连杆、制造这种杆的方法以及包含连杆的航空地板结构 |
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| 申请号 | CN201480034203.0 | 申请日 | 2014-06-03 | 公开(公告)号 | CN105492784A | 公开(公告)日 | 2016-04-13 |
| 申请人 | 哈金森公司; | 发明人 | 迈克尔·戈东; 克里斯提那·冈萨雷斯-巴永; 伯特兰·弗洛伦兹; J-P·西奥齐克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 连杆 、一种包含它的航空地板结构和用于制造该连杆的方法。本发明应用于适于主要对轴向 力 作出反应的连杆，特别是航空领域。连杆(101)包括管状体(102)，管状体具有两个端部和用于将端部连接至相邻结构的两个头部(103)，该管状体适于主要对轴向力作出反应，每个头部包括朝主体展开并在粘合界面(111)中粘合在后者上的端件(105)。根据本发明，连杆包括至少一个第一 密封 垫片 (110)，其径向地安装在主体与每个头部的端件之间并靠着所述管状体与每个头部的所述端件，轴向地朝向粘合界面的内部。通过装配与每个端件 接触 的第一 密封件 和主体相对的端部区域的第一内或外表面，然后在主体上粘合每个端件，通过在主体与每个端件之间轴向地注入和吸入 粘合剂 (111)并轴向地朝向该第一密封垫片外部可以来制造连杆。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种连杆(1、1’、1”、101、201)，该连杆包括管状体(2、2’、2”、102、202)，所述管状体具有两个端部和用于将这些端部连接至相邻结构的两个头部(3、3’、103、203和4)，适于主要对这些结构产生的轴向力作出反应，每个头部包括端件(5、6、5’、13’、13”、105、205)，该端件朝所述管状体展开并在粘合界面(11、111、211)中粘合到后者上，其特征在于，所述连杆包括至少第一密封垫片(10、110、210)，所述至少第一密封垫片径向安装在所述管状体与每个头部的所述端件之间并靠着所述管状体与每个头部的所述端件，轴向地朝向所述粘合界面内部。 |
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| 说明书全文 | 连杆、制造这种杆的方法以及包含连杆的航空地板结构技术领域[0001] 本发明涉及一种连杆、一种结合它的航空地板结构以及用于制造该连杆的的方法。本发明一般应用于适于主要起轴向力作用的连杆，特别是(但不完全)航空领域，该连杆有利地能够构造的并能够由复合材料制成。 背景技术[0002] 用于起轴向力作用的现存复合连杆通常具有细长形状，该形状设置有中央主体，其两头带有展开端件，展开端件以用于连接至结构、尤其产生牵引-压紧力的端部收尾，通常通过利用这些端部安装的各自连接轴线来完成连接。 [0004] 该文献中描述的连杆具有相对高质量和高制造成本的弊端，尤其由于用于它们装配所需的插入件。 [0005] 更一般地，此时已知复合连杆的一个主要弊端在于它们的高质量，这一方面与所用工艺方法有关，通常树脂传递成型(RTM)或使用囊袋的预浸压缩成型，另一方面与这些连杆的强化有关，上述强化用于给它们相对于冲击和任何制造缺陷的足够强度，因为容许损坏和制造缺陷是复合部件明确所需的特性 发明内容[0006] 本发明的一个目的在于提出一种解决前述弊端的连杆，其包括管状体，所述管状体具有两个端部和用于将这些端部连接至相邻结构的两个头部，适于主要对这些结构产生的轴向力(即牵引压缩力)作出反应(react)，每个头部包括端件，该端件朝所述管状体展开并在粘合界面中粘合到后者上。 [0008] 提到根据本发明的连杆的第一元素位于该连杆的第二元素“轴向地朝向/内部”或“轴向地朝向/外部”的表达指，在本说明书中，该第一元素位于，参考连杆主体的对称纵向轴线，分别地朝向连杆主体内部或外部(即朝向连杆主体中心或朝向头部)。 [0009] 应当注意，该第一密封垫片特别地能够确保连杆主体相对于连接头部持续和平衡地径向活动和径向定位拉挤，在粘合期间的密封同样也是，正如下面将描述的。 [0010] 根据本发明的另一特点，所述第一密封垫片安装在在每个端件的轴向内部端部处的第一凹槽中，所述第一密封垫片是环形的且优选地为O型环。 [0011] 应当注意，根据本发明的连杆能够有利地装配，而不需要在连杆主体上螺丝接合端件，并且在连杆主体与每个端件之间存在中间环形插入件，由此在连杆主体上直接粘合，与前述文件不同。 [0012] 根据本发明的另一优选特点，每个端件包括整体上为截头圆锥形的展开部，该展开部通过整体上为圆柱形的的轴向部朝内部轴向延伸，所述连杆包含轴向地朝向所述第一密封垫片外部的粘合剂的注入和/或吸入装置，所述粘合剂的注入和/或吸入装置能够在每个端件的轴向部上形成所述粘合界面，该粘合剂的粘性在25℃下优选地小于或等于10Pa.s(例如约为1Pa.s)。 [0016] 优选地，所述注入和吸入装置包括：周向间隔开以吸入或注入粘合剂的第一系列孔口；周向间隔开以吸入或注入被注入的粘合剂或穿过所述第一系列孔口吸入的第二系列孔口，，这两个系列彼此轴向分离。 [0017] 仍更优选地，通过大致在所述展开部与所述轴向部之间的接合处的每个端件形成所述第一系列孔口，通过轴向部或者通过面对轴向部的所述管状体形成所述第二系列孔口。 [0018] 仍更优选地，通过轴向地穿透径向面对所述管状体与该端件之间的所述粘合界面的每个端件的第一孔口来形成所述第一系列，通过径向地穿透每个端件的所述轴向部或者所述管状体的第二孔口来形成所述第二系列。 [0019] 根据本发明的第一优选实施例，在所述管状体径向外部所述第二孔口轴向地穿透每个端件的所述轴向部，所述第二孔口通过该轴向部而处于顶部，同时适配在端件中，粘合剂覆盖所述管状体的至少一个径向外表面。 [0020] 根据本发明的第二实施例，在每个端件的轴向部的外部所述第二孔口径向地穿透所述管状体，管状体的每个端部楔入相应端件的轴向凹槽中，该周向凹槽径向向内地由周向部限定且径向向外地由外部周向壁想定，所述外部轴向壁使所述展开部与轴向部平行地延伸越过比该轴向部短的距离，粘合剂覆盖管状体的至少一个径向内表面。 [0021] 根据本发明的另一可选且特别有利特点，连杆可以进一步包括用于将每个端件连接到管状体的至少一个环形第二密封垫片或胶泥，优选地是O型环，所述至少一个环形第二密封垫片或胶泥安装在面对所述轴向部和所述管状体相应端轴向形成的每个端件的第二凹槽中，该第二密封垫片或胶泥径向地安装在管状体的两侧上并轴向地彼此相对，粘合剂覆盖管状体的径向内、外表面。 [0022] 应当注意，优选使用分别在连杆的两个外、内表面施加压力的这些第一、第二O型环能够进一步改善： [0023] -通过真空吸入实现粘合； [0024] -相对于连杆环境保护粘合界面， [0025] -在每个端件中粘合主体，以及 [0026] -通过增大在主体两表面上的该界面处存在的粘合剂表面积来获得粘合界面。 [0027] 根据本发明所述的第一实施例，对于每个端件，所述第二凹槽可以在所述轴向部的径向内部从所述展开部轴向地延伸，所述第二密封垫片或胶泥压迫所述管状体相应端的径向内表面。 [0028] 根据本发明所述的第二实施例，对于每个端件，所述第二凹槽可以在所述轴向部外部径向地延伸越过所述外部轴向壁延伸，所述第二密封垫片或胶泥压迫所述管状体相应端的径向外表面。 [0029] 根据本发明另一特点，例如被拉挤成型的所述管状体可以基于主要包括第一纤维的至少一个层和围绕该第一纤维倾斜地以螺旋方式缠绕的第二缠绕纤维，第一纤维与管状体的对称纵轴轴线平行并用热塑性或热固性基质浸渍金属或非金属的每个端件通过在每个端件上注入树脂而粘合在所述管状体上。 [0030] 应当注意，在其它之间拉挤成型是被认为可以使根据本发明的连杆成形的仅仅一个可能性，已指明，拉挤成型主体具有减轻本发明连杆的显著贡献优点，因为拉挤成型能够有利地在连杆主体的纵向方向上纤维初始定向。 [0031] 也应当注意，使第二缠绕纤维最佳地倾斜能够有利地给予连杆令人满意的耐压碎性和耐冲击性，并且基于需要，可以本质上相同或相对于主体的第一纤维不同。 [0032] 这些整体上单向和轴向内部纤维与主要为了保护第一纤维的这些第二外部缠绕纤维显示特别地有利。 [0033] 可替代地，所述管状体和所述端件可以是基于至少一种热塑性材料，每个端件可以不仅粘合在管状体上，而且通过能够形成每个端件与例如被拉挤成型的管状体之间的机械连接的装配挡块的卷曲件，通过管状体径向相对于对每个端件的永久变形而机械地附接至管状体。 [0034] 根据本发明的另一特点，所述头部中的每个包括用于连接至所述结构的连接端，所述连接端使得所述相应端件朝管状体外部轴向地延伸，其为： [0035] -固定式的，双轭形式的连接端包括两个平行连接壁，两个平行连接壁通过在管状体的中间纵向平面的两侧的端件而一体式地形成，并且分别设有相对的孔口，该相对的孔口设计成被连接至这些结构中的一个的连接销穿透，或者 [0036] -可调式的，连接端包括管状支撑部，该管状支撑部可调地插入端件中并且在端部处具有双轭，该双轭具有在管状体的纵向中间平面的两侧的两个平行连接壁，这些壁分别地设有相对的孔口，相对的孔口设计成被连接至这些结构中的一个的连接销穿透。 [0037] 根据本发明的一种航空地板结构是这样的，它包括至少一个上面限定的连杆。 [0038] 根据本发明的一种用于制造上面限定的连杆的方法，包括以下步骤： [0039] a)装配所述至少一个第一密封垫片，所述至少一个第一密封垫片与所述端件中的每个以及与所述管状体相对的端部区域的第一径向内或外表面相接触，然后[0040] b)通过径向地在管状体和每个端件之间以及轴向地朝该第一密封垫片的外部注入或吸入胶合物来将每个端件粘合在管状体上，粘合剂在25℃下的粘度优选地小于1Pa.s。 [0041] 根据本发明的另一可选特点，该方法可以进一步包括，在步骤a)中，安装至少一个第二密封垫片或胶泥，所述至少一个第二密封垫片或胶泥与每个端件接触，并与与所述第一表面相对的所述管状体的径向外或内第二表面接触，所述第一密封垫片和所述第二密封垫片或胶泥由此径向地安装在管状体的两侧并且面对每个端件的整体上圆柱形的轴向部彼此轴向地相对。 [0042] 根据本发明的另一特点，该方法可以包括，在步骤a)之前，通过所述管状体的拉挤成型来形成管状体，所述管状体可以具有用热塑性或热固性基质浸渍的至少一层纤维的基底，且在步骤b)中，通过注入与每个端件接触的树脂实现粘合。 [0044] 如果连杆主体是复合类型，其纤维浸渍基质可以有利地选择是热固的(例如是基于至少一种环氧树脂)或热塑性(例如基于从聚烯烃、聚酰胺(PA)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚丙烯酰胺(PAI)、聚苯硫醚(PPS)、聚芳醚酮(PAEK)、聚醚砜(PDF)、聚醚酮醚(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)(polyetherketoneketones)和它们的混合物构成的组中选择的至少一种聚合物)。应当注意，对于该热塑性基质，也可以利用多种不同聚合物(例如，分别是极性和非极性的两个热塑性聚合物)与或没有增容剂并可选择地与其他添加剂结合的混合物。非限制性地，可用的纤维(例如)可以是基于碳的。 [0046] 应当注意，其他聚合物和纤维可以用于形成连杆主体，设置成它们为连杆提供耐冲击性和足够能力以对轴向力作出反应。 [0047] 应当注意，特别地由于用于热塑性基质的材料具有自动灭火、低密度、烟气毒性的内在性能并且由于在断裂时的特别高的断裂伸长率，根据本发明的连杆具有改善的耐冲击性、显著提高对相对于已知复合结构连杆这些性能的相同给定值的减轻。 [0048] 由于连杆轴线上的所述第一主要单向纤维受为耐冲击性做贡献的所述第二纤维的外层的保护，根据本发明的连杆由此特别地具有对于对轴向力作出反应的改善机械性能和耐冲击性，这表现出引起连杆上重量节省以获得确定性能。附图说明 [0049] 从阅读本发明的几个示例实施例的以下描述将发现本发明的其他特征、优点和细节，该描述是说明性的并且是非限制性的，参考附图来完成该描述，其中： [0050] 图1是分解的横向图解视图，示出了根据本发明的连杆的装配原则，[0051] 图2是图1连杆的装配图解侧视图， [0052] 图3是根据本发明一个实例的连杆端部区域的局部图解轴向剖视图，未示出密封垫片与粘合界面的结合， [0053] 图4a是根据本发明第二实施例的连杆端部区域的局部图解轴向剖视图，进一步示出了固定式的头部， [0054] 图4b是根据本发明该第二实施例的另一连杆端部区域的局部图解轴向剖视图，进一步示出了可调式的头部， [0055] 图5是带有与图4a相似的固定头部的另一连杆端部区域的同时符合透视关系和轴向剖视的局部视图， [0056] 图6是带有与图4b相似的可调头部的根据本发明的另一连杆端部区域的局部轴向剖视图， [0057] 图7是根据本发明的第一实施例的连杆端部区域的局部图解轴向半剖视图，示出了第一密封垫片和第二密封垫片以及主体与端件之间的粘合界面， [0058] 图8是根据图7的该第一实施例的端件的图解透视图， [0059] 图9是根据本发明的第二实施例的连杆端部区域的局部图解轴向半剖视图，示出了第一密封垫片和第二密封垫片以及主体与端件之间的粘合界面，以及 [0060] 图10是根据图9的该第二实施例的端件的图解透视图。 具体实施方式[0061] 如图1至图3和图4a所示，根据本发明的连杆1包括有利地通过拉挤成型形成的凸面主体2和两个连接件3、4，所述两个连接件有利地使用浸渍技术粘合至该主体，并且被设计成通过两个分别待安装在这些头部3、4中的连接销将连杆1连接至相邻结构。如前所述，当主体2由主要轴向(即，其大部分与连杆1的对称纵向轴线X’X平行)的纤维板层9制成时，主体2可以是复合类型，所述纤维板层9比如为碳纤维，所述碳纤维用例如热塑性或热固性基质浸渍，在第二种情况中所述基质为例如环氧树脂，一种或多种卷绕纤维螺旋缠绕在这些板层上以提供连杆在压碎或冲击方面的坚固性。头部3、4可以例如由金属(例如，铝)或非金属(例如，热塑性或热固性材料)制成。 [0062] 如图3和图4a所示，每个固定式头部3、4形成单件式双轭，其包括朝主体2分叉的端件5、6和使端件5、6轴向向外地延伸的连接端7、8。每个端件5、6包括截头圆锥形的展开部5a和轴向向内地延伸并限定与主体2的装配区域的轴向部5b。每个连接端7、8包括两个平行的平坦壁7a和7b，两个平行的平坦壁在轴线X’X的两侧间隔开并用两个面对孔7c(见图4a)穿通，两个面对孔7c设计成接收连接轴线中的一个。 [0063] 在图4a的实例中，图解地说明了本发明的第二实施例，可以看到，每个固定式头部3、4具有轴向凹槽9(图9中可见)，主体2的两端楔入在轴向凹槽中，插入第一环形密封垫片 10，并且该凹槽轴向地朝向该密封件10的外部，将参考该图9更确切地描述粘合界面11。 [0064] 在图4b的替代方案中，示出了锲入每个端件5'的轴向部5b’的轴向凹槽9的主体2，可以看出，每个可调式头部3'具有截头圆锥形的端件5'，所述端件也朝主体2分叉(diverge)，但并不通过连接端7'单件式地延伸，连接端通过插入端件5'中而被附接。该连接端7'例如包括管状支撑部7a'，管状支撑部7a'可调地插入端件5'中并在端部处具有两个平行的连接壁7b’，两个平行的连接壁7b’处于包含轴线X’X的主体2的中心纵向平面的两侧，这些连接壁7b'分别设置有面对孔7c'，面对孔7c'被连接至这些结构中的一个的连接销穿透。 [0065] 图5和图6分别地示出了由热塑材料制成的连接件1'和1"，带有在主体2'、2"与端件13’、13"之间的粘合界面、与图4b的7'相似的连接端7"(即设有管状支撑部7a"，管状支撑部7a"设置有朝向面对孔7c"的平行连接壁7b")，在图6中连接端7"插入端件13"。该界面与图4b的界面11相似，但也具有应用至主体2'的卷曲件类型14的机械附接部，在其内部已适配了端件13'、13"。应用于主体2'、2"-端件13'、13"装配的该永久变形能够确保粘合和该装配的抗拉强度。 [0066] 图7和图8示出了用于根据本发明的第一实施例的连杆的紧密实现的粘合，其首先包括在每个端件105的轴向内部端部处形成的第一凹槽106中定位第一O型环110(该实例中的每个端件105与相应头部103的固定连接端107单件式地形成，已指定也可以使用根据图4b的可调连接端7')，凹槽106形成在每个端件105的轴向部105b的径向内表面上，并且在图 7的实例中由径向肩部形成。 [0067] 对于粘合操作，为了通过注入(例如)环氧树脂类型并具有低粘性(在25℃下小于1Pa.s)的热活化粘合剂111进行真空吸入，根据本发明的每个端件105包含： [0068] -轴向间隔开以吸入或注入粘合剂111的第一孔口108，第一孔口108形成在展开部105a与轴向部105b之间的接合处，同时轴向地穿透该接合处，并且由此其显现为径向地面对环形间隙，该环形间隙设计成用于接收管状体102与轴向部105b的径向内表面之间的粘合剂111，以及 [0069] -轴向间隔开以吸入或注入被注入的粘合剂111或者吸入到第一孔口108的的第二孔口109，其形成在径向穿过轴向部105b的轴向内部区域的第一密封件110的紧邻的下方处。 [0070] 管状体102导向与第一密封件110接触的端件105内部，以径向地适配在轴向部105b内部，直到管状体102的轴向内部端部紧靠轴向部105b与端件105的截头圆锥形部分 105a之间的接合处为止。然后第一密封件110承靠在管状部102的径向外表面上。 [0071] 为了在更好条件下通过真空吸入执行该粘合，以促进每个端件105中的管状体102的粘合，以改善获得的粘合界面111相对于环境的随后保护并使该界面111的表面积最大化，特别地，可能有利的是在提供图7和图8的端件105设置定位在每个端件105的第二凹槽105b中的环形第二O形环密封件或胶泥120，使得该第二密封件120承靠在与第一密封件110轴向相对的管状体102的相应端的径向内表面上。第二凹槽105d通过一短的轴向部105c从展开部105a轴向地延伸越过一短距离，所述短的轴向部105c在轴向部105b的径向内部并与轴向部105b相对。 [0072] 通过真空吸入进行该粘合之后，粘合剂111覆盖管状体102的外表面以及与每个端件105的轴向部105b相对的内表面，除了第一凹槽106之外，这是因为环形粘合界面111(可具有0.1mm至0.5mm的厚度)的末端在第一密封件110的轴向外部。 [0073] 图9和图10示出了用于根据本发明的第二实施例的连杆201的紧密实施的粘合，其包括首先在每个端件205的轴向内部端部处形成的凹槽206中定位第一O型环210(该实例中的每个端件205和相应头部203的固定连接端207形成为一体件，已指定也可以使用根据图4b的可调连接端7')，凹槽206形成在每个端件205的轴向部205b的径向外表面上，并且在图 9的实例中通过两径向边缘界定。 [0074] 根据该第二实施例的每个端件205包含(见图10)，为了通过利用注入与第一实施例相同的粘合剂211的真空吸入来进行粘合，第一周向间隔开的孔口208以注入或吸入粘合剂211，孔口208形成在展开部205a与轴向部205b之间的接合处，同时轴向地穿透该接合处，并且由此其显现为径向地面对环形间隙，该环形间隙设计成用于接收轴向部205b的径向外表面与管状体202之间的粘合剂211。 [0075] 与前述第一实施例不同，用于吸入或注入所注入的粘合剂211或通过第一孔口208吸入的第二轴向间隔开的孔口202a在这里不是形成在每个端件205处，而是径向地穿过管状体202的轴向内部区域。这些第二孔口202a在第一密封件210(即，轴向地朝向后者的外部)的紧邻下方形成，一旦管状体202已经被导向与第一密封件210接触的每个端件205上，使得能够径向地适配在轴向端205b内部，直到管状体202的轴向内部端部紧靠端件205处的轴向凹槽9底部为止(然后第一密封件210承靠在管状体202的径向内表面上)。轴向凹槽9通过轴向部205b径向限定内部并通过外部轴向壁205c径向地限定外部，外部轴向壁205c使与轴向部205b平行的展开部205a延伸越过比该轴向部205b更短的距离。 [0076] 另外，轴向凹槽9的该短外部轴向壁205c(在其径向内表面)包括接收第二O型环密封件220的凹槽205d，第二O型环密封件220承靠在管状体202相应端的径向外表面上。如前说明的，第一密封件210和第二密封件220的联合使用能够优化管状体202的导向、粘合、粘合界面211和其随后保护。 [0077] 的确，通过真空吸入进行该粘合之后，粘合剂211(其可以具有从0.1mm到0.5mm的厚度)不仅覆盖每个端件205的轴向部205b的外表面(除了凹槽206之外，因为粘合界面211的末端轴向处于第一密封件210外部)和管状体202的内表面，而且覆盖位于第二密封件220下方的管状体202外表面的区域和径向端。换句话说，连续地经由管状体的径向端，粘合剂211在此覆盖管状体202的内、外表面的两个相应的环形区域。 [0078] 应当注意，根据本发明的用于制造连杆的方法不仅能够生产为航空地板设计的连杆，而且能够生产系统或二级结构、设备或家具紧固零件(例如像图4b和图6中所示的)的所有连杆。 |
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