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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technik von Ausrichtungssystemen und insbesondere auf ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung bzw. ein elastisch gemitteltes Ausrichtungssystem und noch spezieller auf ein elastisch gemitteltes Ausrichtungssystem, das eine Vier-Wege-Ausrichtung von zusammenpassenden Komponenten bereitstellt, an welchen das Ausrichtsystem über eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung eingebaut ist.
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HINTERGRUND
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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 Ausrichtmerkmale gegenseitig angeordnet, die Übermaß und/oder Untermaß aufweisen, um einen Zwischenraum zu schaffen, um die Komponenten in Bezug aufeinander ungehindert zu bewegen, um sie auszurichten, ohne eine Presspassung zwischen diesen zu erzeugen, die den Herstellprozess behindern würde. Ein Beispiel enthält Zwei-Wege- und/oder Vier-Wege-Steckausrichtungsmerkmale, typischerweise aufrechte Ansätze, welche in entsprechende Buchsenausrichtungsmerkmale, typischerweise Durchbrechungen in der Form von Löchern oder Schlitzen, aufgenommen werden. Es gibt einen Zwischenraum zwischen den Steckausrichtungsmerkmalen und ihren jeweiligen Buchsenausrichtungsmerkmalen, welcher so vorbestimmt ist, dass er zu erwarteten Größen- und Positionsabweichungstoleranzen der Steck- und Buchsenausrichtungsmerkmale als Folge von Fertigungs- oder Fabrikations-)Abweichungen passt. Infolgedessen kann eine signifikante Positionsabweichung zwischen den zusammengefügten ersten und zweiten Komponenten, die die vorher erwähnten Ausrichtmerkmale besitzen, auftreten, was zum Auftreten einer unerwünscht großen Schwankung in ihrer Ausrichtung beitragen kann, insbesondere bezüglich der Spalte und Zwischenräume zwischen ihnen. In dem Fall, in dem diese falsch ausgerichteten bzw. fehljustierten Komponenten auch Teil einer anderen Baugruppe sind, können solche Fehljustierungen auch die Funktion und/oder das ästhetische Erscheinungsbild der gesamten Baugruppe beeinflussen. Ungeachtet dessen, ob eine derartige Fehljustierung auf zwei Komponenten oder eine gesamte Baugruppe beschränkt ist, kann die Funktion negativ beeinflussen und zur Wahrnehmung schlechter Qualität führen.
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Dementsprechend kann die Technik von Ausrichtungssystemen dadurch verbessert werden, dass ein Ausrichtungssystem oder ein Mechanismus bereitgestellt wird, der eine präzise Vier-Wege-Ausrichtung von zwei Komponenten über elastische Mittelung einer einzelnen elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung sicherstellen kann, die in Fügeeingriff mit einem entsprechenden einzelnen Ausrichtelement angeordnet ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst ein System zur e elastisch gemittelten Ausrichtung eine erste Komponente mit einem ersten Ausrichtglied und einem Ausrichtelement, das fest in Bezug zu einer Oberfläche des ersten Ausrichtungsglieds angeordnet ist und sich davon nach außen erstreckt, und eine zweite Komponente mit einem zweiten Ausrichtglied und einer elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung, die fest in Bezug auf das zweite Ausrichtglied angeordnet ist. Die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung ist so konfiguriert und angeordnet, um in Übermaß, verformbar und fügend mit dem Ausrichtelement in Eingriff zu treten. Die elastisch verformbare Ausrichtungsdurchbrechung weist drei oder mehrere elastisch verformbare Ausrichtmerkmale auf. Wenn das Ausrichtelement in die elastisch verformbare Ausrichtungsdurchbrechung eingesetzt ist, verformen sich Abschnitte der drei oder mehr elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale elastisch zu einer elastisch gemittelten endgültigen Konfiguration, die das erste Ausrichtglied mit dem zweiten Ausrichtglied in vier planaren orthogonalen Richtungen ausrichtet.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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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:
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1 ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung vor einem Eingriff mit einem Ausrichtelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung von 2, die in Volleingriff mit dem Ausrichtelement von 2 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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4 eine andere elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung alternativ zu der von 2 vor einem Eingriff mit einem Ausrichtelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5 die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung von 4, die in Volleingriff mit dem Ausrichtelement von 4 angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6 ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung ähnlich dem von 1, aber mit einer Mehrzahl von Ausrichtelementen und entsprechenden Ausrichtdurchbrechungen, die allgemein dargestellt sind, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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7 ein Fahrzeug, das ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung von 1 oder 6 verwendet, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Zum Beispiel umfassen die dargestellten Ausführungsformen Teile von Fahrzeugen; das Ausrichtungssystem kann aber bei beliebigen geeigneten Komponenten verwendet werden, um ein elastisches Mitteln (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 Applikationen wie zum Beispiel 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.
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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.
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Ein elastisches Mitteln liefert eine elastische Verformung der Grenzfläche(n) 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 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. Die stark eingeschränkte Bedingung und die Presspassung verformen sich nachgiebig reversibel (elastisch) bei zumindest einem des zumindest einen Merkmals oder des Fügemerkmals oder beiden Merkmalen. 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. Bei einigen Ausführungsformen kann die elastisch verformbare Komponente, die derart konfiguriert ist, dass sie das zumindest eine Merkmal und ein zugehöriges Fügemerkmal, wie hier offenbart ist, aufweist, mehr als eines solcher Merkmale in Abhängigkeit von den Erfordernissen einer besonderen Ausführungsform erfordern. 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, die als US-Veröffentlichungsnr. 2013/0019455 veröffentlich ist und 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 verwendet ist und das eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung verwendet, unterstützt würde, in eine Baugruppe umzuwandeln, die eine elastische Mittelung und die damit in Verbindung stehenden Vorteile unterstützt.
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Jedes geeignete elastisch verformbare Material kann für die zusammenpassenden Komponenten und Ausrichtungsmerkmale, 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 Mehrzahl 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 die damit verbundenen Komponenten können in jeder geeigneten Weise geformt werden. Zum Beispiel können die elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale und die zugehörigen Komponenten einteilig ausgebildet werden, oder sie können vollständig getrennt geformt und anschließend miteinander verbunden 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.
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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.
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Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung und mit Bezug auf 1 weist ein System 10 zur elastisch mittelnden Ausrichtung eine erste Komponente 100, die ein erstes Ausrichtglied 102 und ein Ausrichtelement 104 besitzt, das in Bezug zu einer Fläche 106 des ersten Ausrichtglieds 102 fest angeordnet ist und sich auswärts von dieser erstreckt, sowie eine zweite Komponente 200 auf, die ein zweites Ausrichtglied 202 mit einer Dicke ”250” und eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 besitzt, die durch die Dicke ”250” durchstochen und fest mit Bezug auf das zweite Ausrichtglied 202 angeordnet ist. Die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 ist derart konfiguriert und angeordnet, in Übermaß, verformbar und fügend mit dem Ausrichtelement 104 auf eine Weise, die nachfolgend detaillierter diskutiert ist, in Eingriff zu treten, um die erste Komponente 100 mit der zweiten Komponente 200 in vier Richtungen, wie beispielsweise der +/–y-Richtung und der +/–y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems präzise auszurichten, das hier als eine Vierwegeausrichtung bezeichnet ist. Bei einer Ausführungsform besitzt die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 drei oder mehr elastisch verformbare Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3, die jeweils als ein elastisch verformbarer fixierter Balken konfiguriert sind, der an jedem jeweiligen Ende fixiert ist und in dem jeweiligen Zentrum (am besten mit Bezug auf 2 zu sehen) frei auslenkbar ist, und das Ausrichtelement 104 ist ein länglicher massiver kreisförmiger Stift (hier auch mit Bezugszeichen 104 beschrieben). Das Ausrichtelement 104 und die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 sind hier als Steck- bzw. Buchsenfügemerkmale bezeichnet. Bei einer Ausführungsform wird eine Abschrägung 108 an einem distalen Ende 110 des Ausrichtelements 104 verwendet, um ein Einsetzen des Elements in die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 zu unterstützen; wobei das proximale Ende 112 des Ausrichtelements 104 nahe der Fläche 106 des ersten Ausrichtglieds 102 ist. Wenn das Ausrichtelement 104 in die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, verformen sich Abschnitte der drei oder mehr elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, die das erste Ausrichtglied 102 mit dem zweiten Ausrichtglied 202 in vier planaren orthogonalen Richtungen ausrichtet.
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Zu Diskussionszwecken ist die Fügeseite des ersten Ausrichtgliedes 102, die in 1 zu sehen ist, mit ”192” bezeichnet, und die Fügeseite des zweiten Ausrichtgliedes 202, das in 1 sichtbar ist, ist mit ”292” bezeichnet. Die nicht sichtbaren Seiten des ersten und zweiten Ausrichtgliedes 102, 202, die von der Ansicht in 1 versteckt sind, sind hier mit Bezugszeichen ”191” bzw. ”291” bezeichnet. Zu Diskussionszwecken sind die ”192”- und ”292”-Seiten hier als Vorderansichten bezeichnet, und die ”191”- und ”291”-Seiten sind hier als Rückansichten bezeichnet. Gestrichelte Linien 20 repräsentieren Richtungslinien, die überquert werden können, wenn die erste und zweite Komponente 100, 200 in Bezug aufeinander zusammengebaut werden.
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Nun wird Bezug auf die 2 und 3 in Kombination mit 1 genommen, wobei 2 eine Rückansicht von der ”291”-Seite des zweiten Ausrichtgliedes 202 des Ausrichtsystems 10 zeigt, wobei die zweite Komponente 200 in der Schwebe ist, um kurz vor dem Einsetzen des Ausrichtelements 104 in die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 mit der ersten Komponente 100 zusammenzupassen, und 3 zeigt dieselbe Rückansicht, wie in 2 gezeigt ist, wobei jedoch die zweite Komponente 200 mit der ersten Komponente 100 gefügt ist, wobei das Ausrichtelement 104 vollständig mit der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff steht.
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Bei der Ausführungsform, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale (elastisch verformbaren fixierten Balken) 208.1, 208.2, 208.3 jeweils so angeordnet, um eine Seite einer Form eines gleichseitigen Dreiecks zu bilden, und sind durch vier Öffnungen 210, 211.1, 211.2, 211.3 geformt, die in die zweite Komponente 200 geschnitten sind, wobei die erste Öffnung 210 diejenige Öffnung ist, in die das Ausrichtelement 104 eingesetzt wird, und die zweite bis vierte Öffnung 211.1, 211.2, 211.3 Entlastungsöffnungen sind, die ermöglichen, dass sich die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 radial auswärts von einem Mittelpunkt 212 der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 204 elastisch ablenken. Während 2 die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 jeweils so angeordnet zeigt, dass eine Seite einer Form eines gleichseitigen Dreiecks gebildet wird, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist, und auch andere Formen umschließt, die für die hier offenbarten Zwecke geeignet sind, wie die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3, die beispielsweise jeweils eine konkave oder konvexe Krümmung relativ zu dem Zentrum 212 der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 204 haben.
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Wie in 2 gezeigt ist, weist kurz vor dem Einsetzen des Ausrichtelements 104 in die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 der Außenumfang (als ein Außendurchmesser gezeigt) des Ausrichtelements (als ein länglicher kreisförmiger Stift gezeigt) 104 eine nützliche Übermaßpassung der Abmessung ”260” mit jedem der elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 auf. Und wie in 3 gezeigt ist, sind nach einem vollen Eingriff des Ausrichtelements 104 mit der ersten Öffnung 210 der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 204 die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 einer elastisch gemittelten Ablenkung in die Entlastungsöffnungen 211.1, 211.2, 211.3 um einen Betrag ausgesetzt, der ausreichend ist, um die Übermaßabmessung ”260” zu löschen, wie durch die gestrichelten Linien (nicht verformter Zustand) und durchgezogenen Linien (verformter Zustand) angegeben ist.
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Während die 1–3 eine dreieckige elastisch verformbare Durchbrechung 204 zeigen, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist, und auch andere Formen umschließt, die für einen hier offenbarten Zweck geeignet sind, von denen eine nun mit Bezug auf die 4 und 5 diskutiert ist, die eine alternative elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 404 zeigen, die für denselben Zweck, wie vorher hier beschrieben wurde, gegen die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 in 1 ausgetauscht werden kann.
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Während die 1–3 nur drei elastisch verformbare Ausrichtmerkmale 208.1, 208.2, 208.3 zeigen, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und auch eine Anordnung umschließt, bei der das zweite Ausrichtglied 202 mehr als drei elastisch verformbare Ausrichtmerkmale aufweist, wie beispielsweise vier oder fünf. Es ist eine beliebige Anzahl elastisch verformbarer Ausrichtmerkmale, die für einen hier offenbarten Zweck geeignet sind, denkbar und als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend zu betrachten.
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4 zeigt eine Rückansicht von der ”291”-Seite des zweiten Ausrichtglieds 202 des Ausrichtsystems 10, wobei die zweite Komponente 200 schwebend ausgebildet ist, um mit der ersten Komponente 100 kurz vor einem Einsetzen des Ausrichtelements 104 in die alternative elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 404 gefügt zu werden, und 5 zeigt dieselbe Rückansicht, wie in 4 gezeigt ist, jedoch so, dass die zweite Komponente 200 mit der ersten Komponente 100 gefügt ist, wobei das Ausrichtelement 104 vollständig mit der alternativen elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 404 in Eingriff steht.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform weist die elastisch verformbare Durchbrechung 404 drei elastisch verformbare Ausrichtmerkmale in der Form von drei ähnlich geformten, elastisch verformbaren Auslegerbalken 408.1, 408.2, 408.3 auf, die sich von einem Rand der elastisch verformbaren Durchbrechung 404 zu einem Zentrum 412 der elastisch verformbaren Durchbrechung 404 erstrecken. Jeder elastisch verformbare Auslegerbalken 408.1, 408.2, 408.3 weist eine Lappenform (hier auch als Lappen bezeichnet) auf, die ein fixiertes Ende 414, das an das zweite Ausrichtglied 202 angrenzt, und ein auslegerartiges freies Ende 416 aufweisen, das eine Übermaßpassung der Abmessung ”270” in Bezug auf den Außendurchmesser des Ausrichtelements 104 aufweist. Das auslegerartige freie Ende 416 weist auch einen Kontaktpunkt 418 in Bezug auf die Abschrägung 108 des Ausrichtelements 104 auf, der ein Biegemoment erzeugt, das einen Momentenarm 420 relativ zu dem fixierten Ende 414 aufweist, der eine Kraft entlang einer Kraftlinie ”170” auf jeden Lappen 408.1, 408.2, 408.3 ausübt, um das auslegerartige freie Ende 416 jedes Lappens 408.1, 408.2, 408.3 radial weg von dem Zentrum 412 der elastisch verformbaren Durchbrechung 404 während des Einsetzens des Ausrichtelements 104 in die elastisch verformbare Durchbrechung 404 abzulenken, wobei die endgültige vollständig eingesetzte Position der Lappen 408.1, 408.2, 408.3 am besten mit Bezug auf 5 zu sehen ist, in der die gestrichelten Linien eine nicht verformte Position angeben und die durchgezogenen Linien eine verformte Position angeben.
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Aus der vorhergehenden Beschreibung in Verbindung mit den 4 und 5 sei angemerkt, dass die Kraftlinie ”170” auch das distale Ende 416 jedes Lappens 408.1, 408.2, 408.3 um den Umfang des Außendurchmessers des Ausrichtelements 104 aufgrund der Auslenkwirkung treibt, der jeder Lappen 408.1, 408.2, 408.3 ausgesetzt ist, wenn er sich elastisch relativ zu seinem jeweiligen fixierten Ende 414 während eines Zusammenbauprozesses verformt. Wie in 4 gezeigt ist, erfolgt die Umfangsablenkung im Uhrzeigersinn um das Zentrum 412 der elastisch verformbaren Durchbrechung 404; jedoch sei angemerkt, dass die Orientierung der Lappen 408.1, 408.2, 408.3 umgekehrt sein kann, um eine Umfangsablenkung entgegen dem Uhrzeigersinn während eines Zusammenbauprozesses zu erzeugen.
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Auch aus der vorhergehenden Beschreibung in Bezug auf die 4 und 5 sei angemerkt, dass eine Reibung zwischen den Lappen 408.1, 408.2, 408.3 und dem Ausrichtelement 104 während eines Zusammenbauprozesses bewirken kann, dass sich jeder Lappen 408.1, 408.2, 408.3 (hier allgemeiner als elastisch verformbare Ausrichtmerkmale bezeichnet) axial in Bezug auf eine Zentralachse des Ausrichtelements 104 elastisch verformen kann.
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Um die radiale elastische Verformung relativ zu dem proximalen Ende 414 jedes Lappens 408.1, 408.2, 408.3 während eines Zusammenbauprozesses zu unterstützen, ist eine Ausführungsform derart konfiguriert, dass das proximale Ende 414 um eine Abmessung ”230”, die kleiner als die Abmessung ”240” ist, kleiner in der Querschnittsfläche ist, als das jeweilige distale Ende 416, das in 5 dargestellt ist, wobei bei einer Ausführungsform die Dicke der beiden Gebiete gleich ist. Alternativ sei angemerkt, dass das proximale Ende 414 jedes Lappens 408.1, 408.2, 408.3 eine größere Querschnittsfläche haben kann als das jeweilige distale Ende 416, das eine axialere als radialere elastische Verformung jedes Lappens 408.1, 408.2, 408.3 während eines Zusammenbaus unterstützen würde.
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Während die 4–5 nur drei elastisch verformbare Ausrichtlappen 408.1, 408.2, 408.3 zeigen, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und auch eine Anordnung umschließt, bei der das zweite Ausrichtglied 202 mehr als drei elastisch verformbare Ausrichtlappen aufweist, wie beispielsweise vier oder fünf. Es ist eine beliebige Anzahl elastisch verformbarer Ausrichtlappen, die für einen hier offenbarten Zweck geeignet sind, denkbar und als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend betrachtet.
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Nun zurück Bezug nehmend auf 1 sei angemerkt, dass das System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung nicht nur auf ein Ausrichtelement 104 und eine elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 beschränkt sein muss, sondern eine Mehrzahl derartiger Merkmale oder andere elastisch verformbare Merkmale aufweisen kann. Beispielsweise weist eine Ausführungsform des Systems 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung ein zweites Ausrichtelement 304, das fest in Bezug zu der Fläche 106 des ersten Ausrichtgliedes 102 angeordnet ist und sich von dieser nach außen erstreckt, wobei das zweite Ausrichtelement 304 von dem ersten Ausrichtelement 104 um eine erste definierte Distanz 180 beabstandet ist, und eine zweite Ausrichtdurchbrechung 604 auf, die fest in Bezug auf das zweite Ausrichtglied 202 angeordnet ist, wobei die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 von der ersten Ausrichtdurchbrechung 204 um eine zweite definierte Distanz 280 beabstandet ist. Ähnlich dem ersten Ausrichtelement 104 und der ersten Ausrichtdurchbrechung 204 ist das zweite Ausrichtelement 304 zum Eingriff mit der zweiten Ausrichtdurchbrechung 604 angeordnet, so dass, wenn das zweite Ausrichtelement 304 in die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 eingesetzt wird, sich Anteile von zumindest einem des zweiten Ausrichtelements 304 und der zweiten Ausrichtdurchbrechung 604 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformen, die ferner das erste Ausrichtglied 102 mit dem zweiten Ausrichtglied 202 in zumindest zwei planaren orthogonalen Richtungen ausrichtet.
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Bei einer Ausführungsform ist das zweite Ausrichtelement 304 ein längliches verformbares hohles kreisförmiges Rohr (hier auch durch Bezugszeichen 304 bezeichnet), das eine Mehrzahl von Schlitzen 306 aufweisen kann, jedoch nicht braucht, die parallel zu einer zentralen Achse des Rohres 304 orientiert sind. Während 1 das längliche verformbare hohle kreisförmige Rohr 304 mit der Mehrzahl von Schlitzen 306 zeigt, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung auch ein längliches verformbares hohles kreisförmiges Rohr 304 ohne die Mehrzahl von Schlitzen 306 umfasst. Es sei auch angemerkt, dass das distale Ende 310 des Rohres 304 eine Abschrägung ähnlich der, die durch Bezugszeichen 108 an dem ersten Ausrichtelement 104 gezeigt ist, aufweisen kann, um das Einsetzen des zweiten Ausrichtelements 304 in die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 während eines Zusammenbauprozesses zu unterstützen.
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Bei einer Ausführungsform kann die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 eine Durchbrechung eines länglichen Schlitzes, wie in 1 gezeigt ist, oder eine kreisförmige Durchbrechung sein, wobei jede Durchbrechung geeignet bemessen ist, um mit dem zweiten Ausrichtelement 304 in Übermaß, verformbar und fügend in Eingriff zu treten. Bei einer Ausführungsform weist die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 eine Abschrägung 608 um den Umfang davon an der Fügeseite, die Fläche 206, des zweiten Ausrichtgliedes 202 auf, um das Einsetzen des zweiten Ausrichtelements 304 in die zweite Ausrichtdurchbrechung 604 während eines Zusammenbauprozesses zu unterstützen. Ein System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das ein elastisch verformbares längliches hohles Rohr ähnlich dem von Rohr 304 oder eine schlitz- oder kreisförmige Durchbrechung ähnlich der der Schlitzdurchbrechung 306 verwendet, ist detailliert in der in Gemeinschaftsbesitz befindlichen, ebenfalls anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 13/187,675 beschrieben, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit bereits durch Bezugnahme eingeschlossen ist, wie oben diskutiert ist.
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Bei einer Ausführungsform können die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 und genauer die erste Öffnung 210 der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechung 204 auch eine Abschrägung um den Umfang davon ähnlich der Abschrägung 608 aufweisen, um das Einsetzen des ersten Ausrichtelements 104 in die erste elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204 während eines Zusammenbauprozesses weiter zu unterstützen.
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Zu dem Vorhergehenden und mit Bezug nun auf 6 sei angemerkt, dass eine Ausführungsform eines Systems 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung beliebige der Kombinationen der Ausrichtelemente und jeweiligen Ausrichtdurchbrechungen, wie hier beschrieben ist, aufweisen kann. 6 zeigt eine erste Komponente 100' mit einem ersten Ausrichtglied 102' und eine zweite Komponente 200' mit einem zweiten Ausrichtglied 202' mit einer Dicke 250 ähnlich den ungestrichenen Gegenteilen, wie in 1 gezeigt ist. In 6 repräsentiert die X-basierte Pfeilgrafik 704.1, 704.2, 704.3, 704.4 Ausrichtelemente, wie das Ausrichtelement 104 oder das elastisch verformbare Ausrichtelement 304, wie hier beschrieben ist, und die 3D-X-Grafik 804.1, 804.2, 804.3, 804.4 repräsentiert Ausrichtdurchbrechungen, wie die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 204, die elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechung 404 oder die Ausrichtdurchbrechung 604, wie hier beschrieben ist, die durch die Dicke 250 gestochen sind. Wie in 6 gezeigt ist, sind die Ausrichtelemente und Ausrichtdurchbrechungen so konfiguriert und angeordnet, dass sie in Übermaß, verformbar und fügend miteinander in den folgenden Paaren in Eingriff stehen: 704.1 und 804.2; 704.2 und 804.2; 704.3 und 804.3; und 704.4 und 804.4. Während nur vier Paare von Ausrichtelementen und Ausrichtdurchbrechungen in 6 gezeigt sind, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und eine beliebige Anzahl von Paaren von Ausrichtelementen und Ausrichtdurchbrechungen umschließt, die für den hier offenbarten Zweck geeignet sind.
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Bei einer ersten beispielhaften Ausführungsform besitzen die Ausrichtelemente 704.1 und 704.2 jeweils den Aufbau des Ausrichtelements 104, die Ausrichtdurchbrechungen 804.1 und 804.2 besitzen jeweils den Aufbau der elastisch verformbaren Durchbrechung 204 oder der elastisch verformbaren Durchbrechung 404, die Ausrichtelemente 704.3 und 704.4 besitzen jeweils den Aufbau des Ausrichtelements 304 (mit und ohne Schlitze 306), und die Ausrichtdurchbrechungen 804.3 und 804.4 besitzen jeweils den Aufbau der Ausrichtungsschlitzdurchbrechung 604, die so orientiert ist, wie in 1 gezeigt ist, wobei die Hauptachse jedes Schlitzes parallel zu der Y-Achse angeordnet ist. Bei dieser ersten beispielhaften Ausführungsform wären bei dem resultierenden System 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung seine linken beiden Ecken (wie von der Perspektive von 6 betrachtet) elastisch in Vier-Wege-Ausrichtung eingeschränkt, wodurch die linken zwei Ecken in sowohl der +/–x-Richtung und der +/–y-Richtung fest eingeschränkt sind, und seine rechten beiden Ecken wären elastisch in einer Zwei-Wege-Ausrichtung eingeschränkt, wobei der rechte Seitenrand des Systems (Baugruppe) 10' für elastisch gemittelte Ausrichtung in der +/–x-Richtung stärker eingeschränkt ist als in der +/–y-Richtung.
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Bei einer zweiten beispielhaften Ausführungsform besitzen die Ausrichtelemente 704.1 und 704.2 jeweils den Aufbau des Ausrichtelements 104, die Ausrichtdurchbrechungen 804.1 und 804.2 besitzen jeweils den Aufbau der elastisch verformbaren Durchbrechung 204 oder elastisch verformbaren Durchbrechung 404, die Ausrichtelemente 704.3 und 704.4 besitzen jeweils den Aufbau des Ausrichtelements 304 (mit oder ohne Schlitze 306), und die Ausrichtdurchbrechungen 804.3 und 804.4 besitzen jeweils einen Aufbau der Ausrichtschlitzdurchbrechung 604, die rechtwinklig zu der, die in 1 gezeigt ist, orientiert ist, wobei die Hauptachse jedes Schlitzes parallel zu der x-Achse angeordnet ist. Bei dieser zweiten beispielhaften Ausführungsform sind bei dem resultierenden System 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung seine linken beiden Ecken (wie von der Perspektive von 6 betrachtet) elastisch in Vier-Wege-Ausrichtung eingeschränkt, wodurch die linken zwei Ecken in sowohl der +/–x-Richtung als auch der +/–y-Richtung eng eingeschränkt sind, und seine rechten beiden Ecken sind elastisch in einer Zwei-Wege-Ausrichtung eingeschränkt, wobei die rechten beiden Ecken des Systems (Baugruppe 10') zur elastisch gemittelten Ausrichtung in der +/–y-Richtung stärker eingeschränkt sind, als in der +/–x-Richtung.
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Bei einer dritten beispielhaften Ausführungsform kann anstelle des Fügens des Ausrichtelements 104 mit einer der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechungen 204, 404, wie vorher hier diskutiert ist, das System 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung so konfiguriert sein, dass es das elastisch verformbare Ausrichtelement 304 mit einer der elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechungen 204, 404 fügt, die einen zusätzlichen Grad an elastischer Verformung in dem gesamten System 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung bereitstellen.
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Aus den vorhergehenden Beispielen sei angemerkt, dass solche Beispiele nur wenige der vielen Kombinationen von Ausrichtmerkmalen und Ausrichtdurchbrechungen darstellen, die gemeinsam auf eine Weise verwendet werden können, die geeignet ist, um ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung bereitzustellen, wie hier offenbart ist. Alle derartigen Kombinationen sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, wie hier offenbart ist, denkbar und darin liegend betrachtet.
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Angesichts des Vorhergehenden und nun mit Bezug auf 7 sei angemerkt, dass viele Anwendungen vorhanden sein können, bei denen eine oder mehrere elastisch verformbare Ausrichtdurchbrechungen 204, 404 mit fügenden Ausrichtelementen 104, 304 in einem System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung verwendet werden können, um die erste und zweite Komponente 100, 200 in Bezug zueinander auszurichten. Beispielsweise weist eine Ausführungsform der Erfindung auch ein Fahrzeug 40 auf, das eine Karosserie 42 mit einem System 10, 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung besitzt, wie hier einteilig in der Karosserie 42 angeordnet offenbart ist. Bei der Ausführungsform von 7 ist das System 10, 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung so gezeigt, dass es zumindest einen Anteil eines Kühlergrills des Fahrzeugs 40 bildet, wobei die erste Komponente 100 in der Form eines ersten Abschnitts des Fahrzeugs 40 vorliegt, wie beispielsweise dem Kühlergrill, und wobei die zweite Komponente 200 in der Form eines zweiten Abschnitts des Fahrzeugs 40 vorliegt, wie beispielsweise dem Trägeraufbau, der den Grill an der Karosserie 42 hält. Zusätzlich zu dem Vorhergehenden ist es ferner denkbar, dass ein System 10, 10' zur elastisch gemittelten Ausrichtung, wie hier offenbart ist, mit anderen strukturellen Merkmalen des Fahrzeugs 40 verwendet sein kann, wie beispielsweise Innenverkleidung oder Elemente eines Handschuhfaches.
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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 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.
