CN105644767A - 用于联接机身段的铰接件及相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了铰接件(28)和相关联的方法以有效地联接结构，如相邻的机身段(12)。用于联接机身段的铰接件可包含经配置用于桥接机身段的条带(30)，覆盖条带的剪切带(38)和设置在条带和剪切带之间的配件(32)，以便将条带和剪切带间隔开。条带和配件至少可用复合材料形成。配件可具有H形和可具有延伸超过条带的相对侧的第一和第二纵向延伸段。每个纵向延伸段经配置覆盖各自的机身段的至少两个桁条(14)。配件也可具有剪切带位于其上的中间部分(36)。

Description

用于联接机身段的铰接件及相关方法

本申请是2011年11月4日提交的名称为“用于联接机身段的铰接件及相关方法”的中国专利申请201180060281.4的分案申请。

技术领域

本公开的实施例通常涉及铰接件和相关联接方法，并且更具体地涉及用于联接机身段的铰接件及相关方法。

背景技术

结构的段有时通过在段之间桥接并结构上联接段的铰接件联接。例如，如图1所示，可用多个彼此联接的段12形成飞机的机身10。可通过用于结构上互连机身段的铰接件联接相邻的机身段12。例如，可通过由边框或隔板组成的铰接件联接相邻的机身段，其中将边框或隔板设置在机身10的内部，并在相邻的机身段12之间桥接边框或隔板。铰接件也可包含多个通过配件，其通过边框延伸并促进边框对机身段12的联接。

例如，如图2显示，每个对相邻的机身段可包含多个纵向地延伸的桁条14和遮盖多个桁条的蒙皮16。可将一对相邻的机身段12接合在一起，并可将铰接件附着到一对相邻机身段上，从而桥接相邻机身段之间的界面。在图2的实例中，边框包含边框外翼弦18，其中接近机身段设置边框外翼弦，并其桥接其中的界面。边框也包含径向地向内延伸的腹板20和内翼弦22。图2的铰接件也包含多个通过配件24。如所示，边框，和更具体的腹板20限定通过配件通过其延伸的多个开口26。如所示，通过配件24经配置用于纵向地延伸超过边框，以便覆盖机身段12的桁条14。在这种情况中，每个通过配件24具有覆盖一个机身段12的桁条14的第一末端和覆盖另一个机身段的桁条的相对的第二末端。通过将铰接件，包含边框和通过配件24，连接到机身段12，铰接件用于结构上结合联接机身段。

可用金属材料，如钛形成如图2显示的铰接件。因为钛是相对昂贵的材料，钛铰接件相应的材料成本可不利地增加飞机相应的成本。另外，可通过多个紧固件将铰接件附加到附着到机身段上，如通过框架边框延伸，以便将框架边框连接到机身段上的紧固件，和通过通过配件延伸，以便将通过配件连接到机身段的桁条上的紧固件。为了安装紧固件，首先必须通过铰接件钻多个孔，用于接收各自的紧固件的钻多个孔。然而，通过钛铰接件的钻孔耗费大量的时间，因此增加装配机身段需要的时间，并且这样的装配关联相应的人工成本。进一步地，通过钛铰接件钻的孔通常需要被分离分开的和除去脏物毛刺的零件，因此进一步增加机身的装配关联相应的时间和成本。

发明内容

为了有效地联接结构，如相邻的机身段，依照本公开的实施例提供了铰接件和相关的方法。在这点上，铰接件和相关的方法可减少铰接件相关联的材料成本，以及也可减少和铰接件的安装相关联的时间和相应的人工成本。进一步地，有利地，某些实施例的合成的铰接件可能更轻。

在一个实施例中，用于联接机身段的铰接件拥有铰接件，其包含经配置用于桥接机身段的条带，覆盖条带的剪切带和设置在条带和剪切带之间的配件，以便将条带和剪切带间隔开。这个实施例的配件具有延伸超过条带的相对侧的第一和第二纵向延伸段。每个纵向延伸段经配置用于覆盖各自的机身段的至少两个桁条。

可用复合材料形成条带、剪切带和配件。在一个实施例中，配件是H形的，以便每个纵向延伸段包含彼此分离间隔开并覆盖各自的桁条的第一和第二构件。在这个实施例中，配件也可包含在第一和第二纵向延伸段之间的中间部分，其中剪切带位于中间部分上。铰接件可包含多个配件并且剪切带可包含彼此分离间隔开的多个足部件。同样地，这个实施例的剪切带的每个足部件可位于各自的配件的中间部分上。另外，可将多个配件彼此间隔开，以便条带的部分在相邻的配件之间可见，从而能够检查条带。铰接件也包含多个将剪切带、配件和条带连接到机身段上的紧固件。例如，可用钛形成紧固件。铰接件也可包含腹板和连接到剪切带并位于剪切带内侧的内翼弦。一个实施例的铰接件也可包含分别地设置在配件的第一和第二纵向延伸段和桁条之间的第一和第二填充件。

在另一个实施例中，提供了铰接件，其包含用复合材料形成的条带，覆盖条带的剪切带和设置在条带和剪切带之间的H形配件，以便将条带和剪切带间隔开。也可用复合材料形成H形配件。

一个实施例的H形配件包含剪切带位于其上的中间部分。在这个实施例中，铰接件可包含多个配件，并且剪切带可包含多个彼此间隔开的足部件，其中剪切带的每个足部件位于各自的配件的中间部分上。可将多个配件彼此间隔开，以便条带的部分在相邻配件之间可见，从而能够检查条带。铰接件也包含多个将剪切带、H形配件和条带连接到机身段上的钛紧固件。铰接件也可包含腹板和连接到剪切带并在剪切带内侧的内翼弦。一个实施例的铰接件也可包含在H形配件的相对末端下面的第一和第二填充件。

在进一步的实施例中，提供了用于联接机身段的方法，其包含在机身段上设置条带，以便在机身段之间桥接。这个实施例的方法也包含在条带上设置的配件，以便配件的第一和第二纵向延伸段延伸超过条带的相对侧。配件的设置包含设置配件，以便每个纵向地延伸段覆盖各自的机身段的至少两个桁条。这个实施例的方法也包含在配件上设置剪切带，和利用多个紧固件连接剪切带、配件、条带和机身段。

在其中用复合材料形成条带和配件的实施例中，可利用多个钛紧固件连接剪切带、配件和机身段。一个实施例的方法也可包含分别地设置在配件的第一和第二纵向延伸段之间设置第一和第二填充件，和各自的机身段的桁条。一个实施例的方法也包含将腹板和内翼弦连接到剪切带上。在其中剪切带包含多个彼此间隔开的足部件的实施例中，配件的设置可包含以间隔开的方式将多个配件设置在条带上，以便可在相邻配件之间看到条带的部分，因此能够检查条带。和在配件上设置剪切带可包含在多个配件上设置剪切带，以便剪切带的每个足部件位于各自的配件的中间部分上。

在进一步的实施例中，公开了铰接件，其包括：由复合材料组成的条带、覆盖条带的剪切带和设置在条带和剪切带之间的H形配件，以便将条带和剪切带间隔开，所述H形配件由复合材料组成，其中H形配件包括剪切带位于其上的中间部分。

铰接件进一步包括：多个配件；并且其中剪切带包括多个彼此分离的间隔开的足部件，其中剪切带的每个足部件位于各自的配件的中间部分上，和其中多个配件彼此分离间隔开，以便条带的部分在相邻配件之间可见；将剪切带、H形配件和条带连接到结构上的多个钛紧固件；连接到剪切带上并在剪切带内侧的内翼弦，和在H形配件的相对末端下面的第一和第二填充件。

依照本公开的实施例，提供了铰接件和相关方法从而以在安装铰接件的材料成本和时间和相关理的人工成本方面有效的方式联接各种结构，如机身段。然而，可独立地获得已经讨论的特征、功能、和优势，并且可将本公开的多个实施例与其他实施例结合，可参考具体实施方式和附图看到进一步的细节。

附图说明

因而，以一般术语中描述公开的实施例，将参考附图，其不一定按比例绘制，并且其中：

图1是飞机的多个机身段的示意性透视图；

图2是联接一对机身段的传统的铰接件的透视图；

图3是依照本公开的一个实施例的用于联接一对机身段的铰接件的透视图；

图4是依照本公开的一个实施例的图3和4的铰接件的示意图，其图示用于联接铰接件和机身段的紧固件。

图5a-5i是依照本公开的可替换的实施例的剪切带、腹板和内翼弦的几个配置的透视图；以及

图6是图示依照本公开的一个实施例执行的操作的流程图。

具体实施方式

现在，将在下文中参考附图更完全地描述本公开的实施例，其中显示了某些，但不是全部的实施例。确实，可以很多不同的形式实现这些实施例，并且不应该将其解释为限于此处阐述的实施例；相反，提供这些实施例，以使本公开满足可应用的法律要求。在本文中，相同的数字代表相同的元件。

依照本公开的实施例提供了用于联接一对结构的铰接件。虽然铰接件可联接多种结构，如图1图示的关于飞机的一对机身段12的联接是以说明为目的，而不是以限制为目的描述铰接件。

一个实施例的铰接件28可在彼此相邻设置的一对机身段12之间桥接，并在结构上联接一对机身段12，以便定义其中的对接接头。关于图1的实施例，铰接件28通常位于机身段12的相对末端。如下面结合图3更详细地描述的，每个机身段12可包含多个纵向延伸桁条14和附着到并遮盖多个桁条的蒙皮16，以便形成机身10的外表面。铰接件被设置在机身段12的内部，并被设置以便桥接并被连接到每个相邻的机身段，以便整合机身段并向合成的机身10提供强度和稳定性。铰接件可在相邻的机身段12的完整的内部圆周周围延伸，或可只在它的一个或更多部件周围延伸。

依照图3中的一个实施例更详细地显示铰接件。如上文描述，铰接件在相邻的机身段12之间桥接并被连接到相邻的机身段12，每个机身段由多个桁条14和覆盖的蒙皮16组成。尽管只在图3中图示了圆周地延伸的铰接件的部分，铰接件可围绕机身段12的完整的内部圆周延伸。如图3显示的，这个实施例的铰接件包含至少部分围绕机身段12圆周地延伸的条带30。条带30具有宽度，如在飞机的纵向中定义的，其足够桥接并覆盖两个相邻的机身段12的部分。可用复合材料形成条带30，如复合纤维加强的聚合物，以便提供结构上联接相邻的机身段12需要的强度和稳定性，同时相对于利用金属零件的更传统的铰接件，减少了材料成本、重量和钻孔和装配时间。

铰接件也包含多个设置在条带30上和在纵向方向中延伸的配件32，以便，配件32的相对末端纵向地延伸到条带的相对侧面之外，以便覆盖相邻机身段12。如图示的实施例显示的，每个配件32可包含延伸到条带30的相对侧面之外的第一和第二纵向延伸段。依次，每个纵向延伸段可经配置用于覆盖各自的机身段12的至少两个桁条14。

在图示的实施例中，每个配件32是H形的。同样地，每个纵向延伸段可包含彼此间隔开并覆盖各自的桁条14的第一和第二构件34。这个实施例的配件32也可包含第一和第二纵向延伸段之间的中间部分36。一个实施例的中间部分36越过条带30的宽度延伸，其中纵向延伸段从条带30向外地延伸超过条带30的相对侧。然而，相对于条带30，配件32的中间部分36可具有其他宽度。同样地，配件32的中间部分36不需要越过整个条带30的宽度延伸。可替换地，在其他实施例中，配件32的中间部分36可延伸超过条带30。

铰接件可包含多个覆盖条带30的不同的圆周间隔部分的配件32。可在圆周方向中使多个配件32彼此间隔开，以便配件不遮盖条带30的部分，并且相反地在相邻的配件之间使其暴露或可见。同样地，可视觉上检查条带30，以便证实条带恰当地被固定到机身段12上。相反，传统的铰接件的边框通常被配置为不可视觉地检查条带。也可用复合材料构成配件32，如复合纤维加强的聚合物，如与形成条带30一样的复合纤维加强的聚合物。

条带30和配件32提供越过接合处的双负载或多负载路径，以便在条带或配件破损的情况下，实现破损安全。在如图3图示的一个实施例中，由于条带30上的配件的设置，将机身段12的桁条14和配件32的纵向延伸段间隔开，因此，条带用于将配件从机身段的桁条隔开。为了促进配件32与机身段12的桁条14的固定接合，铰接件也可包含设置在配件32的纵向延伸段和机身段12的各自的桁条14之间的填充件37，从而填充否则存在于配件的纵向延伸段和机身段的桁条之间的空间。尽管填充件37可具有与配件32的纵向延伸段一样或小于其的形状和尺寸以便配件的纵向延伸段完全地覆盖各自的填充件，然而在其他实施例中，如图3中描述的，填充件可在纵向方向中延伸到配件的纵向延伸段之外，以便允许完全独立地将填充件连接到机身段12上。也可用复合材料形成填充件37，如复合纤维加强的聚合物，如与形成条带30和/或配件32一样的复合纤维加强的聚合物。

铰接件也包含在机身段12的至少部分周围圆周延伸的剪切带38，并且通常设置剪切带以便覆盖条带30，并依次覆盖机身段之间的对接接头。更具体地，设置剪切带38，使其位于配件32上，以便在剪切带和条带30之间设置配件。在其中配件32是H形配件的实施例中，剪切带38可经配置具有多个在圆周方向中彼此间隔开的足部件40。可设置剪切带38的足部件40和设定其大小，以使其位于各自的配件32的中间部分36上。确实，一个实施例的H形配件32包含向上翘的相对边缘42，为了促进其上的剪切带38的足部件的定位，其进一步定义配件的中间部分36。另外，H形配件32的向上翘的相对边缘42可越过接合处提供弯曲连续性，因为桁条14在接合处的每个面上终止。如图3显示的，这个实施例的剪切带38定义相邻的足部件40之间的开口或鼠孔(mousehole)26，因此用于圆周地间隔配件32，其进而导致相邻的配件之间的条带30的部分的暴露或可见性。除了足部件40之外，剪切带38包含从足部件径向地向内延伸的部分41。

可用多种材料形成剪切带38。例如，也可用复合材料形成剪切带38，如复合纤维加强的聚合物，如与形成条带30和/或配件32一样的复合纤维加强的聚合物。可替换地，可用金属或其他材料，如铝或钛形成剪切带38。

一个实施例的铰接件也包含内翼弦44和连接到剪切带38上的腹板46和剪切带38的内侧。在图示的实施例中，如通过多个紧固件，将腹板46连接到剪切带38上，以及具体地，连接到剪切带的径向地向内延伸部分41上，和从剪切带径向地向内延伸。可将内翼弦44整合到或另外连接到腹板46上，并且内翼弦44可包含纵向延伸部分，这样如图3所示，一个实施例的内翼弦和腹板具有T型的横截面。内翼弦44和腹板46至少部分地围绕机身段12圆周地延伸，并用于进一步增加铰接件的强度和稳定性。可用多种材料形成内翼弦44和腹板46，但是在一个实施例中，用金属，如钛，形成内翼弦44和腹板46。

铰接件也包含多个将铰接件的组件彼此联接并将其联接到机身段12上的紧固件。以说明方式，图4描绘了模式的一个示例，通过该模式紧固件被安装从而将铰接件连接到机身段12，其中每个紧固件的位置由点表示。如所示，紧固件可穿过条带30、剪切带38，如剪切带的足部件40、配件32，如配件的中间部分36和纵向延伸段，以及填充件37延伸，以便将这些组件彼此连接和将其连接到机身段12上。为了安装多个紧固件，在铰接件的各种组件中，必须例如通过钻孔形成多个孔，以便接收各自的紧固件。因为，在一个实施例中，许多孔以及大多数的孔通过钻孔穿过组件形成，如条带30，配件32、填充件37和可选地剪切带38，它们由复合材料，如复合纤维加强的聚合物材料形成，因此例如通过钻孔形成孔可比穿过钛组件的可比较的孔的形成更迅速地和更有效。另外，依照本公开的实施例，因为不需要分离和去除铰接件的组件的毛刺，通过钻孔穿过铰接件的复合组件形成孔与通过钻孔穿过可比较的金属或钛组件形成孔相比，更有效并且更成本有效。

为了获得更高的固定力量，以便最小化疲劳效应对金属铰接件零件的影响，如图2所示的传统铰接件可包含或其他钢铁紧固件。另外，可用基于奥氏体镍镉的超耐热合金，如镉镍铁合金材料形成本公开的实施例的铰接件的紧固件。然而，可用多种其他材料形成紧固件。因为如果紧固件穿过其延伸的许多而不是所有的组件用复合材料形成，并且在任何情况下不用钛形成，铰接件的一个实施例可包含通常不如可比较的紧固件昂贵和比它轻的钛紧固件，因此进一步减少一个实施例的铰接件相关联的成本。对照或其他钢紧固件，一个实施例的铰接件也可包含钛紧固件，因为在与可比较的金属零件相同的方式中，如包括铰接件的复合组件对疲劳负荷不敏感，因此复合组件通常不需要金属零件需要的更高水平的固定力量，其中金属零件利用或其他钢紧固件。

可以多种方式配置剪切带38以及内翼弦44和腹板46。如图3显示的，剪切带38包含多个在圆周方向中间隔开的足部件40，以及腹板46和内翼弦44连接到其上的径向地向内延伸的部分41。如图5a显示的，这个实施例的剪切带38和相应的内翼弦44和腹板46也可包含连接到腹板和/或剪切带的径向地向内延伸部分41上的额外的足部件48，其中另外的足部件以相反的纵向方向中从剪切带的足部件40延伸。也通过将另外的足部件48连接到配件32上，可更牢固地将剪切带38、腹板46和内翼弦44附着到铰接件的配件和条带30上。如图5a所示，额外的足部件48可具有径向地向内延伸，以便只接触剪切带38的向内地延伸部分41的相对短的部分，或具有径向地向内延伸，以便接触剪切带的径向地向内延伸部分和至少部分腹板46的较长部分。可用多种材料形成另外的足部件48，包含复合材料，如复合纤维加强的材料，或金属，如钛。

在图5b中描述另外的实施例，其中整合剪切带38、腹板46和内翼弦44。在这个实施例中，用一对以背靠背的形式彼此临近设置的C形通道形成剪切带38、腹板46和内翼弦44。如可通过多个紧固件，将C形通道彼此固定。另外，可用多种材料形成C形通道，包含复合材料，如复合纤维加强的聚合物。

在图5c中描述另一个实施例的剪切带38。如所示，剪切带38包含设置在腹板46的相对侧面上的两个部分，以便腹板夹在它们之间。每个部分包含多个在圆周方向中间隔开的足部件40，以及沿着腹板46的边延伸的径向地向内延伸部分41。如以前，可用多种材料形成剪切带38，包含复合材料，如复合纤维加强的材料，或金属，如钛。

在图5d和5e从相对侧面图示剪切带38的进一步的实施例。在这个实施例中，提供了类似于图3的实施例中显示的那个的剪切带38，其包含多个在圆周方向中间隔开的足部件40，和多个附着到剪切带上用于提供增加的强度和稳定性的额外的足部件48。这个实施例的腹板46和内翼弦44包含两个L形段，其中将其设置在剪切带38的径向地向内延伸部分41的相对侧面上，并且例如通过多个紧固件将其连接到41上。如显示的，以背靠背的形式设置L形腹板和内弦段，这样，通过在纵向地相反的方向中延伸的一对内弦段定义内翼弦。可用多种材料形成腹板46和内翼弦44，包含复合材料，如复合纤维加强的聚合物，或金属，如钛。

进一步地，图5f和5g图示可替换的实施例的相对侧面，其中用多个离散段形成剪切带38，每个段具有足部件40和径向地向内延伸部分41。在这个实施例中，可在腹板46的相对侧面上成对地设置剪切带38的离散段，这样，如通过多个紧固件，以图5f和5g中显示的方式，将成对剪切带段连接到腹板上。如以前，可用多种材料形成这个实施例的剪切带段，包含复合材料，如复合纤维加强的聚合物，或金属，如钛。

在图5h和5i中从相对侧面图示还有的另一个实施例的剪切带38。在这个实施例中，剪切带38的径向地向内延伸部分41和腹板46和内翼弦44的至少一部分整合并且定义腹板46和内翼弦44的至少一部分。然而，在图示的实施例中，也可部分地通过附着到剪切带38的径向地向内延伸部分41上的L形通道定义腹板46和内翼弦44。另外，剪切带38可包含附着到如上述描述的剪切带的径向地向内延伸部分41上的另外的足部件48。如上述描述的，结合其他实施例，可用多种材料形成剪切带38、另外的足部件48和/或L形通道，包含，例如复合材料，如复合纤维加强的材料，或金属，如钛。

不管实施例，剪切带38在机身段12周围至少部分地圆周地延伸，和覆盖条带30。然而，剪切带30位于配件32上，并且因此从条带30间隔开剪切带38。通过利用配件32从条带30分离剪切带38，在某些实施例中，可用不同于配件和条带的材料形成剪切带，以便可用允许在其中以更经济有效的方式形成孔的复合材料形成配件和条带，甚至在实例中，其中仍然用金属，如钛形成剪切带。

如图6显示的，同样提供了联接一对结构的方法，如一对临近的机身段12。如操作50中图示的，首先，方法将条带30设置在机身段12上，以便桥接机身段之间的对接接头。然后，将一个或更多配件32设置在条带30上，以便配件的第一和第二纵向延伸段延伸超过条带的相对侧。参考操作52。在这点上，配件32的设置可包含设置配件以便每个纵向地延伸段覆盖各自的机身段12的至少两个桁条14。在这点上，一个实施例的方法也可包含分别地在配件的第一和第二纵向延伸部分与各自的机身段12的桁条14之间设置第一和第二填充件37。参考操作54，可在将配件32设置在条带30上之前，或在将配件设置在条带上之后设置填充件37。其后，可将剪切带38设置在配件32上，并可利用多个紧固件连接剪切带38、配件、条带30和机身段12。参考操作56和58，如上述描述的，可用复合材料形成一个实施例的条带30和配件32，以便可利用多个用金属，如钛形成的紧固件连接剪切带38、配件和机身段12。在一个实施例中，方法也包含如通过从内翼弦延伸并被连接到剪切带上的腹板46将内翼弦44连接到剪切带38上。

如上述描述的，一个实施例的剪切带38可包含多个彼此间隔开的足部件40。在这个实施例中，配件32的设置可包含以间隔开的方式，将多个配件设置在条带30上，以便条带的部分在相邻的配件之间可见。另外，依照这个实施例，将剪切带38设置在配件32上可包含将剪切带设置在多个配件上，以便剪切带的每个足部件40位于各自的配件的中间部分36上。

如上述描述的，可用更经济有效的材料形成这个公开的实施例的铰接件，同时为合成的结构提供足够的强度和稳定性，如机身10。例如，铰接件可包含用复合材料形成的许多组件，其中复合材料提供强度和稳定性，同时与钛或其他组件部件比较是经济有效的。另外，例如通过允许穿过用复合材料形成的组件钻孔以形成接收紧固件的许多孔，可以有效的并且因此经济有效的方式促进铰接件的安装方式提供铰接件，如和在金属，如钛组件，内的孔的钻孔和去除毛刺相反。

本文说明的本公开的多个修改和实施例对本领域技术人员是清楚的，这些实施例具有在上文的描述以及附图中呈现的教导的优势。因此应该理解，本公开不限于公开的具体的实施例，并且修改和其他实施例意图包括在所附权利要求的范畴内。尽管此处采用具体的术语，仅仅在一般的和描述的意义中使用它们，而不是为了限制的目的。

Claims (6)

1.一种铰接件，所述铰接件包括：

由复合材料组成的条带；

覆盖所述条带并且限定多个开口的剪切带；和

多个H形配件，每个H形配件设置在所述条带和所述剪切带之间以便将所述条带和所述剪切带间隔开，所述H形配件由复合材料组成，

其中所述剪切带和所述多个配件被定位为使得所述剪切带限定的所述多个开口的相应一个开口在一对相邻配件之间延伸，其中该对相邻配件的边缘延伸穿过所述相应一个开口使得所述剪切带使所述条带在该对相邻配件之间的部分暴露。

2.根据权利要求1所述的铰接件，其中每个H形配件包括所述剪切带位于其上的中间部分。

3.根据权利要求2所述的铰接件，其中所述剪切带包括多个彼此间隔开的足部件，其中所述剪切带的每个足部件位于各自的配件的所述中间部分上，使得各自的足部件仅仅覆盖单个配件。

4.根据权利要求1所述的铰接件，进一步包括将所述剪切带、所述多个H形配件和所述条带连接到结构的多个钛紧固件。

5.根据权利要求1所述的铰接件，进一步包括连接到所述剪切带并在所述剪切带内侧的内翼弦。

6.根据权利要求1所述的铰接件，进一步包括在每个H形配件的相对末端下面的第一和第二填充件。