CN102372090B - 用于连接第一主体与第二主体的连接装置，其特别用于航空器的发动机组件 - Google Patents

Abstract

用于连接第一主体与第二主体的连接装置(2)，所述连接装置包括：-第一元件(20)，第一元件具有一连接端部(21)，连接端部适于与第一主体连接，并且第一元件包括第一管形部分(22)，第一管形部分沿着一纵向轴线(X)延伸，以及；-第二元件(30)，第二元件具有一连接端部(31)，连接端部适于与第二主体连接，并且第二元件包括第二管形部分(32)，第二管形部分在第一元件(20)的第一管形部分(22)中沿着纵向轴线(X)延伸。第一管形部分(22)和第二管形部分(32)通过至少一附加的管形部分(41，42，43)相连在一起，该至少一附加的管形部分在第一管形部分(22)中并围绕第二管形部分(32)沿着纵向轴线(X)延伸。每个管形部分在横向于所述纵向轴线(X)的一横截面中具有等值面积(S)。特别是在航空器发动机组件中的使用。

Description

用于连接第一主体与第二主体的连接装置，其特别用于航空器的发动机组件

技术领域

本发明涉及一种用于连接第一主体与第二主体的连接装置。

更为特别地和非限制性地，这种连接装置可作为用于连接航空器的发动机与该航空器的结构——例如航空器的悬挂架——的结构元件的组成部分。

背景技术

这类结构元件必须支撑非常沉重的静态载荷，同时最大程度地减少在通过连接装置连接的主体之间传递的机械振动。

已知地，为了减少振动，使用充气弹簧，充气弹簧使用空气或另一气体，例如氮气，以作用在弹性元件上。

然而，这种类型的充气弹簧减震器需要在实施上复杂的送气和气体密封结构。

还已知包括橡胶或弹性体制成的减震器的连接装置。

不过，这类弹性材料制成的减震器需要使用大量的材料，因而增加连接装置的重量，有时超过为了装配一航空器结构所容许的应力。

此外，弹性体减震器会被所使用的材料的通过蠕变、变形或疲劳在属性上的改变影响，使得减震的特征随着时间变化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种连接装置，所述连接装置允许在相互连接的两主体之间建立一种柔性连接，从而允许借助于特定的机械结构减弱振动。

为此，本发明涉及一种用于连接第一主体和第二主体的连接装置，所述连接装置包括：

-第一元件，所述第一元件具有适于与第一主体连接的一连接端部，并且第一元件包括第一管形部分，所述第一管形部分沿着一纵向轴线延伸；和

-第二元件，所述第二元件具有适于与第二主体连接的一连接端部，并且第二元件包括第二管形部分，所述第二管形部分在所述第一元件的第一管形部分中沿着所述纵向轴线延伸。

根据本发明，第一管形部分和第二管形部分通过至少一附加的管形部分相连在一起，所述至少一附加的管形部分在所述第一管形部分中并围绕所述第二管形部分沿着所述纵向轴线延伸。

此外，为了获得刚性一致的管形部分，第一管形部分、第二管形部分和附加的管形部分在横向于纵向轴线的一截面中具有等值面积。

特别地，接合的管形部分具有不同的直径，每个管体的厚度将是变化的，以在每个管体的横截面中获得等值面积。

因此，借助于一个在另一个中、彼此相连在一起的至少三个管形部分的接合，实施在要连接的主体之间的柔性连接。

实际上，在通过一管形结构连接第一主体和第二主体的一连接装置中，管形部分的长度确定连接装置的刚性(或相反地柔性)。

因此，形成连接装置的管体长度越大，管体将越是柔性的和越适于过滤在通过连接装置连接的第一主体和第二主体之间的振动。

借助于连接装置的至少三个管形部分的接合，可获得长度更短的连接装置，所述连接装置的刚性(或柔性)与一管形结构相同，所述管形结构的长度对应相互接合的管形部分的长度之和。

因此，根据本发明的连接装置允许紧凑地形成一连接装置，具有减弱在通过该连接装置连接的主体之间的振动的减震功能。

根据一优选实施方式，连接装置包括相互接合的多个附加的管形部分，所述第一管形部分、第二管形部分和附加的管形部分分别地两两相连在一起。

通过增加相互接合和端部相连在一起的管形部分的数目，可增加连接装置的等值长度，以提高该连接装置在对第一主体和第二主体之间的机械应力的过滤中的柔性。

本发明还涉及由第一主体、第二主体和用于连接所述第一主体与所述第二主体的连接装置组成的一种组件，所述连接装置此外包括第一主体与第二主体的一刚性连接构件，所述刚性连接构件通过两连结点分别地固定在第一主体和第二主体上，第一主体和第二主体之一在刚性连接构件的两连结点之一的位置处带功能游隙地通过机械连接被连接。

因此，刚性连接构件可承受在超过极限载荷的第一主体和第二主体之间的应力，以保证在超过预定值载荷下的第一主体与第二主体的刚性连接。

因此，只要在连接装置的位置处施加的载荷保持小于预定值载荷——例如对应疲劳载荷，仅仅连接装置的第一元件和第二元件传递应力，并借助于接合的管形部分的柔性安装过滤振动。

当在连接装置上施加的载荷超过预定值载荷时，在第一主体和第二主体之一与刚性连接构件的连结点之一之间的机械连接的位置处设置的功能游隙将被填满，以使得在刚性连接构件和通过连接装置连接的第一主体和第二主体之间不再存在可能的相对移动。

刚性连接构件因而承受要在第一主体和第二主体之间传递的几乎全部应力。

在本发明的一实施方式中，由第一主体、第二主体和用于连接所述第一主体与所述第二主体的连接装置组成的组件的刚性连接构件包括至少两个刚性平构件，所述刚性平构件沿着纵向轴线在第一元件和第二元件两侧延伸。

这些刚性平构件，也被称之为吊耳，允许围绕接合的管形部分结构，以承受超过疲劳载荷的应力，并且保证在第一主体和第二主体之间的刚性连接。

在另一实施方式中，由第一主体、第二主体和用于连接所述第一主体与所述第二主体的连接装置组成的组件的刚性连接构件包括一管体，所述管体围绕第一元件和第二元件沿着纵向轴线延伸。

这类管体，也被称为连杆，允许关于连接装置的纵向轴线将应力均匀地分布在连接装置中。

根据第二方面，本发明涉及用于航空器的一发动机组件，该发动机组件包括一悬挂架，和通过根据本发明的连接装置安装在悬挂架上的一发动机。

本发明还涉及一种包括至少一个如上文所规定的发动机组件的航空器。

用于航空器的发动机组件和航空器的特征和优点与所述的与根据本发明的连接装置相关的特征和优点相似。

附图说明

本发明的其它特点和优点还将在下文的描述中显示出来。

在作为非限制性实例给出的附图中：

-图1是示出根据本发明的一实施方式的用于航空器的一发动机组件的示意图；

-图2是根据本发明的一实施方式的一连接装置的透视图；

-图3是图2的连接装置的纵向剖视图，施加的载荷小于疲劳载荷；和

-图4是与图3相似的视图，施加的载荷超过疲劳载荷。

具体实施方式

首先将参照图1描述连接装置2的一实施例，所述连接装置应用在用于航空器的发动机组件1上。

用于航空器的发动机组件1这里例如用于固定在该航空器的机翼3下面，该发动机组件1包括一悬挂架4和一发动机，如一涡轮喷气发动机5。

连接装置2允许在悬挂架4的位置处安装涡轮喷气发动机5。

当然，连接装置2也可应用在一构型中，在该构型中发动机安装在机身的后部。

在图1所示的实例中，涡轮喷气发动机5在前部包括一大尺寸的风机罩6，所述风机罩通过尺寸较小的中心罩7向后延长，封闭该涡轮喷气发动机5的中心。

最后，中心罩7通过喷射罩8向后延长，喷射罩的尺寸比风机罩6的尺寸小。

这里，连接装置2适于在喷射罩8的位置处将涡轮喷气发动机5与悬挂架4相连在一起。

由于为本领域技术人员所熟知，该发动机组件的结构这里将不再进行详细描述。

此外，本发明并不局限于用于连接涡轮喷气发动机5与悬挂架4的连接装置2的应用实例。

连接装置也可使用于连接航空器的悬挂架与航空器的机身。

现在将参照图2到图4描述例如在图1上应用的连接装置2的一实施方式的一详细实例。

一般性地，该连接装置2包括一第一元件20，第一元件具有一连接端部21，连接端部适于与第一主体连接，这里例如是与悬挂架4连接。

如在图3和图4上以纵向剖视图清晰示出的，该第一元件20包括第一管形部分22，第一管形部分沿着连接装置的一纵向轴线X延伸。

第一元件20的连接端部21包括一叉形接头(chape)21，叉形接头适于铰接轴23与要连接的第一主体的安装，这里作为实例是铰接轴和悬挂架4的安装。

该铰接轴23因此在呈U形的叉形接头21的两臂部21a、21b之间延伸，所述两臂部组成第一元件20的连接端部21。

此外，该铰接轴23沿着一方向Y延伸，所述方向垂直于连接装置的纵向轴线X的方向。

连接装置还包括第二元件30，第二元件也具有一连接端部31，连接端部适于与第二主体连接，这里作为实例是与涡轮喷气发动机5连接。

该第二元件30包括第二管形部分32，第二管形部分也沿着连接装置2的纵向轴线X延伸。

如图3和图4清晰地示出的，该第二管形部分32在第一元件20的第一管形部分22中延伸。

第二元件30的连接端部31也由叉形接头31组成，所述叉形接头适于铰接轴33与第二主体5的安装。

如同第一元件一样，该铰接轴33在呈U形的叉形接头31的臂部31a、31b之间延伸，组成连接端部31。

该铰接轴33也沿着一方向Y延伸，所述方向垂直于连接装置2的纵向轴线X。

当然，第一元件20与悬挂架4和第二元件30与发动机5的安装可颠倒。

如在图3和图4上可见，第一管形部分22和第二管形部分32通过相互接合的多个附加的管形部分相连在一起。

在该实施方式中，除了第一管形部分22和第二管形部分32外，连接装置2还包括三个附加的管形部分41、42、43。

当然，该实施例不是限制性的，连接装置2可仅包括单个的附加的管形部分或两个附加的管形部分或数目超过三个的附加的管形部分。

无论相互接合的附加的管形部分的数目如何，这些管形部分在第一管形部分22中并围绕第二管形部分32沿着连接装置2的纵向轴线X延伸。

如在图3和图4上清晰可视，管形部分22、32、41、42、43两两地相连在一起。

因此，第一管形部分22的自由端部22a与第三管形部分41的第一端部41a相连在一起。

第三管形部分41的第二端部41b继而与第四管形部分42的第一端部42a相连在一起。

第四管形部分42的第二端部42b继而与第五管形部分43的第一端部43a相连在一起。

第五管形部分43的第二端部43b继而与第二元件30的第二管形部分32的自由端部32a相连在一起。

优选地，这些管形部分22、32、41、42、43以钛或以镍基金属合金制成，具有合适的刚性特征。

所有管形部分22、32、41、42、43例如通过这些管形部分的端部的焊接两两地相连在一起。

管形部分的接合因而允许获得一种紧凑的连接装置，该连接装置的刚性(或柔性)与由一管体所带来的刚性(或柔性)等同，所述管体的长度对应接合的管形部分22、32、41、42、43的长度之和。

为了遵循在所有接合的管形部分中的刚性一致性，优选地，第一管形部分22、第二管形部分32和附加的管形部分41、42、43在一横截面中——即在垂直于连接装置2的纵向轴线X的平面中——具有等值面积S。

事实上，一管形部分在拉伸或压缩方面的刚度K等于：

K＝ES/L

其中，E：杨氏模数；S：经受应力的管形部分的横截面的面积；和L：管形部分的长度。

因此，接合的管形部分22、32、41、42、43被定尺寸，以使得在每个管形部分的横截面中具有等值面积S。

实际上，每个管形部分22、32、41、42、43的直径是变化的(从第二管形部分32经过附加的管形部分43、42、41到第一管形部分22直径越来越大)，每个管形部分22、32、41、42、43的厚度相反地变化，并因此从第二管形部分32经过附加的管形部分43、42、41到第一管形部分22越来越薄。

作为非限制性实例，每个管形部分22、32、41、42、43的内部直径在5mm到50mm之间变化。

例如，第一管形部分22的内部直径在40mm到50mm之间变化，附加的管形部分43的内部直径在35mm到45mm之间变化，附加的管形部分42的内部直径在25mm到35mm之间变化，附加的管形部分41的内部直径在15mm到25mm之间变化，而第二管形部分32的内部直径在5mm到15mm之间变化。

相反地，每个管形部分22、32、41、42、43的厚度在1mm到5mm之间的范围内相反地变化。

因此，作为非限制性实例，第一管形部分22的厚度在1mm到1.5mm之间，附加的管形部分43的厚度在1.3mm到1.8mm之间，附加的管形部分42的厚度在1.6mm到2.2mm之间，附加的管形部分41的厚度在2.2mm到2.8mm之间，而第二管形部分32的厚度在4mm到5mm之间。

因而对于每个管形部分22、32、41、42、43而言，对于内部直径和厚度可选择一对数值，这对数值允许在每个管形部分22、32、41、42、43的横截面中获得一呈环形的截面，所述截面具有基本等值的面积。

此外，每个管形部分的长度是变化的并且取决于连接装置的应用和使用类型。

该长度可在30mm到300mm之间。

在所示的实例中，接合的管形部分22、32、41、42、43的长度基本相同，例如在40mm到70mm之间。

当然，本发明并不局限于该实施方式，并且管形部分的长度可相互不同。

例如，第一管形部分22的长度可大于第二管形部分32的长度，所述第二管形部分布置在第一管形部分22的内部。

例如，管形部分22、41、42可具有在200mm到300mm之间的相同的长度；而管形部分43和32可具有相同的长度，该长度较短，在60mm到100mm之间。

借助于管形部分的接合，连接装置具有柔性性能，所述柔性性能允许过滤在通过连接装置2连接的主体4、5之间传递的振动。

在图1所示的应用中，涡轮喷气发动机5与悬挂架4的安装在运行时是振动的来源。

连接装置2因此允许借助于在通过管形部分的接合——通过管形部分施加的应力被传递到连接装置2——实施的机械系统中获得的柔性来过滤或补偿这些振动的一部分。

不过，这类连接装置2还应能保持在主体4和5之间的连接，即便在连接装置2上施加极限载荷的情况下。

为此，如在图2到图4上清晰地示出，连接装置还包括第一主体与第二主体的刚性连接构件50，所述第一主体这里是悬挂架4，所述第二主体这里是涡轮喷气发动机5。

该刚性连接构件50以两连结点51、52分别地固定在第一主体4和第二主体5上。

为了对连接装置保留借助于接合的管体结构22、32、41、42、43所获得的过滤振动的特征，第一主体4和第二主体5在刚性连接构件50的连结点51、52之一的位置处带功能游隙地通过机械连接被连接。

因此，借助于该功能游隙的存在，只要在连接装置2上施加的应力或载荷保持小于对应疲劳载荷的一预定值，第一主体4和第二主体5通过连接装置2连接，该连接装置允许在刚性连接构件50和接合的管体结构22、32、41、42、43之间的相对移动。

因此，在此情形下，接合的管体结构22、32、41、42、43承受(reprendre)在通过连接装置2连接的两主体4、5之间传递的全部应力，同时如上所述，保证对在连接装置2的位置处存在的振动进行过滤。

相反地，当在连接装置2上施加的载荷超过疲劳载荷直到达到极限载荷时，在刚性连接构件50的机械连接的位置处设置的功能游隙被填满，以使得在刚性连接构件50和接合的管体结构22、32、41、42、43之间不再存在相对移动。

因此，刚性连接构件50和接合的管体结构22、32、41、42、43将按照它们的刚性比例承受应力。

刚性连接构件50被构成以，当施加在该连接装置2上的载荷超过对应疲劳载荷的预定值时，承受在通过连接装置2连接的第一主体4和第二主体5之间的全部应力流。

在图2到图4上所示的实施方式中，刚性连接构件50包括刚性平构件53、54、55、56，这里数目是四个，并且刚性平构件成对地在第一元件20和第二元件30两侧平行于纵向轴线X延伸。

因此，也被称为吊耳的两刚性平构件53、54，从第一元件和第二元件30的第一边侧延伸，而也被称为吊耳的另外两刚性平构件55、56，从第一元件20和第二元件30的另一边侧延伸。

两刚性平构件53、54和55、56在第一元件20和第二元件30两侧的布置的作用在于保证重复的刚性连接，以保证关于应力传递的安全性(系统因而具失效安全性，英语术语也被称为“FailSafe”)。

因此，如果出现刚性平构件53、54、55、56之一断裂的情况，应力的传递可通过余下的刚性平构件实施。

当然，如果出现由通过接合的管体结构22、32、41、42、43连接的第一元件20和第二元件30所保证的柔性连接断裂的情况，连接装置2能够借助于布置在柔性结构两侧的刚性平构件53、54、55、56保证刚性机械连接。

每个刚性平构件53、54、55、56都具有基本相同的形状，由伸长的板体结构组成，该伸长的板体结构在每个端部分别地具有一孔53a、54a、55a、56a和53b、54b、55b、56b，这些孔用于将刚性平构件53、54、55、56安装在第一主体4和第二主体5上。

在图3和图4所示的实施方式中，刚性平构件53、54、55、56具有在如前文所述的铰接轴23和33的位置处实施的连结点51、52。

因此，刚性平构件53、54、55、56的端部布置在第一元件20和第二元件30的连接端部的叉形接头21、31的臂部21a、21b、31a、31b两侧。

在第一端部侧，例如在刚性平构件53、54、55、56的端部53a、54a、55a、56a侧，孔是圆形的并且基本对应铰接轴23的尺寸。

相反地，在相对的端部53b、54b、55b、56b的位置处，孔由一长方形孔洞53c、54c、55c、56c形成，允许在将这些刚性平构件53、54、55、56与铰接轴33连接的机械连接中实施一功能游隙，该功能游隙适于第一主体4和第二主体5之一的安装，这里是适于涡轮喷气发动机5的安装。

当然，功能游隙也可在连接第一主体4——这里是悬挂架——的铰接轴23的位置处，以相同的方式进行实施。

因此，在刚性连接构件50的第一连结点51的位置处，长方形孔洞53c、54c、55c、56c允许铰接轴33的带功能游隙的安装。

在运行时，如图3所示，当施加在连接装置2上的载荷保持小于对应施加于系统的常见疲劳载荷的一预定值载荷时，在铰接轴33的位置处存在的功能游隙允许第一元件20和第二元件30相对于刚性平构件53、54、55、56的相对移动。

因此，应力在该铰接轴33的位置处经过接合的管形结构22、32、41、42、43的组件传递。

相反地，如图4清晰地示出，当在铰接轴33的位置处施加的载荷超过对应疲劳载荷的任意固定限值时，功能游隙被填满，铰接轴33止挡刚性平构件53、54、55、56的长方形孔洞53c、54c、55c、56c的端部。

考虑到构件的相对刚度，应力因而从铰接轴33向铰接轴23的方向经过刚性平构件53、54、55、56进行传递。

当然，本发明并不局限于该实施方式。

特别地，刚性连接构件50可包括一管体，代替刚性平构件53、54、55、56，该管体围绕第一元件20和第二元件30沿着纵向轴线X延伸。

因此，第一元件20和第二元件30容置在一外部管形结构的内部，该外部管形结构在第一元件20和第二元件30的端部的叉形接头21、31的位置处具有一孔，该孔用于使得铰接轴23、33在铰接轴23、33之一的位置处带功能游隙地经过。

Claims (7)

1.由第一主体、第二主体和用于连接第一主体(4)与第二主体(5)的连接装置组成的组件，用于连接第一主体与第二主体的所述连接装置包括：

－第一元件(20)，所述第一元件具有适于与所述第一主体(4)连接的一连接端部(21)，并且所述第一元件包括一第一管形部分(22)，所述第一管形部分沿着一纵向轴线(X)延伸；

－第二元件(30)，所述第二元件具有适于与所述第二主体(5)连接的一连接端部(31)，并且所述第二元件包括一第二管形部分(32)，所述第二管形部分在所述第一元件(20)的所述第一管形部分(22)中沿着所述纵向轴线(X)延伸，

－连接所述第一主体(4)与所述第二主体(5)的刚性连接构件(50)，所述刚性连接构件(50)以两连结点(51，52)分别地固定在所述第一主体(4)和所述第二主体(5)上，所述第一主体(4)和第二主体(5)之一在所述刚性连接构件(50)的所述两连结点(51，52)之一的位置处，带功能游隙地通过机械连接被连接，

其特征在于，所述第一管形部分(22)和所述第二管形部分(32)通过至少一附加的管形部分(41，42，43)相连在一起，所述至少一附加的管形部分在所述第一管形部分(22)中并围绕所述第二管形部分(32)沿着所述纵向轴线(X)延伸；

并且，所述第一管形部分、所述第二管形部分和所述至少一附加的管形部分(41，42，43)在横向于所述纵向轴线(X)的一横截面中具有等值面积(S)；

所述刚性连接构件(50)包括至少两个刚性平构件(53，54，55，56)，所述刚性平构件沿着所述纵向轴线(X)在所述第一元件(20)和第二元件(30)两侧延伸。

2.根据权利要求1所述的由第一主体、第二主体和用于连接第一主体与第二主体的连接装置组成的组件，其特征在于，所述连接装置包括相互接合的多个附加的管形部分(41，42，43)，所述第一管形部分(22)、第二管形部分(32)和所述附加的管形部分(41，42，43)分别地两两地相连在一起。

3.根据权利要求1所述的由第一主体、第二主体和用于连接第一主体与第二主体的连接装置组成的组件，其特征在于，所述连接装置以钛或镍基金属合金制成。

4.根据权利要求1所述的由第一主体、第二主体和用于连接第一主体与第二主体的连接装置组成的组件，其特征在于，所述第一元件(20)的所述连接端部(21)包括适于铰接轴(23)与所述第一主体(4)的安装的一叉形接头；所述第二元件(30)的所述连接端部(31)包括适于铰接轴(33)与所述第二主体(5)的安装的一叉形接头。

5.根据权利要求1所述的由第一主体、第二主体和用于连接第一主体与第二主体的连接装置组成的组件，其特征在于，所述刚性连接构件(50)包括一管体，所述管体围绕所述第一元件(20)和第二元件(30)沿着所述纵向轴线(X)延伸。

6.用于航空器的发动机组件，其特征在于，所述发动机组件包括一悬挂架和一发动机，所述发动机通过根据权利要求1到5中任一项所述的组件的连接装置(2)安装在所述悬挂架上，所述第一主体(4)是悬挂架，所述第二主体(5)是发动机。

7.航空器，其特征在于，所述航空器包括至少一个根据权利要求6所述的发动机组件(1)。