CN102019913B - 操作踏板和搭接焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及操作踏板和搭接焊接方法。操作踏板包括接合部，第一部件和厚度小于第一部件的厚度的第二部件在该接合部彼此搭接并沿第二部件的端缘焊接于彼此，其中，在第一部件中通过使从第二部件的端缘向外突出的突出部分凹入以使得该突出部分从第二部件后退而沿该端缘设置台阶部分；并且第一部件和第二部件在从第二部件的端缘延伸到第一部件的台阶部分的部分被焊接于彼此。

Description

操作踏板和搭接焊接方法

结合引用

2009年9月17日提交的日本专利申请No.2009-216272的公开内容，包括说明书、附图和摘要，通过引用全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种操作踏板，特别涉及包括接合部的操作踏板的改进，两个部件在该接合部彼此搭接并焊接于彼此。

背景技术

已知一种操作踏板，其中具有圆筒形形状的轴衬(boss)设置成贯通踏板臂延伸并被一体焊接到踏板臂上。踏板臂由薄板制成并具有中空结构。操作踏板被支承成可围绕轴衬的中心线枢转。日本专利申请公报No.2007-122610(JP-A-2007-122610)中记载的车辆操作踏板是该操作踏板的示例。在该车辆操作踏板中，由薄板制成并具有中空结构的踏板臂是通过将成对的半体的外周部相互焊接而形成的。每个成对的半体具有通过在车辆宽度方向上分割踏板臂而获得的形状。轴衬布置成贯通通过进行翻边孔成型工艺而设置在各半体中的轴衬安装圆筒部延伸。轴衬被一体固定在轴衬安装圆筒部上。

图7A是说明常规的操作踏板中踏板臂14和轴衬100彼此相接合处的接合部的示例的截面图。图7A是对应于沿图2中的线IIIA-IIIA截取的截面的图。踏板臂14是通过将成对的半体32和34的外周部相互焊接而形成的。成对的半体32和34中的每个均具有通过在车辆宽度方向上分割踏板臂14而获得的形状。因此，踏板臂14由薄板制成并具有中空结构。在半体32和34中分别设有外周凸缘32f和34f。在外周凸缘32f和34f彼此搭接的状态下，外周凸缘32f和34f例如通过电弧焊而一体相互焊接。第一接合部W1(涂黑的区域)是外周凸缘32f和34f相互接合处的接合部。在半体32和34中通过进行翻边孔成型工艺等分别设有具有圆筒形形状的轴衬安装圆筒部32g和34g。具有圆筒形形状的轴衬100布置成延伸穿过轴衬安装圆筒部32g和34g。轴衬100例如通过电弧焊或激光焊被一体固定到轴衬安装圆筒部32g和34g上。第二接合部W2(网状区域)是轴衬安装圆筒部32g和34g与轴衬100相互接合处的接合部。轴衬安装圆筒部32g和34g以及轴衬100在位于围绕中心线O的预定间隔的接合部处不连续地彼此接合。

但是，当轴衬100与轴衬安装圆筒部32g和34g在轴衬100被嵌合在轴衬安装圆筒部32g和34g中并且轴衬100的外周面与轴衬安装圆筒部32g和34g搭接的状态下例如通过等离子电弧焊相互焊接时，由于每个轴衬安装圆筒部32g和34g的厚度(板厚度)小于轴衬100的厚度，所以输入到轴衬100的热趋向于不足，并且输入到轴衬安装圆筒部32g和34g的热趋向于过度。因此，容易出现接合失效。即，输入到轴衬100的热的量需大于输入到轴衬安装圆筒部32g和34g的热的量，以便产生熔池；结果出现问题，例如焊喉厚度由于轴衬圆筒形部分32g和34g中熔化金属的量减小和熔宽的扩大(朝图7B中右侧膨胀)而减小。图7B是示出了放大的图7A的VIIB部分的截面图，其沿逆时针方向旋转了90°。图8是从照片准备的VIIB部分的截面图。接合部在靠近第二接合部W2与半体32的轴衬安装圆筒部32g之间的边界的位置的厚度(焊喉厚度)D变小，因此存在接合强度恶化的可能性。另外，由于输入到轴衬100的热的量变大，所以存在轴衬100中出现热应变的可能性，并且轴衬100的内径可能改变，因此，使用支承轴支承轴衬100的性能可能恶化。

这些问题不仅出现在踏板臂与轴衬之间的接合部中，而且出现在其它接合部中，例如踏板臂与踏板板件之间的接合部。

发明内容

已在这种情况下作出本发明，并且本发明的一个目的是抑制由于当构成操作踏板的两个部件彼此搭接并焊接于彼此时所输入热的量不平衡而出现接合失效和热应变。

上述目的在本发明的第一方面中实现，本发明的第一方面提供一种操作踏板，该操作踏板包括接合部，第一部件和厚度小于第一部件的厚度的第二部件在该接合部彼此搭接并沿第二部件的端缘焊接于彼此，其中(a)在第一部件中通过使从第二部件的端缘向外突出的突出部分凹入以使得该突出部分从第二部件后退而沿该端缘设置有台阶部分；并且(b)第一部件和第二部件在从第二部件的端缘延伸到第一部件的台阶部分的部分焊接于彼此。

上述目的在本发明的第二方面中实现，本发明的第二方面提供根据本发明的第一方面的操作踏板，其中(a)第二部件是由薄板制成并具有中空结构的踏板臂，在该踏板臂中，具有圆筒形形状的轴衬安装圆筒部设置成向外突出；(b)第一部件是具有圆筒形形状的轴衬，该轴衬布置成贯通轴衬安装圆筒部延伸，并被一体焊接在轴衬安装圆筒部上，并且操作踏板被支承成可围绕该轴衬的中心线枢转；并且(c)轴衬的内径在轴衬的整个长度上是恒定的，所述突出部分是从轴衬安装圆筒部向外突出的在轴线方向上的端部，并且所述台阶部分是通过减小所述端部的外径提供的。

上述目的在本发明的第三方面中实现，本发明的第三方面提供一种搭接焊接方法，其中第一部件和厚度小于第一部件的厚度的第二部件彼此搭接并沿第二部件的端缘焊接于彼此，其中(a)通过在第一部件中使从第二部件的端缘向外突出的突出部分凹入以使得该突出部分从第二部件后退而沿该端缘设置台阶部分；并且(b)第一部件和第二部件在从第二部件的端缘延伸到第一部件的台阶部分的部分焊接于彼此。

在该操作踏板中，由于在第一部件中沿第二部件的端缘设置台阶部分，所以可有效并集中地将热输入到从第二部件的端缘延伸到第一部件的台阶部分的部分。因此，可确保预定的焊喉厚度，从而提高接合强度，同时抑制热应变的出现。此外，由于热从设置成与台阶部分连续的突出部分适当释放，所以防止了部件中的熔化区域扩大。这也抑制了焊喉厚度的减小以及第一部件中的热应变。在根据本发明第三方面的搭接焊接方法中，同样可获得基本相同的有利效果。

根据本发明的第二方面，具有圆筒形形状的轴衬设置成贯通由薄板制成且具有中空结构的踏板臂延伸，并且轴衬被一体焊接到踏板臂上。轴衬的内径在轴衬的整个长度上是恒定的，并且台阶部分是通过减小从踏板臂的轴衬安装圆筒部向外突出的在轴线方向上的端部的外径而提供的。可有效并集中地将热输入到从轴衬安装圆筒部延伸到轴衬的台阶部分的部分。另外，由于热从设置成与台阶部分连续的轴衬的端部释放，所以可确保预定的焊喉厚度，从而提高接合强度，同时抑制热应变的出现。

附图说明

本发明的前述和其他目的、特征和优点将从以下参考附图对示例性实施例的描述而变得更加明显，附图中使用同样的标号来代表同样的元件，其中：

图1A和图1B是示出应用了本发明的用于车辆的制动踏板的图，图1A是左侧视图，图1B是正视图；

图2是示出在上端部分的放大的支承部分的图，该支承部分由图1A中的支承轴支承；

图3A和图3B是说明图1A和图1B中的制动踏板中踏板臂和轴衬彼此接合处的接合结构的图，图3A是沿图2中的线IIIA-IIIA截取的截面的放大视图，图3B是示出放大的图3A中的IIIB部分的截面图，其沿逆时针方向旋转90°；

图4是示出在图3B中的第二接合部W2进行焊接之前的状态的截面图；

图5是从照片准备的图3B中示出的部分的截面图；

图6A和图6B是说明本发明的其它实施例的图，对应于图2的左侧视图；

图7A和图7B是说明踏板臂和轴衬彼此接合处的常规接合结构的示例且分别对应于图3A和图3B的图，图7A是对应于沿图2中的线IIIA-IIIA截取的截面的放大视图，图7B是示出放大的图7A中的VIIB部分的截面图，其沿逆时针方向旋转90°；以及

图8是从照片准备的图7B中示出的部分的截面图。

具体实施方式

本发明适合应用于车辆操作踏板，例如，用于行车制动器或驻车制动器的制动踏板，以及加速器踏板。但是，本发明能够应用于不同于车辆操作踏板的操作踏板。第二发明涉及具有圆筒形形状的轴衬通过焊接与由薄板制成且具有中空结构的踏板臂接合的情形。例如，本发明可适用于如下情形：其中踏板板件被焊接在设置在踏板臂的下端部的板件安装板部上，并且踏板板件的厚度大于板件安装板部的厚度。本发明还可应用于包括不同于具有中空结构的踏板臂的踏板臂的操作踏板。此外，本发明可适用于不同于轴衬和踏板板件的部件被一体焊接在踏板臂上的情形。因此，本发明可适用于各种通过焊接构成操作踏板的两个部件而形成的操作踏板。

适合采用这样一种焊接方法，其中通过仅熔化基体材料(第一材料和第二材料)而不使用焊接材料进行焊接，作为将第一部件和第二部件焊接于彼此的焊接方法。例如，可采用为非消耗性电极焊接方法的等离子电弧焊和TIG焊接、激光焊接和电子束焊接。优选第一部件的台阶部分的长度T和第二部件的厚度“t”应当满足关系2.0t≤T，以确保预定的焊喉厚度，从而提高接合强度同时抑制热应变的出现。另外，台阶部分的长度T优选等于或小于3.0t，并且更优选等于或小于2.5t，从而通过从突出部分释放热而防止部件中熔化区域的扩大以及热应变。

优选的是，台阶部分应当形成为沿大致垂直于第二部件的端缘的方向(即，与突出部分的突出方向大致垂直的方向)延伸。但是，台阶部分可从垂直于端缘的方向倾斜例如等于或小于大约30°的角度。在此情形中，倾斜角度被适当地设为处于获得预定焊接质量的范围内。台阶部分例如与第二发明中一样是通过减小突出部分的板厚度(厚度)形成的。但是，台阶部分可以是通过进行弯曲处理、拉延处理、锻造处理等以使第一部件变形使得台阶部分的厚度基本一致而形成的，并具有曲柄形截面。

由薄板制成且具有中空结构的踏板臂可具有各种构造。例如，踏板臂可以是通过将一块钢板等弯曲成圆筒形形状而形成的，或可以是使用方管等形成的。踏板臂可以是通过在半体彼此面对并且在半体的外周部处的凸缘彼此搭接使得凸缘彼此接触的状态下，通过焊接而一体接合由钢板等制成且具有帽形截面的成对半体而形成的。具有中空结构的操作踏板不必是袋状的，亦即，操作踏板的整个周边不必是封闭的。操作踏板的周边的一部分可以是开口的。

第二发明中具有圆筒形形状的轴衬安装圆筒部例如是通过进行翻边孔成型处理而提供的。在轴衬的端部形成的台阶部分例如是通过在其外周面上进行切削处理或进行锻造处理而提供的。但是，可采用其它处理方法来形成台阶部分。在第二发明中，轴衬的内径是恒定的，并且仅轴衬的外径改变。但是，例如，也可改变内径使得厚度基本上恒定。

实施例

下文将参照附图详细描述本发明的实施例。图1A和图1B均为示出了用于车辆的行车制动器的制动踏板10的图。图1A为左侧视图，而图1B为正视图。图2是图1A中的上端部的放大视图。图3A和图3B均为说明制动踏板10中踏板臂14和轴衬16彼此相接合处的接合结构的图，图3A是沿图2中的线IIIA-IIIA截取的截面的放大视图，而图3B是示出了放大的图3A中的IIIB部分的剖面图，其沿逆时针方向旋转90°。制动踏板10对应于根据本发明实施例的操作踏板。制动踏板10包括作为主构件的踏板臂14。一体地固定在踏板臂14的上端部分上的具有圆筒形形状的轴衬16同心地嵌合到支承轴12。因此，操作踏板10被支承成可围绕轴衬16的中心线O枢转。轴衬16的中心线O与支承轴12的轴心基本重合。

形式为板的踏板板件18一体地固定在踏板臂14的下端上。当踏板板件18被驾驶者压下时，制动踏板10沿图1A中顺时针方向围绕支承轴12枢转。制动主缸的推杆22经U形叉24连接到制动踏板10，使得推杆22可围绕大致平行于支承轴12的连接销20的轴线相对枢转。当推杆22由于制动踏板10的枢转而被机械地压向图中左侧时，相应于制动踏板10的下压力产生制动液压压力。推杆22被推动而从制动主缸突出。当已被压下的踏板板件18被松开时，制动踏板10由于推动力而回位，即，沿逆时针方向围绕支承轴16枢转，因此制动踏板10被维持在图1A所示的原始位置。

踏板臂14由薄板制成并具有中空结构。踏板臂14由成对的半体32和34构成，每个半体均具有通过在车辆的宽度方向(即图1B中的左右方向)上将踏板臂14分为两半而获得的形状。每个半体32和34都是通过冲压并弯曲钢板而形成的，并具有大致帽形截面。在半体32和34的帽形截面的开口侧彼此面对并且外周凸缘32f和34f彼此搭接使得外周凸缘32f和34f彼此紧密接触的状态下，外周凸缘32f和34f的外端缘，即沿车辆的前后方向和上下方向延伸的端缘，通过为非消耗性电极焊接法的等离子电弧焊被一体焊接于彼此。外周凸缘32f和34f围绕半体32和34的开口部设置成向外延伸，并彼此平行。在图3A中，第一接合部W1(涂黑的区域)表示外周凸缘32f和34f彼此相接合处的接合部。外周凸缘32f和34f设置在踏板臂14中，不包括位于图3A中的轴衬16的左侧上的上端部分，以及踏板板件18被固定于其上的下端后部，并且外周凸缘32f和34f被一体焊接于彼此。

轴衬安装圆筒部32g和34g设置在成对的半体32和34的上端部分，轴衬16被固定于该轴衬安装圆筒部，如图3A所示。每个具有圆筒形的轴衬安装圆筒部32g和34g设置成通过进行翻边孔成型处理等而向外突出。每个轴衬安装圆筒部32g和34g的内径与轴衬16的外径基本相等。轴衬16被嵌合在轴衬安装圆筒部32g和34g中而贯通轴衬安装圆筒部32g和34g延伸。在轴线方向上的每个端部40a和40b突出预定长度的状态下，轴衬16和轴衬安装圆筒部32g和34g通过为非消耗性电极焊接法的等离子电弧焊在轴衬安装圆筒部32g和34g的嵌合部分(即，在轴衬16和轴衬安装圆筒部32g和34g彼此搭接处的部分)以及在第一接合部W1被一体焊接于彼此。轴衬16的厚度充分大于每个轴衬安装圆筒部32g和34g的厚度(板厚度)。轴衬16的内径在其整个长度上是恒定的。但是，分别从轴衬安装圆筒部32g和34g向外突出的在轴线方向上的每个端部40a和40b的外径例如通过在端部40a和40b的外周上进行切削处理或进行锻造处理而减小。因此，台阶部分42a和42b分别是在与轴衬安装圆筒部32g和34g的端缘的位置基本上相同的位置沿轴衬安装圆筒部32g和34g的端缘设置的。台阶部分42a和42b沿大致垂直于端缘的方向延伸。沿L形角部进行等离子电弧焊，该L形角部分别从轴衬安装圆筒部32g和34g的端缘的外周面延伸到台阶部分42a和42b。在图2以及图3A和图3B中，第二接合部W2(网状区域)表示轴衬安装圆筒部32g和34g接合到轴衬16处的接合部。如从图2明显可见，在该实施例中，在围绕中心线O以相等角度间隔定位的预定的四个部分进行焊接。该预定的四个部分中的每一个在大约45°的角度范围延伸。轴衬16对应于第一部件。踏板臂14对应于第二部件。轴衬的端部40a和40b对应于突出部分。

图4示出了处于进行等离子电弧焊之前的状态下的与图3B所示部分相同的部分。用于进行等离子电弧焊的焊枪44沿从轴衬安装圆筒部32g的端缘的外周面延伸到轴衬16的台阶部分42a的L形角部移动，以将热输入到由点划线示出的目标接合部IVW。在此情形中，由于设置了台阶部分42a，所以可有效并集中地将热输入到轴衬安装圆筒部32g和轴衬16中的目标接合部IVW。因此，可确保预定的焊喉厚度，从而提高接合强度，同时抑制热应变的出现和部件中熔化区域的扩大。图5是从照片准备的与图3B中示出的部分相同的部分的截面图。在该实施例中，焊喉厚度D(参见图3B)与轴衬安装圆筒部32g的原始厚度“t”基本上相等。因此，优选台阶部分42a的长度T应当被设为等于或大于轴衬安装圆筒部32g的厚度“t”的两倍，并等于或小于轴衬安装圆筒部32g的厚度“t”的三倍(即，长度T和厚度“t”应当满足关系2.0t≤T≤3.0t)，以便确保预定的焊喉厚度D同时抑制热应变的出现和部件中熔化区域的扩大。

因此，在根据该实施例的制动踏板10中，具有圆筒形形状的轴衬16设置成贯通由薄板制成且具有中空结构的踏板臂14延伸，并且轴衬16被一体焊接于踏板臂14。台阶部分42a和42b是通过减小轴线方向上的端部40a和40b的外径而提供的，该端部40a和40b分别从踏板臂14的轴衬安装圆筒部32g和34g向外突出。在L形角部上进行等离子电弧焊，该L形角部分别从轴衬安装圆筒部32g和34g的端缘的外周面延伸到台阶部分42a和42b。因此，可有效并集中地将热输入到轴衬安装圆筒部32g和34g以及轴衬16中的目标接合部IVW。因此，可确保预定的焊喉厚度D，从而提高接合强度，同时抑制热应变的出现。此外，端部40a和40b是以端部40a和40b分别与台阶部分42a和42b连续这样的方式分别与台阶部分42a和42b成一体地设置的，并且每个端部40a和40b突出预定长度。因此，热适当地从端部40a和40b释放。因此，可防止部件中熔化区域的扩大。这也抑制了焊喉厚度D的减小，以及轴衬16的内周面中的热应变。

在上述实施例中，踏板臂14和轴衬16在围绕中心线O的四个部分被焊接于彼此。该四个部分中的每一个均在大约45°的角度范围内延伸。但是，如图6A所示，踏板臂14和轴衬16可在关于中心线O对称定位的两个部分被焊接于彼此，并且这两个部分中的每一个均可在大约90°的角度范围内延伸。此外，如图6B所示，踏板臂14和轴衬16可在围绕中心线O的整个圆周上被焊接于彼此。

虽然已参照附图详细描述了本发明的实施例，但这些实施例只是示例，本发明能够以通过基于本领域技术人员的知识改变或修改所述实施例而获得的各种形式来实施。

Claims (3)

1.一种操作踏板，该操作踏板包括接合部，第一部件和厚度小于所述第一部件的厚度的第二部件在所述接合部彼此搭接并且沿所述第二部件的端缘焊接于彼此，其中

在所述第一部件中通过使从所述第二部件的所述端缘向外突出的突出部分凹入以使得所述突出部分从所述第二部件后退而沿所述端缘设置有台阶部分，并且

所述第一部件和所述第二部件沿从所述第二部件的所述端缘的外周面延伸到所述第一部件的所述台阶部分的L形角部被焊接于彼此。

2.根据权利要求1所述的操作踏板，其中，

所述第二部件是由薄板制成且具有中空结构的踏板臂，在该踏板臂中，具有圆筒形形状的轴衬安装圆筒部设置成向外突出；

所述第一部件是具有圆筒形形状的轴衬，该轴衬布置成贯通所述轴衬安装圆筒部延伸，并且被一体焊接于所述轴衬安装圆筒部，所述操作踏板被支承成可围绕该轴衬的中心线枢转；并且

所述轴衬的内径在所述轴衬的整个长度上是恒定的，所述突出部分是从所述轴衬安装圆筒部向外突出的在轴线方向上的端部，并且所述台阶部分是通过减小所述端部的外径而提供的。

3.一种搭接焊接方法，其中第一部件和厚度小于所述第一部件的厚度的第二部件彼此搭接，并且沿所述第二部件的端缘焊接于彼此，其中

在所述第一部件中通过使从所述第二部件的所述端缘向外突出的突出部分凹入以使得所述突出部分从所述第二部件后退而沿所述端缘设置台阶部分；并且

所述第一部件和所述第二部件沿从所述第二部件的所述端缘的外周面延伸到所述第一部件的所述台阶部分的L形角部被焊接于彼此。

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