CN104976192A - 弹性平均对准系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了弹性平均对准系统和方法。在一个方面中，提供了弹性平均对准系统。该系统包括具有多个相对的对准构件的第一部件以及第二部件，多个相对的对准构件在它们之间限定通道，且第二部件构造用于插入到多个相对的对准构件之间的通道中。多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当第二部件插入到通道中时，多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使第一部件和第二部件沿着期望的取向对准。
Description
技术领域
主题发明涉及可适配的部件，更具体地，涉及用于在它们之间精确对准的弹性平均可适配的部件。
背景技术
在制造过程中要适配在一起的部件，特别是在机动车辆中使用的车辆部件可以通过对准特征部而关于彼此相互定位，该对准特征部是过尺寸孔和/或欠尺寸直立凸台。这样的对准特征部典型地定尺寸为提供间距来使部件相对于彼此自由地移动，以使它们对准，而不会在它们之间产生会妨碍制造过程的干涉。一个这样的示例包括双向和/或四向公对准特征部（典型地，直立凸台），其接收到相应的母对准特征部（典型地，槽或孔形式的穿孔）中。部件在公对准特征部和它们各自的母对准特征部之间形成有预定间隙，以匹配公和母对准特征部的预期的尺寸和位置偏差的公差，该公差是由制造（或生产）偏差所引起的。
作为结果，不可忽视的位置偏差可能发生在具有上述对准特征部的两个适配的部件之间，其可以致使在它们对准时存在不期望的大偏差，特别是在它们之间的缝隙和/或间距方面。在未对准的部件也是另一组件的一部分的情况下，这样的未对准还可能影响整个组件的功能和/或美学外观。不管这样的未对准是否限于两个部件或者整个组件，它都能对功能产生负面影响且导致质量差的形象。而且，未对准的部件之间的间隙可能会引起它们之间的相对运动，这可能会引起诸如吱吱嘎嘎的不期望的噪音。
发明内容
在一个方面中，提供了弹性平均对准系统。该系统包括具有多个相对的对准构件的第一部件以及第二部件，多个相对的对准构件在它们之间限定通道，且第二部件构造用于插入到多个相对的对准构件之间的通道中。多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当第二部件插入到通道中时，多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使第一部件和第二部件沿着期望的取向对准。
在另一个方面中，提供了车辆。该车辆包括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括具有多个相对的对准构件的第一部件以及第二部件，多个相对的对准构件在它们之间限定通道，且第二部件构造用于插入到多个相对的对准构件之间的通道中。多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当第二部件插入到通道中时，多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使第一部件和第二部件沿着期望的取向对准。
在还一个方面中，提供了一种制造弹性平均对准系统的方法。该方法包括：形成第一部件，形成第二部件，以及由可弹性变形的材料制造多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者，该第一部件包括多个相对的对准构件，多个相对的对准构件在它们之间限定通道，该第二部件构造用于插入到多个相对的对准构件之间的通道中。该可弹性变形的材料使得当第二部件插入到通道中时，多个相对的对准构件和第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使第一部件和第二部件沿着期望的取向对准。
本发明还公开了如下技术方案。
1、一种弹性平均对准系统，包括：
第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；以及
第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中，
其中，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
2、根据方案1所述的系统，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件沿着所述通道交错。
3、根据方案1所述的系统，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件在所述通道的第一侧和所述通道的相对的第二侧之间交替地定位。
4、根据方案1所述的系统，其中所述多个对准构件中的每个对准构件包括斜表面，当所述第二部件插入到所述通道中且接触每个对准构件的所述斜表面时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形。
5、根据方案1所述的系统，其中所述第一部件进一步包括进一步限定所述通道的一对相对的壁。
6、根据方案1所述的系统，其中所述第一部件是前灯罩体，且所述第二部件是前灯透镜。
7、一种车辆，包括：
车身；以及
弹性平均对准系统，其一体地布置在所述车身中，所述弹性平均对准系统包括：
第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；以及
第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中，
其中，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
8. 根据方案7所述的车辆，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件沿着所述通道交错。
9. 根据方案7所述的车辆，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件在所述通道的第一侧和所述通道的相对的第二侧之间交替地定位。
10. 根据方案7所述的车辆，其中所述多个对准构件中的每个对准构件包括斜表面，当所述第二部件插入到所述通道中且接触每个对准构件的所述斜表面时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形。
11. 根据方案7所述的车辆，其中所述第一部件进一步包括进一步限定所述通道的一对相对的壁。
12. 根据方案7所述的车辆，其中所述第一部件是前灯罩体，且所述第二部件是前灯透镜。
13. 一种制造弹性平均对准系统的方法，所述方法包括：
形成第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；
形成第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中；以及
由可弹性变形的材料制造所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
14. 根据方案13所述的方法，进一步包括：使所述多个相对的对准构件中的所述对准构件沿着所述通道交错地取向。
15. 根据方案13所述的方法，进一步包括：在所述通道的第一侧和所述通道的相对的第二侧之间交替地定位所述多个相对的对准构件中的所述对准构件。
16. 根据方案13所述的方法，进一步包括：使所述多个对准构件中的每个对准构件形成为包括斜表面，其中当所述第二部件插入到所述通道中且接触每个对准构件的所述斜表面时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形。
17. 根据方案13所述的方法，进一步包括：使所述第一部件形成为包括进一步限定所述通道的一对相对的壁。
18. 根据方案13所述的方法，进一步包括：使所述第一部件形成为前灯罩体，且使所述第二部件形成为前灯透镜。
当结合附图时，从对发明的以下详细描述会容易了解本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。
附图说明
在以下对实施例的详细描述中仅以示例的方式呈现了其他特征、优点和细节，该详细描述参考附图，在附图中：
图1是示例性的弹性平均对准系统在组装之前的立体图；
图2是图1中示出的系统在组装之后的立体图；
图3是图2中示出的系统沿着线3-3所截的横截面图；
图4是图2中示出的系统的平面图；
图5是包括图1-4中示出的弹性平均对准系统的车辆的侧视图；以及
图6是可以用在图5中示出的车辆中的示例性的弹性平均对准系统的拆解视图。
具体实施方式
事实上以下描述仅仅是示例性的，且并非意图限制本公开、它的应用或用途。例如，所示的实施例可应用到车辆部件，但是本文公开的系统可以与其他合适的部件一起使用，以为各式各样的适配部件和部件应用的精确位置和对准提供稳妥性和弹性平均，包括很多工业、消费性产品（例如消费性电子产品、各种器具等）、运输、能源和航空应用，特别包括很多其他类型的车辆部件和应用，诸如各种内部、外部、电和机罩下的车辆部件和应用。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记指示相似或相应的部分和特征部。
如本文所使用的，术语“可弹性变形”是指部件或部件的部分（包括部件的特征部）包括具有大体上弹性变形特征的材料，其中该材料构造为响应于力的施加而在其形状、尺寸或两者上进行有弹力的可恢复变化。引起材料的有弹力的可恢复或弹性变形的力可以包括拉力、压力、剪切力、弯曲力或扭转力、或者这些力的各种组合。可弹性变形的材料可以显示为例如根据胡克定律所描述的线性弹性变形、或非线性弹性变形。
弹性平均提供了适配部件之间的界面的弹性变形，其中平均变形提供了精确对准，制造位置偏差最小化为Xmin，由Xmin = X/√N来限定，其中X是适配部件的定位特征部的制造位置偏差，且N是定位特征部的数量。为了获得弹性平均，可弹性变形部件构造为具有至少一个特征部及其接触表面，该接触表面受到过分约束且提供与另一部件的适配特征部及其接触表面的过盈配合。过分约束条件和过盈配合使至少一个特征部或适配特征部中的至少一者或这两个特征部有弹力地可恢复地（弹性地）变形。部件的这些特征部的有弹力的可恢复性质允许部件的可重复插入和撤回，其便于它们的组装和拆卸。部件的位置偏差可能导致施加在接触表面的区域上的力改变，这些接触表面在部件以过盈条件插入期间受到过分约束且被接合。可以了解，单个插入的部件在部件的周向长度方面是可以弹性平均的。共同拥有的、共同未决的第13/187,675号美国专利申请（作为第2013/0019455号美国公开文献被公开）中详细描述了弹性平均的原理，本文通过引用的方式并入其全部公开内容。上文所公开的实施例提供了将现有部件转变为便于弹性平均和与其相关联的益处的组件的能力，该现有部件与上文描述的弹性平均原理不相容或者会进一步用包含如本文所公开的四向弹性平均系统来辅助。
任何合适的可弹性变形材料都可以用于本文所公开的且下文进一步讨论的适配部件和对准特征部，特别是当形成本文所描述的特征部时可弹性变形的那些材料。这包括各种金属、聚合物、陶瓷、无机材料或玻璃、或者任何上文提到的材料的复合物、或适于本文所公开的目的的其任何其他组合。设想很多复合材料，包括各种填充聚合物，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。可以采用任何合适的填充物形态，包括所有形状和尺寸的颗粒或纤维。更特别地，可以使用任何合适类型的纤维，包括连续和不连续的纤维、编织和非编织的布、毛毡类或丝束、或其组合。可以使用任何合适的金属，包括各种等级的钢、铸铁、铝、镁或钛和它们的合金、或者其复合物、或者其任何其他组合。聚合物可以包括热塑性聚合物或热固性聚合物两者、或者其复合物、或者其任何其他组合，包括多种多样的共聚物和共混聚合物。在一个实施例中，优选的塑料材料是具有弹性特性的塑料材料，以便弹性地变形而不断裂，作为示例，材料包括丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）聚合物，更特别地是聚碳酸酯ABS共混聚合物（PC/ABS）。材料可以是任何形式的，且由任何合适的工艺来形成或制造，包括压制或成型的金属、复合物或其他片材、锻件、挤压成型件、冲压成型件、铸件或模制件等，以包括本文所描述的可变形特征部。可弹性变形的对准特征部和相关联的部件可以以任何合适的方式来形成。例如，可弹性变形的对准特征部和相关联的部件可以是一体成型的，或者它们可以完全分开成型且随后接附到一起。当一体成型时，它们可以例如由塑料注塑成型机形成为单个部分。当分开成型时，它们可以例如由不同的材料形成，以提供预定的弹性响应特性。可以选择一种或多种材料，以为可弹性变形的对准特征部、相关联的部件或适配部件中的一个或全部提供预定的弹性响应特性。预定的弹性响应特性可以包括例如预定的弹性模量。
如本文所使用的，术语车辆不只限于汽车、卡车、货车或运动型多用途车，而是包括适于运输载重的任何自力推进的或拖拽的运输工具。
本文描述了弹性平均对准系统和方法。该对准系统包括具有多个对准构件的第一部件和插入在对准构件之间的第二部件。对准构件和/或第二部件弹性地变形，以便于精确对准且使两个部件一起位于期望的取向上。
图1-4图示了示例性的弹性平均对准系统10，其大体上包括与第二部件200适配的第一部件100。在示例性实施例中，第一部件100包括多个对准构件102，多个对准构件102取向为在相对的对准构件102之间限定通道104，以接收第二部件200。对准构件102固定地设置在第一部件100上或与第一部件100一体成型，用于在部件100和200适配时合适地对准和取向。尽管图示了五个对准构件102，但是部件100可以具有任何数量和组合的对准构件102。
在示例性实施例中，第二部件200是可弹性变形材料，且构造和设置为干涉地、可变形地和适配地接合对准构件102，如本文更详细地讨论的，以使第一部件100与第二部件200沿着两个或四个方向（诸如正交坐标系的+/- x方向和+/- y方向）精确地对准，例如，其在本文被称为双向和四向对准。而且，可弹性变形的第二部件200适配地接合对准构件102，以便于第一部件100和第二部件200之间的不弯曲且刚性的连接，从而减小或防止它们之间的相对移动。
在示例性实施例中，第一部件100大体上包括基座106、联接到基座106的相对的侧壁 108和109、外表面110和内面112，对准构件102从内面112延伸。对准构件102在它们之间限定了通道104，该通道104包括通道轴线105，相对的侧壁108、109也可以至少部分地限定通道104。可替换地，第一部件100可以不包括侧壁108和/或109。在示例性实施例中，第一部件100由诸如塑料的刚性材料制成。但是，第一部件100可以由使系统10能够如本文所描述地工作的任何合适的材料制成。而且，对准构件102可以由可弹性变形的材料制成。
每个对准构件102都具有梯形形状，且包括联接到基座106的第一壁114、联接（如果存在）到侧壁108、109的第二壁116、以及在示例性实施例中的，斜壁118。但是，对准构件102可以具有使系统10能够如本文所描述地工作的任何合适的形状。例如，每个对准构件都可以是矩形的且不包括斜壁。如图4中最佳地示出，对准构件102沿着通道104以交错的形式取向。可替换地，一对对准构件102可以直接面对彼此来取向。而且，在一个实施例中，对准构件102在沿着轴线105延伸的通道104的每一侧之间交替（例如在侧壁108和相对的侧壁109之间交替）。但是，第一部件100可以形成有以其他合适的构造取向的对准构件102，该构造使系统10能够如本文所描述地工作。例如，沿着轴线105延伸，两个对准构件102可以在与沿着侧壁109取向的两个对准构件102交替之前沿着侧壁108取向。
第二部件200大体上包括外面202、内面204和相对的端部206和208。尽管在形状上图示为矩形，但是第二部件200可以具有使系统10能够如本文所描述地工作的任何形状。在示例性实施例中，第二部件200由可弹性变形的材料制成。但是，第二部件200可以由使系统10能够如本文所描述地工作的任何合适的材料制成。例如，对准构件102可以由可弹性变形的材料制成，且第二部件200可以由诸如塑料的刚性材料制成。
为了提供可弹性变形的第二部件200构造和设置为干涉地、可变形地和适配地接合多个相对的对准构件102的布置方式，通道104的宽度“w”（图3）或相对的对准构件102之间的距离小于第二部件200的厚度“t”或横截面，其必然在可弹性变形的第二部件200和相对的对准构件102之间产生过盈配合。这样，当第二部件的端部206插入到对准构件102之间的通道104中时，可弹性变形的第二部件200的部分弹性地变形至弹性平均的最终构造，该构造使第二部件200与第一部件100在至少两个平面正交方向（例如+/- x方向和+/- y方向）上对准。
在示例性实施例中，对准构件102的部分118是倾斜的或成角度的，以提供与第二部件200的干涉，该干涉便于预定的力将第二部件200插入到通道104中。如图3中最佳地示出，在示例性实施例中，斜壁118以角度“α”倾斜或成角度。这样，相对的壁118随着它们朝向第一部件基座106延伸而靠拢。角度“α”可以可改变地设计为使得将需要预定的力来将第二部件200插入到相对的对准构件102之间的通道104中。例如，随着角度“α”增大，插入第二部件所需要的力也增大，反之亦然。在示例性实施例中，角度“α”可以是使系统10能够如本文所描述地工作的任何合适的角度。
鉴于以上，现在参考图5，将了解本发明的实施例还包括具有车身42的车辆40，该车身42具有与车身42一体布置的如本文所公开的弹性平均对准系统10。在图5的实施例中，弹性平均对准系统10显示为形成在车辆40的前照灯组件44的至少一部分处。如图6中所示，前灯组件44可以包括作为车辆前灯透镜的第二部件200和作为支撑子结构的第一部件100，该支撑子结构是车辆的一部分或接附到车辆，第一部件100以精确对准的方式固定地安装在该子结构上。例如，第一部件100可以是车辆前灯罩体的一部分。但是，可以预计，如本文所公开的弹性平均对准系统10可以与车辆40的其他结构特征部一起使用，诸如内部装饰件和像电模块罩体、仪表盘固定件和控制台结构的不可见部件。
制造弹性平均对准系统10的示例性方法包括：形成具有限定通道104的多个相对的对准构件102的第一部件100，且形成构造用于插入到通道104中的第二部件200。多个对准构件102和第二部件200中的至少一者由可弹性变形的材料制成，使得当第二部件200插入到通道104中时多个对准构件102和第二部件200中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于将第一部件100和第二部件200沿着期望的取向对准。第一部件100形成有基座106，且还可以形成有相对的侧壁108、109。对准构件102可以形成有斜壁118，且对准构件102可以沿着通道轴线105的每一侧之间交替的通道104交错。
本文描述了用于弹性平均适配和对准系统的系统和方法。该系统大体上包括具有多个相对的对准构件的第一部件，多个相对的对准构件至少部分地在它们之间限定了通道。可弹性变形的第二部件定位为用于插入到通道中。第一部件和第二部件的适配在多个对准构件上弹性地平均，以使部件沿着期望地取向精确适配。于是，所描述的系统和方法便于沿着期望的取向使两个或多个部件精确对准。
虽然参照示例性实施例已经描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下可以进行各种改变且对于各元件可以替换为等同物。另外，可以进行很多变型，以在不背离其实质范围的情况下使特定情形或材料适应本发明的教导。由此，并不意图使本发明限制于所公开的特定实施例，而是使本发明将包含落入本申请范围内的所有实施例。
Claims (10)
1.一种弹性平均对准系统，包括：
第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；以及
第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中，
其中，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件沿着所述通道交错。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个相对的对准构件中的所述对准构件在所述通道的第一侧和所述通道的相对的第二侧之间交替地定位。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个对准构件中的每个对准构件包括斜表面，当所述第二部件插入到所述通道中且接触每个对准构件的所述斜表面时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一部件进一步包括进一步限定所述通道的一对相对的壁。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一部件是前灯罩体，且所述第二部件是前灯透镜。
7.一种车辆，包括：
车身；以及
弹性平均对准系统，其一体地布置在所述车身中，所述弹性平均对准系统包括：
第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；以及
第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中，
其中，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者是可弹性变形的材料，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
8.一种制造弹性平均对准系统的方法，所述方法包括：
形成第一部件，其包括多个相对的对准构件，所述多个相对的对准构件在它们之间限定通道；
形成第二部件，其构造用于插入到所述多个相对的对准构件之间的所述通道中；以及
由可弹性变形的材料制造所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者，使得当所述第二部件插入到所述通道中时，所述多个相对的对准构件和所述第二部件中的至少一者弹性地变形至弹性平均的最终构造，以便于使所述第一部件和所述第二部件沿着期望的取向对准。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：使所述多个相对的对准构件中的所述对准构件沿着所述通道交错地取向。
10.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：在所述通道的第一侧和所述通道的相对的第二侧之间交替地定位所述多个相对的对准构件中的所述对准构件。
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