DE102015117814A1

DE102015117814A1 - Kopplungssysteme und -verfahren für Fahrzeugkomponenten

Info

Publication number: DE102015117814A1
Application number: DE102015117814.1A
Authority: DE
Inventors: Rodolfo De La Mora Ramirez; Alberto Soto Pineda
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2016-05-04
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: US9452715B2; US20160121802A1; CN105570259A; CN105570259B; DE102015117814B4

Abstract

Bei einem Aspekt ist ein Kopplungssystem vorgesehen. Das Kopplungssystem weist eine erste Komponente, die einen Körper umfasst, eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand ausgebildet ist, und mindestens eine Lasche auf, die sich von dem Körper nach außen erstreckt. Die zumindest eine Lasche ist in einer Richtung weg von dem Körper vorgespannt, und ein Rückhaltemerkmal ist an der zumindest einen Lasche geformt und derart konfiguriert, in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten. Wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, ist die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt und das Rückhaltemerkmal steht in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff, um eine Kopplung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft zusammenfügbare Komponenten und insbesondere zusammenfügbare Fahrzeugkomponenten.
HINTERGRUND
Komponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten, die in Kraftfahrzeugen verwendet werden, können miteinander durch eine oder mehrere Befestigungseinrichtungen gekoppelt werden, wie Schrauben oder Bolzen. Jedoch resultiert der Gebrauch von Befestigungseinrichtungssystemen in vermehrten Teilen, erhöhten Kosten, erhöhter Montagezeit und kann zu einer Relativbewegung zwischen den Komponenten/Befestigungseinrichtungen führen, was ein unerwünschtes Geräusch erzeugen kann, wie Quietschen oder Klappern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Bei einem Aspekt ist ein Kopplungssystem vorgesehen. Das Kopplungssystem weist eine erste Komponente, die einen Körper umfasst, eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand ausgebildet ist, und mindestens eine Lasche auf, die sich von dem Körper nach außen erstreckt. Die zumindest eine Lasche ist in einer Richtung weg von dem Körper vorgespannt, und ein Rückhaltemerkmal ist an der zumindest einen Lasche geformt und derart konfiguriert, in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten. Wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, ist die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt und das Rückhaltemerkmal steht in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff, um eine Kopplung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Bei einem anderen Aspekt ist ein Fahrzeug vorgesehen. Das Fahrzeug weist eine Fahrzeugkarosserie und ein Kopplungssystem auf, das in der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Das Kopplungssystem weist eine erste Komponente, die einen Hauptkörper umfasst, eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand ausgebildet ist, und mindestens eine Lasche auf, die sich von dem Hauptkörper nach außen erstreckt. Die zumindest eine Lasche ist in einer Richtung weg von dem Hauptkörper vorgespannt, und ein Rückhaltemerkmal ist an der zumindest einen Lasche geformt und derart konfiguriert, in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten. Wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, ist die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt und das Rückhaltemerkmal steht in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff, um eine Kopplung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Bei noch einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungssystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Formen einer ersten Komponente, die einen Körper umfasst, das Formen einer zweiten Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand ausgebildet ist, und das Formen mindestens einer Lasche, die sich von dem Körper nach außen erstreckt. Die zumindest eine Lasche ist in einer Richtung weg von dem Körper vorgespannt, und ein Rückhaltemerkmal ist an der zumindest einen Lasche geformt. Das Rückhaltemerkmal ist derart konfiguriert, um in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten. Wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, ist die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt und das Rückhaltemerkmal steht in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff, um eine Kopplung der ersten Komponente mit 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 Kopplungssystems vor dem Zusammenbau ist;
2 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Lasche des in 1 gezeigten Systems ist;
3 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Aufnahmedurchbrechung des in 1 gezeigten Systems ist;
4 eine perspektivische Ansicht eines Anteils des in 1 gezeigten Systems nach dem Zusammenbau ist; und
5 eine Schnittansicht des in 1 gezeigten Systems nach dem Zusammenbau ist.
AUSFÜHRLICHE 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 Rückhaltung von Fügekomponenten und Komponentenanwendungen bereitzustellen, 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.
Jedes geeignete Material kann für die Fügekomponenten und deren Merkmale, die hier offenbart und weiter unten diskutiert sind, verwendet werden. 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.
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.
1 zeigt ein beispielhaftes Kopplungssystem 10, das allgemein eine erste Komponente 100 zum Fügen mit einer zweiten Komponente 200 aufweist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 100 eine Mehrzahl von Vorspannlaschen oder -gliedern 102 auf, und die zweite Komponente 200 weist eine Mehrzahl von Innenwänden 202 auf, die jeweils eine Aufnahmedurchbrechung 204 definieren. Die Vorspannlaschen 102 und die Aufnahmedurchbrechungen 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. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist die erste Komponente 100 drei Vorspannlaschen 102 und drei entsprechende Aufnahmedurchbrechungen 204 auf. Jedoch können die Komponenten 100, 200 eine beliebige Anzahl und Kombination der jeweiligen Laschen 102 und Durchbrechungen 204 haben.
Die Vorspannlaschen 102 sind derart konfiguriert und angeordnet, fügend mit Ausrichtdurchbrechungen 204 in Eingriff zu treten, wie hier detaillierter diskutiert ist, um die erste Komponente 100 mit der zweiten Komponente 200 zu koppeln. Ferner unterstützen die Vorspannlaschen 102 und Ausrichtdurchbrechungen 204 eine sichere Kopplung zwischen den ersten und zweiten Komponenten 100, 200, wodurch eine Relativbewegung zwischen diesen reduziert oder verhindert wird.
Mit zusätzlichem Bezug auf 2 weist bei der beispielhaften Ausführungsform die erste Komponente 100 allgemein einen Körper 104 auf, der eine Außenfläche 106 und eine Innenfläche 108 besitzt. Die Vorspannlaschen 102 weisen jeweils ein proximales Ende 110, das mit dem Körper 104 gekoppelt ist, sowie ein distales Ende 112 auf, das einen Flansch 114 sowie ein kugelförmiges Rückhaltemerkmal 116 aufweist. Der Flansch 114 erstreckt sich auswärts von der Außenfläche 106 des distalen Endes 112 der Lasche und er definiert eine planare Rückhaltefläche 118 sowie eine Einsetzfläche 120. Das kugelförmige Rückhaltemerkmal 116 ist zwischen der Außenfläche 106 des distalen Endes 112 der Laschen und der planaren Rückhaltefläche 118 angeordnet und erstreckt sich von der Überschneidung zwischen der Außenfläche 106 des distalen Endes 112 der Laschen und der planaren Rückhaltefläche 118. Bei einer Ausführungsform ist die Kugelform des Rückhaltemerkmals 116 kritisch für eine Bewegungseinschränkung in den x-, y- und z-Richtungen. Bei anderen Ausführungsformen kann das Rückhaltemerkmal 116 andere geeignete Formen (zum Beispiel zylindrisch) aufweisen. Überdies kann, obwohl drei Vorspannlaschen 102 gezeigt sind, die erste Komponente 100 eine beliebige Anzahl von Vorspannlaschen aufweisen, die ermöglichen, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Ferner kann der Körper 104 zusätzlich ein oder mehrere Merkmale aufweisen, wie beispielsweise Belüftungen 122.
Mit zusätzlichem Bezug auf 3 weist die zweite Komponente 200 allgemein eine Außenfläche 206 und eine Innenfläche 208 auf. Die Innenwand 202 definiert eine Eingriffswand 210, und die Innenfläche 208 weist eine planare Rückhaltefläche 212 auf, die eine halbkreisförmige Einkerbung 214 definiert, die derart konfiguriert ist, ein kugelförmiges Rückhaltemerkmal 116 aufzunehmen. Bei einer Ausführungsform ist die halbkreisförmige Einkerbung 214 geringfügig kleiner (zum Beispiel 1 mm) als das Rückhaltemerkmal 116, so dass das Rückhaltemerkmal 116 in der Einkerbung 214 über Presspassung oder Schnapppassung angebracht werden kann. Dies ermöglicht eine thermische Expansion und Kontraktion der ersten Komponente 100 und/oder der zweiten Komponente 200, ohne dass die Vorspannlasche 102 von der Innenwand 202 ausrückt. Überdies kann die Einkerbung 214 eine beliebige geeignete Form zur Aufnahme und zum Eingriff mit einer spezifischen Form des Rückhaltemerkmals 116 aufweisen. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Ausrichtdurchbrechungen 204 allgemein rechtwinklig. Jedoch können die Ausrichtdurchbrechungen 204 eine beliebige Form besitzen, die ermöglicht, dass das System 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist.
Während die erste Komponente 100 nicht auf einen bestimmten Aufbau beschränkt sein soll, kann sie als eine Wartungszugangstüre dienen, und die zweite Komponente 200 kann eine Vordertafel in dem Boden eines Fahrzeugs sein, die Teil des Fahrzeugs oder daran befestigt ist und an der die erste Komponente 100 gekoppelt ist. Wenn die Wartungszugangstüre 100 von der Vordertafel 202 entkoppelt wird, wird beispielsweise ein Zugang für vordere Nebelscheinwerfer bereitgestellt. Wenn kein Zugang mehr notwendig ist, kann die Wartungszugangstür 100 nachfolgend mit der Vordertafel 200 gekoppelt werden, wie es hier detaillierter beschrieben ist.
Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Vorspannlaschen 102 weg von dem ersten Komponentenkörper 104 vorgespannt, können sich jedoch einwärts zu dem Körper 104 biegen. Somit steht, wenn jede Vorspannlasche 102 in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung 204 während des Zusammenbaus eingesetzt ist, die angewinkelte Eintrittsfläche 120 mit der Innenfläche 208 und/oder der Eingriffswand 210 in Kontakt, was das distale Ende 112 der Vorspannlasche zu dem ersten Komponentenkörper 104 treibt und einen Zwischenraum zum Einsetzen des distalen Endes 112 der Lasche in die Aufnahmedurchbrechung 204 bereitstellt.
Sobald sich der Flansch 114 über die Eingriffswand 210 hinaus erstreckt, und aufgrund dessen, dass die Lasche 102 weg von dem Komponentenkörper 104 vorgespannt ist, biegt sich die Vorspannlasche 102 auswärts und weg von dem ersten Komponentenkörper 104, bis eine Außenfläche 106 des distalen Endes mit der Eingriffswand 210 in Kontakt steht. Somit ist ein kugelförmiges Rückhaltemerkmal 116 in der halbkreisförmigen Einkerbung 214 angeordnet, und die planare Rückhaltefläche 118 ist an oder in der Nähe der planaren Rückhaltefläche 212 angeordnet.
Demgemäß reduzieren oder verhindern, wenn die Komponenten 100, 200 so zusammengebaut sind, wie in den 4 und 5 gezeigt ist, die Laschenaußenfläche 106 und die Eingriffswand 210 eine Relativbewegung der Komponenten 100, 200 in der x-Richtung, die Rückhaltefläche 118 und die Rückhaltefläche 212 reduzieren oder verhindern eine Relativbewegung der Komponenten 100, 200 in der y-Richtung und das kugelförmige Rückhaltemerkmal 116 und die halbkreisförmige Einkerbung 214 reduzieren oder verhindern eine Relativbewegung der Komponenten 100, 200 in der z-Richtung und der x-Richtung.
Wie in 5 gezeigt ist, reduzieren oder verhindern, wenn die Vorspannlaschen 102 an der ersten Komponente 100 an drei oder mehr Punkten (zum Beispiel um 90° voneinander beabstandet) angeordnet sind, die Laschenaußenflächen 106 und die Eingriffswände 210 eine Relativbewegung in der +/– x-Richtung und der +/– z-Richtung, die Rückhalteflächen 118 und die Rückhalteflächen 212 reduzieren oder verhindern eine Relativbewegung in der +/– y-Richtung, und die kugelförmigen Rückhaltemerkmale 116 und halbkreisförmigen Einkerbungen 214 reduzieren oder verhindern eine Relativbewegung von Komponenten 100, 200 in der +/– z-Richtung und der +/– x-Richtung.
Es sind hier Systeme und Verfahren für eine Kopplungsanordnung zur richtigen Kopplung und Rückhaltung zwischen zwei Komponenten beschrieben, um eine Toleranzabweichung zwischen Komponenten, ungewolltes Geräusch, Gebrauch von Befestigungseinrichtungen sowie Fehlausrichtung zwischen den Komponenten zu beseitigen. Vorgespannte Laschen einer Komponente weisen kugelförmige Merkmale auf, die mit halbkreisförmigen Einkerbungen, die in der anderen Komponente geformt sind, in Wechselwirkung stehen, um die gewünschte Kopplung zu unterstützen. Somit behält die Kopplungsanordnung eine Komponentenposition bei, sichert eine richtige Schnittstelle dazwischen, verhindert oder beschränkt eine Bewegung in den x-, y- und/oder z-Richtungen und absorbiert eine thermische Abweichung der beiden Komponenten. Zusätzlich stellt das Kopplungssystem eine Wiederverwendbarkeit, Zuverlässigkeit und Haltbarkeit über viele Gebrauchszyklen bei und kann innerhalb einer kurzen Zeitdauer wiederholt installiert und gelöst werden.
Während die Erfindung mit 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

Kopplungssystem, umfassend: eine erste Komponente, die einen Körper umfasst; eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand geformt ist; zumindest eine Lasche, die sich von dem Körper nach außen erstreckt, wobei die zumindest eine Lasche in einer Richtung weg von dem Körper vorgespannt ist; und ein Rückhaltemerkmal, das an der zumindest einen Lasche geformt und derart konfiguriert ist, in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten, wobei, wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt ist und das Rückhaltemerkmal in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff steht, um eine Kopplung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Kopplungssystem nach Anspruch 1, wobei das Rückhaltemerkmal kugelförmig ist.
Kopplungssystem nach Anspruch 1, wobei die Einkerbung halbkreisförmig ist.
Kopplungssystem nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Lasche ein distales Ende umfasst, das einen sich davon erstreckenden Flansch aufweist.
Kopplungssystem nach Anspruch 4, wobei der Flansch eine angewinkelte Einsetzfläche und eine Rückhaltefläche umfasst, wobei die angewinkelte Einsetzfläche derart konfiguriert ist, mit der zweiten Komponente in Eingriff zu treten, um ein Einsetzen der zumindest einen Lasche in die Aufnahmedurchbrechung zu unterstützen, und die Rückhaltefläche derart konfiguriert ist, mit der zweiten Komponente in Eingriff zu treten, wenn die zumindest eine Lasche in die Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist.
Fahrzeug, umfassend: ein Kopplungssystem, das in der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, wobei das Kopplungssystem umfasst: eine erste Komponente, die einen Hauptkörper umfasst; eine zweite Komponente, die eine Innenwand umfasst, die zumindest eine Aufnahmedurchbrechung definiert, wobei eine Einkerbung in der Innenwand geformt ist; zumindest eine Lasche, die sich von dem Hauptkörper nach außen erstreckt, wobei die zumindest eine Lasche in einer Richtung weg von dem Hauptkörper vorgespannt ist; und ein Rückhaltemerkmal, das an der zumindest einen Lasche geformt und derart konfiguriert ist, in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff zu treten, wobei, wenn die zumindest eine Lasche in eine entsprechende Aufnahmedurchbrechung der zumindest einen Aufnahmedurchbrechung eingesetzt ist, die zumindest eine Lasche gegen die Innenwand vorgespannt ist und das Rückhaltemerkmal in Übermaß mit der Einkerbung in Eingriff steht, um eine Kopplung der ersten Komponente mit der zweiten Komponente in einer gewünschten Orientierung zu unterstützen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Rückhaltemerkmal kugelförmig ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die Einkerbung halbkreisförmig ist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die zumindest eine Lasche ein distales Ende umfasst, das einen sich davon erstreckenden Flansch aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei die erste Komponente eine Wartungszugangstüre ist.