整体式连杆和其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造复合连杆的制造方法。本发明更为特别地不过并不仅仅涉及一种用于制造在航空航天领域中可使用的连杆的制造方法。本发明还涉及这样的连杆。
【背景技术】
[0002]已知连杆是这样一种组成件，所述组成件或者是硬质的组成件，或者是运动传递组成件。由连杆传递的作用力主要是基于在连杆端部的抗转矩的拉力、压力和弯曲力。
[0003]在航空领域中，使用大量的连杆。可列举在用于控制飞行、起落架、开门等的控制机构中使用的连杆。作为示例，图1是连杆一一在端部具有不同的固定部件一一的一般简图；这些部件保证将连杆固定在连杆应将运动传递到其上或连杆应从其接收运动或保证固定的机构上。
[0004]连杆是应满足多个标准的组成件。连杆应耐抗较大的热力变化，连杆经历在_55°C到120°C之间变化的温度。连杆还应具有尽可能高的机械强度/重量比。
[0005]在最为常见的设计中，连杆以铝或以不锈钢制成，不过在连杆市场上也存在复合材料制成的连杆。
[0006]专利文献WO 2010/149768 A2描述了一种通过纤丝卷绕制造复合连杆的制造方法。根据这种制造方法，通过围绕可取出的芯棒卷绕预浸渍的纤维来制造内部主体。用于接纳固定部件的接头继而附接在内部主体的端部。然后通过围绕内部主体和接头进行纤丝卷绕来制造外部主体。最后，两个主体被聚合以形成整体式主体，借助于对于制造内部主体和外部主体使用相同的预浸渍纤维，而在接口处无间断和孔隙。根据专利申请W02010/149768A2的方法所获得的连杆在图2上示出，在图2上可以看见整体式连杆的主体，在端部夹紧接头，接头被攻丝扣以允许固定部件在之后的旋紧。
[0007]在根据专利文献WO 2010/149768 A2的连杆的主体中的材料的均匀性允许制造在热力变化时没有任何差别膨胀问题的一种主体。不过，这种方法具有这样的弊端:接头在制造时进行附接，从而并不成为连杆主体的整体组成部分。其结果是会在使用时在连杆主体和接头之间出现差别膨胀问题。这通过在接口处出现裂缝和剥离体现。此外，在以具有不同树脂的复合材料制造接头和连杆主体的情形下，还会出现污染和老化问题。
[0008]专利文献EP O 626 250 Al描述了一种用于制造集成有固定部件的由复合材料制成的整体式连杆的制造方法。所述制造方法包括通过纤丝卷绕和通过覆布成形来布置预浸渍纤维的步骤。该方法具有多个弊端。首先，需要可熔性芯棒，和从而对于每个连杆都制造新的芯棒。此外，由于可熔性芯棒的机械强度不高，不可能制造具有直径/长度比小和具有孔距较小的分叉部的连杆。然后，在一定的纤维层之间需要胶水膜和玻璃纤维，因此结构不是均匀的。最后，还具有的这样的缺点:所述制造方法要求压缩和高压聚合步骤。
[0009]相同地，专利文献WO 2010/084286 Al公开了一种用于通过纤丝卷绕制造复合构件的制造方法，该制造方法需要可熔性型芯。
[0010]还从专利文献WO 2008/066606 Al已知一种用于通过覆布成形来制造连杆的制造方法。所述覆布成形的方法具有这样的缺点:其并不允许如在纤丝卷绕的情形中同样精确的纤维布置。因此，在连杆的缩小截面的端部，需要进行切割，以能够尽可能接近要覆盖的部分来定位皱褶。同样地，在压缩皱褶时，会观察到纤维的移动。这种纤维的不佳布置将在使用时在树脂和纤维之间的作用力的分布上具有负面影响。覆布成形也是一种主要地手动的操作，不能够保证纤维置位和从而不能保证机械特性在连杆之间是完全相同的；这种机械特性的可重复性的缺失在航空领域是极其不利的。
【发明内容】
[0011]本发明旨在制造这样的整体式连杆，其中，固定部件集成在连杆主体上。
[0012]本发明从而在于这样的连杆:所述连杆具有完全均匀的结构，没有任何孔隙或间断，并且响应机械强度和耐热性的标准。
[0013]本发明此外旨在基于不需要可熔性型芯的方法和通过纤丝卷绕来制造连杆。
[0014]本发明涉及一种用于制造连杆的制造方法，所述制造方法包括以下步骤:
[0015]—布置芯棒；
[0016]一通过以下步骤制造内部主体:
[0017]一通过围绕所述芯棒卷绕预浸渍纤维来制造第一构件；
[0018]—取出芯棒；
[0019]一将第一构件与第二构件进行组装，
[0020]一通过围绕所述内部主体卷绕预浸渍纤维来制造外部主体，所述预浸渍纤维与在制造第一构件时所使用的预浸渍纤维是相同的；
[0021]一通过使由内部主体和外部主体形成的组件的聚合来制造整体式主体；
[0022]一在整体式主体的一端部机加工固定元件。
[0023]根据本发明的【具体实施方式】，所述制造方法包括至少一以下特征或以下特征的至少一合适的组合:
[0024]一第二构件也通过围绕所述芯棒卷绕预浸渍纤维来制造，所述预浸渍纤维与在制造第一构件和外部主体时所使用的预浸渍纤维是相同的；
[0025]-所述方法包括在第二构件中制造凸肩的一步骤，所述凸肩在第二构件与第一构件进行组装时用于进行支撑；
[0026]一在第二构件中插入一管体以形成凸肩，使用与对于内部主体和外部主体所使用的预浸渍纤维相同的预浸渍纤维通过纤丝卷绕方法来制造所述管体；
[0027]—在插入在第二构件中前，管体覆有一层树脂，所述树脂与在制造内部主体和外部主体时所使用的预浸渍纤维的树脂是相同的；
[0028]一至少第一构件在组装前部分地被聚合；
[0029]一在制造外部主体时，预浸渍纤维的附加层在内部主体的一端部上或两端部上卷绕；
[0030]一所述制造方法包括在整体式主体的另一端部上机加工固定元件的机加工步骤；
[0031]一第二构件是配有凸肩的一接头，所述凸肩在第二构件与第一构件进行组装时用于支撑；
[0032]一在制造外部主体时，纤丝卷绕的角度沿着内部主体是变化的；
[0033]一芯棒包括圆柱形部分，所述圆柱形部分通过一连接部分连接到具有矩形截面的部分。
[0034]本发明还涉及这样一种连杆，所述连杆包括连杆主体，所述连杆主体连接两个连杆头部，这两个连杆头部中的一个是一固定元件，其特征在于，所述连杆主体和固定元件形成以单一的和唯一的复合材料制成的整体式组件。
[0035]根据本发明的【具体实施方式】，所述连杆包括至少一以下特征或以下特征的至少一合适的组合:
[0036]一另一个连杆头部也是一固定元件，连杆主体和两个连杆头部形成以单一的和唯一的复合材料制成的所述整体式组件；
[0037]一另一个连杆头部包括接头；
[0038]一所述接头以金属、碳或塑料材料制成；
[0039]一所述连杆在所述整体式组件的整个横截面中和整个纵截面中没有间断和孔隙。
【附图说明】
[0040]图1，已被述及，是根据现有技术的具有连杆的不同固定部件的金属连杆的总体简图。
[0041]图2，已被述及，是根据现有技术的复合连杆(无固定部件)的纵向剖视图。
[0042]图3是根据本发明的复合连杆的正视图。
[0043]图4是根据本发明的连杆的内部主体的组成构件的纵向剖视图以及该构件的一端部的视图。
[0044]图5a和图5b分别地是被使用于制造根据本发明的连杆的内部主体的芯棒的俯视图和正视图。
[0045]图6示出根据本发明的连杆的内部主体的组成构件之一与一管体进行组装，用以形成凸肩，以及组装件的半视图。
[0046]图7是根据本发明的连杆的内部主体的不同组成构件在组装后的纵向剖视图。
[0047]图8示出轴颈在根据本发明的连杆的内部主体的端部的布置。
[0048]图9示出钳口在图8的轴颈上的布置。
[0049]图10示出围绕内部主体的纤丝卷绕步骤。
[0050]图11示意性地示出围绕内部主体的纤丝层与在内部主体的端部的附加层的堆置。
[0051]图12是在后焙烧前根据本发明的连杆的内部主体和外部主体的纵向剖视图。
[0052]图13和图14是在后焙烧后根据本发明的连杆的整体式主体的纵向剖视图(分别地在取出轴颈之前和之后)。
[0053]图15是在对固定部件进行机加工后根据本发明的连杆的一端部的立体图。
[0054]图16是在连杆主体和连杆头部之间的纤维的连续性的立体图。
[0055]图17以两纵向剖视图示出，根据本发明的一变型，接头与根据图4的构件的一端部的组装步骤。
【具体实施方式】
[0056]图例
[0057](I)连杆
[0058](2)连杆的圆柱形部分
[0059](3)连杆头部
[0060](4)基本上锥形的部分
[0061](5)内部主体
[0062](6)第一构件
[0063](7)第二构件
[0064](8)芯棒
[0065](9)芯棒的圆柱形部分
[0066](10)芯棒的连接部分
[0067](11)芯棒的具有矩形截面的部分
[0068](12)凸肩
[0069](13)管体
[0070](14)外部主体
[0071](15)轴颈
[0072](16)钳口
[0073](17)预浸渍纤维
[0074](18)整体式主体
[0075](19)固定元件
[0076](20)棱面
[0077](21)附加层
[0078](22)接头
[0079]本发明涉及一种复合连杆。根据本发明的复合连杆I包括凹空的圆柱形部分2，所述圆柱形部分连接两个连杆头部3，如在图3上所示。两个连杆头部3通过基本上锥形的部分4连接到圆柱形部分2，所述基本上锥形的部分的截面是递增的并且其壁体厚度从头部3向圆柱形部分2变薄，基本上锥形的部分4和圆柱形部分2形成连杆主体。
[0080]根据本发明，两个连杆头部中的一个或这两个连杆头部以与连杆主体相同的材料制成且呈固定元件的形式，例如是分叉部类型的固定元件。圆柱形部分2、锥形部分4和连杆头部3的组件从而形成整体式连杆I。整体式表示整个连杆以单一的和唯一的复合材料制成，而不添加其它材料，如胶水、黏合剂或玻璃纤维。这意味着结构在连杆的整个竖直或纵向截面上是均匀的(无间断)，而无论执行切割的位置如何。均匀的结构从而没有接合面，没有接合缺陷或接口缺陷。通过延伸，整体式连杆还表示这样一种连杆，其中，仅仅一连杆头部是连杆的一整体组成部分和从而以与连杆主体相同的材料制成，另一连杆头部包括附接接头，如在专利申请W02010/149768A2中所述。在此情形下，固定元件可作为附接接头的整体组成部分，或嵌接接头可被攻丝扣以在之后接纳固定元件。所述方法的这种变型也在本说明书中进行描述。
[0081]根据本发明的方法首先在下文示意以制造整体式连杆，所述整体式连杆包括以与连杆主体相同的材料制成的两个连杆头部。
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