DE102020127208A1

DE102020127208A1 - Drehbares selbsthaltendes ortungselement

Info

Publication number: DE102020127208A1
Application number: DE102020127208.1A
Authority: DE
Inventors: Alejandro Perez Ruiz; Matthew M. Kunz; Darren M. Van Houzen; James K. Platt
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-10-15
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11333188B2; US20210156410A1; CN112943773A

Abstract

Ein beispielhaftes selbsthaltendes Ortungselement umfasst einen Körper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche. Der Körper enthält einen in der ersten Oberfläche ausgebildeten Eingriffsbereich, ein Ausrichtungselement, das sich von der ersten Oberfläche aus erstreckt, wobei das Ausrichtungselement eine Rückhaltelasche, ein Verlängerungselement, das sich von der zweiten Oberfläche aus erstreckt, ein Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement aus erstreckt, und ein Anschlagelement, das sich von der zweiten Oberfläche aus erstreckt, enthält.

Description

EINLEITUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf elastisch gemittelte mattfähige Komponenten zur Ausrichtung und Rückhaltung.
Bauteile, insbesondere in Kraftfahrzeugen verwendete Fahrzeugkomponenten, die in einem Fertigungsprozess zusammengefügt werden sollen, können durch Ausrichtungsmerkmale, die übergroße Löcher sind, zueinander positioniert werden. Solche Ausrichtungsmerkmale sind in der Regel so bemessen, dass sie einen Abstand bieten, mit dem die Komponenten relativ zueinander frei bewegt werden können, um sie auszurichten, ohne dass zwischen ihnen eine Störung entsteht, die den Fertigungsprozess behindern würde. Es kann jedoch zu erheblichen Positionsabweichungen zwischen zusammengefügten Komponenten mit diesem Ausrichtungsmerkmal kommen, was dazu beitragen kann, dass es unerwünscht große Abweichungen in ihrer Ausrichtung gibt, insbesondere in Bezug auf Lücken und/oder Abstände. Darüber hinaus sind aktuelle Schnittstellen zwischen Kunststoff- und Blechkomponenten auf Einwegbefestigungselemente angewiesen, die während des Betriebs ausgetauscht werden.
BESCHREIBUNG
Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise ermöglichen Ausführungsformen nach der vorliegenden Offenbarung die Verwendung elastischer Mittelwertbildung, um eine Kunststoffkomponente mit einer Blechkomponente unter Verwendung eines selbsthaltenden, wiederverwendbaren Kunststoffverschlusses zu verbinden. Die Schnittstelle zwischen den zusammenpassenden Kunststoffteilen bietet eine Schnittstelle für die Kopplung der Komponenten mit den Vorteilen der elastischen Mittelwertbildung, einschließlich, zum Beispiel und ohne Einschränkung, verbesserter wahrgenommener Qualität, Lage der zusammenpassenden Teile, Reduzierung von Lärm und Vibrationen und Verpackungseffizienz.
In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein selbsthaltendes Ortungselement einen Körper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche. Der Körper enthält einen in der ersten Oberfläche ausgebildeten Eingriffsbereich, ein erstes Ausrichtungselement, das sich von der ersten Oberfläche aus erstreckt, und ein zweites Ausrichtungselement, das sich von der ersten Oberfläche aus erstreckt, wobei sowohl das erste als auch das zweite Ausrichtungselement eine Rückhaltelasche enthält. Das erste und das zweite Ausrichtungselement umschließen den Eingriffsbereich zumindest teilweise. Der Körper enthält auch ein Verlängerungselement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, ein erstes Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement auf einer ersten Seite erstreckt, und ein zweites Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement auf einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite erstreckt, und ein erstes Anschlagelement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, und ein zweites Anschlagelement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt. Das erste und das zweite Anschlagelement befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Verlängerungselements und das erste und das zweite Anschlagelement und das erste und das zweite Rückhalteelement sind gleichmäßig um das Verlängerungselement herum verteilt.
In einigen Aspekten ist der Körper entlang einer Längsachse gestreckt.
In einigen Aspekten sind die erste und die zweite Körperoberfläche durch eine abgewinkelte Fläche, die eine Lippe definiert, verbunden und an diese angrenzend.
In einigen Aspekten ist der Eingriffsbereich so eingerichtet, dass er ein Werkzeug erhält, das die Drehung des selbsthaltenden Ortungselements erleichtert.
In einigen Aspekten erleichtert die Drehung des selbsthaltenden Ortungselements die Verformung des Körpers, wenn sich der Körper von einer ersten Position in eine zweite Position dreht.
In einigen Aspekten ist die erste Position eine Einfügeposition und die zweite Position eine Einbauposition.
In einigen Aspekten sind die ersten und zweiten Ausrichtungselemente gekrümmte Glieder.
In einigen Aspekten sind das erste und das zweite Rückhalteelement rechteckige Verlängerungen, die in einem schrägen Winkel in Bezug auf die zweite Oberfläche des Körpers ausgerichtet sind, so dass ein Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements näher an der zweiten Oberfläche des Körpers liegt als das andere, entgegengesetzte Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements.
In einigen Aspekten ist das Verlängerungselement eine zylindrische Verlängerung, und das erste und zweite Rückhalteelement erstrecken sich von einer Außenfläche des Verlängerungselements, so dass sowohl das erste als auch das zweite Rückhalteelement von der zweiten Fläche beabstandet ist.
Bei einigen Aspekten sind das erste und zweite Rückhaltelement erhöht, U-förmige Glieder.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Kraftfahrzeug einen Rahmen mit einer Öffnung, ein in der Öffnung angeordnetes selbsthaltendes Ortungselement, wobei das selbsthaltende Ortungselement einen Körper umfasst, der eine Längsachse definiert und ein erstes Ausrichtungselement und ein zweites Ausrichtungselement umfasst, die voneinander beabstandet sind, wobei sowohl das erste als auch das zweite Ausrichtungselement eine Rückhaltelasche umfasst, und eine Fahrzeugkomponente mit einer ersten Kante, die eine erste Öffnung definiert, die so eingerichtet ist, dass sie das erste Ausrichtungselement aufnimmt und in Eingriff nimmt, und einer zweiten Kante, die eine zweite Öffnung definiert, die so eingerichtet ist, dass sie das zweite Ausrichtungselement aufnimmt und in Eingriff nimmt, um die Fahrzeugkomponente und das selbsthaltende Ortungselement miteinander zu koppeln. Sowohl das erste als auch das zweite Ausrichtungselement ist ein elastisch verformbares Material, so dass sich das erste und das zweite Ausrichtungselement elastisch verformen, wenn die Fahrzeugkomponente mit dem selbsthaltenden Ortungselement gekoppelt wird, um die Ausrichtung der Fahrzeugkomponente und des Rahmens in einer gewünschten Ausrichtung zu erleichtern.
In einigen Aspekten umfasst der Körper des selbsthaltenden Ortungselements eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, wobei sich das erste und das zweite Ausrichtungselement von der ersten Oberfläche des Körpers erstrecken; ein Verlängerungselement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, ein erstes Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement auf einer ersten Seite erstreckt, und ein zweites Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement auf einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite erstreckt; und ein erstes Stoppelement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, und ein zweites Stoppelement, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, wobei das erste und das zweite Stoppelement auf gegenüberliegenden Seiten des Verlängerungselements angeordnet sind.
In einigen Aspekten ist der Körper entlang der Längsachse langgestreckt, und die erste und zweite Fläche des Körpers sind durch eine abgewinkelte Fläche, die eine Lippe definiert, verbunden und an diese angrenzend.
In einigen Aspekten erleichtert die Drehung des selbsthaltenden Ortungselements innerhalb der Öffnung des Rahmens die Verformung des Körpers aus einer ersten Position in eine zweite Position, wobei die erste Position eine Einfügeposition und die zweite Position eine installierte Position ist.
In einigen Aspekten sind die ersten und zweiten Ausrichtungselemente gekrümmte Glieder.
In einigen Aspekten sind das erste und das zweite Rückhalteelement rechteckige Verlängerungen, die in einem schrägen Winkel in Bezug auf die zweite Oberfläche des Körpers ausgerichtet sind, so dass ein Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements näher an der zweiten Oberfläche des Körpers liegt als das andere, gegenüberliegende Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements und das erste und das zweite Rückhalteelement von der zweiten Oberfläche des Körpers beabstandet sind.
Bei einigen Aspekten sind das erste und zweite Rückhaltelement erhöht, U-förmige Glieder.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines selbsthaltenden Ortungselements die Schritte des Bildens eines Körpers mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, wobei der Körper einen in der ersten Oberfläche gebildeten Eingriffsbereich umfasst, des Bildens eines ersten Ausrichtungselements, das sich von der ersten Oberfläche erstreckt, und eines zweiten Ausrichtungselements, das sich von der ersten Oberfläche erstreckt, jedes der ersten und zweiten Ausrichtungselemente eine Rückhaltelasche einschließt, wobei die ersten und zweiten Ausrichtungselemente den Eingriffsbereich zumindest teilweise umschließen, ein Verlängerungselement bilden, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt, ein Rückhalteelement bilden, das sich von dem Verlängerungselement erstreckt, und ein Stoppelement bilden, das sich von der zweiten Oberfläche erstreckt. Das erste und zweite Anschlagelement und das erste und zweite Rückhalteelement sind gleichmäßig um das Verlängerungselement herum verteilt.
In einigen Aspekten erleichtert die Drehung des selbsthaltenden Ortungselements die Verformung des Körpers, wenn sich der Körper von einer ersten Position in eine zweite Position dreht.
In einigen Aspekten führt die Drehung des Körpers von der ersten Position in die zweite Position zu einer elastischen Verformung des Körpers in eine elastisch gemittelte Endkonfiguration.
Figurenliste
Die vorliegende Offenbarung wird in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente bezeichnen.

1 illustriert schematisch eine perspektivische Draufsicht eines sich selbsthaltenden Ortungselements, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
2 zeigt schematisch eine Unteransicht des selbsthaltenden Ortungselements von 1, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
3 veranschaulicht schematisch eine perspektivische Ansicht des selbsthaltenden Ortungselements von 1 von unten nach einer Ausführungsform der Offenbarung.
4 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit einer Öffnung, die so eingerichtet ist, dass sie ein selbsthaltendes Ortungsglied aufnehmen kann, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
4A ist eine detaillierte Ansicht eines Bereichs des in 4 gezeigten Fahrzeugs.
5A zeigt schematisch eine Ansicht der Unterseite einer Ausgangsposition eines selbsthaltenden Ortungselements innerhalb einer Öffnung, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
5B zeigt schematisch eine Unteransicht einer gedrehten Position eines selbsthaltenden Ortungselements innerhalb einer Öffnung, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
5C zeigt schematisch eine Unteransicht einer endgültigen gedrehten Position eines selbsthaltenden Ortungselements innerhalb einer Öffnung, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
5D zeigt schematisch eine Draufsicht einer endgültigen gedrehten Position eines selbsthaltenden Ortungselements innerhalb einer Öffnung, entsprechend einer Ausführungsform der Enthüllung.
6 zeigt schematisch eine Fahrzeugkomponente mit einer Vielzahl von Öffnungen, die so eingerichtet sind, dass sie in ein selbsthaltendes Ortungselement eingreifen, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
6A ist eine detaillierte Ansicht eines Bereichs des in 4 gezeigten Fahrzeugs.
7 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugkomponente, die über ein selbsthaltendes Ortungselement an einen Fahrzeugrahmen gekoppelt ist, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.
8 zeigt schematisch ein Bauteil, das über ein selbsthaltendes Ortungsglied an ein Fahrzeug gekoppelt ist, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung.

Das Vorstehende und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, die in Verbindung mit den beigefügten Figuren aufgenommen wurden, vollständiger ersichtlich. Mit dem Verständnis, dass diese Zeichnungen in Übereinstimmung mit der Offenbarung nur mehrere Ausführungsformen darstellen und nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind, wird die Offenbarung durch die Verwendung der begleitenden Figuren mit zusätzlicher Spezifizität und Detailliertheit beschrieben. Alle in den Figuren oder an anderer Stelle hierin offengelegten Maße dienen lediglich der Illustration.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert werden, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind bestimmte strukturelle und funktionelle Details, die hier offenbart werden, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns in dem Fachgebiet, die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Weise einzusetzen. Wie diejenigen, die über gewöhnliche Fertigkeiten in dem Fachgebiet verfügen, verstehen werden, können verschiedene Merkmale, die mit Bezug auf eine der Figuren illustriert und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren illustriert sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit illustriert oder beschrieben sind. Die Kombinationen der dargestellten Merkmale bieten repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Bestimmte Terminologie kann in der folgenden Beschreibung nur zu Referenzzwecken verwendet werden und soll daher nicht einschränkend wirken. Zum Beispiel beziehen sich Begriffe wie „oben“ und „unten“ auf Richtungen in den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „nach hinten“ und „seitlich“ beschreiben die Ausrichtung und/oder Lage von Teilen der Komponenten oder Elemente innerhalb eines konsistenten, aber willkürlichen Bezugsrahmens, der durch Bezugnahme auf den Text und die zugehörigen Zeichnungen, die die zur Diskussion stehenden Komponenten oder Elemente beschreiben, deutlich gemacht wird. Darüber hinaus können Begriffe wie „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. verwendet werden, um einzelne Komponenten zu beschreiben. Eine solche Terminologie kann die oben ausdrücklich erwähnten Wörter, Ableitungen davon und Wörter von ähnlicher Bedeutung enthalten.
Die folgende Beschreibung hat lediglich beispielhaften Charakter und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihren Gebrauch nicht einschränken. Beispielsweise sind die gezeigten Ausführungsformen auf Fahrzeugkomponenten anwendbar, aber das hier offen gelegte System kann mit allen geeigneten Komponenten verwendet werden, um eine Sicherung und elastische Mittelwertbildung für die präzise Lokalisierung und Ausrichtung aller Arten von zusammenpassenden Komponenten und Komponentenanwendungen zu gewährleisten, einschließlich vieler Industrie-, Konsumgüter- (z.B. Unterhaltungselektronik, verschiedene Geräte und dergleichen), Transport-, Energie- und Luftfahrtanwendungen, und insbesondere einschließlich vieler anderer Arten von Fahrzeugkomponenten und -anwendungen, wie z.B. verschiedene Fahrzeugkomponenten und - anwendungen für den Innen- und Außenbereich, elektrische Komponenten und Anwendungen unter der Motorhaube. Es ist zu verstehen, dass in den Figuren durchgehend entsprechende Bezugsziffern auf ähnliche oder entsprechende Teile und Merkmale hinweisen.
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „elastisch verformbar“ auf Komponenten oder Teile von Komponenten, einschließlich Komponentenmerkmalen, die Materialien mit einer allgemein elastischen Verformungscharakteristik umfassen, wobei das Material so eingerichtet ist, dass es als Reaktion auf die Anwendung einer Kraft eine elastisch reversible Änderung seiner Form, Größe oder von beidem erfährt. Die Kraft, die die elastisch reversible oder elastische Verformung des Materials verursacht, kann eine Zug-, Druck-, Scher-, Biege- oder Torsionskraft oder verschiedene Kombinationen dieser Kräfte umfassen. Die elastisch verformbaren Materialien können eine lineare elastische Verformung, zum Beispiel die nach dem Hookeschen Gesetz beschriebene, oder eine nichtlineare elastische Verformung aufweisen.
Die elastische Mittelwertbildung liefert eine elastische Verformung der Grenzfläche(n) zwischen zusammengefügten Komponenten, wobei die mittlere Verformung eine präzise Ausrichtung liefert, wobei die Herstellungspositionsabweichung auf X_min minimiert ist, definiert durch X_min=X/√N, wobei X die Herstellungspositionsabweichung der Lokalisierungsmerkmale der zusammengefügten Komponenten und N die Anzahl der eingefügten Merkmale ist. Um eine elastische Mittelwertbildung zu erhalten, wird ein elastisch verformbares Bauteil so eingerichtet, dass es mindestens ein Merkmal und seine Kontaktfläche(n) aufweist, das überbeansprucht ist und einen Presssitz mit einem Passungsmerkmal eines anderen Bauteils und seiner Kontaktfläche(n) bereitstellt. Der überbeanspruchte Zustand und die Presspassung verformt elastisch reversibel (elastisch) mindestens eines des mindestens einen Merkmals oder des Verbindungsmerkmals oder beider Merkmale. Die elastisch reversible Beschaffenheit dieser Merkmale der Komponenten ermöglicht ein wiederholbares Einsetzen und Herausziehen der Komponenten, was ihre Montage und Demontage erleichtert. Die Positionsvarianz der Komponenten kann dazu führen, dass unterschiedliche Kräfte über Bereiche der Kontaktflächen ausgeübt werden, die während des Einfügens der Komponente in einem Interferenzzustand überbeansprucht und in Eingriff sind. Es ist zu berücksichtigen, dass eine einzelne eingeführte Komponente in Bezug auf eine Länge des Komponentenumfangs elastisch gemittelt sein kann.
Jedes geeignete elastisch verformbare Material kann für die hierin offengelegten und weiter unten besprochenen Anschlusskomponenten und Ausrichtungsmerkmale verwendet werden, insbesondere solche Materialien, die elastisch verformbar sind, wenn sie zu den hier beschriebenen Merkmalen geformt werden. Dazu gehören verschiedene Metalle, Polymere, Keramiken, anorganische Materialien oder Gläser oder Verbundwerkstoffe aus einem der oben genannten Materialien oder andere Kombinationen davon, die für einen hierin angegebenen Zweck geeignet sind. Es sind viele Verbundwerkstoffe vorgesehen, einschließlich verschiedener gefüllter Polymere, einschließlich verschiedener mit Glas, Keramik, Metall und anorganischen Materialien gefüllter Polymere, insbesondere mit Glas, Metall, Keramik, anorganischen oder Kohlefaser gefüllten Polymeren. Jede geeignete Füllstoffmorphologie kann verwendet werden, einschließlich aller Formen und Größen von Partikeln oder Fasern. Insbesondere kann jede geeignete Faserart verwendet werden, einschließlich kontinuierlicher und diskontinuierlicher Fasern, gewebter und ungewebter Tücher, Filze oder Seile oder einer Kombination daraus. Jedes geeignete Metall kann verwendet werden, einschließlich verschiedener Stahl-, Gusseisen-, Aluminium-, Magnesium- oder Titanqualitäten und -legierungen oder Verbundwerkstoffe daraus oder jede andere Kombination daraus. Polymere können sowohl thermoplastische Polymere oder duroplastische Polymere oder Verbundwerkstoffe daraus oder beliebige andere Kombinationen daraus umfassen, einschließlich einer Vielzahl von Copolymeren und Polymermischungen. In einer Ausführungsform ist ein bevorzugtes Kunststoffmaterial ein Material mit elastischen Eigenschaften, so dass es sich ohne Bruch elastisch verformen lässt, wie z.B. ein Material, das ein Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)-Polymer und insbesondere ein Polycarbonat-ABS-Polymerblend (PC/ABS) umfasst. Das Material kann in jeder Form vorliegen und durch jedes geeignete Verfahren geformt oder hergestellt werden, einschließlich gestanzter oder geformter Metall- , Verbund- oder anderer Platten, Schmiede-, Extrusions-, Press-, Guss- oder Formteile und dergleichen, um die hier beschriebenen verformbaren Merkmale zu erhalten. Die elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale und die zugehörige Komponente können auf jede geeignete Weise geformt werden. Beispielsweise können die elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale und die zugehörige Komponente einstückig geformt werden, oder sie können völlig getrennt geformt und anschließend zusammengefügt werden. Wenn sie integral geformt sind, können sie als Einzelteil z.B. aus einer Kunststoff-Spritzgießmaschine geformt werden. Wenn sie getrennt geformt werden, können sie z.B. aus verschiedenen Materialien geformt werden, um eine vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik zu erhalten. Das Material oder die Materialien können so ausgewählt werden, dass eine vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik für einige oder alle der elastisch verformbaren Ausrichtungsmerkmale, die zugehörige Komponente oder die Gegenkomponente bereitgestellt wird. Die vorbestimmte elastische Ansprechcharakteristik kann z.B. einen vorbestimmten Elastizitätsmodul enthalten.
Wie hier verwendet, beschränkt sich der Begriff Fahrzeug nicht nur auf ein Automobil, einen Lastkraftwagen, einen Lieferwagen oder ein Sport Utility Vehicle, sondern schließt jedes selbstfahrende oder gezogene Transportmittel ein, das zum Transport einer Last geeignet ist.
Derzeit kann die elastische Mittelwertbildung nicht für brauchbare Schnittstellen zwischen Kunststoff- und Blechkomponenten verwendet werden. Zu den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gehört ein selbsthaltendes, verformbares Kunststoff-Ortungselement, das in eine Öffnung in einer Blechkomponente eingeführt, an Ort und Stelle verdreht und zur Befestigung einer Kunststoffkomponente mit dem Vorteil der elastischen Mittelwertbildung an der Grenzfläche zwischen dem Kunststoff-Ortungselement und der Kunststoffkomponente verwendet wird. Das selbsthaltende Kunststoff-Ortungselement wird zum Positionieren, Sichern und Lokalisieren einer Kunststoffkomponente an einer Blechkomponente verwendet.
1-3 zeigen ein selbsthaltendes Ortungselement 100, entsprechend einer Ausführungsform der Offenbarung. Das Ortungselement 100 umfasst einen Körper 102 mit einer ersten Seitenfläche 104 und einer zweiten Seitenfläche 114 gegenüber oder unterhalb der ersten Seitenfläche 104. In verschiedenen Ausführungsformen bilden die erste und die zweite Seitenfläche 104, 114 den Körper 102, der entlang einer Längsachse verlängert ist, wie am besten in 3 dargestellt.
Der Körper 102 umfasst auch mindestens ein Ausrichtungselement 108, das von der ersten Seitenfläche 104 ausgeht. Wie in 1 und 3 gezeigt, enthält das Ausrichtungselement 100 zwei Ausrichtungselemente 108; andere Ausführungsformen enthalten jedoch mehr oder weniger Ausrichtungselemente 108. Jedes Ausrichtungselement 108 enthält eine Rückhaltelasche 109. Die Retentionslasche 109 greift in eine Oberfläche der Komponente ein, die so eingerichtet ist, dass sie an dem Ausrichtungselement 100 befestigt werden kann, wie hier ausführlicher dargestellt. In verschiedenen Ausführungsformen ist jedes der Ausrichtungselemente 108 ein halbkreisförmiges oder gekrümmtes Glied.
Die erste Seitenfläche 104 umfasst auch eine Kante 110, die einen Eingriffsbereich 112 definiert. In verschiedenen Ausführungsformen ist der Eingriffsbereich 112 so eingerichtet, dass er ohne Einschränkung ein Werkzeug, wie z.B. einen Schraubenzieher, aufnehmen kann. Der Eingriff des Werkzeugs mit dem Eingriffsbereich 113 ermöglicht die Drehung des Körpers 102 innerhalb einer Öffnung, wie in 5 ausführlicher besprochen. In verschiedenen Ausführungsformen, wie in 1 gezeigt, umschließen die Ausrichtungselemente 108 zumindest teilweise den Eingriffsbereich 112.
Eine Lippe 105 erstreckt sich um mindestens einen Teil der ersten Seitenfläche 104. In verschiedenen Ausführungsformen umschließt die Lippe 105 die erste Seitenfläche 104. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Lippe 105 eine abgewinkelte Fläche, die sich um den Umfang des Körpers 102 erstreckt. Die Lippe 105 grenzt sowohl an die erste Seitenfläche 104 als auch an die zweite Seitenfläche 114 und verbindet die erste und zweite Seitenfläche 104, 114.
Ein Verlängerungselement 106 erstreckt sich von der zweiten Seitenfläche 114. Das Verlängerungselement 106 ist in einigen Ausführungsformen, wie in 2 und 3 gezeigt, eine zylindrische Verlängerung, die den Eingriffsbereich 112 umgibt, der sich auf der gegenüberliegenden oder ersten Seitenfläche 104 des Körpers 102 befindet. In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich ein Rückhalteelement 107 von der Außenfläche des Verlängerungselements 106. Wie in 1-3 gezeigt, erstrecken sich zwei Rückhalteelemente 107 von gegenüberliegenden Seiten des Verlängerungselements 106. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Rückhalteelemente 107 rechteckige Verlängerungen, die in einem schiefen Winkel in Bezug auf die zweite Seitenfläche 114 ausgerichtet sind, d.h. ein Ende jedes der Rückhalteelemente 107 liegt näher an der zweiten Seitenfläche 114 als das andere, gegenüberliegende Ende des Rückhalteelements 107. Beide Rückhalteelemente 107 sind von der zweiten Seitenfläche 114 des Körpers 102 so getrennt, dass, wenn das Ortungselement 100 in eine Öffnung in einem Fahrzeugrahmen eingeführt wird, eine Drehung des Körpers 102 zu einem Eingriff zwischen dem Fahrzeugrahmen und den Rückhalteelementen 107 und zu einer elastischen Verformung des Körpers 102 in eine elastisch gemittelte Endkonfiguration führt. Mit anderen Worten, jedes der Rückhalteelemente 107 ist wie eine Rampe geformt, die in die Öffnung in einem Fahrzeugrahmen eingreift und die Ausrichtung des Ortungselements 100 innerhalb der Öffnung im Fahrzeugrahmen einstellt.
In verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich von der zweiten Seitenfläche 114 ein Anschlagelement 116. Wie in 2 dargestellt, erstrecken sich zwei Stoppelemente 116 von der zweiten Seitenfläche 114 und befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten des Verlängerungselements 106. In verschiedenen Ausführungsformen, wie in 2 dargestellt, sind die Anschlagelemente 116 und die Rückhaltelemente 107 in Abständen von neunzig (90) Grad um das Verlängerungselement 106 herum angeordnet. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Anschlagelemente 116 an den verlängerten Seiten des Körpers 102 orientiert. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Anschlagelemente 116 erhabene, U-förmige Elemente.
Das in 1-3 gezeigte selbsthaltende Ortungselement 100 wird in einigen Ausführungsformen in einer Türverkleidungsanwendung verwendet, wie in 4-8 gezeigt. Unter Bezugnahme auf 4 enthält ein Fahrzeug 10 einen Rahmen 12, der in einigen Ausführungsformen ein Türrahmen ist. Der Türrahmen 12 enthält ein Befestigungsteil 150. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Befestigungsteil 150 mit dem Türrahmen 12 integriert. In anderen Ausführungsformen ist das Befestigungsteil 150 von einer Öffnung im Türrahmen 12 getrennt und in diese eingebaut.
Die Befestigungskomponente umfasst eine Kante 152, die eine Öffnung 154 definiert, die so eingerichtet ist, dass sie das Ortungselement 100 aufnehmen kann. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst die Öffnung 154 eine erste Rückhalteelementöffnung 162 und eine zweite Rückhalteelementöffnung 164. Die ersten und zweiten Rückhalteelementöffnungen 162, 164 sind an gegenüberliegenden Enden der Öffnung 154 orientiert und so eingerichtet, dass sie die Rückhalteelemente 107 des Ortungselements 100 aufnehmen, wenn das Ortungselement 100 in die Öffnung 154 eingeführt wird. Die Kante 152 definiert auch zwei Laschenöffnungen 166, 168. Die Laschenöffnungen 166, 168 sind so eingerichtet, dass sie in die Rückhalteelemente 107 eingreifen, wenn das Ortungselement 100 in die Öffnung 154 gedreht wird. Der Eingriff der Rückhalteelemente 107 mit den Laschenöffnungen 166, 168 begrenzt oder stoppt die weitere Drehung des Ortungselements 100 innerhalb der Öffnung 154.
5A-5D zeigen das Ortungselement 100 in verschiedenen Stufen des Einsetzens und Drehens innerhalb der Öffnung 154 in der Befestigungskomponente oder dem Fahrzeugrahmen 12, wobei 5A-5C die Unterseite oder die zweite Seitenfläche 114 des Ortungselements 100 und 5D die obere, verbindende oder erste Seitenfläche 104 des Ortungselements 100 in der gedrehten und eingebauten Position zeigt.
5A zeigt das Ortungselement 100 in einer ersten oder eingeschobenen Position innerhalb der Öffnung 154. Wie in 5A dargestellt, sind die Rückhalteelemente 107 mit den Rückhalteelementöffnungen 162, 164 ausgerichtet, wenn das Ortungselement 100 in die Öffnung 154 eingeführt wird, die durch die Kante 152 definiert ist. 5B zeigt die Drehung des Fixierelements 100 innerhalb der Öffnung 154 im Uhrzeigersinn. Die Drehung des Ortungselements 100 innerhalb der Öffnung 154 erleichtert die Verformung des Körpers 102 von der ersten Position in eine zweite oder installierte Position. In der zweiten, der Einbaulage, ist der Körper 102 eine elastisch gemittelte Endkonfiguration. Wenn das Ortungselement 100 innerhalb der Öffnung 154 weiter gedreht wird, erreicht das Ortungselement 100 die in 5C gezeigte zweite oder installierte Position. In dieser Position stoßen die Rückhalteelemente 107 an die Laschenöffnungen 166, 168 an oder greifen in diese ein. Zusätzlich greifen die Arretierungselemente 116 in die Öffnungen 162, 164 der Rückhalteelemente ein. Wie in 5D dargestellt, wird das eingebaute Ortungselement 100 in der Öffnung im Fahrzeugrahmen gehalten oder verriegelt, wobei die Ausrichtungselemente 108 so eingerichtet sind, dass sie mit einer Gegenkomponente, wie z.B. einer Komponente einer Türverkleidungsbaugruppe, ohne Einschränkung in Eingriff kommen.
6-8 veranschaulichen die Befestigung einer Komponente 14 an dem Ortungselement 100. Unter Bezugnahme auf 6 ist die Komponente 14 eine Komponente einer Türverkleidungsbaugruppe und hat eine Unterseite 142. Ein Anschlussbereich 144 auf der Unterseite 142 ist so eingerichtet, dass er in das Ortungselement 100 eingreift. Der Anschlussbereich 144 umfasst eine erste Kante 145, die eine erste geschlitzte Öffnung 146 definiert, und eine zweite Kante 147, die eine zweite geschlitzte Öffnung 148 definiert, wie in der detaillierten 6A dargestellt.
Die in 7 gezeigte Querschnittsansicht veranschaulicht den Eingriff des Ortungselements 100 in den Anschlussbereich 144 der Komponente 14. Das Fixierelement 100 wird in die Öffnung im Befestigungsteil 150 des Fahrzeugrahmens 12 eingeführt und verriegelt. Wie gezeigt, werden die Lippe 105 und die Rückhalteelemente 107 mit dem Rand der Öffnung im Befestigungsteil 150 „zusammengesteckt“ oder verriegelt. Die Ausrichtungselemente 108 erstrecken sich innerhalb der ersten und zweiten geschlitzten Öffnung 146, 148 in der Komponente 14, so dass die Rückhaltelasche 109 in die Ränder 145, 147 der geschlitzten Öffnungen 146, 148 eingreift, um die Komponente 14 mit dem Fixierelement 100 durch elastische Mittelwertbildung zu koppeln.
Jedes elastisch verformbare Ausrichtungselement 108 ist so eingerichtet und angeordnet, dass es interferierend, verformbar und passend in die geschlitzten Öffnungen 146, 148 eingreift, wie hier ausführlicher besprochen, um die Komponente 14 mit dem Rahmen 12 in zwei Richtungen präzise auszurichten, z.B. in der +/-x-Richtung, der +/-y-Richtung und der +/-z-Richtung eines orthogonalen Koordinatensystems, was hier als Zweiwegeausrichtung bezeichnet wird. Das Ortungselement 100 ermöglicht auch eine steife und starre Verbindung zwischen der Komponente 14 und dem Rahmen 12, wodurch eine Relativbewegung zwischen beiden reduziert oder verhindert wird.
Das Ortungselement 100 bietet eine maßkontrollierte Schnittstelle zwischen dem Blech des Fahrzeugrahmens 12 und dem Bauteil 14. Die Endmontage des an den Rahmen 12 des Fahrzeugs 10 gekoppelten Bauteils 14 ist in 8 dargestellt. Die Ankopplung des Bauteils 14 an den Rahmen 12 über das Ortungselement 100 ergibt eine saubere, nach außen gerichtete Oberfläche 141.
Ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des Ortungselements 100 umfasst die Schritte des Ausbildens des Körpers 102 einschließlich des Ausbildens des Eingriffsbereichs 112 in der ersten Fläche 104, des Ausbildens des ersten und zweiten Ausrichtungselements 108, so dass sie sich von der ersten Fläche erstrecken, und des Ausbildens sowohl des ersten als auch des zweiten Ausrichtungselements 108, so dass sie eine Rückhaltelasche 109 enthalten. Das Verfahren umfasst auch das Formen des Verlängerungselements 106, das sich von der zweiten Oberfläche 114 erstreckt, das Formen des Rückhalteelements 107, das sich von dem Verlängerungselement 106 erstreckt; und das Formen des Stoppelements 116, das sich von der zweiten Oberfläche 114 erstreckt. Wie hier angemerkt, erleichtert die Drehung des Fixierelements 100 die Verformung des Körpers 102, wenn sich der Körper 102 von der ersten Position in die zweite Position dreht. Darüber hinaus führt die Drehung des Körpers 102 aus der ersten Position in die zweite Position zu einer elastischen Verformung des Körpers in eine elastisch gemittelte Endkonfiguration.
Während die hier besprochenen Ausführungsformen als Teil einer Türverkleidungsbaugruppe dargestellt werden, wird davon ausgegangen, dass das Ortungselement 100 verwendet werden kann, um zwei beliebige Komponenten durch elastische Mittelwertbildung miteinander zu koppeln, um eine starre, präzise und brauchbare Ausrichtung zwischen den Komponenten zu erreichen.
Es sollte betont werden, dass viele Variationen und Modifikationen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, deren Elemente unter anderen akzeptablen Beispielen zu verstehen sind. Alle derartigen Modifikationen und Variationen sollen hier in den Rahmen dieser Offenbarung einbezogen und durch die folgenden Ansprüche geschützt werden. Darüber hinaus kann jeder der hierin beschriebenen Schritte gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge als die hierin beschriebenen Schritte durchgeführt werden. Darüber hinaus können, wie ersichtlich sein sollte, die Merkmale und Eigenschaften der spezifischen Ausführungsformen, die hier offenbart werden, auf verschiedene Weise kombiniert werden, um zusätzliche Ausführungsformen zu bilden, die alle in den Geltungsbereich dieser Offenbarung fallen.
Die hier verwendete bedingte Sprache, wie unter anderem „kann“, „könnte“, „mag“, „z.B.“ und dergleichen, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder anderweitig in dem verwendeten Kontext verstanden, soll im Allgemeinen vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände enthalten, während andere Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände nicht enthalten. Somit soll eine solche bedingte Sprache im Allgemeinen nicht implizieren, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Weise für eine oder mehrere Ausführungsformen erforderlich sind oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise eine Logik enthalten, um mit oder ohne Eingabe oder Aufforderung des Autors zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände in einer bestimmten Ausführungsform enthalten sind oder ausgeführt werden sollen.
Darüber hinaus könnte die folgende Terminologie hier verwendet worden sein. Die Singularformen „ein“, „eine“ und „der, die, das“ schließen plurale Referenten ein, es sei denn, der Kontext schreibt eindeutig etwas anderes vor. So schließt z.B. der Verweis auf einen Gegenstand den Verweis auf einen oder mehrere Gegenstände ein. Der Begriff „Einige“ bezieht sich auf einen, zwei oder mehr und gilt im Allgemeinen für die Auswahl eines Teils oder der Gesamtheit einer Menge. Der Begriff „Pluralität“ bezieht sich auf zwei oder mehr eines Artikels. Der Begriff „ungefähr“ oder „annähernd“ bedeutet, dass Mengen, Abmessungen, Größen, Formulierungen, Parameter, Formen und andere Merkmale nicht exakt sein müssen, sondern annähernd und/oder je nach Wunsch größer oder kleiner sein können, was akzeptable Toleranzen, Umrechnungsfaktoren, Rundungen, Messfehler und dergleichen sowie andere Faktoren widerspiegelt, die den Fachleuten bekannt sind. Der Begriff „im Wesentlichen“ bedeutet, dass das rezitierte Merkmal, der Parameter oder der Wert nicht exakt erreicht werden muss, sondern dass Abweichungen oder Variationen, einschließlich z.B. Toleranzen, Messfehler, Einschränkungen der Messgenauigkeit und andere Faktoren, die den Fachleuten bekannt sind, in Mengen auftreten können, die die Wirkung, die das Merkmal erzielen sollte, nicht ausschließen.
Eine Vielzahl von Gegenständen kann der Einfachheit halber in einer gemeinsamen Liste aufgeführt werden. Diese Listen sollten jedoch so ausgelegt werden, als ob jedes Mitglied der Liste einzeln als separates und einzigartiges Mitglied identifiziert wird. Daher sollte kein einzelnes Mitglied einer solchen Liste allein auf Grund seiner Präsentation in einer gemeinsamen Gruppe ohne gegenteilige Hinweise als de facto Äquivalent zu einem anderen Mitglied derselben Liste ausgelegt werden. Wenn die Begriffe „und“ und „oder“ in Verbindung mit einer Liste von Punkten verwendet werden, sind sie weit auszulegen, indem einer oder mehrere der aufgeführten Punkte allein oder in Kombination mit anderen aufgeführten Punkten verwendet werden können. Der Begriff „alternativ“ bezieht sich auf die Auswahl einer von zwei oder mehr Alternativen und soll die Auswahl nicht auf nur die aufgeführten Alternativen oder jeweils nur eine der aufgeführten Alternativen beschränken, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Worte sind eher beschreibende als einschränkende Worte, und es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere beispielhafte Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder illustriert werden. Während verschiedene Ausführungsformen in Bezug auf ein oder mehrere erwünschte Merkmale als vorteilhaft oder bevorzugt gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik beschrieben werden könnten, erkennen diejenigen mit gewöhnlicher Fachkompetenz an, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften kompromittiert werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Montagefreundlichkeit usw. gehören, ohne darauf beschränkt zu sein. Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, sind als solche nicht außerhalb des Geltungsbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Ein selbsthaltendes Ortungselement, umfassend: einen Körper mit einer ersten Oberfläche und einer der ersten Oberfläche gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, wobei der Körper umfasst: einen in der ersten Oberfläche gebildeten Eingriffsbereich; ein erstes Ausrichtungselement, das sich von der ersten Oberfläche aus erstreckt, und ein zweites Ausrichtungselement, das sich von der ersten Oberfläche aus erstreckt, wobei das erste und das zweite Ausrichtungselement jeweils eine Rückhaltelasche aufweisen und das erste und das zweite Ausrichtungselement den Eingriffsbereich zumindest teilweise umschließen; ein Verlängerungselement, das sich von der zweiten Oberfläche aus erstreckt; ein erstes Rückhalteelement, das sich vom Verlängerungselement auf einer ersten Seite erstreckt und ein zweites Rückhalteelement, das sich von dem Verlängerungselement auf einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite erstreckt; und ein erstes Anschlagelement, das sich von der zweiten Oberfläche aus erstreckt, und ein zweites Anschlagelement, das sich von der zweiten Oberfläche aus erstreckt, wobei das erste und das zweite Anschlagelement auf gegenüberliegenden Seiten des Verlängerungselements angeordnet sind; wobei das erste und zweite Anschlagelement und das erste und zweite Rückhaltelement gleichmäßig um das Verlängerungselement herum verteilt sind.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei der Körper entlang einer Längsachse langgestreckt ist.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Oberfläche des Körpers durch eine abgewinkelte Oberfläche, die eine Lippe definiert, verbunden sind und an diese angrenzen.
Die selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei der Eingriffsbereich so eingerichtet ist, dass er ein Werkzeug aufnimmt, um eine Drehung des selbsthaltenden Ortungselements zu erleichtern.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 4, wobei die Drehung des selbsthaltenden Ortungselements die Verformung des Körpers erleichtert, wenn sich der Körper von einer ersten Position in eine zweite Position dreht.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 5, wobei die erste Position eine Einfügeposition und die zweite Position eine installierte Position ist.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Ausrichtungselement gekrümmte Elemente sind.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Rückhalteelement rechteckige Verlängerungen sind, die in einem schiefen Winkel in Bezug auf die zweite Oberfläche des Körpers ausgerichtet sind, so dass ein Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements näher an der zweiten Oberfläche des Körpers liegt als das andere, gegenüberliegende Ende des ersten und des zweiten Rückhalteelements.
Das selbsthaltende Ortungselement nach Anspruch 1, wobei das Verlängerungselement eine zylindrische Verlängerung ist und das erste und zweite Rückhalteelement sich von einer Außenfläche des Verlängerungselements so erstreckt, dass sowohl das erste als auch das zweite Rückhalteelement von der zweiten Fläche beabstandet ist.
Das selbsthaltende Ortungselement von Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Rückhalteelement erhabene, U-förmige Elemente sind.