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1、(10)申请公布号 CN 103423257 A (43)申请公布日 2013.12.04 CN 103423257 A *CN103423257A* (21)申请号 201310183460.8 (22)申请日 2013.05.17 13/473,880 2012.05.17 US F16B 5/08(2006.01) F16B 5/10(2006.01) (71)申请人 通用汽车环球科技运作有限责任公 司 地址 美国密歇根州 (72)发明人 S.C. 朗 J.M. 波尔瓦克兹克 P.M. 帕罗 (74)专利代理机构 北京市柳沈律师事务所 11105 代理人 葛青 (54) 发明名称 联结不。
2、同材料的面板的方法和联结结构 (57) 摘要 本发明提供一种将由第一材料制成的第一面 板联结到由第二材料制成的第二面板的方法。所 述方法包括在焊接位置处， 在第二面板中形成第 二面板孔。由第一材料构成的插件被插入第二面 板中的第二面板孔内。插件的至少一部分可安装 在第二面板孔中， 并且尺寸制成对应于第二面板 孔。 第一面板和插件在焊接位置处焊接在一起， 由 此将第一面板和第二面板联结在一起。在一个实 施例中， 第一和第二面板被设置在焊枪的第一和 第二电极之间。施加力来将插件和第一面板夹在 第一和第二电极之间， 并且传送焊接电流。 本发明 还提供一种联结的结构。 (30)优先权数据 (51)In。
3、t.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103423257 A CN 103423257 A *CN103423257A* 1/2 页 2 1. 一种将由第一材料制成的第一面板联结到由第二材料制成的第二面板的方法， 所述 方法包括 ： 在焊接位置处在第二面板中形成第二面板孔 ； 将由第一材料构成的插件插入第二面板中的第二面板孔内， 其中， 插件的至少一部分 能配合在第二面板孔中 ； 和 将第一面板和插件在焊接位置处焊接， 由此将第一面板和第二面板联结。
4、。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 还包括 ： 将第三面板设置在第一和第二面板之间 ； 在第三面板中形成第三通孔， 其中， 所述第三通孔基本上与第二面板孔同轴线地对准， 并且大于所述第二面板孔， 以使插件的至少一部分延伸通过所述通孔。 3. 根据权利要求 1 所述的方法， 还包括在焊接之前通过以下步骤将插件固定在所述第 二面板孔中 ： 沿插件的表面形成斜切边缘 ； 和 在第二面板孔中形成内壁， 该内壁配置成对应于插件的斜切边缘。 4. 一种将由第一材料制成的第一面板联结到由第二材料制成的第二面板的方法， 所述 方法包括 ： 在焊接位置处在第二面板中形成第二面板孔 ； 将由第一材料构成的插。
5、件插入第二面板中的第二面板孔内， 其中， 插件的至少一部分 能配合在第二面板孔中 ； 和 将第一和第二面板分别布置在第一和第二电极之间， 以使第一电极与第一面板接触， 并且第二电极与插件接触 ； 将力施加到第一和第二电极中的至少一个， 所述第一和第二电极中的该至少一个能操 作以将插件和第一面板夹在第一和第二电极之间 ； 和 在第一电极和第二电极之间传送焊接电流。 5. 根据权利要求 4 所述的方法， 还包括 ： 将第三面板设置在第一和第二面板之间 ； 在第三面板中形成第三通孔， 其中， 所述第三通孔基本上与第二面板孔同轴线地对准， 并且大于所述第二面板孔， 以使插件的至少一部分延伸通过所述通孔。
6、。 6. 根据权利要求 4 所述的方法， 还包括 ： 将第四面板设置在第二面板和第二电极之间 ； 在第四面板中形成第四通孔， 其中， 所述第四通孔基本上与所述第二面板孔同轴线地 对准。 7. 根据权利要求 4 所述的方法， 其中， 所述第一材料为金属， 并且所述第二材料是非金 属。 8. 一种不同材料的联结结构， 所述结构包括 ： 第一面板， 由第一材料制成 ； 第二面板， 由第二材料制成并且可操作地连接到第一面板， 所述第二面板在焊接位置 处包括第二面板孔 ； 插件， 设置在第二面板中的第二面板孔内并且配置为对应于所述第二面板孔， 所述插 权 利 要 求 书 CN 103423257 A 2。
7、 2/2 页 3 件由第一材料构成 ； 并且 其中， 第一面板和插件在焊接位置处焊接， 以将第一和第二面板联结。 9. 根据权利要求 8 所述的结构， 其中， 所述第一面板为车顶， 并且所述第二面板为车身 面板。 10. 根据权利要求 8 所述的结构， 其中 ： 第一面板由第一等级的钢构成 ； 插件由第二等级的钢构成 ； 并且 第二面板由非钢构成。 权 利 要 求 书 CN 103423257 A 3 1/4 页 4 联结不同材料的面板的方法和联结结构 技术领域 0001 本发明涉及用于联结不同材料的面板的方法以及包括联结的面板的组件。 背景技术 0002 焊接是通过产生熔合来联结例如金属或热。
8、塑性材料的生产或制造方法， 即两个单 独的装置成为一起、 熔融或熔合为一体的方法。材料通过将待联结在一起的区域液化或塑 化 （例如在没有液化的情况下软化） 来结合， 通常是施加热和/或压力一段时间， 促使液化或 塑化材料的熔合， 并且使熔合的材料冷却， 由此固化结合部。 焊接可用于例如结合两个或多 个工件， 或用于在一个工件上操作来例如修理裂纹或结合构件。 0003 利用电阻的点焊通常用于将类似的金属板彼此结合在一起。但是， 当用于结合不 同的金属面板时， 在结合部处产生脆的金属间化合物。 因此， 不同材料的点焊已经传统地通 过例如螺栓或铆钉等机械紧固件实现。 发明内容 0004 本发明提供一。
9、种将由第一材料制成的第一面板联结到由第二材料制成的第二面 板的方法。孔 （本文称为第二面板孔） 在一个特定的或多个焊接位置处形成在第二面板中。 由第一材料构成的插件被插入第二面板中的第二面板孔内。 插件的至少一部分可安装在第 二面板孔中， 并且尺寸制成对应于第二面板孔。 可采用任何适当类型、 尺寸的插件或将该插 件设置或结合到第二面板孔中的方法。第一面板和插件在焊接位置处焊接在一起， 由此将 第一面板和第二面板联结在一起。该插件可被固定在第二面板孔中， 然后被焊接到第一面 板。替代地， 插件可被附接到第一面板 （其都由第一材料构成） ， 然后被插入第二面板孔中。 0005 在一个实施例中， 第。
10、一和第二面板被设置在焊枪的第一和第二电极之间。紧在点 焊之前， 施加力来将子组件夹在一起。第一和第二电极之间的第一面板和插件接收焊接电 流来完成焊接。在一个实施例中， 第一面板和插件由铝构成， 并且第二面板由钢构成。在另 一个实施例中， 第一面板和插件由金属构成， 并且第二面板由非金属构成。 提供根据上述方 法形成的联结的结构的第一和第二实施例。 0006 在结合附图理解时， 本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所 附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。 附图说明 0007 图 1 是联结的结构的第一实施例的示意性剖视图， 所述联结的结构包括不。
11、同材料 的第一和第二面板， 所述面板使用本文提出的方法联结 ； 0008 图 2 是图 1 中所示的结构的示意性分解视图 ； 0009 图 3 是根据本发明的用于联结图 1 中所示的面板的方法的示意性流程图 ; 0010 图 4 是联结的结构的第二实施例的示意性剖视图 ； 和 0011 图 5 是图 4 中所示的结构的示意性分解视图。 说 明 书 CN 103423257 A 4 2/4 页 5 具体实施方式 0012 参照附图， 其中， 整个附图中， 相似的附图标记指代相似的部件， 图 1 是联结的结 构10的剖视图。 图2是联结的结构10的示意性分解视图。 参照图1-2， 联结的结构10包。
12、括 由第一材料构成的第一板或面板 12， 和由第二材料构成的可操作地连接到第一面板 12 的 第二面板 14。参照图 1， 第二面板 14 包括在焊接位置 18 处的第二面板孔 16。参照图 1-2， 插件 20 至少部分地设置在第二面板 14 中的第二面板孔 16 内。插件 20 由与第一面板 12 相同的第一材料构成。插件 20 可具有任何尺寸或形状。如下面所述， 第一面板 12 和插件 20 在焊接位置 18 处焊接， 以将第一和第二面板 12、 14 联结。 0013 现在参照图3中的流程图， 显示了根据本发明的将第一材料的第一面板12联结到 第二材料的第二面板 14 的方法 100。。
13、方法 100 不需要以本文所述的特定顺序应用。而且， 应可理解， 一些步骤可省略。参照图 1-3， 方法 100 开始于步骤 102， 在步骤 102 中， 第二面 板孔 16 形成在第二面板 14 中焊接位置 18 附近。这可通过切割工具或本领域中技术人员 所知的其他方法实现。 0014 参照图 1-3， 在步骤 104 中， 将由第一材料 （与第一面板 12 相同） 构成的插件 20 插 入第二面板 14 中的第二面板孔 16 内。第二面板 14 可包括多个第二面板孔 16， 每一个装入 各自的匹配插件20。 插件20的至少一部分配置为可配合在第二面板孔16中或与第二面板 孔 16 相对应。
14、。例如非限制性示例， 插件 20 可包括第一部分 22 和第二部分 24。在该示例 中， 第一部分 22 尺寸制成与第二面板孔 16 相对应。插件 20 的第一部分 22 的宽度 26 和高 度 30 配置为与第二面板孔 16 的宽度 28 和高度 32 相匹配。第二部分 24 可配置为比第一 部分 22 更宽， 以将插件 20 保持在第二面板孔 16 中， 换句话说， 防止插件 20 通过第二面板 孔 16 掉出。 0015 参照图 1-2， 在步骤 106 中， 插件 20 可固定或保持在第二面板孔 16 中。插件 20 的 尺寸或几何形状或附接到第二面板孔16的方法不限于下面所述。 插件。
15、20可通过在插件20 中包括结构保持部来被固定和保持。例如， 插件 20 中的结构保持部可以是比第一部分 22 （图 2 中所示） 更宽的第二部分 24， 或插件 220 中的斜切边缘 225（图 5 中所示以及下面所 述） 。替代地， 插件 20 可通过使用粘合剂、 冷缩配合、 压装、 热膨胀和冷却、 卷边、 旋转焊接、 摩擦焊接或任何其他适当方法来固定和保持。插件 20 也可通过方法的不同组合来固定或 保持， 例如通过具有结构保持部和被胶合或摩擦焊接两种方法组合。 0016 参照图 1 和 3， 在步骤 108 中， 第一面板 12 在焊接位置 18 处邻近插件 20 放置并且 与插件 2。
16、0 焊接在一起， 由此联结第一和第二面板 12、 14。第一面板 12 和插件 20 在焊接位 置 18 处的焊接可通过子步骤 110、 112 和 114 实现。 0017 参照图 1 和 3， 在步骤 110 中， 第一和第二面板 12、 14 布置在焊枪 50（显示了其一 部分） 的第一和第二电极 46、 48 之间， 以使电极 48 中的一个与插件 20 接触， 并且另一个电 极 46 与第一面板 12 接触。参照图 1 和 3， 在步骤 112 中， 力施加到第一和第二电极 46、 48 中的至少一个， 第一和第二电极 46、 48 中的该至少一个可操作来将插件 20 和第一面板 1。
17、2 夹在第一和第二电极 46、 48 之间。焊枪 50 可由电源 52 驱动和控制， 电源 52 可以是电、 化 学或任何其他类型。 0018 参照图 2， 第一面板 12 限定相对的第一和第二表面 34、 36。参照图 2， 第二面板 14 说 明 书 CN 103423257 A 5 3/4 页 6 限定相对的第一和第二表面 38、 40， 插件 20 限定相对的第一和第二表面 42、 44。在所示的 实施例中， 当插件20被设置在第二面板14中的第二面板孔16内时， 插件20的第二表面44 邻接第一面板 12 的第一表面 34。参照图 2， 在所示的实施例中， 第一电极 46 与第一面板。
18、 12 的第二表面 36 接触， 并且第二电极 48 与插件 20 的第一表面 42 接触。 0019 参照图1和3， 在步骤114中， 焊接电流传送在第一和第二电极46、 48之间， 其中焊 枪 50 由电源 52 驱动。第一和第二电极 46、 48 可将焊接电流集中在点 54 中， 并且同时将第 一面板 12 和插件 20 夹在一起。将足够大的焊接电流传送通过点 54 将使第一面板 12 和插 件20在点54处熔合， 以形成焊接部。 焊接电流在充分短的时间内传送到点54， 以允许焊接 进行而没有过多加热联结的结构 10 的其余部分。传送到点 54 的热或能量的大小由第一和 第二电极 46、。
19、 48 之间的电阻和焊接电流的大小和持续时间决定。能量大小被选择以与插件 20和第一面板12的材料性能、 其厚度和所用的电极的类型匹配。 替代地， 第一面板12和插 件 20 可使用本领域中技术人员所知的另一种固态焊接技术焊接。插件 20 及第一和第二面 板 12、 14 可以任何尺寸、 形状或厚度形成。 0020 由于插件20和第一面板12由相同的材料制成， 因此第一和第二电极46、 48 “遇到” 相同的材料， 由此允许有效的点焊。应注意的是， 第一或第二电极 46、 48 没有 “遇到” 第二 面板 14。因而， 第二面板 14 可以是非导电材料。在一个实施例中， 第一面板 12 和插件。
20、 20 由金属构成， 并且第二面板 14 由非金属构成。例如， 第一面板 12 和插件 20 可由钢构成， 并 且第二面板可由玻璃构成。在另一个实施例中， 第一面板 12 和插件 20 由铝构成， 并且第二 面板 14 由钢构成。 0021 联结的结构 210 的第二实施例显示在图 4-5 中。 0022 图 4 是联结的结构 210 的示意性剖视图。图 5 是联结的结构 210 的示意性分解视 图。为了简明， 相似的附图标记用于指代相似的部件。联结的结构 210 可以是车辆的车顶 沟道 211 的部分， 并且包括第一和第二面板 212， 214。第一面板 212 可以是车顶， 第二面板 21。
21、4 可以是车辆上部车身面板。如图 4 中所示， 面板 212、 214 可以任何方式成形， 只要在焊 接位置 218 处具有充分平直的区域， 以进行焊接。 0023 如上面所述， 在图3中示出的方法100中， 并且参照图4-5， 在第二面板214中切割 或形成第二面板孔 216。为了将第一面板 212 联结到第二面板 214， 将由与第一面板 212 相 同材料的插件 220 在焊接位置 218 处插入第二面板孔 216 中。第二面板 214 可包括多个第 二面板孔 216， 其中每一个装入各自的与第二面板孔 216 的尺寸和厚度相匹配的插件 220， 并且以相似的方式焊接。 0024 参照图。
22、 5， 插件 220 可包括第一部分 222 和第二部分 224。参照图 5， 插件 220 的第 一部分 222 可形成有斜切边缘 225， 该斜切边缘 225 配置为将插件 220 保持在第二面板 214 中。第二面板 214 中的第二面板孔 216 可对应于插件 220 的斜切边缘 225 成形。换句话说， 第二面板孔 216 的内轮廓 227 可对应于插件 220 的斜切边缘 225 倾斜或成角度。插件 220 还限定第一表面 242 和第二表面 244。参照图 5， 在所示的实施例中， 第二部分 224 中的外 表面 245 可基本上是直的或垂直于第一表面 242。如上面所说明的， 。
23、插件 220 可以任何尺 寸、 形状或结构形成。 0025 参照图 5， 在所示的实施例中， 当插件 220 被设置在第二面板 214 中的第二面板孔 216 中时， 插件 220 的第一表面 242 邻接第一面板 212 的第二表面 236， 并且通过焊枪 （例如 说 明 书 CN 103423257 A 6 4/4 页 7 图 1 中所示的枪 50） 的第一和第二电极 46、 48 抵靠其挤压。参照图 4-5， 插件 220 的第二表 面 244 可与第二面板 214 的第二表面 240 平齐。在每一个第二面板孔 216 已经插入有各自 相匹配的插件 220 之后， 插件 220 和第一面。
24、板 212 被在点 254 处如上面所述以在图 3 中所 示的方法 100 中被焊接。 0026 参照图 4-5， 第三面板 256 可设置在第一面板 212 和第二面板 214 之间。第三面板 256 可以是车辆内车身面板。参照图 5， 第三面板 256 形成有第三排件 （？ ） 孔 （clearance hole） 258， 其基本上与第二面板孔 216 同轴线地对准， 并且比第二面板孔 216 更大， 以使插 件 220 的至少一部分 （在该情况下第二部分 224） 延伸通过第三通孔 258。参照图 4-5， 第四 面板 260 可设置在第二面板 214 和第二电极 48 之间。第四面板。
25、 260 可以是例如 B 柱面板 的增强面板。 参照图4-5， 第四面板260形成有基本上与第二面板孔216同轴线地对准的第 四通孔 262， 以提供用于第二电极 48 达到插件 220 的入口。替代地， 第四面板 260 可设置在 第一面板 212 和第一电极 46 之间。 0027 因此， 参照图 3， 方法 100 可包括另外的步骤 116， 在步骤 116 中， 第三面板 256 设 置在第一和第二面板 212、 214 之间， 并且第三通孔 258 形成在第三面板 256 中， 其中第三通 孔258基本上与第二面板孔216同轴线地对准并且比第二面板孔216更大， 以使插件220延 伸。
26、通过第三通孔 258。该方法 100 可包括另外的步骤 118， 在步骤 118 中， 第四面板 260 设 置在第二面板 214 和第二电极 48 之间， 并且第四通孔 262 形成在第四面板 260 中， 其基本 上与第二面板孔 216 同轴线地对准， 以提供第二电极 48 到达插件 220 的入口。 0028 虽然该方法 100 可分别被用于图 1-2 和 4-5 中示出的联结的结构 10、 210， 但是该 方法 100 也可用于其他类似的结构。参照图 5， 插件 220 的第一部分 222 的厚度 268 可配置 为与第二面板 214 的厚度 266 相同。参照图 5， 插件 220。
27、 的第二部分 224 的厚度 264 可配置 为与第三面板 256 的厚度 270 相同。 0029 例如非限制性示例， 第一面板 212 和插件 220 可由铝构成， 并且第二面板 241 可由 钢构成。如本领域中技术人员所知的， 钢可使用很多等级。钢为大部分含铁的合金， 并且根 据等级， 通常具有约在 0.2% 和 2.1% 重量百分比之间的碳含量。碳为铁的最常见的合金材 料， 但是可使用多种其他合金元素， 例如锰、 铬、 钒和钨。 改变合金元素的量及其在钢中的存 在形式 （溶质元素， 析出相） 控制所得钢的例如硬度、 塑性和抗拉强度等质量。在参照图 1-2 和 4-5 的一个实施例中， 。
28、第一面板 12、 212 可由第一等级的钢构成， 插件 20、 220 可由第二等 级的钢构成， 并且第二面板 14、 214 可由不是钢的材料 （例如铝） 构成。 0030 如上面所说明的， 方法 100 中的步骤可以不同的顺序应用。例如， 插件 20、 220 可 附接到第一面板 12、 212 （其都由第一材料构成） ， 然后插入第二面板孔 16、 216 中。插件 20、 220 可螺纹连接、 穿入、 冲压凸台、 预焊接、 胶合、 点焊或摩擦焊到第一面板 12、 212。 0031 详细的描述和图或附图是对本发明的支持和描述， 但是本发明的范围仅由权利要 求限定。虽然已经详细描述了实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例， 但是存在 多种可替代设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本发明。 说 明 书 CN 103423257 A 7 1/3 页 8 说 明 书 附 图 CN 103423257 A 8 2/3 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103423257 A 9 3/3 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103423257 A 10 。