述螺纹对准构件被干涉地插入所述第一和第二对准孔洞中时，所述螺纹对准构件弹性地变形为弹性平均最终配置，从而促进在期望定向上联接且对准所述第一部件和所述第二部件。

方案18、方案17中的方法，其进一步包括形成具有工具头部的螺纹对准构件，所述工具头部被配置成接收工具以促进将所述螺纹对准构件拧入所述第一和第二对准孔洞中。

方案19、方案17中的方法，其进一步包括形成具有管状主体的螺纹对准构件。

方案20、方案19中的方法，其进一步包括形成下述螺纹对准构件，所述螺纹对准构件带有具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，所述第二直径大于所述第一直径。

本发明的以上特征和优点以及其他特征和优点在结合附图时从本发明的下述具体实施方式中显而易见。

附图说明

在实施例的下述具体实施方式中仅以示例的方式呈现其他特征、优点和细节，该具体实施方式参照附图，在附图中：

图1是示例性弹性平均对准系统在组装之前的透视图；

图2A是图1中所示的系统的示例性螺纹对准构件的侧视图；

图2B是图2A中所示的对准构件的仰视图；

图3是另一个示例性弹性平均对准系统在组装之后的剖视图；

图4是又另一个示例性弹性平均对准系统在组装之后的剖视 图；

图5是又另一个示例性弹性平均对准系统在组装之后的剖视图；

图6是又另一个示例性弹性平均对准系统在组装之后的剖视图；以及

图7是可以利用在图1到图6中所示的弹性平均对准系统的示例性车辆的侧视图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，且并不意欲限制本公开、其应用或用途。例如，所示实施例能应用于车身仪表盘，但是本文中公开的对准系统可以与任何适合的部件一起使用以提供用于配合部件和部件应用(包括许多工业产品、消费产品(例如，消费电子产品、各种家电等等)、运输、能源和航空航天应用、以及尤其包括许多其他类型的车辆部件和应用，比如，各种内部的、外部的和引擎盖下车辆部件和应用)的所有方式的精确定位和对准的弹性平均。应该理解的是，在全部附图中，对应的参考数字指示相似或对应的零件和特征结构。

如本文中所用的，术语“弹性可变形”指的是包括具有通常弹性变形特性的材料的部件或者部件的部分(包含部件特征结构)，其中，所述材料被配置成响应于施加的力而在其形状、尺寸或者两者方面发生弹性地可逆变化。引起材料的弹性可逆的或弹性变形的力可以包含张力、压力、剪切力、弯曲力或扭转力、或这些力的各种组合。弹性可变形材料可以呈现线性弹性变形，例如根据虎克定律所描述的，或呈现非线性弹性变形。

弹性平均提供配合的部件之间的界面的弹性变形，其中，平均变形提供精确对准、制造位置偏差被最小化为X_min，由X_min＝X/VN定义，其中，X是配合的部件的定位特征结构的制造位置偏差，并且N是插入的特征结构的数量。为获得弹性平均，弹性可变形部件被配置成具有至少一个特征结构和其过度受约束的接触表面(一个或复数个)，并且提供与另一部件的配合特征结构及其接触表面(一个或复数个)的干涉配合(过盈配合)。过度受约束的状态和干涉配合使得至少一个特征结构 或配合特征结构中的至少一个或这两个特征结构都发生弹性可逆地(弹性地)变形。部件的这些特征结构的弹性可逆的性质允许部件的可重复插入和退出，这促进其组装和拆卸。在一些实施例中，在本文中公开的被配置成具有至少一个特征结构和相关联的配合特征结构的弹性可变形部件可以取决于具体实施例的需求而需要不止一个这样的特征结构。部件的位置偏差可能导致变化的力被施加到在过盈状态下在部件的插入期间过度受约束并被接合的接触表面的区域上。应该认识到的是，单个插入的部件可以关于部件的外周的长度被弹性平均。弹性平均的原理被详细描述在共有的美国专利号8,695,201中，所述专利的公开的全部内容通过引用被并入本文。上述公开的实施例提供了将现有部件转换为确实促进弹性平均以及与其相关的益处的组件的能力，所述现有部件与上述弹性平均原理不相容，或者在包含如本文中公开的四向弹性平均系统的情况下现有部件将被进一步辅助。

任何适合的弹性可变形材料均可以用于本文中公开的以及下文中进一步讨论的配合部件和对准特征结构，尤其是在形成为本文中描述的特征结构时弹性可变形的那些材料。这包含各种金属、聚合物、陶瓷、无机材料或玻璃、或上述材料中的任何材料的复合物，或者适用于本公开的目的的其任何其他组合。预想许多复合材料，包含各种填充聚合物，包含玻璃、陶瓷、金属和无机材料填充聚合物，尤其地玻璃、金属、陶瓷、无机或碳纤维填充聚合物。可以采用任何适合的填充物形态，包含所有形状和尺寸的颗粒或纤维。更具体地，可以使用任何适合类型的纤维，包含连续和不连续的纤维、编织的和非编织的织物、毛毡或丝束、或其组合。可使用任何适合的金属，包含各种等级及其合金的钢铁、铸铁、铝、镁或钛，或其复合物，或其任何其他组合。聚合物可以包含热塑性聚合物或热固性聚合物、或其复合物、或其任何其他组合，包含多种共聚物和共混聚合物。在一个实施例中，优选的塑性材料是具有弹性性质的材料，以便在不破裂的情况下弹性地变形，如例如，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物，以及更具体地聚碳酸酯ABS共混聚合物(PC/ABS)的材料。材料可以是任何形式的，并且可以通过任何适合的工艺被形成或制造，包含冲压或成型的金属，复合材料或其他薄片、 锻件、挤压成型零件、压制零件、铸件或模制零件等，以包含本文中所描述的可变形特征结构。弹性可变形对准特征结构和相关联的部件可以以任何适合的方式被形成。例如，弹性可变形对准特征结构和相关联的部件可以被一体地形成，或者，其可以完全单独地被形成并且随后被附接在一起。当被一体地形成时，例如，它们可以由塑料注塑成型机形成为单个零件。当被单独地形成时，例如，它们可以由不同的材料形成以提供预定弹性响应特性。一种或多种材料可以被选择以提供弹性可变形对准特征结构、相关联的部件、或配合部件中的任一或全部的预定弹性响应特性。预定弹性响应特性可以包含例如预定弹性模量。

如本文中所使用的，术语车辆并不仅限于汽车、卡车、货车或运动型多用途车，而是包含适合于运载的任何自推进的或牵引式运输工具。

图1到图6图示了示例性弹性平均对准系统10，其通常包含待被配合到第二部件200的并且通过具有螺纹302的一个或多个弹性可变形紧固对准构件300被保持在配合接合中的第一部件100。第一部件100包含限定对准孔洞104的内壁102，并且第二部件200包含限定对准孔洞204的内壁202。对准孔洞104、204被固定地设置在其相应的部件100、200上或与其相应的部件100、200一体地被形成，以在部件100和200配合时用于对准和定向。部件100和200可以具有任何数量的对应的对准孔洞104、204及其组合。弹性可变形对准构件300被配置并设置成干涉地、变形地和配合地接合对准孔洞内壁102、202，如本文中更加详细地讨论的那样，以在两个或四个方向上将第一部件100与第二部件200精确地对准，该两个或四个方向比如例如正交坐标系中的+/-x方向和+/-y方向，其在本文中被称为双向和四向对准。此外，弹性可变形对准构件300配合地接合对准孔洞104、204以促进第一部件100和第二部件200之间的坚实且刚性的连接，从而减少或防止其之间的相对移动。

在示例性的实施例中，第一部件100通常包含外部面106和内部面108。第一部件100可以可选地包含一个或多个支架110(例如，图3)以在隔开的关系中接合且支撑第二部件200。在示例性实施例中，被示出的对准孔洞104具有大体上圆形横截面。替代地，对准孔洞104 可以具有使得系统10能够如本文中所描述的那样起作用的任何形状。例如，对准孔洞104可以是细长狭槽(例如，类似于在共有的美国专利号8,695,201中所描述的并且具体地在该专利的图13中示出的弹性管对准系统的形状)。在示例性实施例中，第一部件100由刚性材料比如塑料制成。然而，第一部件100可以由使得系统10能够如本文中所描述的那样起作用的任何适合的材料制成。

第二部件200通常包含外部面206和内部面208。第二部件200可以可选地包含一个或多个支架210(例如，图4)以在隔开的关系中接合且支撑第一部件100。在示例性实施例中，对准孔洞204被示出为具有大体上圆形横截面。替代地，对准孔洞204可以具有使得系统10能够如本文中所描述的那样起作用的任何形状。例如，对准孔洞204可以是细长狭槽。在示例性实施例中，第二部件200由刚性材料比如金属薄板制成。然而，第二部件200可以由使得系统10能够如本文中所描述的那样起作用的任何适合的材料制成。

由于未限于任何特定的结构，所述第一部件100可以是车辆的车门装饰部件，该部件的用户可见侧为外部面106，并且孔可以在装饰的收纳区域中，比如门把手的后面或在扶手中(未示出)。第二部件200可以是支撑子结构，其是车辆的一部分或者被附接到车辆，并且第一部件100以精确地对准被固定地安装在第二部件200上。替代地，第一部件100可以是位于第二部件支撑子结构200和装饰性装饰部件比如车辆格栅(未示出)之间的中间部件。

参照图2，紧固对准构件300是大体上圆的中空管，其具有中心轴线304，联接到工具头部308的近端306，以及远端310。然而，对准构件300可以具有使得系统10能够如本文中所描述的那样起作用的任何横截面形状。紧固对准构件300包含具有螺纹302的外表面312，其使得紧固对准构件300能够被拧入对准孔洞104、204中以联接部件100、200。工具头部308包括使得工具能够转动并驱动(例如，拧入)对准构件300的图案309(图2B)比如，例如，星形驱动、六角形驱动等等。在示例性实施例中，紧固对准构件300由比如塑料的材料制成。然而，紧固对准构件300也可以由使得系统10能够如本文中所描述的那样起作 用的任何适合的材料制成。

为提供弹性可变形紧固对准构件300被配置且设置成干涉地、可变形地且配合地接合对准孔洞内壁102、202的布置，对准孔洞104、204的直径或横截面少于或小于对准构件300的直径或横截面，这必然地在弹性可变形紧固对准构件300和对准孔洞内壁102、202之间产生有目的的干涉配合。在一些实施例中，紧固对准构件300可以包含第一直径或横截面部分320，其大于第二直径或横截面部分330(见图3和图5)。在这样的实施例中，只有一个部分(例如330)可以包含螺纹302。进一步地，第一和第二部件100、200可以包含斜面112、212(图3-6)以促进紧固对准构件300的插入。

因此，当被插入对准孔洞104、204时，弹性可变形紧固对准构件300的部分弹性地变形为弹性平均最终配置，其在四个平面正交方向(+/-x方向和+/-y方向)上将对准构件300与对准孔洞104、204对准。在对准孔洞104、204是细长狭槽(未示出)的情况下，紧固对准构件300在两个平面正交方向(+/-x方向或+/-y方向)上被对准。进一步地，部件100、200可以包含额外的弹性平均特征结构，比如中空管和对应的孔洞(未示出)以沿紧固对准构件300对准部件100、200。

紧固对准构件300包含螺纹302，其促进在+/-z方向上紧固对准构件300在对准孔洞104、204中的保持。进一步地，如图3和图4中所示，内壁102和/或202可以包含相应的螺纹114、214以接合螺纹302。在其他的实施例中，比如在图5和图6中所示，螺纹302可以具有大于或等于部件100或200的厚度“T”的螺纹宽度“W”以固定部件100、200。在一些实施例中，在图2中图示的，螺纹302可以包含止动件314以设定对准构件300延伸到对准孔洞104和/或204中的预定深度。

在替代的实施例中，紧固对准构件300可以与部件100、200一体地成形。例如，紧固对准构件300可以与部件100一体地成形，使得近端306被联接到内表面108。如此，与其说具有对准孔洞104，不如说第一部件100可以通过将紧固对准构件300插入对准孔洞204并旋转部件100以将对准构件300拧入第二部件200中被联接到第二部件200。

鉴于上述，并且现在参照图7，将认识到的是本发明的实施 例也包含具有车身42的车辆40，车身42具有一体地布置在车身42内的本文中所公开的弹性平均对准系统10。在图7的实施例中，弹性平均对准系统10被描述为形成车辆40的车门装饰的至少一部分。然而，可以预期的是本文中公开的弹性平均对准系统10可以与车辆40的其他结构特征结构一起被利用，比如，内部装饰和类似于电模块壳体，仪表板固定器和控制台结构的不可见部件。

制造弹性平均对准系统10的示例性方法包含形成具有至少一个限定对准孔洞104的内壁102的第一部件100，以及形成具有至少一个限定对准孔洞204的内壁202的第二部件200。至少一个紧固对准构件300被形成为是弹性可变形的，从而使得当对准构件300被插入到对准孔洞104、204中时，对准构件300和内壁102、202中的至少一个弹性地变形为弹性平均最终配置以促进在期望定向上对准第一部件100和第二部件200。

螺纹302被形成在紧固对准构件300上以促进对准构件300和部件100和/或200之间的接合和过盈。紧固对准构件300可以被形成为具有大体上圆管状主体。进一步地，内壁102、202可以被形成为具有螺纹114、214。替代地，或额外地，内壁102、202的至少一部分可以由弹性可变形材料形成，其在对准构件300的插入期间弹性地变形。

虽然本发明已经参照示例性实施例被描述，但是本领域的技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种改变并且可以使用等效物替换其元件。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使得特定情况或材料适于本发明的教示。因此，本发明并不意欲限于所公开的具体实施例，而是本发明将包含落入本申请范围内的所有实施例。