DE102013216012A1 - Alignment system for aligning three components during joining process, has openings, which are distributed in coordinated relation to geometric distribution of elastic pipes such that each elastic pipe is accommodated in respective opening - Google Patents
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Abstract
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 14. August 2012 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Seriennr. 61/683,136, welche durch Verweis in ihrer Gesamtheit hierin einbezogen ist.This application claims the benefit of US Provisional Application Ser. No. 2007 filed on Aug. 14, 2012. 61 / 683,136, which is incorporated herein by reference in its entirety.
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anordnungsmerkmale zum Ausrichten von mindestens drei Komponenten während eines Fügevorgangs. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf mehrere, gegenseitig beabstandete elastische Rohrausrichtungsmerkmale einer ersten Komponente, welche sich im Mittel elastisch verformen, wenn sie mit aufnehmenden Durchbruchausrichtungsmerkmalen einer zweiten Komponente und mindestens einer dritten Komponente zusammengefügt werden, um dadurch die erste und zweite und mindestens dritte Komponente während eines Fügevorgangs präzise auszurichten.The present invention relates to placement features for aligning at least three components during a joining operation. In particular, the present invention relates to a plurality of mutually spaced elastic tube alignment features of a first component that elastically deform on average when mated with receiving aperture alignment features of a second component and at least a third component, thereby forming the first and second and at least third components to align precisely during a joining process.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Gegenwärtig werden Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel jene, die man in Kraftfahrzeugen findet, welche in einem Fertigungsprozess zusammengefügt werden sollen, in Bezug aufeinander durch Ausrichtungsmerkmale gegenseitig angeordnet werden, die überdimensioniert und/oder unterdimensioniert sind, um einen Zwischenraum zu schaffen, um die Komponenten in Bezug aufeinander ungehindert zu bewegen, um sie auszurichten, ohne einen Eingriff bzw. eine Beeinträchtigung dazwischen zu erzeugen, die den Fertigungsprozess behindern würde. Ein Beispiel beinhaltet Zweiwege- und/oder Vierwege-Steckausrichtungsmerkmale, typischerweise aufrechte Ansätze, welche in entsprechende Buchsenausrichtungsmerkmale, typischerweise Durchbrüche in Form von Löchern oder Schlitzen, aufgenommen werden. Es gibt einen Zwischenraum zwischen den Steckausrichtungsmerkmalen und ihren jeweiligen Buchsenausrichtungsmerkmalen, welcher so vorbestimmt ist, dass er erwarteten Größen- und Lageabweichungstoleranzen der Steck- und Buchsenausrichtungsmerkmale als Folge von Fertigungs-(oder Fabrikations-)Abweichungen entspricht. Als Folge kann eine signifikante Lageabweichung zwischen den zusammengefügten ersten und zweiten Komponenten mit den oben erwähnten Ausrichtungsmerkmalen auftreten, was zum Auftreten einer unerwünscht großen Abweichung in ihrer Ausrichtung, insbesondere hinsichtlich Spalte und Zwischenräume, beitragen kann. Falls diese fehljustierten Komponenten auch Teil einer anderen Anordnung sind, können solche Fehljustierungen die Funktion und/oder das ästhetische Erscheinungsbild der gesamten Anordnung beeinflussen. Ungeachtet davon, ob eine solche Fehljustierung auf zwei Komponenten oder eine gesamte Anordnung beschränkt ist, kann sie eine Funktion negativ beeinflussen und die Wahrnehmung schlechter Qualität zur Folge haben.At present, components, in particular vehicle components such as those found in automobiles to be assembled in a manufacturing process, are mutually arranged with respect to each other by alignment features that are oversized and / or undersized to create a gap around the Moving components freely with respect to each other to align them without creating any interference or interference between them, which would hinder the manufacturing process. One example includes two-way and / or four-way male alignment features, typically upright tabs, which are received in corresponding female alignment features, typically openings in the form of holes or slots. There is a gap between the male alignment features and their respective female alignment features, which is predetermined to match expected size and positional deviation tolerances of the male and female alignment features as a result of manufacturing (or fabrication) deviations. As a result, a significant positional deviation between the assembled first and second components with the above-mentioned alignment features may occur, which may contribute to the occurrence of an undesirably large deviation in their orientation, particularly with regard to gaps and gaps. If these misaligned components are also part of another arrangement, such misalignments may affect the function and / or aesthetic appearance of the entire assembly. Regardless of whether such misalignment is limited to two components or an entire assembly, it can adversely affect a function and result in poor quality perception.
Wenn mehr als zwei oder mehr Komponenten zusammengefügt werden sollen, wird die Lageabweichung wie zwischen den zusammengefügten ersten, zweiten, dritten und etwaigen folgenden Schichten durch die Möglichkeit einer Lageabweichung zwischen jeder Komponente in Bezug auf die anderen Komponenten weiter verschlimmert, was ferner zum Auftreten unerwünscht großer Abweichungen beiträgt, die ungleichmäßige Spalte zwischen den jeweiligen Komponenten und eine sonst schlechte Passung dazwischen zur Folge hat.When more than two or more components are to be joined together, the positional deviation as between the joined first, second, third, and any subsequent layers is further aggravated by the possibility of positional deviation between each component with respect to the other components, which also results in undesirably large Deviations that result in uneven gaps between the respective components and an otherwise poor fit in between.
Dementsprechend kann die Technik von Ausrichtungssystemen verbessert werden, indem ein verbessertes Ausrichtungssystem oder Mechanismus vorgesehen wird, der eine präzise Ausrichtung von drei oder mehr Komponenten über elastisches Mitteln sicherstellen kann.Accordingly, the technique of alignment systems can be improved by providing an improved alignment system or mechanism that can ensure precise alignment of three or more components via elastic means.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
In einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Ausrichtungssystem mit elastischen Rohren zum gegenseitigen Ausrichten von Komponenten offenbart. Das System enthält eine erste Komponente, eine zweite Komponente und eine dritte Komponente. Das System beinhaltet auch mehrere, aufrechte, von der ersten Komponente ausgehende elastische Rohre, wobei jedes elastische Rohr eine Rohrwand aufweist. Das System beinhaltet ferner mehrere, in der zweiten Komponente und der dritten Komponente ausgebildete Durchbrüche, wobei jeder Durchbruch eine Durchbruchwand aufweist, wobei die mehreren Durchbrüche in koordinierter Beziehung zu einer geometrischen Verteilung der mehreren elastischen Rohre so geometrisch verteilt sind, dass jedes elastische Rohr in einen jeweiligen Durchbruch aufnehmbar ist, wobei, wenn jedes elastische Rohr in einen jeweiligen Durchbruch aufgenommen wird, eine elastische Verformung an einer Grenzfläche zwischen der Rohrwand und der Durchbruchwand stattfindet, wobei die elastische Verformung auf jede Rohrwand mit einem größeren Durchmesser als ein Querschnitt ihres jeweiligen Durchbruchs anspricht und wobei die elastische Verformung über die mehreren elastischen Rohre so elastisch gemittelt wird, dass die erste Komponente in Bezug auf die zweite Komponente und die dritte Komponente präzise angeordnet wird.In an exemplary embodiment, an alignment system with elastic tubes for aligning components is disclosed. The system includes a first component, a second component, and a third component. The system also includes a plurality of upright elastic tubes extending from the first component, each elastic tube having a tube wall. The system further includes a plurality of apertures formed in the second component and the third component, each aperture having a breakthrough wall, wherein the plurality of apertures are geometrically distributed in coordinated relation to a geometric distribution of the plurality of elastic tubes such that each elastic tube is distributed within one respective breakthrough is receivable, wherein when each elastic tube is received in a respective aperture, elastic deformation takes place at an interface between the tube wall and the breakthrough wall, the elastic deformation responsive to each tube wall having a larger diameter than a cross section of their respective aperture and wherein the elastic deformation is elastically averaged over the plurality of elastic tubes so that the first component is precisely located with respect to the second component and the third component.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum präzisen Ausrichten von Komponenten eines Kraftfahrzeugs während eine Fügevorgangs offenbart. Das Verfahren beinhaltet ein Vorsehen einer ersten Fahrzeugkomponente, wobei die erste Fahrzeugkomponente mehrere, aufrechte, von der ersten Fahrzeugkomponente ausgehende elastische Rohre aufweist, wobei jedes elastische Rohr eine Rohrwand aufweist. Das Verfahren beinhaltet auch ein Vorsehen einer zweiten Fahrzeugkomponente und ein Vorsehen einer dritten Fahrzeugkomponente, wobei die zweite Fahrzeugkomponente und die dritte Fahrzeugkomponente jeweils mehrere, darin ausgebildete Durchbrüche aufweisen, wobei jeder Durchbruch eine Durchbruchwand hat, wobei die mehreren Durchbrüche der zweiten Fahrzeugkomponente und der dritten Fahrzeugkomponente in koordinierter Beziehung zu einer geometrischen Verteilung der mehreren elastischen Rohre so geometrisch verteilt sind, dass jedes elastische Rohr in einen jeweiligen Durchbruch aufnehmbar ist. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Zusammenfügen der ersten Fahrzeugkomponente mit der zweiten Fahrzeugkomponente, wobei während eines Zusammenfügens die erste Fahrzeugkomponente mit der zweiten Fahrzeugkomponente und der dritten Fahrzeugkomponente ausgerichtet wird, indem jedes elastische Rohr in seinen jeweiligen Durchbruch aufgenommen wird. Ferner beinhaltet das Verfahren noch ein elastisches Verformen einer Grenzfläche zwischen jedem elastischen Rohr und seinem jeweiligen Durchbruch in der zweiten Fahrzeugkomponente und der dritten Fahrzeugkomponente. Schließlich beinhaltet das Verfahren ein Durchführen einer elastischen Mittelung der elastischen Verformung über die mehreren elastischen Rohre, so dass beim Zusammenfügen eine präzise Anordnung der ersten Fahrzeugkomponente zu der zweiten Fahrzeug- und der dritten Fahrzeugkomponente realisiert wird.In another exemplary embodiment, a method for precisely aligning components of a motor vehicle during discloses a joining process. The method includes providing a first vehicle component, the first vehicle component having a plurality of upstanding elastic tubes extending from the first vehicle component, each elastic tube having a tube wall. The method also includes providing a second vehicle component and providing a third vehicle component, the second vehicle component and the third vehicle component each having a plurality of apertures formed therein, each aperture having a breakthrough wall, the plurality of apertures of the second vehicle component and the third vehicle component in coordinated relationship to a geometric distribution of the plurality of elastic tubes are distributed geometrically such that each elastic tube is receivable in a respective aperture. The method further includes assembling the first vehicle component with the second vehicle component, wherein during assembly, the first vehicle component is aligned with the second vehicle component and the third vehicle component by receiving each elastic tube in its respective aperture. Further, the method further includes elastically deforming an interface between each elastic tube and its respective breakdown in the second vehicle component and the third vehicle component. Finally, the method includes performing elastic averaging of the elastic deformation across the plurality of elastic tubes such that upon assembly, a precise arrangement of the first vehicle component to the second vehicle and third vehicle components is realized.
Die obigen Merkmale und Vorteile, und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.The above features and advantages, and other features and advantages of the invention will be readily apparent from the following detailed description of the invention when taken in conjunction with the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die detaillierte Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen:Other features, advantages, and details appear only by way of example in the following detailed description of embodiments, the detailed description of which refers to the drawings, in which:
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken. Zum Beispiel umfassen die dargestellten Ausführungsformen Fahrzeugkomponenten; das Ausrichtungssystem kann aber mit beliebigen geeigneten Komponenten verwendet werden, um ein elastisches Mitteln (engl. elastic averaging) für eine Präzisionsanordnung und -ausrichtung aller Arten von Fügekomponenten und Komponentenanwendungen zu liefern, einschließlich vieler industrieller, Konsumentenprodukt- (zum Beispiel Unterhaltungselektronik, verschiedene Geräte und dergleichen), Transport-, Energie- und Luftfahrtanwendungen und insbesondere einschließlich vieler anderer Arten von Fahrzeugkomponenten und Applikationen wie zum Beispiel verschiedene Fahrzeugkomponenten und Anwendungen innen, außen und unter der Motorhaube. Es sollte sich verstehen, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.The following description is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present disclosure, its application, or uses. For example, the illustrated embodiments include vehicle components; however, the alignment system can be used with any suitable components to provide elastic averaging for precision assembly and alignment of all types of joining components and component applications, including many industrial, consumer product (e.g., consumer electronics, various devices and applications) the like), transportation, energy and aerospace applications, and particularly including many other types of vehicle components and applications such as various vehicle components and applications inside, outside and under the hood. It should be understood that throughout the drawings, like reference characters designate like or corresponding parts and features.
Wie hierin verwendet verweist der Ausdruck ”elastisch verformbar” auf Komponenten oder Abschnitte von Komponenten einschließlich Komponentenmerkmale mit Materialien, die eine im Wesentlichen elastische Verformungscharakteristik aufweisen, wobei das Material dafür eingerichtet ist, als Antwort auf eine Anwendung einer Kraft eine federnd reversible Änderung seiner Form, Größe oder von beidem zu erfahren. Die Kraft, die die federnd reversible oder elastische Verformung des Materials hervorruft, kann eine Zug-, Kompressions-, Scher-, Biege- oder Torsionskraft oder verschiedene Kombinationen dieser Kräfte einschließen. Die elastisch verformbaren Materialien können eine lineare elastische Verformung, zum Beispiel diejenige, die gemäß dem Hookeschen Gesetz beschrieben wird, oder eine nichtlineare elastische Verformung zeigen.As used herein, the term "elastically deformable" refers to components or portions of components, including component features, having materials that have a substantially elastic deformation characteristic, the material being adapted to provide a resiliently reversible change in shape in response to application of a force. To experience size or both. The force that causes the resiliently reversible or elastic deformation of the material can be a tensile, compressive, shear, bending or torsional force, or various combinations of these forces. The elastically deformable materials may exhibit a linear elastic deformation, for example that described according to Hooke's Law, or a non-linear elastic deformation.
Elastisches Mitteln liefert eine elastische Verformung der Grenzfläche(n) zwischen zusammengefügten Komponenten, wobei die gemittelte Verformung eine präzise Ausrichtung liefert, wobei die Positionsabweichung aus der Fertigung auf Xmin minimiert wird, definiert durch Xmin = X/√N, wobei X die Positionsabweichung aus der Fertigung der Anordnungsmerkmale der zusammengefügten Komponenten und N die Anzahl eingesetzter Merkmale ist. Um eine elastische Mittelung zu erhalten, ist eine elastisch verformbare Komponente so ausgeführt, dass sie zumindest ein Merkmal und dessen Kontaktfläche(n) aufweist, die übermäßig eingeschränkt bzw. gepresst wird und eine Presspassung bzw. Passung mit Übermaß (engl. interference fit) mit einem Fügemerkmal einer anderen Komponente und dessen Kontaktfläche(n) liefert. Die Bedingung übermäßig eingeschränkt und die Passung mit Übermaß verformen federnd reversibel (elastisch) zumindest eines des zumindest einen Merkmals oder des Fügemerkmals oder beide Merkmale. Die federnd reversible Eigenschaft dieser Merkmale der Komponenten erlaubt einen wiederholten Einsatz und eine wiederholte Entnahme der Komponenten, was ihren Zusammenbau und ihre Demontage erleichtert. Eine Positionsabweichung der Komponenten kann zur Folge haben, dass unterschiedliche Kräfte über Bereiche der Kontaktflächen beaufschlagt werden, die übermäßig eingeschränkt sind und während des Einsatzes der Komponente in einem Zustand mit Übermaß in Eingriff stehen. Es ist daher einzusehen, dass eine einzelne eingesetzte Komponente bezüglich einer Umfangslänge der Komponente elastisch gemittelt werden kann. Die Prinzipien einer elastischen Mittelung sind im Detail in der im Gemeinschaftsbesitz befindlichen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/187,675 beschrieben, deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen ist. Die oben offenbarten Ausführungsformen schaffen die Möglichkeit, eine bestehende Komponente, die mit den oben beschriebenen Prinzipien einer elastischen Mittelung nicht kompatibel ist oder die durch den Einschluss eines Vierwegesystems zur elastischen Mittelung wie hierin offenbart weiter unterstützt würde, in eine Anordnung umzuwandeln bzw. umzurüsten (engl. convert), die ein elastisches Mitteln und die damit verbundenen Vorteile ermöglicht.Elastic means provides elastic deformation of the interface (s) between assembled components, the averaged deformation providing precise alignment minimizing the positional deviation from fabrication to X min , defined by X min = X / √N, where X is the positional deviation from the fabrication of the assembly features of the assembled components, and N is the number of inserted features. In order to obtain elastic averaging, an elastically deformable component is designed to have at least one feature and its contact surface (s) being excessively constrained and having an interference fit a joining feature of another component and its contact surface (s) supplies. The condition excessively limited and the interference fit deform elastically reversibly (elastically) at least one of the at least one feature or the joining feature or both features. The resiliently reversible nature of these features of the components allows repeated use and repetitive removal of the components, facilitating their assembly and disassembly. A positional deviation of the components may result in different forces being applied over portions of the contact surfaces that are excessively restricted and engaged during use of the component in an excessively large condition. It is therefore understood that a single component used can be averaged elastically with respect to a circumferential length of the component. The principles of elastic averaging are described in detail in co-owned, co-pending U.S. Patent Application No. 13 / 187,675, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety. The embodiments disclosed above provide the ability to convert an existing component that is incompatible with the above-described principles of elastic averaging, or that would be further assisted by the inclusion of a four-way elastic averaging system as disclosed herein, into an assembly Convert), which allows elastic means and associated advantages.
Jedes geeignete elastisch verformbare Material kann für die Fügekomponenten und die Ausrichtungsmerkmale, die hierin offenbart und im Folgenden weiter diskutiert werden, verwendet werden, insbesondere jene Materialien, die elastisch verformbar sind, wenn sie in die hierin beschriebenen Merkmale geformt werden. Dies schließt verschiedene Metalle, Polymere, Keramiken, anorganische Materialien oder Gläser oder Verbundstoffe irgendwelcher der oben erwähnten Materialien oder irgendwelche andere Kombinationen davon ein, die für einen hierin offenbarten Zweck geeignet sind. Viele Verbundmaterialien sind vorstellbar, einschließlich verschiedener gefüllter Polymere, einschließlich mit Glas, Keramik, Metall und anorganischem Material gefüllter Polymere, insbesondere mit Glas, Metall, Keramik, anorganischer oder Kohlenstofffaser gefüllter Polymere. Jede beliebige geeignete Füller-Morphologie kann verwendet werden, einschließlich aller Formen und Größen von Partikel oder Fasern. Konkreter kann jede geeignete Art von Faser verwendet werden, einschließlich kontinuierlicher und diskontinuierlicher Fasern, gewebter und nicht gewebter Stoffe, Filze oder Garne oder Kombinationen davon. Jedes geeignete Metall kann verwendet werden, einschließlich verschiedener Güten und Legierungen von Stahl, Gusseisen, Aluminium, Magnesium oder Titan oder Verbundstoffe davon oder eine beliebige andere Kombination davon. Polymere können sowohl thermoplastische Polymere oder Duroplast-Polymere oder Verbundstoffe davon oder beliebige andere Kombinationen davon, einschließlich einer großen Vielzahl von Copolymeren und Polymermischungen, einschließen. In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Kunststoffmaterial eines mit elastischen Eigenschaften, das sich ohne Bruch elastisch verformt, wie zum Beispiel ein Material mit einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-(ABS-)Polymer und insbesondere eine Polycarbonat-ABS-Polymer-Mischung (PC/ABS). Das Material kann in beliebiger Form vorliegen und durch jeden geeigneten Prozess geformt oder hergestellt werden, einschließlich gestanztes oder geformtes Metall, Verbundstoffe oder andere Bleche, Schmiedestücke, Stranggussteile, gepresste Teile, Gussteile oder geformte Teile und dergleichen, um die hierin beschriebenen verformbaren Merkmale einzuschließen. Die elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale und zugeordneten Komponenten können in jeder beliebigen Art und Weise geformt werden. Zum Beispiel können die elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale und die zugeordnete Komponente einteilig geschaffen werden, oder sie können vollkommen separat geformt und anschließend aneinander befestigt werden. Wenn sie einteilig geschaffen werden, können sie als ein einziges Teil von wie zum Beispiel einer Kunststoffspritzgussmaschine geformt werden. Wenn sie separat geschaffen werden, können Sie aus verschiedenen Materialien geformt werden, um beispielsweise eine vorbestimmte elastische Antwortcharakteristik zu liefern. Das Material oder die Materialien können ausgewählt werden, um eine vorbestimmte elastische Antwortcharakteristik von irgendeinem oder allen der elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale, der zugeordneten Komponente oder der Fügekomponente zu liefern. Die vorbestimmte elastische Antwortcharakteristik kann zum Beispiel einen vorbestimmten elastischen Modul einschließen.Any suitable elastically deformable material may be used for the joining components and the alignment features disclosed herein and further discussed below, particularly those materials that are elastically deformable when molded into the features described herein. This includes various metals, polymers, ceramics, inorganic materials or glasses or composites of any of the above-mentioned materials or any other combinations thereof that are suitable for a purpose disclosed herein. Many composite materials are conceivable, including various filled polymers, including polymers filled with glass, ceramic, metal, and inorganic material, particularly glass, metal, ceramic, inorganic or carbon fiber filled polymers. Any suitable filler morphology may be used, including all shapes and sizes of particles or fibers. More concretely, any suitable type of fiber may be used, including continuous and discontinuous fibers, woven and nonwoven fabrics, felts or yarns, or combinations thereof. Any suitable metal may be used, including various grades and alloys of steel, cast iron, aluminum, magnesium or titanium, or composites thereof, or any other combination thereof. Polymers may include both thermoplastic polymers or thermosetting polymers or composites thereof or any other combinations thereof, including a wide variety of copolymers and polymer blends. In one embodiment, a preferred plastic material is one having elastic properties that elastically deforms without fracture, such as a material comprising an acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymer, and more particularly a polycarbonate-ABS polymer blend (PC / PSA). SECTION). The material may be in any form and shaped or made by any suitable process, including stamped or formed metal, composites or other sheets, forgings, continuous castings, pressed parts, castings or molded parts, and the like, to encompass the deformable features described herein. The elastically deformable alignment features and associated components may be molded in any manner. For example, the elastically deformable alignment features and associated component may be integrally formed, or may be molded completely separately and then secured together. When created in one piece, they can be molded as a single part of, for example, a plastic injection molding machine. When they are created separately, they can be formed of different materials, for example, to provide a predetermined elastic response characteristic. The material or materials may be selected to provide a predetermined elastic response characteristic of any or all of the elastically deformable alignment features, the associated component, or the joining component. The predetermined elastic response characteristic may include, for example, a predetermined elastic modulus.
Wie hierin verwendet ist der Ausdruck Fahrzeug auf nicht nur auf ein Automobil, einen Lastwagen, Kleinbus oder Geländewagen beschränkt, sondern schließt jedes selbstgetriebene oder gezogene Beförderungsmittel ein, das zum Transport einer Last geeignet ist.As used herein, the term vehicle is not limited to only an automobile, truck, minibus, or off-road vehicle, but includes any self-propelled or towed vehicle suitable for transporting a load.
Die vorliegende Erfindung ist ein Ausrichtungssystem mit elastischen Rohren für das präzise Zusammenfügen von drei oder mehr Komponenten, insbesondere Kraftfahrzeugkomponenten, wobei, wenn ein Zusammenfügen abgeschlossen ist, es kein Float (oder Spiel) wie zwischen den Steck- und Buchsenausrichtungsmerkmalen gibt, um eine Präzisionsausrichtung mit einer versteiften Lagezwangsbedingung zu schaffen, jedoch das ausgerichtete Zusammenfügen jedes Mal sanft und mühelos vonstatten geht.The present invention is an elastic tube alignment system for the precise assembly of three or more components, particularly automotive components, where, when assembly is complete, there is no float (or clearance) between the male and female alignment features to provide precision alignment to provide a stiffened constraint, however, the aligned assembly is gentle and effortless each time.
Das Ausrichtungssystem mit elastischen Rohren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung arbeitet nach dem Prinzip eines elastischen Mittelns. Mehrere, geometrische getrennte, elastische Rohr-(Steck-)Ausrichtungsmerkmale sind auf einer ersten Komponente angeordnet, während mehrere, Eins zu Eins entsprechende Durchbruch-(Buchsen-)Ausrichtungsmerkmale auf zumindest zwei anderen Komponenten (zum Beispiel einer zweiten Komponente und einer dritten Komponente) vorgesehen sind, wobei die elastischen Rohrausrichtungsmerkmale einen Durchmesser aufweisen, der einen Querschnitt der Durchbruchausrichtungsmerkmale übertrifft. Die erste, zweite und dritte Komponente können jedoch jeweils einige der elastischen Rohrausrichtungsmerkmale und einige der Durchbruchausrichtungsmerkmale aufweisen, solange sie eineindeutig bzw. Eins zu Eins entsprechen, so dass sie gegenseitig miteinander in Eingriff bringbar sind. Während des Zusammenfügens der ersten Komponente mit der zweiten und dritten Komponente gelangt jedes elastische Rohrausrichtungsmerkmal jeweils in Eingriff mit seinem entsprechenden Durchbruchausrichtungsmerkmal. Während die elastischen Rohrausrichtungsmerkmale in die jeweiligen Durchbruchausrichtungsmerkmale aufgenommen werden, wird eine etwaige Fertigungsabweichung hinsichtlich Position und Größe der elastischen Rohr- und Durchbruchausrichtungsmerkmale durch eine elastische Verformung im Mittel an der Grenzfläche zwischen den elastischen Rohr- und Durchbruchausrichtungsmerkmalen ausgeglichen. Dieses elastische Mitteln über die mehreren elastischen Rohr- und Durchbruchausrichtungsmerkmale liefert eine präzise Ausrichtung wie zwischen der ersten, zweiten, dritten und etwaigen folgenden Komponenten, wenn sie in Bezug aufeinander zusammengefügt werden, und der Fügeprozess geht dennoch sanft und leicht vonstatten.The elastic pipe alignment system according to an embodiment of the invention operates on the principle of elastic means. A plurality of geometrically separated elastic tube (mating) alignment features are disposed on a first component while a plurality of one-to-one breakout (socket) alignment features on at least two other components (eg, a second component and a third component). wherein the elastic tube alignment features have a diameter that exceeds a cross section of the aperture alignment features. However, the first, second, and third components may each have some of the elastic tube aligning features and some of the aperture alignment features as long as they are one to one so as to be mutually engageable with each other. During assembly of the first component with the second and third components, each elastic tube alignment feature engages each of its respective aperture alignment feature. As the elastic tube alignment features are incorporated into the respective aperture alignment features, any manufacturing variability in position and size of the tube and aperture elastic alignment features is compensated for by elastic deformation on average at the interface between the tube and aperture elastic alignment features. This elastic means across the plurality of elastic tube and aperture alignment features provides precise alignment as between the first, second, third and any subsequent components when assembled together with respect to each other and yet the joining process is smooth and easy.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liefert das elastische Mitteln eine präzise Ausrichtung der Komponenten, wobei die Lageabweichung aus der Fertigung auf Xmin minimiert wird. Somit wird der benötigte Zwischenraum für die Steck- und Buchsenausrichtungsmerkmale des Standes der Technik durch eine Ausführungsform der Erfindung vermieden.According to one embodiment of the invention, the elastic means provides precise alignment of the components, minimizing the positional deviation from manufacturing to X min . Thus, the required clearance for the prior art male and female alignment features is avoided by one embodiment of the invention.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die elastischen Rohrausrichtungsmerkmale durch eine elastische Kompression der Rohrwand des elastischen Rohrs elastisch verformbar, welche Verformung vorzugsweise federnd reversibel ist. In einer Ausführungsform der Erfindung sind die elastischen Rohrausrichtungsmerkmale mit einer ersten Komponente aufrecht, senkrecht zu einer vorbestimmten Oberfläche der ersten Komponente (typischerweise einteilig) verbunden. Ferner ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich, nicht aber erforderlich, dass die jeweiligen Durchbruchausrichtungselemente durch eine elastische Aufweitung der Durchbruchwand der Durchbrüche elastisch verformbar sind, welche Verformung vorzugsweise federnd reversibel ist. In einer Ausführungsform sind die Durchbruchausrichtungsmerkmale an einer zweiten Komponente und einer dritten Komponente, typischerweise als ein Schlitz oder ein Loch in vorbestimmten Oberflächen der zweiten und dritten Komponente, angeordnet, wobei der Durchmesser der elastischen Rohrausrichtungsmerkmale den Querschnitt der Durchbruchausrichtungsmerkmale übertrifft (das heißt ein zweckmäßiger Zustand einer Passung mit Übermaß besteht zwischen den elastischen Rohrausrichtungsmerkmalen und jedem zugeordneten Durchbruchausrichtungsmerkmal), wodurch eine elastische Verformung auftritt, während jedes elastische Rohrausrichtungsmerkmal in sein jeweiliges Durchbruchausrichtungsmerkmal aufgenommen wird. Der Prozess eines Zusammenfügens mit präziser Ausrichtung wird sowohl sanft als auch einfach durchgeführt. Das Zusammenfügen kann verbessert werden durch eine Verjüngung (kleinerer Durchmesser mit zunehmender Höhe) der elastischen Rohrausrichtungsmerkmale, um so ihren anfänglichen Eintritt in die Durchbruchausrichtungsmerkmale zu erleichtern, und/oder durch Anschrägen der Durchbruchwand der Durchbruchausrichtungsmerkmale, um die elastische Verformung an der Grenzfläche der Durchbruchwand mit der Rohrwand lokal auszuprägen.According to one embodiment of the invention, the elastic tube alignment features are elastically deformable by elastic compression of the tube wall of the elastic tube, which deformation is preferably resiliently reversible. In one embodiment of the invention, the elastic tube alignment features are connected to a first component upright, perpendicular to a predetermined surface of the first component (typically in one piece). Furthermore, it is possible according to an embodiment of the invention, but not required, that the respective aperture alignment elements are elastically deformable by an elastic widening of the breakthrough wall of the apertures, which deformation is preferably resiliently reversible. In one embodiment, the breakthrough alignment features are disposed on a second component and a third component, typically as a slot or a hole in predetermined surfaces of the second and third components, wherein the diameter of the elastic tube alignment features exceeds the cross-section of the aperture alignment features (ie, a convenient condition an interference fit exists between the elastic tube alignment features and each associated breakthrough alignment feature), whereby elastic deformation occurs as each elastic tube alignment feature is received in its respective aperture alignment feature. The precise alignment process is both smooth and easy. Mating may be enhanced by tapering (smaller diameter with increasing height) the elastic tube alignment features so as to facilitate their initial entry into the aperture alignment features, and / or by chamfering the breakthrough wall of the aperture alignment features to provide elastic deformation at the interface of the aperture wall stamp out the pipe wall locally.
Im Einsatz besteht, während die erste, zweite und dritte und etwaige zusätzliche (zum Beispiel vierte, fünfte etc.) Komponente zusammengefügt werden, der anfängliche Kontakt dazwischen an den mehreren, geometrisch beabstandeten, elastischen Rohrausrichtungselementen, die in ihre Eins zu Eins entsprechenden Durchbruchausrichtungsmerkmale gelangen. Wegen der größeren Abmessung des Durchmessers der elastischen Rohrausrichtungsmerkmale bezüglich des Querschnitts der Durchbruchausrichtungsmerkmale tritt eine elastische Verformung an der Grenzfläche dazwischen auf, und diese Verformung wird über die geometrische Verteilung der mehreren elastischen Rohrausrichtungsmerkmale gemittelt. Die Ausrichtung wird präzise, wenn alle der ersten, zweiten und dritten (und etwaiger zusätzlicher) Komponenten vollständig zusammengefügt wurden, da die Verjüngung, wenn sie genutzt wird, der elastischen Rohrausrichtungsmerkmale einen größten Durchmesser zum Querschnitt der Durchbruchausrichtungsmerkmale vorsieht, wenn diese Komponenten an einer endgültigen Fügeposition angekommen sind. Wenn eine Befestigungsmodalität implementiert ist, wie zum Beispiel Befestigungsmittel mit Gewinde, Heißnieten, Ultraschallschweißen, Überwurfmuttern, Clips etc., wird die präzise Ausrichtung manifest, und die sichtbare Verbindung zwischen den beiden Komponenten ist eine Ausführung der Güte A, wobei vorbestimmte Anforderungen an Spalte und Zwischenräume zwischen den Komponenten eingehalten wurden.In use, while the first, second, and third and any additional (e.g., fourth, fifth, etc.) components are mated together, the initial contact therebetween is at the plurality of geometrically spaced, elastic tube straightening elements that enter their one-to-one corresponding aperture alignment features. Because of the larger dimension of the diameter of the elastic tube alignment features with respect to the cross-section of the aperture alignment features, elastic deformation occurs at the interface therebetween, and this deformation is averaged over the geometric distribution of the plurality of elastic tube alignment features. The alignment becomes precise when all of the first, second, and third (and any additional) components have been fully mated, since the taper, when utilized, provides the elastic tube alignment features a largest diameter to the cross-section of the aperture alignment features when these components are at a final Joined position arrived. When a fastening modality is implemented, such as threaded fasteners, hot rivets, ultrasonic welding, cap nuts, clips, etc., the precise alignment becomes manifest, and the visible connection between the two components is a grade A design, with predetermined requirements for nip and Interspaces between the components were complied with.
Nun wird auf
Das elastische Rohrausrichtungssystem
Mehrere Durchbruchausrichtungsmerkmale (die als Buchsenausrichtungsmerkmale dienen)
Mehrere Durchbruchausrichtungsmerkmale (die als Buchsenausrichtungsmerkmale dienen)
Die Durchbrüche
Die langgestreckten Durchbrüche
Die erste, zweite und dritte Komponente
Wie in
Der Prozess eines Zusammenfügens der ersten Komponente
Während des Zusammenfügens der ersten Komponente
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liefert das elastische Mitteln eine elastische Verformung der Grenzfläche zwischen den mehreren, geometrisch verteilten elastischen Rohrausrichtungsmerkmalen
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es ferner möglich, nicht aber notwendig, dass die Durchbruchausrichtungselemente
Der Aufbau bzw. die Anordnung des Ausrichtungssystems
In
Wie in
Die elastischen Rohre
Aus der vorhergehenden Beschreibung erkennt man mehrere bemerkenswerte Aspekte der vorliegenden Erfindung. Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, beispielsweise: 1) eliminieren die Fertigungsabweichung, die mit den Zwischenräumen verbunden ist, die für 2-Wege- und 4-Wege-Anordnungsschemata des Standes der Technik verbunden sind; 2) reduzieren die Fertigungsabweichung durch elastisches Mitteln der Lageabweichung; 3) eliminieren den Float von Komponenten, wie er im Stand der Technik vorhanden ist; 4) liefern einen übermäßig eingeschränkten Zustand, der die Lageabweichung durch Ausmitteln jeder Abweichung von Anordnungsmerkmalen reduziert, und versteifen zusätzlich die Verbindung, was die Anzahl von benötigten Befestigungsmitteln reduziert; 5) schaffen eine präzisere Anordnung von Komponenten; und 6) schaffen einen versteiften Aufbau der zusammengefügten ersten, zweiten und dritten Komponente mit einer Reduzierung oder Beseitigung von Dröhnen, Quietschen und Klappern (BSR) durch elastische Verformung in Bezug aufeinander und verbessern dadurch die Geräusch-, Schwingungs- und Härte-(NVH-)Effizienz der Anordnung der Komponenten.From the foregoing description, several notable aspects of the present invention can be seen. Some embodiments of the present invention, for example: 1) eliminate the manufacturing variance associated with the gaps associated with prior art 2-way and 4-way layout schemes; 2) reduce the production deviation by elastic means of positional deviation; 3) eliminate the float of components as present in the art; 4) provide an excessively limited condition that reduces the positional deviation by averaging any deviation of placement features, and additionally stiffen the connection, reducing the number of fasteners needed; 5) create a more precise arrangement of components; and 6) provide a stiffened structure of the assembled first, second and third components with a reduction or elimination of rumble, squeak and rattle (BSR) by elastic deformation with respect to each other and thereby improving the noise, vibration and hardness (NVH) efficiency of the arrangement of the components.
Die elastischen Rohre
In einer Ausführungsform der Erfindung wird, und mit Verweis nun auf
Aus dem Vorhergehenden erkennt man, dass die Hauptachsen der geschlitzten Durchbrüche
Obgleich
Beispielsweise, und mit Verweis nun auf
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, und Äquivalente für deren Elemente substituiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten besonderen Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung schließt alle Ausführungsformen ein, die in den Umfang der Anmeldung fallen.Although the invention has been described with reference to exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be substituted for their elements without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention without departing from the essential scope thereof. Therefore, the invention should not be limited to the particular embodiments disclosed, but the invention includes all embodiments falling within the scope of the application.
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