DE102014109368A1

DE102014109368A1 - Ausrichtungsanordnung für zusammengefügte komponenten und verfahren

Info

Publication number: DE102014109368A1
Application number: DE201410109368
Authority: DE
Inventors: Steven E. Morris; Jennifer P. Lawall
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2015-01-15
Also published as: US9488205B2; US20150016864A1; CN104279215A; CN104279215B

Abstract

Eine Ausrichtungsanordnung für zusammengefügte Komponenten weist eine erste Komponente auf, die einen ersten und zweiten elastisch verformbaren Vorsprung besitzt. Es ist auch eine zweite Komponente enthalten, die funktional mit der ersten Komponente gekoppelt ist, wobei die zweite Komponente einen ersten und zweiten Schlitz umfasst, wobei jeder der Schlitze durch ein erstes Schlitzseitenwandsegment, ein zweites Schlitzseitenwandsegment, ein inneres Schlitzwandsegment und ein äußeres Schlitzwandsegment definiert ist, wobei der erste und zweite Schlitz in einer im Wesentlichen koaxialen Ausrichtung angeordnet sind. Die elastisch verformbaren Vorsprünge sind jeweils in einem Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des jeweiligen ersten Schlitzes und zweiten Schlitzes angeordnet, wodurch eine relative Bewegung zwischen der ersten und zweiten Komponente reduziert wird, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge jeweils aus einem elastisch verformbaren Material geformt und derart konfiguriert sind, dass sie sich bei Eingriff mit dem inneren oder äußeren Schlitzwandsegment elastisch verformen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Komponenten, die zusammengefügt werden sollen, und insbesondere eine elastische Ausrichtungsanordnung für zusammengefügte Komponenten wie auch ein Verfahren zum Bereitstellen eines nominellen Spaltes zwischen zusammengefügten Komponenten.
HINTERGRUND
Gegenwärtig sind Komponenten, die in einem Herstellprozess miteinander zusammengefügt werden sollen, auf Grundlage der Zusammenfügungsanordnungen zwischen den Komponenten einer positionsbezogenen Schwankung ausgesetzt. Eine übliche Anordnung umfasst Komponenten, die durch 2-Wege- und/oder 4-Wege-Steckausrichtmerkmale gegenseitig in Bezug zueinander angeordnet sind; typischerweise unterdimensionierte Steckstrukturen, die in entsprechenden überdimensionierten Buchsenausrichtmerkmalen aufgenommen sind, wie Durchbrechungen in der Form von Öffnungen und/oder Schlitzen. Alternativ dazu können ein doppelseitiges Band, Klebstoffe oder Schweißprozesse verwendet werden, um Teile zusammenzufügen. Ungeachtet der präzisen Zusammenfügungsanordnung ist ein Zwischenraum zwischen zumindest einem Abschnitt der Ausrichtmerkmale vorhanden, der vorbestimmt ist, um erwartete Größen- und Positionsschwankungstoleranzen der zusammenpassenden Merkmale infolge von Herstell-(und/oder Fabrikations-)abweichungen anzupassen. Infolgedessen ist das Auftreten einer signifikanten Positionsschwankung zwischen den zusammengefügten Komponenten möglich, was zu der Anwesenheit unerwünscht großer und variierender Spalte und einer anderweitigen schlechten Passung beitragen kann. Der Zwischenraum zwischen den Ausricht- und Befestigungsmerkmalen kann zu einer relativen Bewegung zwischen zusammengefügten Komponenten führen, was zu einer Wahrnehmung schlechter Qualität führen kann. Zusätzlich können unerwünschte Wirkungen beispielsweise ein Quietschen und Klappern der zusammengefügten Komponenten aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist eine Ausrichtungsanordnung für zusammengefügte Komponenten eine erste Komponente auf, die einen ersten elastisch verformbaren Vorsprung und einen zweiten elastisch verformbaren Vorsprung besitzt. Auch ist eine zweite Komponente enthalten, die funktional mit der ersten Komponente gekoppelt ist, wobei die zweite Komponente einen ersten Schlitz und einen zweiten Schlitz aufweist, wobei jeder der Schlitze durch ein erstes Schlitzseitenwandsegment, ein zweites Schlitzseitenwandsegment, ein inneres Schlitzwandsegment und ein äußeres Schlitzwandsegment definiert ist, wobei der erste Schlitz und der zweite Schlitz in einer im Wesentlichen koaxialen Ausrichtung angeordnet sind. Die elastisch verformbaren Vorsprünge sind jeweils in einem Kontaktüberlagerungs-, Kontaktübermaß- bzw. Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des jeweiligen ersten Schlitzes und zweiten Schlitzes angeordnet, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge jeweils aus einem elastisch verformbaren Material geformt und so konfiguriert sind, dass sie sich bei Eingriff mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes elastisch verformen.
Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform weist eine Ausrichtungsanordnung für einen Kraftfahrzeuggetriebemodusanzeiger eine Verkleidungskomponente auf, die einen ersten elastisch verformbaren Vorsprung und einen zweiten elastisch verformbaren Vorsprung besitzt. Auch ist ein Anzeigeraufbau enthalten, der funktional mit der Verkleidungskomponente gekoppelt ist, wobei der Anzeigeraufbau einen ersten Schlitz und einen zweiten Schlitz umfasst, wobei jeder der Schlitze durch ein erstes Schlitzseitenwandsegment, ein zweites Schlitzseitenwandsegment, ein inneres Schlitzwandsegment und ein äußeres Schlitzwandsegment definiert ist, wobei der erste Schlitz und der zweite Schlitz in einer im Wesentlichen koaxialen Ausrichtung angeordnet sind. Die elastisch verformbaren Vorsprünge sind jeweils in einem Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des jeweiligen ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes angeordnet, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge jeweils aus einem elastisch verformbaren Material geformt und derart konfiguriert sind, dass sie sie bei Eingriff mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes elastisch verformen.
Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bereitstellen eines nominellen Spaltes zwischen zusammengefügten Komponenten vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Positionieren einer ersten Komponente in enge Nähe zu einer zweiten Komponente. Das Verfahren umfasst auch, dass ein erster elastisch verformbarer Vorsprung und ein zweiter elastisch verformbarer Vorsprung mit jeweiligen inneren Schlitzwandsegmenten oder äußeren Schlitzwandsegmenten eines ersten Schlitzes und eines zweiten Schlitzes in Eingriff treten. Das Verfahren umfasst ferner, dass die elastisch verformbaren Vorsprünge bei Eingriff mit den inneren Schlitzwandsegmenten oder den äußeren Schlitzwandsegmenten elastisch verformt werden. Das Verfahren umfasst noch weiter, dass die elastisch verformbaren Vorsprünge zu einer vollständig in Eingriff stehenden Position eingesetzt werden, wobei die vollständig in Eingriff stehende Position ein Paar gegenüberliegender Kräfte auf die elastisch verformbaren Vorsprünge ausübt.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft durch die folgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen klar, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht von oben einer zusammengefügten Baugruppe ist, die eine erste Komponente und eine zweite Komponente umfasst;
2 eine perspektivische Ansicht der zweiten Komponente von 1 ist;
3 eine perspektivische Ansicht von unten der zusammengefügten Baugruppe von 1 in einem zusammengebauten Zustand ist;
4 eine Draufsicht der zweiten Komponente gemäß einer anderen Ausführungsform ist;
5 eine Draufsicht einer Ausrichtungsanordnung der zusammengefügten Baugruppe ist;
6 ein Kraftdiagramm der Ausrichtungsanordnung in einer in Eingriff stehenden Position ist;
7 eine Draufsicht eines Vorsprunges der Ausrichtungsanordnung ist, der mit einem Schlitz der Ausrichtungsanordnung in Eingriff steht;
8 eine Schnittansicht des Vorsprunges, der mit dem Schlitz in Eingriff steht, entlang Linie 8-8 von 7 ist;
9 eine Schnittansicht des Vorsprunges, der mit dem Schlitz in Eingriff steht, entlang Linie 9-9 von 7 ist; und
10 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Bereitstellen eines nominellen Spaltes zwischen zusammengefügten Komponenten ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken. Zum Beispiel sind die dargestellten Ausführungsformen auf Baugruppen von Innenkomponenten von Fahrzeugen anwendbar, jedoch können die hier offenbarten Ausführungsformen mit beliebigen geeigneten Komponenten verwendet werden, um eine elastische Mittelung (engl.: elastic averaging) für eine Präzisionsanordnung und -ausrichtung aller Arten von Fügekomponenten und Komponentenanwendungen zu schaffen, einschließlich vieler industrieller, Konsumentenprodukt- (zum Beispiel Unterhaltungselektronik, verschiedene Geräte und dergleichen), Transport-, Energie- und Luftfahrtanwendungen und insbesondere einschließlich vieler anderer Typen von Fahrzeugkomponenten und Anwendungen wie zum Beispiel verschiedene Fahrzeugkomponenten und Anwendungen innen, außen und unter der Motorhaube. Es sei zu verstehen, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Bezug nehmend auf 1 ist eine zusammengefügte Baugruppe 10 gezeigt. Die zusammengefügte Baugruppe 10 umfasst Komponenten, die derart konfiguriert sind, dass sie miteinander in Eingriff gebracht oder zusammengefügt werden können, wie eine erste Komponente 12 und eine zweite Komponente 14. Wie oben angemerkt ist, wird bei einer Ausführungsform die zusammengefügte Baugruppe 10 in einem Fahrzeug, wie einem Kraftfahrzeug, verwendet. Bei einer Kraftfahrzeugausführungsform kann die zusammengefügte Baugruppe 10 Komponenten umfassen, die einem Anzeigeraufbau zugeordnet sind. Wie aus der Beschreibung hier anzumerken ist, können Ausführungsformen der zusammengefügten Baugruppe 10 in einer beliebigen Anwendung verwendet werden, die einen Nutzen aus der Bereitstellung einer Ausrichtung eines nominellen Spaltes zwischen zusammengefügten oder in Eingriff stehenden Komponenten zieht.
Die zusammengefügte Baugruppe 10 weist eine erste Komponente 12 auf, die derart konfiguriert ist, mit einer zweiten Komponente 14 in Eingriff zu treten und mit dieser zusammenzupassen. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die erste Komponente 12 eine Innenverkleidungskomponente eines Kraftfahrzeuges, die integral in einen größeren Aufbau oder eine größere Baugruppe 15 geformt oder funktional mit einem größeren Aufbau oder einer größeren Baugruppe 15 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst die zweite Komponente 14 einen Anzeigeraufbau, der üblicherweise als ein PRNDM-Anzeiger bezeichnet wird. Der Anzeiger versieht den Fahrer mit einer visuellen Anzeige des Getriebemodus des Fahrzeugs (d. h. Parken, Rückwärts, Neutral, Fahrt und Mittelstellung). Wie oben angemerkt ist, können die erste Komponente 12 und die zweite Komponente 14 der zusammengefügten Baugruppe 10 Komponenten verschiedener anderer Kraftfahrzeug- oder Nicht-Kraftfahrzeug-Aufbauten betreffen, so dass die allgemeine Beschreibung der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponente 14 hier gemacht wird.
Bezug nehmend auf die 2 und 3 ist die zweite Komponente 14 detaillierter gezeigt. Die zweite Komponente 14 weist einen ersten Schlitz 16 und einen zweiten Schlitz 18 auf, die im Wesentlichen um eine Achse 20 in einer relativ koaxialen Ausrichtung zentriert sind, wobei der erste Schlitz 16 und der zweite Schlitz 18 ein erstes Paar von Schlitzen 19 bilden. Wie gezeigt ist, ist es denkbar, dass ein oder mehrere zusätzliche Paare von Schlitzen 21 enthalten sind (4), wobei derartige zusätzliche Paare von Schlitzen typischerweise relativ parallel mit dem ersten Paar von Schlitzen 19 ausgerichtet sind. Der erste Schlitz 16 und der zweite Schlitz 18 weisen jeweils eine Schlitzwand 22 auf, die ein erstes Schlitzseitenwandsegment 24, ein zweites Schlitzseitenwandsegment 26, ein inneres Schlitzwandsegment 28 und ein äußeres Schlitzwandsegment 30 umfasst. Die Schlitze 16, 18 sind derart konfiguriert, elastisch verformbare Vorsprünge, die sich von der ersten Komponente 12 erstrecken, aufzunehmen, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist. Um das Einsetzen der elastisch verformbaren Vorsprünge zu unterstützen, können die Schlitze 16, 18 einen Abschrägungsabschnitt 33 (8 und 9) entlang der gesamten oder eines Teiles der Schlitzwand 22 aufweisen.
Bezug nehmend auf 5 weist die erste Komponente 12 eine Hauptfläche 32 auf. Von der Hauptfläche 32 erstreckt sich ein erster elastisch verformbarer Vorsprung 34 und ein zweiter elastisch verformbarer Vorsprung 36. Jeder der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 ist funktional mit der Hauptfläche 32 gekoppelt und kann einteilig mit der ersten Komponente 12 geformt sein. Wie oben angemerkt ist, können die Schlitze 16, 18 einen angewinkelten Abschnitt entlang der Schlitzwand 22 aufweisen. Als eine Alternative kann das Einsetzen mit einem geneigten Gebiet 38 an einem Anschlussende 40 der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 unterstützt werden. Wie gezeigt ist, sind die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 rohrförmige Elemente. Die rohrförmige Beschaffenheit der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 unterstützt eine Verformbarkeit der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 während eines Eingriffes mit der zweiten Komponente 14, wie aus der Beschreibung unten zu erkennen ist. Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 können aus zahlreichen Geometrien geformt sein, einschließlich beispielsweise kreisförmig oder dreieckig. Obwohl die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 als rohrförmige Elemente gezeigt und beschrieben sind, ist es denkbar, dass die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 als massive Elemente geformt sein können; jedoch würde ein nachgiebigeres Material eingesetzt.
In der in Eingriff stehenden Position sind der erste elastisch verformbare Vorsprung 34 und der zweite elastisch verformbare Vorsprung 36 im Wesentlichen in dem ersten Schlitz 16 bzw. dem zweiten Schlitz 18 der zweiten Komponente 14 angeordnet. Jeder Schlitz 16, 18 umfasst eine Schlitzbreite 42 (6). Gleichermaßen weisen die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 jeweils eine Vorsprungsbreite 46 auf, die größer als die Schlitzbreite 42 ist. Diese Größenbeziehung stellt sicher, dass eine Verformung der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 bei Einsetzen in die Schlitze 16, 18 und bei Eingriff mit den Schlitzwänden 22 stattfindet. Wie oben beschrieben ist, kann jeder der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 das geneigte Gebiet 38 an dem Anschlussende 40 aufweisen, wodurch eine ”Einführ-”Fläche bereitgestellt wird, die ein Einsetzen der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 in die Schlitze 16, 18 unterstützt.
Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 sind mit den Schlitzen 16, 18 nahe einem Endgebiet der Schlitze 16, 18 ausgerichtet und können davon vor einem Einsetzen der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 geringfügig versetzt sein. Genauer sind die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 mit entweder den inneren Schlitzwandsegmenten 28 oder den äußeren Schlitzwandsegmenten 30 im Wesentlichen ausgerichtet. Es sei zu verstehen, dass die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 beide mit den inneren oder äußeren Schlitzwandsegmenten ausgerichtet sind, um entgegengesetzte Kräfte auf die zweite Komponente 14 aufzubringen. Beim Einsetzen wird ein Überlagerungszustand zwischen den elastisch verformbaren Vorsprüngen 34, 36 und den Schlitzen 16, 18 hergestellt. Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 sind nahe Endgebieten der Schlitze 16, 18 positioniert, um eine entgegengesetzte Kraft auf die zweite Komponente 14 über eine Überlagerung zwischen den elastisch verformbaren Vorsprüngen 34, 36 und den Schlitzen 16, 18 aufzubringen.
Wie in den 6 bis 9 gezeigt ist, werden ein Biegeaspekt 97 und ein Kompressionsaspekt 99 beim Einsetzen der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 in die Schlitze 16, 18 erreicht. Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 werden an den zwei Seiten mit Übermaß und Biegung (9) an dem äußeren Schlitzwandsegment 30 der Schlitze 16, 18 komprimiert (8). Die größere Vorsprungsbreite 46 mit Bezug auf die Schlitzbreite 42 komprimiert die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 und resultiert in zugeordneten Kraftvektoren F₁, F₂, F₃, F₄ der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 (5). Diese Kraftvektoren wirken zusammen, um die Teile relativ zueinander in der positiven oder negativen Richtung Y wie auch mit Bezug auf eine Drehung in der Richtung Z zu positionieren, wodurch eine relative Bewegung zwischen der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponente 14 in diesen Richtungen beim Zusammenbau reduziert wird. Ein Biegen der Vorsprünge erzeugt gegenüberliegende Kräfte F₅, F₆. Diese Kraftvektoren wirken zusammen, um die Teile relativ zueinander in der positiven oder negativen Richtung X zu positionieren. Die jeweiligen Kraftvektorkomponenten wirken einander in einer Richtung entgegen, um eine Ausrichtung der zweiten Komponente 14 relativ zu der ersten Komponente 12 mit einem nominellen Gesamtspalt zur folge zu haben, wie auch einen dichten, passenden Eingriff zwischen der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponente 14 bereitzustellen. Ein derartiger Eingriff sieht einen nominellen Spalt durch Mitteln ungleichmäßiger und/oder übermäßiger Spalte vor, die ansonsten aufgrund von Positionsfehlern, Toleranzen und Größenschwankung vorhanden sind. Um eine Distanz zwischen der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponente 14 zu steuern, kann zumindest ein Abstandselement 35 enthalten sein, das sich von der Hauptfläche 32 weg erstreckt, um bei Einsetzen der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 in die Schlitze 16, 18 mit der zweiten Komponente 14 in Eingriff zu treten. Zusätzlich bestimmt das zumindest eine Abstandselement 35 einen Ort, der ausreichend weit genug von der Fügefläche angeordnet ist, um ein Biegen der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 zuzulassen.
Wie es aus der Beschreibung hier offensichtlich wird, unterstützt die elastisch verformbare Beschaffenheit der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 in Kombination mit den jeweiligen Orientierungen, wie oben beschrieben ist, eine präzise Ausrichtung der ersten Komponente 12 mit der zweiten Komponente 14 und sieht insbesondere eine Ausrichtung der Komponenten mit einem nominellen Spalt vor, der den Komponenten zugeordnet ist.
Jedes geeignete elastisch verformbare Material kann für die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 verwendet werden. Der Begriff ”elastisch verformbar” bezieht sich auf Komponenten oder Teile von Komponenten einschließlich Komponentenmerkmalen mit Materialien, die eine im Wesentlichen elastische Verformungscharakteristik aufweisen, wobei das Material dafür eingerichtet ist, als Reaktion 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.
Zahlreiche Beispiele für Materialien, die die Komponenten zumindest teilweise bilden können, weisen verschiedene Metalle, Polymere, Keramiken, anorganische Materialien oder Gläser oder Verbundwerkstoffe aus einem der oben genannten Materialien oder irgendeine andere Kombinationen hiervon auf. 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 Partikeln 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. Bei 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), wie ein ABS-Acryl. 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. Das Material oder die Materialien können ausgewählt sein, um eine vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 bereitzustellen. Die vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik kann zum Beispiel einen vorbestimmten elastischen Modul einschließen.
Die elastische Verformung der Vielzahl von elastisch verformbaren Vorsprüngen 34, 36 mittelt elastisch jegliche Positionsfehler der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponente 14. Mit anderen Worten werden Spalte und/oder eine Fehlausrichtung, die ansonsten aufgrund von Positionsfehlern vorhanden wären, die Abschnitten oder Segmenten der ersten Komponente 12 und der zweiten Komponenten 14 zugeordnet sind, insbesondere Anordnungs- und Ausrichtmerkmale, reduziert oder beseitigt. Insbesondere ist die Positionsabweichung jedes elastisch verformbaren Vorsprungs durch die verbleibenden Vorsprünge versetzt, um die Positionsabweichung jeder Komponente im Ganzen zu mitteln.
Ein 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 X_min minimiert wird, das durch X_min = X/√N definiert ist, wobei X die Positionsabweichung aus der Fertigung der Anordnungsmerkmale der zusammengefügten Komponenten und N die Anzahl eingesetzter Merkmale multipliziert mit der Anzahl von Überlagerungspunkten pro Merkmal ist. In der aktuellen Anwendung ist eine Ausführungsform, die zwei Rohre umfasst, in Kontakt mit drei Stellen der Schlitze, wodurch N = 6 gemacht wird. 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) schafft. Der stark eingeschränkte Zustand und die Presspassung verformen sich nachgiebig reversibel (elastisch) bei zumindest einem des zumindest einen Merkmals oder des Fügemerkmals oder beide Merkmale. Die nachgiebig reversible Beschaffenheit dieser Merkmale der Komponenten erlaubt ein wiederholtes Einsetzen und eine wiederholte Entnahme der Komponenten, was ihre Montage und ihre Demontage erleichtert. Eine Positionsabweichung der Komponenten kann zur Folge haben, dass variierende Kräfte über Bereiche der Kontaktflächen beaufschlagt werden, die übermäßig eingeschränkt sind und während eines Einsetzens der Komponente in einem Presszustand in Eingriff stehen. Es sei daher zu verstehen, dass eine einzige eingesetzte Komponente bezüglich einer Umfangslänge der Komponente elastisch gemittelt werden kann. Die Grundsätze der elastischen Mittelung sind ausführlich in der in Gemeinschaftsbesitz befindlichen, gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/187,675 beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Die hier offenbarten Ausführungsformen schaffen die Möglichkeit, eine bestehende Komponente, die mit den beschriebenen Prinzipien einer elastischen Mittelung nicht kompatibel ist, in eine Baugruppe umzuwandeln, die eine elastische Mittelung und die damit verbundenen Vorteile ermöglicht.
Es ist auch ein Verfahren zum Bereitstellen eines nominellen Spalts zwischen zusammengefügten Komponenten 100 vorgesehen, wie in 10 und unter Bezugnahme auf die 1–9 gezeigt ist. Die zusammengefügte Baugruppe 10 und insbesondere die elastisch verformbare Beschaffenheit der elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 wurde bereits vorher beschrieben und spezifische bauliche Komponenten brauchen nicht im Detail beschrieben zu werden. Das Verfahren 100 umfasst ein Positionieren 102 der ersten Komponente 12 in enge Nähe mit der zweiten Komponente 14. Der erste elastisch verformbare Vorsprung 34 und der zweite elastisch verformbare Vorsprung 36 stehen mit jeweiligen inneren Schlitzwandsegmenten 28 oder äußeren Schlitzwandsegmenten 30 des ersten Schlitzes 16 und des zweiten Schlitzes 18 in Eingriff 104. Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 werden beim Eingriff mit den inneren Schlitzwandsegmenten 28 oder den äußeren Schlitzwandsegmenten 30 elastisch verformt 106. Die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 werden in eine vollständig in Eingriff stehende Position eingesetzt 108, wobei die vollständig in Eingriff stehende Position ein Paar von entgegengesetzten Kräften auf die elastisch verformbaren Vorsprünge 34, 36 ausübt.
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente gegen Elemente ersetzt 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 Schutzumfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondern die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.

Claims

Ausrichtungsanordnung für zusammengefügte Komponenten, umfassend: eine erste Komponente, die einen ersten elastisch verformbaren Vorsprung und einen zweiten elastisch verformbaren Vorsprung aufweist; eine zweite Komponente, die funktional mit der ersten Komponente gekoppelt ist, wobei die zweite Komponente einen ersten Schlitz und einen zweiten Schlitz umfasst, wobei jeder der Schlitze durch ein erstes Schlitzseitenwandsegment, ein zweites Schlitzseitenwandsegment, ein inneres Schlitzwandsegment und ein äußeres Schlitzwandsegment definiert ist, wobei der erste Schlitz und der zweite Schlitz in einer im Wesentlichen koaxialen Ausrichtung angeordnet sind; und wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge jeweils in einem Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des jeweiligen ersten Schlitzes und zweiten Schlitzes angeordnet sind, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge jeweils aus einem elastisch verformbaren Material geformt und derart konfiguriert sind, dass sie sich bei Eingriff mit dem inneren Schlitzwandsegment oder dem äußeren Schlitzwandsegment des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes elastisch verformen.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste elastisch verformbare Vorsprung sich in einem Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment des ersten Schlitzes befindet, und der zweite elastisch verformbare Vorsprung sich in einem Kontaktpresszustand mit dem inneren Schlitzwandsegment des zweiten Schlitzes befindet, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge so konfiguriert sind, dass sie sich voneinander weg biegen, wobei die Kontaktüberlagerungszustände eine relative Drehung und relative Translation zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer ersten Richtung reduzieren.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der erste elastisch verformbare Vorsprung sich in einem Kontaktpresszustand mit dem äußeren Schlitzwandsegment des ersten Schlitzes befindet und der zweite elastisch verformbare Vorsprung sich in einem Kontaktpresszustand mit dem äußeren Schlitzwandsegment des zweiten Schlitzes befindet, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge so konfiguriert sind, dass sie sich in Richtung zueinander biegen, wobei die Kontaktüberlagerungszustände eine relative Drehung und relative Translation zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer ersten Richtung reduzieren.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei jeder der elastisch verformbaren Vorsprünge ein rohrförmiges Element umfasst, das einen hohlen Abschnitt aufweist.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 4, wobei das rohrförmige Element ein geneigtes Gebiet nahe einem Anschlussende des rohrförmigen Elementes umfasst.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Schlitz ferner eine Schlitzbreite umfasst, und wobei jeder der elastisch verformbaren Vorsprünge eine Vorsprungsbreite umfasst, die größer als die Schlitzbreite ist.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 6, ferner mit einem Kontaktpresszustand zwischen den elastisch verformbaren Vorsprüngen und dem jeweiligen ersten Schlitzseitenwandsegment und dem zweiten Schlitzseitenwandsegment des ersten Schlitzes und des zweiten Schlitzes, wobei die elastisch verformbaren Vorsprünge zur Kompression in einer in Eingriff stehenden Position mit den Schlitzen konfiguriert sind.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, ferner mit einer vollständig in Eingriff stehenden Position des ersten elastisch verformbaren Vorsprungs und des zweiten elastisch verformbaren Vorsprungs, wobei ein Verformungsbetrag der elastisch verformbaren Vorsprünge relativ zueinander in der Summe gemittelt ist.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 8, wobei die vollständig in Eingriff stehende Position ein Paar gegenüberliegender Kräfte umfasst, die auf die elastisch verformbaren Vorsprünge ausgeübt werden.
Ausrichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtungsanordnung in einem Fahrzeug angeordnet ist.