CN101292089A - 用于具有蜂窝芯部的夹层组件的插件 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有蜂窝芯部(31)的夹层组件(30)的插件(10)，具有中空筒形内套管(12)。为了改善插件(10)和夹层组件(30)之间的力传递能力，该插件(10)还具有外套管(16)，所述外套管通过形成多个轴向腔室(20)的多个径向辐板(18)与内套管(12)相连。推入部件(32)进入腔室(20)，使得锚固元件尖端(24)在前地通过出口(28)径向穿出腔室(20)。

Description

用于具有蜂窝芯部的夹层组件的插件
技术领域
本发明涉及一种用于具有蜂窝芯部的夹层组件的插件。这种夹层组件重量轻且刚度高，为此其经常用在特别是飞机构造中。例如，客机客舱区域内的行李舱、隔壁等都由这种夹层组件来制造。
背景技术
在飞机构造中常用的夹层组件包括两个薄的所谓预浸料坯以作为外蒙皮，其间为蜂窝结构，蜂窝结构可以由例如合成树脂浸渍的纸构成。预浸料坯为合成树脂浸渍的纤维板。显然地，通过这种结构，不能通过常规的连接技术(例如通过螺钉)将例如支架的结构元件紧固到该夹层组件上，因为常规的连接装置无法在夹层材料上得到足够的支撑。因此已知在夹层组件上要附连结构元件的那些位置处使用插件。插件具体为套筒形式的部件，插入在预制在夹层组件中的孔内，并然后粘合在孔中。粘合强度对于从夹层组件通过插件向例如支架的结构组件的力传递路线中的力的吸收或传递能力起到关键作用。影响粘合处的承载能力的因素有例如所用粘合剂的强度、预浸料坯和蜂窝结构的厚度以及插件自身的几何尺寸。
为了得到更高的力传递能力，已知各种增加插件连接强度的方法。例如，可采用多个插件来代替单个插件以紧固给定组件，从而各单独插件传递较小比例的力。另外，在装配插件的区域内，夹层组件的外蒙皮可以通过双预浸料坯来进行加强。最后，可以在粘合处周围的区域内注入芯部填充剂——即通过芯部填充化合物来填充位于夹层组件两个外蒙皮之间的蜂窝材料中的腔，以增加粘合区域的强度。如果所有这些方法——其能够组合地应用——都不充分，那么夹层材料也可由插件区域中的完全以层压材料制成的片材来替代。所有这些方法都导致生产成本的大幅增加以及增加额外的重量。
发明内容
因此本发明根本的目的是提供用于具有蜂窝芯部的夹层组件的插件，其可以显著地改善连接强度而不会显著增加工作及重量。
根据本发明，可以通过具有权利要求1限定的特征的插件来实现该目的。除了这里称作内套管的中空筒形套管——为传统插件所公知——之外，根据本发明的插件相应地还具有与内套管同心并径向隔开布置的外套管，外套管的内侧通过多个径向辐板连接到内套管的外侧。在内套管和外套管之间形成多个腔室，多个腔室分布在插件周向上并沿插件轴向延伸(除了在内套管和外套管之间径向延伸之外)，每个腔室通过两个在周向上彼此相邻的辐板沿插件的周向限界。各腔室至少在其一个端侧上开口。在所有情形下，某些或所有腔室都容纳有一个锚固元件，锚固元件具有尖端和钝端，钝端邻近相应腔室的开口端侧。各锚固元件的一部分可以尖端在前地通过位于外套管侧面上的多个出口而从相应腔室穿出。推入部件可以通过腔室的开口端侧轴向地进入腔室内，推入部件设计成在进入腔室时接触锚固元件的钝端并在进一步进入时移位锚固元件。导引装置位于容置有锚固元件的各腔室内，在推入部件进入腔室而导致锚固元件移位时，导引装置确保锚固元件尖端在前地通过出口径向穿出腔室。由此，在根据本发明的插件的最后安装状态中，锚固元件径向突出于插件而伸入到夹层组件的蜂窝芯部中。因此，一方面获得插件在夹层组件中的更好锚固，另一方面显著地增加了由于插件随后粘合于夹层组件而形成的粘合直径。由于特别通过根据本发明的插件的锚固元件增大了粘合直径，所以显著地增加了插件和夹层组件之间的连接强度。
优选地，至少三个锚固元件呈星形地布置在插件周向上。特别优选地，使用五个或者六个锚固元件，因为通过大量的锚固元件，根据本发明获得的效果明显地增加且得以均化。
在根据本发明的插件优选实施例中，各锚固元件基本竖直地容纳在相应腔室内，且在移位而从相应出口穿出后采取大致水平的位置。这里，措辞“竖直”和“水平”是相对于水平放置的夹层组件而言的，其中插件如附图所示地容纳于其中。“大致竖直地容纳”表示锚固元件不是必须完全竖直地容纳在腔室中；相反地，该表达还包括锚固元件在腔室中的倾斜布置，然而其相对于后述的水平位置而言仍然是大致竖直的。类似地，表述“大致水平的位置”表示各锚固元件在移位后不是必需完全水平布置；相反地，相对于之前的竖直位置，一个明显水平得多的位置完全足以实现期望的效果。
如前面提到过的，各锚固元件具有一个尖端以使其可以有效地钻入蜂窝芯部中，且在此过程中尽可能小地损坏蜂窝芯部的结构。各锚固元件的钝端用作导致锚固元件移位的推入部件的接触位置。根据一个优选构造，各锚固元件呈箭头形状，具有三角形横截面。换句话说，从假想的点状顶点开始，这种锚固元件的三角形横截面连续地增大，锚固元件不需完全闭合，而是可以例如在其下侧开口，从而在穿入蜂窝芯部时只需移动较少的材料。即使锚固元件的设计是完全闭合的，其优选地是中空的以节省重量。
在根据本发明的插件的优选实施例中，位于每个容置有锚固元件的腔室内的导引装置包括导引肋，导引肋从侧向限界腔室的辐板突入到腔室中并轴向延伸。优选地，导引肋轴向延伸到出口区域，但不完全地超过出口。从而保证锚固元件在其最后移位阶段不再与导引肋接合。
如果导引装置包括导引肋，则这些导引肋优选与形成在相应锚固元件上的导引槽相互作用。根据一有利的实施例，在这种情况下，各锚固元件的导引槽相对于导引肋具有足够的游隙，使得在推入部件进入腔室内而移位锚固元件时，每个锚固元件能够从其大致竖直的位置向水平位置方向转动。由此，各锚固元件通过导引槽与导引肋的相互作用而被导引，然而在其尖端从前述出口穿出后采取越来越水平的位置。
在根据本发明的插件优选实施例中，位于容置有锚固元件的腔室内的导引装置还具有斜面，斜面布置在未由导引肋超过的出口区域内(即在这样的区域内，其中如果出口突出到导引肋的平面上，则不存在导引肋)。该斜面布置成使锚固元件在移位的最后阶段滑动接触该斜面并由此径向向外移位。从而，该斜面沿径向向外方向“推动”锚固元件，但是锚固元件在该过程中不是完全地离开腔室。例如，在被移位的锚固元件的终止位置上，锚固元件长度的三分之二或不然是四分之三可以突出于出口，同时剩下的锚固元件仍然位于腔室内。
优选地，前述斜面固定地附连在中空筒形内套管的外侧。各锚固元件的钝端在其不再与导引肋接合的最后移位阶段中在斜面上移动并在进一步移位时滑下斜面，结果是使其径向向外地移动。
根据一优选实施例，位于每个容置有锚固元件的腔室内的导引装置好包括止动件，该止动件布置在相应出口的与锚固元件的尖端相对的轴向端处，并在锚固元件的初始移位阶段导引其尖端穿出相应的出口。根据一种有利的构造，在锚固元件的最后移位阶段，此止动件还固定住锚固元件的水平终止位置。在这种情况下，止动件起到支座的作用，锚固元件通过推入部件抵靠该支座。
为了方便根据本发明插件粘合到夹层组件上，推入部件在封闭腔室的与推入部件相面对的开口端侧的盖表面上具有贯穿盖表面并与腔室连通的注入口。从而，粘合剂可以容易地从外部通过注入口注入到腔室内，向下进入腔室中并越过其时为水平的锚固元件而进入蜂窝芯部的周围区域中，导致整体上的大面积粘合以及与传统插件相比更大的粘合直径。
附图说明
下面参考所附示意图来更详细地解释根据本发明的插件优选实施例，附图中：
图1示出了根据本发明的插件的平面图，
图2示出了图1插件的竖直剖面图，插件的锚固元件在图中显示为位于起始位置和终止位置，
图3a示出了图1插件的锚固元件的平面图，
图3b示出了图3a锚固元件的三维示意图，
图3c更为具体地再次示出对应于图3a的锚固元件的平面图，
图4示出了类似于图1的平面图，示出了锚固元件和插件的相互作用，
图5示出了图4中沿A-A贯穿容置有锚固元件的插件腔室的轴向剖面图，
图6示出了图2所示的推入部件的平面图。
具体实施方式
图1示出一个从上方观察的插件，该插件整体由10表示。插件10是一个允许将例如支架的其它组件附连到具有蜂窝芯部的夹层组件的部件，从而使得力可以在夹层组件和其它组件之间传递。从而该插件构成了在夹层组件和待与之附连的其它组件之间的所谓的连接点。
插件10具有中空的筒形内套管12，其通孔14可设计成例如螺纹孔。类似地呈中空筒形的外套管16相对于内套管12同心布置并径向隔开，外套管的内侧通过多个(在本情形中是6个)径向辐板18连接到内套管12的外侧。内套管12、外套管16和连接两套管12、16的辐板18构成了插件10的基础结构。
在内套管12和外套管16之间形成有多个(在本情形中是6个)腔室20，在每种情况下，腔室侧向由两个沿周向彼此邻近的辐板18限界，而其主延伸方向轴向地延伸。在图示实施例中(参见图1和2)，所有腔室20的端侧是开口的，但下端侧也可以是闭合的。
在各腔室20中容纳有锚固元件22，在图3中进行更准确的显示。各锚固元件22具有尖端24和钝端26。在图示的示例实施例中，锚固元件22由钢板构成，且具有下侧开口的大致呈三角形的截面形状。因此各锚固元件22的整体形状像箭头。
在初始位置上，锚固元件22以大致竖直位置的容纳在腔室20内，使得其钝端26靠近相关腔室20的上开口端侧，而其尖端24位于腔室20的出口28附近(也参见图5)，该出口位于外套管16的侧面上。在图2中用虚线示出了各锚固元件22的初始位置。可以看到位于初始位置的锚固元件22被布置成在腔室20内略微倾斜。
从图2中可以看出，插件10在安装状态下容纳在具有蜂窝芯部31的夹层组件30内。在装配插件10之前，夹层组件30设置有孔，该孔的直径略微大于插件10的外套管16的外径。插件10然后插入到该孔中，且随后粘合在夹层组件30中。
为了更好地实现插件10在夹层组件30中的锚固以及更大的粘合直径——这增加了插件10与夹层组件30之间的连接强度，锚固元件22必须从图2虚线所示的初始位置进入图2实线所示的终止位置，在该位置上，锚固元件采取水平位置并且其纵向长度的大部分径向突出到插件10之外。
通过由推入部件32实现的锚固元件22的移动来获得锚固元件22从其初始位置进入终止位置的转变，该推入部件32在图2的轴向剖视图中用虚线示出，并且其可以从上方导入插件10中。从图6中可以更清楚地看到，该推入部件32包括环形盖34，从该环形盖下侧沿轴向延伸有多组壁36，在每种情况下每组两个壁，壁的宽度至少大致对应于大致形成盖34的环形的宽度。在每种情况下由两个壁36——在此相互平行——形成的组布置成其可以穿入相应的腔室20并在腔室20内与位于腔室20中的锚固元件22的钝端接触，从而移位锚固元件22。在图示的示例实施例中，存在有六组壁36，对应于腔室20的数目。壁36用作所谓的推动器，在推入部件32沿箭头P方向移动进入的过程中，锚固元件22通过该推动器移位。
为了使锚固元件22从图2所示的基本竖直的初始位置以预定的方式到达其水平的终止位置，每个腔室20都包括导引装置。这些导引装置包括两个导引肋38，在每种情况下，导引肋38之一从侧向地限界腔室20的两个辐板18中的每一个突入腔室20内(参见图4)。各导引肋38从而沿着辐板18轴向延伸并从辐板18垂直地突入腔室20内。从图5中可以看到，导引肋38一直延伸到腔室20的出口28的区域，但不超过出口28。
为了与导引肋38相互作用，锚固元件22具有两个导引槽40，从图3c中可以看出，导引槽40由T形截面的伸出部42形成，该伸出部42附连到锚固元件42的钝端26。在锚固元件22的初始位置上，导引肋38接合在导引槽40内。
参考图2和5，与设置在容置有锚固元件22的腔室20内的导引装置类似的部件是布置在出口28下端区域中的止动件44，其从腔室20的径向外边缘径向朝内延伸到腔室20内。在锚固元件22的初始位置中，尖端24搁置在出口28附近的止动件44上。
最后，导引装置还包括固定到腔室20的径向内边缘上、并布置在腔室被出口28盖住的轴向延伸区域中的斜面46，其中导引肋38不超过斜面46(参见图5)。因此，相对于腔室20的轴向延伸方向，斜面46大致开始于导引肋38终止之处，优选地略位于此位置的下方，然后径向突入腔室20内，随着距导引肋38的轴向距离的增加，径向突入程度增加。斜面46在止动件44所在位置——轴向看去——附近(优选比其略低一些)具有最大的径向长度。
下面，现在将更详细地介绍在推入部件32进入插件10过程中的移动顺序。如上文已经提到过的，当推入部件32进入上端侧开口的腔室20时，首先，成组的壁36接触各锚固元件22的钝端26。然后，推入部件32沿着箭头P方向的进一步推入确保了锚固元件22向下地及径向朝外地移位。在此过程中，移位初始阶段中的止动件44确保锚固元件22的尖端24从腔室20穿过指定的出口28径向穿出。在下面的进一步移位过程中，各锚固元件22的下侧支撑于相关出口28的下边缘，同时后部钝端26在腔室20内通过导引肋38与导引槽40的相互作用以受控方式向下导引。在此，在导引肋38和导引槽40之间存在足够的机械游隙，使得锚固元件22在向下移位过程中可以从初始的大致竖直位置逐渐转向水平位置，在这个过程中锚固元件22的尖端24钻入夹层组件30的蜂窝芯部31中。
当锚固元件22因为推入部件32从上方的进一步压下而进一步向下移位时，导引槽40最终与导引肋38脱开，而各锚固元件22的后部钝端26随后搁置在斜面46上。现在接下来在锚固元件22的最后移位阶段中，后者通过其后端在斜面46上下滑，这同样也是由于推入部件32的进一步下压所引起的，结果是锚固元件22被径向朝外地推出相应腔室20。图5用虚线示出了锚固元件22的终止位置，当锚固元件22的后端完全滑下斜面46且推入部件32的壁36推动锚固元件22而使其下侧抵靠止动件44从而固定住锚固元件22的水平终止位置时到达终止位置。在该终止位置，大约锚固元件22的纵向长度的三分之二到四分之三径向朝外地突出插件10。当从上方观察时，锚固元件22呈星形突出插件10而进入蜂窝芯部31。
现在，为了将插件10最后紧固于夹层组件30中，可以通过形成在推入部件32的盖34中并与下方腔室20均连通的注入口48将粘合剂引入插件10中。注入的粘合剂向下进入到腔室20中，越过锚固元件22并离开出口28进入到蜂窝芯部31中(参见图2中由K标记的有点区域)，从而在夹层组件30中以大面积和大粘合直径粘合插件10。

Claims (14)

1.一种用于具有蜂窝芯部的夹层组件的插件(10)，具有：
-中空筒形内套管(12)，
-外套管(16)，其与所述内套管(12)同心并径向隔开地布置，且所述外套管的内侧通过多个径向辐板(18)连接到所述内套管(12)的外侧，
-多个轴向腔室(20)，其沿所述插件的周向分布在所述内套管(12)和所述外套管(16)之间，每个所述腔室(20)通过两个在周向上彼此相邻的所述辐板(18)沿所述插件的周向限界，并且至少在其一个端侧上开口，
-多个锚固元件(22)，所述锚固元件之一在所有情形下容纳在一个相应的腔室(20)中，每个所述锚固元件(22)具有一个尖端(24)和一个钝端(26)，且所述钝端邻近所述腔室(20)的开口端侧，
-多个出口(28)，其位于所述外套管(16)的侧面上，每个所述锚固元件(22)的一部分能够尖端(24)在前地通过所述出口穿出相应的腔室(20)，
-推入部件(32)，其能够通过所述腔室(20)的所述开口端侧沿轴向进入所述腔室内，并且设计成在进入所述腔室(20)时接触所述锚固元件(22)的钝端(26)并移位所述锚固元件(22)，以及
-导引装置，其位于容置有锚固元件(22)的每个腔室(20)内，在所述推入部件(32)进入腔室(20)内而移位锚固元件(22)时，所述导引装置使得锚固元件尖端(24)在前地通过所述出口(28)径向穿出所述腔室(20)。
2.根据权利要求1的插件，其特征在于，以沿所述插件周向分布的方式布置有至少三个锚固元件(22)。
3.根据权利要求1或2的插件，其特征在于，每个所述锚固元件(22)基本竖直地容纳在相应腔室(20)内，且在其移位而通过相应出口(28)穿出之后位于大致水平的位置。
4.根据前面任一权利要求的插件，其特征在于，每个所述锚固元件(22)呈箭头形状，具有矩形的横截面。
5.根据前面任一权利要求的插件，其特征在于，所述锚固元件(22)是中空的。
6.根据前面任一权利要求的插件，其特征在于，位于容置有锚固元件(22)的每个所述腔室(20)中的所述导引装置包括导引肋(38)，所述导引肋从侧向限界所述腔室(20)的所述辐板(18)突入到所述腔室(20)中并轴向延伸。
7.根据权利要求6的插件，其特征在于，所述导引肋(38)轴向延伸到所述出口(28)的区域，但不完全地超过后者。
8.根据权利要求6或7的插件，其特征在于，所述导引肋(38)与形成在相应锚固元件(22)上的导引槽(40)相互作用。
9.根据权利要求8结合权利要求3的插件，其特征在于，每个所述锚固元件(22)的导引槽(40)相对于所述导引肋(38)具有足够的游隙，使得在所述推入部件(32)进入腔室(20)内而移位锚固元件(22)时，每个所述锚固元件(22)能够从其大致竖直的位置向水平位置方向转动。
10.根据权利要求7至9之一的插件，其特征在于，位于容置有锚固元件(22)的每个所述腔室(20)内的导引装置还具有斜面(46)，在所述出口(28)的未由导引肋(38)超过的区域内，所述斜面布置成使所述锚固元件(22)在移位的最后阶段与所述斜面(46)滑动接触，并由此径向向外移位。
11.根据权利要求10的插件，其特征在于，所述斜面(46)附连到所述中空筒形内套管(12)的外侧。
12.根据前面任一权利要求的插件，其特征在于，位于容置有锚固元件(22)的每个所述腔室(20)内的所述导引装置的一部分是止动件(44)，所述止动件布置在相应出口(28)的与锚固元件(22)的尖端(24)相对的轴向端处，并在所述锚固元件(22)移位的初始阶段导引其尖端(24)穿出相应的出口(28)。
13.根据权利要求12的插件，其特征在于，在所述锚固元件(22)移位的最后阶段，所述止动件(44)固定住所述锚固元件(22)的水平终止位置。
14.根据前面任一权利要求的插件，其特征在于，所述推入部件(32)在封闭所述腔室(20)的盖(34)中具有与所述腔室(20)连通的注入口(48)。
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