CN116547460A - 具有弯曲板材的连接杆 - Google Patents

Abstract

连接杆包括两个弹性柔性的板材(1，2)，这两个板材是弯曲的并且相对于连接杆的纵向轴线对称布置，板材(1，2)具有平行于该轴线延伸的端部区域(3，4)，连接杆还包括设置在板材(1，2)之间的横向间隔装置和用于将板材彼此固定并将板材固定到横向间隔装置的固定装置。固定装置包括用于调节板材(1，2)的弯曲以便改变连接杆的轴向长度的调节装置。

Description

具有弯曲板材的连接杆

本发明涉及连接杆，这些连接杆是被设计成传递力和运动的基本机械部件，并且这些连接杆根据其所执行的特定功能可能会受到非常不同的应力，有时是巨大的应力。

特别地，连接杆是航空工业中的基础机械部件，在航空工业中，连接杆被用作大量系统中的构建块，在这些系统中，连接杆当然必须高度可靠。因此，连接杆被用于线性或旋转的飞行控制、以及许多控制机构中，并且连接杆还可以具有支承功能或在飞行器的主要结构的开发中的功能等。连接杆通常根据它们是用于传递运动还是传递力来加以区分，并且连接杆可以被设计成固定长度或可调节长度，在连接杆被设计成可调节长度的情况下，这些连接杆是经由使它们具有伸缩性的机制来设计的，因此可以适应不同的技术环境。

机械伸缩连接杆(即具有可变和可调中心轴线距离的连接杆)特别是例如在飞行控制系统中用于传递运动。一般来说，长度调节是通过右旋螺纹和左旋螺纹的组合来实现的，有时还结合了微米级制动设备来实现。螺纹端头通常用于安装在连接杆的本体上。

目前具有固定或可调的中心距离的连接杆通常由金属或复合材料制成。例如，对于长连接杆而言，优选是使用提供更大刚性的复合材料。当结构环境本身是由复合材料制成时，情况也是如此，这尤其防止了各种部件中的不同线性膨胀的问题。

当今普遍存在的、在航空业中尤为突出的能源问题导致制造商想要偏爱轻量化部件，并因此青睐复合材料连接杆。传统的长度可调的连接杆在连接杆的本体和螺纹端头需要常规螺纹结构，并且这种传统的连接杆通常不是由复合材料制成的并且是一个重量因素。

与此同时，在当今世界出现环境问题之际，经济问题现今在航空业中尤为重要。带螺纹端头的连接杆生产成本高，交货周期长，这间接地增加了总体经济负担。

为了更经济地制造，具有固定中心距离的连接杆在大多数情况下具有旋转对称的管状本体，除了端部(在端部处，截面变为矩形)处之外。从管状截面到矩形截面的转变使零件的设计和生产变得复杂，尤其是当零件是由复合材料制成时是如此的。

如今，由于所有这些原因，制造商(特别是但更具体地是在航空领域中的制造商)正寻求优化这些零件的成本和重量。通过降低连接杆的成本对飞行器的预期经济影响是直接的，通过降低连接杆的成本间接地导致了运营成本的降低。

因此，本发明提供了一种特别适用于长度可调的连接杆的设计和制造替代方案，特别是但不排他地，借助于一种生产经济并且本身可在大量容易实现的变型中获得的技术方案来提供该设计和制造替代方案。本发明的优点对于可调节构造尤其明显，在提供这种调节的变型中，特别容易实现长度的变化。

因此，根据本发明，连接杆包括两个弹性柔性的板材，这两个弹性柔性的板材是弯曲的并且相对于连接杆的纵向轴线对称布置，所述板材具有平行于所述轴线延伸的端部区域。连接杆还包括设置在板材之间的横向间隔装置和用于将板材彼此固定并将板材固定到横向间隔装置的固定装置。本发明的连接杆使得固定装置包括用于调节板材的弯曲以便改变连接杆的轴向长度的调节装置。

因此，连接杆的长度受到作用于固定装置的影响，该固定装置使连接杆具有机械一致性。固定装置尤其在横向方向上是可调节的，因此固定装置允许修改板材的弯曲，从而机械地导致板材的长度的变化。在紧固方向上的调节增加了连接杆的长度，而松动导致回弹到原始弯曲并减小连接杆的长度。换句话说，用于组装连接杆的部件的固定装置的调节装置起到改变连接杆的轴向长度的作用。

优选地，调节装置包括锁定装置，锁定装置允许通过作用于固定装置的调节装置获得的期望调节得以维持。

为了使长度调节成为可能，在至少一些连接杆构造中，间隔装置的至少一部分必须至少在与连接杆的纵向轴线正交的方向上可弹性变形或可逆地变形。另一方面，如果间隔装置不可变形，则不能实现长度调节。

在第一种可能的构造中，横向间隔装置可以包括具有结构体的内芯，该结构体的面面向板材、至少部分地包围(embrace)板材的内面的表面。由于板材的变形持续地传递到整个内芯结构，因此在这种芯构造中，表面的匹配改善了调节可能性，且反之亦然。

优选地，内芯的结构体可以包括至少一个中间横梁以及位于板材的端部区域处的两个横向间隔件，每个横梁和端部间隔件通过纵梁(spar)连接，纵梁具有与板材的内面相同的纵向轮廓。在这种构造中，横梁在其全部或至少大部分长度上没有被附接到板材，因此芯与板材之间可能会发生相对滑动。

应当注意的是，端部间隔件可以是刚性的，并且端部间隔件维持板材的端部区域之间的自由空间。在增加连接杆长度的操作期间，位于连接杆的每一端处的在所述端部区域之间的空间不一定受到横向厚度减小的影响。

可替代地，内芯的结构体可以是实心的并且包括接触并包围板材的内面的外面，并且内芯的结构体在其端部处具有横向厚度，从而保持板材的端部区域之间的自由空间。虽然芯的结构体是紧凑的且是整体的，但是没有什么可以阻止芯的结构体由可变形材料制成并且紧固装置至少在连接杆的中间部分使芯的结构体变形。如果需要的话，端部区域中的变形可以独立实施，或者如果要维持板材之间的端部区域，则根本不实施变形。实心芯的外面与板材的内面进行接触时的相同滑动至少在连接杆的大中心部分中是可能的。

在另一种构造中，内芯的结构体可以包括两个刚性间隔块，这两个刚性间隔块位于两个端部区域附近并保持端部区域之间的自由空间。位于中间部分处的固定装置只对板材弯曲的修改有影响，从而导致了连接杆的长度的变化。

根据本发明，固定装置本身可以采取各种构造。因此，在第一变型中，所述固定装置可以例如包括至少一个复合线材绕组(winding of composite wire)，至少一个复合线材绕组在相对于纵向轴线成35°与90°之间的角度的多个方向上围绕板材。然后通过对绕组的张力进行操作来进行旨在增加连接杆的长度的收紧。

根据另一种可能的变型，固定装置包括环绕板材外部的至少一个金属条带。拉长/缩短长度的逻辑遵循相同的原则，即或多或少重要的收紧。

最后，固定装置还可以包括螺栓，这些螺栓至少设置在板材的中心、以及板材的端部区域附近。因此，螺钉和螺母方便地设置在连接杆上并沿着连接杆设置，从而允许根据以下来管理连接杆的长度的变化：间隔装置的存在和位置、以及它们的变形性。应注意的是，在这种构造中，固定装置至少在连接杆的中心部分被认同为间隔装置，并且它们的横向变形性确实是可逆的。变形是由于施加到螺栓的拧紧/松动造成的。

这种螺钉螺母系统适应于板材的几何形状，并且如果要实现减振功能，可以与弹性体结合。

为了确保调节是永久性的，至少设置在板材的中心的一个或多个螺栓可以配备有锁紧螺母。

根据使用环境以及是否需要连接杆的长度的变化的功能，板材可以例如由以下材料中的一种制成：复合材料，比如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物；金属，比如铝或钢。

类似地，内芯可以(非限制性地)由以下材料中的一种制成：聚合物泡沫，包括聚氨酯泡沫和热塑性聚氨酯泡沫；注塑塑料；3D打印塑料；弹性体；片材模制混合物(sheetmoulding mixture)；热固性树脂混合物；由金属或复合材料或塑料制成的蜂窝状物(honeycomb)；金属；木材。

从涉及根据本发明的连接杆的实施例的特定示例的以下详细描述中，本发明的进一步特征和优点将是显而易见的，然而，这些示例不应视为限制本发明。

尤其通过参考以下附图将有助于理解本说明书：

图1是根据本发明的第一变型的连接杆的正视图；

图2示出了这种组装好的连接杆的立体图；

图3示出了图2中的连接杆的分解立体图；

图4示出了根据本发明的连接杆的第二变型的正视图；

图5示出了图4的变型的立体图；

图6示出了连接杆的分解立体图；

图7示出了具有第一紧固装置的组装模式的正视图，该第一紧固装置具有一个或多个复合线材绕组；

图8以立体图示出了图7的构造；

图9以正视图示出了另一种具有捆扎带的紧固模式；

图10以立体图示出了前一个图的构造；

图11示出了根据本发明的连接杆的第三变型的正视图；

图12以立体图示出了图11的版本；以及

图13示出了根据本发明的连接杆的长度随紧固装置的调节的变化。

参照图1至图3，本发明的连接杆包括两个向外弯曲的板材1、2，这两个向外弯曲的板材具有彼此平行延伸的端部区域3、4，在端部区域之间以U形夹的方式留出空间5。板材1、2至少相对于穿过板材1、2之间的中间平面对称地布置，或者甚至相对于连接杆的纵向轴线对称地布置。这些端部区域3、4设置有孔7、8，由于前述的对称性，这些孔是同轴的并且在必要时实现与其他连接杆型元件的旋转连接。

在图1的第一变型中，内芯10(尤其在图3中是可见的)具有结构体，该结构体具有横梁11、12和13以及端部间隔件14、15，横梁11、12和13和端部间隔件14、15通过两个横梁17、18连接，两个横梁17、18的外部轮廓包围与之接触的板材1、2的内面的多个部分的轮廓。在所示的构造中，横梁17、18相对于与前述平面正交的、穿过每个板材1、2的纵向中间线的中间平面对称。端部间隔件14、15位于由板材1、2的端部区域3、4限定的空间的边缘处。

图4至图6中的变型在板材和板材的相对布置方面是相同的，唯一的区别在于内芯20，内芯20特别地如图6所示是实心的。该实心芯20的两个自由端部21、22具有保持空间5的厚度尺寸/截面尺寸。

图7和图8没有预先判断连接杆的内芯的本质和构造，而是示出了一个或多个复合线材绕组的外观，该一个或多个复合线材绕组形成用于将板材彼此固定并且将板材与内芯的结构体固定的装置。在连接杆的中心部，线材30沿与连接杆的纵向轴线垂直的方向定向，而当接近端部区域时，线材31具有在35°与90°之间的角度。界定该间隔的角度可能分别更低和更高，但所提到的那些角度被认为是优选的。

图9和图10中所示的固定装置由金属条带或复合材料条带以桶的形式制成。条带41再次布置在端部区域3、4的边缘处，使得条带40更居中。

在上述固定装置的两种假设中，调节连接杆长度的可能性取决于构成内芯的一种或多种材料的性质。如果连接杆至少在横向方向上是可变形的，则长度可以根据缠绕的线材或条带的紧固程度而变化。

这同样适用于图11和图12所示的螺栓式固定，这可以允许通过螺栓50(可替代地，在一排或多排中可以有数个螺栓，或者螺栓的技术等同物)横向拧紧/松开。应当注意的是，在所示的变型中，内芯是双结构(55、56)并且不包括中心元件，根据使用的环境和机械限制，这种变型在技术上并不总是必要的。因此，与前面的构造不同，这种变型不是整体的。该芯的结构体具有端部块55、56，这些端部块也通过更小的螺钉/螺母51栓接，从而始终将它们固定在空间5的边缘处。这些块55、56在大多数情况下是刚性的，使在连接杆上的这些位置处的长度调节具有非常有限的范围。此外，使用例如4个螺栓(所使用的螺栓数量可以是更多或更少)进行紧固很难实现这种调节。

图13旨在明确示出本发明允许的连接杆的长度调节。因此，利用图11和图12的固定装置和构造，足以拧紧螺栓50来延伸连接杆。螺栓50在板材之间的长度h减小并变为h'，h'<h。如图所示，紧固后的连接杆的长度l'于是大于初始长度l：l'>l。松开螺栓50的反向操作会导致相反的结果。如上所述，这种构造导致固定装置和间隔装置至少在连接杆的中心进行合并，因此这些统一的装置在与连接杆的纵向轴线正交的方向上是可逆变形的。

本发明的优点在于其制造特别简单且经济，所具有的机械性能与当前制造更为复杂和昂贵的结构的机械性能一样高或甚至更高。

尽管本发明已经以替代实施例的形式相对于特定实施例进行了描述，但是应当理解，本发明绝不限于此，这些示例并没有穷举可能的构造。

在不脱离本发明的框架和精神的情况下，可以进行形式和/或材料的各种修改，并且可以组合这些各种要素。因此，图7至图8、图9至图10和图11至图12的不同紧固装置可以分别应用于图1至图3和图4至图6、或甚至图11至图12的间隔装置。这些组合具有多种且非限制性的，包括机械系统(诸如螺栓)或化学系统(诸如泡沫交联)，以帮助将连接杆在一个长度上锁定就位等。

Claims (14)

1.一种连接杆，所述连接杆包括两个弹性柔性的板材(1、2)，所述两个弹性柔性的板材是弯曲的并且相对于所述连接杆的纵向轴线对称布置，所述板材(1、2)具有平行于所述轴线延伸的端部区域(3、4)，所述连接杆还包括设置在所述板材(1、2)之间的横向间隔装置和用于将所述板材彼此固定并将所述板材固定到所述横向间隔装置的固定装置，其特征在于，所述固定装置包括用于调节所述板材(1、2)的弯曲以便改变所述连接杆的轴向长度的调节装置。

2.根据前一权利要求所述的连接杆，其特征在于，所述调节装置包括锁定装置。

3.根据前一权利要求所述的连接杆，其特征在于，所述间隔装置的至少一部分至少在与所述连接杆的纵向轴线正交的方向上是可弹性变形的或可逆变形的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述横向间隔装置包括具有结构体的内芯(10、20、55、56)，所述结构体的面对所述板材(1、2)的面至少部分地包围所述板材(1、2)的内面的表面。

5.根据前一权利要求所述的连接杆，其特征在于，所述内芯(10)的结构体包括至少一个中间横梁(11、12、13)以及位于所述板材(1、2)的端部区域(3、4)处的两个横向间隔件(14、15)，每个横梁(11、12、13)和所述端部间隔件(14、15)通过纵梁(17、18)连接，所述纵梁具有与所述板材(1、2)的内面相同的纵向轮廓。

6.根据前一权利要求所述的连接杆，其特征在于，所述端部间隔件(14、15)是刚性的，并且维持所述板材(1、2)的端部区域(3、4)之间的自由空间(5)。

7.根据权利要求4所述的连接杆，其特征在于，所述内芯(20)的结构体是实心的并且包括接触并包围所述板材(1、2)的内面的外面，并且所述内芯的结构体在其端部(21、22)处具有横向厚度，从而保持所述板材(1、2)的端部区域(3、4)之间的自由空间(5)。

8.根据权利要求4所述的连接杆，其特征在于，所述内芯的结构体包括两个刚性间隔块(55、56)，所述两个刚性间隔块位于两个端部区域(3、4)附近并保持所述端部区域(3、4)之间的自由空间(5)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述固定装置包括至少一个复合线材(30、31)绕组，所述复合线材绕组在相对于所述纵向轴线成35°与90°之间的角度的多个方向上围绕所述板材(1、2)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述固定装置包括环绕所述板材(1、2)的外部的至少一个金属条带(40、41)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述固定装置包括螺栓(50、51)，所述螺栓至少设置在所述板材(1、2)的中心、以及所述板材(1、2)的端部区域(3、4)附近。

12.根据前一权利要求所述的连接杆，其特征在于，至少设置在所述板材(1、2)中心的一个或多个所述螺栓(50)配备有锁紧螺母。

13.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述板材(1、2)由以下材料中的一种制成：复合材料，比如碳纤维增强聚合物、玻璃纤维增强聚合物；金属，比如铝或钢。

14.根据前述权利要求中任一项所述的连接杆，其特征在于，所述内芯(10、20、55、56)由以下材料中的一种制成：聚合物泡沫，包括聚氨酯泡沫和热塑性聚氨酯泡沫；注塑塑料；3D打印塑料；弹性体；片材模制混合物；热固性树脂混合物；由金属或复合材料制成的蜂窝状物或由塑料制成的蜂窝状物；金属；木材。