CN109649493B - 异种材料接合构造体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种异种材料接合构造体,与以往相比,其能够实现铁制部件的轻量化、摩擦搅拌接合成本降低、耐腐蚀可靠性提高。副车架构造体(10)将沿着车辆前后方向的车架前部(12)和车架后部(14)连结构成,车架前部(12)具有比车架后部(14)高的强度,使副车架的强度局部改变,车架前部(12)由实施了电镀的合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)构成,车架后部(14)的后横向板(24)由实施了电镀的熔融镀锌钢板(GI钢板)构成,压铸铝的后横梁(22)与熔融镀锌钢板(GI钢板)的后横向板24通过摩擦搅拌接合而接合为一体。
Description
技术领域
本发明涉及将作为异种材料的铁制部件和铝制部件摩擦搅拌接合而构成的异种材料接合构造体。
背景技术
例如,在专利文献1中公开了一种包括探头和支架的摩擦搅拌接合用工具。摩擦搅拌接合法是指,使探头的顶端具有的销部高速旋转,利用在销部与被接合材料之间产生的摩擦热使被接合材料塑性流动而接合为一体的接合方法。
该摩擦搅拌接合需要由带有销部的探头和保持该探头的支架构成的工具。另外,由于对磨耗了的探头与新的探头进行更换的更换频度升高,因此优选容易针对支架实施探头的更换作业。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2013/027474号小册子
发明内容
然而,在专利文献1中公开了对探头及支架的构造实施改良而能够容易进行探头及支架更换的技术思想。
但是,在专利文献1中,例如,关于减少探头的更换频度、用于满足与铁制部件的部位对应的高强度化的需求及摩擦搅拌接合性改善的被接合材料,没有任何公开或启示。
本发明是鉴于上述问题而提出的,目的在于提供一种异种材料接合构造体,其考虑与要求高强度特性的部位进行摩擦搅拌接合的部位的铁制部件的强度特性、接合性,能够同时实现高强度特性和接合成本降低(摩擦搅拌接合的高速化、接合不良率降低)。
为了实现上述目的,本发明的异种材料接合构造体将作为异种材料的铁制部件与铝制部件通过摩擦搅拌接合而接合为一体构成,其特征在于,所述异种材料接合构造体是搭载于车辆的副车架,所述副车架将沿着车辆前后方向的车架前部与车架后部连结构成,所述车架前部具有比所述车架后部高的强度,使所述副车架的强度局部改变,并且,在所述车架前部与所述车架后部之间,改变所述铁制部件的表面处理。
发明的效果
在本发明中,能够获得与以往相比能够分别实现轻量且高强度特性、摩擦搅拌接合速度高速化、耐腐蚀可靠性提高的异种材料接合构造体。
附图说明
图1示出本发明实施方式的副车架构造体组装于汽车前部的状态的概略立体图。
图2是图1所示的副车架构造体的分解立体图。
图3是表示摩擦搅拌接合部位的副车架构造体的俯视图。
图4A是表示使用接合工具进行摩擦搅拌接合的状态的立体图。
图4B是表示摩擦搅拌接合了的状态的纵剖视图。
图5A是表示铝等的腐蚀电位的关系的图表。
图5B是表示在本实施方式(GI钢板)及对比例(GA钢板)中钢板镀层硬度等的说明图。
图6A是在后横向板的侧端部设有余留部的本实施方式的剖视图。
图6B是在后横向板的侧端部未设置余留部的对比例的剖视图。
图7A是表示图6A所示的余留部的变形例的剖视图。
图7B是表示图6A所示的余留部的变形例的剖视图。
图8是表示摩擦搅拌接合速度与接合工具旋转速度间的关系的特性图。
附图标记说明
10 副车架构造体(异种材料接合构造体)
12 车架前部
14 车架后部
18 侧梁上部(铁制部件)
20 侧梁下部(铁制部件)
22 后横梁(铝制部件)
24 后横向板(铁制部件)
64、64a、64b 余留部
具体实施方式
接下来,参照适当的附图详细说明本发明的实施方式。图1是示出本发明实施方式的副车架构造体组装在汽车前部的状态的概略立体图,图2是图1所示的副车架构造体的分解立体图,图3是表示摩擦搅拌接合部位的副车架构造体的俯视图。并且,在各图中,“前后”表示车辆前后方向,“左右”表示车宽方向(左右方向),“上下”表示车辆上下方向(铅直上下方向)。
如图1所示,本发明实施方式的副车架构造体(副车架、异种材料接合构造体)10配置在车身前部,固定设置在未图示的车身部件(骨架部件),或者利用未图示的悬浮机构以能够悬浮的方式支承设置。在副车架构造体10利用未图示的悬浮机构支承的情况下,具有能够恰当吸收从车身传递的振动的优点。
如图1至图3所示,副车架构造体10由在车辆前后方向分成两部分的车架前部12和车架后部14构成。车架前部12由从车辆后方侧俯视观察时呈倒八字状的钢制中空体构成。车架后部14由俯视观察时呈大致コ字状的轻金属制中空体构成。车架前部12具有比车架后部14高的强度,在本实施方式中,使副车架构造体10的强度局部改变。另外,在车架前部12与车架后部14之间改变钢板的表面处理(镀层)。针对这一点在后文进行详细说明。
车架前部12例如由通过将钢板材冲压成型而形成的冲压成型体构成。车架后部14(后述的后横梁22)例如由通过使在未图示的模具(压铸机)的腔室内熔融的铝或铝合金固化的压铸成形而形成的铝压铸成形体构成。
车架前部12分别配置在沿着车宽方向的两侧,由沿车辆前后方向延伸的左右一对前侧梁16、16构成。
各前侧梁16由侧梁上部18和侧梁下部20构成。侧梁上部18及侧梁下部20分别由合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)形成。
各前侧梁16由分别单独冲压成型的上部侧的侧梁上部18和下部侧的侧梁下部20通过例如电弧焊等以中空体一体地结合。各侧梁上部18及各侧梁下部20使沿着其轴向的车辆前方端部及车辆后方端部之间夹设一组柱环部件21a、21b而紧固为一体。各前侧梁16的轴垂直方向的纵剖面形成为大致矩形状的闭合截面。
车架前部12的车辆后方端部例如借助电弧焊等焊接手段与车架后部14的车辆前方端部(后述的面板连结部44)接合为一体。
并且,在本实施方式中,没有设置悬挂前侧梁16的车辆前方端部的前横梁,而是使前侧梁16的车辆前方端部相互分离地构成。并且,也可以利用未图示的前横梁悬挂前侧梁16的车辆前方端部,即采用所谓的平行交叉构造。
车架后部14构成为将上部侧的后横梁22与下部侧的后横向板24接合为一体。后横梁22例如由铝(铝合金)的压铸成形体形成。另一方面,后横向板24由对熔融镀锌钢板(GI钢板)进行冲压成型得到的冲压成型体形成。该后横梁22及后横向板24如后所述,通过摩擦搅拌接合而接合为一体。
后横梁22由后横梁主体部26、后连结部28和后突出部30一体地构成。后横梁主体部26在俯视观察时呈大致矩形状,沿车宽方向横长延伸。后连结部28从后横梁主体部26的沿车宽方向的两侧朝向车辆前方突出。后突出部30从后横梁主体部26的沿车宽方向的左右两侧部朝向车辆后方突出。
在后横梁主体部26的大致中央部及后述的面板主体部32的大致中央部分别形成有使小径孔部相互重叠而在上下方向贯通的圆形状的贯通孔34(参照图3)。该贯通孔34作为出水孔发挥作用。
如图2所示,在后连结部28的沿车宽方向的左右外侧及后横梁主体部26的沿车宽方向的左右外侧的车辆前方侧的局部,设置有沿大致车辆前后方向延伸的一对前方外侧凸缘部36、36。另外,在后突出部30的沿车宽方向的左右外侧设置有一对后方外侧凸缘部38、38(但是,右侧的后方外侧凸缘部38省略图示)。此外,在后连结部28的沿车宽方向的左右内侧设置有沿大致车辆前后方向延伸的一对前方内侧凸缘部40、40。
另外,如图2及图3所示,在后横梁主体部26的中央部设置有大致长圆状的凹部33。在该凹部33内,在横跨贯通孔34的车宽方向的两侧形成有一对中央被接合部42、42。在后横梁22上,在沿车宽方向的两侧部及其中央部配置有共计8个凸缘部及被接合部。通过将贯通孔34夹在中间设置一对中央被接合部42、42,能够获得作为顶升点的希望的刚性、强度。
如图2所示,后横向板24由与后横梁22大致对应形状构成,由面板主体部32、面板连结部44和面板突出部46一体构成。
在面板连结部44的沿车宽方向的左右外侧及面板主体部32的沿车宽方向的左右外侧的车辆前方侧的局部,设置有沿大致车辆前后方向延伸的一对前方外侧凸缘部48、48。另外,在面板突出部46的沿车宽方向的左右外侧设置有一对后方外侧凸缘部50、50。此外,在面板连结部44的沿车宽方向的左右内侧设置有沿大致车辆前后方向延伸的一对前方内侧凸缘部52、52(但是,左侧的前方内侧凸缘部52省略图示)。另外,在面板主体部32的中央部,在横跨贯通孔34的车宽方向的两侧分别形成有一对中央被接合部54、54。在后横向板24上,在沿车宽方向的两侧部及其中央部配置有共计8个凸缘部及被接合部。
在后横梁22及后横向板24上形成的各凸缘部及被接合部,在使后横梁22与后横向板24沿上下方向重合时,分别配置在上下方向重叠的位置。如后所述,通过将重叠的各凸缘部彼此及各被接合部彼此摩擦搅拌接合,使各凸缘部彼此及各被接合部彼此接合为一体。
并且,如图2所示,在后横梁主体部26上,沿车宽方向以直线状形成有用于搭载未图示的转舵机构的齿条轴的以截面半圆状凹陷的凹部55。
图3中的阴影部分表示车架后部14中的多个摩擦搅拌接合部位。该摩擦搅拌接合部位与分别在沿车宽方向的左右两侧配置的一对左侧摩擦搅拌接合用机器人57a及右侧摩擦搅拌接合用机器人57b对应,具有左侧摩擦搅拌接合部位56和右侧摩擦搅拌接合部位58。
并且,一对左侧摩擦搅拌接合用机器人57a及右侧摩擦搅拌接合用机器人57b,具有能够沿包含相互正交的三个轴(X轴、Y轴、Z轴)的多个轴位移的机械臂60,在机械臂60的顶端连结有接合工具62。关于接合工具62在后文详细说明。
如图3所示,左侧摩擦搅拌接合部位56包括由左内侧凸缘接合部位L1、左中央接合部位L2、左外侧凸缘前方接合部位L3和左外侧凸缘后方接合部位L4构成的四个摩擦搅拌接合部位。
另一方面,右侧摩擦搅拌接合部位58具有由右内侧凸缘接合部位R1、右中央接合部位R2、右外侧凸缘前方接合部位R3和右外侧凸缘后方接合部位R4构成的四个摩擦搅拌接合部位。
左右内侧凸缘接合部位L1、R1通过由后横梁22的一对前方内侧凸缘部40、40和后横向板24的一对前方内侧凸缘部52、52以在上下方向重叠的状态进行摩擦搅拌接合而形成。另外,左右中央接合部位L2、R2通过由后横梁22的一对中央被接合部42、42和后横向板24的一对中央被接合部54、54以上下方向重叠的状态摩擦搅拌接合而形成。
此外,左右外侧凸缘前方接合部位L3、R3通过由后横梁22的一对前方外侧凸缘部36、36和后横向板24的一对前方外侧凸缘部48、48以在上下方向重叠的状态摩擦搅拌接合而形成。另外,左右外侧凸缘后方接合部位L4、R4通过由后横梁22的一对后方外侧凸缘部38、38和后横向板24的一对后方外侧凸缘部50、50以在上下方向重叠的状态摩擦搅拌接合而形成。
左侧摩擦搅拌接合部位56通过左侧摩擦搅拌接合用机器人57a的接合工具62的控制操作,例如按照中央被接合部位L2→后方外侧凸缘接合部位L4→前方内侧凸缘接合部位L1→前方外侧凸缘接合部位L3的顺序摩擦搅拌接合,另一方面,右侧摩擦搅拌接合部位58通过右侧摩擦搅拌接合用机器人57b的接合工具62的控制操作,例如按照前方外侧凸缘接合部位R3→后方外侧凸缘接合部位R4→前方内侧凸缘接合部位R1→中央被接合部位R2的顺序摩擦搅拌接合。
如图6A所示,构成车架后部14的后横梁22的沿车宽方向两侧的侧端部具有余留部64。该余留部64与构成车架后部14的后横梁22的沿车宽方向的两侧的侧端部22a相比向外部延伸。
该余留部64分别设置在后横向板24的一对前方外侧凸缘部48、48和一对前方内侧凸缘部52、52上。后横向板24的各凸缘部与后横梁22的各凸缘部相比沿车宽方向延伸至外侧,形成作为截面大致L字状的余留部64。该余留部64的作用效果在后文详细说明。
本实施方式的副车架构造体10基本上按照上述方式构成,下面对其作用效果进行说明。
图4A是表示使用接合工具进行摩擦搅拌接合的状态的立体图,图4B是表示摩擦搅拌接合了的状态的纵剖视图。
首先,在车架后部14中,对于将由铝合金压铸成形体构成的后横梁22的凸缘部、和由实施了电镀的熔融镀锌钢板(GI钢板)的冲压成型体构成的后横向板24的凸缘部的重叠部位,通过摩擦搅拌接合而接合为一体的工序进行说明。并且,在后横向板24的凸缘部的车宽方向的侧端部设置有截面大致呈L字状的余留部64。
如图4A所示,摩擦搅拌接合所使用的接合工具62包括:圆柱状的转子65,其通过未图示的马达等旋转驱动源绕旋转轴进行旋转驱动;以及接合销(探头)66,其从该转子65的底部中心沿轴向突出。在接合销66与转子65间的环状阶差部分形成有肩部68。
在将后横向板24放置于未图示的夹具台上之后,利用未图示的密封材料涂布机构在后横向板24的凸缘部上表面涂布密封材料70(例如常干型密封材料)。在使后横梁22覆盖在涂布有密封材料70的后横向板24的上表面之后,使用未图示的夹具机构夹紧在该上下方向重叠的后横梁22及后横向板24。
接下来,使所述接合工具62从上方下降,使后横梁22及后横向板24的凸缘部彼此摩擦搅拌接合。并且,在各凸缘部彼此的下侧设置有夹具72,该夹具72用于支持通过该接合工具62赋予各凸缘部的加压力(参照图4B)。
使转子65及接合销66以一体旋转的状态逐渐接近后横梁22的上表面,利用加压力(按压力)使接合销66的顶端部与后横梁22的上表面抵接并旋转进入,从而形成塑性流动区域。
此外,使转子65及接合销66一边一体旋转一边加压进入,使接合销66沿铅直向下方向插入,直至转子65的肩部68与后横梁22的上表面抵接。通过使接合销66的顶端旋转进入直至与后横向板24的上表面抵接,从而使在后横梁22上产生的塑性流动区域塑性流动,使后横向板24的钢板新生表面露出,与后横梁22固相接合。
通过按照上述方式保持接合销66的顶端与后横向板24的上表面抵接的状态,并操作机械臂60使转子65及接合销66一体位移,从而形成摩擦搅拌接合部位。
以下对摩擦搅拌接合部位进行详细说明。
图4B是表示将作为铝合金部件的后横梁22与实施了电镀的熔融镀锌钢板(GI钢板)24借助摩擦搅拌接合部74(参照网点部分)一体化了的状态的剖视图。
在摩擦搅拌接合部74附近的非接合部A,由于摩擦搅拌接合的热影响等,GI钢板表面的电镀劣化。在非接合间隙部中填充密封材料70,成为利用该密封材料70防止作为腐蚀因子的水和电解质的进入(浸入)的构造。由此,防止非接合间隙部的电位腐蚀发生。
作为在本实施方式中使用的熔融镀锌钢板(GI钢板)的效果,除了摩擦搅拌接合性以外,能够在考虑密封材料70的劣化或充填不良等的情况下,或者考虑成本降低不使用密封材料70的情况下,期待非接合间隙部的耐腐蚀可靠性提高。
下面对摩擦搅拌接合部位的耐腐蚀性进行说明。
图5A是表示铝等的腐蚀电位的关系的图表。并且,在图5A中,“Fe”表示铁,“GA”表示合金化熔融镀锌钢板,“Al”表示铝合金部件,“GI”表示熔融镀锌钢板。
在本实施方式中,作为后横向板24使用熔融镀锌钢板(GI钢板)。与此相对,与例如作为后横向板24使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)的情况比较,在本实施方式中,能够以铝为基准使腐蚀电位变化,抑制针对铝的腐蚀发展。
另外,在本实施方式中,作为后横向板24使用熔融镀锌钢板(GI钢板),从而能够发挥针对铝合金部件的牺牲性保护作用。并且,在作为后横向板24使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)的情况下,无法获得针对铝合金部件的牺牲性保护作用。该“牺牲性保护作用”是指,例如即使在锌镀层产生缺陷而使基底的铁露出的情况下,缺陷周围的锌也比铁先溶解而进行电化学保护从而防止铁的腐蚀的作用。
此外,在夹装在后横梁22与后横向板24之间的密封材料70劣化而水和电解质进入(浸入)的情况下,若腐蚀到达作为铝合金部件的后横梁22,则产生氧化铝(Al+O→Al2O3)。由该铝的氧化引起的体积膨胀产生使上部侧的后横梁22与下部侧的后横向板24剥离的剥离力。在本实施方式中,作为后横向板24能够使用熔融镀锌钢板(GI钢板),从而抑制该剥离力。
图6A是在后横向板的侧端部设置有余留部的本实施方式的剖视图,图6B是没有设置余留部的对比例的剖视图。
在本实施方式中,如图6A所示,在后横向板24的沿车宽方向的两侧的侧端部设置有余留部64。该余留部64与后横梁22的沿车宽方向的两侧的侧端部22a相比,朝向外部以截面大致L字状延伸。通过设置该余留部64,例如,能够抑制锈蚀向摩擦搅拌接合部位发展。假设在没有设置余留部64的情况下,如图6B的对比例所示,在后横向板24的底面侧产生的锈蚀部74进入后横梁22与后横向板24的接合界面(参照图6B的箭头B),使得锈蚀向摩擦搅拌接合部位的发展加快。
在本实施方式中,通过在车架前部12使用高强度的铁制部件,能够实现侧梁的薄板轻量化。即,能够实现承受规定的碰撞载荷并恰当地对朝向车架后部14侧的载荷传递进行控制的轻量侧梁。另外,为了对该碰撞载荷进行控制,对于车架后部14,能够采用使后横梁22与后横向板24的接合部不会在摩擦搅拌接合的作用下剥离分离的构造。
另外,在本实施方式中,局部改变副车架构造体10的铁制部件的强度。即,在摩擦搅拌接合的车架后部14的构造中,对于后横向板24的要求特性,与部件强度相比,部件刚性更为重要。在本实施方式中,从轻量化、低成本的角度出发,与车架前部12相比,对于车架后部14的铁制部件的高强度化的要求减弱。因此,作为车架后部14的铁制部件,能够使用低强度的软钢板。软钢板由于强度低,因此能够减小针对接合工具62(接合销66)的载荷。
图8是表示摩擦搅拌接合速度与接合工具旋转速度间的关系的特性图。
在图8中,“○”表示作为后横向板24使用熔融镀锌钢板(GI钢板)进行摩擦搅拌接合的本实施方式,“●”表示作为后横向板24使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)进行摩擦搅拌接合的对比例。并且,在本实施形成及对比例的任一情况下,摩擦搅拌接合的车架后部14均具有希望的接合强度及希望的品质。另外,GI钢板、GA钢板均使用270级钢板(JIC270、JAC270)。
从图8可知,多个“○”所属的本实施方式的区域使用熔融镀锌钢板(GI钢板),与多个“●”所属的对比例的区域相比,面对纸面时位于右侧的区域。其结果,在使用熔融镀锌钢板(GI钢板)的本实施方式中,与使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)的对比例相比,能够提高摩擦搅拌接合速度。
另外,图5B是表示在本实施方式(GI钢板)及对比例(GA钢板)中在钢板上电镀的镀层的硬度等的说明图。
如图5B所示,对比例的合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)在铝摩擦搅拌时的温度(400~500℃)下,镀层中存在较硬的铁锌合金层(参照图5B中的合金形态及硬度),成为铝合金部件与钢板的摩擦搅拌接合的阻碍要因。另一方面,本实施方式的熔融镀锌钢板(GI钢板)的镀层与GA钢板相比较软,且在摩擦搅拌时的温度(400~500℃)下大致达到融点。由此,本实施方式的熔融镀锌钢板(GI钢板)不会成为摩擦搅拌接合的阻碍要因,能够提高铝合金部件与钢板的接合性。其结果,在本实施方式中,通过改变钢板的表面处理,能够提高铝合金部件与钢板的接合性。
另外,在本实施方式中,由合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)形成构成车架前部12的一对侧梁上部18及侧梁下部20,并且,由熔融镀锌钢板(GI钢板)形成构成车架后部14的后横向板24。铝合金压铸的后横梁22与熔融镀锌钢板(GI钢板)的后横向板24通过摩擦搅拌接合而接合为一体。由此,在本实施方式中,能够实现摩擦搅拌接合速度的高速化。其结果,能够缩短作业时间及降低制造成本。
此外,在本实施方式中,与使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)进行摩擦搅拌接合的情况相比,通过使用融镀锌钢板(GI钢板)进行摩擦搅拌接合,能够降低接合不良率。其结果,在本实施方式中,能够提高作为完成品的未图示的副车架的成品率。
另外,在本实施方式中,与使用合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)进行摩擦搅拌接合的情况相比,通过使用熔融镀锌钢板(GI钢板)进行摩擦搅拌接合,能够提高摩擦搅拌接合部74附近的非接合间隙部的耐腐蚀可靠性。
另外,在本实施方式中,在构成车架后部14的后横向板24(GI钢板)的沿车宽方向的侧端部设置有截面大致L字状的余留部64(参照图6A)。通过设置该余留部64,能够防止锈蚀部74向夹装在后横梁22与后横向板24之间的密封材料70扩散。另外,通过将余留部64设为截面大致L字状,例如能够通过弯曲加工等容易地制造余留部64。
在图7A及图7B中示出该余留部64的变形例。
对于图7A中示出的第1变形例的余留部64a,特点在于与后横梁22的侧端22a相比使后横向板24的侧端沿其延伸方向向外部突出。
对于图7B中示出的第2变形例的余留部64b,特点在于与图6A的余留部64相反地朝向后横梁22侧弯曲。并且,变形例的余留部64a、64b的作用效果与图6A中示出的余留部64相同,因此省略其详细说明。
在本实施方式中,车架前部12将由实施了电镀的合金化熔融镀锌钢板(GA钢板)构成的侧梁上部18及侧梁下部20组合而构成。另一方面,车架后部14构成为将由实施了电镀的熔融镀锌钢板(GI钢板)构成的后横向板24和铝合金压铸的后横梁22通过摩擦搅拌接合而接合为一体。
由此,在本实施方式中,能够分别实现轻量且高强度特性、摩擦搅拌接合速度的高速化及耐腐蚀可靠性提高。
Claims (3)
1.一种异种材料接合构造体,其构成为由作为异种材料的铁制部件和铝制部件通过摩擦搅拌接合而接合为一体,该异种材料接合构造体的特征在于,
所述异种材料接合构造体是搭载于车辆的副车架,
所述副车架由沿着车辆前后方向的车架前部与车架后部连结而构成,
所述车架前部具有比所述车架后部高的强度,
使所述副车架的强度局部改变,并且,在所述车架前部与所述车架后部之间改变所述铁制部件的表面处理,
构成所述车架前部的所述铁制部件由合金化熔融镀锌钢板即GA钢板构成,
构成所述车架后部的所述铁制部件由熔融镀锌钢板即GI钢板构成,
构成所述车架后部的所述熔融镀锌钢板即GI钢板与所述铝制部件通过摩擦搅拌接合而接合为一体。
2.根据权利要求1所述的异种材料接合构造体,其特征在于,
构成所述车架后部的所述熔融镀锌钢板即GI钢板的沿车宽方向的端部具有余留部,
所述余留部与构成所述车架后部的所述铝制部件的沿车宽方向的端部相比向外部延伸。
3.根据权利要求1所述的异种材料接合构造体,其特征在于,
所述车架前部由所述合金化熔融镀锌钢板即GA钢板所构成的多个所述铁制部件组合而构成,
所述车架后部构成为,将由所述熔融镀锌钢板即GI钢板构成的所述铁制部件与所述铝制部件通过摩擦搅拌接合而接合为一体。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101636308A (zh) * | 2007-04-19 | 2010-01-27 | 奥迪股份公司 | 用于汽车的车身构件 |
DE102009041703A1 (de) * | 2009-09-16 | 2010-04-29 | Daimler Ag | Karosseriebauteil und Karosserie |
JP5117546B2 (ja) * | 2010-07-15 | 2013-01-16 | 本田技研工業株式会社 | 自動車用構造体 |
CN103237713A (zh) * | 2010-12-06 | 2013-08-07 | 本田技研工业株式会社 | 副框架结构体 |
CN104816759A (zh) * | 2014-02-03 | 2015-08-05 | 德国汽车工程技术有限公司 | 机动车副车架,尤其前桥副车架及具有这种副车架的车身 |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101636308A (zh) * | 2007-04-19 | 2010-01-27 | 奥迪股份公司 | 用于汽车的车身构件 |
DE102009041703A1 (de) * | 2009-09-16 | 2010-04-29 | Daimler Ag | Karosseriebauteil und Karosserie |
JP5117546B2 (ja) * | 2010-07-15 | 2013-01-16 | 本田技研工業株式会社 | 自動車用構造体 |
CN103237713A (zh) * | 2010-12-06 | 2013-08-07 | 本田技研工业株式会社 | 副框架结构体 |
CN104816759A (zh) * | 2014-02-03 | 2015-08-05 | 德国汽车工程技术有限公司 | 机动车副车架,尤其前桥副车架及具有这种副车架的车身 |
CN107021135A (zh) * | 2015-11-09 | 2017-08-08 | 奇昊汽车德国有限责任公司 | 具有副车架和缓冲结构的用于机动车的组件 |
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