CN103448834B - 汽车零件连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

汽车零件连接结构包括第一筒状连接件以及第二筒状连接件。第一筒状连接件具有内壁，第二筒状连接件设置于第一筒状连接件内，并具有外壁，且第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁为过盈配合。本发明还涉及汽车零件的连接方法，其将冷却后的第二筒状连接件装配于加热后的第一筒状连接件内，以实现第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁的过盈配合。此汽车零件连接结构简单稳固，汽车零件连接方法步骤简单易操作，有利于有效缩短产品生产周期，并降低生产成本。

Description

汽车零件连接结构及其连接方法

所属技术领域

本发明涉及汽车制造技术领域，且特别涉及一种汽车零件连接结构及其连接方法。

背景技术

多种材料混合结构成为汽车车身轻量化的发展趋势，例如钢/铝结构、钢/复合材料结构、铝/碳纤维复合材料结构等都是汽车车身常见的多种材料混合结构。为了实现不同材料零部件间的连接，常规的点焊、电弧焊、铆接、螺栓连接、胶粘、搅拌摩擦焊、卡扣、微卡扣结构及其混合连接方式等均是可选择的工艺。可是，在采用上述常规的工艺进行不同材料零部件间的连接时，连接材料的性能差异越大，连接工艺就越复杂，相应的加工制造成本也越高，甚至还会导致所连接材料性能的下降。以铝管材与钢管材的连接(例如汽车的铝合金吸能盒与钢质前纵梁的连接)为例，虽然螺栓连接、铆接、粘接或特殊的激光拼焊技术都是目前可选用的连接工艺，但是螺栓连接会增加零件的个数和重量，铆接和粘接的连接强度难以保证，特殊激光拼焊对工艺参数要求较高且焊接成本也较高。因此，不同材料零部件间的连接技术仍是目前制造汽车混合结构车身的重要技术难点之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种汽车零件连接结构，其连接结构简单稳固，便于制作，有利于缩短产品生产周期，并降低生产成本。

本发明的目的另在于，提供一种汽车零件连接方法，其可快速进行汽车筒状零件的连接，步骤简单，能有效缩短产品生产周期，并降低生产成本。

本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

一种汽车零件连接结构，其包括第一筒状连接件以及第二筒状连接件。第一筒状连接件具有内壁，第二筒状连接件设置于第一筒状连接件内，并具有外壁，且第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁为过盈配合。

一种汽车零件的连接方法，其包括以下步骤。首先，提供第一筒状连接件和第二筒状连接件，其中，第一筒状连接件具有内壁，且内壁的装配公差为负，第二筒状连接件具有外壁，且外壁的装配公差为正。然后，进行加热步骤，将第一筒状连接件进行加热。在进行加热步骤的同时，进行冷却步骤，将第二筒状连接件进行冷却。之后，进行装配步骤，将冷却后的该第二筒状连接件装配于加热后的该第一筒状连接件内，以实现第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁的过盈配合。

本发明的有益效果是，本发明的汽车零件连接结构和连接方法是，第一筒状连接件以及第二筒状连接件通过第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁的过盈配合进行连接，即将冷却后的第二筒状连接件置于加热后的第一筒状连接件内，以实现第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁的过盈配合，从而获得第一筒状连接件和第二筒状连接件的连接结构。两个筒状连接件无需其他连接零件即可实现简单稳固的连接结构，符合汽车车身轻量化的发展趋势。而且，汽车零件连接结构的连接方法简单的利用第一筒状连接件以及第二筒状连接件的两种材料的热胀冷缩特性，达到第二筒状连接件的外壁与第一筒状连接件的内壁的紧密的过盈配合，因此，有利于缩短产品生产周期，并降 低生产成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的汽车零件连接方法的流程框图。

图2是本发明一实施例的汽车零件连接结构的第一筒状连接件的结构示意图。

图3是本发明一实施例的汽车零件连接结构的第二筒状连接件的结构示意图。

图4是本发明一实施例的汽车零件连接结构的示意图。

图5本发明另一实施例的汽车零件连接方法的流程框图。

图6是本发明另一实施例的汽车零件连接结构的剖视示意图。

图7是本发明另一实施例的汽车零件连接结构的剖视示意图。

图8是本发明另一实施例的汽车零件连接结构的剖视示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的汽车钢铝连接结构及其连接方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1是本发明一实施例的汽车零件连接方法的流程框图。本实施例的连接方法适用于连接筒状连接件，以形成套筒状连接结构。请参照图1，首先，提供待连接的第一筒状连接件和第二筒状连接件。图2是本发明一实施例的汽车零件连接结构的第一筒状连接件的结构示意图。请参照图2，第一筒状连接件110是筒状结构，其具有内壁112，由内壁112围合形成容置腔114。本实施例中，容置腔114的横截面形状为正八边形，对边宽度D例如是80～160mm。需要注 意的是，容置腔114的横截面形状并不限于正八边形，容置腔114的横截面形状也可以是其他适宜形状例如圆形、正方形或其他多边形等。图3是本发明一实施例的汽车零件连接结构的第二筒状连接件的结构示意图。请参照图3，第二筒状连接件120的形状和尺寸与第一筒状连接件110的容置腔114的形状和尺寸相配合。本实施例中，第二筒状连接件120也是筒状结构，具有外壁122。第二筒状连接件120的外壁122的横截面形状也为正八边形，且尺寸略大于第一筒状连接件110的容置腔114的尺寸，换句话说，第一筒状连接件110的内壁112的尺寸的装配公差为负，而第二筒状连接件120的外壁122的尺寸的装配公差为正，如此一来，当第二筒状连接件120设置于第一筒状连接件110内时，第一筒状连接件110的内壁112与第二筒状连接件120的外壁122呈现过盈配合。此外，第二筒状连接件120的筒腔124内还可设置其他功能性辅助结构125，例如本实施例中的吸能结构，但并不以此为限。

承上述，第一筒状连接件110的材质与第二筒状连接件120的材质是不相同的，特别地，后续由于需要利用第一筒状连接件110的材质与第二筒状连接件120的材质的热胀冷缩特性来进行装配，第一筒状连接件110的材质与第二筒状连接件120的材质是线性膨胀系数不相同的材质。第二筒状连接件120经过冷却后外壁122的尺寸显著减小，而第一筒状连接件110经过加热后内壁112的尺寸显著增加，这样才能将第二筒状连接件120置于第一筒状连接件110的容置腔114内进行间隙装配，随着第一筒状连接件110和第二筒状连接件120的温度趋于一致，第二筒状连接件120的外壁122的尺寸增加且第一筒状连接件110的内壁112的尺寸减小，直至恢复到常温下第二筒状连接件120的外壁122尺寸略大于第一筒状连接件110d的内壁112的尺寸，从而达到紧密的过盈配合。本实施例中，第一筒状连接件110的材质的线性膨胀系数小于第二筒状连接件120的材质的线性膨胀系数。例如，第一筒状连接件110的材质的线性膨胀系数小于等于13×10^-6，且第二筒状连接件120的材质的线性膨胀系数大于等于18×10^-6。较佳地，第一筒状连接件110的材质例如是钢质材料，且第二筒 状连接件120的材质例如是铝合金。

请继续参照图1，然后，对所提供的待连接的第一筒状连接件110进行加热步骤。本实施例中，利用电阻加热的方式对第一筒状连接件110进行加热。当第一筒状连接件110的材质例如是钢质材料时，第一筒状连接件110的加热时间约为3～20min，以将第一筒状连接件110加热至约240～300℃。此时，第一筒状连接件110经过加热后，内壁112的尺寸显著增加，也就是说，容置腔114显著增大。

在对所提供的待连接的第一筒状连接件110进行加热步骤的同时，对所提供的待连接的第二筒状连接件120进行冷却步骤。本实施例中，将第二筒状连接件120置于冷却气氛例如液氮中进行冷却。当第二筒状连接件120的材质例如是铝合金时，第二筒状连接件120的液氮冷却时间约为0.5～5min，以将第二筒状连接件120冷却至约-150℃以下。此时，第二筒状连接件120经过冷却后，外壁122的尺寸显著减小，也就是说，外壁122的尺寸会小于增大后的容置腔114的尺寸。

之后，对冷却后的第一筒状连接件110和加热后的第二筒状连接件120进行装配步骤。具体地，在常温下进行装配时，将冷却后的第二筒状连接件120迅速置于加热后的第一筒状连接件110内。装配结束后，然后随着第一筒状连接件110和第二筒状连接件120的温度趋于一致接近常温，第二筒状连接件120的外壁122的尺寸增加且第一筒状连接件110的内壁112的尺寸减小，直至恢复到常温下第二筒状连接件120的外壁122尺寸略大于第一筒状连接件110的内壁112的尺寸，从而实现第二筒状连接件120的外壁122与第一筒状连接件110的内壁112的过盈配合，进而完成如图4所示的本实施例的汽车零件连接结构100。值得一提的是，整个装配过程需要迅速的进行，通常将冷却后的第二筒状连接件120迅速置于加热后的第一筒状连接件110内的时间以不超过1分钟为宜。第一筒状连接件110和第二筒状连接件120无需其他连接零件即可实现简单稳固的汽车零件连接结构100，有利于节约成本，并符合汽车车身轻量化的 发展趋势。而且，汽车零件连接结构100的连接方法简单的利用第一筒状连接件110以及第二筒状连接件120的两种材料的热胀冷缩特性，达到第二筒状连接件120的外壁122与第一筒状连接件110的内壁112的紧密的过盈配合，因此，有利于缩短产品生产周期，并降低生产成本。

图4是本发明一实施例的汽车零件连接结构的示意图。请参照图4，本实施例中，汽车零件连接结构100是呈套筒状的连接结构，其包括第一筒状连接件110以及设置于第一筒状连接件110内的第二筒状连接件120。第一筒状连接件110是八棱柱筒状结构，其具有内壁112，由内壁112围合形成容置腔114。本实施例中，容置腔114的横截面形状为正八边形。第二筒状连接件120的形状和尺寸与第一筒状连接件110的容置腔114相配合。具体地，本实施例中，第二筒状连接件120也是八棱柱筒状结构，具有外壁122。第二筒状连接件120的外壁122的横截面形状也为正八边形，且尺寸略大于第一筒状连接件110的容置腔114的尺寸，以使第二筒状连接件120设置于第一筒状连接件110内时，第一筒状连接件110的内壁112与第二筒状连接件120的外壁122呈现过盈配合。

图5是本发明另一实施例的汽车零件连接方法的流程框图。请参照图5，为了进一步固定第一筒状连接件110和第二筒状连接件120，本实施例的汽车零件连接方法还包括在对第一筒状连接件110进行加热步骤和对第二筒状连接件120进行冷却步骤之后，在装配第一筒状连接件110和第二筒状连接件120的装配步骤之前，进行涂胶步骤。具体地，在第一筒状连接件110的内壁112或第二筒状连接件120的外壁122涂布粘胶层，再将具有粘胶层的第二筒状连接件120迅速置于第一筒状连接件110内进行装配。装配结束后，然后随着第一筒状连接件110和第二筒状连接件120的温度趋于一致接近常温，第二筒状连接件120的外壁122的尺寸增加且第一筒状连接件110d的内壁112的尺寸减小，直至恢复到常温下第二筒状连接件120的外壁122尺寸略大于第一筒状连接件110的内壁112的尺寸，从而实现第二筒状连接件120的外壁122与第一筒状连接件 110的内壁112的过盈配合。可以理解，在完成的如图6所示的汽车零件连接结构100a中，在第一筒状连接件110的内壁112与第二筒状连接件120的外壁124之间形成有粘胶层105，以通过粘胶层105进一步固定第一筒状连接件110与第二筒状连接件120，从而使得汽车零件连接结构100a具有更高的结合强度。

图7是本发明另一实施例的汽车零件连接结构的剖视示意图。请参照图7，本实施例的汽车零件连接结构100b与汽车零件连接结构100大致相同，二者的不同之处在于，为了进一步固定第一筒状连接件110b和第二筒状连接件120b，第二筒状连接件120b的外壁122b上设置有第一卡固部126b，第一筒状连接件110b的内壁112b上设置有与第一卡固部126b配合的第二卡固部116b。本实施例中，第一卡固部126b为定位销，且第二卡固部116b为与定位销配合的限位孔。可以理解，也可以是第二卡固部116b为定位销，且第一卡固部126b为与定位销配合的限位孔。值得一提的是，汽车零件连接结构100b为中心对称结构时，可优选采用上述方式作进一步固定。

图8是本发明另一实施例的汽车零件连接结构的剖视示意图。请参照图8，本实施例的汽车零件连接结构100c与汽车零件连接结构100大致相同，二者的不同之处在于，为了进一步固定第二筒状连接件120c在第一筒状连接件110c内的预定深度，第一筒状连接件110c的内壁112c上设置有限位部118c。本实施例中，限位部118c例如是由第一筒状连接件110c的内壁112c延伸出的突出部，其与第一筒状连接件110c的内壁112c之间形成与第二筒状连接件120c进入第一筒状连接件110c内一端相配合的卡槽119c。值得一提的是，汽车零件连接结构100c需要限定第二筒状连接件120c在第一筒状连接件110c内的装配深度时，可优选采用上述方式作进一步固定。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的 限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种汽车零件连接结构，其特征在于，其包括：

第一筒状连接件，具有内壁，该内壁围合形成容置腔，该容置腔的横截面形状为多边形，该内壁的装配公差为负；以及

第二筒状连接件，设置于该第一筒状连接件内，并具有外壁，该外壁的横截面形状与该容置腔的横截面形状相同，该外壁的装配公差为正；

该第一筒状连接件的材质是钢质材料，该第二筒状连接件的材质是铝合金，该第一筒状连接件的该内壁在加热至240～300℃后与冷却至-150℃以下的该第二筒状连接件的该外壁装配在一起并回复至常温后过盈配合在一起。

2.根据权利要求1所述的汽车零件连接结构，其特征在于，该第一筒状连接件的材质的线性膨胀系数小于该第二筒状连接件的材质的线性膨胀系数。

3.根据权利要求1所述的汽车零件连接结构，其特征在于，该汽车零件连接结构还包括粘胶层，该粘胶层设置于该第一筒状连接件的该内壁与该第二筒状连接件的该外壁之间。

4.根据权利要求1所述的汽车零件连接结构，其特征在于，该第二筒状连接件的该外壁上设置有第一卡固部，该第一筒状连接件的该内壁上设置有与该第一卡固部配合的第二卡固部。

5.根据权利要求1所述的汽车零件连接结构，其特征在于，该第一筒状连接件的该内壁上设置有限位部。

6.一种汽车零件连接方法，其特征在于，其包括：

提供第一筒状连接件和第二筒状连接件，该第一筒状连接件具有内壁，该内壁围合形成容置腔，该容置腔的横截面形状为多边形，且该内壁的装配公差为负，该第二筒状连接件具有外壁，该外壁的横截面形状与该容置腔的形状相同，且该外壁的装配公差为正，该第一筒状连接件的材质是钢质材料，该第二筒状连接件的材质是铝合金；

进行加热步骤，将该第一筒状连接件加热至240～300℃；

在进行该加热步骤的同时，进行冷却步骤，将该第二筒状连接件冷却至-150℃以下；以及

进行装配步骤，将冷却后的该第二筒状连接件装配于加热后的该第一筒状连接件内，以在回复至常温后实现该第二筒状连接件该外壁与该第一筒状连接件的该内壁的过盈配合。

7.根据权利要求6所述的汽车零件连接方法，其特征在于，该冷却步骤是将该第二筒状连接件置于液氮中进行冷却。

8.根据权利要求6所述的汽车零件连接方法，其特征在于，该汽车零件连接方法还包括：在进行该加热步骤和该冷却步骤之后，在进行该装配步骤之前，进行涂胶步骤，在该第一筒状连接件的该内壁或该第二筒状连接件的该外壁涂布粘胶层。