專利名稱：焊接接頭和形成該接頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及車輛底盤，且更具體地涉及將橫向部件連接到諸 如車架的框架導(dǎo)軌上。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車的底盤包括側(cè)向間隔開且縱向定向的兩個(gè)框架構(gòu)件，在框 架構(gòu)件上支承懸掛裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力系?？蚣軐?dǎo)軌呈封閉或敞開式 截面梁的形式，其具有上凸緣或上蓋和下凸緣或下蓋以及使這些凸緣 互連的一個(gè)或兩個(gè)腹板。框架導(dǎo)軌由側(cè)向定向的橫向部件互連，側(cè)向 定向的橫向部件固定到框架導(dǎo)軌中每個(gè)框架導(dǎo)軌的腹板上。橫向部件 通常為圓柱形，具有圓形的或非圓形的橫截面，其通常為管狀但也可 為非管狀實(shí)心的，諸如桿。 一般而言，框架導(dǎo)軌和橫向部件由鋼板形 成。
通過在腹板中沖孔或鉆孔、將橫向部件插入到該孔中以及利用在 孔外周和橫向部件處的焊縫將框架導(dǎo)軌固定到橫向部件上，可將橫向 部件連接到框架導(dǎo)軌的腹板上。以此方式形成的接頭在焊縫處具有較 高的應(yīng)力，這可能會(huì)影響耐用性。
為了增強(qiáng)接頭的耐用性，可將套環(huán)焊接到圍繞該孔的框架導(dǎo)軌的 表面上。橫向部件插入到該孔中且穿過套環(huán)，且框架導(dǎo)軌利用在套環(huán) 外周和橫向部件處的焊縫而固定到橫向部件上。盡管焊接的套環(huán)通過
向接頭添加第三部件而在框架導(dǎo)軌與橫向部件之間提供額外的結(jié)構(gòu) 連續(xù)性，但在套環(huán)與框架導(dǎo)軌之間的焊接需要額外的空間，這限制了 橫向部件的位置。額外的套環(huán)增加了構(gòu)件、加工和焊接操作的成本。
仍然需要一種接頭，其提供改進(jìn)的使用耐用性，具有最少的部件 數(shù)目且僅需要可延伸到框架導(dǎo)軌的蓋與腹板之間的過渡圓角內(nèi)的緊湊空間。

發(fā)明內(nèi)容
一實(shí)施例設(shè)想用于連接橫向部件與腹板的焊接接頭。腹板具有擠 出孔，該擠出孔延伸穿過腹板的厚度且與橫向部件的橫截面形狀相 符。圍繞該孔的套環(huán)由在使得套環(huán)沿著橫向部件并遠(yuǎn)離腹板延伸的方 向上從腹板擠出的材料形成。橫向部件延伸穿過該孔并進(jìn)入套環(huán)內(nèi)。 焊縫使套環(huán)和橫向部件相互連接。
一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，焊接接頭優(yōu)良的使用耐用性，這種焊接接 頭具有從該接頭所連接的構(gòu)件中的 一個(gè)構(gòu)件擠出的套環(huán)。接頭不需要 額外的構(gòu)件來過渡所連接的構(gòu)件之間的結(jié)構(gòu)負(fù)載，諸如預(yù)成型套環(huán)。 通過使所連接的構(gòu)件相互焊接而完成接頭，從而排除了對(duì)于預(yù)成型套 環(huán)與所連接的構(gòu)件中的一個(gè)構(gòu)件之間的焊接的需要。
使用預(yù)成型套環(huán)將需要額外的空間來將套環(huán)焊接到框架導(dǎo)軌上。 通過避免了對(duì)預(yù)成型套環(huán)的需要，橫向部件可更靠近在框架導(dǎo)軌的蓋 與腹板之間形成的圓角的切向進(jìn)行定位。


圖1是連接框架導(dǎo)軌與橫向部件的接頭的透視圖2是圖1所示接頭的更大比例的透視圖3是穿過圖1所示的擠出套環(huán)和焊縫所截取的橫截面；以及
圖4是連接矩形框架導(dǎo)軌與橫向部件的接頭的透視圖。
具體實(shí)施例方式
參看圖1和圖2,機(jī)動(dòng)車的框架包括側(cè)向間隔開且縱向定向的兩 個(gè)框架導(dǎo)軌12，在框架導(dǎo)軌12上支承懸掛裝置、主體、發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng) 力系?？v向框架導(dǎo)軌12各采用梁的形式，其具有上凸緣或上蓋14和 下凸緣或下蓋16以及腹板18，腹板18位于豎直平面中且使這些凸緣 互連。
6框架導(dǎo)軌12由側(cè)向定向的橫向部件20互連，橫向部件20固定 到框架導(dǎo)軌中每個(gè)框架導(dǎo)軌的腹板18上。橫向部件20通常為圓柱形， 其具有圓形的或非圓形的橫截面，其通常為管狀。 一般而言，框架導(dǎo) 軌12和橫向部件20由低合金鋼板形成。橫向部件20側(cè)向延伸且基 本上垂直于腹板18的平面，或者相對(duì)于腹板傾斜。
用于使腹板18與橫向部件20連接的接頭包括直接形成于腹板中 的孔22。將腹板20的材料在橫向部件20的方向上擠出，從而形成擠 出套環(huán)或凸緣24,其圍繞孔22且遠(yuǎn)離腹板延伸。圍繞擠出孔22的腹 板材料的厚度26朝向橫向部件20。
現(xiàn)參看圖3，擠出套環(huán)24提供過渡外表面28和內(nèi)表面，過渡外 表面28從腹板18沿著橫向部件20的長度延伸小段距離，內(nèi)表面與 橫向部件20的外表面的形狀相符。組裝和焊接所需的空隙提供于橫 向部件20的外表面與擠出套環(huán)24的內(nèi)表面之間。
現(xiàn)參看圖3,擠出套環(huán)24提供過渡外表面28和內(nèi)表面，過渡外 表面28從腹板18沿著橫向部件20的長度延伸小段距離，內(nèi)表面與 橫向部件20的外表面的形狀相符。組裝和焊接所需的空隙提供于橫 向部件20的外表面與擠出套環(huán)24的內(nèi)表面之間。
在擠出該套環(huán)24之后，橫向部件20插入于孔22內(nèi)且穿過擠出 套環(huán)24,延伸經(jīng)過套環(huán)大約10.0 mm。兩個(gè)焊縫30、 32將擠出套環(huán) 24固定到橫向部件20上。使用通常被稱作MIG焊接的氣體保護(hù)金屬 極電弧焊(GMAW)形成焊縫30、 32, MIG焊接是常用的高沉積速率焊 接工藝，其中金屬絲從巻軸連續(xù)供給。
參看圖3來描述用于形成孔22和套環(huán)24的擠出工藝。在腹板18 中接頭位置處形成較小的中心孔之后，迫使關(guān)于軸線42對(duì)稱的工具 或模具40沿著軸線42穿過孔和腹板18,從而迫使圍繞中心孔的腹板 材料從軸線42徑向向外且從腹板平面?zhèn)认蛳蛲?。腹板材料與模具的 外表面相符，從而形成孔22和套環(huán)24的內(nèi)表面。套環(huán)的外表面大體 上是圓柱形，具有鄰近腹板18的圓角44。擠出操作改進(jìn)了擠出套環(huán)24的圓角44處的材料性能，在這種接 頭中通常發(fā)生最高應(yīng)力和疲勞損傷。擠出套環(huán)24在圓角44處的冷加 工改進(jìn)接頭的強(qiáng)度和耐用性。
如果沒有擠出套環(huán)24，接頭的高應(yīng)力區(qū)域?qū)⑽挥诤缚p和腹板18 焊接到橫向部件20上的熱影響區(qū)處。這種焊縫將作為裂紋引發(fā)源以 及應(yīng)力集中，從而影響到不具有擠出套環(huán)24的接頭的耐用性。如圖1 至圖3所示的帶有擠出套環(huán)24的接頭將接頭的高應(yīng)力區(qū)置于套環(huán)的 母體金屬中，而不是在焊縫處。
圖4說明具有封閉矩形橫截面的框架導(dǎo)軌，其包括上蓋14和下 蓋16、內(nèi)側(cè)腹板18和外側(cè)腹板46，腹板位于相應(yīng)的豎直平面中且使 框架導(dǎo)軌的蓋互連。接頭24也可適用于如圖4所示具有封閉矩形橫 截面的框架導(dǎo)軌。當(dāng)框架導(dǎo)軌具有封閉橫截面時(shí)，擠出孔22和套環(huán) 24通常形成于內(nèi)側(cè)腹板18中，且橫向部件20焊接到帶有非擠出孔的 外側(cè)腹一反46上。
雖然已詳細(xì)地描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但本發(fā)明所屬領(lǐng)域的 技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到由權(quán)利要求書所限定的用于實(shí)踐本發(fā)明的各種替 ^Ri殳計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種用于使車架的部件相互連接的焊接接頭，包括橫向部件；框架導(dǎo)軌，其形成有孔和圍繞所述孔的套環(huán)，所述套環(huán)和所述孔在使得所述套環(huán)朝向所述橫向部件并遠(yuǎn)離所述框架導(dǎo)軌延伸的方向上、在所述框架中擠出，所述橫向部件延伸到所述套環(huán)內(nèi)并穿過所述孔；以及第一焊縫，其用于使所述套環(huán)與所述橫向部件相互連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述框架導(dǎo)軌還包括上蓋； 下蓋；腹板，其在所述上蓋與所述下蓋之間的平面中延伸；以及 其中，所述橫向部件相對(duì)于所述腹板的平面?zhèn)认蜓由臁?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述框架導(dǎo)軌還包括上蓋； 下蓋；腹板，其位于在所述上蓋與所述下蓋之間延伸的平面中；以及 其中，所述孔和套環(huán)形成于所述腹板中，并且所述套環(huán)由從所述 腹板擠出的材料形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述框架導(dǎo)軌還包括上蓋； 下蓋；腹板，其在所述上蓋與所述下蓋之間的平面中延伸，并且所述孔 和套環(huán)形成于所述腹板中，所述套環(huán)由從所述腹板擠出的材料形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述接頭還包括用 于使所述套環(huán)與所述橫向部件相互連接的第二焊縫。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件從所述套環(huán)的第 一端和所述套環(huán)的與所述第 一端相對(duì)的第二端側(cè)向延伸；所述第一焊縫位于所述套環(huán)的第一端處；以及 第二焊縫位于所述套環(huán)的第二端處。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件為圓 柱形的，且所述焊縫繞所述^f黃向部件的外周延伸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件為圓 柱管，且所述焊縫繞所述橫向部件的圓周延伸。
9. 一種焊接接頭，包括 圓柱形橫向部件；腹板，其具有擠出孔，所述擠出孔穿過所述腹板的厚度延伸且與 所述橫向部件的橫截面形狀相符；圍繞所述孔的套環(huán)，所述套環(huán)由在使得所述套環(huán)沿著所述橫向部 件并遠(yuǎn)離所述腹板延伸的方向上從所述腹板擠出的材料形成，所述橫 向部件延伸穿過所述孔并進(jìn)入所述套環(huán)；以及第一焊縫，其用于使所述套環(huán)與所述橫向部件相互連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件垂 直于所述腹板側(cè)向延伸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述接頭還包括 用于使所述套環(huán)與所述橫向部件相互連接的第二焊縫。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件從所述套環(huán)的第 一端和所述套環(huán)的與所述第 一端 相對(duì)的第二端側(cè)向延伸；所述第一焊縫位于所述套環(huán)的第一端處；以及 第二焊縫位于所述套環(huán)的第二端處。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件為圓柱形的，且所述焊縫繞所述橫向部件的外周延伸。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述橫向部件為 圓柱管，且所述焊縫繞所述橫向部件的圓周延伸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的接頭，其特征在于，所述焊縫是MIG 焊縫。
16. —種用于生產(chǎn)使第一部件與第二部件相互連接的焊接接頭的 方法，包括以下步驟(a) 擠出穿過所述第一部件的厚度的孔，所述孔與所述第二部件的 橫截面形狀相符；(b) 通過在使套環(huán)沿著所述第二部件并遠(yuǎn)離所述第一部件延伸的 方向上擠出圍繞所述孔的所述第一部件的材料而形成所述套環(huán)；(c) 將所述第二部件穿過所述孔插入并進(jìn)入所述套環(huán)；以及(d) 將所述套環(huán)焊接到所述第二部件上。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于， 步驟(a)還包括迫使工具穿過所述第一部件的厚度以擠出所述孔；以及步驟(b)還包括迫使工具穿過所述第 一部件的厚度以擠出所述套環(huán)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于， 步驟(d)還包括在所述套環(huán)與所述第二部件之間形成MIG焊縫。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，步驟(d)還包括在所述接頭的第一側(cè)向端處、在所述套環(huán)與所述第 二部件之間形成第一 MIG焊縫；以及步驟(d)還包括在所述接頭的與所述第 一側(cè)向端相對(duì)的第二側(cè)向 端處、在所述套環(huán)與所述第二部件之間形成第二 MIG焊縫。
全文摘要
本發(fā)明涉及焊接接頭和形成該接頭的方法，該焊接接頭包括橫向部件、腹板、套環(huán)以及焊縫，該腹板具有穿過腹板的厚度延伸且與橫向部件的橫截面形狀相符的擠出孔，該套環(huán)圍繞該孔，并且由在使得該套環(huán)沿著橫向部件并遠(yuǎn)離腹板延伸的方向上從所述腹板擠出的材料形成，該橫向部件延伸穿過該孔并進(jìn)入套環(huán)，該焊縫用于使套環(huán)與橫向部件相互連接。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101508312SQ200910004138
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2009年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月11日
發(fā)明者克諾林 D·L·馮, F·伯格, L·V·佩尚斯基, P·V·薩蒂 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司