CN101316694A - 在复合材料制成的结构部件、尤其是在连杆上制造凸台的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在复合材料制成的结构部件上制造凸台的方法，该凸台至少部分地突出于堆叠的复合纤维基层(N1，…，N7)，该基层限定了至少一个用于形成凸台的延伸部(113)。本发明包括至少在延伸部分离基层的步骤和在基层之间插入中间层(116)的步骤。

Description

在复合材料制成的结构部件、尤其是在连杆上制造凸台的方法
技术领域
本发明涉及一种在复合材料结构部件、尤其是在连杆上制造凸台(lug)的方法。
背景技术
已知连杆包括一个复合材料的中空体，例如，通过围绕心轴缠绕长丝制得该复合材料，或者实际上通过缠绕一层机织织物制得该复合材料。
中空体的厚度由缠绕适当的匝数获得。
复合材料连杆的实心体由堆叠片形成也是公知的。
从中空体的壁或从用来形成联接叉的凸台的实心体设置延伸部。在本体已经聚合之后，它足以在延伸部上穿孔，并且可能将它们切割成形从而得到凸台。
然而，通过那种方式得到的凸台的厚度与中空体壁的厚度或实心体的厚度一致。不足的是，这个厚度并不足够。以下文献中描述了该技术的现状：FR 2 060 049、DE 37 26 340、FR 2 705 610、US 5 279 892、US 6 036 904。
发明内容
发明目的
本发明的一个目的是提出一种在复合材料的结构部件上形成一个或多个凸台的新方法。
发明简介
为实现此目的，本发明提供了一种在复合材料的结构部件上制造凸台的方法，该凸台至少部分地凸出于堆叠的合成纤维基层，该基层限定了至少一个用于形成凸台的延伸部，该方法的特征在于包括至少在延伸部分离基层的步骤和在基层之间插入中间层的步骤。
因此，延伸部的厚度不再依赖于结构部件的厚度。尤其是，可以将延伸部做得更厚以便得到合适厚度的凸台。
附图说明
根据下面结合附图的描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的方法得到的连杆的透视图；
图2是制造本发明的连杆的切割样品的截面图；
图3是图1连杆中沿线III-III的剖面图；
图4是图1样品从边缘处看到的局部视图；
图5是图1中沿线V-V的剖面图；和
图6是包括多个适用于本发明方法实施的结合层的织物的示意图。
具体实施方式
请参考图1，本发明提供了一种制造整个复合连杆100的方法，该连杆100包括具有两个叉103的管状体102，每个叉包括两个相对的凸台104。
根据图2中所示本发明的一个特定方面，最初的步骤在于从纤维织物上切割出样品110，该示例中为碳纤维织物，所述样品110有一个具有两个相对的边缘112的中央部分111和四个从其上突出的延伸部113，在样品对称轴114的每一侧，中央部分111的每个端部包括两个延伸部。
优选由所谓的“2.5D”织法得到的纤维织物，该纤维织物包括多个具有相互连接的纬向纤维的基层，纬向纤维通过经向纤维从一个层延伸到另一个层从而使基层联结在一起。这种在基层之间的联结使得它们彼此固定，然而，当样品成形时在基层之间允许有相对的滑动。
在这方面，优选的纤维是在专利文献FR 2 759 096中描述的纤维，以及在下面参照图6描述的纤维。该纤维包括一个基本织法，包括：
首先，通过将至少28根纬向纤维1到28布置在各自在织物的厚度方向E延伸的至少8列C1到C8中，并且以交错的构造间隔布置在列C2、C4、C6、C8与列C1、C3、C5、C7之间，列C2、C4、C6、C8具有至少3根叠置的纬向纤维，它们间隔分布在预定的间距P里，列C1、C3、C5、C7具有至少4根叠置的纬向纤维，它们间隔分布在相同的间距P里，纬向纤维1到28延伸形成至少7个基层N1到N7；并且
其次，将至少12根经向纤维29到40分布于至少4个在纬向纤维方向偏移的平行面P1、P2、P3、P4内，每个面包括分布在这些面中每一个内的3根叠置的平行的经向纤维，包括：
第一经向纤维(分别编号为29、32、35、38)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的最顶端经向纤维(1、8、15、22)连接到一个四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的上部中间纬向纤维(16、23、2、9)，其与先前的列间隔至少2个间距段P，第一经向纤维往返于四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的顶端纬向纤维(1、8、15、22)，其与第一列间隔至少4个间距段P；
第二经向纤维(分别编号为30、33、36、39)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C7)的顶端中间纬向纤维(2、9、16、23)连接到一个四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的下部中间纬向纤维(17、24、3、10)，其与先前的列间隔至少2个间距段P，第二经向纤维往返于四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的上部中间纬向纤维(2、9、16、23)，其与第一列间隔至少4个间距段P；和
第三经向纤维(分别编号为31、34、37、40)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的下部中间纬向纤维(3、10、17、24)连接到一个与先前的列间隔至少2个间距段P的四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的最底端纬向纤维(18、25、4、11)，第三经向纤维往返于一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的下部中间纬向纤维(3、10、17、24)，其与第一列间隔至少4个间距段P。
平行经向纤维(29、30、31；32、33、34；35、36、37；38、39、40)的位置从一个面到另一个面纵向偏移一个间距段P。实线表示面P1上的经向纤维29、30、31，短虚线表示面P2上的经向纤维23、33、34，点线表示面P3上的经向纤维35、36、37，以及最后，长虚线表示面P4上的经向纤维38、39、40。可以非常清楚地看到偏移。
回到图2，以这样一种方式从所述织物上切割样品110，即，纬向纤维沿着样品110的对称轴114延伸。
根据本发明优选的一个方面，将样品110的边缘112结合在一起以将该样品卷成管状。如图3所示，织物层相对于另一层滑动，但在对称轴114上没有滑动，而在边缘112附近为最大，从而边缘形成一个斜面形状。
边缘112然后相对另一边放置。优选地，边缘112之一的端面抵接样品110的内表面，从而导致管子的厚度在连接区域基本一致。
由于在此示例中边缘112不是平行的，从而得到的管状部具有锥形形状。但是，可以用同样的方法得到圆柱形的管状部，只要将样品110的边缘112切割成平行的即可。
根据本发明优选的一个方面，如图4所示，将经向纤维从延伸部113的端部移开，从而分离由纬向纤维形成的基层。这产生了基层N1到N7(由边缘可见以及由粗线表示)，它们可以相互分开。中间层116(由细线表示，只示出了一个中间层以供参考)插入到邻近的基层之间，从而形成中间层116的纤维倾斜延伸，最好地是，相对于形成基层N1到N7的纬向纤维成45°。
中间层116优选地以这样的一种方式放置，即，使得延伸部113的厚度渐增而达到一个最终厚度，该最终厚度是一个常数并且基本上为纤维厚度的2倍。为了达到这个目的，中间层116以一定的长度插入，该长度随着与延伸部113中心的距离的增加而增大。
之后，为了增强延伸部113的端部，在基层N1到N7和中间层116引入横向纤维117(横向纤维由虚线表示，图中只示出一个以供参考)。这使得所述的端部具有三维结构，从而非常坚固，并且这防止了层之间的滑动。横向纤维最好通过缝合(stitching)嵌入。
加入了中间层的样品在一个心轴上成形(未示出)。然后，使用传统的树脂传递模塑(RTM)技术，使树脂在样品和中间层的纤维间扩散。
搭接边缘112因此被树脂粘结在一起。搭接斜面在两个边缘112之间提供了一个更大的粘结区域，从而使结合(图1中可见)非常牢固并且使得连杆适合承受拉伸及压缩应力。
这可以生产一种坚固的管状体，该管状体在每个由延伸部形成的端部处具有两个厚度增加的臂，所述臂成对地面对彼此延伸。然后保持将臂切割成一定形状并且穿透它们以使它们形成凸台104。这就形成了图1中所示的完全由复合材料形成的连杆。
优选地，如图5所示，每个凸台各自设有一对环120，每对包括一个具有圆柱部分122和套圈123的第一环121，该圆柱部分122在凸台104之一中的孔内延伸，该套圈123对着凸台104的一个侧面延伸，还包括一个具有圆柱部分126和套圈127的第二环125，该圆柱部分126紧贴第一环121的圆柱部分122的内部延伸，该套圈127抵接所述圆柱部分122的末端。所述圆柱部分122的长度最好比凸台104的宽度稍微短一些，从而凸台被容易地夹持在套圈123和127之间。
这种连杆有利地用来形成起落装置上的折叠拉杆或支柱。这种拉杆包括两个铰接在一起的连杆组件，从而可以有效地实施牵引及压缩，因此本发明的连杆可以有利地用于这种用途。另外，已知这种拉杆或支柱也可以承受压力，例如，源于由轮胎抛起的石头。所使用的“2.5D”织物尤其以其高的抗冲击性和抗剥离性而著称。
计算表明，与金属拉杆或支柱相比，其重量大大减少。另外，制造时间也明显缩短。
本发明不限于以上所述，相反，其覆盖权利要求所限定的范围内的任何变换。
尤其是，尽管结合图6描述了一种特定织物的应用，但也可以应用相似的具有多个基层的织物，或者实际上使用其它允许基层相对彼此滑动的织物。这种织物可以通过叠加基层得到并且将它们松散地缝合在一起。
为了增强边缘与边缘之间的连接，可以在聚合之前将两个边缘压合在一起。
虽然本发明的方法与连杆有关，然而本发明的方法同样可以很好地应用于复合材料制成的任何其它的结构部件。

Claims (10)

1.一种在复合材料的结构部件上制造凸台的方法，该凸台至少部分地突出于堆叠的复合纤维基层(N1，...，N7)，该基层限定了至少一个用于形成凸台的延伸部(113)，其特征在于，它包括至少在延伸部分离基层的步骤和在基层之间插入中间层(116)的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中间层具有纤维，该纤维相对于在延伸部中形成基层的纬向纤维被倾斜定向。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，横向纤维(117)被插入通过基层和中间层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，中间层(116)以一定的长度插入，该长度随着与延伸部(113)中心面任何一侧的距离的增加而增大。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在树脂已被注射和聚合后，延伸部被刺穿以形成接合叉的凸台(104)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，被刺穿的孔与各对环(120)相适配。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，延伸部形成具有两个相对的边缘(112)的样品(110)的一部分，该边缘切割于由叠加的基层(N1，...，N7)构成的复合纤维织物，这些基层以可以相对彼此滑动的方式联结在一起，以使基层相对彼此滑动的方式将样品卷成管状，以形成结构部件的本体，以使两个边缘形成斜面形状，将斜面形状的边缘连接在一起从而彼此搭接。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，从织物切割样品的基本织法包括：
首先，通过将至少28根纬向纤维(1到28)布置在各自在织物的厚度方向(E)延伸的至少8列(C1到C8)中，并且以交错的构造间隔布置在列(C2、C4、C6、C8)与列(C1、C3、C5、C7)之间，所述列(C2、C4、C6、C8)具有至少3根叠置的纬向纤维，它们间隔分布在预定的间距(P)里，列(C1、C3、C5、C7)具有至少4根叠置的纬向纤维，它们间隔分布在相同的间距(P)里，纬向纤维(1到28)延伸形成至少7个基层(N1到N7)；并且
其次，将至少12根经向纤维(29到40)分布于至少4个在纬向纤维方向偏移的平行面(P1、P2、P3、P4)内，每个面包括分布在这些面中每一个内的3根叠置的平行经向纤维，包括：
第一经向纤维(分别编号为29、32、35、38)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的最顶端经向纤维(1、8、15、22)连接到一个四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的上部中间纬向纤维(16、23、2、9)，其与先前的列间隔至少2个间距段(P)，第一经向纤维往返于四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的顶端纬向纤维(1、8、15、22)，其与第一列间隔至少4个间距段(P)；
第二经向纤维(分别编号为30、33、36、39)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C7)的顶端中间纬向纤维(2、9、16、23)连接到一个四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的下部中间纬向纤维(17、24、3、10)，其与先前的列间隔至少2个间距段(P)，第二经向纤维往返于四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的上部中间纬向纤维(2、9、16、23)，其与第一列间隔至少4个间距段(P)；和
第三经向纤维(分别编号为31、34、37、40)将一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的下部中间纬向纤维(3、10、17、24)连接到一个与先前的列间隔至少2个间距段(P)的四纬向纤维列(C5、C7、C1、C3)的最底端纬向纤维(18、25、4、11)，第三经向纤维往返于一个四纬向纤维列(C1、C3、C5、C7)的下部中间纬向纤维(3、10、17、24)，其与第一列间隔至少4个间距段(P)，
平行经向纤维(29、30、31；32、33、34；35、36、37；38、39、40)的位置从一个面到另一个面纵向偏移一个间距段(P)。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，样品有一个对称轴(114)，并且以这样一种方式从织物上切割样品，即，使基层具有沿对称轴延伸的纬向纤维。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，以这样一种方式切割样品，即，使其具有至少两个延伸部(113)，当样品形成管状时，这两个延伸部彼此相对。
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