CN103707037A - 弹性管对齐及连接系统与精确地定位并连接部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及弹性管对齐及连接系统与精确地定位并连接部件的方法。利用弹性均匀化原理使得部件配合的弹性管对齐系统。多个几何地隔开的弹性管(阳)对齐及连接特征设置在第一部件上，而多个一对一对应的孔(阴)对齐及连接特征提供在第二部件上。在部件配合期间，每一弹性管及其各自的孔提供了弹性的变形，其是均匀的，并精确地对齐及连接部件。

Description

弹性管对齐及连接系统与精确地定位并连接部件的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年8月13日提出的美国临时专利申请61/682,728的优先权，该申请以参考的方式全文引入本文。

技术领域

本发明涉及在配合操作期间用于部件对齐和连接的定位及连接特征。更特别地，本发明涉及第一部件的多个相互间隔的弹性管的对齐及连接特征，该第一部件在配合为容纳第二部件的孔对齐特征和连接特征之时均匀弹性变形，从而在配合操作期间精确地对齐并连接第一和第二部件。

背景技术

当前，部件，特别是车辆部件，如那些在机动车上存在的部件，在制造过程中将会被配合在一起，通过过大和/或过小的对齐特征相互定位，从而提供可以相对于彼此自由移动部件的空间，在不会在它们之间形成阻碍制造加工的障碍物的情况下使它们对齐。一个示例包括双向和/或四向阳对齐特征，通常是直立的凸部，被容纳入相应的阴对齐特征中，该阴对齐特征通常是孔洞或狭槽形式的孔。阳对齐特征和它们各自的阴对齐特征之间具有间隙，该作为制造(或装配)差异的结果，该间隙被预定为配合阳和阴对齐特征的预期尺寸及位置变化容差。结果，重大的位置变化可以在配合的、具有上述对齐特征的第一和第二部件之间发生，该位置变化可在它们的对齐中造成不需要的较大变化的存在，特别是相对于部件之间的间隙和间隔来说较大的变化。这些不对齐的部件也同样是另一组件的一部分的情况下，这样的不对齐也会影响到整个组件的功能和/或良好的外观。不管这样的不对齐是否限定在两个部件上或者整个组件上，其都会负面地影响功能，并导致获得差的质量。

为了对齐并固定部件，上述阳和阴对齐特征可结合独立的紧固元件使用，这些紧固元件用于将部件相互固定起来。在这样的组件中，配合的部件通过对齐特征相对彼此定位，并且通过独立的紧固元件相对彼此固定起来。独立对齐特征和紧固特征的使用，一个用于对齐，而另一个用于固定，可限制指定组件上每一部件的有效性，因为对齐特征不能用在采用紧固元件的地方。

通过示例，图1到3显示了现有技术中用于对齐相互配合的两个部件的定位模式。

第一部件10具有多个直立细长肋12形式的阳对齐特征，并且与其相隔有直立的四分叉螺柱14。第二部件16具有多个设置在端部的狭槽18形式的以及设置在相对端的宽槽20形式的阴对齐特征。第二部件16的额外槽22用于为待拧入第一部件10的螺纹容纳孔中的螺纹紧固件24提供间隙。

图2最好的示出了，细长肋12宽松地容纳在狭槽18中，其中狭槽的侧部18a和细长肋侧部12a之间的空间30，使得它们之间的空间可用于调整制造方差。同样地，图3最好地示出了，分叉螺柱14宽松地容纳在宽槽20中，其中宽槽的侧部20a和分叉螺柱的分叉14a的侧部12b之间的空间30，使得它们之间的空间可用于调整制造方差。例如，阳和阴对齐特征之间的空间(间隙，或者空隙)30可为0.6mm，而因为左右摇摆和上下浮动，第一部件与第二部件的配合误差可以达到约1.2mm。

在操作中，由于第一和第二部件配合起来，当细长肋穿入狭槽，且分叉螺柱穿入宽槽之时它们之间的初始接触发生，借此第一和第二部件大体相互对齐。与细长肋相关的狭槽的较大尺寸，以及与分叉螺杆相关的宽槽的较大尺寸，允许随着第一和第二部件的配合，该配合顺利、有效地进行，甚至是在尺寸以及对齐特征的位置方面存在制造方差的情况下。然而，有问题地，细长肋和相关的狭槽之间、以及分叉螺柱和相关的宽槽之间存在大量的浮动。这个浮动(或者空隙)，如上所述，使得第一部件相对于第二部件大体地但不精确地对齐。当螺纹紧固件旋入以将部件相互连接，对齐的任意错配会变得清晰，且两个部件之间的可见接合可能不规则，具有太大间隙，外表不平衡等等，在任意情况下对齐的错配使得配合对于A级精细度是不能接受的。

据此，现有技术中依然需要设法提供针对部件配合的对齐及连接的模式，其中当配合完成之后，阳和阴对齐特征之间没有空隙，从而提供精确的对齐以及部件的固定连接，并使得对齐的配对每次都顺利、有效地进行，直到部件相互连接。

发明内容

本发明示例性的实施方式包括了用于相互对齐部件的弹性管对齐及连接装置，该对齐部件包括第一部件和第二部件。多个直立、轴向延伸的弹性管连接到第一和第二部件的至少之一上，每一弹性管具有管壁。多个孔形成在第一和第二部件的至少之一上，每一孔具有孔壁。多个第一连接特征设置在多个直立弹性管或者多个孔上。多个相应的第二连接特征设置在多个直立弹性管的其他管或者多个孔的其他孔上。多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，这样每一弹性管都分别被容纳在孔中。当每一弹性管分别被容纳入相应孔中，管壁和孔壁之间的交界面处会发生弹性变形，其中弹性变形对具有大于其相应孔横截面直径的每一管壁作出响应。弹性变形在多个弹性管上是弹性均匀的，这样第一部件可相对于第二部件精确地定位。第一连接特征和相应的第二连接特征选择性地能够接合以将第一部件连接到第二部件。

本发明的另一个示例性实施方式包括配合操作中精确对齐并连接机动车辆部件的方法。在该方法中，提供了第一和第二车辆部件。第一和第二车辆部件任一个提供有多个直立弹性管和形成在管中的多个孔，其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，这样每一弹性管配合地接合到相应的孔中，多个直立弹性管具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征之一，且相应的多个孔具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征中的另一个，该第一连接特征选择性地可与第二连接特征接合。这个第一车辆部件通过将部件压合在一起而与第二车辆部件配合，其中压的过程中第一车辆部件通过每一分别容纳在其相应孔中的弹性管与第二车辆部件对齐。每一弹性管及其相应孔之间的交界面弹性地变形。弹性变形在多个弹性管上弹性地均匀发生，这样在配合过程中，第一车辆部件相对于第二车辆部件的精确定位发生。在压的过程中通过选择性地使得第一连接特征和它们相应的第二连接特征接合而将第一部件连接到第二部件上。

本发明的这个和额外的目的、特征及优点可从下面示例性实施方式的说明中变得更为清晰。

本发明还提供了以下方案：

1.一种用于相互对齐部件的弹性管对齐及连接系统，包括：

第一部件；

第二部件；

连接到第一和第二部件的至少一个的多个直立、轴向延伸弹性管，每个弹性管具有管壁；

形成在第一和第二部件的至少一个中的多个孔，每个孔具有孔壁；

多个第一连接特征，其设置在多个直立弹性管或者多个孔上；

多个相应的第二连接特征，其设置在多个直立弹性管或者多个孔的另一个上；

其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，使得每个弹性管可被容纳在各自的孔中；

其中当每个弹性管被容纳在各自的孔中时，弹性变形发生在管壁和孔壁之间的交界面处，其中弹性变形响应于具有大于其各自的孔的横截面的直径的每个管壁；

其中弹性变形在多个弹性管上弹性均匀化，使得第一部件相对于第二部件精确地定位；及

其中第一连接特征和相应的第二连接特征可选择性地接合，以将第一部件连接到第二部件。

2.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中设置在每个弹性管上的第一连接特征或者第二连接特征包括突起或者凹穴。

3.根据方案2所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起或者凹穴远离弹性管的连接端与其间隔。

4.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中弹性变形包括每个管壁以及设置在其上的第一连接特征或第二连接特征的有弹力地可逆弹性变形。

5.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中弹性变形进一步包括每个孔壁以及设置在其上的第一连接特征或第二连接特征的有弹力地弹性变形。

6.根据方案2所述的弹性管对齐及连接系统，其中第一连接特征包括设置在弹性管上的突起，第二连接特征包括孔的肩部。

7.根据方案6所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起包括轴向弯曲的外表面。

8.根据方案7所述的弹性管对齐及连接系统，其中该轴向弯曲的外表面包括半圆形的表面轮廓。

9.根据方案6所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起包括倾斜外表面。

10.根据方案2所述的弹性管对齐及连接系统，其中第一连接特征包括设置在弹性管上的凹穴，而第二连接特征包括孔的肩部。

11.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中第一连接特征和第二连接特征的选择性接合在第一部件和第二部件之间提供了夹紧力。

12.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中当第一和第二组件相互配合时第一连接特征和第二连接特征的选择性接合提供了第一和第二部件的坚固组件。

13.根据方案2所述的弹性管对齐及连接系统，其中设置在每个弹性管上的第一连接特征或者第二连接特征包括突起，该突起包括圆周地延伸的突起。

14.根据方案13所述的弹性管对齐及连接系统，其中圆周地延伸的突起绕着弹性管的整个圆周延伸。

15.根据方案13所述的弹性管对齐及连接系统，其中圆周地延伸的突起绕着弹性管的预定部分延伸。

16.根据方案15所述的弹性管对齐及连接系统，其中预定部分包括至少两个圆周地间隔的拱形突起。

17.根据方案16所述的弹性管对齐及连接系统，其中圆周地间隔的拱形突起具有延伸超过相应孔的接触部分的长度。

18.根据方案1所述的弹性管对齐及连接系统，其中部件为机动车辆部件。

19.一种在配合操作过程中精确对齐并连接机动车辆部件的方法，该方法包括：

提供第一车辆部件；

提供第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件的任一个提供有多个直立弹性管以及在管中形成有多个孔，其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，使得每个弹性管可配合地接合到各自的孔中，多个直立弹性管具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征之一，相应的多个孔具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征中的另一个，第一连接特征可选择性地与第二连接特征接合；

通过将部件压在一起而使第一车辆部件与第二车辆部件配合，其中在压的过程中，通过使每个弹性管容纳在其各自的孔中而使第一车辆部件与第二车辆部件对齐；

每个弹性管和其各自的孔之间的交界面发生弹性变形；

在多个弹性管上弹性地均匀化该弹性变形，使得在配合时，第一车辆部件相对于第二车辆部件的精确定位出现，且

通过使第一连接特征和它们各自的第二连接特征选择性地接合，在压的过程中，将第一部件连接到第二部件。

20.根据方案19所述的方法，其中在提供第一车辆部件和第二车辆部件中，弹性管和孔的尺寸和定位的制造方差出现，其中制造方差具有平均长度X，且其中所述弹性均匀化的步骤提供了长度X_min的减少的制造方差，其中X_min＝X/√N，其中N为弹性管的数量，且其中配合和连接提供了第一部件相对于第二部件的预定定向。

附图说明

其他特征、优点和细节，仅通过示例的方式，出现在下方的实施方式的详细说明中，详细的说明涉及的附图为：

图1为通过螺纹紧固件进行最终组装之前，第一部件大体上与第二部件对齐的透视图，其中使用了现有技术中的对齐模式；

图2为图1中分界线2处的详细剖开视图；

图3为图1中分界线3处的详细剖开视图；

图4为通过螺纹紧固件进行最终组装之前，第一部件大体上与第二部件对齐的透视图，其中该图与图1相似，除了现在利用了根据本发明实施方式的弹性管对齐系统；

图5为部分截面图，从图4的剖面线5-5处剖开看，其中显示了第一和第二部件之间配对的最终阶段；

图6为与图5相似的部分截面图，其中显示了第一和第二部件之间配合的第一阶段；

图7为与图5相似的部分截面图，其中显示了第一和第二部件之间配合的中间阶段；

图8为与图5相似的部分截面图，其中现在第一和第二部件每一都具有根据本发明实施方式的弹性管和孔对齐特征；

图9为本文公开的对齐和连接特征其示例性实施方式的透视图；

图10A为根据本发明实施方式的、从图9中沿剖面线10-10剖开的部分截面图；

图10B-10E为与图10A相似的部分截面图，但是为本文公开的对齐及连接特征的多个其他示例性实施方式；

图11为本文公开的圆周地延伸的突起其示例性实施方式的平面图；

图12为包含两个圆周地延伸的部分的圆周延伸突起其示例性实施方式的平面图；及

图13为本文公开的弹性管对齐及连接系统的方法其示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

实际上下面的说明仅仅是示例性的，而不是对本发明、其应用或使用的限定。例如，所示的实施方式包括车辆部件，但该对齐系统可以采用任意适宜的部件来为配合部件及部件应用的所有方式来提供精确定位及对齐的弹性均匀化，包括很多工业、商业化产品(如，电子消费品、各种应用及其类似物)、运输、能源和航空应用，且更特别地，包括车辆部件和应用的很多其他类型，例如各种内部、外部和引擎盖下的车辆部件和应用。应该理解的是所有的附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部分和特征。

如本文所用，术语“可弹性变形”指部件，或者部件的某些部分，包括部件特征，包含了具有一般地弹性变形特性的材料，其中该材料被配置为相应于力的施加，在其形状、尺寸或者两者上承受弹性地可逆的改变。引起材料弹性地可逆或者弹性变形的力可包括拉伸力、压缩力、剪切力、弯曲力或者扭力，或者这些力的各种组合。弹性地可变形材料可呈现出线性弹性变形，例如根据胡克定律记载的变形，或者非线性弹性变形。

弹性均匀化提供了配合部件之间的交界面(一处或多处)的弹性变形，其中均匀的变形提供了精确的对齐，制造位置方差被最小化到X_min，定义为X_min＝X/√N，其中X为配合后的部件其定位特征的制造定位方差，而N为所插入的特征的数量。为了获得弹性均匀化，弹性地可变形部件被配置为具有至少一个特征，且其接触表面过于受限，且提供具有另一部件及其接触表面其配对特征的过盈配合。过于受限条件和过盈配合弹性地可逆的(弹性地)至少在一个特征或配合特征或者这两个特征上的至少一个变形。部件的这些特征的弹性地可逆特性允许便于部件组装和拆分的部件可以反复插入和退出。部件的定位方差可导致施加于接触表面区域上的力发生变化，这些表面都过于受限，并且在过盈条件下部件插入过程中这些接触表面是接合状态的。可以理解的是，单个插入的部件可以相对于部件的周长其长度来说是弹性均匀化的。弹性均匀化原理详细地在共同拥有、共同待决的申请号为13/187675的美国专利申请中记载，其通过参考方式全文引入本文中。上述公开的实施方式提供了改造现有部件的能力，该现有部件不与上述弹性均匀化原理相兼容，或者该部件将进一步在本文所述的包含四式弹性均匀化系统的帮助下，形成利用弹性均匀化和与其相关的益处的组件。

任意适宜的弹性地可变性材料可用于此处公开的、并将在下面进一步讨论的配合部件和对齐特征，特别地，当这些材料形成于此处记载的特征中之时，这些材料弹性地变形。这包括各种金属、聚合物、陶瓷、无极材料或者玻璃，或者前述材料的任意化合物，或者适用于本文目的的上述任意材料的组合。很多复合材料都可以考虑，包括各种填充聚合物、特别是玻璃、金属、陶瓷、无机或者碳纤维填充聚合物。任意适宜的填料形态都可以采用，包括颗粒状或纤维状的所有形式和尺寸。更特别地，可以使用任意适合类型的纤维，包括连续的或非连续的纤维，纺织或者非纺织织物，毡制品或者丝束，或其组合。可以使用任意适合类型的金属，包括各种等级的钢铁或者各种钢铁合金，铸铁，铝，镁，或者钛、或其化合物，或者它们的任意其他组合。聚合物可包括热塑聚合物或者热固聚合物，或者它们的化合物，或者它们的任意其他组合，包括类型广泛的共聚物和聚合物共混物。在一个实施方式中，优选的塑料材料为一种具有弹性特性从而能在不开裂的情况下弹性地变形的材料，例如，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物，更特别地为聚碳酸酯ABS聚合物共混物(PC/ABS)。该材料可以为任意形式或者通过任意适宜加工形成或制造，包括冲压或者成形金属、化合物或其他片材、锻造件、挤压部件、压制部件、铸造、或者模制部件及类似物，从而包括本文所述的可变形特征。弹性可变形对齐特征和相关部件可以任意适宜形式形成。例如，弹性可变形对齐特征和相关部件可一体成型，或者它们可以先单独整体成型，而后连接起来。例如，当一体成型之时，它们可以通过注塑模制机械形成单个部件。例如，当单独成型之时，它们可以由不同材料形成，从而提供预定的弹性响应特性。该材料，或者多种材料，可以选择为提供任意或所有弹性地可变形的对齐特征、相关部件、或者配合部件的预定弹性响应特性。预例如，定弹性响应特征可包括预定弹性模数。

如本文所使用，术语车辆不限于仅仅是汽车、卡车、货车或者运动型多用途车，但包括任意适宜的用于运输货物的自行走或者拖拽运输物。

现在参考图4到13，其记载了根据本发明弹性管对齐和连接特征其结构和功能的各种示例。

首先参考图4到8，将对根据本发明的弹性管对齐及连接系统100的工作原理详细说明。

多个相互隔开的弹性中空管对齐特征(用作阳对齐特征)102(之后简称为“弹性管”)设置在第一部件106的第一表面104上。如图5最佳所示，正常地弹性管102相对于第一表面104为直立的，其中相互间隔的成对弹性管设置在第一部件106的左端106a和右端106b处。每一弹性管102为管形，具有管壁102a。管壁102a限制出中空的柱体。该管壁102b为弹性的，优选地为硬弹性，其中管的形状，特别是其外表面区域，相应于压缩力是弹性地可逆返的，包括向着所施加的压缩力径向向内。每一弹性管102，特别是弹性管壁102a，包括至少一个管连接特征103(如，第一连接特征)，其选择性地与配合孔连接特征115(参考最好示出的图6-8，9及10A-10E)接合，该孔连接特征115与对齐特征一起被包含在第二部件114上，从而可选择性地使得第一部件106与第二部件114对齐并连接，且将这些部件相对彼此固定在预定方向上，特别是具有特定美学外观特性的方向，像第一和第二部件的相邻边缘之间的预定间隙，包括均匀的间隙空间。如上所述，任意适宜的弹性可变形材料可用于第一部件106、弹性管102以及管连接特征103，特别是那些形成到本文特征中的弹性可变形的材料。弹性管102和管连接特征103可以任意方式成形。弹性管102和管连接特征103可与第一部件106一体成型或者制造，或者它们两者可以先单独成型在一起再连接到第一部件上，或者它们独自整体成形再连接到第一部件。单独成型之时，它们可以由不同于第一部件106的材料形成，从而例如提供预定的弹性响应特性。该材料，或多种材料，可选择为提供第一部件106、弹性管102或管连接特征103中任一或者全部的预定弹性响应特性。预定弹性响应特征可包括，例如，预定弹性模数。

多个相互隔开的孔对齐特征(用作阴对齐特征)110(以下简称为“孔”)设置在第二部件114中，这些孔与多个弹性管102一一对应地定位；也即，每一弹性管被容纳到相应的孔中。因此，多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，这样每一弹性管被容纳到各自的孔中。尽管孔110显示为细长槽，很清楚的是，该孔形状可以为其他，像例如，细长孔、基本上圆形的孔，等。在实施方式中，限定出孔对齐特征102的入口开口分界面的孔壁116为斜面116a，其可包括所有形式的平的或者弯曲的斜面或其组合。孔壁116也是弹性的，优选地为硬弹性的，其中孔110的形状，特别是孔壁116和靠近该壁的可变形区域，是相应于压缩力弹性可逆的，包括通过相应弹性管102施加压缩力在其之上之时，径向向外指向的压缩力。每一孔110，特别是孔壁116，包括至少一个孔连接特征115(如，第二连接特征)，其与配合的管连接特征103选择性地接合，该管连接特征103被包含在第一部件106的弹性管102上，从而选择性地使得第一部件106与第二部件114对齐并连接，且使得这些部件相对于彼此固定在预定方向上，特别地这些方向具有预定的美学外观特性，像第一和第二部件的相邻边缘之间的预定间隙，包括均匀的间隙空间。上述用于第一部件106的所有材料和部件类型也可以用在第二部件114上。为第二部件114所选择的材料可以和第一部件106的材料相同或者不同。例如，第一部件106和第二部件114的弹性模数可以相同或者不同。弹性管102和管连接特征103可以任意方式成型。孔110和孔连接特征115可以与第二部件114一体成型或制造，或者它们一起形成于第二部件中，或者它们分别成型于第二部件中。孔110和孔连接特征115可形成为提供例如预定的弹性响应特性。该材料，或多种材料，可选择为提供第二部件114、孔110或孔连接特征115中任一或其所有的预定弹性响应特性。预定弹性特性可包括例如预定弹性模数。

如图10A-10E所示，在本文所公开的连接系统中，管连接特征103或孔连接特征115之一可包括设置在各自的弹性管102或孔110上的至少一个突起117或凹穴119或肩121。管连接特征103或孔连接特征115中其他一个可包括至少一个配合特征，分别包括凹穴119或者肩121或者突起117。例如，在一个实施方式中，管连接特征103为突起117，而孔连接特征115为配合的突起117或凹穴119或肩121。在另一实施方式中，孔连接特征115为突起117，且管连接特征103为配合的突起117或凹穴119或肩121。在又一个实施方式中，设置在每一弹性管上的管连接特征103包括突起117或凹穴119，且配合的孔连接特征115分别包括凹穴119或突起117。又在另一个实施方式中，管连接特征103包括设置在弹性管102上的突起，而孔连接特征115包括孔110的肩121。管连接特征103，包括了突起117或凹穴119，与弹性管102的连接端部123(可参考最佳示意的图10)间隔开。

如图10A-10E中每一都示出附图标记199所示，弹性管102的外侧壁其尺寸为与孔115的边缘硬性接触，因而保证管连接特征103与孔连接特征115的主动接合。

对于弹性管102，管的弹性变形包括每一管壁102a和管连接特征103，像设置在管壁或特征上的突起117、凹穴119、或肩，的弹性可逆弹性变形。对于孔110，孔弹性变形进一步包括每一孔壁116和孔连接特征103，像设置在孔壁或特征上的突起117或凹穴119或肩121，的弹性地可逆弹性变形。

突起117可具有任意适宜形状，包括任意适宜的向外突起轮廓。在一个实施方式中，弹性管102具有包含了突起117的管连接特征103，这些突起包括轴向向外弯曲的外表面125(如，见图10A)。这可包括任意适宜的轴向向外弯曲外表面125。在一个实施方式中，轴向向外弯曲外表面125包括具有部分地圆形表面的轮廓的表面，且更特别地这些表面具有半圆形的表面轮廓。在一个实施方式中，弹性管102具有包括突起117的管连接特征103，该突起包括向外倾斜的外表面，更特别地其为限定出突起117的分段式突起外表面的系列连接斜面，像大体上梯形的突起轮廓或者三角形突起轮廓(例如见图10D和10E)。

现在参考图11和12，每一个图都清楚记载了与槽孔110接合的弹性管102，该孔具有用220表示的定位主要轴线、用224表示的主要槽开口、以及用226表示的次级槽开口。如所示，弹性管102的外径230比槽孔110的次要槽开口226稍大，并在弹性管102和孔110之间生成有用的过盈配合，如234所示。第一和第二部件通过弹性管102的弹性地变形特性组装第一和第二部件期间，这个过盈配合234得到解决。同样如所示，弹性管102上的突起117与次要槽开口226形成了甚至更大的过盈配合，其同样在通过弹性管102的弹性地变形特性组装期间，这个过盈配合也得到了解决，且当第一和第二部件彼此已经完全组装好之时，为管连接特征103和孔连接特征115提供主动接合。

如图11和12所示，突起117，与弹性管102或孔110结合或者不结合使用，由于它们绕着弹性管和孔圆周延伸因而可大体上记载为圆周地延伸的突起，且如果是具有圆形截面的柱状或管状的特征，可包括圆周向延伸的突起。如图11所示，在一个实施方式中，圆周地延伸的突起绕着弹性管102或孔110，或两者，的整个圆周延伸，它们与管或者孔是整合在一起的。如图12所示，在其他实施方式中，圆周地延伸的突起绕着部件的弹性管102或孔110，或两者，的整个圆周延伸，它们与这些部件是整合在一起的。预定的部分，特别是它们在弹性管102或孔110，或两者上的数量和位置，将被选择为接合其他部件上的配合连接特征。例如，在一些实施方式中，位于弹性管或孔上的预定部分可绕着弹性管102或孔110的纵向轴线彼此呈180°定位。在一个实施方式中，预定部分包括至少两个圆周地间隔的弓形突起(图12)。在另一个实施方式中，预定部分包括两个圆周地间隔的弓形突起，位于弹性管或孔上的这些突起绕着弹性管102或孔110的纵向轴线彼此呈180°定位。圆周地间隔的弓形突起可具有任意适宜的弓形长度，并且与其他弓形突起隔开。在一个实施方式中，圆周地间隔的弓形突起具有延伸超过配合连接特征如配合凹穴或者肩，其接触部分的长度。

凹穴119可具有任意适宜形状，包括任意适宜的向内突起轮廓。在一个实施方式中，弹性管102具有包括凹穴119的管连接特征103，该凹穴包括轴向向内弯曲的外表面125(例如见图10B)。这可以包括任意适宜的轴向向内弯曲外表面125。在一个实施方式中，轴向向内弯曲外表面125包括具有部分地为圆形的表面轮廓，且更特别地这些表面具有半圆形的外表面。在一个实施方式中，弹性管102具有包括凹穴119的管连接特征103，这些凹穴包括向内倾斜的外表面，更特别地，一系列相邻的斜面限定出分段式的凹穴外表面125。在一个实施方式中，连接特征包括管连接特征103，这些特征包括设置在弹性管102上的凹穴119，而孔连接特征115包括被配置为与凹穴119配合的孔110其肩121。肩121还可以与被配置为与凹穴119配合(例如，见图10B)的突起117融合。

随着第一部件106和第二部件114配合起来，对齐特征，包括弹性管102和孔110，如本文所述固定它们的对齐。一旦对齐得以实现，管连接特征103和孔连接特征115选择性地接合，像借由压合，直到突起117接合配合凹穴119或肩121，这样第一部件106连接到第二部件114。连接特征可以定位在部件上，这样管连接特征103和孔连接特征115的选择性接合在第一部件106和第二部件114之间提供了夹紧力。例如，管连接特征103可沿着弹性管102在多个位置上定位，这样它们与相应的孔连接特征115的接合提供了夹紧力。当第一部件106和第二部件114都是车辆的部件时，这是非常有利的，因为夹紧力，和已经使得这些部件压紧接触的对齐特征其弹性变形一起，减少了部件振动或者相互嘎嘎作响的趋势，并因而提高了部件及部件所安装在其中的车辆的噪音、振动和粗糙性(NVH)。当第一和第二部件相互彼此配合之时，第一连接特征103和第二连接特征115的选择性接合也为第一部件106和第二部件114提供了坚固的组合，包括大于仅仅通过对齐特征实现的刚度，因为例如，第一部件和第二部件之间的夹紧力增加了组件的刚度。

第一部件106和第二部件114可为任意适宜的部件，且不限于车辆部件。在一个实施方式中，第一和第二部件106，114为机动车辆部件，且可包括车辆外部或内部部件，或其组合。

如图6所示，弹性管102的直径130超过了孔110的横截面132，然而随着每个弹性管被容纳到各自的孔中，弹性变形发生。如图5最好地示出，由于孔壁116的斜面116a，管壁102a的弹性变形局部地突显，其中孔壁接触表面116b和管壁102a之间提供有相对较小的接触区域(见图5)。由于孔壁和管壁之间的压缩力被限于孔壁接触表面的更小表面区域，因而提供了更大的压缩压力，例如见图5，7和8中的弹性变形136。

第一部件106和第二部件114的配合过程即顺利又轻易地进行，且可得益于具有逐渐增加的高度的锥形(较小)直径，例如在图6中对比性地示出了管壁102a的远端和近端端部102b，102c其远端和近端直径130a和130b。在这点上，当第一和第二部件达到最终配合之时，弹性管的锥度在孔截面上呈现出最大直径130b；进一步地，在管壁的远端102b处，锥度可表现出最小直径130a，这样弹性管开始进入到孔时可以轻易进入。

在第一部件106和第二部件114配合期间，每一弹性管102分别与其相应的孔110接合，其中随着弹性管穿入孔，就它们的位置和尺寸而言任意的制造方差通过发生在多个弹性管和孔上均匀发生的弹性变形而得到补偿。这一覆盖了多个弹性管和孔102，110的弹性均匀化在最终相对于彼此配合之时，在第一和第二部件106，114之间提供了精确的对齐，管连接特征103和孔连接特征114的选择性接合固定了预定的对齐，并使得部件保持为一个整体。

弹性均匀化在几何地分布的多个弹性管对齐特征102和孔对齐特征110之间提供了弹性变形，其中均匀的变形提供了精确的变形，制造方差被最小化为X_min，如上所述限定X_min＝X/√N，其中X为弹性管和孔对齐特征的制造方差，而N为弹性管和孔对齐特征的数量。

现在参考图6到8，将详细说明根据本发明的弹性管对齐系统100的操作。

如在图6可见，第一和第二部件106，114相互靠近接近线性对齐。接着参考图7，由于第一和第二部件106，114相互配合，它们之间的初始接触是藉由多个几何地间隔开的弹性管102一对一地穿入相应的孔110中而达到，这样第一和第二部件相互对齐。图8中该对齐是精确的，其中第一和第二部件106，114现已完全配合。该对齐是精确的，是因为相对于孔横截面而言弹性管的最大尺寸直径导致弹性变形，且这个弹性变形在多个几何地分布的弹性管上均匀地发生。当管连接特征103和孔连接特征115选择性地接合，精确对齐变得很明显，且两个部件之间的可见连接是A级精细度的。进一步固定的模式也可以用于进一步固定该连接，包括使得该连接变成固定连接，例如，弹性管的热熔、声波焊接等的使用。

弹性管102和管连接特征103及孔110和孔连接特征115可依靠在第一和第二部件106，114任一上，且确实，一些弹性管和一些孔可都出现在第一和第二部件上。通过示例，图8和图5相似，其中现在弹性管对齐系统100的特征在于，第一部件1061具有弹性管和孔，而类似地，第二部件1141也具有弹性管和孔。

此外，虽然优选为柱状弹性管，其形状也可以是非柱状的。例如，根据本发明的弹性管可具有三角螺纹形状，且会或者不会改变管壁的厚度。

从前述说明可以理解本发明的一些明显的方面。本发明：1)消除了与误差相关的制造方差，该误差是现有技术中双向或者四向定位方案中所出现的；2)藉由配合部件之间定位方差的弹性均匀化，减少现有技术中的制造方差；3)消除现有技术中出现的部件浮动；4)提供了过于限制的条件，这些条件减少了由于每一定位特征方差的均匀化造成的定位方差，且额外地使得连接坚固，同时在不需要使用额外紧固件的情况下将第一部件固定到第二部件上；5)提供更为精确的部件定位；且6)因为消除了弹性变形中的部件之间的嘎嘎作响，为配对的第一和第二部件提供坚固的组件。

也可以理解的是，虽然对某些示例性实施方式进行了说明，其他实施方式也在考虑中。

例如，本发明另一示例性实施方式包括用于精确配合并连接部件，特别是机动车辆部件，的弹性管对齐及连接系统，其中当配合及连接完成，阳和阴对齐特征之间不存在浮动(或空隙)，从而提供了具有坚固定位限制的精确对齐及连接，并且每次已对齐的配合及连接进展顺利且不费力。

根据本发明实施方式的弹性管对齐及连接系统基于弹性均匀化原理操作。多个几何地间隔开的弹性管(阳)对齐特征，和第一对齐特征设置在第一部件上，而多个一对一对应的孔(阴)对齐特征和第二连接特征提供于第二部件上，其中弹性管对齐特征具有超过孔对齐特征横截面的直径。然而，每一第一和第二部件可具有一些弹性管对齐特征和一些孔对齐特征，只要它们一对一相对应，这样它们可以相互接合。在第一部件与第二部件配合期间，每一弹性管对齐特征和第一连接特征分别于其相应的孔对齐特征和第二连接特征接合。由于弹性管对齐特征被容纳在孔对齐特征中，就弹性管和孔对齐特征，及第一连接特征和第二连接特征的位置和尺寸而言，任意的制造方差通过均匀化的、发生在弹性管和孔对齐特征之间的交界面处的弹性变形得到补偿，且也通过第一连接特征和第二连接特征得到补偿。发生在多个弹性管和孔对齐特征上的这个弹性均匀化相互配合的第一和第二部件之间提供了当它们相互配合时精确的对齐，而且该配合进行得顺利且轻易。

在另一个实施方式中，第一连接特征分别形成在弹性管对齐特征上，且足够小，使它们可以在模具锁模配置中成型。通过采用可弹性变形的设置，弹性管对齐特征能够承受弹性地弹性变形，第一连接特征分别与其第二连接特征接合之时，将在第一连接特征和第二连接特征之间保持硬性接触。

现有技术中阳和阴对齐特征所需要的误差，通过本文公开的根据本发明的实施方式可以消除，因为其依赖于独立紧固件的使用。尽管可采用独立紧固件来增强部件之间的连接，包括使得该连接变成固定连接，多个第一连接特征和第二连接特征因为部件相互配合而提供了部件的连接。此外，第一连接特征和第二连接特征可配置为提供部件的选择性释放连接或者拆分。由于对齐特征和连接特征利用了它们部件的弹性变形，第一连接特征和第二连接特征可被配置为使连接逆向，并使得部件可相互分离。

根据本发明的另一实施方式，藉由弹性管管壁的弹性压缩，弹性管对齐特征弹性地可变形，且第一连接特征和第二连接特征的至少之一也可以藉由管壁或孔之一的弹性变形而弹性地变形，其中该变形优选地为弹性可逆的。在示例性实施方式中，弹性管对齐特征与第一部件的预定表面成直立、垂直关系而连接(通常是一体式的)并包括第一连接部件，其可以是突起或者凹穴。进一步根据本发明的实施方式，可以，但不需要，对于孔对齐特征和第二连接特征来说，配置为与第一连接特征接合的凹穴或者突起，从而藉由孔对齐特征的孔壁其弹性膨胀实现弹性地变形，且该变形优选地是弹性可逆的。在另一个示例性实施方式中，孔对齐特征设置在第二部件上，通常为第二部件预定表面中的槽或者孔，其中弹性管对齐特征的直径超过孔对齐特征的横截面，然而弹性变形随着每一弹性管对齐特征分别容纳在孔对齐特征中而发生。配合及具有精确对齐的过程通常可以顺利地并轻易地执行。这可以通过弹性对齐特征的锥度(随着高度增加直径减少)增强，从而便于其初始进入到孔对齐特征中，且通过孔对齐特征的孔壁其斜面来增强，从而在孔壁和管壁的交界面处以及第一和第二连接特征的交界面处局部地出现弹性变形。然而，如下面将进一步说明，孔对齐特征的倾斜的孔壁比锥形弹性管对齐特征来说效果更好。

在操作中，随着第一和第二部件配合起来，它们之间的初始接触在多个几何地间隔开的弹性管对齐特征一对一地穿入相应孔对齐特征处出现。由于弹性管对齐特征的直径相对于孔对齐特征的横截面而言具有较大的尺寸，它们之间的交界面处发生弹性变形，且这个变形在多个弹性管对齐特征的几何分布上是均匀的。当第一和第二部件完全配合起来该对齐变得精确，因为当第一和第二部件已经达到最终配合之时，弹性管对齐特征的锥化提供了相对于孔对齐特征横截面而言最大的直径。

据此，本发明的实施方式提供了用于配合部件的弹性管对齐及连接模式，其中当配合完成之时，弹性管对齐特征和孔对齐特征之间缺乏空隙，从而因此提供了精确的对齐及连接，同时该配合进展的顺利且不费力。

如前所述，第一连接特征分别形成在弹性管对齐特征上，且足够小，它们可以在模具锁模配置中成型。适于形成具有较小第一连接特征的弹性管的示例制造过程为单轴线注模机，其具有形成弹性管中空内部的中心销，且在弹性管至少部分地固化之后可以缩回，因而使得弹性管可接着从模具中通过管壁弹性地排出，并且因为第一连接特征清除了形成第一连接特征的模具细部，弹性管可逆地向内变形。这样的注模机，没有二级离轴滑动动作，是获得本文所公开益处的经济制造方法。

参考图13，本发明还包括用于在配合期间，精确地对齐及连接汽车，或其他结构的部件的方法500。方法500包括510提供第一部件106和520提供第二部件114，其中第一或第二部件提供有形成于其中的多个直立弹性管102和多个孔110，如本文所公开，其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，这样每一弹性管可变形地、接触地及配合地接合到各自的孔中，多个直立弹性管具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征之一，且第一或第二连接特征中另一个具有设置在其上的相应多个孔，第一连接特征选择性地与第二连接特征接合。该方法还包括530通过将部件压合在一起而将第一部件与第二部件配合，其中压合期间第一部件通过被容纳到对应孔的每一弹性管与第二部件对齐。该方法进一步包括540使得每一弹性管102和其孔110之间的交界面弹性变形。仍然进一步地，该方法包括550在多个弹性管102上弹性地使得弹性变形均匀化，这样在配合上，第一部件106在第二部件114上的精确定位便可获得。还是再进一步地，该方法包括560在压合期间通过选择性地接合第一连接特征和它们的第二连接特征而使得第一部件106和第二部件114连接。根据方法500，510提供第一部件106和520提供第二部件114，弹性管和孔的尺寸及位置的制造方差发生，其中制造方差具有平均长度X，且其中所述弹性均匀化步骤提供了长度为X_min的减少了的制造方差，而X_min＝X/√N，其中N为弹性管102的数量，且其中配合530和连接560，提供了第一部件106相对于第二部件114的预定定位。

虽然本发明已经参考示例性实施方式进行了说明，本领域技术人员可以理解的是，可以进行各种变化，且等同方式也适于替换其中的元件，而不会偏离本发明的范围。此外，可以进行很多的改良，以调整特定目的或者材料适应本发明的教导，而不会偏离其基本的精神。因此，本发明不限于所公开的特定实施方式，但是本发明将包括了落入应用范围内的所有实施方式。

Claims (10)

1.一种用于相互对齐部件的弹性管对齐及连接系统，包括：

第一部件；

第二部件；

连接到第一和第二部件的至少一个的多个直立、轴向延伸弹性管，每个弹性管具有管壁；

形成在第一和第二部件的至少一个中的多个孔，每个孔具有孔壁；

多个第一连接特征，其设置在多个直立弹性管或者多个孔上；

多个相应的第二连接特征，其设置在多个直立弹性管或者多个孔的另一个上；

其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，使得每个弹性管可被容纳在各自的孔中；

其中当每个弹性管被容纳在各自的孔中时，弹性变形发生在管壁和孔壁之间的交界面处，其中弹性变形响应于具有大于其各自的孔的横截面的直径的每个管壁；

其中弹性变形在多个弹性管上弹性均匀化，使得第一部件相对于第二部件精确地定位；及

其中第一连接特征和相应的第二连接特征可选择性地接合，以将第一部件连接到第二部件。

2.根据权利要求1所述的弹性管对齐及连接系统，其中设置在每个弹性管上的第一连接特征或者第二连接特征包括突起或者凹穴。

3.根据权利要求2所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起或者凹穴远离弹性管的连接端与其间隔。

4.根据权利要求1所述的弹性管对齐及连接系统，其中弹性变形包括每个管壁以及设置在其上的第一连接特征或第二连接特征的有弹力地可逆弹性变形。

5.根据权利要求1所述的弹性管对齐及连接系统，其中弹性变形进一步包括每个孔壁以及设置在其上的第一连接特征或第二连接特征的有弹力地弹性变形。

6.根据权利要求2所述的弹性管对齐及连接系统，其中第一连接特征包括设置在弹性管上的突起，第二连接特征包括孔的肩部。

7.根据权利要求6所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起包括轴向弯曲的外表面。

8.根据权利要求7所述的弹性管对齐及连接系统，其中该轴向弯曲的外表面包括半圆形的表面轮廓。

9.根据权利要求6所述的弹性管对齐及连接系统，其中突起包括倾斜外表面。

10.一种在配合操作过程中精确对齐并连接机动车辆部件的方法，该方法包括：

提供第一车辆部件；

提供第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件的任一个提供有多个直立弹性管以及在管中形成有多个孔，其中多个孔与多个弹性管的几何分布呈配合关系地几何分布，使得每个弹性管可配合地接合到各自的孔中，多个直立弹性管具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征之一，相应的多个孔具有设置在其上的第一连接特征或第二连接特征中的另一个，第一连接特征可选择性地与第二连接特征接合；

通过将部件压在一起而使第一车辆部件与第二车辆部件配合，其中在压的过程中，通过使每个弹性管容纳在其各自的孔中而使第一车辆部件与第二车辆部件对齐；

每个弹性管和其各自的孔之间的交界面发生弹性变形；

在多个弹性管上弹性地均匀化该弹性变形，使得在配合时，第一车辆部件相对于第二车辆部件的精确定位出现，且

通过使第一连接特征和它们各自的第二连接特征选择性地接合，在压的过程中，将第一部件连接到第二部件。

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