專利名稱：制造用于諸如飛機起落架結構用搖臂的鉸接結構的臂的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造用于諸如飛機起落架結構用搖臂的鉸接結構的臂的方法。
背景技術：
起落架搖臂采用例如連桿的形式，該連桿在其每一端處具有呈軸承形式的接口和位于其端部之間并采用軛形式的至少另一個(所謂中間的)接口。圖I中示意性示出裝配有這種搖臂的起落架。起落架I包括主腿2，在主腿的下端安裝搖臂4的包括軸承3的前端，從而該搖臂能夠圍繞水平橫向軸線相對于腿樞轉。 起落架的兩個輪5由安裝在搖臂的后端處(即在其后軸承6的水平面處)的橫向軸或輪軸承載，這些輪由此安裝在搖臂的任一側上。以互補方式，減震器7布置在搖臂與起落架的腿之間，減震器7具有緊固到搖臂4的中間軛8的下端和固定到腿的上部分的上端。減震器7的每個端部能夠相對于其所緊固到的部分圍繞水平軸線樞轉。如圖I所示，在著陸過程中，輪5在地面上的反作用趨于致使搖臂的后端升起，抵抗由減震器7施加在中間輒8上的力，這能夠裳減著陸撞擊。因此，在著陸過程中，以及同樣地當飛機在地面上滑行或靜止時，搖臂主要經(jīng)受由在其前端的水平面處的腿、由在其后端的水平面處的輪、以及由在其中間軛的水平面處的彈簧或多或少垂直施加的彎曲力和扭轉力。這些力與飛機的質量具有相同的數(shù)量級，由此搖臂必須具有高機械強度，尤其在其接口的水平面處，即在其前、后軸承的水平面處以及在其中間軛的水平面處。在圖2中，已單獨示出這種搖臂4。搖臂包括沿主方向P延伸的主體9，以及包括所謂前軸承3和后軸承6的兩端。如可從圖2中看到的，主體沿軸線P具有基本上恒定的橫截面并承載中間軛(8)，該中間軛從該主體徑向突出。為了給予這種搖臂期望的高機械強度，以及其相對復雜的形狀，這種搖臂通常通過機加工高強度鋼材來制造。由于其總體形狀的復雜性，通過由復合材料來制造搖臂以實現(xiàn)在該部分的水平面處顯著節(jié)省重量被證明是有問題的。在一種已知方案中，通過首先制造簡單的復合材料連桿來獲得這種復合材料搖臂，該連桿的主體具有基本上恒定的圓形截面。然后圍繞該連桿裝配承載雙軛的軸環(huán)，該軸環(huán)圍繞主體夾緊從而剛性地緊固到該主體。該方案在制造成本和重量方面仍然具有嚴重限制，因為其導致?lián)u臂被制成呈必須裝配在一起且同時提供高機械強度的多個復合材料部件的形式
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種制造臂且具有低制造成本的方法，該臂用于集成位于其端部之間的至少一個接口的復合材料鉸接結構。為此，本發(fā)明提供一種制造用于諸如飛機起落架結構的鉸接結構的臂的方法，該臂包括沿縱向延伸的主體，并包括諸如從主體徑向突出的軛的接口，該方法包括如下步驟-制造插入件，該插入件包括承載接口的基部；-制造心軸，所述心軸集成插入件的基部，從而該心軸的外表面的一部分由插入件的基部的外面的一部分界定；-圍繞心軸并在其整個長度上施加一層或多層加強纖維層，從而使接口穿過每層而不覆蓋接口； -將樹脂注入加強纖維層并在這些層與基部的外面接觸的區(qū)域的水平面處；以及-聚合樹脂以剛性地約束加強纖維層和插入件的基部。本發(fā)明的制造方法尤其關注實現(xiàn)層與插入件之間的最優(yōu)化結合。此外，與上面提到的方案相反，形成插入件的軛和基部制成為單件。以此方式獲得的臂尤其堅固且輕，并以低成本滿足諸如飛機起落架結構的鉸接結構的要求。本發(fā)明還提供了如上所定義的方法，其中，基部具有大致管狀形狀，心軸通過基部的外面和至少一個套管來形成，其中，在這兩個構件之間形成密封接合。本發(fā)明還涉及如上所定義的方法，其中，管狀基部具有適于將力分布在主體的內(nèi)壁上的傾斜形狀的縱向部分。


在參照附圖閱讀本發(fā)明的具體實施例的下面說明時，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見，附圖中-圖I是包括現(xiàn)有技術的搖臂的飛機起落架的下部的側視圖；-圖2是現(xiàn)有技術的搖臂的立體圖；-圖3是示出本發(fā)明的搖臂的中心部分的局部剖切立體圖；-圖4是插入件的剖切側視圖；-圖5是心軸的的剖切局部側視圖；-圖6是本發(fā)明的方法的編織操作的立體圖；-圖7是本發(fā)明的搖臂的的剖切局部側視圖；-圖8是本發(fā)明的搖臂的中心部分的立體圖；-圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的搖臂的一部分的局部立體圖；-圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的搖臂的一部分的剖切局部視圖。
具體實施例方式如可在圖3中看到的，本發(fā)明的基本想法是將包括承載諸如軛的接口 13的基部12的插入件11與心軸10結合成一體，用多層編織加強纖維31來覆蓋該心軸，將樹脂注入這些層并聚合樹脂以獲得各層與插入件之間的最優(yōu)結合。插入件的基部12由此是心軸10的形成支承的一部分的構件，加強纖維層31直接施加在基部12上，從而樹脂有效地將這些層緊固到基部以確保這些層與插入件之間的力的最優(yōu)化傳遞。此外，基部12由此具有與由加強纖維層26界定的內(nèi)部形狀嚴格互補的外部形狀，由此基部12嵌套在由構成搖臂主體的加強纖維層界定的內(nèi)部空間中。如圖4所示，插入件11包括承載軛13的基部12，軛13包括孔15，孔15使得搖臂能夠固定到另一構件(未示出)，例如起落架的減震器?；?2具有圍繞軸線AP旋轉的本體形狀其是大致管狀的，由內(nèi)面16和外面17界定，它們的形狀為旋轉體。內(nèi)面16包括在形成喇叭口的截頭錐形區(qū)域19、20的任一側上延伸的圓筒形中心區(qū)域18。外面17的一部分是基本上圓筒形的并包括在其每個端部處的肩部21、22。由于內(nèi)面的喇叭口部分19、20，管狀基部12具有朝向其每個端部減少的厚度，由此沿縱截面看時，該基部的端部成斜面。厚度的減少賦予基部在其端部的水平面處有比其 更厚的中心區(qū)域處更大的柔性。該斜面形狀允許柔性的連續(xù)變化，限制剛性的任何階梯式增加。插入件11可通過熱壓縮法制成從包括短的非織造纖維的復合材料沿任何方形混合并壓縮以及然后在高溫下嵌套入樹脂而獲得。整體放入模具中能夠獲得所要求的插入件形狀。以此方式獲得的未加工部件可被加工使得其幾何形狀符合預定尺寸和公差?？稍诎惭b心軸10之前或之后進行軛13的加工。該軛限定穿過外圍編織的復合材料層的固定裝置；軛可以是單個軛(如圖所示)、雙軛或任何其它形式的固定裝置。還可使用長纖維通過纏繞或織造來制造插入件11，即通過施加預浸潰有樹脂的織造層或基于注射的笛卡爾編織(Cartesian braiding)。無論選擇了何種制造方法,插入件然后都被預聚合。通常來說，如果軛13設計成經(jīng)受相對低的力，則插入件11可通過熱壓縮制成。另一方面，如果該軛13必須經(jīng)受大的力，插入件11有利地通過纏繞、織造或笛卡爾編織制成?！┩瓿桑瑒t插入件預聚合，賦予其足夠的剛性以構成心軸10的一部分，一層或多層逐級加強的纖維層31可施加在心軸10上。然后將兩個圓筒形套管23和24固定到插入件11的相應端以形成沿軸線AP縱向延伸的心軸10。每個套管23和24由復合材料制成，例如使用預浸潰有施加到圓筒形支承件的樹脂的織造材料的部分。然后，在預浸潰樹脂至少局部固化后，移走該支承件從而構造成具有足夠剛性以賦予其自身形狀的套管。然后每個套管預聚合，賦予其足夠的剛性以限定心軸10的一部分，一層或多層編織加強纖維層31可施加在心軸10上。在插入件的基部12與每個套管23、24之間的接合25、26的水平面處以密封方式進行套管23、24與插入件11的裝配以形成心軸10，以防止在隨后的樹脂注射操作過程中將樹脂引入心軸10中。更具體來說，圓筒形套管23的一端圍繞大致管狀基部12的相應端嵌套，在結合區(qū)域25的水平面處圍繞肩部21接合。對套管24進行同樣的操作，套管24的端部在另一接合26的水平面處圍繞基部12的另一肩部22接合。
為了改善每個接合25、26的水平面處的密封，可使用膠水或其它適當?shù)牟牧稀４送?，每個肩部21、22的深度對應于每個套管23、24的厚度，從而以此方式制造的心軸的外面通常是連續(xù)且光滑的，尤其在每個接合25、26的水平面處。換言之，在每個肩部的水平面處的基部12的外徑對應于每個套管的內(nèi)徑，而基部的在其肩部之間的外面17的標稱直徑對應于套管23、24的外徑。一旦裝配完成，心軸10具有足夠的剛性以構成支承件，一層或多層編織加強纖維層31可施加到該支承件上。如可從圖6中看到的，心軸10然后安裝在編織機器27中，編織機器27主要包括支承環(huán)28，在支承環(huán)的后面安裝一系列的纖維(諸如碳纖維)線軸，纖維線軸由支承件以旋轉運動承載。這些纖維29在大致位于軸線P上的區(qū)域中匯聚在一起，同時相對于支承環(huán)28的平面沿該軸線偏移。 支承環(huán)28對中心在軸線P上，位于垂直于該軸線的平面上。當開始編織循環(huán)時，心軸10相對于支承環(huán)28沿軸線AP移動，這使得在心軸10的外面上編織纖維襪。工作中，調(diào)整心軸10相對于環(huán)28的速度使得圍繞心軸10編織的纖維29以相對于軸線AP的預定傾斜度定向。進行多個該過程以構成圍繞心軸10的多個編織纖維層31，每層具有大致恒定的厚度。在該工作過程中避免了覆蓋軛。根據(jù)所涉及的實施例，在制造過程的該階段或之后將軛加工成其最終形狀。如果軛還沒被機加工，其中間形狀可以是朝向搖臂的外部徑向延伸的截頭錐型或橢圓型，從而不能在軛的水平面處布置任何纖維，相反，這些纖維沿截頭錐或橢圓壁滑動布置在心軸10的基部上。以相同的方式，如果軛已經(jīng)形成，則編織的加強纖維布置在軛的任一側上從而該軛不被覆蓋?；蛘?，且無論該軛13的狀態(tài)，因為同樣的原因，軛可覆蓋有截頭錐或橢圓型保護件。一旦已經(jīng)施加各編織層31，然后，心軸10所包括的由各纖維層31圍繞的未加工部分放置在模具中。然后注入樹脂以完全浸潰各編織纖維層31，直到樹脂到達心軸10的外面。最后，基部12與套管23、24之間的密封接合25、26防止在注射過程中樹脂侵入心軸10。通過加熱來聚合樹脂在注射樹脂之后，控制模具進入固化周期，該固化周期硬化圍繞心軸10的復合材料層31中的樹脂。一旦聚合后，該樹脂提供了心軸10與這些層31之間的結合，尤其在層31與插入件11的外面17接觸的接觸區(qū)域32的水平面處，以實現(xiàn)將施加到插入件的力最優(yōu)地傳遞到外圍的編織纖維層31。如可在圖7和8中看到的，根據(jù)本發(fā)明制造的搖臂的中心部分由此包括由插入件11和套管23、24構成的心軸10，以及圍繞該心軸10嵌入在硬化樹脂中的一組加強纖維層。一方面，心軸通過構成支承件來賦予該組件總體形狀，加強纖維層施加到支承件上以形成主體30，且由于其承載軛13的插入件11，因此能夠實現(xiàn)軛13與該主體之間的最優(yōu)化連接。如已經(jīng)理解的那樣，附圖僅示出本發(fā)明的搖臂的中心部分，即包括軛13的部分。該搖臂的端部各自包括未圖示的接口，例如采用軸承形式的接口，這些軸承可通過在搖臂的每端橫向鉆孔來獲得。該方法可應用于制造圖3至8中所示出類型的搖臂以及應用于其它類型的搖臂，諸如圖9中的搖臂，該搖臂包括三個軛113、113’、113”，而不是僅有一個軛。如可從圖9中看到的，軛113’、113”布置在相對于軸線BP的徑向相對位置，而軛113沿相同軸線縱向間隔并相對于113’和113”成90°的角度。在該構造中，軛113、113’和113”可連接到單個插入件或被分開在兩個插入件之間。后一種情形中，軛113’和113”然后集成入同一插入件，而軛113集成入第二插入件，第二插入件沿縱向軸線BP相對于第一插入件以限制方式放置。 根據(jù)所要求的情形，套管然后可集成入一個插入件或更多個插入件中，每個插入件然后能夠承載一個或多個沿軸線BP縱向間隔開和/或圍繞相同軸線的一個或多個軛。在其它實施例中，如圖10所示，搖臂可集成開口截面的插入件，諸如承載軛213的半管。插入件211和編織的加強纖維層231的組件可通過諸如鉚釘、螺母和螺栓等機械型連接來鞏固。在該情形中，在樹脂聚合之后，通過鉆孔并然后根據(jù)實施例通過螺紋連接來安裝上述構件以進一步加強插入件與碳纖維主體之間的結合。不管選擇哪個實施例，心軸都有利地由復合材料來制成，該復合材料包括與諸如編織的加強纖維層的樹脂相同類型的樹脂以實現(xiàn)與這些外部層的最佳結合。此外，插入件有利地包括與編織的外部加強纖維層相同類型的纖維以具有高機械強度。由此，心軸還可由另一種材料制成，并應用到套管以及加強插入件，假如這些構件在其機械強度和確保這些構件與編織加強纖維層之間最優(yōu)化結合的可能性方面具有所要求的特性。
權利要求
1.一種制造用于諸如飛機起落架結構的鉸接結構的臂的方法，該臂包括沿縱向(AP;B P;CP)延伸的主體(30;130;230)，并包括諸如從所述主體徑向突出的軛的接口(13; 113; 213)，該方法包括如下步驟 -制造插入件(11; 211)，所述插入件(11; 211)包括承載所述接口的基部(12; 212)； -制造心軸(10; 110),所述心軸(10; 110)集成所述插入件的基部,從而該心軸的外表面的一部分由所述插入件的基部的外面(17;217)的一部分界定； -圍繞所述心軸并在其整個長度上施加一層或多層加強纖維層(31; 131; 231 )，從而使所述接口( 13; 113; 213)穿過每層而不覆蓋所述接口 ； -將樹脂注入加強纖維層(31; 131; 231)并在這些層(31)與基部的外面(17; 217)接觸的區(qū)域(32)的水平面處；以及 -聚合樹脂以剛性地約束所述加強纖維層和插入件的基部。
2.如權利要求I所述的方法，其特征在于，所述基部(12;212)具有大致管狀形狀。
3.如前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述心軸(10;110)通過所述基部的外面(17; 217)和至少一個套管(23; 24)來形成。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基部(12;212)和每個套管(23，24)之間形成密封接合(25，26)。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述管狀基部(12;212)具有適于將力分布在主體(30; 130; 230)的內(nèi)壁上的傾斜形狀的縱向部分(19，20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造用于鉸接結構的臂的方法，該臂包括沿縱向(AP;B P;CP)延伸的主體(30;130;230)，并包括從所述主體徑向突出的接口(13;113;213)，其中，該方法包括如下步驟制造插入件(11;211)，該插入件(11;211)包括承載接口的基部(12;212)；制造心軸(10;110)，該心軸(10;110)集成基部，以使心軸的外表面的一部分由基部的外面(17;217)的一部分界定；圍繞心軸施加一層或多層加強纖維層(31;131;231)；將樹脂注入加強纖維層(31;131;231)；以及聚合樹脂以剛性地約束纖維層和插入件的基部。
文檔編號B29C70/48GK102770262SQ201180006718
公開日2012年11月7日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權日2010年1月22日
發(fā)明者P·鄧里維, R·梅森 申請人:梅西耶-布加蒂-道提公司