CN102770262B - 制造用于诸如飞机起落架结构用摇臂的铰接结构的臂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用于铰接结构的臂的方法，该臂包括沿纵向（AP;BP;CP）延伸的主体（30;130;230），并包括从所述主体径向突出的接口（13;113;213），其中，该方法包括如下步骤：制造插入件（11;211），该插入件（11;211）包括承载接口的基部（12;212）；制造心轴（10;110），该心轴（10;110）集成基部，以使心轴的外表面的一部分由基部的外面（17;217）的一部分界定；围绕心轴施加一层或多层加强纤维层（31;131;231）；将树脂注入加强纤维层（31;131;231）；以及聚合树脂以刚性地约束纤维层和插入件的基部。

Description

制造用于诸如飞机起落架结构用摇臂的铰接结构的臂的方法

技术领域

本发明涉及制造用于诸如飞机起落架结构用摇臂的铰接结构的臂的方法。

背景技术

起落架摇臂采用例如连杆的形式，该连杆在其每一端处具有呈轴承形式的接口和位于其端部之间并采用轭形式的至少另一个（所谓中间的）接口。

图1中示意性示出装配有这种摇臂的起落架。起落架1包括主腿2，在主腿的下端安装摇臂4的包括轴承3的前端，从而该摇臂能够围绕水平横向轴线相对于腿枢转。

起落架的两个轮5由安装在摇臂的后端处（即在其后轴承6的水平面处）的横向轴或轮轴承载，这些轮由此安装在摇臂的任一侧上。

以互补方式，减震器7布置在摇臂与起落架的腿之间，减震器7具有紧固到摇臂4的中间轭8的下端和固定到腿的上部分的上端。减震器7的每个端部能够相对于其所紧固到的部分围绕水平轴线枢转。

如图1所示，在着陆过程中，轮5在地面上的反作用趋于致使摇臂的后端升起，抵抗由减震器7施加在中间轭8上的力，这能够衰减着陆撞击。

因此，在着陆过程中，以及同样地当飞机在地面上滑行或静止时，摇臂主要经受由在其前端的水平面处的腿、由在其后端的水平面处的轮、以及由在其中间轭的水平面处的弹簧或多或少垂直施加的弯曲力和扭转力。

这些力与飞机的质量具有相同的数量级，由此摇臂必须具有高机械强度，尤其在其接口的水平面处，即在其前、后轴承的水平面处以及在其中间轭的水平面处。

在图2中，已单独示出这种摇臂4。摇臂包括沿主方向P延伸的主体9，以及包括所谓前轴承3和后轴承6的两端。

如可从图2中看到的，主体沿轴线P具有基本上恒定的横截面并承载中间轭（8），该中间轭从该主体径向突出。

为了给予这种摇臂期望的高机械强度，以及其相对复杂的形状，这种摇臂通常通过机加工高强度钢材来制造。

由于其总体形状的复杂性，通过由复合材料来制造摇臂以实现在该部分的水平面处显著节省重量被证明是有问题的。

在一种已知方案中，通过首先制造简单的复合材料连杆来获得这种复合材料摇臂，该连杆的主体具有基本上恒定的圆形截面。然后围绕该连杆装配承载双轭的轴环，该轴环围绕主体夹紧从而刚性地紧固到该主体。

该方案在制造成本和重量方面仍然具有严重限制，因为其导致摇臂被制成呈必须装配在一起且同时提供高机械强度的多个复合材料部件的形式。

发明内容

本发明的目的是提出一种制造臂且具有低制造成本的方法，该臂用于集成位于其端部之间的至少一个接口的复合材料铰接结构。

为此，本发明提供一种制造用于诸如飞机起落架结构的铰接结构的臂的方法，该臂包括沿纵向延伸的主体，并包括诸如从主体径向突出的轭的接口，该方法包括如下步骤：

-制造插入件，该插入件包括承载接口的基部；

-制造心轴，所述心轴集成插入件的基部，从而该心轴的外表面的一部分由插入件的基部的外面的一部分界定；

-围绕心轴并在其整个长度上施加一层或多层加强纤维层，从而使接口穿过每层而不覆盖接口；

-将树脂注入加强纤维层并在这些层与基部的外面接触的区域的水平面处；以及

-聚合树脂以刚性地约束加强纤维层和插入件的基部。

本发明的制造方法尤其关注实现层与插入件之间的最优化结合。此外，与上面提到的方案相反，形成插入件的轭和基部制成为单件。以此方式获得的臂尤其坚固且轻，并以低成本满足诸如飞机起落架结构的铰接结构的要求。

本发明还提供了如上所定义的方法，其中，基部具有大致管状形状，心轴通过基部的外面和至少一个套管来形成，其中，在这两个构件之间形成密封接合。

本发明还涉及如上所定义的方法，其中，管状基部具有适于将力分布在主体的内壁上的倾斜形状的纵向部分。

附图说明

在参照附图阅读本发明的具体实施例的下面说明时，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，附图中：

-图1是包括现有技术的摇臂的飞机起落架的下部的侧视图；

-图2是现有技术的摇臂的立体图；

-图3是示出本发明的摇臂的中心部分的局部剖切立体图；

-图4是插入件的剖切侧视图；

-图5是心轴的的剖切局部侧视图；

-图6是本发明的方法的编织操作的立体图；

-图7是本发明的摇臂的的剖切局部侧视图；

-图8是本发明的摇臂的中心部分的立体图；

-图9是示出根据本发明的第二实施例的摇臂的一部分的局部立体图；

-图10是示出根据本发明的第三实施例的摇臂的一部分的剖切局部视图。

具体实施方式

如可在图3中看到的，本发明的基本想法是将包括承载诸如轭的接口13的基部12的插入件11与心轴10结合成一体，用多层编织加强纤维31来覆盖该心轴，将树脂注入这些层并聚合树脂以获得各层与插入件之间的最优结合。

插入件的基部12由此是心轴10的形成支承的一部分的构件，加强纤维层31直接施加在基部12上，从而树脂有效地将这些层紧固到基部以确保这些层与插入件之间的力的最优化传递。

此外，基部12由此具有与由加强纤维层26界定的内部形状严格互补的外部形状，由此基部12嵌套在由构成摇臂主体的加强纤维层界定的内部空间中。

如图4所示，插入件11包括承载轭13的基部12，轭13包括孔15，孔15使得摇臂能够固定到另一构件（未示出），例如起落架的减震器。

基部12具有围绕轴线AP旋转的本体形状：其是大致管状的，由内面16和外面17界定，它们的形状为旋转体。内面16包括在形成喇叭口的截头锥形区域19、20的任一侧上延伸的圆筒形中心区域18。外面17的一部分是基本上圆筒形的并包括在其每个端部处的肩部21、22。

由于内面的喇叭口部分19、20，管状基部12具有朝向其每个端部减少的厚度，由此沿纵截面看时，该基部的端部成斜面。厚度的减少赋予基部在其端部的水平面处有比其更厚的中心区域处更大的柔性。该斜面形状允许柔性的连续变化，限制刚性的任何阶梯式增加。

插入件11可通过热压缩法制成：从包括短的非织造纤维的复合材料沿任何方形混合并压缩以及然后在高温下嵌套入树脂而获得。整体放入模具中能够获得所要求的插入件形状。以此方式获得的未加工部件可被加工使得其几何形状符合预定尺寸和公差。

可在安装心轴10之前或之后进行轭13的加工。该轭限定穿过外围编织的复合材料层的固定装置；轭可以是单个轭（如图所示）、双轭或任何其它形式的固定装置。

还可使用长纤维通过缠绕或织造来制造插入件11，即通过施加预浸渍有树脂的织造层或基于注射的笛卡尔编织（Cartesian braiding）。无论选择了何种制造方法，插入件然后都被预聚合。

通常来说，如果轭13设计成经受相对低的力，则插入件11可通过热压缩制成。另一方面，如果该轭13必须经受大的力，插入件11有利地通过缠绕、织造或笛卡尔编织制成。

一旦完成，则插入件预聚合，赋予其足够的刚性以构成心轴10的一部分，一层或多层逐级加强的纤维层31可施加在心轴10上。

然后将两个圆筒形套管23和24固定到插入件11的相应端以形成沿轴线AP纵向延伸的心轴10。

每个套管23和24由复合材料制成，例如使用预浸渍有施加到圆筒形支承件的树脂的织造材料的部分。然后，在预浸渍树脂至少局部固化后，移走该支承件从而构造成具有足够刚性以赋予其自身形状的套管。

然后每个套管预聚合，赋予其足够的刚性以限定心轴10的一部分，一层或多层编织加强纤维层31可施加在心轴10上。

在插入件的基部12与每个套管23、24之间的接合25、26的水平面处以密封方式进行套管23、24与插入件11的装配以形成心轴10，以防止在随后的树脂注射操作过程中将树脂引入心轴10中。

更具体来说，圆筒形套管23的一端围绕大致管状基部12的相应端嵌套，在结合区域25的水平面处围绕肩部21接合。对套管24进行同样的操作，套管24的端部在另一接合26的水平面处围绕基部12的另一肩部22接合。

为了改善每个接合25、26的水平面处的密封，可使用胶水或其它适当的材料。

此外，每个肩部21、22的深度对应于每个套管23、24的厚度，从而以此方式制造的心轴的外面通常是连续且光滑的，尤其在每个接合25、26的水平面处。

换言之，在每个肩部的水平面处的基部12的外径对应于每个套管的内径，而基部的在其肩部之间的外面17的标称直径对应于套管23、24的外径。

一旦装配完成，心轴10具有足够的刚性以构成支承件，一层或多层编织加强纤维层31可施加到该支承件上。

如可从图6中看到的，心轴10然后安装在编织机器27中，编织机器27主要包括支承环28，在支承环的后面安装一系列的纤维（诸如碳纤维）线轴，纤维线轴由支承件以旋转运动承载。这些纤维29在大致位于轴线P上的区域中汇聚在一起，同时相对于支承环28的平面沿该轴线偏移。

支承环28对中心在轴线P上，位于垂直于该轴线的平面上。当开始编织循环时，心轴10相对于支承环28沿轴线AP移动，这使得在心轴10的外面上编织纤维袜。

工作中，调整心轴10相对于环28的速度使得围绕心轴10编织的纤维29以相对于轴线AP的预定倾斜度定向。

进行多个该过程以构成围绕心轴10的多个编织纤维层31，每层具有大致恒定的厚度。

在该工作过程中避免了覆盖轭。根据所涉及的实施例，在制造过程的该阶段或之后将轭加工成其最终形状。

如果轭还没被机加工，其中间形状可以是朝向摇臂的外部径向延伸的截头锥型或椭圆型，从而不能在轭的水平面处布置任何纤维，相反，这些纤维沿截头锥或椭圆壁滑动布置在心轴10的基部上。

以相同的方式，如果轭已经形成，则编织的加强纤维布置在轭的任一侧上从而该轭不被覆盖。

或者，且无论该轭13的状态，因为同样的原因，轭可覆盖有截头锥或椭圆型保护件。

一旦已经施加各编织层31，然后，心轴10所包括的由各纤维层31围绕的未加工部分放置在模具中。

然后注入树脂以完全浸渍各编织纤维层31，直到树脂到达心轴10的外面。最后，基部12与套管23、24之间的密封接合25、26防止在注射过程中树脂侵入心轴10。

通过加热来聚合树脂：在注射树脂之后，控制模具进入固化周期，该固化周期硬化围绕心轴10的复合材料层31中的树脂。

一旦聚合后，该树脂提供了心轴10与这些层31之间的结合，尤其在层31与插入件11的外面17接触的接触区域32的水平面处，以实现将施加到插入件的力最优地传递到外围的编织纤维层31。

如可在图7和8中看到的，根据本发明制造的摇臂的中心部分由此包括：由插入件11和套管23、24构成的心轴10，以及围绕该心轴10嵌入在硬化树脂中的一组加强纤维层。

一方面，心轴通过构成支承件来赋予该组件总体形状，加强纤维层施加到支承件上以形成主体30，且由于其承载轭13的插入件11，因此能够实现轭13与该主体之间的最优化连接。

如已经理解的那样，附图仅示出本发明的摇臂的中心部分，即包括轭13的部分。该摇臂的端部各自包括未图示的接口，例如采用轴承形式的接口，这些轴承可通过在摇臂的每端横向钻孔来获得。

该方法可应用于制造图3至8中所示出类型的摇臂以及应用于其它类型的摇臂，诸如图9中的摇臂，该摇臂包括三个轭113、113’、113”，而不是仅有一个轭。

如可从图9中看到的，轭113’、113”布置在相对于轴线BP的径向相对位置，而轭113沿相同轴线纵向间隔并相对于113’和113”成90°的角度。在该构造中，轭113、113’和113”可连接到单个插入件或被分开在两个插入件之间。后一种情形中，轭113’和113”然后集成入同一插入件，而轭113集成入第二插入件，第二插入件沿纵向轴线BP相对于第一插入件以限制方式放置。

根据所要求的情形，套管然后可集成入一个插入件或更多个插入件中，每个插入件然后能够承载一个或多个沿轴线BP纵向间隔开和/或围绕相同轴线的一个或多个轭。

在其它实施例中，如图10所示，摇臂可集成开口截面的插入件，诸如承载轭213的半管。插入件211和编织的加强纤维层231的组件可通过诸如铆钉、螺母和螺栓等机械型连接来巩固。在该情形中，在树脂聚合之后，通过钻孔并然后根据实施例通过螺纹连接来安装上述构件以进一步加强插入件与碳纤维主体之间的结合。

不管选择哪个实施例，心轴都有利地由复合材料来制成，该复合材料包括与诸如编织的加强纤维层的树脂相同类型的树脂以实现与这些外部层的最佳结合。此外，插入件有利地包括与编织的外部加强纤维层相同类型的纤维以具有高机械强度。

由此，心轴还可由另一种材料制成，并应用到套管以及加强插入件，假如这些构件在其机械强度和确保这些构件与编织加强纤维层之间最优化结合的可能性方面具有所要求的特性。

Claims (5)

1.一种制造用于飞机起落架结构的铰接结构的臂的方法，该臂包括沿纵向(AP；BP；CP)延伸的主体(30；130；230)，并包括从所述主体径向突出的轭的接口(13；113；213)，该方法包括如下步骤：

-制造插入件(11；211)，所述插入件(11；211)包括承载所述接口的基部(12；212)；

-制造心轴(10；110)，所述心轴(10；110)集成所述插入件的基部，从而该心轴的外表面的一部分由所述插入件的基部的外面(17；217)的一部分界定；

-围绕所述心轴并在其整个长度上施加一层或多层加强纤维层(31；131；231)，从而使所述接口(13；113；213)穿过每层而不覆盖所述接口；

-将树脂注入加强纤维层(31；131；231)并在这些层(31)与基部的外面(17；217)接触的区域(32)的水平面处；以及

-聚合树脂以刚性地约束所述加强纤维层和插入件的基部。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基部(12；212)具有大致管状形状。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述心轴(10；110)通过所述基部的外面(17；217)和至少一个套管(23；24)来形成。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基部(12；212)和每个套管(23,24)之间形成密封接合(25,26)。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基部(12；212)具有适于将力分布在主体(30；130；230)的内壁上的倾斜形状的纵向部分(19,20)。