CN104100613B - 用于可配合部件的弹性保持组件及组装方法 - Google Patents

用于可配合部件的弹性保持组件及组装方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于可配合部件的弹性保持组件及组装方法。用于可配合部件的弹性保持组件包括具有第一表面的第一部件。还包括第二部件，其具有第二表面和第三表面，其中所述第二部件被构造成与所述第一部件配合。进一步包括接收特征，其形成在所述第二部件的接合侧附近，并限定出销周缘表面。再进一步包括可弹性变形销，其被操作地联接至所述第一表面并延伸离开所述第一表面，其中所述可弹性变形销由可弹性变形材料形成，以在与所述接收特征接触时在所述销周缘表面附近弹性地变形。

Description

用于可配合部件的弹性保持组件及组装方法
技术领域
本发明涉及可配合部件，并且更特别地涉及用于可配合部件的弹性保持组件，以及组装可配合部件的方法。
背景技术
当前，待在制造工艺中配合在一起的部件基于部件之间的配合机构而受到位置波动的影响。一种常见机构包括通过2路和/或4路阳性对齐特征相对于彼此相互定位的部件，所述阳性对齐特征通常为尺寸较小的结构，其被接收到相应的尺寸较大的阴性对齐特征中，比如呈开口或槽形式的孔眼。替代地，可以采用双面胶带、胶粘剂或焊接工艺来配合零部件。与确切配合机构无关，在对齐特征的至少一部分之间存在间隙，其被预定为与作为加工(或制造)偏差的结果而产生的配合特征的预期尺寸和位置波动公差匹配。作为结果，配合部件之间的显著位置波动的发生是有可能的，其可能造成存在非所需地大的且变化的缝隙以及其它方面的配合不良。对齐和附接特征之间的间隙可能导致配合部件之间的相对运动，其造成品质感觉差。附加的非所需影响可能包括例如配合部件的吱吱声和咯咯声(squeaking and rattling)。
发明内容
在一个示例性实施例中，用于可配合部件的弹性保持组件包括具有第一表面的第一部件。还包括第二部件，其具有第二表面和第三表面，其中所述第二部件被构造成与所述第一部件配合。进一步包括接收特征，其形成在所述第二部件的接合侧附近，并限定出销周缘表面。再进一步包括可弹性变形销，其被操作地联接至所述第一表面并延伸离开所述第一表面，其中所述可弹性变形销由可弹性变形材料形成，并被构造成在与所述接收特征接触时在所述销周缘表面附近弹性地变形。
在另一示例性实施例中，提供了组装可配合部件的方法。所述方法包括将第一部件的可弹性变形销插入第二部件的接收特征中，其中所述可弹性变形销包括销周缘，并且所述接收特征包括接收特征周缘。所述方法还包括使所述可弹性变形销的销周缘表面与所述接收特征接触，以在所述第一部件与所述第二部件之间施加接触干涉状态。所述方法进一步包括在接触所述接收特征时在所述销周缘表面附近使所述可弹性变形销弹性变形。
本公开还提供以下技术方案：
1. 一种用于可配合部件的弹性保持组件，包括：
第一部件，具有第一表面；
第二部件，具有第二表面和第三表面，其中所述第二部件被构造成与所述第一部件配合；
接收特征，形成在所述第二部件的接合侧附近，并限定出销周缘表面；和
可弹性变形销，被操作地联接至所述第一表面并延伸离开所述第一表面，其中所述可弹性变形销由可弹性变形材料形成，并被构造成在与所述接收特征接触时在所述销周缘表面附近弹性地变形。
2. 如技术方案1所述的弹性保持组件，其中，所述接收特征包括从所述接合侧向内延伸的切口。
3. 如技术方案1所述的弹性保持组件，其中，所述接收特征包括槽部和销保持部。
4. 如技术方案3所述的弹性保持组件，其中，所述槽部由第一边缘和第二边缘限定出，并且其中所述槽部从所述接合侧延伸至颈部区域。
5. 如技术方案4所述的弹性保持组件，其中，所述第一边缘和所述第二边缘各自从所述接合侧朝彼此渐缩至所述颈部区域。
6. 如技术方案4所述的弹性保持组件，其中，所述可弹性变形销包括销宽度，并且其中所述颈部区域包括小于所述销宽度的颈部宽度。
7. 如技术方案3所述的弹性保持组件，其中，所述销保持部包括接收特征周缘表面，其具有与所述销周缘表面的销几何结构大致相对应的接收特征周缘几何结构。
8. 如技术方案1所述的弹性保持组件，其中，所述可弹性变形销包括销部和头部。
9. 如技术方案8所述的弹性保持组件，其中，所述销部包括实心管状构件。
10. 如技术方案8所述的弹性保持组件，其中，所述销部包括空心管状构件。
11. 如技术方案8所述的弹性保持组件，其中，所述头部被设置成在所述第二部件的第三表面附近与所述接收特征处于接触干涉，并且其中所述销部被设置成处于拉伸的伸长的状态。
12. 如技术方案1所述的弹性保持组件，进一步包括：至少一个支脚，其从所述第一部件的第一表面和所述第二部件的第二表面中的至少一个伸出。
13. 如技术方案1所述的弹性保持组件，进一步包括：
多个可弹性变形销，其被操作地联接至所述第一部件；和
多个接收特征，由所述第二部件限定出，并被构造成接收所述多个可弹性变形销。
14. 如技术方案13所述的弹性保持组件，进一步包括：所述第一部件的完全接合位置，其中所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形销中的每个的销周缘表面与所述接收结构之间的接触干涉，其中所述多个可弹性变形销的变形量在总体上被平均。
15. 如技术方案1所述的弹性保持组件，其中，所述第一部件和所述第二部件各自包括汽车部件。
16. 如技术方案15所述的弹性保持组件，其中，所述第一部件包括仪表板，并且所述第二部件包括扰流器。
17. 一种组装可配合部件的方法，包括：
将第一部件的可弹性变形销插入第二部件的接收特征中，其中所述可弹性变形销包括销周缘，并且所述接收特征包括接收特征周缘；
使所述可弹性变形销的销周缘表面与所述接收特征接触，以在所述第一部件与所述第二部件之间施加接触干涉状态；以及
在接触所述接收特征时在所述销周缘表面附近使所述可弹性变形销弹性变形。
18. 如技术方案17所述的方法，进一步包括：对遍及多个可弹性变形销的弹性变形进行弹性平均，其中在到达所述多个可弹性变形销的完全接合位置时，在所述第一部件与所述第二部件之间建立装配对齐。
19. 如技术方案17所述的方法，进一步包括：
使所述可弹性变形销的头部与所述第二部件的表面接合；以及
弯曲所述可弹性变形销的销部。
20. 如技术方案17所述的方法，进一步包括：
将所述第一部件插入至完全接合位置；
在所述可弹性变形销的销部与接收特征周缘表面之间接触干涉时，在第一方向和第二方向上保持所述第一部件；以及
在所述第二部件的表面附近在所述可弹性变形销的头部与所述接收特征之间接触干涉时，在第三方向上保持所述第一部件。
从下面对本发明的详细描述，在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点及其他特征和优点是显而易见的。
附图说明
其它特征、优点和细节只通过示例方式出现在下面对实施例的详细描述中，所述详细描述参考附图，附图中：
图1是交通工具的前端部的一部分的透视图；
图2是弹性保持组件的侧视立面图；
图3是图2的弹性保持组件的俯视平面图；
图4是弹性保持组件的另一实施例的局部剖视图；
图5是弹性保持组件的第二部件的引入部分的沿图3的线5-5所取的剖视图；并且
图6是流程图，示出了组装可配合部件的方法。
具体实施方式
参考图1-3，示出了弹性保持组件10。弹性保持组件10包括可配合部件，比如第一部件12和第二部件14，它们被构造成相对于彼此配合和对齐。在一个实施例中，弹性保持组件10被采用在交通工具应用中。然而，应该明白的是：这些部件可以关联于众多其它应用和工业，比如家用电器和航空航天应用等。在比如前述交通工具应用的示例性实施例中，第一部件12包括汽车仪表板，并且第二部件14包括汽车扰流器。
尽管被示出为特定几何结构，但是第一部件12和第二部件14可以被构造为无数的几何结构。与第一部件12和第二部件14的确切几何结构无关，第一部件12被构造成与第二部件14对齐和相适地配合，其将下面被详细描述。在一替代实施例中，代替构成弹性保持组件10的两个部件，可以包括附加或中间层或部件。应该理解的是：弹性保持组件10将被采用来在比如第一部件12和第二部件14等部件之间为彼此提供自对齐关系，同时还协助使部件彼此牢固地配合。还应该明白的是：该实施例可以沿着单侧或特定位置被使用，而其它弹性平均特征可以被采用在替代侧或位置上。
第一部件12包括主部16，其具有第一表面18，所述第一表面18通常是大致平坦表面。第一部件12还包括可弹性变形销20，其从第一表面18设置于其中的平面沿相对垂直的方向从主部16伸出。可弹性变形销20被操作地联接至主部16，并且可以与主部16一体地形成。可弹性变形销20包括销部22和头部24。第二部件14包括接收特征26，其作为切口部从接合侧28向内延伸，所述切口部被构造成在第一部件12与第二部件14配合时接合并接收可弹性变形销20。尽管提及的是单个可弹性变形销和单个接收特征，但是弹性保持组件10的实施例可以包括多个可弹性变形销和多个接收特征，如以下将详细描述的。
可弹性变形销20和接收特征26可以由众多想到的实施例形成。在示例性实施例中，可弹性变形销20的销部22被形成为相对管状构件，并且应该理解的是：销部22可以包括实心管状构件或具有空心部分的管状构件。可弹性变形销20的头部24由与销部22平滑地结合的球根状结构形成。头部24包括最大直径30，其大于销部22的销宽度32。
接收特征26包括凹槽状切口，其包括槽部34，所述槽部34从接合侧28向内延伸，并由第一边缘36和第二边缘38限定出。第一边缘36和第二边缘38各自从接合侧28延伸至颈部区域40。随着第一边缘36和第二边缘38从接合侧28朝颈部区域40向内延伸，各自向内朝彼此以及朝轴线42成一定角度。接收特征26还包括销保持部44，其设置在第二部件14的位于槽部34的径向内侧的位置处，定位成紧邻颈部区域40。销保持部44由销保持部表面46(也可以被称为接收特征周缘表面)限定出，其在几何学上大致对应于可弹性变形销20的销部22。接收特征26有效地形成从第二表面47延伸穿过第二部件14至第三表面49的开口。
如从本文的描述中将清楚明了的，销的可弹性变形性质结合以上描述的特定取向会促进第一部件12相对于第二部件14的精确对齐，方法是应对因制造工艺而固有地存在的第一部件12和第二部件14的保持和/或定位特征的位置波动。与弹性保持组件10相关联的自对齐益处将在下面详细描述。
第一部件12的可弹性变形销20在第一部件12朝第二部件14平移时(或反之亦然)，被定位并与第二部件14的接收特征26接合。这样，在可弹性变形销20与接收特征26接合时，第一部件12被压入装配到第二部件14中。更具体地，销部22的销周缘表面48在处于接合侧28与颈部区域40之间(即，处于槽部34内)的位置处与第一边缘36和第二边缘38接合。后续平移导致销部22的弹性变形。具体地，颈部区域40包括颈部宽度，其小于销宽度32，由此确保销部22与接收特征26之间的接触。销部22的弹性变形可以通过包括空心销部22的实施例进一步得到促进。空心部分附近的材料空隙增强销部22的柔性。不管销部22是实心还是空心的，销部22都被进一步平移穿过颈部区域40并进入销保持部44中。
任何适当的可弹性变形材料都可以用于可弹性变形销20。术语“可弹性变形”是指部件或包括部件特征在内的部件的一些部分包含具有通常的弹性变形特性的材料，其中所述材料被构造成响应于作用力的施加在其形状、尺寸或两者上经受弹性可逆的变化。导致材料的弹性可逆或弹性变形的作用力可以包括拉伸、压缩、剪切、弯曲或扭转作用力、或这些作用力的各种组合。可弹性变形材料可以呈现出：线性弹性变形，例如根据虎克定律描述的弹性变形；或非线性弹性变形。
可以至少部分地形成这些部件的材料的众多示例包括各种金属、聚合物、陶瓷、无机材料或玻璃、或前述材料中任意种的复合材料、或其任何其它组合。大量复合材料被设想到，包括各种填充聚合物，包括玻璃、陶瓷、金属和无机材料填充聚合物，特别是玻璃、金属、陶瓷、无机或碳纤维填充聚合物。可以采用任何适当的填料形态，包括所有形状和尺寸的颗粒或纤维。更具体地，可以使用任意适当类型的纤维，包括连续和不连续的纤维、织造和非织造的布料、毛毡或亚麻短纤维(tow)、或其组合。可以使用任何适当的金属，包括钢、铸铁、铝、镁或钛的各种牌号和合金、或其复合材料、或其任何其它组合。聚合物可以包括热塑性聚合物或热固性聚合物、或其复合材料、或其任何其它组合，包括宽范围的共聚物和聚合物共混物。适当聚合物的示例包括乙缩醛(例如，POM)。在一个实施例中，优选的塑料材料是这样一种塑料材料，其具有弹性性能，以便弹性变形而不产生裂纹，例如，包括以下成分的材料：丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物、更特别是聚碳酸酯ABS聚合物共混物(PC/ABS)，比如ABS丙烯酸。材料可以呈任何形式，并且由任何适当的工艺形成或制造，包括冲压或成型金属、复合材料或其它片材、锻件、挤出件、压制件、铸件、或模制件和类似物，用以包括在本文中描述的可变形特征。一种材料或多种材料可以被选择来提供可弹性变形销20的预定弹性响应特性。预定弹性响应特性可以包括例如预定弹性模量和/或摩擦系数。
销部周缘表面48与接收特征26之间接合之处的确切位置将根据由制造因素造成的位置偏差而变化。由于构成可弹性变形销20的弹性材料的可弹性变形性能，初始接合位置的关键性被降低。可弹性变形销20向接收特征26中的进一步插入最终导致可弹性变形销20的完全接合位置。在完全接合位置，通过销部周缘表面48与保持部表面46之间的接触界面，实现了可弹性变形销20与接收特征26之间的紧密装配接合。这种状态通过将销周缘定尺寸为大于保持特征周缘而得到确保。销部22与保持部表面46之间的干涉在销部周缘表面48附近引起弹性变形。材料的延展性减少与位置偏差相关联的问题。更特别地，比起通常在围绕插入件的周缘的部分处在插入件与接收结构之间导致缝隙的刚性插入件，可弹性变形销20有利地发生变形来维持第一部件12与第二部件14的对齐，同时还降低或消除与制造挑战相关联的缝隙。该组件还有利地减少机械紧固件比如附接部件所需的螺纹紧固件的数量，由此降低成本和部件降级。
销部22的弹性变形还可以作为弯曲变形而发生，以进一步增强配合部件之间的弹性平均。与如以上描述的销部22的压缩以及如以下详细描述的销部22的拉伸一样，销部22的弯曲通过在需要弯曲销部22的方向上允许顺应性来应对位置波动并提供弹性平均。
参考图2-4，除了在可弹性变形销20的销部22与接收特征周缘表面46之间接触干涉时在第一方向50和第二方向52上保持第二部件14之外，在完全接合位置，第二部件14在第三方向54上也被保持。通过在可弹性变形销20的头部24与第二部件14的第三表面49之间施加接触干涉状态，来实现在第三方向54中进行保持。可以包括引入区域89(图5)，来促进头部24在第三表面49附近的插入。第一部件12的第一表面18与第二部件14的第二表面47之间的接触可以通过被称为支脚56的中间结构构件来完成，所述支脚56被操作地联接至第一表面18和/或第二表面47。第一部件12朝第二部件14以及进入第二部件14中的平移导致在支脚56附近与彼此的接触。可弹性变形销20的销部22的长度被定大小为确保第二部件14的第三表面49与第一部件12的头部24的接合，以实现以上提及的接触干涉。具体地，可弹性变形销20被构造成在插入期间弹性地拉伸。在接合时，头部24弹性变形，以实现紧密的装配接合，以及相对于第三方向54保持第二部件14，由此将可弹性变形销20置于张紧状态。在拉伸的张紧状态中，销部22可能在第一表面18与第二表面47之间在支脚56附近变形。该变形的一个示例被示出为“S形”曲线部，其应对部件的位置波动(图4)。
第一部件12可以包括多个可弹性变形销20，同时第二部件14可以包括多个接收特征34。多个接收特征被定位成以上面详细描述的方式相应地接收相应的销。多个可弹性变形销的弹性变形使第一部件12与第二部件14的任何位置误差弹性地平均化。换言之，原本由于与第一部件12和第二部件14的一些部分或部段特别是定位和保持特征相关联的位置误差而存在的缝隙通过以其它可弹性变形销的过度约束状态抵消缝隙而得到消除。具体地，每个销和/或接收特征的位置偏差被其余的销抵消，以使每个销的位置偏差在总体上平均化。弹性平均提供配合部件之间的界面的弹性变形，其中平均变形提供精确对齐，制造位置偏差被最小化为Xmin，其由Xmin=X√N限定出，其中X是配合部件的定位特征的制造位置偏差，而N是所插入特征的数量。为了获得弹性平均，可弹性变形部件被构造成具有至少一个特征及其接触表面，其被过度约束，并提供与另一部件的配合特征及其接触表面的干涉配合。过度约束状态和干涉配合使所述至少一个特征或所述配合特征或两特征中的至少一者弹性可逆地(弹性地)变形。部件的这些特征的弹性可逆性质允许部件的可重复插入和撤回，其促进它们的组装和拆卸。部件的位置偏差可能导致不同作用力被施加在接触表面的一些区域之上，这些区域在部件被插入处于干涉状态的期间被过度约束和接合。应该理解的是：可以相对于部件的周缘的长度来使单个插入部件弹性地平均化。弹性平均的原理在共同拥有的共同未决的美国专利申请No. 13/187,675中有详细描述，其公开内容通过引用整体并入本文。以上公开的实施例提供将与上述弹性平均原理不兼容的现有部件转换为确实会促进弹性平均的组件的能力以及与之相关联的益处。
如图6中示出的，并且参考图1-5，还提供了组装可配合部件的方法100。弹性保持组件10更具体地说可弹性变形销20的可弹性变形性质已经在前面被描述了，从而不必更详细地描述特定的结构部件。方法100包括将可弹性变形销20插入(102)接收特征26中。方法100还包括使销周缘表面48与接收特征26接触(104)以在第一部件12与第二部件14之间施加接触干涉状态。方法100进一步包括在接触(104)接收特征26时在销周缘表面48附近使可弹性变形销20弹性变形(106)。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员应该明白的是：在不背离本发明的范围的情况下，可以做出各种变化，并且等同方案可以被用来替代其构成要素。另外，可以进行多种修改以将特定情形或者材料适应于本发明的教导，而不背离本发明的实质范围。因此，希望的是本发明不受限于所公开的特定实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (18)

1.一种用于可配合部件的弹性保持组件，包括：
第一部件，具有第一表面；
第二部件，具有第二表面和第三表面，其中所述第二部件被构造成与所述第一部件配合；
接收特征，形成在所述第二部件的接合侧附近，并限定出销周缘表面；和
可弹性变形销，被操作地联接至所述第一表面并延伸离开所述第一表面，其中所述可弹性变形销由可弹性变形材料形成，并被构造成在与所述接收特征接触时在所述销周缘表面附近弹性地变形，以促进所述第一部件相对于所述第二部件的精确对齐，
其中，所述可弹性变形销包括销部和头部，所述头部被设置成在所述第二部件的第三表面附近与所述接收特征处于接触干涉，并且其中所述销部被设置成处于拉伸的伸长的状态。
2.如权利要求1所述的弹性保持组件，其中，所述接收特征包括从所述接合侧向内延伸的切口。
3.如权利要求1所述的弹性保持组件，其中，所述接收特征包括槽部和销保持部。
4.如权利要求3所述的弹性保持组件，其中，所述槽部由第一边缘和第二边缘限定出，并且其中所述槽部从所述接合侧延伸至颈部区域。
5.如权利要求4所述的弹性保持组件，其中，所述第一边缘和所述第二边缘各自从所述接合侧朝彼此渐缩至所述颈部区域。
6.如权利要求4所述的弹性保持组件，其中，所述可弹性变形销包括销宽度，并且其中所述颈部区域包括小于所述销宽度的颈部宽度。
7.如权利要求3所述的弹性保持组件，其中，所述销保持部包括接收特征周缘表面，其具有与所述销周缘表面的销几何结构大致相对应的接收特征周缘几何结构。
8.如权利要求1所述的弹性保持组件，其中，所述销部包括实心管状构件。
9.如权利要求1所述的弹性保持组件，其中，所述销部包括空心管状构件。
10.如权利要求1所述的弹性保持组件，进一步包括：至少一个支脚，其从所述第一部件的第一表面和所述第二部件的第二表面中的至少一个伸出。
11.如权利要求1所述的弹性保持组件，进一步包括：
多个可弹性变形销，其被操作地联接至所述第一部件；和
多个接收特征，由所述第二部件限定出，并被构造成接收所述多个可弹性变形销。
12.如权利要求11所述的弹性保持组件，进一步包括：所述第一部件的完全接合位置，其中所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形销中的每个的销周缘表面与所述接收特征之间的接触干涉，其中所述多个可弹性变形销的变形量在总体上被平均。
13.如权利要求1所述的弹性保持组件，其中，所述第一部件和所述第二部件各自包括汽车部件。
14.如权利要求13所述的弹性保持组件，其中，所述第一部件包括仪表板，并且所述第二部件包括扰流器。
15.一种组装可配合部件的方法，包括：
将第一部件的可弹性变形销插入第二部件的接收特征中，其中所述可弹性变形销包括销周缘，并且所述接收特征包括接收特征周缘；
使所述可弹性变形销的销周缘表面与所述接收特征接触，以在所述第一部件与所述第二部件之间施加接触干涉状态；以及
在接触所述接收特征时在所述销周缘表面附近使所述可弹性变形销弹性变形，以促进所述第一部件相对于所述第二部件的精确对齐，
其中，所述可弹性变形销包括销部和头部，所述头部被设置成在所述第二部件的第三表面附近与所述接收特征处于接触干涉，并且其中所述销部被设置成处于拉伸的伸长的状态。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：对遍及多个可弹性变形销的弹性变形进行弹性平均，其中在到达所述多个可弹性变形销的完全接合位置时，在所述第一部件与所述第二部件之间建立装配对齐。
17.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
使所述可弹性变形销的头部与所述第二部件的表面接合；以及
弯曲所述可弹性变形销的销部。
18.如权利要求15所述的方法，进一步包括：
将所述第一部件插入至完全接合位置；
在所述可弹性变形销的销部与接收特征周缘表面之间接触干涉时，在第一方向和第二方向上保持所述第一部件；以及
在所述第二部件的表面附近在所述可弹性变形销的头部与所述接收特征之间接触干涉时，在第三方向上保持所述第一部件。
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