DE102014114086A1

DE102014114086A1 - Systeme und Verfahren zur elastisch gemittelten Ausrichtung

Info

Publication number: DE102014114086A1
Application number: DE102014114086.9A
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: 2013-10-03
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: DE102014114086B4; US9511802B2; US20150098748A1; CN104514839A; CN104514839B

Abstract

Bei einem Aspekt ist ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung vorgesehen. Das Ausrichtsystem weist eine erste Komponente, die zumindest einen Eckbereich mit einem Ausrichtglied aufweist, und eine zweite Komponente auf, die zumindest einen Eckbereich mit einer Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, aufweist. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Anteil des Ausrichtgliedes aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der Eckbereiche der ersten und zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft zusammenfügbare Komponenten und insbesondere elastisch gemittelte zusammenfügbare Komponenten.
HINTERGRUND
Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten, die in einem Herstellungsverfahren zusammengefügt werden sollen, können gegenseitig in Bezug zueinander durch Ausrichtungsmerkmale angeordnet werden, die überdimensionierte Löcher und/oder unterdimensionierte hochstehende Vorsprünge 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-Steckausrichtungsmerkmale, typischerweise aufrechte Ansätze, welche in entsprechende Buchsenausrichtungsmerkmale, typischerweise Durchbrechungen 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, insbesondere an den Eckbereichen der gefügten Komponenten 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 Fehljustierungen auch die Funktion und/oder das ästhetische Erscheinungsbild der gesamten Baugruppe 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. Überdies kann ein Zwischenraum zwischen fehlausgerichteten Komponenten zu einer Relativbewegung dazwischen führen, was unerwünschtes Geräusch bewirken kann, wie Quietschen oder Klappern, und ferner in der Wahrnehmung schlechter Qualität resultieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt ist ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung vorgesehen. Das Ausrichtsystem weist eine erste Komponente mit mindestens einem Eckbereich, der ein Ausrichtglied aufweist, und eine zweite Komponente mit mindestens einem Eckbereich auf, der eine Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, aufweist. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Abschnitt des Ausrichtglieds aufzunehmen, um die erste Komponente mit der zweiten Komponente zu koppeln. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der Eckbereiche der ersten und 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 mit der Karosserie angeordnet ist. Das System zur elastisch gemittelten Ausrichtung weist eine erste Komponente mit mindestens einem Eckbereich, der ein Ausrichtglied aufweist, und eine zweite Komponente mit mindestens einem Eckbereich auf, der eine Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, aufweist. Die Ausrichtdurchbrechung ist derart konfiguriert, zumindest einen Abschnitt des Ausrichtglieds aufzunehmen, um die erste Komponente mit der zweiten Komponente zu koppeln. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der Eckbereiche der ersten und zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Bei noch einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Koppeln einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente vorgesehen. Das Verfahren umfasst, dass eine erste Komponente bereitgestellt wird, die mindestens einen Eckbereich mit einem Ausrichtglied aufweist, und eine zweite Komponente bereitgestellt wird, die mindestens einen Eckbereich mit einer Innenwand aufweist, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert. Das Verfahren umfasst ferner, dass das Ausrichtglied aus einem elastisch verformbaren Material gebildet wird, und das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, so dass sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Koppeln der ersten und zweiten Komponente und ein Ausrichten der Eckbereiche 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 perspektivische Ansicht eines beispielhaften Ausrichtglieds ist, das in 1 gezeigt ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines anderen beispielhaften Ausrichtglieds ist, das in 1 gezeigt ist;
4 eine perspektivische Ansicht eines anderen beispielhaften Ausrichtglieds ist, das in 1 gezeigt ist;
5 eine Draufsicht auf einen Teil des Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das in 1 gezeigt ist, nach dem Zusammenbau ist;
6 eine Draufsicht auf einen anderen Teil des Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das in 1 gezeigt ist, nach dem Zusammenbau ist;
7 eine Draufsicht auf einen anderen Teil des Systems zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das in 1 gezeigt ist, nach dem Zusammenbau ist; und
8 eine Seitenansicht eines Fahrzeugs ist, das das System zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das in den 1–7 gezeigt ist, verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu 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 verschiedener 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 Grenzfläche(n) zwischen zusammengefügten Komponenten, wobei die Mittelungsverformung eine präzise Ausrichtung liefert, wobei die Positionsabweichung aus der Fertigung auf X_min minimiert wird, die 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 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 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 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 Partikel oder Fasern. Konkreter kann jede geeignete Art von Faser verwendet werden, einschließlich kontinuierlicher und diskontinuierlicher Fasern, gewebter und nicht gewebter Stoffe, Filze oder Garne oder Kombinationen davon. Jedes geeignete Metall kann verwendet werden, einschließlich verschiedener Güten und Legierungen von Stahl, Gusseisen, Aluminium, Magnesium oder Titan oder Verbundstoffe davon oder eine beliebige andere Kombination davon. Polymere können sowohl thermoplastische Polymere oder Duroplast-Polymere oder Verbundstoffe davon oder beliebige andere Kombinationen davon, einschließlich einer großen 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.
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.
Hier sind Ausrichtsysteme und -verfahren für elastisch gemittelte Fügebaugruppen beschrieben. Die Ausrichtsysteme und Verfahren umfassen zusammenfügbare Komponenten mit elastisch verformbaren Eckbereichsmerkmalen, um eine gewünschte Orientierung zwischen den Komponenten, insbesondere an den genannten Eckbereichen zu unterstützen.
1 zeigt ein beispielhaftes System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das allgemein eine erste Komponente 100 zum Fügen mit einer zweiten Komponente 200 aufweist. Die erste Komponente 100 weist elastisch verformbare Ausrichtglieder 102 auf, und die zweite Komponente 200 weist Innenwände 202 auf, die Ausrichtdurchbrechungen 204 definieren. Die Ausrichtglieder 102 und die Ausrichtdurchbrechungen 204 sind an ihrer jeweiligen Komponente 100, 200 für die richtige Ausrichtung und Orientierung fest angeordnet oder einteilig ausgebildet, wenn die Komponenten 100 und 200 zusammengefügt sind. Obwohl zwei Ausrichtglieder 102 und zwei entsprechende Ausrichtdurchbrechungen 204 dargestellt sind, können die Komponenten 100 und 200 eine beliebige Anzahl und Kombination der entsprechenden Ausrichtglieder 102 und Ausrichtdurchbrechungen 204 haben. Die elastisch verformbaren Ausrichtglieder 102 sind derart konfiguriert und angeordnet, um mit Übermaß, verformbar und fügend mit den Ausrichtdurchbrechungen 204 in Eingriff zu treten, wie hier detaillierter diskutiert ist, um die erste Komponente 100 präzise mit der zweiten Komponente 200 in vier Richtungen auszurichten, wie beispielsweise der +/– x–Richtung und der +/– y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems, was hier als Vierwege-Ausrichtung bezeichnet ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform besitzt die erste Komponente 100 allgemein eine Außenseite 104, eine Innenseite 106 und Ränder 108. Zwei sich kreuzende Ränder 108 definieren Eckbereiche 110, von denen sich die Ausrichtglieder 102 erstrecken. Obwohl als zwei Eckbereiche 110 dargestellt, kann die erste Komponente 100 eine beliebige Anzahl von sich kreuzenden Rändern 108 aufweisen, die einen entsprechenden Eckbereich 110 definieren. Ferner kann der Eckbereich 110 durch eine beliebige Winkelüberschneidung von zwei Rändern 108 definiert sein; beispielsweise können zwei sich kreuzende Ränder 108 einen Winkel von 60°, 90° oder 120° dazwischen festlegen. 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.
Wie ferner in den 2–4 gezeigt ist, können die Ausrichtglieder 102 verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise sind die Ausrichtglieder 102 jeweils eine allgemein rechtwinklige und im Wesentlichen lineare Lasche mit einer Mittellinie 112 und Eckabschnitten 114 (2); ein Ausrichtglied 102b ist eine gekrümmte Lasche (z. B. halbkreisförmig) mit einer Kurvenmittellinie 112 und Endabschnitten 116 (3); und ein Ausrichtglied 102c ist eine wellenförmige Lasche mit einer Kurvenmittellinien 112 (z. B. im Wesentlichen durch jeden Scheitel jeder Wellenform angeordnet) und Endabschnitten 118 (4). Jedes der Ausrichtglieder 102a, 102b, 102c weist ein proximales Ende 113, das mit einer Innenseite 106 gekoppelt ist, sowie ein distales Ende 115 auf. Alternativ dazu können die Ausrichtglieder 102 eine beliebige Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 so funktioniert, wie hier beschrieben ist. Die Ausrichtglieder 102 können auch verschiedene Orientierungen an jedem Eckbereich 110 besitzen. Beispielsweise sind, wie in den 2–4 gezeigt ist, die Ausrichtglieder 102 allgemein entlang einer Linie 120 orientiert, um einen Winkel ”α” in Bezug auf einen Rand 108 zu definieren und einen Winkel ”β” in Bezug auf einen anderen Rand 108 zu definieren. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Winkel ”α” und ”β” jeweils ungefähr 45. Jedoch können die Ausrichtglieder 102 unter einem beliebigen Winkel ”α” und ”β” orientiert sein, der ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Beispielsweise kann der Winkel ”α” etwa 60° betragen, und der Winkel ”α” kann etwa 30° betragen, oder die Winkel ”α” und ”β” können bei Ausführungsformen, die mehr als vier Ränder 108 besitzen, variieren.
Die zweite Komponente 200 weist allgemein eine Außenseite 206, eine Innenseite 208 und Ränder 210 auf. Zwei sich kreuzende Ränder 210 definieren Eckbereiche 212, die zumindest eine Ausrichtdurchbrechung 204 aufweisen. Obwohl in 1 zwei Eckbereiche 212 gezeigt sind, kann die zweite Komponente 200 auch eine beliebige Anzahl von sich kreuzenden Rändern 210 aufweisen, die einen entsprechenden Eckbereich 212 definieren. Ferner kann der Eckbereich 212 durch irgendeine Winkelüberschneidung von zwei Rändern 210 ähnlich den Eckbereichen 110 definiert sein. Bei der beispielhaften Ausführungsform besitzen die Ausrichtdurchbrechungen 204 verschiedene Formen, die jeder Form von zugeordnetem Ausrichtglied 102 entsprechen. Beispielsweise sind, wie in den 5–7 gezeigt ist, die Ausrichtdurchbrechungen 204a gekrümmte Schlitze mit einer Kurvenmittellinie 214, eine Ausrichtdurchbrechung 204b ist ein allgemein rechtwinkliger und im Wesentlichen linearer Schlitz mit einer Mittellinie 214; und eine Ausrichtdurchbrechung 204c ist ein gekrümmter Schlitz mit einer Kurvenmittellinie 214. Alternativ dazu kann die Ausrichtdurchbrechung 204 eine beliebige Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Ferner können die Ausrichtdurchbrechungen 204 verschiedene Orientierungen an jedem Eckbereich 212 entsprechend der Orientierung der zugeordneten Ausrichtglieder 102 besitzen. Beispielsweise ist, wie in 6 gezeigt ist, die Ausrichtdurchbrechung 204b entlang einer Linie 216 orientiert, um einen Winkel ”γ” und ”Δ” in Bezug auf sich kreuzende Ränder 210 zu definieren. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Winkel ”γ” und ”Δ” jeweils etwa 45°. Jedoch können die Ausrichtdurchbrechungen 204 unter einem beliebigen Winkel ”γ” und ”Δ” orientiert sein, der ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann zumindest ein Teil der Innenwand 202 und/oder Außenwand 210 elastisch verformbar sein, um eine zusätzliche Abstimmung der elastischen Mittelung 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 Ausrichtglieds 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 Dicken des Ausrichtglieds 102 und das Material und/oder die Stärke der zweiten Komponente zur Abstimmung des elastischen gemittelten Fügens zwischen der ersten Komponente 102 und der zweiten Komponente 200 angepasst werden.
Während dies nicht auf eine bestimmte Struktur beschränkt sein soll, kann die erste Komponente 100 eine dekorative Verkleidungskomponente eines Fahrzeugs sein, wobei die von 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 Ausrichtglied 102 so konfiguriert und angeordnet ist, um in Übermaß, verformbar und fügend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff zu treten, wird ein funktionaler Presssitz zwischen dem elastisch verformbaren Ausrichtglied 102 und der Ausrichtdurchbrechung 204 erzeugt. Zum Beispiel tritt, wie in 5 gezeigt ist, mindestens ein Teil des Ausrichtglieds 102a nahe der Mittellinie 112 in Übermaß mit einem Abschnitt der Innenwand 202 nahe der Kurvenmittellinie 214 der Ausrichtdurchbrechung 204a in Eingriff. Wie dargestellt ist, tritt das Ausrichtglied 102a in Übermaß zwischen gegenüberliegenden Wänden 203 und 205, die durch die Innenwand 202 definiert sind, in Eingriff und wird elastisch verformt. Somit können entgegengesetzte Kräfte, die durch die Übermaßpassungen mit gegenüberliegenden Wänden 203 und 205 erzeugt werden, eine präzise Ausrichtung von Eckbereichen 110 und 212 unterstützen. Ferner tritt mindestens ein Teil jedes Eckabschnitts 114 des Ausrichtglieds in Übermaß mit einem Teil der Innenwand 202 der Ausrichtdurchbrechung 204a in Eingriff.
Wie in 6 gezeigt ist, tritt mindestens ein Teil des Ausrichtglieds 102b nahe der Kurvenmittellinie 112 in Übermaß mit dem Abschnitt 205 der Innenwand 202 nahe der Mittellinie 214 der Ausrichtdurchbrechung 204b in Eingriff. Mindestens ein Abschnitt jedes Endabschnitts 116 des Ausrichtglieds tritt in Übermaß mit dem Abschnitt 203 der Innenwand 202 der Ausrichtdurchbrechung 204b in Eingriff. Wie in 7 gezeigt ist, tritt mindestens ein Teil des Ausrichtglieds 102c nahe jeder Kurvenmittellinie 112 in Übermaß mit dem Abschnitt 203 oder 205 der Innenwand 202 in Eingriff (beispielsweise entlang der Mittellinie 214 der Ausrichtdurchbrechung 204c). Ferner tritt mindestens ein Teil jedes Endabschnitts 118 des Ausrichtglieds in Übermaß mit einem Teil der Innenwand 202 der Ausrichtdurchbrechung 204c in Eingriff. 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. Das System 10 unterstützt somit ein gleichmäßiges Fügen und Ausrichten der Eckbereiche 110, 212 der zueinander weisenden ersten und zweiten Komponente 100, 200, unterstützt ein Reduzieren von Spalten zwischen Komponenten 100, 200 und unterstützt die Bereitstellung einer versteiften und robusteren Schnittstelle zwischen den Eckbereichen von Komponenten 100, 200.
Während 1 zwei elastisch verformbare Ausrichtglieder 102 in entsprechend Durchbrechungen 204 zeigt, 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 von elastisch verformbaren Ausrichtelementen umschließt, die in Verbindung mit den elastisch verformbaren Ausrichtgliedern 102 und den entsprechenden Durchbrechungen 204 verwendet sind.
Angesichts des Vorhergehenden und mit Bezug nun auf 8 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 mit der Karosserie 42 angeordnet offenbart ist. Bei der Ausführungsform der 8 ist das System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung so gezeigt, dass zumindest ein Anteil eines Kühlergrills des Fahrzeugs 40 gebildet wird. Allerdings ist es denkbar, dass ein System 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung, wie hier offenbart ist, mit anderen Merkmalen oder Komponenten des Fahrzeugs 40 verwendet werden kann, wie Blenden, Türverkleidungen, Außenanwendungen (z. B. um Beleuchtung, Grills bzw. Gitter, etc.) und dekorative Komponenten (z. B. Chromleisten).
Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines Systems 10 zur elastisch gemittelten Ausrichtung weist auf, dass eine erste Komponente 100 mit zumindest einem Eckbereich 110 geformt wird, der zumindest ein Ausrichtglied 102 besitzt. Die zweite Komponente 200 ist mit zumindest einem Eckbereich 212 geformt, der eine Innenwand 202 aufweist, die zumindest eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert. Die Ausrichtglieder 102 können als lineare Lasche 102a, gekrümmte Lasche 102b und wellenförmige Lasche 102c geformt sein. Die Ausrichtdurchbrechungen 204 können als gekrümmte Schlitze 204a, 204c und als ein linearer Schlitz 204b geformt sein. Die Ausrichtglieder 102 sind aus einem elastisch verformbaren Material geformt, so dass, wenn das Ausrichtglied 102 in die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied 102 zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente 100 und der zweiten Komponente 200 in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen. Insbesondere verformt sich das Ausrichtglied 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, um ein Ausrichten jedes Paares entsprechender Eckbereiche 110, 112 in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Koppeln von fügbaren Komponenten 100, 200 umfasst, dass eine erste Komponente 100 mit zumindest einem Eckbereich 110 bereitgestellt wird, der ein Ausrichtglied 102 aufweist. Die zweite Komponente ist mit zumindest einem Eckbereich 212 geformt, der eine Innenwand 202 aufweist, die eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert. Das Ausrichtglied 102 ist aus einem elastisch verformbaren Material geformt, und das Ausrichtglied 102 wird in die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt, so dass sich das Ausrichtglied 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente 100 und der zweiten Komponente 200 in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen. Das Verfahren umfasst auch, dass das Ausrichtglied 102 als lineare Lasche 102a, gekrümmte Lasche 102b und wellenförmige Lasche 102c geformt wird; und Ausrichtdurchbrechungen 204 als gekrümmte Schlitze 204a, 204c und als ein linearer Schlitz 204b geformt werden. Somit tritt während des Einsetzens des Ausrichtgliedes 102 in die Ausrichtdurchbrechung 204 zumindest ein Anteil des Ausrichtgliedes 102 entlang einer Mittellinie 112 in Übermaß mit einem Abschnitt der Innenwand 202 der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff.
Hier sind Systeme und Verfahren für elastisch gemittelte gefügte Baugruppen beschrieben. Die Systeme weisen allgemein eine erste Komponente mit einem elastisch verformbaren Ausrichtglied 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 von elastisch verformbaren Ausrichtgliedern und Ausrichtdurchbrechungen elastisch gemittelt, um die Komponenten in einer gewünschten Orientierung präzise zu fügen. Überdies weisen die Systeme Ausrichtglieder und Ausrichtdurchbrechungen auf, die an Eckbereichen der ersten und zweiten Komponente positioniert sind. Die Formen und/oder Orientierungen der Ausrichtglieder und entsprechenden Ausrichtdurchbrechungen unterstützen eine Presspassung dazwischen, um die zwei Komponenten präzise zu orientieren, und eine steife Eckenschnittstelle bereitzustellen.
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.

Claims

System zur elastisch gemittelten Ausrichtung, umfassend: eine erste Komponente, die zumindest einen Eckbereich mit einem Ausrichtglied umfasst; und eine zweite Komponente, die zumindest einen Eckbereich mit einer Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, zumindest einen Abschnitt des Ausrichtgliedes aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln, wobei das Ausrichtglied ein elastisch verformbares Material ist, so dass, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der Eckbereiche der ersten und zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtdurchbrechung ein Schlitz ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Schlitz gekrümmt ist.
System nach Anspruch 2, wobei der Schlitzunter 45° in Bezug auf ein Paar sich kreuzender Ränder der zweiten Komponente orientiert ist, die den Eckbereich der zweiten Komponente definieren.
System nach Anspruch 1, wobei das Ausrichtglied eine Lasche ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtdurchbrechung ein gekrümmter Schlitz ist und das Ausrichtglied eine Lasche ist, wobei ein Abschnitt der Lasche nahe einer Laschenmittellinie eine Presspassung mit einem Abschnitt der Innenwand an einer Kurvenmittellinie unterstützt, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, und wobei die Lasche zumindest eine Ecke aufweist, die eine Presspassung mit einem Abschnitt der Innenwand unterstützt, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtdurchbrechung ein Schlitz ist und das Ausrichtglied eine gekrümmte Lasche ist, wobei ein Abschnitt der gekrümmten Lasche nahe einer Kurvenmittellinie eine Presspassung mit einem Abschnitt der Innenwand an einer Mittellinie unterstützt, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausrichtdurchbrechung ein gekrümmter Schlitz ist und das Ausrichtglied eine wellenförmige Lasche ist, wobei ein Scheitel jeder Wellenform der Lasche eine Presspassung mit der Innenwand unterstützt, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Karosserie; und ein System zur elastisch gemittelten Ausrichtung, das integral in der Karosserie angeordnet ist, wobei das System zur elastisch gemittelten Ausrichtung umfasst: eine erste Komponente, die zumindest einen Eckbereich mit einem Ausrichtglied umfasst; und eine zweite Komponente, die zumindest einen Eckbereich mit einer Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, zumindest einen Abschnitt des Ausrichtgliedes aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln, wobei das Ausrichtglied ein elastisch verformbares Material ist, so dass, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der Eckbereiche der ersten und zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Verfahren zum Koppeln einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine erste Komponente bereitgestellt wird, die zumindest einen Eckbereich mit einem Ausrichtglied aufweist; eine zweite Komponente bereitgestellt wird, die zumindest einen Eckbereich mit einer Innenwand aufweist, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert; das Ausrichtglied aus einem elastisch verformbaren Material geformt wird; und das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, so dass sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Koppeln der ersten und zweiten Komponente und ein Ausrichten der Eckbereiche in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.