用于连接两个部件的复合材料连接叉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连接两个部件(1)的复合材料连接叉(3)，包括复合材料连接叉板层装置(9a、9b、9c、9d)和允许所述连接的孔口，所述孔口由环件(7)限定。所述连接叉板层中的至少一些(9b、9c)的至少第一部包围了所述环件(7)的至少一部分，其被引导的方向基本和在所述两个部件之间传递的主要应力的方向垂直，和所述连接叉板层中的至少一些的至少第二部限定了至少一个肋板，所述肋板被引导的方向基本平行于所述应力的方向。
【专利说明】用于连接两个部件的复合材料连接叉
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可以连接两个部件的复合材料连接叉。
【背景技术】
[0002]本发明所指的连接叉为和第一部件一体化的元件，所述元件上设置有允许紧固第二部件的孔口。
[0003]例如在飞机发动机机舱领域中，可以在推力反向器的梁上找到这样的连接叉，滑动罩铰接在所述梁上。
[0004]在和该发动机机舱相同的领域中，也可以在推力反向器的风片门找到这样的连接叉，而风片门的致动杆连接到这些风片门上。
[0005]在发动机机舱的领域中，也一直可以在滑动罩的支架上找到这样的连接叉，而推力反向器的致动缸筒连接到滑动罩上。
[0006]在发动机机舱的领域中，一直可以在固定部的支架上找到这样的连接叉，而推力反向器的致动缸筒连接到滑动罩上。
[0007]以上所述的应用中的每一个都有以下所述的不同的机械上和几何上的约束。
[0008]很明显，以上该应用的列举并不是穷尽的且并不限于发动机机舱。
[0009]在这种发动机机舱的减轻重量的方法中，需要使用复合材料来制造这些连接叉，也就是说，通常使用特别是玻璃纤维或碳纤维的板层(即织物)来制造，而所述板层则是从聚合树脂(例如聚酰胺)中得到。
[0010]复合材料的纤维类型(单向织物纤维或2D、3D编织/编结，或其它任何类型)或生产方法(可以使用的树脂传递成型，液体树脂浸泡，预先浸渍或其它复合材料纤维)并不重要。
[0011 ] 由于板层可以相对于相关作用力以最优化的方式设置，所以这些材料可以提供很大的设计灵活度。
[0012]该优化也允许把连接叉的重量相对于已知作用力降到最小。
【发明内容】
[0013]本发明的目的是进一步改进该优化，以得到一种相对于已知阻力的重量更轻的复合材料连接叉。
[0014]具体地，本发明的目的是通过连接两个部件的复合材料连接叉来实现的，所述连接叉包括复合材料连接叉的板层布置和允许所述连接的孔口，其特征在于，其包括限定所述孔口的环件，以及所述复合材料连接叉板层的布置允许限定该连接叉的轮廓，包围着所述环件并限定了把所述环件连接到所述连接叉的轮廓上的肋板。
[0015]在本发明的上下文中，环件为允许两个部件之间的连接的材料块。
[0016]得益于本发明的特征，环件可以允许把在两个部件之间传递的主要作用力分布在连接叉板层中包裹着环件以及和垂直于该作用力方向的整个表面上:这样可以以压力负荷的方式减弱所述连接叉板层的作用力。
[0017]在另一方面，连接叉板层中限定肋板的部分基本上是在牵引/压缩下工作，也就是说在其阻抗力的最佳条件下，而不是在剪力下工作。
[0018]根据本发明的其它可选特征:
[0019]-所述环件是由从包括金属合金或复合材料在内的一组材料中选择的材料制成；
[0020]-所述环件是通过加工被所述连接叉板层包裹的实现部分制成；
[0021]-所述环件呈现一个截面，所述截面的外轮廓和内轮廓从包括圆形、椭圆形和多边形在内的一组形状中选出；
[0022]-所述环件具有的夹在至少一些所述连接叉板层之间的延伸部；
[0023]-通过缝纫拼接/簇绒或任何已知的三维强化类型把所述连接叉板层和环件尽可能紧密地连接在一起(例如图8中的板层29a和29b)
[0024]-环件是由复合材料制成且通过缝纫/簇绒或任何已知的三维强化类型把所述连接叉板层和所述环件连接在一起。
[0025]本发明还涉及设置有根据之前所述的连接叉的部件，其中至少一些所述连接叉板层把所述环件连接到该部件的其它部分上。
[0026]根据本发明的所述部件的其它可选特征:
[0027]-和所述部件的其它部分一体化的结构板层包裹着所述环件，且所述结构板层的至少一部分被至少一些所述连接叉板层覆盖；
[0028]-树脂簇在所述环件附近被插入所述结构板层和所述连接叉板层之间；
[0029]-缝纫拼接把所述结构板层和所述连接叉板层连接在一起。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过以下说明书和附图可以更好地理解本发明的其他特征和有益效果，其中:
[0031]-图1所示为一种复合材料推力反向器的梁的立体图，一方面包括传统的铰接件，而另一方面包括根据本发明的铰接件，
[0032]-图2所示为根据图1中的发明的铰接件的透视图，
[0033]-图2(b)所示为图2中区域II的正视图，
[0034]-图3为图2(b)沿着平面II1-1II截面图，示出了设置于例如图1中所示的推力反向器梁的部件上的根据本发明的多个铰接件，
[0035]-图4所示为设置有根据本发明的连接叉推力反向器的支架及其紧邻环境的立体图，
[0036]-图5所示为图4中区域V的细节图，
[0037]-图6所示为图4和图5中的连接叉的环件及其紧邻环境的截面图，
[0038]-图7至图10所示为根据本发明的其他可选连接叉的和图6相似的视图，
[0039]-图11为例如结合有根据本发明的连接叉的杆的一种长形件的立体图，且
[0040]-图12和图13所示为两个不同实施例的图11中区域XII的截面图。
[0041]在这些附图中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的构件或构件组。
[0042]在一部分附图中，参考坐标系X，Y和Z已经被示出，其分别指代附着于发动机舱和当设置在飞机上时的推力反向器的纵向，横向和垂直方向。
[0043]更确切地说，X轴的箭头指向推力反向器的前方，而Z轴的箭头指向所述推力反向器的上方。
【具体实施方式】
[0044]图1中示出了推力反向器的上梁。
[0045]如其本身被公知的那样，所述梁，根据其相对于推力反向器的最高位置也被称为“12点钟”梁，允许通过一方面附接在机翼的桅杆(用于连接机翼和发动机机舱的部件)上和另一方面附接在推力反向器(图中未示出)上的销的方式，将推力反向器安装在飞机机翼的下面。
[0046]得益于多个连接叉2a、2b、2c和3，每个半推力反向器都是通过所述梁I铰接在飞机的桅杆上。
[0047]如之前所述，在本发明的内容里，术语“连接叉”的意思是指和与第一部件(在这里为“12点钟”梁I) 一体化的元件，所述元件上设置有允许紧固第二部件(在这里为飞机的杆)的孔口。
[0048]在图1中，连接叉2a、2b和2c为传统设计，也就是说，其中每一个连接叉都由复合材料腹板组成，所述腹板上设置有允许相关的推力反向器的半罩的铰接销穿过的孔口 5a、5b 和 5c ο
[0049]如其本身被公知的那样，得益于例如树脂传递成型(RTM)等的树脂灌注方法，连接叉2a、2b、2c和“12点钟”梁I可以是由复合材料制成。
[0050]如在本说明书的【背景技术】部分所述，本发明的目的尤其是提供一种相对于相同的阻力的具有更低重量的连接叉，所述阻力和相关推力反向器的半罩的铰接销所施加的作用力相关。
[0051]具体地在图2和图2b中示出了附图标记为3的根据本发明的设计的连接叉。
[0052]这样的连接叉3的孔口是由环件7限定，所述环件7可以是由复合材料、金属合金或这两种材料的结合所制成。
[0053]在后一种情况下，环件7是由两种材料的结合所制成的，环件7可以是包括复合材料制成的外部7a以及可拆卸的由金属合金制成的内部7b (如图3所示)，所述复合材料和孔口 3的其它部分一体化。
[0054]尤其是如图2b所示，环件7被多个复合材料板层9a、9b、9c和9d所包围。
[0055]板层9a基本上包围了环件7超过一半的边缘。
[0056]板层9b和9c分别在区域Ilb和Ilc包围了环件7，所述区域Ilb和Ilc基本上和推力反向器的半罩传递给“12点钟”梁I的主要作用力F的方向是垂直的。
[0057]另外，也是由复合材料制成的三个复合材料带9a、9b和9c在外部结构9d上组合，并限定了连接叉3的总体轮廓。
[0058]带9a和9b分别包括与作用力F的方向基本上平行的区域12a和12b。
[0059]还可以考虑使用缝纫拼接类型的连接13a、13b和13c来加强带9a、9b、9c和9d之间的连接和/或与环件7的连接。
[0060]当有例如机械或密封等要求的时候，也可以考虑使用在整个连接叉内延伸的复合材料腹板15。
[0061]在环件7至少一部分是由复合材料制成的情况下，可以由一维、二维或三维玻璃或碳纤维板层得到，例如，通过可选地互相之间缝纫拼接。
[0062]和13a、13b和13c中一样的所述缝纫拼接允许把不同的带9和环件7连接在一起，这些缝纫拼接可以是传统的类型，或是簇绒的方法，所述簇绒包括不同板层的厚度上穿过纤维环，接着在聚合过程中把这些纤维环浸入树脂(使得这些连接优选地靠近辐条)。
[0063]图1至3中环件的形状以及肋板的方向优选地和图6至10中所示的几何结构一致以得到更好的机械强度。
[0064]图3示意性地示出了结合有根据本发明的几个连接叉3的部件的有利的实施例:该部件可以是例如一个图1中“12点钟”梁I这样的部件，包括几个连接叉3，所述连接叉3的由环件7限定的孔口必须是对准的。
[0065]如图3所示，在树脂的通过固化而聚合的过程中，可以稍微扩张的芯体17被设置在环件7的整个孔口上以使得这些孔口保持完美的同轴。
[0066]作为一个说明性但非限制性的例子，芯体17可以是由碳制成。
[0067]该方法可以允许所有U型夹环件的销的完美对齐，也可以允许通过“12点钟”梁I得到推力反向器的半罩的极佳的安装精度。
[0068]图4至6中示出了推力反向器的支架19。
[0069]如其本身被公知的那样，这样的支架可以允许推力反向器的致动汽缸和该推力反向器的滑动部的连接，以使该推力反向器在其“直接喷射”(飞机的正常运行)位置和“间接喷射”(飞机降落时的制动情况)位置之间转换。
[0070]支架19结合有两个根据本发明的连接叉3，只有其中一个在图4和5中可见。
[0071]所述由复合材料制成的连接叉可以包括两个内带9a、9b和一个外带9c，所述内带限定了基本上是长方形的截面的部件23，具有相应的外形的环件7插入所述部件23内。
[0072]环件7可以是由例如金属合金制成。
[0073]在图2中的连接叉3中，如果所举的例子有机械或密封要求，腹板15可以在不同带9a、9b和9c之间延伸。
[0074]支架19所受的作用力的主要方向在图5中用箭头F示出。
[0075]如图6所示，带9a和9b限定了包围着环件7的区域11，其基本上与作用力F的方向平行。
[0076]如图6所示，其中的剖面线25显示了作用力F从环件7的内部到其边缘的传递区域，可以看到该传递是通过压力场的方式完成的。
[0077]更具体地，区域11的表面基本上垂直于作用力F的方向，所述区域11比该作用力F在环件7内的应用表面27要大得多，这导致传递给区域11内的复合材料板层的作用力的减弱。
[0078]如图6中所示，作用力F还允许肋板29a和29b在压缩/牵引下工作，所述肋板29a和29b是由围绕着环件7的带9a和9b的相邻区域所限定，且所述肋板在和作用力F基本平行的方向上延伸。
[0079]图7至8中示出了图4至6中的实施例的概括示例。
[0080]在图7所示的实施例中，环件7具有多边形的外轮廓，且每一个肋板29a至29e基本上都分别延伸到由环件7的外轮廓所限定的多边形的各自的边的中间，而所述肋板29a至29e是由相邻复合材料板层带的接合部所限定。
[0081]在图8中的实施例中，这些肋板29a、29b、29c、29d的一部分延伸到由环件7的外轮廓所限定的多边形的顶点。
[0082]将会注意到的是，如上所述，环件7的内孔口的截面也可以是圆形。
[0083]相对于圆形，环件7外的平面形状的优势是可以避免距离过大并因此避免板层29a相对于29b的分层，以及板层29b相对于29c的分层等。
[0084]然而，这个形状是非限制性的。
[0085]其它形状也可以是合适的，例如椭圆形的、四方形的等。
[0086]在图9中的实施例中，环件7包括夹在复合材料板层的中间的延伸部31a、31b、31c，所述复合材料板层限定了设置在环件周围的肋板29a、29b和29c。
[0087]在图10所示的实施例中，可以看到环件7可以具有除了多边形外的任何外轮廓，且尤其是包括直线部分33a、33b和曲线部分35a、35b的轮廓。
[0088]在图11和13中，示出了长形部件37结合有根据本发明的连接叉3。
[0089]所述部件37可以是例如推力反向器风片门的致动杆，或其他任何和组成飞机发动机的发动机机舱相关的杆件。
[0090]所述部件37也可以是叶栅的后框架的接合部，所述接合部可以允许保持推力反向器的叶栅的后部固定在12点钟和6点钟梁上。
[0091]所述部件37还可以是桅杆或臂的局部延伸。板层的几何机构根据本发明并没有围绕多边形的环件而是多边形的桅杆，或者，该几何结构可以基本上是柱形的且在这种情况下则有必要使用根据本发明的中间多边形环件(其可能的结构的例子，参见以下的附图)。
[0092]在图12所示的实施例中，可以看到环件7可以具有基本上是方形的外轮廓，和基本上是圆形的内轮廓。
[0093]环件7被复合材料的带9所包裹，所述带9包括基本上垂直于施加在连接叉上的主要作用力F的方向的区域11。
[0094]更具体地，在复合材料带9和环件11之间有另一个复合材料带39，所述带39包裹着环件7且在另一端连接到部件37的结构上。
[0095]由于这个原因，可以说复合材料带39为结构化的，和只是组成连接叉3的复合材料带9是完全不同的，所述带39实际上是和部件37 —体化的一部分且可以被称为环件带。
[0096]为了可以最佳地分布作用力，可以考虑在带9和39之间及环件7的附近置入一组可以避免树脂聚集的复合材料群或泡沫41，且由于这一区域的截面基本上为三角形而被本领域技术人员称为“钉头”。
[0097]得益于穿过两个复合材料带9、39和钉头41的缝纫拼接或簇绒类型13的横向连接(如图13所示)，所得到的结构可以有利地被加强。
[0098]图13和图12中的实施例的不同之处主要在于其中环件7具有基本上圆形的外轮廓，且作用力的扩散将会通过如图6至10中的例子中纤维和环件7之间的平面连接来避免分层。
[0099]从之前的描述可以理解，本发明可以允许制造一种复合材料连接叉且得益于该连接叉，在不同相关部件之间传递的作用力以压力负荷在不同复合材料带的方式被发布，所述复合材料带被设置为围绕着环件。
[0100]另外，根据本发明的连接叉允许使得这些不同的带主要在牵引/压缩下工作，也就是说在这些带的性能的最佳范围内，而不是在剪力下工作。
[0101]本发明可以尤其大量地应用在飞机发动机机舱的设计中，当然该应用也可以延伸到其它任何相关的领域。
[0102]很明显，本发明绝不局限于通过简单举例的方式而描述的以及表示的实施例。
【权利要求】
1.一种用于连接两个部件(I)的复合材料连接叉(3)，包括复合材料连接叉板层的布置(9a、9b、9c、9d ;9)和允许所述连接的孔口，其特征在于，其包括限定所述孔口的环件(7)，以及在于所述复合材料连接叉的板层的布置允许限定该连接叉(3)的轮廓(9d)，围绕所述环件(7)并限定了把所述环件(7)连接到所述连接叉(3)的所述轮廓(9d)上的肋板(9a、9b、9c)。
2.根据权利要求1的连接叉(3)，其中所述环件(J)是由从包括金属合金和复合材料在内的一组材料中选择的材料制成。
3.根据权利要求1的连接叉(3)，其中所述环件(7)是通过加工被所述连接叉板层包裹的实心部分制成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的连接叉(3)，其中所述环件(7)呈现一个截面，所述截面的外轮廓和内轮廓为从包括圆形、椭圆形和多边形的一组形状中选出。
5.根据前述权利要求中任一项所述的连接叉(3)，其中所述环件(7)具有夹在至少某些所述连接叉板层(29a、29b、29c)中间的延伸部(31a、31b、31c)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的连接叉(3)，其中环件(7)是由复合材料制成且通过缝纫(13a、13b、13c、13)把所述连接叉板层(9a、9b、9c、9d)和所述环件(7)连接在一起。
7.—种设置有前述权利要求中任一项所述的连接叉(3)的部件(I)，其中至少某些所述连接叉板层(9d、9)把所述环件(7)连接到部件(I)的其它部分上。
8.根据权利要求7的部件，其中与所述部件(I)的其它部分一体化的结构板层(39)包裹着所述环件(7)，且所述结构板层(39)的至少一部分被至少某些所述连接叉板层(9)所覆盖。
9.根据权利要求8的部件，其中所述部件内的区域内填充有复合材料或泡沫，例如被称为“钉头”(41)在所述环件(7)的附近被插入所述结构板层(39)和所述连接叉板层(9)之间。
10.根据权利要求8或9的部件，其中缝纫(13)把所述结构板层(39)和所述连接叉板层(9)连接在一起。
【文档编号】F02K1/68GK104520094SQ201380041552
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月26日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】卢瓦·勒布利康 申请人:埃尔塞乐公司