彈性管對準系統(tǒng)和用于精確定位多個部件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及彈性管對準系統(tǒng)和用于精確定位多個部件的方法，該對準系統(tǒng)包括第一、第二和第三部件。多個豎立的彈性管從第一部件延伸，所述多個彈性管各具有管壁。多個孔形成在第二部件和第三部件中，所述多個孔各具有孔壁，所述多個孔具有與所述多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中。當每個彈性管接納到其各自的孔中時，在管壁與孔壁之間的交界面處產生彈性變形。該彈性變形響應于每個管壁的直徑大于其對應孔的橫截面而發(fā)生。該彈性變形在多個彈性管上被彈性平均，使得第一部件相對于第二部件和第三部件被精確定位。
【專利說明】彈性管對準系統(tǒng)和用于精確定位多個部件的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年8月14日提交的美國臨時申請N0.61 / 683136的優(yōu)先權，該臨時申請的全部內容通過參引合并于此。
【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及用于在匹配操作期間對準至少三個部件的定位特征。更具體地，本發(fā)明涉及第一部件的多個彼此分隔的彈性管對準特征，當匹配到第二部件和至少第三部件的接納孔對準特征時，所述彈性管對準特征發(fā)生彈性平均變形，從而在匹配操作期間將第一部件和第二部件以及至少第三部件精確對準。
【背景技術】
[0004]目前，在制造過程中要匹配到一起的部件，特別是諸如在汽車中發(fā)現(xiàn)的車輛部件通過對準特征相對于彼此相互定位，所述對準特征是超尺寸的和/或尺寸不足的以提供間距使部件相對于彼此自由移動，從而在不在部件之間產生妨礙制造工藝的干涉的情況下將它們對準。一個實例包括兩路和/或四路陽對準特征，其通常為豎立的凸起部，所述對準特征被接納到對應的陰對準特征，其通常為口或槽形式的孔。在陽對準特征與它們各自的陰對準特征之間存在間隙，該間隙被預定為匹配陽和陰對準特征由于制造(或制作)偏差導致的預期尺寸和定位變化公差。由此，在具有上述對準特征的匹配的第一部件與第二部件之間可能會出現(xiàn)明顯的位置變化，這會促成在部件對準中存在不希望的大偏差，特別是在它們之間的間隙和間隔方面。在這些未對準部件還是另一組件的一部分的情形中，這些未對準還能影響整個組件的功能和/或美學外觀。無論這種未對準是局限于兩個部件還是整個組件，其都能不利地影響功能并導致較差的質感。
[0005]當兩個以上或更多個部件匹配到一起時，匹配的第一、第二、第三與任何后續(xù)層之間的位置偏差由于每個部件相對于其他部件之間可能存在的位置偏差而進一步加劇，這會進一步促進不希望的大偏差的存在，導致各自部件之間的不均勻的間隙以及另外地導致部件之間的較差裝配。
[0006]因此，通過提供改進的對準系統(tǒng)或機構，對準系統(tǒng)的技術能夠得以提高，所述改進的對準系統(tǒng)或機構能夠通過彈性平均來確保三個或更多個部件的精確對準。

【發(fā)明內容】

[0007]在一個示例性實施方式中，公開了一種用于將部件彼此對準的彈性管對準系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一部件、第二部件和第三部件。該系統(tǒng)還包括多個從第一部件延伸的豎立的彈性管，每個彈性管具有管壁。該系統(tǒng)進一步包括多個形成在第二部件和第三部件中的孔，每個孔具有孔壁，所述多個孔具有與所述多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中，其中當每個彈性管接納到其各自的孔中時，在管壁與孔壁之間的交界面處產生彈性變形，其中該彈性變形響應于每個管壁的直徑大于其相應孔的橫截面而發(fā)生，并且其中該彈性變形在多個彈性管上是彈性平均的，使得第一部件相對于第二部件和第三部件精確地定位。
[0008]在另一示例性實施方式中，公開了一種用于在匹配操作期間精確對準機動車部件的方法。該方法包括提供第一車輛部件，該第一車輛部件包括多個從第一車輛部件延伸的豎立的彈性管，每個彈性管具有管壁。該方法還包括提供第二車輛部件以及提供第三車輛部件，第二車輛部件和第三車輛部件各具有多個形成于其中的孔，每個孔具有孔壁，第二車輛部件和第三車輛部件的所述多個孔具有與所述多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中。該方法進一步包括使第一車輛部件與第二車輛部件匹配，其中在匹配期間，第一車輛部件與第二車輛部件和第三車輛部件通過每個彈性管接納到其各自孔中而對準。仍進步地，該方法包括使每個彈性管與第二車輛部件和第三車輛部件中的其相應孔之間的交界面彈性變形。最后，該方法包括在多個彈性管上執(zhí)行該彈性變形的彈性平均，從而在匹配時，實現(xiàn)第一車輛部件到第二車輛部件和第三車輛部件的精確定位。
[0009]方案1.一種用于將部件彼此對準的彈性管對準系統(tǒng)，包括:
[0010]第一部件，其具有多個豎立的彈性管，每個彈性管具有管壁；
[0011]第二部件；
[0012]第三部件，其中該第二部件布置在第一部件與第三部件之間；
[0013]多個孔，其形成在第二部件和第三部件中，每個孔具有孔壁，所述多個孔具有與所述多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中，其中當每個彈性管接納到其各自的孔中時，在管壁與孔壁之間的交界面處產生彈性變形，其中該彈性變形響應于每個管壁的直徑大于其對應孔的橫截面而發(fā)生，并且其中該彈性變形在所述多個彈性管上被彈性平均，使得第一部件相對于第二部件和第三部件被精確定位。
[0014]方案2.根據(jù)方案I的彈性管對準系統(tǒng)，其中每個管壁限定中空圓柱。
[0015]方案3.根據(jù)方案I的彈性管對準系統(tǒng)，其中該管壁具有非圓柱形形狀。
[0016]方案4.根據(jù)方案I的彈性管對準系統(tǒng)，其中該彈性變形包括每個管壁的彈性可逆的彈性變形。
[0017]方案5.根據(jù)方案4的彈性管對準系統(tǒng)，其中所述彈性變形進一步包括每個所述孔壁的彈性變形。
[0018]方案6.根據(jù)方案4的彈性管對準系統(tǒng)，其中每個管壁是錐形的，該錐形管壁在遠離第一部件的一端上具有最小直徑。
[0019]方案7.根據(jù)方案6的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件的各個孔具有第一孔寬，而第三部件的孔具有第三孔寬，各個孔的第二孔寬和第三孔寬是不同的。
[0020]方案8.根據(jù)方案7的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二孔寬大于第三孔寬。
[0021]方案9.根據(jù)方案I的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件和第三部件的孔是細長孔。
[0022]方案10.根據(jù)方案9的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件的細長孔具有第二細長軸，而第三部件的細長孔具有第三細長軸，并且其中第二細長軸的預定部分平行于各個孔的第三細長軸。
[0023]方案11.根據(jù)方案9的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件的細長孔具有第二細長軸，而第三部件的細長孔具有第三細長軸，并且其中第二細長軸的預定部分個平行于各個孔的
第三細長軸。
[0024]方案12.根據(jù)方案I的彈性對準系統(tǒng)，其中第二部件鄰近第一部件布置，而第三部件鄰近第二部件布置。
[0025]方案13.根據(jù)方案I的彈性對準系統(tǒng)，其中第二部件的各個孔具有第一孔寬，而第三部件的孔具有第三孔寬，并且該第二孔寬大于第三孔寬。
[0026]方案14.根據(jù)方案I的彈性對準系統(tǒng)，其中第二部件鄰近第一部件的第一表面布置，而第三部件鄰近第一部件的第二表面布置。
[0027]方案15.根據(jù)方案4的彈性管對準系統(tǒng)，其中當?shù)谝?、第二和第三部件彼此相互匹配時，所述彈性變形提供這些部件的加固組裝。
[0028]方案16.—種用于在匹配操作期間精確對準部件的方法，該方法包括:
[0029]提供第一部件，該第一部件包括多個從第一部件延伸的豎立彈性管，每個彈性管
具有管壁；
[0030]提供第二部件；
[0031]提供第三部件，該第二部件和第三部件各具有多個形成于其中的孔，每個孔具有孔壁，第二部件和第三部件的所述多個孔具有與多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中；
[0032]將第一部件與第二部件匹配，其中在匹配期間，第一部件通過每個所述彈性管接納到其各自的孔中而與第二部件和第三部件對準；
[0033]使每個彈性管與第二部件和第三部件中的其各自的孔之間的交界面彈性變形；以及
[0034]在所述多個彈性管上執(zhí)行彈性變形的彈性平均，從而在匹配時，實現(xiàn)第一部件到第二和第三部件的精確定位。
[0035]方案17.根據(jù)方案16的方法，其中該彈性變形包括每個彈性管的彈性可逆的彈性變形。
[0036]方案18.根據(jù)方案17的方法，其中該匹配在所述第一部件與所述第二部件之間形成接合部，并且其中所述彈性變形步驟期間的彈性變形大體垂直于該接合部的各個相鄰局部部件產生。
[0037]方案19.根據(jù)方案17的方法，其中在提供第一部件、第二部件和第三部件期間，產生彈性管和孔的尺寸和位置的制造偏差，其中該制造偏差具有平均長度X，并且其中所述彈性平均的步驟提供減小的制造偏差長度Xmin，此處xmin=x/Vi\「，其中N是彈性管的數(shù)量。
[0038]根據(jù)下文結合附圖給出的本發(fā)明的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]其它特征、優(yōu)點和細節(jié)僅通過示例在下面對實施方式的詳細描述中顯現(xiàn)，該詳細描述參照附圖，在附圖中:
[0040]圖1是根據(jù)此處公開的本發(fā)明的實施方式的對準系統(tǒng)和組件的實施方式的示意性俯視圖；[0041]圖2是沿截面2-2截取的圖1的橫剖視圖；
[0042]圖3是沿截面3-3截取的圖1的橫剖視圖；
[0043]圖4是根據(jù)此處公開的本發(fā)明的實施方式的彈性管和多個孔的實施方式的橫剖視圖；
[0044]圖5是與圖2的視圖類似的根據(jù)此處公開的本發(fā)明的實施方式的橫剖視圖，但具有不同的組裝部件的布置；
[0045]圖6是根據(jù)此處公開的本發(fā)明的實施方式的對準組裝部件的方法的流程圖；以及
[0046]圖7是根據(jù)此處公開的本發(fā)明的實施方式的對準系統(tǒng)和組件的另一實施方式的與圖1的視圖類似的示意性俯視圖。
【具體實施方式】
[0047]下文的描述本質上僅僅是示例性的且并非意欲限制本發(fā)明、其應用或用途。例如，所示的實施方式包括車輛部件，但是該對準系統(tǒng)可用于為精確定位提供彈性平均的任何合適部件以及匹配部件和部件應用的所有對準方式，包括許多工業(yè)、消費品(例如，消費電子產品、各種器具等)、運輸、能源以及航空和航天應用，且特別包括許多其它類型的車輛部件和應用，諸如各種內部、外部和引擎罩下車輛部件和應用。應當理解的是，遍及所有附圖，對應的附圖標記指示相似或對應的部件和特征。
[0048]如此處使用的，術語“可彈性變形”指包括部件特征在內的部件或部件的部分包括具有大體彈性變形特性的材料，其中該材料構造為響應于力的施加而經歷其形狀、尺寸或兩者兼有的彈性可逆變化。導致該材料的彈性可逆或彈性變形的力可包括拉力、壓縮力、剪切力、耷曲力或扭曲力或這些力的各種組合?？蓮椥宰冃尾牧峡沙尸F(xiàn)例如根據(jù)胡克定律描述的線性彈性變形，或非線性彈性變形。
[0049]彈性平均提供匹配部件之間的交界面的彈性變形，其中平均變形提供精確對準，將制造位置偏差最小化為xmin(限定為Xmin=X/#)，其中X是匹配部件的定位特征的制造位置偏差，而N是所插入的特征的數(shù)量。要得到彈性平均，可彈性變形的部件被構造為具有至少一個特征且其接觸面是過度約束的并且提供與另一部件及其接觸面的匹配特征的干涉配合。該過度約束條件和干涉配合使該至少一個特征或匹配特征中的至少一個或兩個特征彈性可逆(彈性)變形。這些部件特征的彈性可逆特性允許部件的重復插入和抽出，從而便于其組裝和分解。在部件以干涉條件插入期間，部件的位置偏差可導致變化的力被施加到過度約束和接合的接觸面的區(qū)域上。將認識到的是，單一插入部件可相對于部件的周界長度被彈性平均。彈性平均的原理在共同擁有的待決美國申請N0.13 / 187675中詳細描述，該專利申請的全部公開內容通過參引的方式合并于此。上文公開的實施方式提供了將與上述彈性平均原理不相容的或進一步地需要借助如此處公開的四路彈性平均系統(tǒng)的現(xiàn)有部件轉換成確實便于實現(xiàn)彈性平均及與此相關的益處的組件的能力。
[0050]任意合適的可彈性變形材料都可用于此處公開的和下文進一步討論的匹配部件和對準特征，特別是那些當形成為此處描述的特征時可彈性變形的材料。這包括各種金屬、聚合物、陶瓷、無機材料或玻璃，或者上述材料的任意合成物，或者任何其它適于此處公開的目的的材料的組合?？稍O想許多復合材料，包括各種填充聚合物，包括玻璃、陶瓷、金屬和無機材料填充聚合物，特別是玻璃、金屬、陶瓷、無機或碳纖維填充聚合物?？梢圆捎萌魏魏线m的填充形態(tài)，包括所有形狀和尺寸的微粒或纖維。更特別地任意合適類型的纖維都可使用，包括長纖維和短纖維、織布和非織布、氈或絲束或者其組合。任意合適的金屬都可使用，包括各種等級和合金的鋼、鑄鐵、鋁、鎂或鈦或者其復合物，或者其任意的其它組個。聚合物可包括熱塑性聚合物或熱固性聚合物或者其復合物，或者其任意其它組合，包括各種共聚物和共混聚合物。在一個實施方式中，優(yōu)選塑性材料是具有彈性性質的材料以便在不破裂的情況下彈性變形，例如材料包括丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物，更特別地包括聚碳酸酯ABS共混聚合物(PC / ABS)。該材料可以是任意形式并且可通過任意合適的工藝形成或制造，包括模壓或成形金屬、復合板或其它板、鍛造、擠壓件、沖壓件、鑄件或模制件等，以包括此處描述的可變形特征?？蓮椥宰冃螌侍卣骱拖嚓P部件可以任意合適的方式形成。例如，可彈性變形對準特征和相關部件可一一體形成，或者它們可完全獨立地形成并隨后附接到一起。當一體形成時，例如，它們從塑料注模機作為單一部件形成。當獨立形成時，例如，它們可由不同的材料形成以提供預定的彈性響應特性。材料或多種材料可被選擇以為可彈性變形對準特征、關聯(lián)部件或匹配部件的任意或全部提供預定彈性響應特性。該預定彈性響應特性可包括例如預定彈性模量。
[0051]如此處使用的，術語車輛不僅限于汽車、卡車、篷車或運動用車，而是包括任何適于運輸裝載的任意自推進或自牽引運輸工具。
[0052]本發(fā)明是一種用于三個或更多個部件一特別是機動車部件的精確匹配的彈性管對準系統(tǒng)，其中當匹配完成時，在匹配的陽對準特征與陰對準特征之間沒有浮動(或間隙)，從而在加強位置約束的情況下提供精確對準，然而對準匹配每次都進行得平順且毫不費力。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的彈性管對準系統(tǒng)基于彈性平均的原理運行。多個幾何分隔的彈性管(陽)對準特征布置在第一部件上，而多個一一對應的孔(陰)對準特征設置在至少兩個其它部件(例如，第二部件和第三部件)上，其中彈性管對準特征的自徑超過孔對準特征的橫截面。然而，第一、第二和第三部件可各具有一些彈性管對準特征和一些孔對準特征，只要它們一一對應，使得它們可彼此相互接合。在第一部件與第二和第三部件的匹配期間，每個彈性管對準特征分別與其對應的孔對準特征接合。由于彈性管對準特征接納到各自的孔對準特征中，所以彈性管和孔對準特征的位置和尺寸上的任何制造偏差都由于在彈性管與孔對準特征之間的交界面處的彈性變形平均化而消除。當?shù)谝弧⒌诙?、第三以及任意后續(xù)部件相對于彼此匹配時，多個彈性管和孔對準特征上的這種彈性平均提供了精確的對準，并且該匹配仍平順和容易地進行。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，該彈性平均提供了部件的精確對準，此處制造位置偏差得以最小化到Xmin。因而，通過本發(fā)明的實施方式消除了現(xiàn)有技術的陽和陰對準特征所需的間隙。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，彈性管對準特征可通過彈性管的管壁的彈性壓縮而彈性變形，該變形優(yōu)選是彈性可逆的。在本發(fā)明的的實施方式中，彈性管對準特征相對于第一部件的預定表面以豎立、垂直的關系與第一部件(通常一體地)相連。另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可能但并非必須的是，各自孔對準構件可通過孔的孔壁的彈性膨脹而彈性變形，該變形優(yōu)選是彈性可逆的。在一個實施方式中，孔對準特征布置在第二部件和第三部件上，通常作為第二和第三部件的預定表面中的槽或孔，其中彈性管對準特征的直徑超過孔對準特征的橫截面(即，在彈性管對準特征與每個關聯(lián)的孔對準特征之間存在有目的的干涉條件)，由此在每個彈性管對準特征被接納到其各自孔對準特征中時產生彈性變形。具有精確對準的匹配藝是平順且易于執(zhí)行的。該匹配可通過彈性管對準特征的錐形(隨高度增加而直徑變小)以便于它們向孔對準特征中的初始進入來改善，和/或通過孔對準特征的孔壁的斜切以便在孔壁與管壁的交界面處產生局部彈性變形來改善。
[0056]在操作中，當將第一、第二和第三以及任意另外的(例如，第四、第五等)部件匹配到一起時，其間的初始接觸處在多個進入其一一對應的孔對準特征中的幾何間隔的彈性管對準構件處。由于彈性管對準特征的直徑相對于孔對準特征的橫截面的較大尺寸，在其間的交界面處產生彈性變形，并該變形在多個彈性管對準特征的幾何分布上被平均。當所有的第一、第二和第三(以及任意另外的)部什都完全匹配時，由于彈性管對準特征的錐形(當采用時)在這些部件到達最終匹配位置時相對于孔對準特征的橫截面提供最大的直徑，所以該對準變得精確。當執(zhí)行諸如螺紋緊固、熱融、超聲焊接、推入螺母、夾子等附接形態(tài)時，該精確對準變得明顯，并且兩個部件之間的可見接合部是在所建立部件之間具有預定間隙和間隔需求的A級精加工部。
[0057]現(xiàn)在參照圖1-4，其圖示了此處公開的彈性管對準系統(tǒng)100的結構和功能的各種實例。
[0058]彈性管對準系統(tǒng)100基于彈性平均的原理運行。多個相互分隔的彈性管對準特征(用作陽對準特征)102 (下文簡稱為“彈性管”)布置在第一部件106的第一表面104上。如圖2-4中最好地顯示的，彈性管102相對于第一表面104垂直豎立，其中六個相互分隔的彈性管位于第一部件106的表面上(參照圖1最好地看到)。彈性管102中的每一個是管形形狀的，具有管壁102a。優(yōu)選地，管壁102a限定中空圓柱。管壁102a是彈性的，優(yōu)選是硬彈性的，其中形狀可響應于施加到其上的壓縮力而彈性可逆。這些彈性管102和相應的孔110、310(下文進一步討論)以及它們在對準系統(tǒng)中和用于對準系統(tǒng)的用途在共同擁有的待決美國專利申請13 / 187675中進行描述。
[0059]多個孔對準特征(用作陰對準特征)110(下文簡稱為“孔”)布置在第二部什114的第二表面112中，與所述多個彈性管102 —對一地相應定位；也就是說，每個彈性管有一個對應的孔110，彈性管可接納到對應的孔110中。因而，多個孔110具有與多個彈性管102的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管102可接納到其各自的孔110中。盡管孔110顯示為細長狹槽，但是將認識到的是，孔的形狀可以是其它的形式，諸如細長孔、大體圓形孔等。優(yōu)選地，限定孔對準特征110的開口邊界的孔壁116是有斜面116a的(參照圖4最好地看到)。用于孔110布置在其中的第二部件114的優(yōu)選材料是具有彈性性質的材料，以便如此處描述地無斷裂地彈性變形。
[0060]多個孔對準特征(用作陰對準特征)310(下文簡稱為“孔”)布置在第三部件314的第三表面312中，與所述多個彈性管102和孔110 —對一地相應定位；也就是說，每個彈性管102有一對應的孔310，彈性管可接納在對應的孔310中。因而，多個孔310具有與多個彈性管102的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管102可接納到其各自的孔310中。盡管孔310顯示為細長狹槽，但是將認識到的是，孔的形狀可以是其它的形式，諸如細長孔、大體圓形孔等。優(yōu)選地，限定孔對準特征310的開口邊界的孔壁316是有斜面316a的(參照圖4最好地看到)。用于孔310布置在其中的第三部件314的優(yōu)選材料是具有彈性性質的材料，以便如此處描述地無斷裂地彈性變形。
[0061]孔110、310可具有任意合適的形狀，包括長度大于其寬度的細長形狀，諸如矩形、圓角矩形，或者具有由向外延伸的、相對彎曲的(例如圓形的)弧限定的末端的矩形形狀。在一個實施方式中，除了在如此處描述的可以為圓角或彎曲的末端區(qū)域中之外，細長孔110、310可具有基本均勻的孔。特定部件的孔110、310可具有相同的尺寸或不同的尺寸。在一個實施方式中，第二部件114的孔110具行第二孔寬(130)，而第三部件314的孔310具有第三孔寬(132)。在一個實施方式中，各自孔(關于同一彈性管對準的孔)的第二孔寬130和第三孔寬132是不同的，更具體地，第二孔寬130大于第三孔寬132。當彈性管102是錐形的，并且第二部件114鄰近第一部件106，而第三部件314鄰近第二部件114時，不同的孔寬是特別有用的。這樣一來，彈性管102在鄰近第二部件114和第三部件314的區(qū)域中的彈性變形可以得到控制，更具體地第二孔寬130和第三孔寬132可選擇為在這些區(qū)域中提供相同的彈性變形，或者可替代地，在這些區(qū)域中提供相對更高或更低的彈性變形。
[0062]沿其長度(即，細長尺寸)，第二部件114的細長孔110具有第二細長軸(主軸)111，而第三部件314的細長孔具有第三細長軸(主軸)311 (參照圖1最好地看到)。對于各自的孔110、310，孔可布置為使得各自的軸111、311彼此平行或彼此不平行。在一個實施方式中，第二細長軸111的預定部分平行于各自孔110、310的第三細長孔311。在另一實施方式中，第二細長軸111的預定部分不平行于各自孔110、310的第三細長軸311。
[0063]第一、第二和第三部件106、114、314可包括機動車部件，但這不是必須的。對準系統(tǒng)100可在任意合適數(shù)量的部件的情況下采用，而不限于僅三個部件情況下的應用。盡管此處的實施方式描述為使用三個部件106、114、314，但是包括第四、第五、第六等任意數(shù)量部件的三個以上的部件也能使用此處描述的對準系統(tǒng)100對準。
[0064]如圖4中示意性圖示的，彈性管102的直徑130b減小到130a，在各自的接合位置處超過各自孔110、310的橫截面130、132，由此在每個彈性管102接納到其各自孔110、310中時，彈性變形繼續(xù)發(fā)生。如圖4所示，由于各自孔壁116、316的斜面116a、316a，管壁102a的彈性變形在局部是顯著的，其中如在各自孔壁接觸面(此處用附圖標記116a、316a指示)與管壁102a之間那樣，提供相對小的接觸面積。由于孔壁與管壁之間的壓縮力局限于孔壁接觸面的較小的表面面積，所以提供了較高的壓縮力。
[0065]由于錐形(高度增加，直徑變小，如在圖4中由管壁102a的遠端和近端102b、102c的遠直徑和近直徑130a和130b比較性顯示的)，將第一部件106與第二部件114和第三部件314匹配的過程都是平順和容易執(zhí)行、便利的。在這點上，當?shù)谝徊考?06、第二部件114和第三部件314到達最終的匹配位置時，彈性管102的錐形在孔110、310的橫截面處呈現(xiàn)了范圍從130b減小到130a的最大直徑，如圖4中所示；進一步地，該錐形在遠端102b處呈現(xiàn)管壁102a的最小直徑130a，以便便于彈性管102向孔110、310中的初始進入。
[0066]在第一部件106與第二部件114和第三部件314匹配期間，每個彈性管102分別與其對應的孔110、310接合，其中在彈性管102進入孔110、310中時，其位置和尺寸上的任何制造偏差都由于多個彈性管102和孔110、310的平均化的彈性變形而得以消除。當?shù)谝?、第二與第三部件106、114、314最終相對于彼此匹配時，多個彈性管102和孔110、310上的這種彈性平均在它們之間提供了精確的對準。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，該彈性平均為多個幾何分布的彈性管對準特征102與孔對準特征110、310之間提供了交界面的彈性變形，其中該平均變形提供了精確的對準，制
造偏差得以最小化到Xmin。
[0068]另外根據(jù)本發(fā)明的實施方式，可能但并非必須的是，孔對準構件110、310也可由于孔側壁的彈性膨脹而彈性變形，該變形也優(yōu)選是可逆的。
[0069]現(xiàn)在對彈性管對準系統(tǒng)100的組裝進行描述。使第一、第二和第三部件106、114、314在接近對準的情況下彼此緊密靠近。當?shù)谝弧⒌诙偷谌考?06、114、314匹配到一起時，在第二部件114布置在第一部件106與第三部件314之間的情況下，其間的初始接觸借助于多個進入其一對一對應孔110、310中的幾何分隔的彈性管102而進行，此后第一、第二和第三部件106、114、314彼此對準。在圖1-3中，該對準是精確的，其中第一、第二和第三部件106、114、314圖不為完全匹配。該對準是精確的，因為彈性管102相對于各自孔110、310的橫截面的最大尺寸直徑導致彈性變形，并且該彈性變形在多個幾何分布的彈性管102上被彈性平均。當執(zhí)行諸如螺紋緊固件、熱融(例如，通過使管的頂部局部炻化和變形)、超聲焊接等附接形態(tài)時，該精確對準變得明顯，并且兩個部件之間的可見接合部是A級精加工部。
[0070]在圖5中，圖示了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的實施方式的彈性管對準系統(tǒng)100的第二實施方式。在該實例中，第一部件106具有彈性管102，該彈性管102從第一表面104和從第二表面105垂直向外延伸。第二部件114具有孔110并且以上文描述的方式鄰近第一表面104與第一部件106對準。第三部件314具有孔310并且以上文描述的方式鄰近第二表面105與第一部件106對準。取決于針對各自部件的系統(tǒng)100的對準需求，第二部件114和第三部件314的對準可同時執(zhí)行或獨立執(zhí)行。
[0071]如圖5中所示，第一、第二和第三部件106、114、314通過根據(jù)本發(fā)明的彈性管對準系統(tǒng)100的與孔對準特征110、310交界的彈性管特征102的彈性平均變形來彼此相互對準，由此在第二部件114與第三部件314之間的第一部件106相對于第二和第三部件114、314精確對準，從而具有上述減小的制造偏差Xmin。
[0072]彈性管102和孔110、310可分別存在于第一、第二或第三部件中的任一個上，并且實際上，一些彈性管和一些孔可存在于這些部件的每一個上。另外，盡管圓柱形彈性管102是特別有用的，但是形狀也可以是非圓柱形的，并且可以具有或可以不具有可變的管壁厚度。
[0073]根據(jù)上文的描述，將認識到本發(fā)明的幾個顯著的方面。例如，本發(fā)明的一些實施方式:1)消除了與現(xiàn)有技術的2路和4路定位方案所需的間隙相關聯(lián)的制造偏差；2)通過彈性平均定位偏差來減小制造偏差；3)消除了現(xiàn)有技術中存在的部件的浮動；4)提供過度約束條件，從而通過對每個定位特征偏差進行平均來減小定位偏差，并且還加固了部件的結合從而減少了所需緊固件的數(shù)量；5)提供部件的更精確定位；以及6)通過相對于彼此的彈性變形，提供匹配的第一、第二和第三部件的加固組裝，減小或消除了蜂音、吱吱聲和格格聲(BSR)并從而改善了部件組裝的噪音、振動和平順性(NVH)性能。
[0074]彈性管102可以任意合適的方式形成。它們可與第一部件106整體形成或制造或者它們可一起單獨形成并附接到第一部件106，或者它們可整體獨立形成并附接到第一部件106。當獨立形成時，它們可由與第一部件106不同的材料形成以例如提供預定的彈性響應特性。可選擇材料或多種材料以提供第一部件106或第二部件114或第三部件314的任一個或全部的預定彈性響應特性。該預定彈性響應特性可包括例如預定的彈性模量。
[0075]在本發(fā)明的實施方式中，并現(xiàn)在參照圖6，公開了一種用于在使用對準系統(tǒng)100的匹配操作期間精確對準部件一特別是機動車部件的方法200。該方法包括210提供第一部件106，第一部件106包括多個從第一部件106延伸的豎立彈性管102，每個彈性管具有管壁102a。該方法還包括220提供第二部件114和230提供第三部件314，第二部件114和第三部件314各具有多個形成于其中的孔110、310，每個各自孔110、310具有孔壁116、316，第二部件114和第三部件314的多個孔110、310具有與多個彈性管102的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管102可接納到各自的孔110、310中。方法200進一步包括240使第一部件106與第二部件114匹配，其中在匹配期間，通過每個彈性管102接納到其各自孔110、310中使第一部件106與第二部件114和第三部件314對準。仍進一步地，該方法包括250使每個彈性管102與第二部件114和第三部件314中的其各自孔110、310之間的交界面彈性變形。最后，方法200包括260對多個彈性管102執(zhí)行彈性變形的彈性平均，使得在匹配時，實現(xiàn)第一部件106到第二部件114和第三部件314的精確定位。
[0076]根據(jù)上文，將認識到的是，如圖1中所示，槽形孔110、310可使它們的主軸相對于彼此策略性地定向，以便對第二和第三部件114、314相對于第一部件106的裝配提供精確控制，此處槽形孔110(更具體地110.1，110.2，110.3，110.4，110.5，110.6)設置在第二部件114中，而槽形孔310 (更具體地310.1,310.2,310.3,310.4,310.5,310.6)設置在第三部件314中。例如，并且如圖1中所示，槽形孔110.1,310.1,110.3,310.3，110.5,310.5的主軸均平行于X軸定向，而槽形孔110.2，310.2，110.4，310.4，110.6，310.6的主軸均平行于y軸定向。通過使每個槽形孔的主軸策略性地定向，實現(xiàn)了第二和第三部件114、314相對于第一部件106在X和y方向上的精確對準，因為沿每個槽形孔的短軸的寬度在彈性平均配置中干涉性地與彈性管102中相應的一個接合。
[0077]盡管圖1示出了相對于彼此具有特定策略性布置和定向的一組六個彈性管102以及兩組六個孔 110.1，110.2，110.3，110.4，110.5，110.6 和 310.1,310.2,310.3,310.4，310.5,310.6，但是將認識到的是本發(fā)明的范圍不僅局限于圖1中所示的實施方式。例如，本發(fā)明的范圍還包括其它數(shù)量的與成對的孔110、310—一對應布置的彈性管102，此處一對孔中的每個孔110、310的主軸沿同一軸線定向，并且此處孔110、310的組包括一些成對的相對于X軸定向的孔和一些成對的相對于y軸定向的孔。可與圖1中所示的實施方式相替代的示例性實施方式包括八對與各自的彈性管102 —對應布置的孔110、310，此處特定對的孔中的每個孔110、310的主軸沿同一軸線定向，此處八對孔110、310中的兩對的主軸平行于X軸定向，而八對孔110、310中的六對的主軸平行于y軸定向。上文提及的可與圖1中所示的實施方式相替代的示例性實施方式僅僅是眾多預期并認為落在本發(fā)明的范圍內的可替代實施方式中的一個。
[0078]例如，并且現(xiàn)在參照圖7，其是與圖1所示相似的視圖，本發(fā)明的實施方式包括彈性管對準系統(tǒng)100’的配置，該彈性管對準系統(tǒng)100’是分別具有第一、第二和第三部件106’、114’、314’的三層組件，其形成車輛內部的箱蓋，諸如杯架蓋或艙門，或者車輛外部裝飾組件，諸如前格柵，其可包括或可不包括鉻裝飾或其它裝飾。第三部件314’的整個輪廓在圖7中可見并且以實線的方式示出。第二部件114，的部分輪廓在圖7中可見并且以實線的方式示出，而其它隱藏部分的輪廓以點劃線的方式示出。第一部件106’的部分輪廓在圖7中可見并且以實線的方式示出，而其它隱藏部分的輪廓以虛線的方式示出。第二部件114’夾在第一部件106’與第三部件314’之間。如圖7中所示，四個外圍彈性管102a僅與第三部件314，的對應孔310，彈性平均接合，而中央四個彈性管102a與第三部件314’的對應孔310’和第二部件114’的對應孔110’彈性平均接合。這樣一來，特定組合的彈性管可用于僅對準兩個部件，而另一組合的彈性管可用于對準三個或更多個部件。如此一來，將認識到的是本發(fā)明的實施方式包括多種配置，其中第一部件的第一組的彈性管可僅與第三部件的孔接合，而第一部件的第二組的彈性管可與第三部件和中間第二部件的孔都接合。與本發(fā)明相一致的任何和全部配置都被預想并被認為落在此處公開的本發(fā)明的范圍內。
[0079]盡管已經參照示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是本領域技術人員將理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以做出各種變化并且對于本發(fā)明的元件可進行等效替換。此處，在不偏離本發(fā)明的實質范圍的情況下，可以做出許多修改以使特定情形或材料適應于本發(fā)明的教導。因此，預期的是本發(fā)明不限于所公開的【具體實施方式】，而是本發(fā)明將包括落在本申請的范圍內的所有實施方式。
【權利要求】
1.一種用于將部件彼此對準的彈性管對準系統(tǒng)，包括: 第一部件，其具有多個豎立的彈性管，每個彈性管具有管壁； 第二部件； 第三部件，其中該第二部件布置在第一部件與第三部件之間； 多個孔，其形成在第二部件和第三部件中，每個孔具有孔壁，所述多個孔具有與所述多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中，其中當每個彈性管接納到其各自的孔中時，在管壁與孔壁之間的交界面處產生彈性變形，其中該彈性變形響應于每個管壁的直徑大于其對應孔的橫截面而發(fā)生，并且其中該彈性變形在所述多個彈性管上被彈性平均，使得第一部件相對于第二部件和第三部件被精確定位。
2.根據(jù)權利要求1的彈性管對準系統(tǒng)，其中每個管壁限定中空圓柱。
3.根據(jù)權利要求1的彈性管對準系統(tǒng)，其中該管壁具有非圓柱形形狀。
4.根據(jù)權利要求1的彈性管對準系統(tǒng)，其中該彈性變形包括每個管壁的彈性可逆的彈性變形。
5.根據(jù)權利要求4的彈性管對準系統(tǒng)，其中所述彈性變形進一步包括每個所述孔壁的彈性變形。
6.根據(jù)權利要求4的彈性管對準系統(tǒng)，其中每個管壁是錐形的，該錐形管壁在遠離第一部件的一端上具有最小直徑。
7.根據(jù)權利要求6的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件的各個孔具有第一孔寬，而第三部件的孔具有第三孔寬，各個孔的第二孔寬和第三孔寬是不同的。
8.根據(jù)權利要求7的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二孔寬大于第三孔寬。
9.根據(jù)權利要求1的彈性管對準系統(tǒng)，其中第二部件和第三部件的孔是細長孔。
10.一種用于在匹配操作期間精確對準部件的方法，該方法包括: 提供第一部件，該第一部件包括多個從第一部件延伸的豎立彈性管，每個彈性管具有管壁； 提供第二部件； 提供第三部件，該第二部件和第三部件各具有多個形成于其中的孔，每個孔具有孔壁，第二部件和第三部件的所述多個孔具有與多個彈性管的幾何分布成協(xié)同關系的幾何分布，使得每個彈性管可接納到各自的孔中； 將第一部件與第二部件匹配，其中在匹配期間，第一部件通過每個所述彈性管接納到其各自的孔中而與第二部件和第三部件對準； 使每個彈性管與第二部件和第三部件中的其各自的孔之間的交界面彈性變形；以及 在所述多個彈性管上執(zhí)行彈性變形的彈性平均，從而在匹配時，實現(xiàn)第一部件到第二和第三部件的精確定位。
【文檔編號】B23P19/10GK103586685SQ201310478471
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年8月14日 優(yōu)先權日:2012年8月14日
【發(fā)明者】S·E·莫里斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司