轻量孔塞的制作方法

相关申请

本申请要求2018年5月25日提交的美国临时申请no.62/676,313的权益，该临时申请通过引用整体并入本文。

本公开的实施例总体上涉及孔塞，并且更具体地，涉及轻量且坚固的孔塞。

背景技术：

许多行业中的各种组件可包括彼此连接的部件，诸如面板。例如，汽车组件包括一些面板和结构，这些面板和结构连接到其它面板或结构或连接到汽车框架。这些面板或结构可以在其中形成孔以用于许多目的。例如，在组装过程期间，孔可以接纳和保持紧固件，或允许管道、布线等从中穿过。作为另一个示例，一些部件设计有额外的孔以减少部件的不同变型的数量，最终简化生产库存，例如，具有在左侧具有孔的变型和在右侧具有孔的变型的面板将被制造成在左侧和右侧上都具有孔。另一个示例是设计具有用于为未来功能预留的孔的产品，诸如用于接纳或安装售后配件。然而，在上述情况下，一个孔或多个孔在最终产品中可能不会被用到。

孔塞通常用于牢固地覆盖和闭合在部件的面板中形成的孔。常见孔塞由弹性材料(诸如橡胶)形成，该弹性材料允许孔塞弯曲。密封剂通常在孔塞安装到配合表面的孔中之前分配在孔塞上以形成流体密封屏障。然后烘烤孔塞和配合表面以使密封剂固化，由此将孔塞固定就位。然而，密封剂可能随时间推移而失效，由此导致孔塞从配合表面脱离。

参考图1a和图1b，示出了某些已知的现有技术的孔塞，其包括盖和从盖延伸的邻接的圆周壁20。邻接的圆周壁20便于将孔塞附接到相应的部件，但也增加了孔塞的重量。

尽管现有的孔塞通常是小型部件，但它们经常用在大型组件中，并且因此通常大量实施。因为组件通常包含多个孔塞，所以孔塞的重量可以显著影响组件的总重量。当在重量作为设计考虑因素的行业(诸如汽车行业)中使用孔塞时，制造商关心的是最终组装中使用的孔塞的重量。

另外，某些已知的孔塞的尺寸和形状设计成装配在特定尺寸的孔内，并且不适于装配在不同尺寸的孔中。也就是说，这种孔塞的通常配置不能被修改。此外，当插入孔中时，某些已知的孔塞没有锁定特征，使得它们易于从孔中无意地被移除。

技术实现要素：

根据一个方面，孔塞被配置为固定在部件的孔内。孔塞包括具有内表面、周缘的主体，并且该主体包括中心轴线，该中心轴线基本上垂直于内表面并且限定轴向方向。另外，固定构件从内表面轴向延伸，并包括直接固定到主体内表面的基部和至少部分地与内表面轴向间隔开的悬臂突起。此外，突起至少部分地沿着圆周路径延伸，该圆周路径是相对于周缘处于向内位置的周缘的平行曲线。

根据另一方面，叙述了一种用于组装孔塞和部件的方法。孔塞包括主体，该主体具有内表面和基本上垂直于内表面延伸的中心轴线。孔塞进一步包括波形固定构件，该波形固定构件从内表面轴向延伸，并且包括与内表面轴向间隔开的突起。该部件包括形成在面板中的孔。用于组装孔塞和部件的方法包括将孔塞的内表面与孔对齐的步骤。另一步骤包括在与中心轴线对齐的轴向方向上将孔塞朝向孔移动。另外的步骤包括使突起与限定孔的边缘的面板的一部分接触，这样做则使突起从原始位置朝向从原始位置径向向内偏转的位置偏转。进一步的步骤包括使孔塞在轴向方向中更远地移动，直到突起轴向超出面板的内表面。另一步骤包括将突起从偏转位置朝向原始位置返回，直到它基本上位于限定孔边缘的面板部分的后面。

根据另一方面，孔塞被配置为固定在部件的孔内。孔塞包括主体，该主体具有内表面、周缘，并且该主体包括中心轴线，该中心轴线基本上垂直于内表面并且限定轴向方向。至少两个固定构件从内表面轴向延伸，并包括直接固定到主体的内表面的基部和至少部分地与内表面轴向间隔开的悬臂突起。另外，悬臂突起至少部分地沿着圆周路径延伸，该圆周路径是相对于周缘处于向内位置的周缘的平行曲线。此外，固定构件的任何部分都不延伸超出主体的周缘，并且固定构件沿着圆周路径彼此等距间隔开。而且，每个固定构件从主体的内表面单独地延伸，使得内表面的沿着固定构件之间的圆周路径的至少一部分是不间断的。

附图说明

图1a和图1b示出了已知孔塞的视图；

图2是根据本公开的实施例的孔塞的顶视立体图；

图3是图2的孔塞的顶视平面图；

图4是图2的孔塞的侧视图；

图5是图2的孔塞的另外的侧视图；

图6是图2的孔塞的另外的顶视立体图；

图7是图2的孔塞的侧视立体图；

图8是图2的孔塞的不同侧视图；

图9是图2的孔塞的另一顶视立体图；

图10是图2的孔塞的底部平面图；

图11是根据本公开另一实施例的孔塞的顶视立体图；

图12是图11的孔塞的顶视平面图；

图13是图12的孔塞的侧视图；

图14是图12的孔塞的不同侧视图；以及

图15是示出使用图2和11的孔塞的方法的框图。

具体实施方式

图2-10示出了根据本公开的实施例的孔塞100的各种视图。参考图2，孔塞100包括主体102，该主体102具有内表面104、周缘106，并且限定中心轴线a。中心轴线a基本上垂直于内表面104并限定轴向方向。主体102是圆形的，使其能够容纳在圆形孔内。图示的孔塞100具有40mm的直径，并且设计成接纳在具有25mm的直径的孔内。然而，预期本公开的概念可以应用于任何尺寸或几何形状的孔塞。例如，孔塞100可以设计成容纳在具有小于25mm或大于25mm(例如51mm)的直径的孔中。

图示的孔塞100进一步包括从主体102的内表面104轴向延伸的固定构件108。在本实施例中，设置三个单独的固定构件108，每个固定构件108的尺寸和形状基本上与其它固定构件相同。然而，孔塞100可包括任何合适数量的不同形状和尺寸的固定构件108。每个固定构件108从内表面104轴向延伸，并包括直接固定到主体102的内表面104的基部112。

转到图3，每个固定构件108沿着圆周路径110与其它固定构件108等距地间隔开，该圆周路径110是主体102的周缘106的平行曲线(平行圆弧)。此外，固定构件108从周缘106向内设置。固定构件108进一步包括悬臂突起114，该悬臂突起114与内表面104间隔开并且沿着圆周路径110从基部112延伸。突起114的一部分偏离圆周路径110。具体地，突起114的远端116被配置成朝向主体102的周缘106延伸。然而，固定构件108的任何部分都不延伸超出主体102的周缘106。

仍然参考图3，基部112包括最外表面118，该最外表面118与主体102的中心轴线a径向间隔开超过中心轴线a与周缘106之间的距离的一半的距离。更具体地，最外表面118与中心轴线a间隔开半径r的0.5倍加上量n，其中n>0。另外，突起114的远端116相比基部112的最外表面118与中心轴线a相隔更远距离。

突起114形成一系列曲线形式，并且因此可以类似于波浪形状。具体地，在本实施例中，突起114包括凹部120和凸分122。曲线形式允许突起114是挠性的，从而导致孔塞100具有可压入的固定构件108。具体地，突起114可以适应孔尺寸变化，从而允许配置为接纳孔塞100的孔的较松的公差。

参考图4、图5和图6，突起114进一步包括设置在远端116处的下表面124，该下表面124限定多个台阶126。虽然本实施例包含多个台阶126，但是本公开的实施例可包括一个台阶或不包括台阶。远端116处的下表面124与主体102的内表面104间隔开超过从内表面104到基部112的上端128测量的基部112的总高度的一半的距离。台阶126使孔塞100能够适应一定范围的面板厚度。作为非限制性示例，本实施例的孔塞100被配置成容纳具有0.6mm至3.0mm的厚度的面板。固定构件108有助于将孔塞100固定在由面板限定的孔中，直到可选的粘合剂(诸如胶)膨胀。

再次参考图3，如前所述，固定构件108沿圆周路径110设置，并提供从主体102延伸的不连续的固定框架。在每个固定构件108之间并沿着圆周路径110提供间隙130。更具体地，固定构件108从主体102的内表面104单独延伸，使得内表面104的沿着圆周路径110在固定构件108之间的至少一部分是不间断的，从而导致孔塞100具有减轻的重量。可以改变这些间隙130的尺寸以获得所需的产品重量规格。在本实施例中，沿内表面104上的圆周路径110的每个间隙130的长度大于直接连接到固定构件108的基部112的内表面104的每个区域的长度。另外，每个固定构件108的厚度和/或突起114上的凹部120和凸部122的半径可以变化，以便提供所需的插入力和/或拔出力。

参考图7，图示的主体102进一步包括脊132，该脊132基本上垂直于内表面104从主体102的周缘106轴向突出。虽然脊132可以是包含在孔塞100中的可选结构，但是它可以为孔塞100提供附加的所需刚度。参考图8，脊132具有脊高h，该脊高可以变化以满足所需的设计规格。此外，孔塞100具有包装高度h，其可以变化以满足所需的设计规格。可以理解，包装高度h大于脊高h。另外，在一些实施例中，包装高度h可以是脊高h的两倍。在其它实施例中，包装高度h可以是脊高h的至少三倍。在本实施例中，孔塞100具有9.7mm的包装高度h，并且脊高h小于包装高度h的三分之一。

图11-14示出了根据本公开另一实施例的孔塞200的各种视图。参考图11，本实施例中的孔塞200被配置成容纳椭圆形孔。具体地，本公开的孔塞200设计成容纳27×56mm的槽。孔塞200包括主体202，该主体202具有内表面204、周缘206，并且包括中心轴线a。中心轴线a基本上垂直于内表面204并且限定轴向方向。

四个单独的固定构件208a、208b、208c和208d从主体202的内表面204轴向延伸，每个固定构件具有与该固定构件相对位置上的固定构件208a、208b、208c和208d基本相同的形状和尺寸(即，固定构件208a和208c分别与固定构件208b和208d基本上相同)。

转到图12，固定构件208a、208b、208c和208d中的每一个沿着圆周路径210与相邻的固定构件208a、208b、208c和208d等距地间隔开，该圆周路径210是从周缘206向内设置的周缘206的平行曲线(平行圆弧)。在本实施例中，固定构件208a、208b、208c和208d通过连接梁214连接到从主体202延伸出的中心框缘212。

固定构件208a、208b、208c和208d包括与图2-10中所示的实施例的固定构件108类似的功能属性。然而，本实施例的固定构件208a、208b、208c和208d各自包括从基部218a、218b、218c和218d延伸的两个不同的突起216a、216b、216c和216d。

仍然参考图12，固定构件208a包括基部218a和沿着圆周路径210在相反的方向中从基部218a延伸的两个不同的突起216a。转向图13，两个突起216a基本上相同并且包括设置在其远端222a处的下表面220a。另外，多个台阶224a位于突起216a的下表面220a上。返回图12，类似于前述实施例，突起216a包括一系列曲线形式，并且因此可以类似于波浪形状。具体地，在本实施例中，突起216a可包括凹部228a和凸部230a。如前所述，曲线形式允许突起216a是挠性的，从而导致孔塞200具有可压入的固定构件208a。具体地，突起216a可以适应孔尺寸变化，从而允许用于被配置为接纳孔塞200的孔的较松公差。固定构件208b设置在主体202上，与固定构件208a相对。该固定构件208b在结构上基本上类似于固定构件208a。

此外，固定构件208c沿着圆周路径210位于固定构件208a和208b之间。该固定构件208c还包括两个基本上相同的突起216c，所述突起216c沿着圆周路径210在相反方向中从基部218c延伸。转向图14，与固定构件208a和208b类似，突起216c包括设置在其远端222c处的下表面220c。然而，该固定构件208c包括位于突起216c的下表面220c上的仅一个台阶224c。再次返回图12，突起216c进一步包括凹部228c和凸部230c。最后，第四固定构件208d设置在主体202上，与固定构件208c相对，并且沿着圆周路径210在固定构件208a和208b之间。该固定构件208d在结构上基本上类似于固定构件208c。与本公开的先前实施例类似，在每个固定构件208a、208b、208c和208d之间的内表面204上存在间隙234。更具体地，固定构件208a、208b、208c和208d分别从主体202的内表面204延伸，使得内表面204的沿着圆周路径210在固定构件208a、208b、208c和208d之间的至少一部分是不间断的，从而导致孔塞200具有减轻的重量。

图15示出了将本公开的孔塞100、200与在面板内限定孔的部件一起使用的方法300。在步骤302处，可以在组装之前将可选的密封剂施加到孔塞100、200，以在孔塞100、200和面板之间形成流体密封。在步骤304处，孔塞100、200的内表面104、204与孔对齐。在步骤306处，在将孔塞100、200与孔对齐之后，孔塞100、200在轴向方向中朝向孔移动。在步骤308期间，移动孔塞100、200，直到突起114、216接触限定孔的边缘的面板的一部分。在步骤310处，继续轴向移动导致突起114、216从原始位置朝向偏转位置偏转，该偏转位置从原始位置径向向内。具体地，每个突起114、216围绕基本上平行于轴向的轴线枢转。然后，在步骤312处，孔塞100、200在轴向方向中进一步移动，直到突起114、216轴向超出面板的第二表面。在步骤314处，突起114、216从偏转位置朝向原始位置返回，使得突起114、216基本上位于限定孔边缘的面板部分的后面。一旦将孔塞100、200和部件组装在一起，孔塞100、200的内表面104、204和突起114、216分别与面板的第一表面和面板的第二表面接触。如果使用可选的密封剂，则进行步骤316，在此期间烘烤面板和孔塞100、200以使密封剂固化。在组装和烘烤期间，从主体102、202延伸的脊132、236确保密封剂保持在孔塞100、200的中心上。

对于前述实施例，与某些已知的孔塞相比，将孔塞100、200插入孔中所需的力(也称为插入力)较低。由于不连续的框架设计和具有柔性突起114、216的固定构件108、208，插入力较低。沿着圆周路径110、210具有较少的材料允许固定构件108、208容易地偏转。具体地，因为使元件(诸如固定构件108、208)偏转所需的力随着元件的形状和尺寸而变化，所以当将孔塞100、200插入面板中时，本公开的固定构件108、208需要较小的力来偏转。

与某些已知的孔塞相比，孔塞100、200还表现出高的拔出力。突起114、216用作锁定特征，该锁定特征配置成锁定到围绕孔的面板的一些部分上。具体地，如前所述，当将孔塞100、200组装到部件上时，突起114、216靠在部件的第二表面上，以将孔塞100、200固定就位。

另外，本公开的孔塞100、200被有效地制造，从而降低了加工和制造的成本。具体地，孔塞100、200可以仅在模具组件中需要两个滑模，而某些已知的孔塞需要四个滑模。

虽然可以使用各种空间和方向术语(诸如顶部、底部、下部、中部、横向、水平、垂直、前方等)来描述本公开的实施例，但是应当理解，这些术语仅用于附图中所示的取向。取向可以反转、旋转或以其它方式改变，使得上部是下部，反之亦然，水平变为垂直等。

前述的变化和修改都在本公开的范围内。应当理解，本文公开和限定的实施例扩展到所提及的或从文本和/或附图中显而易见的两个或更多个单独特征的所有替代组合。所有这些不同的组合构成了本公开的各种替代方面。权利要求应被解释为包括现有技术允许的范围内的替代实施例。