CN104100615A - 弹性夹扣保持机构和以弹性夹扣保持机构配合结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及弹性夹扣保持机构和以弹性夹扣保持机构配合结构的方法。弹性夹扣保持机构包括具有主部的第一结构。还包括第二结构，其具有多个接收孔眼，其中所述第二结构被构造成与所述第一结构配合。进一步包括从所述主部伸出的多个可弹性变形夹扣，所述多个可弹性变形夹扣中的每个包括颈部和头部，其中所述多个可弹性变形夹扣被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在所述颈部附近弹性地变形。
Description
技术领域
本发明涉及结构配合机构，并且更特别地涉及弹性夹扣保持机构，以及以弹性夹扣保持机构进行结构配合的方法。
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，弹性夹扣保持机构包括具有主部的第一结构。还包括第二结构，其具有多个接收孔眼，其中所述第二结构被构造成与所述第一结构配合。进一步包括从所述主部伸出的多个可弹性变形夹扣，所述多个可弹性变形夹扣中的每个包括颈部和头部，其中所述多个可弹性变形夹扣被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在所述颈部附近弹性地变形。
在另一示例性实施例中，提供了以弹性夹扣保持机构进行结构配合的方法。所述方法包括：将第一部件的多个可弹性变形夹扣插入第二部件的多个接收孔眼中，其中所述多个可弹性变形夹扣包括颈部和头部。所述方法还包括：使所述颈部与所述多个接收孔眼接触，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，其中在到达所述多个可弹性变形夹扣的完全接合位置时，在所述第一部件与所述第二部件之间建立装配对齐。所述方法进一步包括：在与所述多个接收孔眼接触时使所述颈部弹性变形。所述方法再进一步包括：对遍及所述多个可弹性变形夹扣的弹性变形进行弹性平均，以应对所述多个可弹性变形夹扣的位置波动。
本公开还提供以下技术方案：
1. 一种弹性夹扣保持机构，包括：
第一结构，具有主部；
第二结构，具有多个接收孔眼，其中所述第二结构被构造成与所述第一结构配合；和
从所述主部伸出的多个可弹性变形夹扣，所述多个可弹性变形夹扣中的每个包括颈部和头部，其中所述多个可弹性变形夹扣被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在所述颈部附近弹性地变形。
2. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，进一步包括：所述第一结构的完全接合位置，其中所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形夹扣与所述多个接收孔眼之间的接触干涉，其中所述多个可弹性变形夹扣的变形量相对于彼此在总体上被平均。
3. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣被操作地联接至所述主部。
4. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣与所述主部一体地形成。
5. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣中的至少一个夹扣相对于其余多个可弹性变形夹扣大致正交地取向。
6. 如技术方案5所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述至少一个夹扣相对于其余多个可弹性变形夹扣沿着所述主部居中地设置。
7. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣包括第一夹扣部分和第二夹扣部分。
8. 如技术方案7所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述第一夹扣部分包括具有第一头部壁和第一颈部壁的第一壁，并且其中所述第二夹扣部分包括具有第二头部壁和第二颈部壁的第二壁。
9. 如技术方案8所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个接收孔眼包括第一接合表面和第二接合表面，所述第一夹扣部分被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在第一界面和第二界面处弹性地变形，其中所述第一界面定位成邻近所述第一壁和所述第一接合表面，并且其中所述第二界面定位成邻近所述第二壁和所述第二接合表面。
10. 如技术方案7所述的弹性夹扣保持机构，进一步包括：设置在所述第一夹扣部分与所述第二夹扣部分之间的凹部。
11. 如技术方案8所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个接收孔眼包括被构造成接触所述第一头部壁的第一倒角部分和被构造成接触所述第二头部壁的第二倒角部分，其中所述第一头部壁和所述第二头部壁包括与所述第一倒角部分和所述第二倒角部分相对应的渐缩表面。
12. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，进一步包括：颈部宽度和接收孔眼宽度，其中所述颈部宽度大于所述接收孔眼宽度。
13. 如技术方案12所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述颈部宽度由第一颈部壁与第二颈部壁之间的距离限定出，并且其中所述接收孔眼宽度由所述多个接收孔眼的第一接合表面与第二接合表面之间的距离限定出。
14. 如技术方案1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述弹性夹扣保持机构包括交通工具部件。
15. 如技术方案14所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述第一部件包括交通工具本体侧模制结构，并且其中所述第二部件包括交通工具片状金属结构。
16. 一种以弹性夹扣保持机构进行结构配合的方法，包括：
将第一部件的多个可弹性变形夹扣插入第二部件的多个接收孔眼中，其中所述多个可弹性变形夹扣包括颈部和头部；
使所述颈部与所述多个接收孔眼接触，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，其中在到达所述多个可弹性变形夹扣的完全接合位置时，在所述第一部件与所述第二部件之间建立装配对齐；
在与所述多个接收孔眼接触时使所述颈部弹性变形；以及
对遍及所述多个可弹性变形夹扣的弹性变形进行弹性平均，以应对所述多个可弹性变形夹扣的位置波动。
17. 如技术方案16所述的方法，其中，使所述颈部弹性变形包括将第一夹扣部分和第二夹扣部分朝设置于其间的凹部进行压缩。
18. 如技术方案17所述的方法，其中，将多个可弹性变形夹扣部分插入多个接收孔眼中包括使所述第一夹扣部分和所述第二夹扣部分的向内渐缩部分与所述多个接收孔眼接触，其中所述向内渐缩部分有利于进入所述多个接收孔眼。
19. 如技术方案16所述的方法，其中，将多个可弹性变形夹扣插入多个接收孔眼中包括将所述多个可弹性变形夹扣中的至少一个以大致正交于其余多个可弹性变形夹扣的取向插入。
20. 如技术方案19所述的方法，其中，进行结构配合包括将交通工具本体侧模制结构配合至交通工具片状金属结构。
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是弹性夹扣保持机构的透视示意图；
图2是弹性夹扣保持机构的示意图；
图3是弹性夹扣保持机构的一部分的放大视图；并且
图4是流程图，示出了以弹性夹扣保持机构进行结构配合的方法。
具体实施方式
参考图1和2，示出了弹性夹扣保持机构(elastic clip retaining arrangement)10。弹性夹扣保持机构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。在一个实施例中，弹性夹扣保持机构10被采用在交通工具应用中，并且包括交通工具特征，比如交通工具本体模制组件。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。在比如用于汽车的交通工具本体模制组件等示例性实施例中，第一部件12包括交通工具本体侧模制结构，并且第二部件14包括用于接收交通工具本体侧模制结构的交通工具片状金属结构。
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，代替构成弹性夹扣保持机构10的两个部件，可以包括附加的层或部件。应该理解的是：弹性夹扣保持机构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。
第一部件12包括主部16，其具有主部壁18，所述主部壁18通常是大致平坦表面。第一部件12还包括多个可弹性变形夹扣20，其从主部壁18设置于其中的平面沿相对垂直的方向从主部16伸出。所述多个可弹性变形夹扣20被操作地联接至主部16，并且可以与主部16一体地形成。多个可弹性变形夹扣20中的每个包括颈部22和头部24。第二部件14包括多个接收孔眼25，其由第二部件壁27限定出，并被构造成在第一部件12与第二部件14配合时接合和接收多个可弹性变形夹扣20。
在示例性实施例中，多个可弹性变形夹扣20包括第一夹扣部分26和第二夹扣部分28，它们设置成紧邻，但彼此间隔开，由此在其间形成凹部30。如图所示，多个可弹性变形夹扣20中的至少一个设置成第一取向，而其余夹扣设置成第二取向。更具体地，多个可弹性变形夹扣20中的至少一个相对于其余夹扣大致正交地(orthogonally)取向。在所示示例中，居中设置的夹扣32取向在上述第一方向上，并相对于其余夹扣居中地定位。如将从以下描述变得清楚明了的，居中设置的夹扣32相对于第二部件14在第一方向比如前后方向上提供第一部件12的位置定位，而其余夹扣相对于第二部件14在第二方向上比如垂直地(如图1中看出)提供第一部件12的位置定位。如从本文的描述中将清楚明了的，夹扣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。与弹性夹扣保持机构10相关联的自对齐益处将在下面详细描述。此外，第一部件12的端部脱离第二部件14的趋势通过由多个可弹性变形夹扣20提供的“浮动”方面得到降低。
参考图3，示出的是第一部件12的多个可弹性变形夹扣20之一的放大剖视图，其与第二部件14的多个接收孔眼25之一接合。如以上指出的，夹扣包括第一夹扣部分26和第二夹扣部分28。尽管多个可弹性变形夹扣20在本文被图示和描述为两部分式分离部件，但是应该理解的是：夹扣可以是包括众多几何结构的单个夹扣特征，所述众多几何结构包括例如圆形。类似地，想到的是：多个接收孔眼25可以由替代几何结构形成，比如圆形，以对应于夹扣的几何结构。
在所示实施例中，多个可弹性变形夹扣20包括第一壁34和第二壁36，它们从主部壁18附近的第一端部38延伸至定位成远离第一端部38的第二端部40。在一示例性实施例中，第一壁34包括第一颈部壁42，其从第一端部38沿相对正交于主部壁18的取向延伸至中间肩部44。中间肩部44向外延伸离开第一颈部壁42。第一壁34还包括第一头部壁46，其从中间肩部44延伸至第一壁34的第二端部40。第一头部壁46设置成相对于第一颈部壁42成一定角度，并且更具体地说，成向内朝第二壁36渐缩的角度。第二壁36包括第二颈部壁48，其从第一端部38沿相对正交于主部壁18的取向延伸至第二壁36的中间肩部50。中间肩部50向外延伸离开第二颈部壁48。第二壁36还包括第二头部壁52，其从第二壁36的中间肩部50延伸至第二壁36的第二端部40。第二头部壁52设置成相对于第二颈部壁48成一定角度，并且更具体地说，成向内朝第一壁34渐缩的角度。延伸穿过夹扣的是凹部30，其在第一壁34与第二壁36之间从夹扣的第二端部40朝夹扣的第一端部38延伸。
如以上所描述的，多个接收孔眼25可以形成在第二部件壁27中，呈多种几何切口形式。在所示实施例中，矩形孔眼被示出为对应于多个可弹性变形夹扣20的颈部22。多个接收孔眼25包括第一接合表面62和第二接合表面64。第一接合表面62和第二接合表面64分别包括第一倒角部分61和第二倒角部分63，它们各自设置成邻近第二部件壁27。第一倒角部分61和第二倒角部分63包括斜切表面，并被构造成为多个可弹性变形夹扣20的第一壁34和第二壁36提供“引入”区域。第一倒角部分61和第二倒角部分63的众多角度是可想到的。
在第一部件12朝第二部件14平移时，第一部件12的多个可弹性变形夹扣20被定位并与第二部件14的多个接收孔眼25接合。第一头部壁46和第二头部壁52分别接合第一接合表面62和第二接合表面64，并且更具体地分别接合第一倒角部分61和第二倒角部分63。夹扣的第一部分26和第二部分28的后续平移导致第一部分26和第二部分28的弹性变形。根据第一部件12和第二部件14的特征的位置偏差，第一部分26和第二部分28中的一个或两个可能响应于由多个接收孔眼25的接合表面在第一壁34和第二壁36上施加的阻力而发生弹性变形。应该理解的是：第一部分26和第二部分28的弹性变形通过设置于第一部分26与第二部分28之间的凹部30的存在而被进一步促进。凹部30附近的材料空隙增强多个可弹性变形夹扣20在定位成邻近凹部30的区域中的柔性。
任何适当的可弹性变形材料都可以用于多个可弹性变形夹扣20。更具体地，可弹性变形材料被设置成与第一部分26和第二部分28相邻或一体化。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。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多个可弹性变形夹扣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。
第一壁34和第二壁36与多个接收孔眼25之间发生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。由于构成多个可弹性变形夹扣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。多个可弹性变形夹扣20向多个接收孔眼25中的进一步插入最终导致多个可弹性变形夹扣20的完全接合位置。随着夹扣插入接收孔眼中，第一头部壁46和第二头部壁52的接合导致第一部分26和第二部分28弹性变形并向内朝彼此悬垂，由此减小凹部30的体积。所示完全接合位置包括第一接合表面62与第一颈部壁42的接合，以及第二接合表面64与第二颈部壁48的接合。此外，在完全接合位置，中间肩部44、50与第二部件14接合。
在完全接合位置，通过分别定位在第一壁34、第二壁36与接合表面62、64之间的接触界面，实现了多个可弹性变形夹扣20与多个接收孔眼25之间的紧密的装配接合。这种状态通过将颈部宽度68(图3)定尺寸为大于接收孔眼宽度70(图2)而得到确保。颈部宽度68由第一颈部壁42与第二颈部壁48之间的距离限定出。接收孔眼宽度70由第一接合表面62与第二接合表面64之间的距离限定出。多个可弹性变形夹扣20与多个接收孔眼25之间的干涉在颈部附近引起弹性变形。材料的延展性减少与位置偏差相关联的问题。更具体地，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，多个可弹性变形夹扣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。
在所示实施例中，某些尺寸被标记出，以描述弹性夹扣保持机构10的有利尺寸关系。为了使第一部件12和第二部件14可从彼此移除，开口宽度A大于长度C和长度D之和乘以总体特征长度E加上F之和再除以长度F的比值。前述尺寸关系可以表示为以下：
再次参考图1和2，多个可弹性变形夹扣20的弹性变形使第一部件12与第二部件14之间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夹扣的过度约束状态抵消缝隙而得到消除。具体地，每个夹扣的位置偏差被其余夹扣抵消，以使每个其它夹扣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。
如在图4中且参考图1-3示出的，还提供了以弹性夹扣保持机构100进行结构配合的方法。弹性夹扣保持机构10更具体地说多个可弹性变形夹扣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包括将第一部件12的多个可弹性变形夹扣20插入(102)第二部件14的多个接收孔眼25中。所述方法还包括：使颈部22与多个接收孔眼25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，其中在到达多个可弹性变形夹扣20的完全接合位置时，在第一部件12与第二部件14之间建立装配对齐。所述方法进一步包括在接触(104)多个接收孔眼25时使颈部22弹性变形(106)。所述方法再进一步包括：对遍及多个可弹性变形夹扣20的弹性变形进行弹性平均(108)，以应对多个可弹性变形夹扣20的位置波动。
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 (10)
1. 一种弹性夹扣保持机构，包括：
第一结构，具有主部；
第二结构，具有多个接收孔眼，其中所述第二结构被构造成与所述第一结构配合；和
从所述主部伸出的多个可弹性变形夹扣，所述多个可弹性变形夹扣中的每个包括颈部和头部，其中所述多个可弹性变形夹扣被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在所述颈部附近弹性地变形。
2. 如权利要求1所述的弹性夹扣保持机构，进一步包括：所述第一结构的完全接合位置，其中所述完全接合位置包括所述多个可弹性变形夹扣与所述多个接收孔眼之间的接触干涉，其中所述多个可弹性变形夹扣的变形量相对于彼此在总体上被平均。
3. 如权利要求1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣被操作地联接至所述主部。
4. 如权利要求1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣与所述主部一体地形成。
5. 如权利要求1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣中的至少一个夹扣相对于其余多个可弹性变形夹扣大致正交地取向。
6. 如权利要求5所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述至少一个夹扣相对于其余多个可弹性变形夹扣沿着所述主部居中地设置。
7. 如权利要求1所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个可弹性变形夹扣包括第一夹扣部分和第二夹扣部分。
8. 如权利要求7所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述第一夹扣部分包括具有第一头部壁和第一颈部壁的第一壁，并且其中所述第二夹扣部分包括具有第二头部壁和第二颈部壁的第二壁。
9. 如权利要求8所述的弹性夹扣保持机构，其中，所述多个接收孔眼包括第一接合表面和第二接合表面，所述第一夹扣部分被构造成在与所述多个接收孔眼接触时在第一界面和第二界面处弹性地变形，其中所述第一界面定位成邻近所述第一壁和所述第一接合表面，并且其中所述第二界面定位成邻近所述第二壁和所述第二接合表面。
10. 一种以弹性夹扣保持机构进行结构配合的方法，包括：
将第一部件的多个可弹性变形夹扣插入第二部件的多个接收孔眼中，其中所述多个可弹性变形夹扣包括颈部和头部；
使所述颈部与所述多个接收孔眼接触，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，其中在到达所述多个可弹性变形夹扣的完全接合位置时，在所述第一部件与所述第二部件之间建立装配对齐；
在与所述多个接收孔眼接触时使所述颈部弹性变形；以及
对遍及所述多个可弹性变形夹扣的弹性变形进行弹性平均，以应对所述多个可弹性变形夹扣的位置波动。
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