CN101462553A - 具有接头的纵向件组件 - Google Patents

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CN101462553A CNA2008101844172A CN200810184417A CN101462553A CN 101462553 A CN101462553 A CN 101462553A CN A2008101844172 A CNA2008101844172 A CN A2008101844172A CN 200810184417 A CN200810184417 A CN 200810184417A CN 101462553 A CN101462553 A CN 101462553A
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Abstract

本发明涉及具有接头的纵向件组件。具体地，提供了一种具有主加载方向的纵向件组件和装配方法，纵向件组件包括内纵向件和外纵向件。内纵向件具有箱形截面形状，包括第一侧和相对的平行于第一侧的第二侧。外纵向件具有箱子形状，包括第一外侧和相对的平行于第一外侧的第二外侧。内部件可伸缩地接收于产生重叠区的外部件中，第一外侧包括第一侧焊接孔，第二外侧包括第二侧焊接孔。第一侧孔焊缝在第一侧焊接孔的周围延伸，第二侧孔焊缝在第二侧焊接孔的周围延伸。第一孔和第二孔平行于主加载方向。

Description

具有接头的纵向件组件
技术领域
[0001]本发明一般涉及纵向件的组装，更具体地涉及用来附连两个箱形截面形状的纵向件的接头。
背景技术
[0002]各种形状的纵向件被用作车架中的车架组件。纵向件的截面可以是I形梁截面，C形截面，圆形截面或箱形截面。对于一些应用，箱形截面部件可能是有优势的。箱形截面部件一般为矩形横截面。希望提供一种将纵向件与这些箱形截面形状部件连接起来的鲁棒方法。一些方法采用将两个箱形截面部件的周围焊接在一起，而另外一些方法采用铆钉接合。然而，这两类方法在有效地产生将两个箱形截面部件固定在一起的鲁棒接头方面都不是完全令人满意的。
发明内容
[0003]一个实施例提供了一种具有主加载方向的纵向件组件，该组件包括内纵向件和外纵向件。内纵向件具有箱形截面形状，其包括第一侧和相对的第二侧，第二侧平行于第一侧并与第一侧间隔开，第一侧和第二侧平行于由纵轴线和主加载方向轴线限定的平面，纵轴线被定向成沿内纵向件的长度方向，主加载方向轴线平行于主加载方向地且垂直于纵轴线地延伸。内纵向件还包括下侧和上侧，下侧在第一侧和第二侧之间延伸，上侧在第一侧和第二侧之间延伸并与下侧间隔开。外纵向件具有箱子形状，其包括第一外侧和相对的第二外侧，第二外侧平行于第一外侧并与第一外侧间隔开，第一外侧和第二外侧平行于第一侧和第二侧，外纵向件包括下部外侧和上部外侧，下部外侧在第一外侧和第二外侧之间延伸，上部外侧在第一外侧和第二外侧之间延伸并与下部外侧间隔开。内纵向件被可伸缩地接收于外纵向件中，从而限定或形成重叠区，并且第一外侧包括位于重叠区中的第一侧焊接孔。第一侧孔焊缝绕第一侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合第一侧，从而将外纵向件固定到内纵向件。第二外侧可包括位于重叠区中的第二侧焊接孔，第二侧孔焊缝绕第二侧焊接孔的至少一部分外周延伸。
[0004]一个实施例提供了一种具有主加载方向的纵向件组件，该组件包括内纵向件和外纵向件。内纵向件具有箱形截面形状，其包括第一侧，相对的第二侧，下侧和上侧，第二侧平行于第一侧并与第一侧间隔开，下侧在第一侧和第二侧之间延伸，上侧在第一侧和第二侧之间延伸并与下侧间隔开。外纵向件具有箱子形状，其包括第一外侧，相对的第二外侧，下部外侧和上部外侧，第二外侧平行于第一外侧并与第一外侧间隔开，下部外侧在第一外侧和第二外侧之间延伸，上部外侧在第一外侧和第二外侧之间延伸并与下部外侧间隔开，第一外侧和第二外侧平行于第一侧和第二侧。内纵向件可伸缩地接收于外纵向件中，以限定重叠区，第一外侧包括位于重叠区中的第一侧焊接孔，第二外侧可包括位于重叠区中的第二侧焊接孔。第一侧孔焊缝绕第一侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合第一侧，第二侧孔焊缝绕第二侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合第二侧。
[0005]一个实施例提供了一种在箱形截面的内纵向件和箱形截面的外纵向件之间形成纵向件接头的方法，该方法包括以下步骤：在外纵向件的第一侧形成第一侧焊接孔，第一侧平行于由纵轴线和主加载方向轴线限定的平面，纵轴线被定向成沿内纵向件的长度方向，主加载方向轴线平行于主加载方向且垂直于纵轴线地延伸；在外纵向件的第二侧形成第二侧焊接孔，第二侧平行于第一侧并与第一侧间隔开；将内纵向件可伸缩地插入外纵向件中，产生重叠区，其中内纵向件的第一内侧邻近第一侧焊接孔，内纵向件的第二内侧邻近第二侧焊接孔；将第一侧焊接孔的至少一部分外周焊接到第一内侧；和将第二侧焊接孔的至少一部分外周焊接到第二内侧。
[0006]实施例的优点是通过将纵向件中的拉压载荷转移为侧壁中平行于主弯曲方向的剪切载荷，剪切载荷会在箱形截面形状部件的稳定母材中转移，从而减少应力集中和裂缝的产生。因此，可获得一种相对简单的鲁棒方法来连接纵向箱形截面部件。
附图说明
[0007]图1是纵向件组件的透视图。
[0008]图2是类似于图1的视图，但显示方向不同。
[0009]图3是类似于图1的视图，但示出了第二实施例。
[0010]图4是类似于图1的视图，但示出了第三实施例。
具体实施方式
[0011]参考图1-2，显示了总体上标示为20的纵向件组件。纵向件组件20可以用在例如车辆的车架(未示出)中。纵向件组件包括内纵向件22和外纵向件24，它们在纵向件接头26处被连接在一起。内纵向件22和外纵向件24两者都是箱形截面部件，也就是说它们的横截面区域大致是矩形。
[0012]纵向件组件20的特征可以由相对于组件20延伸的轴线限定。纵轴线28沿纵向件22，24的长度延伸。第一横向主加载方向轴线30大致正交于纵轴线28延伸，并被定向成平行于主弯曲方向。主弯曲方向是使用时在纵向件组件20中引入主弯曲载荷的方向。第二横轴线32大致正交于第一组两个轴线28，30定向。
[0013]内纵向件22的形状与外纵向件24的形状是互补的，并小于外纵向件，这使内纵向件可以伸缩地滑入外纵向件24中。内纵向件22具有第一侧34和第二侧36，这两侧都平行于由第一横轴线30和纵轴线28限定的平面延伸，内纵向件22还具有下侧38和上侧40，这两侧都平行于由第二横轴线32和纵轴线28限定的平面延伸。本文使用的术语“上/上部”和“下/下部”仅仅是针对附图而言的，部件22，24和主弯曲方向可以根据纵向件组件20的具体应用定向在空间上的各个方向。由于各侧都平行于主弯曲载荷的方向延伸，所以第一侧34和第二侧36可以比下侧38和上侧40宽。
[0014]本文提到“平行”时，包括不是精确平行但接近平行的元件。例如，大致为矩形形状的内纵向件22和外纵向件24的形状可以略微是梯形的，侧壁34，36，42，44倾斜到约与由第一横轴线30和纵轴线28限定的平面成10度的角度。因此，本文使用的术语“平行”也包括与精确平行有约10度的夹角。
[0015]外纵向件24有第一侧42和第二侧44，这两侧都平行于由第一横轴线30和纵轴线28限定的平面延伸。外纵向件24还有下侧46和上侧48，这两侧都平行于由第二横轴线32和纵轴线28限定的平面延伸。第一侧42包括第一侧焊接孔50，第二侧44包括第二侧焊接孔52。因此，这两个孔50，52都在平行于主弯曲方向延伸的侧边内。孔50，52可以是圆形的，卵形的，椭圆的，或其它几何学上平滑的形状。也可以用带拐角的方形或其它形状，但是由于在这些形状的拐角可能形成应力集中，所以不希望使用带拐角的形状。孔50，52在重叠区54中延伸，在重叠区，内纵向件22和外纵向件24重叠。同样，孔50，52优选大小和形状都相同，但也不要求必须相同。
[0016]第一侧孔焊缝56绕第一侧焊接孔50的外周(只显示了焊缝的一部分)延伸，第二侧孔焊缝58绕第二侧焊接孔52的外周(只显示了焊缝的一部分)延伸。焊缝56，58将外纵向件24固定到内纵向件22。
[0017]外纵向件24的下侧46可以有孔，如下部槽60；上侧48可以有孔，如上部槽62。下部槽的焊缝64绕下部槽62的外周延伸(只显示了一部分焊缝)，上部槽焊缝66绕上部槽62的外周延伸(只显示了一部分焊缝)。焊缝64，66也将外纵向件24固定到内纵向件22。所采用的焊接可以是例如角焊或塞焊。
[0018]通过将内纵向件22可伸缩地滑入外纵向件24中，直到两个纵向件22，24重叠到一期望量(限定重叠区54)，纵向件组件20可以被组装。焊接操作分别绕第一侧焊接孔50和第二侧焊接孔52的外周形成第一侧孔焊缝56和第二则孔焊缝58。焊接操作还分别绕下部槽60和上部槽62的外周形成下部槽焊缝64和上部槽焊缝66。两个纵向件22，24于是在纵向件接头26处被固定在一起。
[0019]有纵向件接头26时，随着主载荷被向下加载到纵向件组件20上，接头26将部件22，24中的拉/压载荷转移成在第一侧34，42之间转移的剪切载荷，及在第二侧36，44之间转移的剪切载荷中。剪切载荷转移是有优势的，原因是载荷转移是出现在纵向件22，24的稳定母材中的，其中应力集中以及裂缝产生得很少。下部槽60的焊缝64和上部槽62的焊缝66也可以辅助转移部件22，24之间的载荷。两个部件22，24的重叠区54中的表面接触可以承载任何扭转载荷。
[0020]图3图解说明了第二实施例。由于此实施例类似于第一实施例，所以类似元件仍使用类似元件编号，不过采用的是100加上编号的形式。在此实施例中，外纵向件124第一侧142中的第一侧焊接孔150和外纵向件124第二侧144中的第二侧焊接孔(在这个实施例中没有显示)是卵形的，而不是圆形的。但两个焊接孔仍然在纵向件接头126的重叠区154内。而且，去掉了上部槽和下部槽。内纵向件122到外纵向件124的组装可以与第一实施例的一样，当然去掉了上部槽和下部槽的焊接操作。
[0021]图4图解说明了第三实施例。此实施例类似于第一实施例，所以类似元件仍使用类似元件编号，不过采用的是200加上编号的形式。在此实施例中，第一侧孔焊缝256和第二侧孔焊缝(在这个实施例中没有显示)以及下部槽焊缝264和上部槽焊缝(在这个实施例中没有显示)用来形成纵向件接头226，从而把内纵向件222固定到外纵向件224。此外，外周焊缝268(只显示了一部分焊缝)绕外纵向件224一端270的一部分或全部外周延伸，将这端270固定到内纵向件222的一些或所有侧234，236，238，240。那么，外周焊缝268可以承载两个部件222，224之间的扭转载荷。
[0022]尽管只在某些实施例中显示了某些特征件，但在其它实施例中也可以用这些特征件。例如，侧焊接孔在第一、第三实施例中可以是卵形的，第一、第二实施例可以包括外周焊缝。同样，重叠区长度、纵向件厚度的变化，增加或去掉槽和槽焊缝，以及其它特征可以被改变以基于希望的加载条件调整接头以达到最佳性能。
[0023]尽管已经详细描述了本发明的某些实施例，但熟悉本发明涉及领域的人员会认识到用各种替代设计和实施例来实施所附权利要求限定的本发明。

Claims (20)

1.一种具有主加载方向的纵向件组件，包括：
具有箱形截面形状的内纵向件，其包括第一侧和相对的第二侧，第二侧平行于所述第一侧并与第一侧间隔开，所述第一侧和第二侧平行于由纵轴线和主加载方向轴线限定的平面，纵轴线沿所述内纵向件的长度定向，主加载方向轴线平行于主加载方向且垂直于所述纵轴线地延伸，所述内纵向件还包括下侧和上侧，下侧在所述第一侧和第二侧之间延伸，上侧在所述第一侧和第二侧之间延伸并与下侧间隔开；
具有箱子形状的外纵向件，其包括第一外侧和相对的第二外侧，第二外侧平行于所述第一外侧并与第一外侧间隔开，所述第一外侧和第二外侧平行于所述第一侧和第二侧，所述外纵向件包括下部外侧和上部外侧，下部外侧在所述第一外侧和第二外侧之间延伸，上部外侧在所述第一外侧和第二外侧之间延伸并与所述下部外侧间隔开，其中所述内纵向件被可伸缩地接收于所述外纵向件中，以限定重叠区，并且所述第一外侧包括位于所述重叠区中的第一侧焊接孔；和
第一侧孔焊缝，其绕所述第一侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第一侧，从而将所述外纵向件固定到所述内纵向件。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述第二外侧包括位于所述重叠区中的第二侧焊接孔，所述第二侧孔焊缝绕所述第二侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第二侧。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述上部外侧包括上焊接孔，上焊缝绕所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上侧。
4.根据权利要求1所述的组件，其中所述上部外侧包括上焊接孔，上焊缝绕所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上侧。
5.根据权利要求4所述的组件，其中所述下部外侧包括下焊接孔，下焊缝绕所述下焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述下侧。
6.根据权利要求5所述的组件，其中所述外纵向件包括端部，外周焊缝绕该端部的至少一部分延伸，并接合所述内纵向件。
7.根据权利要求1所述的组件，其中所述外纵向件包括端部，外周焊缝绕该端部的至少一部分延伸，并接合所述内纵向件。
8.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一侧焊接孔具有圆形形状。
9.根据权利要求1所述的组件，其中所述第一侧焊接孔具有卵形形状。
10.根据权利要求1所述的组件，其中横轴线被定以为垂直于所述纵轴线和所述主加载方向轴线，所述上侧和所述上部外侧平行于由所述横轴线和所述纵轴线限定的平面，并且其中所述上部外侧包括上焊接孔，并且上焊缝绕所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上侧。
11.一种具有主加载方向的纵向件组件，包括：
具有箱形截面形状的内纵向件，其包括第一侧，相对的第二侧，下侧和上侧，第二侧平行于所述第一侧并与第一侧间隔开，下侧在所述第一侧和第二侧之间延伸，上侧在所述第一侧和第二侧之间延伸并与所述下侧间隔开；
具有箱子形状的外纵向件，其包括第一外侧，相对的第二外侧，下部外侧和上部外侧，第二外侧平行于所述第一外侧并与第一外侧间隔开，下部外侧在所述第一外侧和第二外侧之间延伸，上部外侧在所述第一外侧和第二外侧之间延伸并与所述下部外侧间隔开，所述第一外侧和第二外侧平行于所述第一侧和第二侧，其中所述内纵向件可伸缩地接收于所述外纵向件中，以限定重叠区，并且所述第一外侧包括位于所述重叠区中的第一侧焊接孔，所述第二外侧包括位于所述重叠区中的第二侧焊接孔；
第一侧孔焊缝，其绕所述第一侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第一侧；和
第二侧孔焊缝，其绕所述第二侧焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第二侧。
12.根据权利要求11所述的组件，其中所述下部外侧包括下焊接孔，下焊缝绕所述下焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述下侧。
13.根据权利要求12所述的组件，其中所述上部外侧包括上焊接孔，上焊缝绕所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上侧。
14.根据权利要求11所述的组件，其中所述外纵向件包括端部，外周焊缝绕所述端部的至少一部分延伸，并接合所述内纵向件。
15.根据权利要求11所述的组件，其中所述第一侧焊接孔和第二侧焊接孔大小和形状都相同。
16.一种在箱形截面的纵向件和箱形截面的外纵向件之间形成纵向件接头的方法，该方法包括以下步骤：
在所述外纵向件的第一侧形成第一侧焊接孔，所述第一侧平行于由纵轴线和主加载方向轴线限定的平面，纵轴线沿所述内纵向件的长度定向，主加载方向轴线平行于主加载方向且垂直于所述纵轴线延伸；
在所述外纵向件的第二侧形成第二侧焊接孔，所述第二侧平行于所述第一侧并与第一侧间隔开；
将所述内纵向件可伸缩地插入所述外纵向件中，产生重叠区，其中所述内纵向件的第一内侧邻近所述第一侧焊接孔，所述内纵向件的第二内侧邻近所述第二侧焊接孔；
将所述第一侧焊接孔的至少一部分外周焊接到所述第一内侧；和
将所述第二侧焊接孔的至少一部分外周焊接到所述第二内侧。
17.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：
在所述外纵向件的下侧形成下部孔，其中所述下侧在所述第一侧和第二侧之间延伸；和
将所述下部孔的至少一部分外周焊接到所述内纵向件的下部内侧。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：
在所述外纵向件的上侧形成上部孔，其中所述上侧在所述第一侧和第二侧之间延伸并与所述下侧间隔开；和
将所述上部孔的至少一部分外周焊接到所述内纵向件的上部内侧内侧。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：将所述外纵向件的至少一部分端部焊接到所述第一内侧和所述第二内侧中的至少一个。
20.根据权利要求16所述的方法，所述第一侧焊接孔和所述第二侧焊接孔成形为大小和形状都相同。
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