异材管件接合结构、接合方法及其异材管件接头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种异材管件接合结构、接合方法及其异材管件接头，特别涉及一种应用于相异金属材质构件的空间桁架组装上的异材管件接合结构、接合方法及其由异材组接而成的管件接头。
【背景技术】
[0002]目前由纵梁及横梁所组成的梯形车架，大多由工字型钢和槽钢组成，整车的荷重由车架承受而使车架产生弹性变形，再加上在车架上所加载的密闭式车身容易对车架产生大的剪切力，因而容易导致焊口破裂，且此种积木式车架结构为产生足够的强度，整体车架相对较笨重，相对地压缩了可装载的空间，油耗大，运输成本高。对此，有不同种类的车架，如图1所示的空间桁架(Space Frame)式车架10被提出，三维空间桁架结构的全承载式车身，能够把整车的载荷以轴向力的形式分配给桁架的每个杆(管)件。其充分地利用金属材料抗拉的力学特性远大于抗弯的力学特性，从而提高了车身刚度，再应用精确的设计计算能够使车身的重量显著减轻，进而提升了油耗表现。
[0003]但是要精确地组装空间桁架式车架有其难度，因为空间桁架式车架通常需进行二管件或多管件之间的接合，尤其是采用焊接接合时，其必须将来自多个不同位置、不同角度的管件接合在一起，因此需要将各管件的相对位置先固定住，但由于是多管件的接合，其相对的接合处会产生难以固定的自由度，因此必须以复杂的工具，将每个接合处仔细固定，以避免遭到管件焊接时的焊接热应力影响尺寸精度。另一方面，由于空间桁架式车架结构有部分要求刚性力而必需使用钢材、部分仅需提供支撑力而可使用铝合金材来降低车身重量，但前述组装结构及工法无法应用于钢、铝等异材的焊接结合。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种异材管件接合结构、接合方法及其异材管件接头，用以使相异材料的金属管件对应并接合于该异材管件接头的相同材料侧，并在异材管件接头之间的接合，以凸伸并平面对应的上极耳与下极耳，应用降低异种金属产生的界面腐蚀效应的接合工法予以接合。
[0005]为达成前述的提供异材管件接头的目的，本发明提供的异材管件接头，其包括上接头管体以及下接头管体，该上接头管体以一第一金属材料制成，该下接头管体，以异于该第一金属材料的一第二金属材料制成，该上接头管体与该下接头管体上下对接而共同定义出一第一管身，该上接头管体与该下接头管体分别在其外侧表面设有向外侧凸出并可供面对面叠合的多个上极耳及其对应的下极耳，该上接头管体在其远离于该第一管身的一侧向外凸伸有一第二管身。
[0006]在一实施例中，该下接头管体设有一槽孔，该槽孔的一长轴对应于该第一管身的中性轴(neutral axis)位置。
[0007]为达成前述的提供异材管件接合结构的目的，本发明提供的异材管件接合结构包括:前述的异材管件接头、第一金属管件及第二金属管件。第一金属管件由该第一金属材料制成，其外径相同于该第一管身的内径；第二金属管件，其材料由该第二金属材料制成，其中接合该些面对面叠合的上、下极耳，以相互固定该上接头管体与该下接头管体，并将该第一金属管件固定在该第一管身内，该第二金属管件一端部套设并固定于该第二管身。
[0008]为达成前述的提供异材管件接合方法的目的，本发明提供的异材管件接合方法，其步骤包括:提供如述的异材管件接头、第一金属管件及第二金属管件；将该第二金属管件一端部套设于该上接头管体的该第二管身，同时使该上接头管体的凹面抵靠于该第一金属管件表面；使该下接头管体的凹面抵靠于该第一金属管件表面并与该上接头管体对接，使该些上极耳与该些下极耳面对面设置，以形成该第一管身并以该第一管身环绕包覆该第一金属管件；应用降低异种金属产生的界面腐蚀效应的接合工法，接合该些上极耳与该些下极耳对接平面；以及应用焊接工法接合该第二金属管件与该第二管身。
[0009]本发明的特点至少有:1.本发明的异材管件接头设计可有效提升空间桁架组装的精准度的问题，此接头设计已于结构制造时固定其第二管身与第二管身的结构设计角度，因此直接可将第一金属管件与第二金属管件接合于其管口，可避免人力直接组装第一金属管件与第二金属管件的误差，同时各金属管件与管口之间具有可调的功能性。2.此异材管件接头设计于应力集中处，为一体式钢材设计，可有效提升整体空间桁架车架的结构钢性。3.通过此异材管件接头的设计，可使钢材与铝合金的异材管件结构应用于空间桁架车架，使车辆同时具有轻量化与高刚性的优点。4.在异材管件接头的接合上，藉由自冲卯接与胶合或摩擦搅拌点焊与胶合的复合工艺，可以有效的降低异材管件的上接头管体与下接头管体之间的异种金属产生的界面腐蚀的效应。5.由于本发明的工艺过程中无熔焊的焊接工艺，所以在接合界面上无介金属化合物层所产生的硬脆相产生，可提升接合品质。
[0010]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0011]图1为现有技术的钢管构件焊接而成的空间桁架式车架立体图；
[0012]图2为本发明的异材管件接头实施例的前视分解图；
[0013]图3为本发明的异材管件接头与金属管件接合前微调的实施例的前视示意图；
[0014]图4为本发明的异材管件接头与金属管件接合实施例的前视示意图；
[0015]图5为本发明的异材管件接头与金属管件接合实施例的立体示意图；及
[0016]图6为本发明的异材管件接合方法实施例的流程图。
[0017]其中，附图标记
[0018]10空间桁架式车架
[0019]20异材管件接头
[0020]21上接头管体
[0021]210 槽体
[0022]211 上极耳
[0023]22下接头管体
[0024]220槽体
[0025]221下极耳
[0026]222 槽孔
[0027]23第一管身
[0028]231第一管口
[0029]24第二管身
[0030]241第二管口
[0031]30第一金属管件
[0032]40第二金属管件
[0033]A预接合处
[0034]B长轴
[0035]X中性轴
[0036]步骤SlO?S50异材管件接合方法的步骤
【具体实施方式】
[0037]兹配合【附图说明】本发明的实施例如下。
[0038]如图2所绘示的本发明的异材管件接头的前视分解图所示。本实施例的异材管件接头20包含了上接头管体21以及下接头管体22。该上接头管体21是以一第一金属材料(例如钢)制成，该下接头管体22，是以异于该第一金属材料的一第二金属材料(例如铝合金)制成，该上接头管体21的底部为一具有一凹面的槽体210、该下接头管体22的顶部为一具有一凹面的槽体220，该上接头管体21与该下接头管体22，上下对接而共同定义出一第一管身23及该第一管身23两端的第一管口 231，该上接头管体21与该下接头管体22分别在其彼此的预接合处A的外侧表面设有向外侧凸出并可供面对面叠合的多个上极耳211及其对应的下极耳221，该上接头管体21在其远离于该第一管身23的一侧向外凸伸有一第二管身24，该第二管身24的端部具有一第二管口 241。
[0039]在前述实施例的进一步实施例中，该下接头管体22上(较佳地，是设置于该第一管身23上)更设有一槽孔222。而该槽孔222的一长轴B对应于该第一管身23的中性轴(neutral axis) X位置,但不以此为限。
[0040]续请参照图3所绘示的本发明的异材管件接头与金属管件接合前微调的前视示意图、图4所绘示的本发明的异材管件接头与金属管件接合的前视示意图，并对照图5所绘示的本发明的异材管件接头与金属管件接合的立体示意图。在此一异材管件接合结构实施例中，其包括了采用前述的异材管件接头20与一第一金属管件30、一第二金属管件40的结合，该第一金属管件30,是由与该下接头管体22相同的该第一金属材料制成,该第一金属管件30的外径大小相同于该第一管身23的内径。该第二金