多部件的、复合材料公路传力杆结构及制造方法_3

文档序号:9475852阅读:来源:国知局
塞子18中,材料中的纤维跨越每个塞子的整个圆形的横截面进行分布,并且在此类粗纱材料中的线性纤维实质上平行于轴10a、12a以及16c。
[0039]虽然被利用的强化纤维最优选地由无碱玻璃制造,但对于另外的实例,我们认识到它们可以可选择地由S-玻璃、玄武岩、或碳制造。
[0040]刚刚提到的三种纤维强化的材料中的每种类型是常用的,在商业上提供了广泛种类的选择、特定的尺寸以及其它特性,并且可以随意地进行挑选,以便成功地用于本发明的传力杆,并且根据具体的公路应用以及设计师选择的考虑进行这样的选择。代表性地,我们已经发现非常适合用于许多高性能公路的纤维强化材料包括:(a)对于垫材料,由美国宾夕法尼亚州的Owens Corning制造并且提供的连续股的玻璃纤维产品;(b)对于粗纱材料,从也由Owens Corning制造的产品中得到的精选品;以及(c)对于面纱材料,由在北卡罗来纳州Durham的Freudenberg Nonwovens以及在康涅狄克州Seymour的Xamax提供的分别被称为“薄纱面纱”以及“面纱织物”产品的那些。
[0041]优选地与强化纤维一起被用于套筒的嵌入的塑料树脂材料是常用的、氨基甲酸乙酯修饰的、热固性的乙稀酯树脂材料,比如由在美国北卡罗来纳州Durham的Reichhold公司制造的D1n 31038-00。在端部塞子中,我们已经将由在威斯康星州Baraboo的RazorComposites制造的常用的、热固性的聚酯材料选择作为优选的塑料树脂材料。
[0042]如所提到的涉及图2_4(包含图2、图4)中示出的那些的,本发明的在涉及套筒16的具体结构上不同的两种不同的实施方案实际上在这些图中示出,结合其观看者适当地考虑,并且然后适当地考虑本文下面给出的这两种实施方案的不同说明。
[0043]通常描述这两种实施方案、涉及套筒16的结构的语言是,如已经提到的,是伸长的并且圆柱形管状的这样的套筒按照本发明由纤维强化的塑料树脂拉挤成型形成,并且特别地由多个塑料树脂嵌入的、纤维分化型的、环绕邻近的纤维环绕(通常似圆柱形的以及似管状的)层形成,所述纤维优选地是玻璃纤维,并且特别地,最优选地是如上所述的无碱纤维。在本发明的一种优选实施方案中,有三层结构分化型的纤维环绕层可选择用于许多高性能公路应用,并且在另一种优选的实施方案中,有四层这样的层可选择用于许多另外的高性能公路应用。相应地,在图2和3中,总共画出了四层强化纤维层,其中三层应该被认为存在于刚刚以上所述的第一传力杆实施方案中的套筒16中(即在套筒壁16d之内),并且所有四层所述层都存在于刚刚以上所述的第二实施方案中。这四层在20、22、24以及26处被示出。考虑应该通过观察图3和图4进行设想的本发明的“第一”实施方案,其仅呈现了在20、22以及26处出现的那三层。
[0044]在本文所描述的本发明的两种优选实施方案中,套筒16中存在的玻璃材料按重量计占套筒的约60%。
[0045]图4中以波浪线出现的层20包含玻璃纤维垫材料。图4中以加粗直线出现的层22包含玻璃纤维粗纱材料。图4中也以波浪线出现的层24包含玻璃纤维垫材料。以及,图4中以细直的破折号-双点线出现的层26包含玻璃纤维面纱材料。
[0046]以可能被看作为“一种去除层的”方式讨论该示出的整个层组织,其特别地涉及以上所述的第一优选的套筒实施方案,即以只有三层纤维强化层为特征的那个实施方案,并且因此涉及第一优选的传力杆实施方案,通过适当地设想图3和图4以想象其中画出的四层中仅仅存在三层,人们看见三层相关的、协作的纤维强化层的被布置在套筒16中,即被布置在其壁16d中,在套筒中从其内侧16a向外径向前进的布置采取首先遇到的垫材料层20、被布置在层20之外的后来遇到的粗纱材料层22、以及被布置在粗纱材料层22之外的更后来遇到的面纱材料层26的形式。这三层组成先前提到的套筒16中的壁16d的厚度。
[0047]此外,通过观察图3和图4而不在思考中“排除”画出的四层中的一层,并且反而肯定地承认这些图中所示出的所有四层的存在,人们查看本发明套筒16的第二优选实施方案,以及因此查看本发明传力杆结构的第二优选实施方案,所述第二优选实施方案以交替布置的四层相关的、协作的纤维强化层为特征,在套筒中从其内侧16a向外径向前进的交替布置采取“首先遇到的”垫材料层20、被布置在层20之外的“后来遇到的”粗纱材料层22、第二垫材料层24、以及示出的被布置在粗纱材料层22之外的、刚刚在上文被称为“更后来遇到的”面纱材料层26的形式。这里,在这样的层布置中,被包含的四层也组成先前提到的套筒16中的壁16d的厚度。
[0048]如本文早前所述的预先拉挤成型的套筒端部塞子包含跨越塞子的全部的圆形横截面进行分布的、被嵌入到所提到的存在于套筒中的热固性聚酯树脂中的粗纱纤维。这些纤维实质上平行于轴10a、12a以及16c延伸。
[0049]此时暂时回到以上所述的非常重要的主题,所述主题涉及这样的事实:如区别于已知的现有技术的芯部件的覆盖涂覆结构的护套14没有经受与在本发明的传力杆之内的任何尖边的、高压力的、表面间断面区域的接触,从目前已经提供的组成护套14的套筒部件以及端部塞子部件的说明以及插图中,容易查看并且理解这样的护套结构的任何部分都没有压在存在于邻近芯12的相对端之处的尖边表面间断面区域上,这正如可以从图4中标为12c的两个此类区域位置中所看见的。这当然是因为套筒16是拉挤成型结构并且塞子18具有匹配芯12的圆形横截面的事实而发生,所述套筒16已经被拉挤成型形成,因此其在没有任何过渡形状变化被包含在其中的情况下实际上延伸作为芯12的相对端之上的连续体而不是折叠覆盖在区域12c上。此外,从上文阐述的套筒和端部塞子的优选的尺寸、以及从套筒和端部塞子是强化的纤维的附带事实,非常明显的是这些传力杆结构部件是非常坚固的,并且在正常使用条件下永远不可能被破裂或被穿透。
[0050]现在接着将注意力转移到图5和图6,图5以28示出用于实施本发明的基于拉挤成型的方法的设备一这样的设备具有拉挤成型形成的轴28a,并且在图6中30处以方框/示意图的一般方式示出那种方法的优选的体系架构。
[0051]从左前进到右行,即跨越图5从设备28的上游端到下游端,设备28包含:(I)简单地由黑色箭头代表的芯系推进器32,其中箭头的头指向穿过设备28的加工流程的方向;(2)芯系形成站或形成站34 ; (3)钢芯加热器H1,其被布置在站34之内并且被设计为在实际的套筒形成拉挤成型开始之前把芯12加热到约150° F的温度,这正如将进一步进行解释的;(4)正好在图5(8卩,在拉挤成型形成的轴28a的仅仅一侧上)的平面中进行必要表示的强化纤维供应站36,其在本文中被认为包含被示出为旋转的纤维递送线轴38、40、42、44的四个强化纤维材料分配装置一代表使用者可选的、常用的结构的装置,所述装置被设计为分别松开玻璃纤维垫材料20、玻璃纤维粗纱材料22、玻璃纤维垫材料24、以及玻璃纤维面纱材料26的伸长的纤维材料的跑丝,比如在图5中以直线、有角度的斜线出现的那些;(5)树脂纤维洗浴站或树脂洗浴站45,以及纤维引导站46,所述纤维引导站46如同纤维供应站36刚好在图5的平面中的仅在轴28a的一侧上被分别必要地画出;(6)另一加热器H2; (7)常用的并且适当大小的(在本文中具有约5英尺到6英尺的长度,并且具有约1-1/2英寸的直径的内部伸长的圆柱形拉挤成型通道)拉挤成型模具48,所述拉挤成型模具48的内侧通过加热器H2被加热到约280° F的温度;(8)常用的电力驱动的任何适当设计的拉挤成型拉出器,比如简单地由黑色箭头50代表的、在本文中可操作为建立每分钟约3英尺到每分钟约4.5英尺的拉挤成型生产速率的履带传带设计;以及(9)适当的横切割器52,其被用于横切本文中被称为拉挤成型产生的中间的传力杆产品,比如在图5中从模具48中出来的标为54的那种。已完成的切割分开的传力杆10的不完整的末端部分在切割器52的右边被画出。
[0052]应理解的是,虽然四个纤维递送线轴(装置)已经在图5中被示出以便涉及关于纤维强化材料递送的讨论,所述纤维强化材料递送适合
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