DE102015101926A1

DE102015101926A1 - Elastisch gemittelte Ausrichtsysteme und -verfahren

Info

Publication number: DE102015101926A1
Application number: DE102015101926.4A
Authority: DE
Inventors: Joel Colombo; Steven E. Morris; Jennifer P. Lawall; Ashish M. Gollapalli
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2015-02-11
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN104864008B; CN104864008A; US9463829B2; US20150232130A1

Abstract

Bei einem Aspekt weist das elastisch gemittelte Ausrichtsystem eine erste Komponente mit einem Innenhohlraum und einem Ausrichtglied, das zumindest teilweise in dem Innenhohlraum positioniert ist, eine zweite Komponente mit einer Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln, und eine dritte Komponente auf, die in dem Innenhohlraum sitzt. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.

Description

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, können gegenseitig in Bezug zueinander durch Ausrichtmerkmale angeordnet werden, die überdimensionierte Löcher und/oder unterdimensionierte hochstehende Vorsprünge sind. Derartige Ausrichtmerkmale sind typischerweise so bemessen, um 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 Durchbrechungen in der Form von Schlitzen oder Löchern, aufgenommen werden. Die Komponenten sind mit einem vorbestimmten Zwischenraum zwischen den Steckausrichtmerkmalen und ihren jeweiligen Buchsenausrichtmerkmalen geformt, um erwartete Größen- und Positionsabweichungstoleranzen der Steck- und Buchsenausrichtmerkmale anzupassen, die aus Herstell-(oder Fabrikations-)Abweichungen resultieren.
Infolgedessen kann eine signifikante Positionsabweichung zwischen zwei zusammengefügten Komponenten, die die vorher erwähnten Ausrichtmerkmale aufweisen, auftreten, was zu der Anwesenheit einer unerwünscht großen Abweichung in ihrer Ausrichtung, insbesondere mit Bezug auf Spalte und/oder Abstand dazwischen, beitragen kann. In dem Fall, in dem falsch ausgerichtete bzw. fehljustierte 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 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, Klappern oder Schlagen, und ferner in der Wahrnehmung schlechter Qualität resultieren kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt ist ein elastisch gemitteltes Ausrichtsystem vorgesehen. Das System weist eine erste Komponente mit einem Innenhohlraum und einem Ausrichtglied, das zumindest teilweise in dem Innenhohlraum positioniert ist, eine zweite Komponente mit einer Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln, und eine dritte Komponente auf, die in dem Innenhohlraum sitzt. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, 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 elastisch gemitteltes Ausrichtsystem auf, das integral in der Karosserie angeordnet ist. Das elastisch gemittelte Ausrichtsystem weist eine erste Komponente mit einem Innenhohlraum und einem Ausrichtglied, das zumindest teilweise in dem Innenhohlraum positioniert ist, eine zweite Komponente mit einer Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln, und eine dritte Komponente auf, die in dem Innenhohlraum sitzt. Das Ausrichtglied ist ein elastisch verformbares Material, so dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Bei noch einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines elastisch gemittelten Ausrichtsystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst ein Herstellen einer ersten Komponente mit einem Innenhohlraum und einem Ausrichtglied, das zumindest teilweise in dem Innenhohlraum positioniert ist, und ein Bereitstellen einer zweiten Komponente mit einer Innenwand, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln. Das Verfahren umfasst ferner ein Herstellen einer dritten Komponente, ein Einsetzen der dritten Komponente in den Innenhohlraum und ein Herstellen des Ausrichtglieds aus einem elastisch verformbaren Material, so dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied weiter 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 elastisch gemittelten Fügesystems vor dem Zusammenbau ist;
2 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Systems entlang dem Schnitt 2-2 und nach dem Zusammenbau ist; und
3 eine Vorderansicht eines Fahrzeugs ist, dass das elastisch gemittelte Ausrichtsystem verwenden kann, das in den 1–2 gezeigt ist.
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 Fahrzeugkomponenten anwendbar; das hier offenbarte System kann aber mit beliebigen geeigneten Komponenten verwendet werden, um eine Befestigung und 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, elektrisch 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, in Ansprechen 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 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, 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 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 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 Ausrichtmerkmale und die damit verbundenen Komponenten können in jeder geeigneten Weise geformt werden. Zum Beispiel können die elastisch verformbaren Ausrichtmerkmale 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.
Es sind hier Ausrichtsysteme und -verfahren zur elastischen Mittelung beschrieben. Die Ausrichtsysteme weisen eine Komponente mit Ausrichtdurchbrechung(en) auf, um ein oder mehrere elastisch verformbare Ausrichtglieder einer anderen Komponente aufzunehmen. Eine zusätzliche Komponente ist in einen Innenhohlraum der Komponente mit der/den Ausrichtdurchbrechung(en) eingesetzt. Das eine oder die mehreren Ausrichtglieder ist/sind zum Einsetzen in eine Ausrichtdurchbrechung(en) konfiguriert, und das/die Ausrichtglieder) verformen sich elastisch, um eine präzise Ausrichtung und Befestigung der Komponenten aneinander in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Die 1 und 2 zeigen ein beispielhaftes elastisch gemitteltes Ausrichtsystem 10, das allgemein eine erste Komponente 100 zum Fügen mit einer zweiten Komponente 200 und einer dritten Komponente 300 aufweist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 100 zumindest ein elastisch verformbares Ausrichtglied 102 auf, und die zweite Komponente weist eine Innenwand 202 auf, die zumindest eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert. Das Ausrichtglied 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 zwei Ausrichtglieder 102 und zwei entsprechende Ausrichtdurchbrechungen 204 in 1 dargestellt sind, können die Komponenten 100 und 200 eine beliebige Anzahl und Kombination der entsprechenden Ausrichtglieder 102 und Ausrichtdurchbrechungen 204 haben.
Das elastisch verformbare Ausrichtglied 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. Das Ausrichtglied 102 ist auch derart konfiguriert und angeordnet, in Übermaß, verformbar und fügend mit der dritten Komponente 300 in Eingriff zu treten, wie hierin detaillierter erörtert ist, um di erste Komponente 100 und die dritte Komponente 300 in zwei oder vier Richtungen (z. B. +/– x-Richtung und der +/– y-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems) präzise auszurichten. Außerdem tritt das elastisch verformbare Ausrichtglied 102 fügend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 und der dritten Komponente 300 in Eingriff, um eine steife und starre Verbindung zwischen der ersten Komponente 100 und der zweiten Komponente 200 und zwischen der ersten Komponente 100 und der dritten Komponente 300 zu unterstützen, wodurch eine Relativbewegung dazwischen reduziert oder verhindert wird.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 100 im Allgemeinen eine Außenseite 104 und eine Innenseite 106 auf, von der sich das Ausrichtglied 102 erstreckt. Die Innenseite 106 und/oder das Ausrichtglied 102 definieren einen Innenhohlraum 108, und das Ausrichtglied 102 ist zumindest teilweise in dem Innenhohlraum 108 angeordnet. Das Ausrichtglied 102 ist ein allgemein kreisförmiges Hohlrohr mit einer Mittelachse 110, einem proximalen Ende 112, das mit der Innenseite 106 gekoppelt ist, und einem distalen Ende 114. Jedoch kann das Ausrichtglied 102 eine beliebige Querschnittsform aufweisen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Die erste Komponente 100 weist einen Außenflansch 116 und einen Innenflansch 118 auf, der eine Durchbrechung 120 definiert. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die erste Komponente 100 aus einem starren 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 in der Regel eine Außenseite 206 und eine Innenseite 208 auf. 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). Die zweite Komponente 200 weist ferner Stützglieder 210 auf, die sich in Kontakt mit der Komponente 300 zur Abstützung derselben (2) erstrecken. Bei der beispielhaften Ausführungsform definieren Stützglieder 210 einen allgemein V-förmigen Träger 212. Jedoch kann die zweite Komponente eine andere geeignete Form haben, wie beispielsweise eine gewellte oder rechteckige Form, die von den Stützgliedern definiert ist. Während ferner zwei Träger 212 dargestellt sind, kann die zweite Komponente 200 mit jeder geeigneten Anzahl von Trägern ausgebildet sein, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. 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.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die dritte Komponente 300 allgemein einen Außenrand 302, eine Außenseite 304 und eine Innenseite 306 auf. Wie in 2 gezeigt ist, kann der Außenrand 302 eine Abschrägung 308 enthalten, um das Einführen der dritten Komponente 300 in den Innenhohlraum 108 der ersten Komponente 100 zu erleichtern. Obwohl die dritte Komponente 300 als im Allgemeinen rechteckig dargestellt ist, kann die dritte Komponente 300 eine beliebige geeignete Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die dritte Komponente 300 aus einem starren Material, wie Kunststoff, hergestellt. Jedoch kann die dritte Komponente 300 aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, das ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
Ohne sich auf einen bestimmten Aufbau einzuschränken, kann die erste Komponente 100 eine Blende oder eine Zwischenkomponente eines Fahrzeugs sein, wobei die vom Kunden sichtbare Seite die Außenseite 104 ist. Die zweite Komponente 200 kann ein tragender Unteraufbau sein, der Teil des Fahrzeugs oder daran befestigt ist und an dem die erste Komponente 100 in präziser Ausrichtung fest montiert ist. Die Komponente 300 kann ein dekorativer Einsatz oder eine dekorative Verkleidungskomponente sein, wobei die vom Kunden sichtbare Seite die Außenseite 304 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, ist der Durchmesser oder der Querschnitt der Ausrichtdurchbrechung 204 kleiner als der Durchmesser oder der Querschnitt des Ausrichtglieds 102, was notwendigerweise eine zweckmäßige Presspassung zwischen dem elastisch verformbaren Ausrichtglied 102 und der Ausrichtdurchbrechung 204 erzeugt. Ferner kann die zweite Komponente 200 eine Abschrägung 214 enthalten, um das Einführen des Ausrichtglieds 102 zu erleichtern. Somit verformen sich bei Einsetzen in die Ausrichtdurchbrechung 204 Abschnitte des elastisch verformbaren Ausrichtglieds 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, die das Ausrichtglied 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 Ausrichtglied 102 in zwei planaren orthogonalen Richtungen (der +/– x-Richtung und der +/– y-Richtung) ausgerichtet.
Um eine Anordnung bereitzustellen, bei der ein elastisch verformbares Ausrichtglied 102 derart konfiguriert und angeordnet ist, in Übermaß, verformbar und fügend mit einer dritten Komponente 300 in Eingriff zu treten, ist ein Querschnitt von zumindest einem Abschnitt des Innenhohlraumes 108 (z. B. zwischen gegenüberliegenden Ausrichtgliedern 102, zwischen Ausrichtglied 102 und einem anderen Abschnitt der ersten Komponente 100, etc.) kleiner als eine Länge ”L” oder ein Querschnitt der dritten Komponente 300, was notwendigerweise eine zweckmäßige Presspassung zwischen dem elastisch verformbaren Ausrichtglied 102 und der dritten Komponente 300 erzeugt. Ferner kann die dritte Komponente 300 eine Abschrägung 308 aufweisen, um ein Einsetzen der dritten Komponente zu unterstützen. Somit verformen sich, wenn die dritte Komponente 300 in den Innenhohlraum 108 eingesetzt wird, Abschnitte des elastisch verformbaren Ausrichtgliedes 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration, die die dritte Komponente 300 mit der ersten Komponente 100 in zwei oder vier planaren orthogonalen Richtungen (der +/– x-Richtung und der +/– y-Richtung) ausrichtet. Somit ist bei der beispielhaften Ausführungsform zumindest ein Abschnitt der Außenseite 304 durch die Durchbrechung 120 sichtbar.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, weist das Ausrichtglied 102 Rückhaltemerkmale 130 auf, um eine Rückhaltung des Ausrichtgliedes 102 in der Ausrichtdurchbrechung 204 zu unterstützen und eine Rückhaltung der dritten Komponente 300 in dem Innenhohlraum 108 der ersten Komponente zu unterstützen. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist das Rückhaltemerkmal 130 eine erste Lippe oder Rippe 132, die sich von einer Außenwand 103 des Ausrichtgliedes 102 nahe dem distalen Ende 114 erstreckt, und eine zweite Lippe oder Rippe 134 auf, die sich von einer Außenwand 103 nahe dem proximalen Ende 112 erstreckt. Die Rippe 132 erstreckt sich zumindest teilweise um den Umfang der Außenwand 103 und ist zum Eingriff mit der Außenseite 206 und/oder Innenwand 202 konfiguriert. Beispielsweise tritt die Rückhalterippe 132 in Übermaß mit der Außenseite 206 in Eingriff, um den Kraftbetrag, der erforderlich ist, um das Ausrichtglied 102 von der Ausrichtdurchbrechung 204 außer Eingriff zu bringen oder anderweitig zu entfernen, anzuheben. Die Rippe 134 erstreckt sich zumindest teilweise um den Umfang der Außenwand 103 und ist zum Eingriff mit der Innenseite 306 der dritten Komponente und/oder dem Außenrand 302 konfiguriert. Beispielsweise tritt die Rückhalterippe 134 in Übermaß mit der Innenseite 306 in Eingriff, um den Kraftbetrag anzuheben, der erforderlich ist, um die dritte Komponente 300 von dem Innenhohlraum 108 der ersten Komponente außer Eingriff zu bringen oder anderweitig zu entfernen. Alternativ dazu kann das Rückhaltemerkmal 130 eine beliebige geeignete Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Demgemäß unterstützen die Rückhaltemerkmale 130 eine verbesserte Rückhaltung des Ausrichtgliedes 102 in der Ausrichtdurchbrechung 204 und eine verbesserte Rückhaltung der dritten Komponente 300 in dem Innenhohlraum 108. Zusätzlich unterstützen die Rückhalterippe 134 und der Träger 212 eine Halterung der dritten Komponente 300 in der +/– z-Richtung.
Während 1 zwei elastisch verformbare Ausrichtglieder 102 für entsprechende Ausrichtdurchbrechungen 204 zeigt, um eine Vier-Wege-Ausrichtung der ersten Komponente 100 relativ zu der zweiten Komponente 200 bereitzustellen, sei angemerkt, dass der Schutzumfang der Erfindung nicht so beschränkt ist und auch andere Mengen und Typen elastisch verformbarer Ausrichtelemente umschließt, die in Verbindung mit dem elastisch verformbaren Ausrichtglied 102 und der entsprechenden Ausrichtdurchbrechung 204 verwendet sind. Überdies kann die dritte Komponente 300 eine beliebige Anzahl einzelner Elemente aufweisen, die zusammen die dritte Komponente 300 umfassen.
Bei einem beispielhaften Aufbau wird die dritte Komponente 300 in den Innenhohlraum 108 zwischen gegenüberliegenden Ausrichtgliedern 102 so eingesetzt, dass der Außenrand 302 über die Rückhalterippe 134 gelangt. Die dritte Komponente 300 sitzt in der ersten Komponente 100 oder ist daran angebracht, so dass der Außenrand 302 an das Ausrichtglied 102 unterhalb der Rippe 134 anliegt, die Innenseite 306 an der Rückhalterippe 134 anliegt und/oder ein Abschnitt der Außenseite 304 an dem Innenflansch 118 anliegt. Da die Länge oder der Querschnitt der dritten Komponente 300 größer als die/der des Innenhohlraumes 108 zwischen gegenüberliegenden Ausrichtgliedern 102 ist, werden die Ausrichtglieder 102 elastisch auswärts zu jeweiligen Außenflanschen 116 verformt.
Die erste Komponente 100 wird mit der zweiten Komponente 200 durch Einsetzen jedes Ausrichtgliedes 102 in eine entsprechende Ausrichtdurchbrechung 204 gekoppelt, bis der Träger 212 an der Innenseite 306 der dritten Komponente anliegt, wobei eine Befestigung der dritten Komponente 300 in dem Innenhohlraum 108 weiter unterstützt wird. Der Träger 212 sieht eine Trägerplattform bei einer Höhe ”h” unterhalb der Innenseite 208 der zweiten Komponente vor, an der die Innenseite 306 der dritten Komponente anliegt, wenn das elastisch verformbare Ausrichtglied 102 so konfiguriert und angeordnet ist, dass es in Übermaß, verformend und fügend mit der Ausrichtdurchbrechung 204 in Eingriff tritt. Demgemäß verformt sich das Ausrichtglied 102 elastisch in der Ausrichtdurchbrechung 204, um Komponenten 100, 200 präzise auszurichten. Zusätzlich wird das distale Ende 114 des Ausrichtgliedes elastisch verformt und von dem Außenflansch 116 durch die Ausrichtdurchbrechung 204 weggetrieben, wodurch ein Befestigen der dritten Komponente 300 unterstützt und die Komponenten 100, 300 präzise ausgerichtet werden.
Angesichts des Vorhergehenden und nun mit Bezug auf 3 sei angemerkt, dass eine Ausführungsform der Erfindung auch ein Fahrzeug 40 aufweist, das eine Karosserie 42 mit einem elastisch mittelnden Ausrichtsystem 10 aufweist, wie hier offenbart ist, das einteilig mit der Karosserie 42 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform von 3 ist das elastisch mittelnde Ausrichtsystem 10 so gezeigt, dass zumindest ein Abschnitt eines Kühlergrills 44 des Fahrzeugs 40 gebildet wird. Es sei jedoch angemerkt, dass ein elastisch mittelndes Ausrichtsystem 10, wie hier offenbart ist, mit anderen mehrschichtigen Komponenten des Fahrzeugs 40 verwendet werden kann, wie einer dekorativen Außenverkleidung und Einsätzen, einer dekorativen Innenverkleidung, einer dekorativen Verkleidung der Instrumententafel, Türen mit mehrlagiger Verkleidung sowie Konsolenkomponentenstapel.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Herstellen eines elastisch gemittelten Ausrichtsystems 10 umfasst ein Formen einer ersten Komponente 100 mit zumindest einem Ausrichtglied 102, ein Formen oder Bereitstellen einer zweiten Komponente mit einer Innenwand 202, die zumindest eine Ausrichtdurchbrechung 204 definiert, sowie ein Formen einer dritten Komponente 300. Das Ausrichtglied 102 wird elastisch verformbar geformt, so dass, wenn das Ausrichtglied 102 in die Ausrichtdurchbrechung 204 eingesetzt wird, 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. Wenn die dritte Komponente 300 in den Innenhohlraum 108 eingesetzt wird, verformt sich das Ausrichtglied 102 elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration, um ein Ausrichten der ersten Komponente 100 und der dritten Komponente 300 in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen. Das Ausrichtglied 102 kann mit einem oder mehreren Rückhaltegliedern 130 geformt sein, die sich von der Außenfläche 103 erstrecken. Beispielsweise kann das Ausrichtglied 102 mit einer ersten Rückhalterippe 132 geformt sein, die zumindest teilweise das distale Ende 114 umschreibt, und/oder einer zweiten Rückhalterippe 134 geformt sein, die zumindest teilweise das proximale Ende 112 umschreibt.
Es sind hier Systeme und Verfahren zum elastischen Mitteln von Füge- und Ausrichtsystemen beschrieben. Die Systeme umfassen allgemein eine erste Komponente mit einem elastisch verformbaren Ausrichtglied, das zum Einsetzen in eine Ausrichtdurchbrechung einer zweiten Komponente positioniert ist, wie auch eine dritte Komponente, die zum Einsetzen in einen Abschnitt der ersten Komponente konfiguriert ist. Das Fügen der ersten und zweiten Komponenten wird elastisch über jedes Paar aus entsprechendem Ausrichtglied und Ausrichtdurchbrechung gemittelt, um die Komponenten in einer gewünschten Orientierung präzise zu fügen. Das Fügen der ersten und dritten Komponente wird über zumindest ein Ausrichtglied elastisch gemittelt, um die Komponenten in einer gewünschten Orientierung präzise zu fügen. Somit sehen die Systeme eine überlegene Ausrichtung vor, da sowohl die zweite als auch dritte Komponente elastisch zu der ersten Komponente angeordnet sind. Überdies weisen die Systeme Rückhalteglieder auf, um eine Rückhaltung des Ausrichtgliedes in der Ausrichtdurchbrechung und eine Rückhaltung der dritten Komponente in der ersten Komponente zu unterstützen.
Demgemäß unterstützen die beschriebenen Systeme und Verfahren eine präzise Ausrichtung von drei oder mehr Komponenten in einer gewünschten Orientierung.
Während die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann angemerkt, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente davon ersetzt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon 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

Elastisch gemitteltes Ausrichtsystem, umfassend: eine erste Komponente, die einen Innenhohlraum und ein Ausrichtglied umfasst, das zumindest teilweise innerhalb des Innenhohlraums positioniert ist; eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente mit der zweiten Komponente zu koppeln; und eine dritte Komponente, die in dem Innenhohlraum sitzt, wobei das Ausrichtglied ein elastisch verformbares Material ist, so dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
System nach Anspruch 1, wobei das Ausrichtglied eine Halterippe umfasst, die sich von einer Außenfläche des Ausrichtgliedes erstreckt, wobei die Halterippe an der dritten Komponente anliegt, um ein Befestigen der dritten Komponente in dem Innenhohlraum zu unterstützen.
System nach Anspruch 1, wobei die dritte Komponente einen Außenrand umfasst, wobei der Außenrand an dem Ausrichtglied anliegt, um das Ausrichtglied elastisch zu der elastisch gemittelten Konfiguration zu verformen.
System nach Anspruch 1, wobei das Ausrichtglied zumindest ein Rückhalteglied umfasst, das derart konfiguriert ist, mit der zweiten Komponente in Eingriff zu treten, um ein Halten von zumindest einem Abschnitt des Ausrichtgliedes in der Ausrichtdurchbrechung zu unterstützen.
System nach Anspruch 4, wobei das Rückhalteglied eine Halterippe ist, die sich von einer Außenfläche des Ausrichtgliedes erstreckt.
System nach Anspruch 1, wobei ein Abschnitt der zweiten Komponente an der dritten Komponente anliegt, um die dritte Komponente zu tragen, wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird.
Ausrichtsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Komponente mehr als eines des elastisch verformbaren Ausrichtgliedes umfasst und die zweite Komponente mehr als eine der Ausrichtdurchbrechung umfasst, wobei das mehr als eine elastisch verformbare Ausrichtglied geometrisch in Bezug auf jeweilige der mehr als einen Ausrichtdurchbrechungen verteilt sind, so dass Abschnitte des elastisch verformbaren Ausrichtgliedes jeweiliger der mehr als einen elastisch verformbaren Ausrichtglieder bei Eingriff mit jeweiligen der mehr als einen elastisch verformbaren Ausrichtdurchbrechungen sich elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformen, die die erste Komponente und die zweite Komponente in zumindest zwei von vier planaren orthogonalen Richtungen weiter ausrichtet.
Fahrzeug, umfassend: eine Karosserie; und ein elastisch gemitteltes Ausrichtsystem, das einteilig in der Karossier angeordnet ist, wobei das elastisch gemittelte Ausrichtsystem umfasst: eine erste Komponente, die einen Innenhohlraum und ein Ausrichtglied umfasst, das zumindest teilweise innerhalb des Innenhohlraums positioniert ist; eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente mit der zweiten Komponente zu koppeln; und eine dritte Komponente, die in dem Innenhohlraum sitzt, wobei das Ausrichtglied ein elastisch verformbares Material ist, so dass (a) wenn die dritte Komponente wird in den Innenhohlraum eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt ist, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Verfahren zum Herstellen eines elastisch gemittelten Ausrichtsystems, wobei das Verfahren umfasst: Herstellen einer ersten Komponente, die einen Innenhohlraum und ein Ausrichtglied umfasst, das zumindest teilweise in dem Innenhohlraum positioniert ist; Bereitstellen einer zweiten Komponente, die eine Innenwand umfasst, die eine Ausrichtdurchbrechung definiert, wobei die Ausrichtdurchbrechung derart konfiguriert ist, das Ausrichtglied aufzunehmen, um die erste Komponente und die zweite Komponente zu koppeln; Herstellen einer dritten Komponente; und Setzen der dritten Komponente in den Innenhohlraum, wobei das Ausrichtglied aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist, dass (a) wenn die dritte Komponente in den Innenhohlraum eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied elastisch zu einer elastisch gemittelten Konfiguration verformt, um ein Ausrichten der dritten Komponente und der ersten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen, und (b) wenn das Ausrichtglied in die Ausrichtdurchbrechung eingesetzt wird, sich das Ausrichtglied weiter elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, um ein Ausrichten der ersten Komponente und der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Formen der ersten Komponente ein Formen der ersten Komponente mit einer Mehrzahl von Ausrichtgliedern umfasst, und wobei das Bereitstellen der zweiten Komponente ein Bereitstellen der zweiten Komponente mit einer Mehrzahl von Ausrichtdurchbrechungen umfasst, wobei jedes der Ausrichtglieder bei Einsetzen in eine der Ausrichtdurchbrechungen sich elastisch zu einer elastisch gemittelten Endkonfiguration verformt, so dass eine Herstellabweichung von jeder der ersten und zweiten Komponente über die gesamten Ausrichtglieder gemittelt wird.