对准系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及对准系统及其方法。用于对准部件的对准系统包括第一部件、第二部件、连接到这些部件中的至少一个的直立的细长突部，每个细长突部具有突部壁，以及形成在这些部件中的至少一个内的可变形细长突部小孔，每个可变形突部小孔包括相对的可变形小孔壁。小孔被与细长突部的几何分布成协作关系地几何分布，使得每个细长突部可接收在相应的小孔内，并且每个突部具有的宽度大于其相应小孔的沿相同方向测量的截面宽度。每个小孔被构造成在将每个细长突部设置在其相应突部小孔内时在突部壁和小孔壁之间的界面处弹性变形。
【专利说明】对准系统及其方法
[0001]相关申请的交叉引用
本专利申请要求2012年8月13日提交的美国临时专利申请61/682597的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0002]本发明涉及对准系统及其方法，并且更具体地涉及用于在配合操作期间的部件的对准和附接的定位特征。
【背景技术】
[0003]当前，在制造过程中要被配合在一起的部件通过2位和/或4位阳型对准特征相对于彼此相互定位，该特征通常是直立的凸台，并且被接收在对应的阴型对准特征中，通常是孔或狭槽形式的小孔。在阳型对准特征和它们的相应的阴型对准特征之间存在间隙，该间隙是预定的以匹配阳型和阴型对准特征由于制造(或建造)变化而产生的预期的大小和位置变化公差。由于该间隙，会在配合的第一和第二部件之间出现显著的位置变化，这是出现在它们之间的不可取的大且变化的缺口以及其它方式的较差配合的原因之一。因此，期望提供一种改善的对准系统及其方法以精确对准部件。
【发明内容】
[0004]在本发明的一个示例性实施例中，公开了用于彼此对准部件的对准系统。该系统包括第一部件和第二部件。该系统还包括多个直立的、细长的突部，其被连接到第一和第二部件中的至少一个，每个细长的突部具有突部壁。该系统还包括多个可变形细长突部小孔，其形成在第一和第二部件中的至少一个中，每个可变形突部小孔包括相对的可变形小孔壁；其中多个小孔以与多个细长突部的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部可被接收在相应小孔内并且每个突部具有的宽度大于沿相同方向测量的其相应小孔的截面宽度，并且其中，每个小孔被构造成在每个突部被设置在每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处弹性变形。
[0005]在本发明的另一示例性实施例中，公开了用于在配合操作期间精确对准机动车的部件的方法。方法包括提供第一车辆部件。该方法还包括提供第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件中的任一个设有多个直立的细长突部和形成在其内的多个可变形细长小孔，其中多个细长小孔以与多个细长突部的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部可配合接合在相应的细长小孔内并且每个突部具有的宽度大于沿相同方向测量的其相应小孔的截面宽度。该方法还包括通过将部件压在一起而将第一车辆部件配合到第二车辆部件，其中在加压过程中通过每个细长突部被接收在其相应可变形细长小孔内将第一车辆部件对准到第二车辆部件。该方法还包括在将每个突部设置到每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处使每个可变形小孔的相对可变形壁弹性变形，其中可变形小孔的弹性变形发生在多个可变形小孔上，使得在配合时，实现了第一车辆部件到第二车辆部件的精确定位。
[0006]通过参照附图阅读下面对本发明的详细描述，会很容易理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
[0007]本申请还提供了如下方案:
方案1.一种用于相互对准部件的对准系统，包括:
第一部件；
第二部件；
多个直立的、细长的突部，其被连接到第一和第二部件中的至少一个，每个细长的突部具有突部壁；以及
形成在第一和第二部件的至少一个内的多个可变形细长突部小孔，每个可变形突部小孔包括相对的可变形小孔壁；
其中，多个小孔被与多个细长突部的几何分布成协作关系地几何分布，使得每个细长突部可接收在相应的小孔内，并且每个突部具有的宽度大于其相应小孔的沿相同方向测量的截面宽度；以及
其中每个小孔被构造成在将每个突部设置在每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处弹性变形。
[0008]方案2.如方案I所述的对准系统，其中，每个可变形小孔壁包括可变形固定梁。
[0009]方案3.如方案2所述的对准系统，其中，可变形固定梁由形成为紧邻可变形小孔壁的细长梁小孔限定。
[0010]方案4.如方案3所述的对准系统，其中，细长梁小孔具有的长度大于突部小孔的长度。
[0011]方案5.如方案4所述的对准系统，其中，细长梁小孔延伸超过突部小孔的第一端
和第二端。
[0012]方案6.如方案2所述的对准系统，其中，可变形固定梁具有预定梁宽度。
[0013]方案7.如方案6所述的对准系统，其中，预定梁宽度被选择为获得可变形固定梁的预定顺从特征。
[0014]方案8.如方案2所述的对准系统，其中，可变形固定梁由其被形成在的相应部件的自由表面限定。
[0015]方案9.如方案8所述的对准系统，其中，可变形固定梁具有预定梁宽度。
[0016]方案10.如方案9所述的对准系统，其中，预定梁宽度被选择为获得可变形固定梁的预定顺从特征。
[0017]方案11.如方案I所述的对准系统，其中，多个细长突部每一个都具有突部壁轴线并且多个细长突部的第一部分具有突部壁轴线，这些轴线不平行于多个细长突部的第二部分的突部壁轴线。
[0018]方案12.如方案11所述的对准系统，其中，细长突部的第一部分具有的突部壁轴线基本上正交于细长突部的第二部分的突部壁轴线。
[0019]方案13.如方案I所述的对准系统，其中，多个细长突部每一个都具有紧邻突部的顶部端的倒角突部边缘。
[0020]方案14.如方案I所述的对准系统，其中，多个细长突部小孔具有紧邻突部小孔的进入开口的倒角小孔边缘。
[0021]方案15.如方案I所述的对准系统，还包括第一部件和第二部件的组件，其中每个细长突部被设置在对应细长突部小孔内并且使其可变形小孔壁变形。
[0022]方案16.如方案15所述的对准系统，其中，每个细长突部具有顶部端，其伸到相应小孔的顶部边缘之上。
[0023]方案17.如方案16所述的对准系统，还包括第三部件，其被附接到该组件，该第三部件的表面被设置成紧邻细长突部的顶部端，该表面具有多个设置在其内的凹穴，这些凹穴被构造成接收细长突部的顶部端。
[0024]方案18.如方案17所述的对准系统，其中，该组件包括机动车组件。
[0025]方案19.如方案18所述的对准系统，其中，该机动车组件包括门组件。
[0026]方案20.—种用于在配合操作期间精确对准机动车的部件的方法，该方法包括: 提供第一车辆部件；
提供第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件中的任一个设有多个直立的细长突部和形成在其内的多个可变形细长小孔，其中多个细长小孔以与多个细长突部的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部可配合接合在相应的细长小孔内并且每个突部具有的宽度大于沿相同方向测量的其相应小孔的截面宽度；
通过将部件压在一起而将第一车辆部件配合到第二车辆部件，其中在加压过程中通过每个细长突部被接收在其相应可变形细长小孔内将第一车辆部件对准到第二车辆部件；在将每个突部设置到每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处使每个可变形小孔的相对可变性壁弹性变形，其中可变形小孔的弹性变形发生在多个可变形小孔上，使得在配合时，实现了第一车辆部件到第二车辆部件的精确定位。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在下面对实施例的详细描述中，该详细描述参考下面附图，其中:
图1是本文公开的对准系统的一个实施例以及包括该实施例的部件组件的透视图；
图2是图1的系统和组件的部分分解透视图；
图3是图1的系统和组件的部分分解透视图，还包括第三部件；
图4是处于组装状态的图3的系统和组件的透视图，其中部件已经被根据本文公开的方法对准；
图5是图4的突部和小孔的截面图；以及
图6是如本文公开的在配合操作期间的精确对准机动车的部件的方法的流程图。【具体实施方式】
[0028]下面的描述本质上仅仅是示例性的，并非用于限定本发明、其应用或使用。应该理解，在全部附图中，对应的参考数字指示类似或对应的零件和特征。
[0029]根据本发明的示例性实施例，公开了利用可变形弹性平均特征以精确对准的薄三层门组件的示例性实施例。该实施例设置内部件在两个配合的外部件之间以保持内部件并且还利用实现精确对准的可变形弹性平均特征，该特征包括可变形固定-固定梁和界面连接突部以精确定位配合的车辆部件。该方法可被用于减少或消除对在内、外部件的组装期间将内部件相对于其中一个外部件保持就位的第二附接(例如，热铆固)的需要。
[0030]该实施例使用细长(例如，矩形)突部，其与可变形细长小孔配合以彼此定位部件。每个细长突部的宽度大于配合的细长小孔的宽度。当部件被组装时，细长小孔的相对可变形壁弹性变形。可变形壁包括相应部件的固定梁部分。这建立了干涉条件，其消除了与在2位/4位定位方案中固有的间隙相关联的变化。而且，该过约束界面将使固定-固定梁部分在配合小孔的每一侧弯曲到平均每个小孔的各自位置误差的位置。这会产生等于细长突部位置变化X Ι--中每一个的部分-部分未对准，其中N是约束的数量。固定-固定梁部分的变形用于对准界面并使界面硬挺。
[0031]参照附图，并更具体地参照图1、2和5，公开了用于彼此对准部件的对准系统10。该系统包括第一部件20和第二部件40。对准系统10还包括多个直立的细长突部22，其被连接到第一部件20和第二部件40中的至少一个，每个细长突部具有突部壁24。系统还包括多个可变形细长突部小孔42，其形成在第一部件20和第二部件40中的至少一个中，每个可变形细长突部小孔42包括相对的可变形小孔壁44 ;其中多个小孔42与多个细长突部22的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部22可接收在相应小孔42内，并且其中当每个细长突部22被接收在其相应的突部小孔42内时，在突部壁24和可变形小孔壁44之间的界面处发生弹性变形，其中弹性变形响应于每个突部壁具有的宽度大于其相应小孔42的截面宽度；并且其中弹性变形在多个可变形小孔壁44上被弹性平均，使得第一部件20被相对于第二部件40精确定位。可变形小孔壁44的弹性变形弹性平均细长突部22相对于小孔42的位置误差。换句话说，本来由于与突部22和小孔42的部分或区段相关联的位置误差而会出现的缺口通过利用沿着突部22和小孔42的其它部分或区段的过约束条件补偿该缺口而被减小或消除。弹性平均原理被具体描述在共有的、共同未决的美国专利申请13/187675中，其公开内容通过引用全部并入本文。
[0032]对准系统10可包括可变形小孔42，其中可变形小孔壁44中的每一个包括可变形固定梁46。在一个实施例中，可变形固定梁46由细长梁小孔48限定，细长梁小孔48形成为紧邻可变形小孔壁44。在实施例中，细长梁小孔48具有长度化2)，其大于突部小孔42的长度(U)。在另一实施例中，细长梁小孔48延伸超过突部小孔42的第一端50和第二端52。在一个实施例中，可变形固定梁46具有预定梁宽度(Wa)，并且预定梁宽度被选择为获得可变形固定梁46的预定顺从 特征。梁宽度1可以是相同的或不同的，这取决于每个梁46所需要的预定顺从特征。
[0033]在另一实施例中，可变形固定梁46由相应部件的自由表面54限定，其形成在该相应部件上。在这个实施例中，可变形固定梁46还具有预定梁宽度(W。)，其可与梁宽度^相同或不同，这取决于每个需要的预定顺从特征。梁宽度W。可相同或不同，这取决于每个梁需要的预定顺从特征。预定梁宽度Wa被选择为获得可变形固定梁46的预定顺从特征。
[0034]在一个实施例中，多个细长突部22每一个都具有突部壁轴线26并且多个细长突部22的第一部分具有突部壁轴线26，这些轴线不平行于多个细长突部22的第二部分的突部壁轴线26。在另一实施例中，细长突部22的第一部分具有的突部壁轴线26基本上正交于细长突部的第二部分的突部壁轴线。[0035]在一个实施例中，多个细长突部22每一个都具有紧邻突部的顶部端30的倒角突部边缘28。在另一实施例中，多个细长突部小孔42的每一个都具有紧邻突部小孔42的进入开口 58的倒角小孔边缘56。
[0036]现在参照图1-5，在一个实施例中，对准系统10还包括第一部件20和第二部件40的组件60，其中每个细长突部22被设置在对应的细长突部小孔42内并且使其可变形小孔壁44变形。在这个实施例中(图1)，每个细长突部22具有顶部端30，该顶部端30伸出到相应小孔42的顶部边缘62之上。在另一实施例中，对准系统10还可包括第三部件80，例如门开启和关闭机构，其被附接到该组件，并且其表面82被设置成紧邻细长突部22的顶部端30，表面82在其内设置有多个凹穴84，这些凹穴84被构造成接收细长突部22的顶部端30。这些部件中的任一个或全部可包括具有A级最后精加工的一个或多个表面。对准系统10因此提供了实现第一部件20，第二部件40和第三部件80的精确对准同时还提供这些部件的紧凑且空间高效的组件的系统。在图1-5的实施例中，例如，该组件具有最大厚度，该最大厚度小于各个部件部分20、40、80的最大厚度。即，这些部件被嵌套在彼此内以提供紧凑组件同时用于实现这些部件相对于彼此的精确对准。
[0037]在一个实施例中，对准系统10可被用于组装组件60，该组件包括机动车组件，并且更具体地是机动车的门组件。
[0038]任何适合的可弹性变形材料可被用于第一部件20和细长突部22或者第二部件40和固定梁46或者第三部件80，例如，具体来说，是在被形成为本文描述的特征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，或者上述材料的任何一些的复合材料，或者它们的任何其它的组合。许多复合材料都是可行的，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，尤其是玻璃、金属、陶瓷、无机或碳纤维填充的聚合物。任何合适的填料形态都可被采用，包括全部形状和大小的颗粒或纤维。更具体来说，任何合适类型的纤维可被采用，包括连续的和不连续的纤维，机织和非机织布料、毛毡或亚麻短纤维、或者它们的组合。任何合适的金属可被使用，包括各种等级的钢和各种钢合金、铸铁、铝、锰或钛、或它们的复合材料、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、或它们的复合材料、或它们的任何其它组合，包括各种共聚物和聚合物共混物。在一个实施例中，优选的塑料材料是具有弹性性能的塑料材料，从而不发生断裂地弹性变形，例如，包括丙烯晴丁二烯苯乙烯(ABS)聚合物的材料，并且更具体地说是聚碳酸酯ABS聚合物共混物(PC/ABS)。该材料可以是任何形式并且可由任何合适的工艺形成或制造，包括冲压或成形的金属、复合材料或其它的薄板、锻件、挤压部件、压制部件、铸件、或模制部件等，以包括本文描述的可变形特征。细长突部22可以任何合适方式形成。它们可与第一部件20 —体地被形成或制造，或者它们可被单独地一起形成并且被附接到第一部件，或者它们可被完全地单独形成并被附接到第一部件。当被单独形成时，例如，它们可由不同于第一部件20的材料的材料形成，从而提供预定的弹性响应特征。这些材料可被选择为提供第一部件20或第二部件40或第三部件80中的人一些或全部的预定的弹性响应特征，尤其是可变形固定梁46。预定弹性响应特征可包括例如预定弹性模量。
[0039]参照图2-4，第一部件20或第三部件80也可包括弹性管90和对应小孔92，作为对准系统10和本文公开的组件60的一部分。这些弹性管90和对应小孔92以及它们在对准系统中的使用被描述在共有的、共同未决的美国专利申请13/187675中。[0040]参照图6，在一个实施例中，公开了用于在配合操作期间精确对准机动车的部件的方法200。方法包括提供210第一车辆部件。该方法还包括提供220第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件中的任一个设有多个直立的细长突部和形成在其内的多个可变形细长小孔，其中多个细长小孔以与多个细长突部的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部可配合接合在相应的细长小孔内。该方法还包括通过将部件压在一起而将第一车辆部件配合230到第二车辆部件，其中在加压过程中通过每个细长突部被接收在其相应可变形细长小孔内将第一车辆部件对准到第二车辆部件。该方法还包括弹性变形240每个可变形小孔的相对的可变形壁。再者，该方法包括在多个可变形小孔上弹性平均250弹性变形，使得在配合时，实现了第一车辆部件到第二车辆部件的精确定位。
[0041]虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种修改并且等同方式可用来替换本发明中的元件。而且，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多改进以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，并不意图将本发明限定为所公开的特定的实施例，而本意是本发明将包括所有落入本申请的范围内的实施例。
【权利要求】
1.一种用于相互对准部件的对准系统，包括: 第一部件； 第二部件； 多个直立的、细长的突部，其被连接到第一和第二部件中的至少一个，每个细长的突部具有突部壁；以及 形成在第一和第二部件的至少一个内的多个可变形细长突部小孔，每个可变形突部小孔包括相对的可变形小孔壁； 其中，多个小孔被与多个细长突部的几何分布成协作关系地几何分布，使得每个细长突部可接收在相应的小孔内，并且每个突部具有的宽度大于其相应小孔的沿相同方向测量的截面宽度；以及 其中每个小孔被构造成在将每个突部设置在每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处弹性变形。
2.如权利要求1所述的对准系统，其中，每个可变形小孔壁包括可变形固定梁。
3.如权利要求2所述的对准系统，其中，可变形固定梁由形成为紧邻可变形小孔壁的细长梁小孔限定。
4.如权利要求3所述的对准系统，其中，细长梁小孔具有的长度大于突部小孔的长度。
5.如权利要求4所述的对准系统，其中，细长梁小孔延伸超过突部小孔的第一端和第二端。
6.如权利要求2所述的对准系统，其中，可变形固定梁具有预定梁宽度。
7.如权利要求6所述的对准系统，其中，预定梁宽度被选择为获得可变形固定梁的预定顺从特征。
8.如权利要求2所述的对准系统，其中，可变形固定梁由其被形成在的相应部件的自由表面限定。
9.如权利要求8所述的对准系统，其中，可变形固定梁具有预定梁宽度。
10.一种用于在配合操作期间精确对准机动车的部件的方法，该方法包括: 提供第一车辆部件； 提供第二车辆部件，其中第一和第二车辆部件中的任一个设有多个直立的细长突部和形成在其内的多个可变形细长小孔，其中多个细长小孔以与多个细长突部的几何分布成协作关系地被几何分布，使得每个细长突部可配合接合在相应的细长小孔内并且每个突部具有的宽度大于沿相同方向测量的其相应小孔的截面宽度； 通过将部件压在一起而将第一车辆部件配合到第二车辆部件，其中在加压过程中通过每个细长突部被接收在其相应可变形细长小孔内将第一车辆部件对准到第二车辆部件；在将每个突部设置到每个相应小孔内时在每个突部的突部壁和每个相应小孔的小孔壁之间的界面处使每个可变形小孔的相对可变性壁弹性变形，其中可变形小孔的弹性变形发生在多个可变形小孔上，使得在配合时，实现了第一车辆部件到第二车辆部件的精确定位。
【文档编号】F16B19/02GK103591102SQ201310350618
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】S.E.莫里斯 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司