-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft zusammenfügbare Komponenten und insbesondere elastisch gemittelte zusammenfügbare Komponenten zur Ausrichtung und Rückhaltung.
-
HINTERGRUND
-
Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten, die in Kraftfahrzeugen verwendet sind und in einem Herstellungsverfahren zusammengefügt werden sollen, sind gegenseitig in Bezug zueinander durch Ausrichtmerkmale angeordnet, die überdimensionierte Löcher und/oder unterdimensionierte aufrechte Ansätze sind. Derartige Ausrichtmerkmale sind so bemessen, einen Abstand bereitzustellen, um die Komponenten relativ zueinander frei zu bewegen, um diese ohne Erzeugung einer Übermaßpassung zwischen diesen auszurichten, die den Herstellprozess behindern würde. Ein derartiges Beispiel enthält Zwei-Wege- und/oder Vier-Wege-Steckausrichtmerkmale, typischerweise aufrechte Ansätze, welche in entsprechende Buchsenausrichtmerkmale, typischerweise Durchbrüche in der Form von Löchern oder Schlitzen, aufgenommen werden. Die Komponenten sind mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen den Steckausrichtmerkmalen und ihren jeweiligen Buchsenausrichtmerkmalen geformt, um erwartete Größen- und Positionsschwankungstoleranzen der Steck- und Buchsenausrichtmerkmale anzupassen, die aus Herstell-(und/oder Fabrikations-)Schwankungen resultieren.
-
Infolgedessen kann eine signifikante Positionsvariation zwischen zwei zusammengefügten Komponenten, die die vorher erwähnten Ausrichtmerkmale aufweisen, auftreten, was zu der Anwesenheit einer unerwünscht großen Variation in ihrer Ausrichtung, insbesondere mit Bezug auf Spalten und/oder Abstand dazwischen, beitragen kann. In dem Fall, in dem diese falsch ausgerichteten bzw. fehljustierten Komponenten auch Teil einer anderen Baugruppe bzw. Anordnung sind, können solche Fehlausrichtungen auch die Funktion und/oder das ästhetische Erscheinungsbild der gesamten Anordnung beeinflussen. Ungeachtet dessen, ob eine derartige Fehlausrichtung auf zwei Komponenten oder eine gesamte Baugruppe beschränkt ist, kann sie die Funktion negativ beeinflussen und in einer Wahrnehmung schlechter Qualität resultieren. Darüber hinaus kann der Zwischenraum zwischen fehlausgerichteten Komponenten zu einer Relativbewegung dazwischen führen, was unerwünschtes Geräusch, wie Quietschen und Klappern, verursachen kann.
-
Darüber hinaus können einige Komponenten, insbesondere Komponenten, die aus nachgiebigen Materialien hergestellt sind, infolge der Fahrzeugbewegung, im Laufe der Zeit oder anderer Faktoren möglicherweise nicht an eine andere Komponente gefügt bleiben. Somit können die Steckausrichtmerkmale von entsprechenden Buchsenausrichtmerkmalen ausgerückt werden, was zu zusätzlichem Geräusch und Vibration führen kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei einem Aspekt ist ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung vorgesehen. Das System weist eine erste Komponente, die ein Ausrichtelement umfasst, und eine zweite Komponente auf, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Anteil des Ausrichtelementes aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln. Zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand ist ein elastisch verformbares Material, so dass sich, wenn das Ausrichtelement in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformen, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
-
Bei einem anderen Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug weist eine Karosserie und ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung auf, das integral in der Karosserie angeordnet ist. Das System zur elastisch gemittelten Ausrichtung weist eine erste Komponente, die ein Ausrichtelement umfasst, und eine zweite Komponente auf, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Anteil des Ausrichtelementes aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln. Zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand ist ein elastisch verformbares Material, so dass sich, wenn das Ausrichtelement in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformen, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
-
Bei einem noch weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Herstellen eines Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass eine erste Komponente, die ein Ausrichtelement umfasst, geformt wird, und eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, geformt wird. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Anteil des Ausrichtelementes aufzunehmen, um die erste Komponente mit der zweiten Komponente zu koppeln. Das Verfahren umfasst ferner, dass zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand aus einem elastisch verformbaren Material geformt wird, so dass sich, wenn das Ausrichtelement in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, zumindest eines von dem Ausrichtelement und der Innenwand elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
-
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 in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
-
1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften nicht zusammengebauten Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung ist;
-
2 eine Schnittansicht des Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das in 1 gezeigt ist, nach dem Zusammenbau ist;
-
3 eine Schnittansicht eines noch weiteren Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung ist;
-
4 eine Schnittansicht eines noch weiteren Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung ist;
-
5 eine Schnittansicht eines noch weiteren Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung ist; und
-
6 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs ist, das Gebrauch von einem der in den 1 bis 5 gezeigten Systeme für elastisch gemittelte Ausrichtung machen kann.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
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 Karosseriebleche von Fahrzeugen anwendbar; das hier offenbarte Ausrichtsystem kann aber 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 versteht sich, dass in den gesamten Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
-
Wie hierin verwendet verweist der Ausdruck ”elastisch verformbar” auf Komponenten oder Teile 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.
-
Ein elastisches Mitteln liefert eine elastische Verformung der Grenzflächen) zwischen zusammengefügten Komponenten, wobei die Mittelungsverformung eine präzise Ausrichtung liefert, wobei die Positionsabweichung aus der Fertigung auf Xmin minimiert wird, die durch Xmin = X/√N definiert ist, 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 Kontaktflächen) 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. Die stark eingeschränkte Bedingung und die Presspassung verformen sich nachgiebig reversibel (elastisch) zumindest eines 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 angemerkt, 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 oben offenbarten Ausführungsformen bieten die Möglichkeit, eine vorhandene Komponente, die nicht mit den oben beschriebenen Grundsätzen der elastischen Mittelung kompatibel ist oder die ferner mit dem Einschluss eines Vier-Wege-Systems zur elastischen Mittelung, wie hier offenbart ist, unterstützt würde, in eine Baugruppe umzuwandeln, die eine elastische Mittelung und die damit in Verbindung stehenden Vorteile unterstützt.
-
Jedes geeignete elastisch verformbare Material kann für die zusammenpassenden Komponenten und Ausrichtmerkmale, die hier offenbart sind, verwendet werden und sind weiter unten diskutiert, insbesondere solche Materialien, die elastisch verformbar sind, wenn sie in die hierin beschriebenen Merkmale geformt sind. 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 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. 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 Ausrichtmerkmale und die damit verbundenen Komponenten können in jeder geeigneten Weise geformt werden. Zum Beispiel können die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale und die zugehörige Komponente einteilig ausgebildet werden, oder sie können vollständig getrennt geformt und anschließend aneinander befestigt werden. Bei einteiliger Ausbildung können sie beispielsweise als ein einzelnes Teil von einer Kunststoff-Spritzgießmaschine geformt werden. Wenn sie separat geformt werden, können Sie aus verschiedenen Materialien geformt werden, um beispielsweise eine vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik zu liefern. Das Material oder die Materialien können ausgewählt werden, um eine vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik von irgendeiner oder allen der elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale, der zugeordneten Komponente oder zusammenpassenden Komponente zu liefern. Die vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik kann zum Beispiel einen vorbestimmten Elastizitätsmodul einschließen.
-
Wie hierin verwendet ist, ist der Begriff Fahrzeug nicht nur auf ein Kraftfahrzeug, einen LKW, einen Lieferwagen oder ein Geländefahrzeug beschränkt, sondern umfasst jede selbstfahrende oder gezogene Beförderungseinrichtung, die für den Transport einer Last geeignet ist.
-
Es sind hier Ausricht- und Rückhaltesysteme, wie auch Verfahren für elastisch gemittelte Fügebaugruppen beschrieben. Die Ausricht- und Rückhaltesysteme weisen Rückhaltemerkmale auf, die eine unbeabsichtigte Demontage der elastisch gemittelten, gefügten Baugruppen verhindern hilft, dennoch eine zweckmäßige Demontage nach Bedarf erlauben. Somit verhindern die Ausricht- und die Rückhaltesysteme eine unbeabsichtigte oder vorzeitige Trennung der gefügten Komponenten, wodurch eine korrekte Kopplung zwischen den zwei oder mehr Komponenten und eine gewünschte Ausrichtung derselben beibehalten wird.
-
Die 1 und 2 veranschaulichen ein beispielhaftes System 10 für elastisch gemittelte Ausrichtung, das im allgemeinen eine erste Komponente 100 aufweist, die mit einer zweiten Komponente 200 gefügt und durch das Rückhaltemerkmal 120 in Fügeingriff gehalten wird. Die erste Komponente 100 weist ein elastisch verformbares Ausrichtelement 102 auf, und die zweite Komponente 200 weist eine Innenwand 202 auf, die eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert. Das Ausrichtelement 102 und die Ausrichtdurchbrechung 204 sind an ihrer jeweiligen Komponente 100, 200 für die richtige Ausrichtung und Orientierung fest angeordnet oder einteilig damit ausgebildet, wenn die Komponenten 100 und 200 zusammengefügt sind. Obwohl ein einzelnes Ausrichtelement 102 und eine einzelne Ausrichtdurchbrechung 204 dargestellt sind, können die Komponenten 100 und 200 eine beliebige Anzahl und Kombination der entsprechenden Ausrichtelemente 102 und Ausrichtdurchbrechungen 204 haben. Das elastisch verformbare Ausrichtelement 102 ist derart konfiguriert und angeordnet, um mit Übermaß, verformbar und fügend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff zu treten, wie hier detaillierter diskutiert ist, um die erste Komponente 100 präzise mit der zweiten Komponente 200 in zwei oder vier Richtungen auszurichten, wie beispielsweise der +/–x-Richtung und der +/–y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems, was hier als eine Zweiwege- und Vierwege-Ausrichtung bezeichnet ist.
-
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 100 im Allgemeinen eine Außenseite 104 und eine Innenseite 106 auf, von der sich das Ausrichtelement 102 erstreckt. Das Ausrichtelement 102 ist ein allgemein kreisförmiges, hohles Rohr mit einer Mittelachse 108, einem proximalen Ende 110, das mit der Innenseite 106 gekoppelt ist, und einem distalen Ende 112. Alternativ dazu kann das Ausrichtelement 102 eine beliebige Querschnittsform aufweisen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Die erste Komponente 100 kann wahlweise ein oder mehrere Abstandseinrichtungen 114 für den Eingriff und das Tragen der zweiten Komponente 200 aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die erste Komponente 100 aus einem elastisch verformbaren Material, wie Kunststoff, hergestellt. Jedoch kann die erste Komponente 100 aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, das ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
-
Die zweite Komponente 200 weist im Allgemeinen eine Außenseite 206, eine Innenseite 208 und einen Flansch 210 auf, der die Ausrichtdurchbrechung 204 zumindest teilweise umgibt. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Ausrichtdurchbrechung 204 mit einem allgemein kreisförmigen Querschnitt veranschaulicht. Alternativ dazu kann die Ausrichtdurchbrechung 204 eine beliebige Form aufweisen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Beispielsweise kann die Ausrichtdurchbrechung 204 ein länglicher Schlitz sein (z. B. ähnlich der Form eines Ausrichtsystems mit elastischem Rohr, das in der ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/187,675 beschrieben und insbesondere in 13 davon gezeigt ist). Wie am besten in 2 gezeigt ist, umfasst der Flansch 210 eine Innenwand 202 und erstreckt sich von der Außenseite 206 nach außen, um eine allgemein konvergierende oder sich verjüngende Einführ- oder Ausrichtdurchbrechung 204 zu definieren. Als solches bietet der Flansch 210 eine allmähliche Einführung, die ein Anordnen des Ausrichtelements 102 mit der Ausrichtdurchbrechung 204 erleichtert, konsistentere Einsetzkräfte ermöglicht und eine schnelle Kopplung der ersten und zweiten Komponente 100 und 200 erleichtert. Alternativ kann der Flansch 210 im Wesentlichen senkrecht zur Außenseite 206 orientiert sein. Der Flansch 210 kann durch einen Stanzvorgang oder durch jedes andere geeignete Verfahren gebildet werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird die zweite Komponente 200 aus einem starren Material, wie Blech, hergestellt. Jedoch kann die zweite Komponente 200 aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, das ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
-
Darüber hinaus kann die Innenwand 202 elastisch verformbar sein, um eine weitere elastische Mittelungsabstimmung des Systems 10 zu unterstützen. Zum Beispiel können die Innenwand 202 und/oder ein Umgebungsabschnitt der zweiten Komponente 200 aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sein und/oder eine geringere Dicke bzw. eine geringere Blechstärke als der Rest der Komponente 200 haben. Somit verformt sich während des Einsetzens des Ausrichtelements 102 in die Ausrichtdurchbrechung 204 eine Innenwand 202 und/oder ein Umgebungsabschnitt der Komponente 200 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, was ein Ausrichten der ersten Komponente 100 und der zweiten Komponente 200 in einer gewünschten Orientierung erleichtert. Dementsprechend können die Rohrdicke der ersten Komponente und das Material und die Stärke der zweiten Komponente zur Abstimmung des elastischen gemittelten Fügens zwischen der ersten Komponente 100 und der zweiten Komponente 200 angepasst werden.
-
Während dies nicht auf einen bestimmten Aufbau beschränkt sein soll, kann die erste Komponente 100 eine dekorative Verkleidungskomponente eines Fahrzeugs sein, wobei die für den Kunden sichtbare Seite die Außenseite 104 ist, und die zweite Komponente 200 kann ein tragender Unteraufbau sein, der Teil des Fahrzeugs ist oder an diesem befestigt ist und an dem die erste Komponente 100 fest in präziser Ausrichtung montiert ist.
-
Um eine Anordnung bereitzustellen, bei der das elastisch verformbare Ausrichtelement 102 so konfiguriert und angeordnet ist, um in Übermaß, verformbar und fügend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff zu treten, ist der Durchmesser der Ausrichtdurchbrechung 204 kleiner als der Durchmesser des Ausrichtelements 102, was notwendigerweise eine zweckmäßige Presspassung zwischen dem elastisch verformbaren Ausrichtelement 104 und der Ausrichtdurchbrechung 204 erzeugt. Somit verformen sich bei Einsetzen in die Ausrichtdurchbrechung 204 Abschnitte des elastisch verformbaren Ausrichtelements 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, die das Ausrichtelement 102 mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in vier planaren orthogonalen Richtungen (der +/–x-Richtung und der +/–y-Richtung) ausrichtet. Wenn die Ausrichtdurchbrechung 204 ein länglicher Schlitz (nicht gezeigt) ist, ist das Ausrichtelement 102 in zwei planaren orthogonalen Richtungen (der +/–x-Richtung und der +/–y-Richtung) ausgerichtet.
-
Das Ausrichtelement 102 weist ein Rückhaltemerkmal 120 auf, das eine Rückhaltung des Ausrichtelementes 102 in der Ausrichtdurchbrechung 204 unterstützt. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist das Rückhaltemerkmal 120 ein Rand oder eine Lippe 122, die sich von dem distalen Ende 112 des Ausrichtelementes erstreckt. Die Lippe 122 umgibt zumindest teilweise das Ausrichtelement 102 und ist derart konfiguriert, mit einem Innenrand 212 des Flansches 210 in Eingriff zu stehen. Beispielsweise tritt die Rückhaltelippe 122 in Übermaß mit einem Innenrand 212 des Flansches in Eingriff, um den Kraftbetrag, der erforderlich ist, das Ausrichtelement 102 aus der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig herauszuziehen, anzuheben. 3 zeigt eine alternative Anordnung des Rückhaltemerkmals 120. Bei der alternativen Ausführungsform ist das Rückhaltemerkmal 120 eine Vertiefung oder Ausnehmung 124, die in dem distalen Ende 112 des Ausrichtelementes geformt ist. Die Vertiefung 124 umgibt zumindest teilweise das Ausrichtelement 102 und ist derart konfiguriert, den Innenrand 212 des Flansches aufzunehmen und in Eingriff zu bringen. Beispielsweise wird das Ausrichtelement 102 in die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt, bis der Innenrand 212 des Flansches in der Vertiefung 124 sitzt, um den Kraftbetrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um das Ausrichtelement 102 aus der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig herauszuziehen. Demgemäß resultiert das Rückhaltemerkmal 120 in einer verbesserten Rückhaltung des Ausrichtelementes 102 in der Ausrichtdurchbrechung 204.
-
Überdies können Abstandseinrichtungen 140 relativ zu dem Außendurchmesser der Ausrichtdurchbrechung 204 beabstandet sein, so dass sie eine Trägerplattform an einer Höhe ”h” oberhalb einer Innenseite 106 der ersten Komponente bereitstellen. Die Innenseite 208 der zweiten Komponente ruht auf der Abstandseinrichtung 114, wenn das elastisch verformbare Ausrichtelement 102 so konfiguriert und angeordnet ist, um mit Übermaß, verformbar und zusammenpassend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff zu treten. Anders gesagt sind die Abstandseinrichtungen 114 so angeordnet und konfiguriert, eine relative Endposition zwischen der Ausrichtdurchbrechung 204 und dem elastisch verformbaren Ausrichtelement 102 an einer Höhe ”h” oberhalb der Innenseite 106 bereitzustellen. Während 1 drei Abstandseinrichtungen 114 in der Form von Stäben an einer Höhe ”h” relativ zu der Innenseite 106 der ersten Komponente zeigt, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und auch andere Anzahlen und Formen von Abstandseinrichtungen 114 umschließt, die für einen hier beschriebenen Zweck geeignet sind, und auch eine Abstandseinrichtung in der Form eines kontinuierlichen Ringes umschließt, der um das Ausrichtelement 102 angeordnet ist. Alle derartigen alternativen Anordnungen von Abstandseinrichtungen sind denkbar und werden als innerhalb des hier offenbarten Schutzumfangs der Erfindung befindlich betrachtet. Überdies sei, während 1 Abstandseinrichtungen 114 zeigt, die integral an der Innenseite 106 geformt sind, angemerkt, dass eine ähnliche Funktion durch integrales Formen von Abstandseinrichtungen 114 an einer Innenseite 208 der zweiten Komponente erreicht werden kann, was hier in Erwägung gezogen wird und als innerhalb des hier offenbarten Schutzumfangs der Erfindung befindlich betrachtet wird.
-
4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Ausrichtsystems 10, das ähnlich dem in den 1–3 gezeigten Ausrichtsystem ist, jedoch eine alternative erste Komponente 101 aufweist. Gleiche Bezugszeichen sind zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet worden. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird die erste Komponente 101 aus einem Außenmaterial 130 und einem Innenmaterial 132 geformt, das eine Außenseite 104 beziehungsweise eine Innenseite 106 definiert. Ein Ausrichtelement 134 erstreckt sich von der Innenseite 106 und ist ein allgemein fester, zylindrischer Vorsprung, der eine Mittelachse 108, ein proximales Ende 110, das mit der Innenseite 106 gekoppelt ist, und ein distales Ende 112 aufweist. Zumindest ein Anteil des Ausrichtelementes 134 weist einen allgemein kreisförmigen Querschnitt auf, der größer als eine Ausrichtdurchbrechung 204 ist, um eine Presspassung dazwischen und zumindest eine teilweise Kompression des Ausrichtelementes 134 bereitzustellen, wenn es durch die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird. Obwohl das Ausrichtelement 134 allgemein als kreisförmig beschrieben ist, kann es jegliche Querschnittsform besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 so funktioniert, wie hier beschrieben ist.
-
Die erste Komponente 101 und/oder die zweite Komponente 200 können optional eine oder mehrere Abstandseinrichtungen (nicht gezeigt) zum Tragen der Komponenten 101 und 200 aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform wird die erste Komponente 101 aus einem nachgiebigen Material hergestellt. Beispielsweise kann das Außenmaterial 130 ein Akustikmaterial sein, wie eine Fahrzeugdachinnenverkleidung, und ein Innenmaterial 132 kann ein Faser- oder Schaummaterial sein, wie ein versteiftes Außenmaterial 130. Jedoch kann die erste Komponente 101 aus irgendeinem geeigneten nachgiebigen Material hergestellt sein, das ermöglicht, dass das System 10 so funktionieren kann, wie hier beschrieben ist. Alternativ dazu können das Außenmaterial 130 und das Innenmaterial 132 als eine einzelne einheitliche Komponente geformt sein.
-
Das Ausrichtelement 134 ist derart konfiguriert und angeordnet, in Übermaß, verformbar und zusammenpassend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 auf eine Weise in Eingriff zu treten, die ähnlich der ist, die für das Ausrichtelement 102 beschrieben ist, um die erste Komponente 101 präzise mit der zweiten Komponente 200 in zwei oder vier Richtungen auszurichten, wie der +/–-x-Richtung und der +/–-y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems. Jedoch ist das Ausrichtelement 134 aus einem geeigneten Material hergestellt, das sich nach Einsetzen in die Ausrichtdurchbrechung 204 ausdehnt. Beispielsweise wird, wenn das Ausrichtelement 134 durch den Einführflansch 210 der Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt ist, dieses durch den Flansch 210, insbesondere den Innenrand 212 komprimiert, um einen komprimierten Körperabschnitt 136 zu bewirken. Wenn das distale Ende 112 des Ausrichtelements über den Flansch 210 hinaus eingesetzt wird, erweitert es sich auf einen Durchmesser oder Querschnitt, der größer als die Ausrichtdurchbrechung 204 ist. Somit ist ein erweiterter Körperabschnitt 138 so orientiert und konfiguriert, mit einem Innenrand 212 des Flansches in Übermaß in Eingriff zu treten, um den Kraftbetrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um das Ausrichtelement 134 aus der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig herauszuziehen. Demgemäß ist die Rückhaltung des Ausrichtelementes 134 in der Ausrichtdurchbrechung 204 verbessert.
-
5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Ausrichtsystems 10, das ein alternatives Ausrichtelement 140 aufweist. Gleiche Bezugszeichen sind zur Bezeichnung gleicher Teile verwendet worden. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Ausrichtelement 140 allgemein kugelförmig und kann aus einem elastisch verformbaren, nachgiebigen Material hergestellt sein. Beispielsweise kann das Ausrichtelement 140 aus Schaum, Gummi oder Weichkunststoff mit minimalen Überlagerungen hergestellt sein. Obwohl das Ausrichtelement 140 als allgemein kugelförmig beschrieben ist, kann es eine beliebige geeignete Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 so funktionieren kann, wie hier beschrieben ist. Beispielsweise kann das Ausrichtelement 140 allgemein halbkugelförmig oder tropfenförmig sein. Das Ausrichtelement 140 weist einen Körperabschnitt 142 mit maximalem Durchmesser auf, der einen größeren Querschnitt als die Ausrichtdurchbrechung 204 aufweist, um eine Presspassung dazwischen und zumindest eine teilweise Kompression des Ausrichtelementes 140 bereitzustellen, wenn es durch die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird.
-
Das Ausrichtelement 140 ist derart konfiguriert und angeordnet, in Übermaß, verformend und zusammenpassend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 auf eine Weise in Eingriff zu treten, die ähnlich der ist, die für das Ausrichtelement 102 beschrieben ist, um die erste Komponente 100 präzise mit der zweiten Komponente 200 in zwei oder vier Richtungen, wie der +/–-x-Richtung und der +/–-y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems auszurichten. Das Ausrichtelement 140 ist aus einem geeigneten Material hergestellt, das seine ursprüngliche Form nach Komprimierung durch die Ausrichtdurchbrechung 204 im Wesentlichen beibehält, um eine Rückhaltung des Ausrichtelementes 140 darin zu unterstützen.
-
Beispielsweise wird, wenn das Ausrichtelement 140 durch die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, ein Körperabschnitt 142 mit größerem Querschnitt durch die Innenwand 202 komprimiert. Zusätzlich kann die Innenseite 208 der zweiten Komponente eine Abschrägung 214 aufweisen, um ein Einsetzen und eine Kompression des Ausrichtelementes 140 zu unterstützen. Wenn der Körperabschnitt 142 mit größerem Querschnitt über die Außenseite 206 der zweiten Komponente hinaus eingesetzt ist, dehnt er sich im Wesentlichen zu seinem ursprünglichen Durchmesser oder Querschnitt aus, der größer als die Ausrichtdurchbrechung 204 ist. Somit ist der Körperabschnitt 142 derart orientiert und konfiguriert, dass er mit der Außenseite 206 der zweiten Komponente und der Innenwand 202 in Übermaß in Eingriff tritt, um den Kraftbetrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um das Ausrichtelement 140 aus der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig herauszuziehen. Demgemäß ist, wenn das Ausrichtelement 140 in der Ausrichtdurchbrechung 204 sitzt, der Durchmesser des Ausrichtelementes 140, das an einer Außenseite 206 angeordnet ist, größer als oder gleich dem Durchmesser der Ausrichtdurchbrechung 204, um eine Beibehaltung einer Presspassung dazwischen zu unterstützen. Demgemäß ist eine Rückhaltung des Ausrichtelementes 140 innerhalb der Ausrichtdurchbrechung stark verbessert. Überdies sieht der Körperabschnitt 142 eine allgemein abwärts gerichtete Kraft gegen die zweite Komponente 200 vor, was ein Zusammendrücken der ersten und zweiten Komponente 100 und 200 unterstützt.
-
Alternativ oder zusätzlich kann das Ausrichtelement 140 aus einem starren Material hergestellt sein, und zumindest ein Anteil der zweiten Komponente 200 kann aus irgendeinem geeigneten nachgiebigen Material hergestellt sein, das ermöglicht, dass die Ausrichtdurchbrechung 204 sich während des Einsetzens des Ausrichtelementes 140 elastisch verformt. Beispielsweise wird sich, wenn das Ausrichtelement 140 durch die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, die Innenwand 202 auswärts ausdehnen, um zu ermöglichen, dass ein Körperabschnitt 142 mit größerem Querschnitt durch die Ausrichtdurchbrechung 204 gelangen kann. Wenn der Körperabschnitt 142 über die Außenseite 206 der zweiten Komponente hinaus eingesetzt wird, zieht sich die Innenwand 202 im Wesentlichen zu ihrem ursprünglichen Durchmesser oder Querschnitt zurück, der kleiner als der Körperabschnitt 142 ist. Somit ist der Körperabschnitt 142 derart orientiert und konfiguriert, in Übermaß mit der Außenseite 206 der zweiten Komponente und Innenwand 202 in Eingriff zu treten, um den Kraftbetrag zu erhöhen, der erforderlich ist, um das Ausrichtelement 140 aus der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig herauszuziehen.
-
Während die 1–5 nur ein einzelnes elastisch verformbares Ausrichtelement 102, 134, 140 in einer entsprechenden Durchbrechung 204 zeigen, um eine Vierwegeausrichtung der ersten Komponente 100 relativ zu der zweiten Komponente 200 bereitzustellen, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und andere Mengen und Typen elastisch verformbarer Ausrichtelemente umschließt, die in Verbindung mit dem elastisch verformbaren Ausrichtelement 102, 134, 140 und der entsprechenden Durchbrechung 204 verwendet sind.
-
Angesichts des Vorhergehenden und nun mit Bezug auf 6 sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der Erfindung auch ein Fahrzeug 40 aufweist, das eine Karosserie 42 mit einem System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung besitzt, wie hier einteilig in dem Körper 42 angeordnet offenbart ist. Bei der Ausführungsform von 6 ist das System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung so gezeigt, dass es zumindest einen Anteil eines Front- bzw. Kühlergrills des Fahrzeugs 40 bildet. Es ist jedoch denkbar, dass ein System 10 zur elastisch mittelnden Ausrichtung, wie hier offenbart ist, mit anderen Merkmalen oder Komponenten des Fahrzeugs 40 verwendet werden kann, wie einer Innenverkleidung, einem Dachhimmel, energieabsorbierenden Blöcken und Türdichtungen.
-
Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung 10 umfasst ein Formen einer ersten Komponente 100, 101 mit zumindest einem aus einem Ausrichtelement 102, einem Ausrichtelement 134 und einem Ausrichtelement 140. Die erste Komponente 101 kann mit einem Außenmaterial 130 und einem Innenmaterial 132 geformt sein. Die zweite Komponente 200 ist mit der Innenwand 202 geformt, die eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert, und der Flansch 210 kann auch in der zweiten Komponente 200 geformt sein. Zumindest eines der Ausrichtelemente 102, 134, 140 und die Ausrichtdurchbrechung 204 sind so geformt, dass sie elastisch verformbar sind, so dass sich, wenn das Ausrichtelement 102, 134 und/oder 140 in die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, zumindest eines von dem Ausrichtelement 102, 134 und/oder 140 und/oder Innenwand 202 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformen, um ein Ausrichten der ersten Komponente 100, 101 und der zweiten Komponente 200 in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
-
Die Rückhaltelippe 122 und/oder Rückhaltevertiefung 124 können an Ausrichtelementen 102 geformt sein, um einen Eingriff und eine Presspassung zwischen den Ausrichtelementen 102 und der zweiten Komponente 200 zu unterstützen. Das Ausrichtelement 102 kann mit einem allgemein rohrförmigen Körper geformt sein.
-
Das Ausrichtelement 134 kann mit einem Durchmesser oder Querschnitt geformt sein, der größer als die Ausrichtdurchbrechung 204 ist, und aus einem Material hergestellt sein, das während des Einsetzens in die Ausrichtdurchbrechung 204 komprimiert wird und sich nach Durchgang durch die Ausrichtdurchbrechung 204 ausdehnt. Das Ausrichtelement 134 kann mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form und/oder einem geringfügig kleineren Durchmesser an dem Grenzflächenpunkt geformt sein, um eine Rückhaltung zu unterstützen. Das Ausrichtelement 140 kann mit einem Körperabschnitt 142 mit größerem Querschnitt geformt sein, der größer als die Ausrichtdurchbrechung 204 ist, und kann mit einer im Wesentlichen kugelförmigen, halbkugelförmigen oder tropfenförmigen Form geformt sein. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Anteil der Innenwand 202 der zweiten Komponente aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt sein, das sich während des Einsetzens des Ausrichtelementes 102, 134 und/oder 140 ausdehnt und nach dem Einsetzen zumindest eines Anteils des Ausrichtelementes 102, 134 und/oder 140 zusammenzieht.
-
Es sind hier Systeme und Verfahren zum Rückhalten elastisch gemittelter Fügebaugruppen beschrieben. Die Systeme weisen allgemein eine erste Komponente mit einem elastisch verformbaren Ausrichtelement auf, das zum Einsetzen in eine Ausrichtdurchbrechung einer zweiten Komponente positioniert ist. Das Fügen der ersten und zweiten Komponente wird über ein oder mehrere entsprechende Paare elastisch verformbarer Ausrichtelemente und Ausrichtdurchbrechungen elastisch gemittelt, um die Komponenten in einer gewünschten Orientierung präzise zu fügen. Überdies weisen die Systeme Rückhaltemerkmale zur Selbstrückhaltung der Ausrichtelemente in den Ausrichtdurchbrechungen auf. Die Rückhaltemerkmale umfassen eine Lippe oder Vertiefung, die an der Ausrichtdurchbrechung geformt ist, um in Übermaß mit der zweiten Komponente in Eingriff zu stehen, ein Ausrichtelement, das sich nach dem Einsetzen ausdehnt, um die zweite Komponente in Übermaß in Eingriff zu treten, und eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung, die sich ausdehnt und zusammenzieht, um das Ausrichtelement in Übermaß in Eingriff zu bringen. Demgemäß unterstützen die Rückhaltemerkmale ein Verhindern einer unbeabsichtigten Demontage elastisch gemittelter gefügter Komponenten, abstimmbare elastisch gemittelte Fügesysteme, ein Reduzieren oder Beseitigen des Bedarfs nach Befestigungseinrichtungen zum Fügen der Komponenten und eine elastisch gemittelte Fügung nachgiebiger Materialien.
-
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente gegen Elemente derselben ersetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes 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.
