專(zhuān)利名稱(chēng)：具有接頭的縱向件組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及縱向件的組裝，更具體地涉及用來(lái)附連兩
個(gè)箱形截面形狀的縱向件的接頭。
背景技術(shù)：
各種形狀的縱向件被用作車(chē)架中的車(chē)架組件?？v向件的截 面可以是I形梁截面，C形截面，圓形截面或箱形截面。對(duì)于一些應(yīng) 用，箱形截面部件可能是有優(yōu)勢(shì)的。箱形截面部件一般為矩形橫截面。 希望提供一種將縱向件與這些箱形截面形狀部件連接起來(lái)的魯棒方 法。 一些方法采用將兩個(gè)箱形截面部件的周?chē)附釉谝黄?，而另外?些方法采用鉚釘接合。然而，這兩類(lèi)方法在有效地產(chǎn)生將兩個(gè)箱形截 面部件固定在一起的魯棒接頭方面都不是完全令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
—個(gè)實(shí)施例 -提供了 一種具有主加載方向的縱向件組件，該 組件包括內(nèi)縱向件和外縱向件。內(nèi)縱向件具有箱形截面形狀，其包括 第一側(cè)和相對(duì)的第二側(cè)，第二側(cè)平行于第一側(cè)并與第一側(cè)間隔開(kāi)，第 一側(cè)和第二側(cè)平行于由縱軸線和主加載方向軸線限定的平面，縱軸線
-故定向成沿內(nèi)縱向件的長(zhǎng)度方向，主加載方向軸線平4于于主加載方向 地且垂直于縱軸線地延伸。內(nèi)縱向件還包括下側(cè)和上側(cè)，下側(cè)在第一 側(cè)和第二側(cè)之間延伸，上側(cè)在第 一側(cè)和第二側(cè)之間延伸并與下側(cè)間隔 開(kāi)。外縱向件具有箱子形狀，其包括第一外側(cè)和相對(duì)的第二外側(cè)，第 二外側(cè)平行于第一外側(cè)并與第一外側(cè)間隔開(kāi)，第一外側(cè)和第二外側(cè)平 行于第一側(cè)和第二側(cè)，外縱向件包括下部外側(cè)和上部外側(cè)，下部外側(cè) 在第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸，上部外側(cè)在第一外側(cè)和第二外側(cè)之 間延伸并與下部外側(cè)間隔開(kāi)。內(nèi)縱向件被可伸縮地接收于外縱向件 中，從而限定或形成重疊區(qū)，并且第一外側(cè)包括位于重疊區(qū)中的第一 側(cè)焊接孔。第一側(cè)孔焊縫繞第一側(cè)焊接孔的至少一部分外周延伸，并 接合第一側(cè)，從而將外縱向件固定到內(nèi)縱向件。第二外側(cè)可包括位于重疊區(qū)中的第二側(cè)焊接孔，第二側(cè)孔焊縫繞第二側(cè)焊接孔的至少 一部 分外周延伸。 —個(gè)實(shí)施例提供了一種具有主加載方向的縱向件組件，該 組件包括內(nèi)縱向件和外縱向件。內(nèi)縱向件具有箱形截面形狀，其包括 第一側(cè)，相對(duì)的第二側(cè)，下側(cè)和上側(cè)，第二側(cè)平行于第一側(cè)并與第一 側(cè)間隔開(kāi)，下側(cè)在第 一 側(cè)和第二側(cè)之間延伸，上側(cè)在第 一 側(cè)和第二側(cè) 之間延伸并與下側(cè)間隔開(kāi)。外縱向件具有箱子形狀，其包括第一外側(cè)， 相對(duì)的第二外側(cè)，下部外側(cè)和上部外側(cè)，第二外側(cè)平行于第一外側(cè)并 與第一外側(cè)間隔開(kāi)，下部外側(cè)在第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸，上部 外側(cè)在第 一 外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸并與下部外側(cè)間隔開(kāi)，第 一 外側(cè) 和第二外側(cè)平行于第一側(cè)和第二側(cè)。內(nèi)縱向件可伸縮地接收于外縱向
件中，以限定重疊區(qū)，第一外側(cè)包括位于重疊區(qū)中的第一側(cè)焊接孔， 第二外側(cè)可包括位于重疊區(qū)中的第二側(cè)焊接孔。第 一側(cè)孔焊縫繞第一 側(cè)焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合第一側(cè)，第二側(cè)孔焊縫繞第 二側(cè)焊接孔的至少 一部分外周延伸，并接合第二側(cè)。 —個(gè)實(shí)施例提供了 一種在箱形截面的內(nèi)縱向件和箱形截面 的外縱向件之間形成縱向件接頭的方法，該方法包括以下步驟在外 縱向件的第 一 側(cè)形成第 一 側(cè)焊接孔，第 一 側(cè)平行于由縱軸線和主加載 方向軸線限定的平面，縱軸線被定向成沿內(nèi)縱向件的長(zhǎng)度方向，主加 載方向軸線平行于主加載方向且垂直于縱軸線地延伸；在外縱向件的 第二側(cè)形成第二側(cè)焊接孔，第二側(cè)平行于第 一側(cè)并與第 一側(cè)間隔開(kāi)； 將內(nèi)縱向件可伸縮地插入外縱向件中，產(chǎn)生重疊區(qū)，其中內(nèi)縱向件的 第 一 內(nèi)側(cè)鄰近第 一 側(cè)焊接孔，內(nèi)縱向件的第二內(nèi)側(cè)鄰近第二側(cè)焊接 孔；將第一側(cè)焊接孔的至少一部分外周焊接到第一內(nèi)側(cè)；和將第二側(cè) 焊接孔的至少 一部分外周焊接到第二內(nèi)側(cè)。實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)將縱向件中的拉壓載荷轉(zhuǎn)移為側(cè)壁中 平行于主彎曲方向的剪切載荷，剪切載荷會(huì)在箱形截面形狀部件的穩(wěn) 定母材中轉(zhuǎn)移，從而減少應(yīng)力集中和裂縫的產(chǎn)生。因此，可獲得一種
相對(duì)簡(jiǎn)單的魯棒方法來(lái)連接縱向箱形截面部件。


圖l是縱向件組件的透視圖。
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圖2是類(lèi)似于圖1的視圖，但顯示方向不同。
圖3是類(lèi)似于圖l的視圖，但示出了第二實(shí)施例。 [OOIO]圖4是類(lèi)似于圖1的視圖，但示出了第三實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式參考圖1-2，顯示了總體上標(biāo)示為20的縱向件組件。縱向 件組件20可以用在例如車(chē)輛的車(chē)架(未示出)中。縱向件組件包括 內(nèi)縱向件22和外縱向件24，它們?cè)诳v向件接頭26處被連接在一起。 內(nèi)縱向件22和外縱向件24兩者都是箱形截面部件，也就是說(shuō)它們的 橫截面區(qū)域大致是矩形?？v向件組件20的特征可以由相對(duì)于組件20延伸的軸線限 定。縱軸線28沿縱向件22, 24的長(zhǎng)度延伸。第一橫向主加載方向軸 線30大致正交于縱軸線28延伸，并被定向成平行于主彎曲方向。主 彎曲方向是使用時(shí)在縱向件組件20中引入主彎曲載荷的方向。第二 橫軸線32大致正交于第一組兩個(gè)軸線28, 30定向。內(nèi)縱向件22的形狀與外縱向件24的形狀是互補(bǔ)的，并小 于外縱向件，這使內(nèi)縱向件可以伸縮地滑入外縱向件24中。內(nèi)縱向 件22具有第一側(cè)34和第二側(cè)36,這兩側(cè)都平行于由第一橫軸線30 和縱軸線28限定的平面延伸，內(nèi)縱向件22還具有下側(cè)38和上側(cè)40， 這兩側(cè)都平行于由第二橫軸線32和縱軸線28限定的平面延伸。本文 使用的術(shù)語(yǔ)"上/上部"和"下/下部"僅僅是針對(duì)附圖而言的，部件 22， 24和主彎曲方向可以根據(jù)縱向件組件20的具體應(yīng)用定向在空間 上的各個(gè)方向。由于各側(cè)都平行于主彎曲載荷的方向延伸，所以第一 側(cè)34和第二側(cè)36可以比下側(cè)38和上側(cè)40寬。本文提到"平行"時(shí)，包括不是精確平行但接近平行的元 件。例如，大致為矩形形狀的內(nèi)縱向件22和外縱向件24的形狀可以 略微是梯形的，側(cè)壁34， 36， 42， 44傾斜到約與由第一橫軸線30和 縱軸線28限定的平面成IO度的角度。因此，本文使用的術(shù)語(yǔ)"平行" 也包括與精確平行有約IO度的夾角。外縱向件24有第一側(cè)42和第二側(cè)44,這兩側(cè)都平行于由 第一橫軸線30和縱軸線28限定的平面延伸。外縱向件24還有下側(cè) 46和上側(cè)48，這兩側(cè)都平行于由第二橫軸線32和縱軸線28限定的平面延伸。第一側(cè)42包括第一側(cè)焊接孔50,第二側(cè)44包括第二側(cè)焊 <接孔52。因此，這兩個(gè)孔50， 52都在平4亍于主彎曲方向延伸的側(cè)邊 內(nèi)?？?0， 52可以是圓形的，卵形的，橢圓的，或其它幾何學(xué)上平 滑的形狀。也可以用帶拐角的方形或其它形狀，但是由于在這些形狀 的拐角可能形成應(yīng)力集中，所以不希望使用帶拐角的形狀。孔50， 52 在重疊區(qū)54中延伸，在重疊區(qū)，內(nèi)縱向件22和外縱向件24重疊。 同樣，孔50, 52優(yōu)選大小和形狀都相同，但也不要求必須相同。第一側(cè)孔焊縫56繞第一側(cè)焊接孔50的外周(只顯示了焊 縫的一部分)延伸，第二側(cè)孔焊縫58繞第二側(cè)焊接孔52的外周(只 顯示了焊縫的一部分)延伸。焊縫56, 58將外縱向件24固定到內(nèi)縱 向件22。外縱向件24的下側(cè)46可以有孔，如下部槽60;上側(cè)48 可以有孔，如上部槽62。下部槽的焊縫64繞下部槽62的外周延伸(只 顯示了一部分焊縫)，上部槽焊縫66繞上部槽62的外周延伸(只顯 示了一部分焊縫)。焊縫64， 66也將外縱向件24固定到內(nèi)縱向件22。 所采用的焊接可以是例如角焊或塞焊。通過(guò)將內(nèi)縱向件22可伸縮地滑入外縱向件24中，直到兩 個(gè)縱向件22, 24重疊到一期望量(限定重疊區(qū)54)，縱向件組件20 可以被組裝。焊接操作分別繞第一側(cè)焊接孔50和第二側(cè)焊接孔52的 外周形成第一側(cè)孔焊縫56和第二則孔焊縫58。焊接操作還分別繞下 部槽60和上部槽62的外周形成下部槽焊縫64和上部槽焊縫66。兩 個(gè)縱向件22， 24于是在縱向件接頭26處被固定在一起。有縱向件接頭26時(shí)，隨著主載荷被向下加栽到縱向件組件 20上，接頭26將部件22, 24中的拉/壓載荷轉(zhuǎn)移成在第一側(cè)34, 42 之間轉(zhuǎn)移的剪切載荷，及在第二側(cè)36， 44之間轉(zhuǎn)移的剪切載荷中。 剪切載荷轉(zhuǎn)移是有優(yōu)勢(shì)的，原因是載荷轉(zhuǎn)移是出現(xiàn)在縱向件22, 24 的穩(wěn)定母材中的，其中應(yīng)力集中以及裂縫產(chǎn)生得很少。下部槽60的 焊縫64和上部槽62的焊縫66也可以輔助轉(zhuǎn)移部件22， 24之間的載 荷。兩個(gè)部件22, 24的重疊區(qū)54中的表面接觸可以承載任何扭轉(zhuǎn)載 荷。圖3圖解說(shuō)明了第二實(shí)施例。由于此實(shí)施例類(lèi)似于第一實(shí) 施例，所以類(lèi)似元件仍4吏用類(lèi)似元件編號(hào)，不過(guò)采用的是100加上編
9號(hào)的形式。在此實(shí)施例中，外縱向件124第一側(cè)142中的第一側(cè)焊接 孔150和外縱向件124第二側(cè)144中的第二側(cè)焊接孔(在這個(gè)實(shí)施例 中沒(méi)有顯示)是卯形的，而不是圓形的。但兩個(gè)焊接孔仍然在縱向件 接頭126的重疊區(qū)154內(nèi)。而且，去掉了上部槽和下部槽。內(nèi)縱向件 122到外縱向件124的組裝可以與第一實(shí)施例的一樣，當(dāng)然去掉了上 部槽和下部槽的焊接操作。圖4圖解i兌明了第三實(shí)施例。此實(shí)施例類(lèi)似于第一實(shí)施例， 所以類(lèi)似元件仍使用類(lèi)似元件編號(hào)，不過(guò)采用的是200加上編號(hào)的形 式。在此實(shí)施例中，第一側(cè)孔焊縫256和第二側(cè)孔焊縫(在這個(gè)實(shí)施 例中沒(méi)有顯示)以及下部槽焊縫264和上部槽焊縫(在這個(gè)實(shí)施例中 沒(méi)有顯示)用來(lái)形成縱向件接頭226,從而把內(nèi)縱向件222固定到外 縱向件224。此外，外周焊縫268 (只顯示了一部分焊縫)繞外縱向 件224 —端270的一部分或全部外周延伸，將這端270固定到內(nèi)縱向 件222的一些或所有側(cè)234， 236, 238， 240。那么，外周焊縫268可 以承載兩個(gè)部件222, 224之間的扭轉(zhuǎn)載荷。盡管只在某些實(shí)施例中顯示了某些特征件，但在其它實(shí)施 例中也可以用這些特征件。例如，側(cè)焊接孔在第一、第三實(shí)施例中可 以是卵形的，第一、第二實(shí)施例可以包括外周焊縫。同樣，重疊區(qū)長(zhǎng) 度、縱向件厚度的變化，增加或去掉槽和槽焊縫，以及其它特征可以 被改變以基于希望的加載條件調(diào)整接頭以達(dá)到最佳性能。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的某些實(shí)施例，但熟悉本發(fā)明 涉及領(lǐng)域的人員會(huì)認(rèn)識(shí)到用各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例來(lái)實(shí)施所附權(quán)利 要求限定的本發(fā)明。
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權(quán)利要求
1. 一種具有主加載方向的縱向件組件，包括具有箱形截面形狀的內(nèi)縱向件，其包括第一側(cè)和相對(duì)的第二側(cè)，第二側(cè)平行于所述第一側(cè)并與第一側(cè)間隔開(kāi)，所述第一側(cè)和第二側(cè)平行于由縱軸線和主加載方向軸線限定的平面，縱軸線沿所述內(nèi)縱向件的長(zhǎng)度定向，主加載方向軸線平行于主加載方向且垂直于所述縱軸線地延伸，所述內(nèi)縱向件還包括下側(cè)和上側(cè)，下側(cè)在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸，上側(cè)在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸并與下側(cè)間隔開(kāi)；具有箱子形狀的外縱向件，其包括第一外側(cè)和相對(duì)的第二外側(cè)，第二外側(cè)平行于所述第一外側(cè)并與第一外側(cè)間隔開(kāi)，所述第一外側(cè)和第二外側(cè)平行于所述第一側(cè)和第二側(cè)，所述外縱向件包括下部外側(cè)和上部外側(cè)，下部外側(cè)在所述第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸，上部外側(cè)在所述第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸并與所述下部外側(cè)間隔開(kāi)，其中所述內(nèi)縱向件被可伸縮地接收于所述外縱向件中，以限定重疊區(qū)，并且所述第一外側(cè)包括位于所述重疊區(qū)中的第一側(cè)焊接孔；和第一側(cè)孔焊縫，其繞所述第一側(cè)焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第一側(cè)，從而將所述外縱向件固定到所述內(nèi)縱向件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第二外側(cè)包括位于所述 重疊區(qū)中的第二側(cè)焊接孔，所述第二側(cè)孔焊縫繞所述第二側(cè)焊接孔的 至少一部分外周延伸，并接合所述第二側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組件，其中所述上部外側(cè)包括上焊接 孔，上焊縫繞所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述上部外側(cè)包括上焊接 孔，上焊縫繞所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的組件，其中所述下部外側(cè)包括下焊接 孔，下焊縫繞所述下焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述下側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其中所述外縱向件包括端部，外周焊縫繞該端部的至少 一部分延伸，并接合所述內(nèi)縱向件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述外縱向件包括端部，外 周焊縫繞該端部的至少 一部分延伸，并接合所述內(nèi)縱向件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第一側(cè)焊接孔具有圓形 形狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中所述第一側(cè)焊接孔具有卵形 形狀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其中橫軸線被定以為垂直于所 述縱軸線和所述主加載方向軸線，所述上側(cè)和所述上部外側(cè)平^于于由 所述橫軸線和所述縱軸線限定的平面，并且其中所述上部外側(cè)包括上 焊接孔，并且上焊縫繞所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合 所述上側(cè)。
11. 一種具有主加載方向的縱向件組件，包括 具有箱形截面形狀的內(nèi)縱向件，其包括第一側(cè)，相對(duì)的第二側(cè)，下側(cè)和上側(cè)，第二側(cè)平行于所述第一側(cè)并與第一側(cè)間隔開(kāi)，下側(cè)在所 述第 一 側(cè)和第二側(cè)之間延伸，上側(cè)在所述第 一 側(cè)和第二側(cè)之間延伸并 與所述下側(cè)間隔開(kāi)；具有箱子形狀的外縱向件，其包括第一外側(cè)，相對(duì)的第二外側(cè)， 下部外側(cè)和上部外側(cè)，第二外側(cè)平行于所述第一外側(cè)并與第一外側(cè)間 隔開(kāi)，下部外側(cè)在所述第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸，上部外側(cè)在所述第一外側(cè)和第二外側(cè)之間延伸并與所述下部外側(cè)間隔開(kāi)，所述第一 外側(cè)和第二外側(cè)平行于所述第一側(cè)和第二側(cè)，其中所述內(nèi)縱向件可伸 縮地接收于所述外縱向件中，以限定重疊區(qū)，并且所述第一外側(cè)包括 位于所述重疊區(qū)中的第 一 側(cè)焊接孔，所述第二外側(cè)包括位于所述重疊 區(qū)中的第二側(cè)焊接孔；第一側(cè)孔焊縫，其繞所述第一側(cè)焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述第一側(cè)；和第二側(cè)孔焊縫，其繞所述第二側(cè)焊接孔的至少一部分外周延伸， 并接合所述第二側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其中所述下部外側(cè)包括下焊接 孔，下焊縫繞所述下焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述下側(cè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的組件，其中所述上部外側(cè)包括上焊接 孔，上焊縫繞所述上焊接孔的至少一部分外周延伸，并接合所述上側(cè)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其中所述外縱向件包括端部， 外周焊縫繞所述端部的至少 一 部分延伸，并接合所述內(nèi)縱向件。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的組件，其中所述第一側(cè)焊接孔和第二 側(cè)焊接孔大小和形狀都相同。
16. —種在箱形截面的縱向件和箱形截面的外縱向件之間形成縱 向件接頭的方法，該方法包括以下步驟在所述外縱向件的第一側(cè)形成第一側(cè)焊接孔，所述第一側(cè)平行于 由縱軸線和主加載方向軸線限定的平面，縱軸線沿所述內(nèi)縱向件的長(zhǎng) 度定向，主加載方向軸線平行于主加載方向且垂直于所述縱軸線延 伸；在所述外縱向件的第二側(cè)形成第二側(cè)焊接孔，所述第二側(cè)平行于 所述第 一側(cè)并與第 一側(cè)間隔開(kāi)；將所述內(nèi)縱向件可伸縮地插入所述外縱向件中，產(chǎn)生重疊區(qū)，其 中所述內(nèi)縱向件的第 一 內(nèi)側(cè)鄰近所述第 一 側(cè)焊接孔，所述內(nèi)縱向件的 第二內(nèi)側(cè)鄰近所述第二側(cè)焊接孔；將所述第一側(cè)焊接孔的至少一部分外周焊接到所述第一內(nèi)側(cè)；和將所述第二側(cè)焊接孔的至少一部分外周焊接到所述第二內(nèi)側(cè)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在所述外縱向件的下側(cè)形成下部孔，其中所述下側(cè)在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸；和將所述下部孔的至少一部分外周焊接到所述內(nèi)縱向件的下部?jī)?nèi)側(cè)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟 在所述外縱向件的上側(cè)形成上部孔，其中所述上側(cè)在所述第一側(cè)和第二側(cè)之間延伸并與所述下側(cè)間隔開(kāi)；和將所述上部孔的至少 一部分外周焊接到所述內(nèi)縱向件的上部?jī)?nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將所述 外縱向件的至少 一 部分端部焊接到所述第 一 內(nèi)側(cè)和所述第二內(nèi)側(cè)中 的至少一個(gè)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，所述第一側(cè)焊接孔和所述第二 側(cè)焊接孔成形為大小和形狀都相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有接頭的縱向件組件。具體地，提供了一種具有主加載方向的縱向件組件和裝配方法，縱向件組件包括內(nèi)縱向件和外縱向件。內(nèi)縱向件具有箱形截面形狀，包括第一側(cè)和相對(duì)的平行于第一側(cè)的第二側(cè)。外縱向件具有箱子形狀，包括第一外側(cè)和相對(duì)的平行于第一外側(cè)的第二外側(cè)。內(nèi)部件可伸縮地接收于產(chǎn)生重疊區(qū)的外部件中，第一外側(cè)包括第一側(cè)焊接孔，第二外側(cè)包括第二側(cè)焊接孔。第一側(cè)孔焊縫在第一側(cè)焊接孔的周?chē)由?，第二?cè)孔焊縫在第二側(cè)焊接孔的周?chē)由?。第一孔和第二孔平行于主加載方向。
文檔編號(hào)B62D21/02GK101462553SQ20081018441
公開(kāi)日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者D·L·馮諾林, F·伯格, L·V·佩尚斯基, P·V·薩蒂, S·K·麥肯齊 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司