专利名称：焊接接头和形成该接头的方法
技术领域：
本发明大体涉及车辆底盘，且更具体地涉及将横向部件连接到诸 如车架的框架导轨上。
背景技术：
机动车的底盘包括侧向间隔开且纵向定向的两个框架构件，在框 架构件上支承悬挂装置、发动机和动力系。框架导轨呈封闭或敞开式 截面梁的形式，其具有上凸缘或上盖和下凸缘或下盖以及使这些凸缘 互连的一个或两个腹板。框架导轨由侧向定向的横向部件互连，侧向 定向的横向部件固定到框架导轨中每个框架导轨的腹板上。横向部件 通常为圓柱形，具有圓形的或非圆形的横截面，其通常为管状但也可 为非管状实心的，诸如杆。 一般而言，框架导轨和横向部件由钢板形 成。
通过在腹板中沖孔或钻孔、将横向部件插入到该孔中以及利用在 孔外周和横向部件处的焊缝将框架导轨固定到横向部件上，可将横向 部件连接到框架导轨的腹板上。以此方式形成的接头在焊缝处具有较 高的应力，这可能会影响耐用性。
为了增强接头的耐用性，可将套环焊接到围绕该孔的框架导轨的 表面上。横向部件插入到该孔中且穿过套环，且框架导轨利用在套环 外周和横向部件处的焊缝而固定到横向部件上。尽管焊接的套环通过
向接头添加第三部件而在框架导轨与横向部件之间提供额外的结构 连续性，但在套环与框架导轨之间的焊接需要额外的空间，这限制了 横向部件的位置。额外的套环增加了构件、加工和焊接操作的成本。
仍然需要一种接头，其提供改进的使用耐用性，具有最少的部件 数目且仅需要可延伸到框架导轨的盖与腹板之间的过渡圆角内的紧凑空间。
发明内容
一实施例设想用于连接横向部件与腹板的焊接接头。腹板具有挤 出孔，该挤出孔延伸穿过腹板的厚度且与横向部件的横截面形状相 符。围绕该孔的套环由在使得套环沿着横向部件并远离腹板延伸的方 向上从腹板挤出的材料形成。横向部件延伸穿过该孔并进入套环内。 焊缝使套环和横向部件相互连接。
一实施例的优点在于，焊接接头优良的使用耐用性，这种焊接接 头具有从该接头所连接的构件中的 一个构件挤出的套环。接头不需要 额外的构件来过渡所连接的构件之间的结构负载，诸如预成型套环。 通过使所连接的构件相互焊接而完成接头，从而排除了对于预成型套 环与所连接的构件中的一个构件之间的焊接的需要。
使用预成型套环将需要额外的空间来将套环焊接到框架导轨上。 通过避免了对预成型套环的需要，横向部件可更靠近在框架导轨的盖 与腹板之间形成的圓角的切向进行定位。
图1是连接框架导轨与横向部件的接头的透视图2是图1所示接头的更大比例的透视图3是穿过图1所示的挤出套环和焊缝所截取的横截面；以及
图4是连接矩形框架导轨与横向部件的接头的透视图。
具体实施例方式
参看图1和图2,机动车的框架包括侧向间隔开且纵向定向的两 个框架导轨12，在框架导轨12上支承悬挂装置、主体、发动机和动 力系。纵向框架导轨12各采用梁的形式，其具有上凸缘或上盖14和 下凸缘或下盖16以及腹板18，腹板18位于竖直平面中且使这些凸缘 互连。
6框架导轨12由侧向定向的横向部件20互连，横向部件20固定 到框架导轨中每个框架导轨的腹板18上。横向部件20通常为圓柱形， 其具有圆形的或非圓形的横截面，其通常为管状。 一般而言，框架导 轨12和橫向部件20由低合金钢板形成。横向部件20侧向延伸且基 本上垂直于腹板18的平面，或者相对于腹板倾斜。
用于使腹板18与横向部件20连接的接头包括直接形成于腹板中 的孔22。将腹板20的材料在横向部件20的方向上挤出，从而形成挤 出套环或凸缘24,其围绕孔22且远离腹板延伸。围绕挤出孔22的腹 板材料的厚度26朝向横向部件20。
现参看图3，挤出套环24提供过渡外表面28和内表面，过渡外 表面28从腹板18沿着横向部件20的长度延伸小段距离，内表面与 横向部件20的外表面的形状相符。组装和焊接所需的空隙提供于横 向部件20的外表面与挤出套环24的内表面之间。
现参看图3,挤出套环24提供过渡外表面28和内表面，过渡外 表面28从腹板18沿着横向部件20的长度延伸小段距离，内表面与 横向部件20的外表面的形状相符。组装和焊接所需的空隙提供于横 向部件20的外表面与挤出套环24的内表面之间。
在挤出该套环24之后，横向部件20插入于孔22内且穿过挤出 套环24,延伸经过套环大约10.0 mm。两个焊缝30、 32将挤出套环 24固定到横向部件20上。使用通常被称作MIG焊接的气体保护金属 极电弧焊(GMAW)形成焊缝30、 32, MIG焊接是常用的高沉积速率焊 接工艺，其中金属丝从巻轴连续供给。
参看图3来描述用于形成孔22和套环24的挤出工艺。在腹板18 中接头位置处形成较小的中心孔之后，迫使关于轴线42对称的工具 或模具40沿着轴线42穿过孔和腹板18,从而迫使围绕中心孔的腹板 材料从轴线42径向向外且从腹板平面侧向向外。腹板材料与模具的 外表面相符，从而形成孔22和套环24的内表面。套环的外表面大体 上是圓柱形，具有邻近腹板18的圓角44。挤出操作改进了挤出套环24的圓角44处的材料性能，在这种接 头中通常发生最高应力和疲劳损伤。挤出套环24在圓角44处的冷加 工改进接头的强度和耐用性。
如果没有挤出套环24，接头的高应力区域将位于焊缝和腹板18 焊接到横向部件20上的热影响区处。这种焊缝将作为裂紋引发源以 及应力集中，从而影响到不具有挤出套环24的接头的耐用性。如图1 至图3所示的带有挤出套环24的接头将接头的高应力区置于套环的 母体金属中，而不是在焊缝处。
图4说明具有封闭矩形横截面的框架导轨，其包括上盖14和下 盖16、内侧腹板18和外侧腹板46，腹板位于相应的竖直平面中且使 框架导轨的盖互连。接头24也可适用于如图4所示具有封闭矩形横 截面的框架导轨。当框架导轨具有封闭横截面时，挤出孔22和套环 24通常形成于内侧腹板18中，且横向部件20焊接到带有非挤出孔的 外侧腹一反46上。
虽然已详细地描述了本发明的某些实施例，但本发明所属领域的 技术人员应认识到由权利要求书所限定的用于实践本发明的各种替 ^Ri殳计和实施例。
权利要求
1. 一种用于使车架的部件相互连接的焊接接头，包括横向部件；框架导轨，其形成有孔和围绕所述孔的套环，所述套环和所述孔在使得所述套环朝向所述横向部件并远离所述框架导轨延伸的方向上、在所述框架中挤出，所述横向部件延伸到所述套环内并穿过所述孔；以及第一焊缝，其用于使所述套环与所述横向部件相互连接。
2. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述框架导轨还包括上盖； 下盖；腹板，其在所述上盖与所述下盖之间的平面中延伸；以及 其中，所述横向部件相对于所述腹板的平面侧向延伸。
3. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述框架导轨还包括上盖； 下盖；腹板，其位于在所述上盖与所述下盖之间延伸的平面中；以及 其中，所述孔和套环形成于所述腹板中，并且所述套环由从所述 腹板挤出的材料形成。
4. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述框架导轨还包括上盖； 下盖；腹板，其在所述上盖与所述下盖之间的平面中延伸，并且所述孔 和套环形成于所述腹板中，所述套环由从所述腹板挤出的材料形成。
5. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述接头还包括用 于使所述套环与所述横向部件相互连接的第二焊缝。
6. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述横向部件从所述套环的第 一端和所述套环的与所述第 一端相对的第二端侧向延伸；所述第一焊缝位于所述套环的第一端处；以及 第二焊缝位于所述套环的第二端处。
7. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述横向部件为圆 柱形的，且所述焊缝绕所述^f黄向部件的外周延伸。
8. 根据权利要求1所述的接头，其特征在于，所述横向部件为圆 柱管，且所述焊缝绕所述横向部件的圓周延伸。
9. 一种焊接接头，包括 圓柱形横向部件；腹板，其具有挤出孔，所述挤出孔穿过所述腹板的厚度延伸且与 所述横向部件的横截面形状相符；围绕所述孔的套环，所述套环由在使得所述套环沿着所述横向部 件并远离所述腹板延伸的方向上从所述腹板挤出的材料形成，所述横 向部件延伸穿过所述孔并进入所述套环；以及第一焊缝，其用于使所述套环与所述横向部件相互连接。
10. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述横向部件垂 直于所述腹板侧向延伸。
11. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述接头还包括 用于使所述套环与所述横向部件相互连接的第二焊缝。
12. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述横向部件从所述套环的第 一端和所述套环的与所述第 一端 相对的第二端侧向延伸；所述第一焊缝位于所述套环的第一端处；以及 第二焊缝位于所述套环的第二端处。
13. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述横向部件为圆柱形的，且所述焊缝绕所述横向部件的外周延伸。
14. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述横向部件为 圆柱管，且所述焊缝绕所述横向部件的圆周延伸。
15. 根据权利要求9所述的接头，其特征在于，所述焊缝是MIG 焊缝。
16. —种用于生产使第一部件与第二部件相互连接的焊接接头的 方法，包括以下步骤(a) 挤出穿过所述第一部件的厚度的孔，所述孔与所述第二部件的 横截面形状相符；(b) 通过在使套环沿着所述第二部件并远离所述第一部件延伸的 方向上挤出围绕所述孔的所述第一部件的材料而形成所述套环；(c) 将所述第二部件穿过所述孔插入并进入所述套环；以及(d) 将所述套环焊接到所述第二部件上。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于， 步骤(a)还包括迫使工具穿过所述第一部件的厚度以挤出所述孔；以及步骤(b)还包括迫使工具穿过所述第 一部件的厚度以挤出所述套环。
18. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于， 步骤(d)还包括在所述套环与所述第二部件之间形成MIG焊缝。
19. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，步骤(d)还包括在所述接头的第一侧向端处、在所述套环与所述第 二部件之间形成第一 MIG焊缝；以及步骤(d)还包括在所述接头的与所述第 一侧向端相对的第二侧向 端处、在所述套环与所述第二部件之间形成第二 MIG焊缝。
全文摘要
本发明涉及焊接接头和形成该接头的方法，该焊接接头包括横向部件、腹板、套环以及焊缝，该腹板具有穿过腹板的厚度延伸且与横向部件的横截面形状相符的挤出孔，该套环围绕该孔，并且由在使得该套环沿着横向部件并远离腹板延伸的方向上从所述腹板挤出的材料形成，该横向部件延伸穿过该孔并进入套环，该焊缝用于使套环与横向部件相互连接。
文档编号B23P15/00GK101508312SQ200910004138
公开日2009年8月19日 申请日期2009年2月11日 优先权日2008年2月11日
发明者克诺林 D·L·冯, F·伯格, L·V·佩尚斯基, P·V·萨蒂 申请人:通用汽车环球科技运作公司