CN104514784A - 用于所配合部件的可维护的对准和自保持弹性构件及方法 - Google Patents

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CN104514784A CN201410500961.9A CN201410500961A CN104514784A CN 104514784 A CN104514784 A CN 104514784A CN 201410500961 A CN201410500961 A CN 201410500961A CN 104514784 A CN104514784 A CN 104514784A
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J.P.拉瓦尔
J.科隆波
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Abstract

一种用于配合的部件的可维护的自保持弹性构件包括具有至少一个突起的第一部件，所述至少一个突起具有围绕所述至少一个突起的外表面周向延伸的保持肋。还包括具有能弹性变形的至少一个梁的第二部件。进一步包括由所述能弹性变形的至少一个梁限定的至少一个孔口，所述至少一个孔口构造成在其中接纳所述至少一个突起并且具有比至少一个突起尺寸小的至少一个孔口尺寸，其中，所述能弹性变形的至少一个梁在所述至少一个突起与所述能弹性变形的至少一个梁的接合状态下弹性变形。

Description

用于所配合部件的可维护的对准和自保持弹性构件及方法
技术领域
本发明涉及配合在一起的部件，并且更具体地涉及用于配合部件的可维护（serviceable）的对准和自保持弹性构件以及将此类部件保持到彼此的方法。
背景技术
目前，将在制造过程中配合在一起的部件根据在部件之间的配合构件而经受位置变化。一种常见的构件包括由双向和/或四向公对齐特征相对于彼此互相定位的部件；接纳在呈开口和/或狭槽形式的诸如孔口的对应的尺寸偏大的母对齐特征中的通常尺寸偏小的公结构。备选地，可采用双面胶带、粘合剂或焊接过程来配合部件。不论精确的配合构件如何，在对齐特征的至少一部分之间都存在间隙，该间隙预定为匹配由制造(或加工)偏差导致的配合特征的预期尺寸和位置变化公差。结果，在配合的部件之间可能出现显著的位置变化，这可能促成不期望地较大且变化的间隙、或者说是较差的贴合性的存在。在对齐和附接特征之间的间隙可导致配合的部件之间的相对运动，这种相对运动可能有助于较差的感知质量。附加的不期望效应可包括例如配合的部件的嘎吱声和咔嗒声。
发明内容
在一个示例性实施例中，一种用于配合的部件的可维护的自保持弹性构件包括具有至少一个突起的第一部件，所述至少一个突起具有围绕所述至少一个能弹性变形的突起的外表面周向延伸的保持肋。还包括具有能弹性变形的至少一个梁的第二部件。进一步包括由所述能弹性变形的至少一个梁限定的至少一个孔口，所述至少一个孔口构造成在其中接纳所述至少一个突起并且具有比至少一个突起尺寸小的至少一个孔口尺寸，其中，所述能弹性变形的至少一个梁在所述至少一个突起与所述能弹性变形的至少一个梁的接合状态下弹性变形。
在另一个示例性实施例中，一种用于车辆的仪表板装饰组件的弹性保持组件包括第一装饰部件，该第一装饰部件具有从其延伸的管状突起，管状突起具有围绕该管状突起的外表面周向延伸的保持肋。还包括具有第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁的第二装饰部件。另外包括由第一和第二能弹性变形的梁限定的孔口，该孔口构造成接纳管状突起，其中，第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个在管状突起与第一和第二能弹性变形的梁的接合状态下弹性变形。
在又一个示例性实施例中，提供了一种保持仪表板装饰组件的配合的部件的方法。该方法包括将从第一装饰部件延伸的管状突起插入第二部件的孔口中，该孔口由第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁限定。该方法还包括在管状突起插入孔口时将管状突起与第一和第二能弹性变形的梁接合。该方法还包括在管状突起插入到完全接合状态时使第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个弹性变形。
本发明还包括如下方案：
1. 一种可维护的自保持弹性构件，用于所配合的部件，所述构件包括：
第一部件，其具有能弹性变形的至少一个突起，所述能弹性变形的至少一个突起具有围绕所述至少一个突起的外表面周向延伸的保持肋；
第二部件，其具有多个能弹性变形的梁；以及
至少一个孔口，其限定在所述能弹性变形的至少一个梁内，所述至少一个孔口构造成在其中接纳所述至少一个突起，并且具有比至少一个突起尺寸小的至少一个孔口尺寸，其中，所述能弹性变形的至少一个梁在所述至少一个突起与所述能弹性变形的至少一个梁的接合状态下弹性变形。
2. 根据方案1所述的可维护的自保持弹性构件，还包括多个能弹性变形的梁。
3. 根据方案2所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述多个能弹性变形的梁包括第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁。
4. 根据方案3所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一和第二能弹性变形的梁设置成彼此基本上平行。
5. 根据方案2所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述多个能弹性变形的梁包括第一能弹性变形的梁、第二能弹性变形的梁和第三能弹性变形的梁。
6. 根据方案5所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁限定三角形孔口。
7. 根据方案5所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁中的每一个设置成彼此成锐角。
8. 根据方案1所述的可维护的自保持构件，其中，所述至少一个突起包括实心圆柱形构件。
9. 根据方案1所述的可维护的自保持构件，其中，所述至少一个突起包括基本上刚性的管状构件。
10. 根据方案1所述的可维护的自保持构件，其中，所述至少一个突起包括能弹性变形的管状构件。
11. 根据方案1所述的可维护的自保持构件，其中，所述第一和第二部件包括用于车辆的仪表板装饰部件。
12. 根据方案1所述的可维护的自保持构件，其中，所述第一部件具有至少两个能弹性变形的突起，并且所述第二部件具有至少两个孔口。
13. 一种用于车辆的仪表板装饰组件的弹性保持组件，所述构件包括：
第一装饰部件，其具有从其延伸的管状突起，所述管状突起具有围绕所述管状突起的外表面周向延伸的保持肋；
第二装饰部件，其具有第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁；以及
孔口，其由所述第一和第二能弹性变形的梁限定，所述孔口构造成接纳所述管状突起，其中，所述第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个在所述管状突起与所述第一和第二能弹性变形的梁的接合状态下弹性变形。
14. 根据方案13所述的弹性保持组件，其中，所述第一和第二能弹性变形的梁设置成彼此基本上平行。
15. 根据方案13所述的弹性保持组件，还包括第三能弹性变形的梁，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁限定三角形孔口。
16. 根据方案15所述的弹性保持组件，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁中的每一个设置成相对于彼此成锐角。
17. 根据方案13所述的弹性保持组件，其中，所述管状突起包括基本上刚性的构件。
18. 根据方案13所述的弹性保持组件，其中，所述管状突起包括能弹性变形的构件。
19. 根据方案13所述的弹性保持组件，其中，所述孔口包括小于至少一个突起尺寸的尺寸。
20. 一种保持仪表板装饰组件的所配合部件的方法，所述方法包括：
将从第一装饰部件延伸的管状突起插入到第二部件的孔口中，所述孔口由第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁限定；
在将所述管状突起插入到所述孔口时，将所述管状突起与所述第一和第二能弹性变形的梁接合；以及
在所述管状突起插入到完全接合状态时，使所述第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个弹性变形。
当结合附图时，本发明的上述特征和优点及其它特征和优点从本发明的以下详细描述将变得更加显而易见。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在实施例的以下详细描述、参考附图的详细描述中，在附图中：
图1是弹性保持构件的第一部件的透视图；
图2是弹性保持构件的第二部件的第一实施例的透视图；
图3是处于接合状态的第一部件和第二部件的平面图；
图4是与第二部件接合的第一部件沿图3的线4-4截取的剖视图；
图5是与弹性保持构件的第二部件的第二实施例接合的第一部件的透视图；以及
图6是示出保持配合的部件的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，而并非意图限制本发明、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相同或对应的部分和特征。
图1和图2共同地示出了对准和保持构件10(图3)。保持构件10包括构造成彼此接合或配合的部件，例如，第一部件12和第二部件14。对准和保持构件10可与许多应用和行业相关联，例如家用电器和航空应用。在一个实施例中，对准和保持构件10被用于诸如汽车的车辆中。在汽车实施例中，对准和保持构件10可包括仪表板(IP)构件。可以设想各种IP构件，包括配合到另一个装饰部件的装饰部件或直接配合到仪表板的装饰部件。另外，各种徽章可采用本文所述对准和保持构件10的实施例。从本文的描绘可以理解，对准和保持构件10的实施例可以在受益于间隙的减小或消除的任何应用中使用，间隙可导致振动和噪声或较差的外观。
第一部件12(图1)包括主要部分16，其具有通常为基本上平的表面的第一表面18。第一部件12也包括突起20，突起20在与第一表面18所设置在的平面相对垂直的方向上从主要部分16延伸。突起20操作性地联接到主要部分16并且可与主要部分16一体地形成。突起20可形成为多个设想到的实施例。在该示例性实施例中，突起20包括管状构件。在另一个实施例中，突起20可以是实心圆柱形构件。其它实施例包括非圆形横截面几何形状。此前的实施例描述仅仅是示例性的，而不旨在限制可构成突起20的许多形状。
第二部件14(图2)的第一实施例包括设置成彼此基本上平行的多个能弹性变形的梁22。多个能弹性变形的梁22包括限定至少一个孔口26的边缘24。在图示实施例中，示出了第一能弹性变形的梁28和第二能弹性变形的梁30，但应当理解，梁的精确数目可以改变。照此，孔口的数目也可以改变。为了进行讨论，将详细描述第一能弹性变形的梁28和第二能弹性变形的梁30以及孔口26。类似地，虽然示出了单个突起，但保持构件10的实施例可包括多个突起，如下文将详细描述的。
现在参看图3，继续参照图1和图2，突起20示出为处于与至少一个孔口26的接合状态。具体地，突起20被插入至少一个孔口26中，其中突起20的外表面32与能弹性变形的梁22(即，第一能弹性变形的梁28和第二能弹性变形的梁30)的边缘24的一部分接触。由于突起20的至少一个尺寸34大于孔口26的宽度36，边缘24和突起20的外表面32之间的接触被确保，如图1所示。在图示实施例中，突起20的至少一个尺寸34是指突起直径。在包括突起20的非圆形横截面几何形状的其它实施例中，至少一个尺寸34对应于长度、宽度等。为了有利于突起20插入孔口26中，可包括“导入”或引导部分99(图4)。引导部分99可位于靠近能弹性变形的梁22的边缘24的第二部件14的表面上，如图所示。备选地，引导部分可以是跨越突起20的端部38的至少一部分的倾斜区域(未示出)，其可被包括以避免可阻止突起20的插入的两个钝体的接合。
图示实施例包括肋50，其围绕突起20的外表面32延伸并且从突起20的外表面32突出。虽然肋50示出为围绕突起20的外表面32充分延伸，但应当理解，肋50可围绕外表面32的周围间歇地定位。将突起20插入孔口26中最终导致突起20的完全接合位置。完全接合位置对应于在由肋50完全穿过孔口26时肋50在第二部件14的表面52上的“按扣”。完全接合位置在突起20和能弹性变形的梁22之间提供紧密的配合接合，这种接合通过外表面32和能弹性变形的梁22的边缘24之间的接触接口来实现。这样的状态通过将突起尺寸设计成具有比孔口26的宽度更大的尺寸来确保，如上文详细描述的。材料的柔韧性减少了与位置偏差相关联的问题。更具体地讲，相比在插件和在围绕插件的周边或外表面的部分处的接纳结构之间通常需要间隙的刚性插件，能弹性变形的梁22和可选地突起20有利地变形以保持第一部件12和第二部件14的对准，同时也减小或消除与制造困难相关联的间隙。另外，第一部件12与第二部件14的完全接合位置提供了保持力，该力减少或消除了对附加的保持特征的需求。梁的能弹性变形性质允许移除突起20以用于维护功能。
如从本文的描述可理解的，结合上文所述特定取向，第二部件14的能弹性变形的梁22通过考虑由制造过程导致的固有地存在的第一部件12和第二部件14的保持和定位特征的位置偏差而有利于第一部件12相对于第二部件14的精确对准/定位。另外，施加于突起20和孔口26的边缘24之间的过盈条件为第一部件12和第二部件14提供了自保持力。变形的梁为部件之间的接合提供了更大的表面积，并且允许用于公部件和母部件的保持的更长的肋接合。应当理解，突起20也可由能弹性变形的材料形成。
在第一部件12朝第二部件14平移时，第一部件12的突起20与限定第二部件14的孔口26的边缘24定位和接合。完全接合发生在肋50被推过孔口26时。这样，在突起20与边缘24接合时，第一部件12被压力配合到第二部件14内。更具体地讲，突起20的外表面32接合第一能弹性变形的梁28和第二能弹性变形的梁30的边缘24。靠近能弹性变形的梁22的材料的空隙(孔口27、29)实现了能弹性变形的梁22的柔韧性，从而有利于梁的挠曲。所示出的两梁实施例提供了突起20的双向定位。
现在参看图5，示出了根据备选实施例的第二部件14。具体地，第二部件14的能弹性变形的梁22设置成彼此基本上不平行的关系。在图示实施例中，示出了处于三角形构型的三个梁。在一个实施例中，能弹性变形的梁设置成相对于彼此成锐角。与以上所述第二部件14的第一实施例一样，能弹性变形的梁22至少部分地限定孔口26。呈孔口27和中心孔口26形式的材料空隙与构成能弹性变形的梁22的能弹性变形材料结合有利于梁在突起20插入时的变形和/或挠曲，如上文详细描述的。所示出的三梁实施例提供了突起20的四向定位(即，在图1中所示的X-Y平面中)。如上所述，在肋50在方向Z上在配合部件14上经过时，突起被完全接合。
任何合适的能弹性变形材料都可用来构造能弹性变形的梁22和突起20以用于包括能弹性变形的突起的实施例。术语“能弹性变形的”是指部件或部件的部分(包括部件特征)包括具有大体上弹性变形特性的材料，其中该材料构造成响应于施加的力而在其形状、尺寸或两者方面经受有回弹力地可逆变化。引起材料的有回弹力地可逆或弹性变形的力可包括张力、压缩力、剪切力、弯曲力或扭力、或这些力的各种组合。能弹性变形的材料可呈现出例如根据虎克定律所述的线性弹性变形、或非线性弹性变形。
可至少部分地形成该部件的材料的许多示例包括各种金属、聚合物、陶瓷、无机材料或玻璃、或上述材料中的任一种的复合物、或它们的任何其它组合。可以设想包括各种填充的聚合物的许多复合材料，所述填充的聚合物包括玻璃、陶瓷、金属和无机材料填充的聚合物，特别是玻璃、金属、陶瓷、无机或碳纤维填充的聚合物。可采用任何合适的填料形态，包括所有形状和尺寸的颗粒物或纤维。更具体地讲，可使用任何合适类型的纤维，包括连续的和不连续的纤维、织造的和非织造的布料、毡或丝束、或它们的组合。可使用任何材料的材料，包括各种等级和合金的钢、铸铁、铝、镁或钛、或它们的复合物、或它们的任何其它组合。聚合物可包括热塑性聚合物或热固性聚合物两者、或它们的复合物、或它们的任何其它组合，包括各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能以便弹性变形而不断裂的塑性材料，例如，包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)聚合物、并且更具体地讲聚碳酸酯ABS共混聚合物(PC/ABS)的材料，例如ABS丙烯酸类树脂。该材料可呈任何形式并且由任何合适的工艺形成或制造，包括冲压的或成形的金属、复合物或其它片材、锻件、挤出零件、压制零件、铸件、或模制零件等，以包括本文所述的可变形特征。可选择一种或多种材料以提供能弹性变形的梁22和突起20的预定的弹性响应特性，以用于包括能弹性变形的突起的实施例。预定的弹性响应特性可包括例如预定的弹性模量。
可以设想，第一部件12可包括多个突起，而第二部件14可包括任何数目的能弹性变形的梁22和因此任何数目的孔口26。在一些实施例中，多个能弹性变形的梁22和可能地突起的弹性变形将第一部件12和第二部件14的位置误差弹性平均。换言之，通过用其它梁或突起的过度约束状态来抵消间隙而消除了由于与第一部件12和第二部件14的部分或区段(特别是定位和保持特征)相关联的位置误差而本来存在的间隙。具体地，每个突起和/或梁的位置偏差由剩余突起或梁抵消，以总体上平均特征的位置偏差。
弹性平均提供配合的部件之间的(多个)接口的弹性变形，其中平均变形提供精确对准，制造位置偏差被最小化至由Xmin = X/√N限定的Xmin，其中，X为配合的部件的定位特征的制造位置偏差，N为插入的特征的数目。为了获得弹性平均，能弹性变形的部件构造成具有至少一个特征及其(多个)接触表面，该至少一个特征及其(多个)接触表面被过约束并提供与另一个部件的配合特征及其(多个)接触表面的过盈配合。过约束条件和过盈配合将至少一个特征或配合特征、或这两种特征中的至少一个有回弹力地可逆地(弹性地)变形。部件的这些特征的有回弹力地可逆性质允许部件的重复插入和撤出，这有利于所述部件的组装和拆卸。在一些实施例中，构造成具有本文所公开的所述至少一个特征和相关联的配合特征的能弹性变形的部件可能需要不止一个这样的特征，具体取决于特定实施例的要求。部件的位置偏差可导致施加在接触表面的区域上的不同的力，在过盈条件下，所述接触表面在部件的插入期间被过约束并接合。应当理解，单个插入部件可相对于该部件的周边长度而被弹性平均。弹性平均的原理详细描述于共同拥有的、共同待审的美国专利申请号13/187,675(现在为美国专利公布号U.S. 2013-0019455)中，其公开内容以引用方式全文并入本文中。以上所公开的实施例提供了将现有部件转化成确实有利于弹性平均和与之相关联的有益效果的组件的能力，该现有部件与上述的弹性平均原理不兼容或将通过包括来进一步得到帮助。
还提供了一种保持配合的部件的方法100，如图6所示且参照图1-5。此前已描述了保持构件10和更具体地梁以及可能的突起的能弹性变形性质，不需要更详细地描述具体的结构部件。方法100包括将突起20插入102到第二部件14的孔口26中。在突起20插入102到孔口26中时，突起20与多个能弹性变形的梁22接合104。在突起插入102至完全接合位置或状态时，第一和/或第二能弹性变形的梁弹性变形106。
虽然已经结合示例性实施例描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并且可以用等同物替代本发明的要素。此外，在不脱离本发明实质范围的情况下，基于本发明的教导可进行许多修改以适应特定的情况或材料。因此，并非意图将本发明局限于本发明所公开的具体实施例，相反，本发明将包括属于本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1. 一种可维护的自保持弹性构件，用于所配合的部件，所述构件包括：
第一部件，其具有能弹性变形的至少一个突起，所述能弹性变形的至少一个突起具有围绕所述至少一个突起的外表面周向延伸的保持肋；
第二部件，其具有多个能弹性变形的梁；以及
至少一个孔口，其限定在所述能弹性变形的至少一个梁内，所述至少一个孔口构造成在其中接纳所述至少一个突起，并且具有比至少一个突起尺寸小的至少一个孔口尺寸，其中，所述能弹性变形的至少一个梁在所述至少一个突起与所述能弹性变形的至少一个梁的接合状态下弹性变形。
2. 根据权利要求1所述的可维护的自保持弹性构件，还包括多个能弹性变形的梁。
3. 根据权利要求2所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述多个能弹性变形的梁包括第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁。
4. 根据权利要求3所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一和第二能弹性变形的梁设置成彼此基本上平行。
5. 根据权利要求2所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述多个能弹性变形的梁包括第一能弹性变形的梁、第二能弹性变形的梁和第三能弹性变形的梁。
6. 根据权利要求5所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁限定三角形孔口。
7. 根据权利要求5所述的可维护的自保持弹性构件，其中，所述第一、第二和第三能弹性变形的梁中的每一个设置成彼此成锐角。
8. 根据权利要求1所述的可维护的自保持构件，其中，所述至少一个突起包括实心圆柱形构件。
9. 一种用于车辆的仪表板装饰组件的弹性保持组件，所述构件包括：
第一装饰部件，其具有从其延伸的管状突起，所述管状突起具有围绕所述管状突起的外表面周向延伸的保持肋；
第二装饰部件，其具有第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁；以及
孔口，其由所述第一和第二能弹性变形的梁限定，所述孔口构造成接纳所述管状突起，其中，所述第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个在所述管状突起与所述第一和第二能弹性变形的梁的接合状态下弹性变形。
10. 一种保持仪表板装饰组件的所配合部件的方法，所述方法包括：
将从第一装饰部件延伸的管状突起插入到第二部件的孔口中，所述孔口由第一能弹性变形的梁和第二能弹性变形的梁限定；
在将所述管状突起插入到所述孔口时，将所述管状突起与所述第一和第二能弹性变形的梁接合；以及
在所述管状突起插入到完全接合状态时，使所述第一和第二能弹性变形的梁中的至少一个弹性变形。
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