CN102729580B - 自泵和自装填的粘合剂接合系统 - Google Patents

自泵和自装填的粘合剂接合系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种自泵和自装填的粘合剂接合系统，该粘合剂接合系统应用在管形组件中。管形组件包括内部元件和外部元件。每个内部元件和外部元件都具有偏移部分，偏移部分在其间形成腔体。在管形组件的组装期间，粘合剂位于腔体中并被挤出及挤过内部元件和外部元件之间的胶合线。粘合剂的增压以及其从腔体向外流出有助于移除气泡，同时防止将气泡引入胶合线中。

Description

自泵和自装填的粘合剂接合系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年4月4日提交的、系列号为61/471,232并且题为“SelfPumping and Priming Adhesive Joint System”的美国临时专利申请的权益，出于所有目的将该申请并入本文中，如同将其全文陈列在本文中一样。
技术领域
本申请涉及用于粘合剂接合的方法和装置，其在组装时控制粘合。
背景技术
管形组件在许多航空航天结构中尤其有用。常规的管形组件包括粘结到内部圆柱元件的外部圆柱元件。管形组件的结构完整性部分依赖于外部圆柱元件和内部圆柱元件的粘合质量。常规的组装方法会在粘合剂中引入气泡。粘合剂中的气泡导致胶合线存在空隙，由此降低粘合强度。胶合线中的空隙可导致管形组件故障。如果管形组件是飞行器的重要组成部分，粘合的故障可导致空难性的后果。
因此，有必要改进管形组件的粘合剂接合。
发明内容
本申请的目的在于提供一种应用在管形组件中的自泵和自装填的粘合剂接合系统。
一种管形组件，包括：内部元件；外部元件；位于内部元件的外表面上的内部偏移部分；位于外部元件的内表面上的外部偏移部分；位于内部元件和外部元件之间的粘合剂；其中，内部元件和外部元件的组装使得粘合剂被向外挤出。
其中，内部偏移部分包括径向部分。
其中，外部偏移部分包括径向部分。
其中，腔体由内部偏移部分和外部偏移部分之间的容积形成。
其中，腔体的容积设置为容纳过量的粘合剂。
其中，内部偏移部分和外部偏移部分是椎形的。
还包括：位于内部元件和外部元件之间的端部上的密封件，该密封件设置为迫使粘合剂在远离密封件的地方被挤出。
其中，内部元件和外部元件是圆柱形的。
其中，管形组件是用于飞行器的变速装置吊架安装联杆。
还包括：与内部元件相连的弹性元件，该弹性元件具有承受振荡运动的弹簧系数。
一种用于组装管形组件的方法，包括：提供内部元件和外部元件，内部元件和外部元件具有在其间形成腔体的轮廓；将粘合剂应用到腔体中；及将内部元件和外部元件挤压到一起，减小腔体的容积，并将粘合剂的一部分朝着管形组件的端部挤出。
其中，粘合剂是膏状粘合剂。
还包括：移除多余的粘合剂。
其中，在将内部元件和外部元件挤压到一起的步骤中，还包括将内部元件和外部元件限制在径向方向。
其中，将内部元件和外部元件挤压到一起的步骤包括：相对于外部元件沿着管形组件的中心轴线移动内部元件。
还包括：固化粘合剂。
其中，腔体由以下步骤形成：首先在内部元件中形成，然后在外部元件中形成。
其中，将内部元件和外部元件挤压到一起，以减小腔体的容积的步骤包括：通过腔体内压力的增加将粘合剂中的任何气泡排出。
其中，管形组件是用于飞行器的联杆。
其中，腔体位于自管形组件的中心轴线的同一半径范围内。
公开的管形组件和其制造方法具有显著的优势，包括：1)提供了自泵粘合结合，其在组装期间防止将气泡引入到胶合线中；及2)提供了在组装期间消除气泡的自泵粘合结合。
附图说明
作为本发明的系统的特点的新颖性特征在随附权利要求中列出。然而，结合附图参考下述详细说明，将更好地理解系统和方法本身、使用的优选方式以及其他目的和优点，附图中：
图1是根据本申请的实施方式的旋翼飞行器的侧视图；
图2是根据本申请的实施方式的倾转旋翼飞行器的立体图；
图3是根据本申请的优选实施方式的管形组件的横截面视图；
图4是根据本申请的优选实施方式的管形组件的横截面视图；
图5是根据本申请的优选实施方式的管形组件的横截面视图；
图6是根据本申请的优选实施方式的管形组件的部分截面视图；
图7是根据本申请的优选实施方式的管形组件的部分截面视图；
图8是根据本申请的优选实施方式的管形组件的部分截面视图；
图9是根据本申请的替代实施方式的管形组件的部分截面视图；
图10是根据本申请的替代实施方式的管形组件的部分截面视图；
图11是根据本申请的示例实施方式的用于制造管形组件的方法的示意图。
具体实施方式
下文描述了本申请的系统和方法的示例性实施方式。为清楚起见，本说明书并未描述实际实施方式的所有特征。当然，应该意识到在任何这种实际实施方式的研发中，必须做出众多具体实施方式的决定以实现研发者的具体目标，例如与系统相关和商业相关的限制相兼容，这将在各种实施方式之间有所不同。此外，应该意识到，这样的研发努力可能是复杂且耗时的，但仍然在获益于本公开文本的本领域内技术人员的常规技能之内。
在说明书中，由于在附图中示出了设备，将参考不同元件之间的空间关系以及元件的不同方位的空间朝向。然而，如本领域技术人员在完整地阅读本申请之后所认识的那样，本文描述的设备、元件、装置等可位于任何期望的朝向。因此，由于本文描述的设备可朝向任何期望的方向，使用诸如“之上”、“之下”、“上部”、“下部”的术语以及其他类似术语来描述不同组件之间的空间关系或描述这些组件的方位的空间朝向应该分别被理解为描述组件之间的相对关系或这些组件的方位的空间朝向。
参考附图中的图1，示出了旋翼飞行器101。旋翼飞行器101包括具有多个旋翼叶片111的旋翼系统103。每个旋翼叶片111的斜度可以选择性地由斜度联杆113控制，从而选择性地控制旋翼飞行器101的方向、推力和升力。旋翼飞行器101还包括机身105、起落装置107和尾翼109。
参考图2，示出了倾转旋翼飞行器201。倾转旋翼飞行器201包括机身207、起落装置209、机翼205和可旋转短舱203a和203b。每个短舱203a和203b包括多个旋翼叶片211。短舱203a和203b的位置以及旋翼叶片211的斜度可以被选择性地控制，从而选择性地控制倾转旋翼飞行器201的方向、推力和升力。
尤其期望旋翼飞行器101和倾转旋翼飞行器201的元件被制造为管形组件。示例性的管形组件可包括：斜度联杆、防振器、控制联杆、斜度限制联杆、导引/滞后阻尼器，等等。同样地，本申请的系统和方法可用于制造用于旋翼飞行器101和倾转旋翼飞行器201的管形组件。应该意识到，本申请的系统和方法也可用于制造其他类型的飞行器上的以及非飞行器应用中的管形组件。例如，本申请的系统和方法可用于制造空间飞行器、地面车辆、海洋表面交通工具、两栖交通工具和潜海交通工具等交通工具上的管形组件。
本申请的系统包括管形组件101，其具有配置为在组装过程中将粘合剂自泵到胶合线上的组件。粘合剂的自泵消除了气泡，由此最小化了粘合剂胶合线中的空隙。本文进一步描述了管形组件101的上述特征。本申请的方法包括下述步骤：组装待组装的管，从而消除粘合剂中的任何气泡，由此最小化粘合剂胶合线中的空隙。
参考图3-图5，以流水装配视图示出了管形组件301。管形组件301包括外部元件303和内部元件305。内部元件305和外部元件303通过粘合剂313(在图6-8中示出)粘结在一起。粘合剂313优选地是膏状粘合剂，或者是其他在管形组件301的元件的组装期间展现出预固化流体性质的粘合剂。在一种实施方式中，粘合剂313是由Henkel和Hysol公司制造的EA9346膏状粘合剂。应该意识到，粘合剂313的具体类型与具体实施的情况相关。在所示实施方式中，外部元件303他内部元件305中的每一个都是圆柱形的。然而，替代实施方式可包括任何不同的形状，包括但不限于：棱形、三角形和六角形，等等。此外，外部元件303和内部元件305也可具有联锁和/或啮合特征，例如：花键、锁结构和/或螺纹部分。
在所示实施方式中，管形组件301是配置为处理旋翼飞行器101中的旋翼系统103产生的动态载荷的弹簧结构。弹性元件311提供弹簧常数以处理内部元件305和外部元件303之间的负载路径中的力。在所示实施方式中，第一附加元件321和第二附加元件323配置为用于将管形组件301附加到展现其间的相对振荡运动或力的结构。弹性元件311附加在内部元件305的内表面和第一附加元件321的外表面之间。例如，管形组件可以是变速装置吊架安装联杆，其在变速装置吊架和飞行器结构之间提供结构性支撑和振动衰减。应该意识到，管形组件301仅仅是各种各样的管形组件结构的示例。例如，管形组件301可包括具有一个或多个流体通道的流体贮存器，其配置用于在流体被迫在流体贮存器之间来回运动时，提供流体阻尼和/或隔离。
内部元件305具有内部偏移部分307。类似地，外部元件303具有外部偏移部分309。内部偏移部分307是内部元件305的外周或外表面的大小的物理变化。在所示实施方式中，内部偏移部分307表示内部元件305的外径的阶跃变化。外部偏移部分309是外部元件303的内周或内表面的大小的物理变化。在所示实施方式中，外部偏移部分309表示外部元件303的内径的阶跃变化。如本文所进一步讨论的，当内部元件305和外部元件303匹配在一起时，内部偏移部分307和外部偏移部分309之间形成腔体315。在所示实施方式中，每个偏移部分307和309包括阶跃变化过渡段中的弓状或径向表面。腔体315的容积在内部元件305和外部元件303的组装过程中减小。腔体315作为整体粘合剂泵，其在内部元件305和外部元件303组装在一起时将粘合剂313向外泵出，如本文进一步讨论的那样。
现在参考图6-8，示出了管形组件301的部分截面视图。图6-8逐步示出了组装管形组件301的过程。具体地，参考图6，粘合剂313存放在腔体315以及粘结表面317a、317b、319a和319b的一部分中。参考图7，沿着纵向中心轴将内部元件305和外部元件303移动到一起。在所示实施方式中，腔体315的容积由宽度W3和长度L1限定。随着内部元件305和外部元件303挤压到一起，在腔体315中形成了高压容积。随着腔体315的容积减小，压力的增加导致粘合剂313流向末端。因此，随着内部元件305和外部元件303挤压在一起，腔体315作为整体泵，向外泵出粘合剂313。在这个组装过程中，气泡也与多余的粘合剂一起被挤压出去。此外，随着腔体315的容积减小，由此导致的压力增加使得粘合剂313中的可压缩气泡从腔体315向外朝着低压区域迁移。此外，粘合剂向外的流动可以防止气泡从外部被吸入粘结表面317a和319a之间以及粘结表面317b和319b之间的胶合线中。
现在参考图8，内部元件305和外部元件303示出为最终组装位置。多余的粘合剂313a和313b已经和气泡一起被挤出。尺寸W1和W2(图7中示出)是粘结表面317a和319a之间以及粘结表面317b和319b之间的厚度。在所示实施方式中，W1和W2大约为0.005英寸。然而，W1和W2的具体大小根据具体实施情况而定。此外，特定的膏状粘合剂具有特定的最佳粘结厚度或厚度范围。因此，优选地，根据使用的特定粘合剂313，选择性地修改厚度W1和W2。
在内部元件305和外部元件303处于最终位置之后，多余的粘合剂313a和313b可被移除。此外，粘合剂313可以根据粘合剂313的具体实施要求而被固化。
现在参考图9，示出了管形组件901的替代实施方式。管形组件901除了包括密封件903外，大体上类似于管形组件301。密封件903用于使粘合剂313仅朝一个方向被挤出。密封件903在具有封闭端的实施方式中尤其有用，其中封闭端防止制造商清洁和移除粘合剂，而使得粘合剂被挤出到密封件903的区域中。
参考图10，示出了管形组件1001的示例实施方式。管形组件1001大体上类似于管形组件301，除了内部偏移部分107和外部偏移部分109分别由内部锥面1003和外部锥面1005所取代。因此，类似于腔体315的腔体形成在锥面1003和1005之间。在组装期间，随着内部元件305和外部元件303被挤压在一起，粘合剂313被挤出。管形组件1001是腔体315可形成的各种各样的容积形状的一个示例。
现在参考图11，示意性地示出了用于制造管形组件的方法1101，例如制造管形组件301。步骤1103包括提供在其间形成腔体的内部元件和外部元件。示例性的内部元件和外部元件在图3-10中示出，并在此处进一步描述。步骤1105包括将未固化的粘合剂置于腔室中并且置于粘结表面上。步骤1105在图6中示出，并在此处进一步描述。步骤1107包括将内部元件和外部元件压在一起，从而迫使粘合剂的一部分流出腔体。步骤1107在图7和图8中示出，并在此处进一步描述。在一种实施方式中，内部元件和外部元件都附加到模具上，从而使内部元件和外部元件的移动被维持在沿着管形组件的轴向中心线的方向上。步骤1109是可选步骤，其包括将多余的粘合剂从管形组件上移除。多余的组件至少在图8中示出。步骤1111包括固化粘合剂，从而内部元件和外部元件牢固地粘结在一起。确切的固化过程是根据具体实施情况而定，这是因此不同的粘合剂需要不同的固化过程，而本领域普通技术人员在受益于本公开文本的情况下将全面地意识到这一点。例如，步骤1111可包括使粘合剂经历升温一段时间。
公开的管形组件和其制造方法具有显著的优势，包括：1)提供了自泵粘合结合，其在组装期间防止将气泡引入到胶合线中；及2)提供了在组装期间消除气泡的自泵粘合结合。
显而易见，本文描述和示出了一种具有显著优势的系统和方法。上文中公开的具体实施方式仅仅是示例性的，本申请可被修改并以不一样但等同的方式实施，这对受益于本文教导的本领域内技术人员来说是显而易见的。此外，本文不在于限制本文示出的结构或设计的详细情况，除了权利要求所述的。显然上文中公开的具体方法可被改变或修改，并且所有的这些变化被认为落入本发明的范围和精神内。尽管本申请的系统以有限数量的形式示出，但并不限于这些形式，在不脱离其精神的情况下，容易做出各种改变和修改。因此，本文所寻求的保护如权利要求所列。

Claims (17)

1.一种管形组件，包括：
内部元件；
外部元件；
位于内部元件的外表面上的内部偏移部分；
位于外部元件的内表面上的外部偏移部分；
位于内部元件和外部元件之间的粘合剂；
其中，内部元件和外部元件的组装使得粘合剂被向外挤出；管形组件包括具有一个或多个流体通道的流体贮存器，其配置用于在流体被迫在流体贮存器之间来回运动时，提供流体阻尼和/或隔离；
其中，腔体由内部偏移部分和外部偏移部分之间的容积形成，腔体的容积设置为容纳过量的粘合剂。
2.如权利要求1的管形组件，其中，内部偏移部分包括径向部分。
3.如权利要求1的管形组件，其中，外部偏移部分包括径向部分。
4.如权利要求1的管形组件，其中，内部偏移部分和外部偏移部分是锥形的。
5.如权利要求1的管形组件，还包括：位于内部元件和外部元件之间的端部上的密封件，该密封件设置为迫使粘合剂在远离密封件的地方被挤出。
6.如权利要求1的管形组件，其中，内部元件和外部元件是圆柱形的。
7.如权利要求1的管形组件，其中，管形组件是用于飞行器的变速装置吊架安装联杆。
8.如权利要求1的管形组件，还包括：与内部元件相连的弹性元件，该弹性元件具有承受振荡运动的弹簧系数。
9.一种用于组装管形组件的方法，包括：
提供内部元件和外部元件，内部元件和外部元件具有在其间形成腔体的轮廓；
将粘合剂应用到腔体中；及
将内部元件和外部元件挤压到一起，减小腔体的容积，并将粘合剂的一部分朝着管形组件的端部挤出；
管形组件包括具有一个或多个流体通道的流体贮存器，其配置用于在流体被迫在流体贮存器之间来回运动时，提供流体阻尼和/或隔离；
其中，腔体由内部偏移部分和外部偏移部分之间的容积形成，腔体的容积设置为容纳过量的粘合剂。
10.如权利要求9的方法，其中，粘合剂是膏状粘合剂。
11.如权利要求9的方法，还包括：移除多余的粘合剂。
12.如权利要求9的方法，其中，在将内部元件和外部元件挤压到一起的步骤中，还包括将内部元件和外部元件限制在径向方向。
13.如权利要求9的方法，其中，将内部元件和外部元件挤压到一起的步骤包括：相对于外部元件沿着管形组件的中心轴线移动内部元件。
14.如权利要求9的方法，还包括：固化粘合剂。
15.如权利要求9的方法，其中，腔体由以下步骤形成：首先在内部元件中形成，然后在外部元件中形成。
16.如权利要求9的方法，其中，将内部元件和外部元件挤压到一起，以减小腔体的容积的步骤包括：通过腔体内压力的增加将粘合剂中的任何气泡排出。
17.如权利要求9的方法，其中，管形组件是用于飞行器的联杆。
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