专利名称：公差补偿安装装置、车辆部件安装结构和安装方法
技术领域：
本发明总的说来涉及一种公差补偿安装装置，其用于在将车辆部件安装在车体上的同时，补偿形成于车辆部件与车体之间的间隙公差。
背景技术：
常规机动车的很多车内部件都通过螺纹紧固件连接在一起和/或连接在车体上。从美学的观点来看，令人期望的是使车内部件无间隙地安装在一起。然而，从制造的观点来看，使车内部件无间隙地安装在一起的成本是非常高的。于是，公差补偿安装装置已经开发出来，以调节车内部件之间和/或车内部件与车体之间的间隙。在美国专利No.6884014中公开了常规公差补偿安装装置的一个例子。该专利公开了一种常规公差补偿安装装置，其用于在连接第一部件和第二部件的同时补偿形成于第一部件与第二部件之间的间隙公差。该专利中公开的该常规公差补偿安装装置包括具有内螺纹部分和外螺纹部分的螺纹衬套。该螺纹衬套构造成并且布置为当第一部件和第二部件通过螺栓牢固地连接时，完全跨过形成于第一部件与第二部件之间的间隙公差。
更具体地，当通过与形成于螺纹衬套的轴向端部处的六角凸缘部分接合的工具或手使螺纹衬套旋转时，该常规公差补偿安装装置中螺纹衬套的外螺纹部分旋入形成于第一部件中的螺纹孔中。然后将螺栓旋入螺纹衬套的内螺纹部分中。螺栓的旋转运动导致螺纹衬套相对于第一部件的螺纹孔旋转，从而导致套管从第一部件朝向第二部件旋出。螺纹衬套继续旋转，直到螺纹衬套的凸缘部分靠在第二部件的安装面上为止。此时，螺纹衬套完全跨过第一部件与第二部件之间的间隙公差，因此补偿该间隙公差。然后相对于螺纹衬套进一步旋转螺栓，使得第一部件和第二部件通过紧固螺栓而牢固地连接。
这种常规公差补偿安装装置经常用于车辆组装中。例如，在车辆座舱组件中，通过在多个安装位置使用多个常规公差补偿安装装置将仪表板安装在车体上。螺栓从车体的外侧插入，并且与在车体和仪表板之间延伸的螺纹衬套接合。
当车体和仪表板组装在一起之后，拆卸或重新定位车体或仪表板时，首先从该常规公差补偿安装装置的螺纹衬套旋出并且拆下螺栓。然而，当从螺纹衬套的内螺纹部分旋出螺栓时，螺栓的旋转运动不会导致螺纹衬套旋转，这是因为施加于螺纹衬套与车体之间的扭矩较大的缘故。因此，在拆下螺栓之后，螺纹衬套保持在仪表板和车体之间延伸。于是，为了旋转螺纹衬套从而导致螺纹衬套朝向仪表板缩回，需要通过使工具与螺纹衬套的凸缘部分接合来旋转螺纹衬套。然而，由于螺纹衬套的凸缘部分设置在车体与仪表板之间，并且凸缘部分靠在车体的安装面上，因此需要将工具插入车体与仪表板之间以便与凸缘部分接合。因此，当通过该常规公差补偿安装装置连接车体和仪表板时，为了使螺纹衬套缩回，以便拆卸或重新定位车体和仪表板，需要接近车体与仪表板之间的螺纹衬套的凸缘部分。
然而，因为座舱组件的形状复杂，几乎不能满足对于车体与仪表板之间的该必需的接近几何条件。因此，在初始设计阶段必须考虑这种必需的接近几何条件，使得可以将工具插入车体与仪表板之间，以便接近该常规公差补偿安装装置的螺纹衬套的凸缘部分。遗憾的是，该结构需求为座舱组件的设计增加了额外的限制，例如可能出现更小的手套箱或者难看的分界线，等等。
考虑到上述问题，本发明所属技术领域的技术人员从本发明所公开的内容可以看出，仍然需要改进的公差补偿安装装置。本发明满足本领域中的这一需求以及本发明所属技术领域的技术人员可以认识到的其它需求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种公差补偿安装装置，其使得能够在不从两个部件之间的空间接近所述公差补偿安装装置的情况下，使设置在所述两个部件之间的公差补偿安装装置缩回，从而减少对部件的设计约束。
为了达到本发明的上述目的以及其它目的，提供了一种公差补偿安装装置，其包括螺纹紧固件、外部部件和管状部件。所述外部部件包括安装孔。所述管状部件具有与所述螺纹紧固件可旋转地连接的内表面以及可旋转地连接在所述外部部件的安装孔内部的外表面，使得所述管状部件围绕所述管状部件的中心轴线与所述螺纹紧固件的旋转同步地旋转，从而相对于所述外部部件朝着从所述外部部件伸出的方向运动，然后在进一步旋转所述螺纹紧固件时，所述螺纹紧固件相对于所述管状部件旋转。所述管状部件包括在轴向第一端部形成于所述管状部件的轴向端面上的工具接合结构，所述工具接合结构在径向上位于所述管状部件的外表面和内表面之间。
从下面结合附图批露本发明优选实施例的详细说明中，本发明所属技术领域的技术人员可以认识到本发明的上述以及其它目的、特征、方面和优势。
现在参考构成本发明原始公开一部分的附图图1是车辆的侧视图，该车辆使用根据本发明优选实施例的多个公差补偿安装装置将仪表板与车体牢固地连接；图2是乘客座椅一侧的车辆客舱的前部的局部后透视图，示出利用根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置与仪表板牢固地连接的车体；图3是如下状态中图2所示客舱的前部的局部后透视图，在该状态中，车体已经拆下，并且根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置的管状部件与外部部件安装于仪表板上；图4是根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置的外部部件、管状部件以及螺纹紧固件的分解透视图，该公差补偿安装装置用于将车体牢固地安装于仪表板上；
图5是车体、仪表板以及根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置的分解横截面图，该公差补偿安装装置包括外部部件、管状部件以及螺纹紧固件；图6是在如下状态中根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置的外部部件、管状部件以及螺纹紧固件的横截面图，该状态为该公差补偿安装装置、仪表板以及车体已经组装在一起之后的已安装状态；图7是车体的局部侧视图，示出根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置所连接的一部分；图8是车体的局部侧视图，示出该公差补偿安装装置所连接的一部分，其中该公差补偿安装装置的螺纹紧固件已经拆下来；图9是连接在车体与仪表板之间的根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置的外部部件和管状部件的横截面图，示出了可旋转工具与管状部件的工具接合结构相接合的部分拆卸状态；图10a至图10e是管状部件的一系列俯视图，示出根据本发明的管状部件的工具接合结构的可选布置；以及图11是根据本发明的改进的公差补偿安装装置的外部部件、管状部件以及螺纹紧固件的横截面图，该公差补偿安装装置用于牢固地连接第一部件和第二部件。
具体实施例方式
现在将参考
所选择的本发明的实施例。本发明所属技术领域的技术人员从本发明所公开的内容可以看出，下面对于本发明实施例的说明仅仅是为了举例说明，而非出于限制本发明的目的，本发明由所附权利要求书及其等同物限定。
图1是包括车体10的车辆V的侧视图。图2是车辆V的位于乘客座椅一侧的客舱的前部的后透视图，示出与仪表板20连接的车体10。图3是仪表板20的后透视图，示出车体10安装于仪表板上之前的已安装状态。如图2所示，在车辆V的座舱组件中，仪表板20通过根据本发明优选实施例的多个公差补偿安装装置100(图2中仅仅示出两个公差补偿安装装置100)牢固地安装于车体10上。每个公差补偿安装装置100构造成并且布置为在将仪表板20固定地紧固于车体10上的同时，补偿形成于车体10与仪表板20之间的间隙公差。
如图3所示，仪表板20包括安装部分21，车体10通过公差补偿安装装置100安装于该安装部分上。在示例性实施例中，仪表板的安装部分21布置为沿着车辆V的前后方向延伸。然而，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，车体10的安装部分和仪表板20的安装部分21的方向或取向不是本发明的必要特征。换句话说，取决于车体10和仪表板20的结构和设计，本发明的公差补偿安装装置100可以用于牢固地连接具有任何取向的车体10和仪表板20。此外，在本发明的示例性实施例中，车体10和仪表板20用作利用本发明的公差补偿安装装置100牢固地连接的车辆部件的例子。然而，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，在需要补偿待连接的车辆部件之间的间隙公差的情况下，公差补偿安装装置100可以用于牢固地连接除车体10和仪表板20之外的任何车辆部件。
现在参考图4至图8，更详细地说明根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置100。
图4是公差补偿安装装置100、车体10以及仪表板20的安装部分21的分解透视图。图5是车体10、仪表板20以及公差补偿安装装置100的分解横截面图。图6是在如下状态中车体10、仪表板20以及公差补偿安装装置100的横截面图，该状态为该公差补偿安装装置100、仪表板20以及车体10已经组装在一起之后的已安装状态。如图4至图6所示，公差补偿安装装置100包括螺纹紧固件110、外部部件120和管状部件130。
螺纹紧固件110优选为包括头部111和杆部112的常规螺栓。螺纹紧固件110的杆部112具有外表面，该外表面包括设置有外螺纹的螺纹部分112a。螺纹紧固件110的头部111和杆部112构造并布置为这样，即杆部112如图4所示沿着紧固件插入中心轴线A穿过形成于车体10中的安装孔10a插入，并且头部111如图6所示靠在安装孔10a周围的外围区域的外侧表面10b上。
外部部件120优选包括外轴环部分121和内圆柱部分122，该内圆柱部分设置在外轴环部分121内部并且与外轴环部分121牢固地连接。外轴环部分121优选由弹性材料诸如合成树脂等构成，并且构造并布置为通过锁扣配合等方式牢固地安装在形成于仪表板20的安装部分21上的安装孔21a上。内圆柱部分122的内表面包括螺纹部分122a，该螺纹部分设置有内螺纹，从而形成螺纹安装孔。尽管在图示实施例中，外部部件120作为与安装孔21a牢固地连接并且与仪表板20分离的部件形成，但是包括螺纹部分122a的外部部件120也可以与仪表板20一体地形成为单一部件。
管状部件130包括内表面132和外表面134。管状部件130的内表面132限定沿着管状部件130的中心轴线C穿过管状部件130的整个长度延伸的紧固件插孔。管状部件130具有环形凸缘部分136，其在管状部件130的轴向第一端部径向向外延伸；以及工具接合结构138，其在管状部件130的轴向第一端部形成于管状部件的轴向端面130a上。在该实施例中，管状部件130相对于车体10和仪表板20取向，使得管状部件130的轴向第一端部朝向车体10设置，从而使得螺纹紧固件110如图5所示在轴向第一端部插入管状部件130。
如图5和图6所示，管状部件130的内表面132包括圆形内衬部分，内螺纹部分132a形成于该内衬部分上。内螺纹部分132a设置有内螺纹，该内螺纹构造并布置为可以与螺纹紧固件110的螺纹部分112a的外螺纹螺纹啮合。管状部件130的外表面134包括设置有外螺纹的外螺纹部分134a。外螺纹部分134a构造并布置为可以与外部部件120的螺纹部分122a的内螺纹螺纹啮合。本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，取决于各种考虑(包括公差补偿安装装置100所需的紧固力矩量)，内螺纹部分132a和外螺纹部分134a的精确布置(例如，位置、螺距数量等)可以不同。
在如图4至图6所示的根据本发明优选实施例的公差补偿安装装置100中，内螺纹部分132a具有与外螺纹部分134a旋向相反的螺纹。例如，当内螺纹部分132a的内螺纹与螺纹紧固件110的螺纹部分112a的外螺纹布置为右旋螺纹时，外螺纹部分134a的外螺纹和外部部件120的螺纹部分122a的内螺纹布置为左旋螺纹。
此外，管状部件130的外螺纹部分134a与内螺纹部分132a构造并布置为这样，即，将螺纹紧固件110的螺纹部分112a旋入内螺纹部分132a所需的扭矩大于从外部部件120的螺纹部分122a旋出外螺纹部分134a所需的扭矩。换句话说，外螺纹部分134a和内螺纹部分132a构造并布置为这样，即当进一步旋转螺纹紧固件110时，在螺纹紧固件110相对于管状部件130旋转之前，管状部件130暂时朝着导致管状部件130从外部部件120旋出的方向与螺纹紧固件110同步地旋转。
管状部件130的环形凸缘部分136包括抵靠面136a，该抵靠面基本上在与管状部件130的轴向端面130a相同的平面上延伸。此外，管状部件130的环形凸缘部分136优选具有外围扭矩接合面136b，该扭矩接合面构造并布置为与可旋转工具接合。例如，扭矩接合面(工具接合面)136b包括形成六边形形状的六个平面，如图4所示。因此，当将管状部件130的外螺纹部分134a旋入外部部件120的螺纹部分122a时，扳手等接合扭矩接合面136b并且围绕中心轴线C旋转管状部件130。当然，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，工具接合面136b的形状不限于六边形。而是，工具接合面136b可以布置为具有任何结构，只要这种结构允许工具(包括人手)与环形凸缘部分136接合以便围绕管状部件130的中心轴线C旋转管状部件130就可以。
管状部件130的工具接合结构138形成于管状部件130的轴向端面130a上，其位置在径向上位于管状部件130的外表面134与内表面132之间。在本发明的该实施例中，管状部件130的工具接合结构138包括带有工具抵靠侧面138a的凹入部分，该工具抵靠侧面围绕管状部件130的中心轴线C基本上对称地延伸。更具体地，如图4所示，工具接合结构138的凹入部分形成沉头孔，该沉头孔与管状部件130的内表面132所限定的紧固件插孔同心。管状部件130的工具接合结构138构造并布置为这样，即穿过车体10的安装孔10a插入的可旋转工具T(参见图9)与工具接合结构138的工具抵靠侧面138a接合。在该优选实施例中，工具抵靠侧面138a在与管状部件130的中心轴线C垂直的平面内具有六边形轮廓。因此，可旋转工具T构造并布置为与六边形工具抵靠侧面138a的六个平面部分接合(例如，内六角扳手)。
现在参考图7和图8，更详细地说明根据本发明优选实施例的管状部件130的工具接合结构138、车体10的安装孔10a以及螺纹紧固件110的头部111之间的尺寸关系。图7是车体10的局部侧视图，示出公差补偿安装装置100所连接的一部分。图8是车体10的局部侧视图，示出公差补偿安装装置100所连接的一部分，其中公差补偿安装装置100的螺纹紧固件110已经拆下来。
如图7所示，当螺纹紧固件110安装之后，螺纹紧固件110的头部111在车体10的安装孔10a周围的外围区域中靠在外侧表面10b上。如图8所示，相对于车体10的安装孔10a确定管状部件130的工具接合结构138的尺寸，使得在与管状部件130的中心轴线C垂直的平面内，管状部件130的中心轴线C与工具抵靠侧面138a之间的最大距离d小于紧固件插入中心轴线A与车体10的安装孔10a之间的最小距离r(即，图示实施例中安装孔10a的半径)。换句话说，工具接合结构138构造并布置为可以由可旋转工具T(参见图9)从车体10的外侧表面10b穿过安装孔10a接近。本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，取决于管状部件130的尺寸、车体10的安装孔10的尺寸以及其它结构上的考虑，工具接合结构138的精确尺寸可以不同。此外，尽管图示实施例中车体10的安装孔10a如图8所示形成为基本圆形形状，但是安装孔10a还可以形成为非圆形形状。在这种情况下，管状部件130的工具接合结构138布置为这样，即在与管状部件130的中心轴线C垂直的平面内，管状部件130的中心轴线C与工具抵靠侧面138a之间的最大距离小于安装孔10a的紧固件插入中心轴线A与限定车体10的安装孔10a的表面之间的最小距离。
接下来将更详细地说明在仪表板20与车体10之间利用公差补偿安装装置100进行组装的过程。首先，将公差补偿安装装置100的外部部件120牢固地安装于形成于仪表板20的安装部分21中的安装孔21a。然后，通过与环形凸缘部分136的扭矩接合面136b接合的工具旋转管状部件130，将管状部件130的外螺纹部分134a旋入外部部件120的螺纹部分122a中。图3示出已安装状态，其中公差补偿安装装置100的外部部件120和管状部件130与仪表板20的安装部分21连接。
然后，相对于车体10定位仪表板20，使得车体10的安装孔10a与管状部件130的内表面132限定的紧固件插孔对准。接下来，将螺纹紧固件110从车体10的外侧表面10b穿过车体10的安装孔10a插入管状部件130的紧固件插孔中。然后，朝着使螺纹紧固件110的螺纹部分112a被旋入管状部件130的内螺纹部分132a的方向旋转螺纹紧固件110。随着螺纹紧固件110旋转，螺纹紧固件110的螺纹部分112a与管状部件130的内螺纹部分132a接合。然而，如上所述，将螺纹紧固件110的螺纹部分112a旋入管状部件130的内螺纹部分132a所需的扭矩大于从外部部件120的螺纹部分122a旋出管状部件130的外螺纹部分134a所需的扭矩。于是，随着螺纹紧固件110的旋转，管状部件130最初与螺纹紧固件110同步旋转。如上所述，螺纹紧固件110的螺纹部分112a和管状部件130的内螺纹部分132a包括与管状部件130的外螺纹部分134a和外部部件120的螺纹部分122a旋向相反的螺纹。因此，螺纹紧固件110在使螺纹紧固件110被旋入管状部件130的方向上的旋转导致管状部件130相对于外部部件120朝着使管状部件130从外部部件120旋出的方向旋转。因此，随着螺纹紧固件110旋转，由于管状部件130的外螺纹部分134a从外部部件120的螺纹部分122a旋出，管状部件130开始旋转并且远离外部部件120朝向车体110延伸。
管状部件130继续远离外部部件120延伸，直到环形凸缘部分136的抵靠面136a到达车体10的内侧表面10c为止。管状部件130继续旋转，直到环形凸缘部分136在车体10上施加的力等于或大于将螺纹紧固件110的螺纹部分112a旋入管状部件130的内螺纹部分132a所需的扭矩量为止。此时，螺纹紧固件110开始相对于管状部件130旋转，从而使螺纹紧固件110的螺纹部分112a与管状部件130的内螺纹部分132a螺纹接合。结果，如图5所示，车体10由公差补偿安装装置100紧固于仪表板20上，同时管状部件130补偿车体10与仪表板20之间的间隙公差G。图2示出已安装状态，其中仪表板20通过公差补偿安装装置100的螺纹紧固件110牢固地连接车体10。
通过改变管状部件130的内螺纹部分132a的结构，可以调节将车体连接于仪表板20上时管状部件130的环形凸缘部分136施加于车体10上的力。例如，通过减小内螺纹部分132a的直径(即，通过增大将螺纹紧固件110的螺纹部分112a旋入管状部件130的内螺纹部分132a所需的扭矩)，可以增大管状部件130的环形凸缘部分136施加的力。由于内螺纹部分132a的直径减小，在螺纹紧固件110的螺纹部分112a开始旋入管状部件130的内螺纹部分132a之前，所需的扭矩更大。
在上述实施例中，管状部件130的内螺纹部分132a和外螺纹部分134a构造并布置为这样，即通过将螺纹紧固件110旋入管状部件130所需的扭矩设置为大于从外部部件120旋出管状部件130所需的扭矩，使得在螺纹紧固件110开始相对于管状部件130旋转之前，管状部件130最初与螺纹紧固件110同步旋转。然而，本发明不限于这种布置方式。例如，在本发明的公差补偿安装装置100中可以使用其它方法，例如使用粘接剂，该粘接剂允许在螺纹紧固件110开始相对于管状部件130旋转之前，管状部件130最初与螺纹紧固件110同步旋转。
当需要相对于车体10拆卸或重新定位仪表板20时，首先将螺纹紧固件110从管状部件130旋出。然而，因为在车体10和仪表板20通过公差补偿安装装置100组装之后，管状部件130将较大的扭矩施加于车体10上，因此当旋出螺纹紧固件110时，管状部件130不会朝向外部部件120缩回。换句话说，施加于管状部件130和车体10上的力产生较大的摩擦力，因此拆下螺纹紧固件110所产生的力不足以使管状部件130开始朝着使管状部件130旋入外部部件120的方向(即，使管状部件130朝向外部部件120缩回的方向)旋转。因此，当从管状部件130旋出螺纹紧固件110时，管状部件130的环形凸缘部分136的抵靠面136a保持靠在车体10的内侧表面10c上。
因此，当需要使管状部件130朝向外部部件120缩回，以便于相对于车体10拆卸或重新定位仪表板20时，将可旋转工具T从车体10的外侧表面10b穿过安装孔10a插入，使得可旋转工具T与管状部件130的工具接合结构138接合，如图9所示。然后，操作可旋转工具T，以朝着使管状部件130的外螺纹部分134a旋入外部部件120的螺纹部分122a的方向旋转管状部件130。因此，管状部件130朝向外部部件120缩回，如图9所示。然后，可以相对于车体10拆卸或重新定位仪表板20。
如上所述，工具接合结构138形成于管状部件130的设置为与车体相邻的轴向端面130a上，并且工具接合结构138形成为可以由可旋转工具T从车体10的外侧表面10b穿过安装孔10a接近。因此，为了旋转管状部件130而使其朝向外部部件120缩回，不需要从车体10与仪表板20之间的间隙接近环形凸缘部分136的扭矩接合面136b。换句话说，管状部件130的工具接合结构138允许在不接近组件的内侧(即，车体10的内侧)的情况下，从车体10的外侧使管状部件130缩回。采用本发明的公差补偿安装装置100，可以在组件的同一侧(例如，在车体10的外侧)执行操作，包括利用螺纹紧固件110将车体10安装于仪表板20上，以及通过使管状部件130缩回来相对于仪表板20拆下车体10。因此，采用公差补偿安装装置100，因为不需要提供间隙以使工具接近车体10与仪表板20之间的管状部件130的环形凸缘部分136，所以与常规公差补偿安装装置相比，可以提高车体10、仪表板20以及座舱组件的其它部件的设计自由度。
在上述实施例中，如图6所示，工具接合结构138的工具抵靠侧面138a在与管状部件130的中心轴线C垂直的平面内具有六边形轮廓。然而，本发明的工具接合结构138不限于六边形形状。而是，只要可旋转工具可以与该结构接合，以施加扭矩朝着使管状部件130向外部部件120缩回的方向旋转管状部件130，该结构就可以用作本发明的工具接合结构138。
例如，图10a至图10e是几种管状部件230至630的俯视平面图，示出可以用于本发明的公差补偿安装装置100中的工具接合结构238至638的几种不同形状的例子。除了工具接合结构238至638的布置之外，管状部件230至630的结构与上述管状部件130的结构基本上相同。
图10a示出带有工具抵靠侧面238a的工具接合结构238，该工具抵靠侧面在与管状部件230的中心轴线C垂直的平面内具有正方形轮廓。工具抵靠侧面238a限定沉头孔，该沉头孔与管状部件230的内表面232所限定的紧固件插孔同心。本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，任何合适的多边形形状都可以用于本发明的工具接合结构。
图10b示出带有工具抵靠侧面338a的工具接合结构338，该工具抵靠侧面在与管状部件330的中心轴线C垂直的平面内具有基本星形轮廓(例如，梅花头)。在该情况下，如图10b所示，工具抵靠侧面338a从管状部件330的内表面332径向向外连续延伸。
图10c示出带有工具抵靠侧面438a的工具接合结构438，该工具抵靠侧面在与管状部件430的中心轴线C垂直的平面内具有十字形轮廓(例如，十字头)。在该情况下，如图10c所示，工具抵靠侧面438a从管状部件430的内表面432径向向外连续延伸。
图10d示出带有工具抵靠侧面538a的工具接合结构538，该工具抵靠侧面在与管状部件530的中心轴线C垂直的平面内具有基本狭槽形轮廓。在该情况下，如图10d所示，工具抵靠侧面538a从管状部件530的内表面532径向向外连续延伸。
图10e示出包括一对工具抵靠孔638a(例如，扳手头)的工具接合结构638，该工具抵靠孔638a相对于管状部件630的中心轴线C对称设置。本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，工具抵靠孔638a的数量不限于图10e所示的两个，可以设置两个以上的工具抵靠孔638a以实现本发明。
在图10a至图10e所示的每个实施例中，取决于工具接合结构238至638中每种结构的形状，使用具有合适形状的可旋转工具与工具接合结构238至638中的每一种结构接合。
改进的公差补偿安装装置现在参考图11说明一种改进的公差补偿安装装置100’，其适于牢固地连接第一部件10’和第二部件20’。改进的公差补偿安装装置100’与上述公差补偿安装装置100的不同之处在于，螺纹紧固件110’构造并布置为这样，即首先将螺纹紧固件旋入通过外部部件120’与第二部件20’连接的管状部件130’中，进一步将螺纹紧固件旋入形成于第一部件10’上的螺纹孔10a’中，从而将第二部件20’紧固于第一部件10’上。
如图11所示，改进的公差补偿安装装置100’的螺纹紧固件110’具有头部111’和杆部112’。杆部112’包括设置有外螺纹的螺纹部分112a’以及直径大于螺纹部分112a’的直径的大径部分112b’。
改进的公差补偿安装装置100’的外部部件120’与上述公差补偿安装装置100的外部部件120基本上相同。更具体地，外部部件120’包括外轴环部分121’和内圆柱部分122’，螺纹部分122a’形成于内圆柱部分的内周表面上。外部部件120’通过锁扣配合等方式与形成于第二部件20’上的安装孔20a’牢固地连接，如图11所示。尽管在图11中外部部件120’作为与第二部件20’分离的部件显示，但是外部部件120’可以与第二部件20’一体形成为单一部件。
改进的公差补偿安装装置100’的管状部件130’具有内表面132’和外表面134’。内表面132’设置有圆形内衬，该圆形内衬形成具有内螺纹的内螺纹部分132a’。外表面134’包括具有外螺纹的外螺纹部分134a’。工具接合结构138’在管状部件130’的轴向第一端部处设置在轴向端面130a’上，螺纹紧固件110’从该轴向端部插入管状部件130’的内表面132’限定的紧固件插孔中。工具接合结构138’与上述管状部件130的工具接合结构138基本上相同。换句话说，工具接合结构138’包括工具抵靠侧面138a’，该工具抵靠侧面138a’在与管状部件130’的中心轴线垂直的平面内形成六边形轮廓。管状部件130’还包括环形凸缘部分136’，该环形凸缘部分在与形成有工具接合结构138’的轴向第一端部相对的轴向第二端部径向向外延伸，如图11所示。环形凸缘部分136’包括抵靠面136a’，该抵靠面构造并布置为与第一部件10’的安装面10b’接触。环形凸缘部分136’优选包括形成于其外周表面上的扭矩接合面136b’。
在改进的公差补偿安装装置100’中，内螺纹部分132a’的内螺纹与外螺纹部分134a’的外螺纹布置为具有相同的旋向。此外，内螺纹部分132a’和外螺纹部分134a’构造并布置为这样，即将螺纹紧固件110’旋入管状部件130’的内螺纹部分132a’所需的扭矩小于从外部部件120’的螺纹部分122a’旋出管状部件130’的外螺纹部分134a’所需的扭矩。此外，内螺纹部分132a’构造并布置为这样，即管状部件130’暂时与螺纹紧固件110’的旋转同步地旋转。例如，在图11所示的实施例中，管状部件130’的内螺纹部分132a’的直径小于螺纹紧固件110’的大径部分112b’的直径，使得当螺纹紧固件110’的螺纹部分112a’完全旋入管状部件130’的内螺纹部分132a’时，实现内螺纹部分132a’与大径部分112b’之间的过盈配合。换句话说，管状部件130’的内螺纹部分132a’的内螺纹形成为牺牲螺纹，该牺牲螺纹构造并布置为通过与螺纹紧固件110’的大径部分112b’接合而部分变形或损坏。当然，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，可以使用其它布置方式，例如使用粘接剂等，而非在螺纹紧固件110’中设置大径部分112b’，从而允许管状部件130’暂时与螺纹紧固件110’同步地旋转。
接下来，将更详细地说明在将第一部件10’和第二部件20’连接在一起时，改进的公差补偿安装装置100’的操作。首先将管状部件130’旋入安装在第二部件20’上的外部部件120’，使得环形凸缘部分136’设置在第二部件20’的面向第一部件10’的一侧，如图11所示。然后，将螺纹紧固件110’从管状部件130’的轴向第一端部插入，并且旋入管状部件130’的内螺纹部分132a’，直到大径部分112b’与内螺纹部分132a’接合为止。一旦实现大径部分112b’与内螺纹部分132a’之间的过盈配合，管状部件130’将开始朝着使管状部件130’的外螺纹部分134a’从外部部件120’的螺纹部分122a’旋出的方向与螺纹紧固件110’的旋转同步地旋转。管状部件130’继续朝着第一部件10’的安装面10b’延伸，直到环形凸缘部分136’的抵靠面136a’接触第一部件10’的安装面10b’为止。然后相对于管状部件130’进一步旋转螺纹紧固件110’，由于螺纹紧固件110’与第一部件10’的螺纹孔10a’完全啮合，所以这导致内螺纹部分132a’的牺牲螺纹被螺纹紧固件110’的大径部分112b’损坏或扭曲。
当相对于第二部件20’拆卸或重新定位第一部件10’时，首先从第一部件10’的螺纹孔10a’和管状部件130’的内螺纹部分132a’中旋出螺纹紧固件110’。由于管状部件130’的环形凸缘部分136’在第一部件10’的安装面10b’上施加较大的力矩，所以螺纹紧固件110’的旋转不会导致管状部件130’朝向外部部件120’缩回。于是，管状部件130’保持在环形凸缘部分136’与第一部件10’的安装面10b’接触的位置中。在改进的公差补偿安装装置100’中，可以从第二部件20’的外侧接近管状部件130’的工具接合结构138’，如图11所示。因此，可旋转工具诸如内六角扳手等可以从第二部件20’的外侧插入，以便与工具接合结构138’的工具抵靠侧面138a’接合，并且朝着使管状部件130’向外部部件120’缩回的方向(即，使外螺纹部分134a’旋入外部部件120’的螺纹部分122a’的方向)旋转管状部件130’。然后，可以相对于第二部件20’拆卸或重新定位第一部件10’。
因此，采用改进的公差补偿安装装置100’，可以在不接近设置在第一部件10’与第二部件20’之间的环形凸缘部分136’的情况下，使管状部件130’缩回。因此，与常规公差补偿安装装置相比，可以提高关于第一部件10’与第二部件20’的设计自由度，这是因为不需要设置间隙以使工具接近第一部件10’与第二部件20’之间的管状部件130’的环形凸缘部分136’。
本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，图10a至图10e所示的工具接合结构238至638也可以应用于改进的公差补偿安装装置100’的工具接合结构138’。
在本发明的上述实施例中，螺纹紧固件110或110’、外部部件120或120’的内圆柱部分122或122’以及管状部件130或130’都描述为由金属构成。然而，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，取决于扭矩需要或其它考虑，根据本发明的公差补偿安装装置100或100’的零件可以由非金属材料诸如复合材料或合成树脂构成。
此外，尽管在上述实施例中，工具接合结构138或138’用于旋转管状部件130或130’，使其朝向外部部件120或120’缩回。然而，本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，在将管状部件130或130’旋入外部部件120或120’时，工具接合结构138或138’也可以用于旋转管状部件130或130’。在该情况下，可以不设置环形凸缘部分136或136’的扭矩接合面136b或136b’。
术语解释在理解本发明的范围时，本文中使用的术语“包含”及其衍生词是开放式的，其表示存在所说明的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤，但是不排除存在其它未说明的特征、元件、部件、群组、整体和/或步骤。这一点也适用于具有类似意思的词语，例如术语“包括”、“具有”及其衍生词。另外，以单数使用的术语“部分”、“部”、“一部分”、“部件”或“元件”可以具有单数或复数的双重含义。另外，在本文中用于描述上述实施例的下列方向术语“前、后、上、下、竖直、水平、下方和横向”以及任何其它类似的方向术语是指配备有本发明的车辆的方向。因此，用于描述本发明的这些术语应该相对于配备有本发明的车辆进行解释。本文中使用的程度术语诸如“基本上”、“大约”和“近似”等表示使得最终结果没有显著变化的修改术语的合理偏离量。例如，如果该偏离不会否定其所修改的词，可以认为这些术语包括修改术语的至少±5％的偏离。
虽然已经选择了一些选定的实施例来说明本发明，但是本发明所属技术领域的技术人员从本发明的公开内容可以看出，可以在不脱离所附权利要求书所限定的本发明范围的条件下，对本发明进行各种变化和修改。例如，可以根据需要和/或期望改变各部件的尺寸、形状、位置或方位。图中显示为彼此直接连接或接触的部件可以具有设置于其间的中间结构。一个元件的功能可以由两个元件实现，反之亦然。一个实施例的结构和功能可以用于另一个实施例中。并非必需在一个特定实施例中同时表现出全部优点。区别于现有技术的每一个特征(包括这些特征所体现的结构和/或功能性概念)，单独地或者与其它特征的组合，应当作为对申请人的进一步发明的单独的描述。因此，对根据本发明的实施例的上述说明仅仅是出于举例说明的目的，而非为了限制本发明，本发明由所附权利要求书及其等同物限定。因此，本发明的范围不限于所公开的实施例。
权利要求
1.一种公差补偿安装装置，包括螺纹紧固件；外部部件，其包括安装孔；以及管状部件，其具有与所述螺纹紧固件可旋转地连接的内表面以及可旋转地连接在所述外部部件的安装孔内部的外表面，使得所述管状部件围绕所述管状部件的中心轴线与所述螺纹紧固件的旋转同步地旋转，从而相对于所述外部部件朝着从所述外部部件伸出的方向运动，然后在进一步旋转所述螺纹紧固件时，所述螺纹紧固件相对于所述管状部件旋转，所述管状部件包括在轴向第一端部形成于所述管状部件的轴向端面上的工具接合结构，所述工具接合结构在径向上位于所述管状部件的外表面和内表面之间。
2.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述管状部件的工具接合结构包括具有工具抵靠侧面的凹入部分，所述工具抵靠侧面围绕所述管状部件的中心轴线基本对称地延伸。
3.根据权利要求2所述的公差补偿安装装置，其中，所述工具接合结构的凹入部分形成沉头孔，所述沉头孔与所述管状部件的内表面限定的螺纹紧固件插孔同心。
4.根据权利要求2所述的公差补偿安装装置，其中，所述凹入部分的工具抵靠侧面在与所述管状部件的中心轴线垂直的平面内具有多边形轮廓。
5.根据权利要求2所述的公差补偿安装装置，其中，所述凹入部分的工具抵靠侧面在与所述管状部件的中心轴线垂直的平面内具有十字形轮廓。
6.根据权利要求2所述的公差补偿安装装置，其中，所述凹入部分的工具抵靠侧面在与所述管状部件的中心轴线垂直的平面内具有基本星形轮廓。
7.根据权利要求2所述的公差补偿安装装置，其中，所述凹入部分的工具抵靠侧面在与所述管状部件的中心轴线垂直的平面内具有基本狭槽形轮廓。
8.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述工具接合结构包括相对于所述管状部件的中心轴线对称设置的多个工具抵靠孔。
9.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述管状部件包括相对于所述管状部件的中心轴线在所述轴向第一端部径向向外延伸的环形凸缘部分。
10.根据权利要求9所述的公差补偿安装装置，其中，所述管状部件的环形凸缘部分具有非圆形形状的外围扭矩接合面，所述外围扭矩接合面构造并布置为与工具接合。
11.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述管状部件包括形成于所述外表面上的外螺纹部分以及形成于所述内表面上的内螺纹部分，所述外螺纹部分和内螺纹部分构造并布置为使得相对于所述螺纹紧固件旋转所述内螺纹部分所需的扭矩大于相对于所述外部部件的安装孔旋转所述外螺纹部分所需的扭矩。
12.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述管状部件包括环形凸缘部分，所述环形凸缘部分在与所述轴向第一端部相对的轴向第二端部相对于所述管状部件的中心轴线径向向外延伸。
13.根据权利要求1所述的公差补偿安装装置，其中，所述螺纹紧固件包括具有螺纹部分和大径部分的杆部，所述大径部分的直径大于所述螺纹部分的直径，并且所述管状部件的内表面包括内螺纹部分，所述内螺纹部分构造并布置为可以与所述螺纹紧固件的螺纹部分螺纹接合，并且实现与所述螺纹紧固件的大径部分的过盈配合，使得所述管状部件与所述螺纹紧固件的旋转同步地旋转。
14.一种车辆部件安装结构，包括车辆部件；车体，其包括具有紧固件插入中心轴线的安装孔；公差补偿安装装置，其将所述车辆部件牢固地安装于所述车体上，所述公差补偿安装装置包括螺纹紧固件，其沿着所述紧固件插入中心轴线穿过所述车体的安装孔延伸，外部部件，其牢固地连接于所述车辆部件，所述外部部件包括安装孔，以及管状部件，其在所述车体与所述车辆部件之间延伸，所述管状部件具有与所述螺纹紧固件可旋转地连接的内表面以及与所述外部部件的安装孔可旋转地连接的外表面，以补偿形成于所述车辆部件与所述车体之间的公差间隙，所述管状部件包括工具接合结构，所述工具接合结构形成于所述管状部件的临近所述车体设置的轴向端面上，并位于与所述管状部件的外表面和内表面径向间隔开的位置处，使得在与所述管状部件的中心轴线垂直的平面内，所述管状部件的中心轴线与所述工具接合结构之间的最大距离小于所述紧固件插入中心轴线与所述车体的安装孔之间的最小距离。
15.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述管状部件的工具接合结构包括具有工具抵靠侧面的凹入部分，所述工具抵靠侧面围绕所述管状部件的中心轴线基本对称地延伸。
16.根据权利要求15所述的车辆部件安装结构，其中，所述工具接合结构的凹入部分形成与所述管状部件的内表面限定的螺纹紧固件插孔同心的沉头孔。
17.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述工具接合结构包括相对于所述管状部件的中心轴线对称设置的多个工具抵靠孔。
18.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述管状部件包括相对于所述管状部件的中心轴线在所述轴向第一端部径向向外延伸的环形凸缘部分。
19.根据权利要求18所述的车辆部件安装结构，其中，所述管状部件的环形凸缘部分具有非圆形形状的外围扭矩接合面，所述外围扭矩接合面构造并布置为与工具接合。
20.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述管状部件包括形成于所述外表面上的外螺纹部分以及形成于所述内表面上的内螺纹部分，所述外螺纹部分和内螺纹部分构造并布置为使得相对于所述螺纹紧固件旋转所述内螺纹部分所需的扭矩大于相对于所述外部部件的安装孔旋转所述外螺纹部分所需的扭矩。
21.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述管状部件包括形成于所述外表面上的外螺纹部分以及形成于所述内表面上的内螺纹部分，所述外螺纹部分和内螺纹部分构造并布置为使得所述管状部件围绕所述管状部件的中心轴线与所述螺纹紧固件的旋转同步地朝着第一方向旋转，从而相对于所述外部部件朝着从所述车辆部件向所述车体伸出的方向运动，然后在进一步旋转所述螺纹紧固件时，所述螺纹紧固件相对于所述管状部件旋转。
22.根据权利要求14所述的车辆部件安装结构，其中，所述外部部件形成为与所述车辆部件分离的部件并且与所述车辆部件一体连接。
23.一种将车辆部件选择性地安装于车体上的方法，所述方法包括使公差补偿安装装置的管状部件的外螺纹部分与形成于所述车辆部件中的螺纹安装孔螺纹接合；将螺纹紧固件穿过形成于所述车体中的安装孔插入所述管状部件的内螺纹部分中；与所述螺纹紧固件的旋转同步地朝着第一方向选择性地旋转所述管状部件，使得所述管状部件相对于所述车辆部件朝向所述车体延伸，从而补偿形成于所述车体与所述车辆部件之间的公差间隙；将可旋转工具穿过所述车体的安装孔插入，从而与所述管状部件的临近所述车体设置的轴向端面上的工具接合结构接合；以及抵靠着所述管状部件的工具接合结构旋转所述可旋转工具，从而朝着与所述第一方向相反的第二方向选择性地旋转所述管状部件，使得所述管状部件向所述车辆部件缩回。
全文摘要
本发明公开一种公差补偿安装装置，其包括螺纹紧固件、包括安装孔的外部部件和管状部件。所述管状部件具有与所述螺纹紧固件可旋转地连接的内表面以及可旋转地连接在所述外部部件的安装孔内部的外表面，使得所述管状部件围绕所述管状部件的中心轴线与所述螺纹紧固件的旋转同步地旋转，从而相对于所述外部部件朝着从所述外部部件伸出的方向运动，然后在进一步旋转所述螺纹紧固件时，所述螺纹紧固件相对于所述管状部件旋转。所述管状部件包括在轴向第一端部形成于所述管状部件的轴向端面上的工具接合结构，所述工具接合结构径向位于所述管状部件的外表面和内表面之间。
文档编号F16B37/00GK101033767SQ20071008035
公开日2007年9月12日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月6日
发明者兰迪·洛伦佐 申请人:日产技术中心北美公司