[发明专利]套筒和管状梁组件及将管状梁组装至纵梁的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由轻质材料制成的车辆的梁或管状部件，通过压接接头连接该梁或管状部件和不同材料的套筒。

背景技术

使用轻质材料是在车辆中减少车重并改善燃料经济性的一种有效方式。铝是一种有前景的材料，其可以实现40%的重量减轻同时仍然满足结构上的性能目标。例如，铝质横梁可用作轻型卡车车架的部件。然而，连接铝质横梁至钢质车架纵梁具有挑战性，特别是当横梁是封闭截面（closed section）部件时。接合在一起的接头较硬并且没有最大化用于封闭截面部件和横梁的重量减轻。

用于组装钢质横梁和钢质纵梁的连接技术是得到确认的并且是可靠的。通常，穿过钢质纵梁切割开口，将钢质横梁放入开口，然后再用金属惰性气体电弧焊（MIG）焊接在一起。另一方面，用MIG焊将铝质横梁焊接至钢质纵梁是具有挑战性的任务，其需要特别的焊接技术和设备。

本发明解决了上述挑战和问题以及下文总结的其它问题。

发明内容

提议的解决方案的主旨是将铝质管状部件或横梁在管状部件的末端与钢质套筒连接。虽然其主旨是围绕铝质管状部件，但是该解决方案还可应用于纤维增强复合材料，比如玻璃纤维或碳纤维复合材料部件。将钢质套筒压接至管状部件以阻止铝质管状部件和钢质套筒之间的相对移动。用于将钢质横梁连接至钢质纵梁的现有工艺可用于将钢质套筒连接至钢质纵梁。

提议了三种方法用于将钢质套筒应用至具有矩形截面的铝质横梁。在第一种方法中，铝质横梁以紧密匹配放置在钢质套筒内。将套筒和管状部件组装并压接在一起以形成双层部分。可在管状部件的末端附近提供两个带状形状的压接头以连接铝质管状部件和钢质套筒。在第二种方法中，铝质横梁可首先放置在钢质套筒内并通过在横梁和套筒末端附近应用的花键类型的压接头压接至组装的横梁和套筒的双层部分。第三种方法是首先将管状横梁放进钢质套筒。将钢质套筒或铝质管状部件中一者的末端折边（hem）在组件的末端上。可以去除钢质套筒或铝质管状部件的角落。将剩下的凸缘折边以将套筒固定至铝管的末端。

根据本发明的一方面，提供了一种包括铝质管状梁和组装在管状梁的一部分上的钢质套筒的组件。压接头互锁套筒和管状梁以提供套筒和管状梁组件。钢质纵梁形成的开口容纳套筒和管状梁组件，然后用焊缝将套筒和管状梁组件固定至纵梁。

铝管的边缘可短于钢质套筒的边缘终止以在组件的末端处只留下单层钢。可根据现有的焊接工艺将单层钢连接至钢质纵梁。

根据本发明涉及上述组件的其它方面，可在套筒和管状梁之间施加粘合剂以实现额外的强度和耐用性。可替代地，可在管状梁和套筒之间施加密封剂或者基于铝的钎焊以防止流体渗到套筒下面。还可以使用粘合剂来形成套筒下面的密封。压接头可以是带状的压接区域或者花键形状的压接区域。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括管状梁和组装在管状梁的末端部分上的套筒的组件。折边凸缘在管状梁的末端部分处将套筒固定至管状梁以提供套筒和管状梁组件。钢质纵梁形成容纳套筒和管状梁组件的开口，焊缝将套筒和管状梁组件固定至纵梁。

根据本发明涉及前文组件的其它方面，折边凸缘可进一步包括套筒上形成的延伸于管状梁末端上而形成的多个凸缘。套筒可包括在多个角落处接合的多个侧边，其中，从套筒去除角落的一部分以形成多个凸缘。相反地，折边凸缘可进一步包括在管状梁上形成的延伸于套筒末端上的多个凸缘。管状部件可包括在多个角落处接合的多个侧边。可从管状梁去除角落的一部分以形成多个凸缘。

本发明的又一方面涉及组装管状部件和纵梁的方法，包括组装由第一材料形成的套筒和由不同于第一材料的第二材料成形的管状部件，通过在局部区域将套筒压缩进管状部件而将套筒压接在管状部件上，然后将套筒焊接至纵梁。

根据本发明的其它方面，纵梁由第一材料制成，其中，第一材料和用于形成套筒的材料是相同的材料。所述方法还可以包括在套筒和管状部件之间施加粘合剂、密封剂或钎焊材料的步骤。套筒可从管状部件的末端向外延伸。

根据本发明涉及组装管状部件和纵梁的方法的其它方面，所述方法包括将由第一材料形成的套筒组装在由不同于第一材料的第二材料成形的管状部件上。所述方法还可包括通过将套筒和管状部件中一者的凸缘折叠在套筒和管状部件的另一者上而将套筒折边至管状部件上，然而焊接套筒和纵梁。