DE102012001055A1

DE102012001055A1 - component

Info

Publication number: DE102012001055A1
Application number: DE102012001055A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Martin (FH) Eckart; Dipl.-Ing. Anton (FH) Straub; Jörg Meyer
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2032-01-21
Also published as: WO2013107650A1; DE102012001055B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil bestehend aus oder aufweisend wenigstens einen Faserverbundwerkstoff, wobei es sich bei dem Bauteil um ein Fahrwerk oder einen Teil eines Fahrwerks eines Luftfahrzeuges insbesondere eines Flugzeuges handelt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Faserverbundwerkstoff eine oder mehrere erste Fasern aufweist, die relativ zu der lokalen Mittellinie des Bauteils im Winkel von ±10°, vorzugsweise im Winkel von ±5° und besonders bevorzugt im Winkel von 0° verlaufen und/oder eine oder mehrere zweite Fasern aufweist, die relativ zu der lokalen Mittellinie des Bauteils im Winkel von ±30° bis ±60°, vorzugsweise im Winkel von ±40° bis ±50° und besonders bevorzugt im Winkel von ±45° verlaufen.The present invention relates to a component consisting of or comprising at least one fiber composite material, wherein the component is a chassis or a part of a chassis of an aircraft, in particular an aircraft. According to the invention, the fiber composite material has one or more first fibers which extend at an angle of ± 10 °, preferably at an angle of ± 5 ° and particularly preferably at an angle of 0 ° relative to the local centerline of the component and / or one or more a plurality of second fibers extending at an angle of ± 30 ° to ± 60 °, preferably at an angle of ± 40 ° to ± 50 ° and more preferably at an angle of ± 45 ° relative to the local center line of the component.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil bestehend aus oder aufweisend wenigstens einen Faserverbundwerkstoff, wobei es sich bei dem Bauteil um ein Fahrwerk oder einen Teil eines Fahrwerkes eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges handelt.The present invention relates to a component consisting of or comprising at least one fiber composite material, wherein the component is a chassis or a part of a chassis of an aircraft, in particular an aircraft.

Aus dem Stand der Technik sind Faserverbundstrukturbauteile sowie Verfahren zu deren Herstellung bekannt.Fiber composite structural components and methods for their production are known from the prior art.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Bauteilen dieser Art besteht mitunter der Nachteil, daß die Fasereigenschaften nicht optimal genutzt werden. Weitere Nachteile bestehen in einer mitunter begrenzten oder nicht vorhandenen Schadenstoleranz sowie mangelhaften Torsionseigenschaften sowie einer mangelhaften Querkraftfestigkeit und Steifigkeit.In known from the prior art components of this type, there is sometimes the disadvantage that the fiber properties are not optimally utilized. Other disadvantages include a sometimes limited or non-existent damage tolerance and poor torsional properties as well as a lack of transverse force resistance and rigidity.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß dieses über sehr gute mechanische Eigenschaften verfügt.The present invention is therefore the object of developing a component of the type mentioned in such a way that this has very good mechanical properties.

Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, daß der Faserverbundwerkstoff eine oder mehrere erste Fasern aufweist, die relativ zu der lokalen Mittellinie des Bauteils im Winkel von ±10°, vorzugsweise im Winkeln von ±5° und besonders bevorzugt im Winkel von 0° verlaufen, das heißt der Bauteilkrümmung folgen, und/oder eine oder mehrere zweite Fasern aufweist, die relativ zu der lokalen Mittellinie des Bauteils im Winkel von ±30° bis ±60°, vorzugsweise im Winkel von ±40° bis ±50° und besonders bevorzugt im Winkel von ±45° verlaufen.This object is achieved by a component having the features of claim 1. Thereafter, it is envisaged that the fiber composite material comprises one or more first fibers which extend relative to the local center line of the component at an angle of ± 10 °, preferably at angles of ± 5 ° and more preferably at an angle of 0 °, that is the component curvature and / or having one or more second fibers which are at an angle of ± 30 ° to ± 60 °, preferably at an angle of ± 40 ° to ± 50 °, and more preferably at an angle of ± 45, relative to the local center line of the component ° run.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit das Lösungskonzept zugrunde, durch den Einsatz gerichteter Faserorientierung besonders gute mechanische Eigenschaften des Bauteils zu erzielen. So ist es denkbar, die guten Eigenschaften in Faserrichtung mit der Einstellung einen nicht quasi-isotropen Charakteristik zu nutzen. Dabei ist es denkbar, eine 0°-Faserorientierung, insbesondere für Zug- und Druckkräfte sowie vorzugsweise eine ±45°-Orientierung der Fasern für Torsionslasten vorzusehen, wobei die Orientierung der genannten ersten Fasern vorzugsweise der lokalen Bauteilkrümmung folgt.The present invention is thus based on the solution concept of achieving particularly good mechanical properties of the component through the use of directed fiber orientation. Thus, it is conceivable to use the good properties in the fiber direction with the setting of a non-quasi-isotropic characteristic. It is conceivable to provide a 0 ° fiber orientation, in particular for tensile and compressive forces, and preferably a ± 45 ° orientation of the fibers for torsional loads, wherein the orientation of said first fibers preferably follows the local component curvature.

In bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt ein kraftflußorientierter Faserverlauf vor. Dabei verlaufen die ersten Fasern vorzugsweise im 0°-Winkel, das heißt sie folgen der Bauteilkrümmung. Diese Fasern dienen insbesondere zur Aufnahme von Zug- und Druckbelastungen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß Fasern im ±45°-Winkel, z. B. netzförmig verlaufen und beispielsweise in einer Lage um das Bauteil gewickelt sind. Diese zweiten Fasern sorgen für eine hervorragende Torsionssteifigkeit des Bauteils.In a preferred embodiment of the present invention, there is a force flow oriented fiber profile. In this case, the first fibers preferably extend at 0 ° angle, that is, they follow the component curvature. These fibers are used in particular for absorbing tensile and compressive loads. Alternatively or additionally, it may be provided that fibers in the ± 45 ° angle, z. B. reticular and are wound, for example, in a layer around the component. These second fibers provide excellent torsional rigidity of the component.

Die erstgenannten Fasern folgen in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung der Geometrie des Bauteils, das heißt verlaufen letztlich immer tangential bzw. im 0°-Winkel relativ zur jeweils lokalen Mittellinie des Bauteils. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil ein Gewebe aufweist und daß die ersten Fasern und/oder die zweiten Fasern durch Fäden oder dergleichen oder durch eine Klebeverbindung mit dem Gewebe verbunden sind. Das genannte Gewebe, das ebenfalls aus Fasern bestehen kann, bildet somit in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung das Substrat für die ersten und/oder zweiten Fasern.The first-mentioned fibers follow in a preferred embodiment of the invention, the geometry of the component, that is, ultimately always run tangentially or at 0 ° angle relative to the respective local center line of the component. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the component comprises a fabric and that the first fibers and / or the second fibers are connected by threads or the like or by an adhesive bond with the tissue. The said fabric, which may also consist of fibers, thus forms in a preferred embodiment of the invention, the substrate for the first and / or second fibers.

Die Verbindung zwischen diesen Fasern und dem Gewebe kann beispielsweise durch einen Faden, Draht oder dergleichen, durch die Fasern selbst oder auch beispielsweise durch einen Klebstoff erfolgen.The connection between these fibers and the fabric can be made for example by a thread, wire or the like, by the fibers themselves or by an adhesive, for example.

Die auf diese Weise mit dem Gewebe verbundenen Fasern können sodann beispielsweise durch Falten oder Wickeln zu einem dreidimensionalen Gebilde ausgeformt werden, daß dann letztlich das genannte Bauteil ausbildet.The fibers thus connected to the fabric can then be formed, for example, by folding or winding into a three-dimensional structure, which then ultimately forms said component.

Das Bauteil kann eine Matrix aufweisen, die beispielsweise durch ein Harz gebildet wird oder dieses aufweist.The component may have a matrix which is formed, for example, by a resin or has this.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil wenigstens einen Krafteinleitungsbereich, insbesondere wenigstens eine Aufnahme für ein Befestigungsmittel vorzugsweise wenigstens eine Bolzenaufnahme aufweist und daß sich die ersten Faser vollständig oder teilweise in Form einer oder mehrerer Schlaufen um diesen Krafteinleitungsbereich erstrecken. In diesem Fall wird somit das sogenannte Schlaufenprinzip an den oder dem Bolzenanschlüssen zur Aufnahme beispielsweise von Zugkräften verwendet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, daß die ersten Fasern mit der Stirnseite des Krafteinleitungsbereichs in Verbindung stehen. Denkbar ist somit die Verbindung einer axialen Krafteinleitung an Stirnflächen für die Aufnahme von Druckkräften.In a further embodiment of the invention, it is provided that the component has at least one force introduction region, in particular at least one receptacle for a fastening means preferably at least one bolt receptacle and that the first fiber extend completely or partially in the form of one or more loops around this force introduction region. In this case, the so-called loop principle is thus used on the bolt or connections for receiving, for example, tensile forces. Alternatively or additionally, it may be provided that the first fibers are connected to the end face of the force introduction region. Conceivable is thus the connection of an axial force on end faces for the absorption of compressive forces.

Alternativ zu der Verwendung des Schlaufenprinzips zur mechanischen Festigung des Krafteinleitungsbereiches ist es ebenfalls denkbar, die aus dem Stand der Technik bekannte Krafteinleitung von Zug- und/oder Druckkräften über Bolzen im Laminat des Bauteils zu erreichen.As an alternative to the use of the loop principle for the mechanical consolidation of the force introduction region, it is likewise conceivable to achieve the force introduction of tensile and / or compressive forces known from the prior art via bolts in the laminate of the component.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil mehrlagig ausgeführt ist, das heißt ein Laminat aus mehreren Lagen bildet. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß eine Lage isotropen oder quasi-isotropen Materials, insbesondere eines Faserverbundwerkstoffes auf eine Lage der genannten ersten Fasern folgt oder daß die vorgenannten Lagen aufeinander abwechselnd angeordnet sind. So ist denkbar, den aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau einer guasi-isotropen Schicht bzw. Gewebes zu kombinieren mit unidirektionalen Fasern, das heißt beispielsweise den erstgenannten Fasern. Auf diese Weise ist möglich, die günstigen Impakteigenschaften in den Außenlagen, die durch den quasi-isotropen oder isotropen Werkstoff gebildet werden zu kombinieren mit den vorteilhaften Eigenschaften der unidirektionalen Fasern, das heißt der ersten Fasern, die hinsichtlich der Kraftübertragung in der Hauptkraftflußrichtung besonders vorteilhaft sind. In a further embodiment of the invention, it is provided that the component is designed in several layers, that is forms a laminate of several layers. It is preferably provided that a layer of isotropic or quasi-isotropic material, in particular a fiber composite material follows a position of said first fibers or that the aforementioned layers are arranged alternately. Thus, it is conceivable to combine the known from the prior art construction of a guasi-isotropic layer or fabric with unidirectional fibers, that is, for example, the former fibers. In this way, it is possible to combine the favorable impact properties in the outer layers formed by the quasi-isotropic or isotropic material with the advantageous properties of the unidirectional fibers, that is the first fibers, which are particularly advantageous in terms of power transmission in the Hauptkraftflußrichtung ,

Durch die Erhöhung der Festigkeit in Hauptkraftflußrichtung ist es möglich, die Wandstärke des Bauteils zu reduzieren.By increasing the strength in the main power flow direction, it is possible to reduce the wall thickness of the component.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil zumindest abschnittsweise hohl ausgeführt Ist und vorzugsweise im Querschnitt mit einer umlaufenden Wandung ausgeführt Ist. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfaßt, daß die Wandung nicht vollständig umlaufend ist, sondern beispielsweise auch als U-Profil oder dergleichen ausgeführt ist.In a further embodiment of the invention it is provided that the component is executed at least partially hollow and is preferably executed in cross-section with a circumferential wall. Of the invention, however, also includes the case that the wall is not completely circumferential, but for example, is designed as a U-profile or the like.

Denkbar ist es, das Bauteil derart auszuführen, daß es einen variablen Aufbau über den Umfang der Hauptquerschnitte, einerseits mit konstanter Wandstärke aber Variabler Faserorientierung (Biegeeffekte) andererseits mit variabler Wandstärke aber homogener Faserorientierung sowie auch der Kombination beider Möglichkeiten mit variabler Wandstärke und variabler Faserorientierung vorzusehen.It is conceivable to design the component such that it provides a variable structure over the circumference of the main cross sections, on the one hand with constant wall thickness but variable fiber orientation (bending effects) on the other hand with variable wall thickness but homogeneous fiber orientation as well as the combination of both possibilities with variable wall thickness and variable fiber orientation ,

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil mehrlagig ausgeführt ist, beispielsweise aus einer Abfolge von Gewebelagen und ersten Fasern besteht und daß im Krafteinleitungsbereich zumindest eine lokale Aufdickung vorgesehen ist. So ist es möglich, die Einzellagenanzahl durch den Einsatz sogenannter Sub-Preforms mit lokalen Aufdickungen im Bereich von Krafteinleitungen bzw. Bolzenanbindungen zu reduzieren.In a further embodiment of the invention, it is provided that the component is designed in multiple layers, for example, consists of a sequence of fabric layers and first fibers and that at least one local thickening is provided in the force introduction region. It is thus possible to reduce the number of individual layers by using so-called sub-preforms with local thickening in the area of force injections or bolt connections.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Erhöhung der Duktivität und Verbesserung der Harzeigenschaften multiwalled carbonanotubes (MW-CNT) eingesetzt werden. Ein vorteilhafter Anteil liegt bei 3% bis 5% des Volumens des Harzanteils. Als Harz für das Bauteil, das beispielsweise ebenfalls Bestandteil einer Bauteilmatrix sein kann, kommen beispielsweise Epoxydharze zum Einsatz. Alternativ oder zusätzlich kommen als grundsätzliche Materialien außer Epoxydharz Bismaleinidharz und Thermoplaste, wie PEEK, PPS, PBT in Betracht sowie für die Fasern z. B. Kohlenstoff, Aramid, Glas, Bor etc.In a further embodiment of the invention it is provided that multiwalled carbonanotubes (MW-CNT) are used to increase the ductility and improve the resin properties. An advantageous proportion is 3% to 5% of the volume of the resin portion. As a resin for the component, which may for example also be part of a component matrix, for example, epoxy resins are used. Alternatively or additionally come as basic materials except epoxy resin Bismaleinidharz and thermoplastics such as PEEK, PPS, PBT into consideration and for the fibers z. As carbon, aramid, glass, boron etc.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die ersten und/oder die zweiten Fasern in Form einer ununterbrochenen, das heißt endlosen Faserstruktur oder in Form einer unterbrochenen Faserstruktur vorliegen. Denkbar ist es somit beispielsweise, im Falle von Endlosfasern diese schlaufenförmig zu verlegen oder auch in gewickelter Form, wie beispielsweise die zweiten Fasern, die um das Bauteil herum gewickelt werden können.In a further embodiment of the present invention, it is provided that the first and / or the second fibers are present in the form of a continuous, that is to say endless fiber structure or in the form of an interrupted fiber structure. It is thus conceivable, for example, in the case of continuous fibers, to lay them in a loop shape or else in a wound form, for example the second fibers, which can be wound around the component.

Auch eine unterbrochene Faserstruktur ist denkbar, wie sie beispielsweise bei Gewebehalbzeugen aus Rollenmaterial auftreten.An interrupted fiber structure is conceivable, as they occur, for example, in tissue blanks from roll material.

Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Oberflächen des Bauteils vollständig oder bereichsweise aus isotropem oder quasi-isotropem Material, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff bestehen oder dieses Material aufweisen. Vorzugsweise wird die bzw. werden die Außenlagen, das heißt die die Oberfläche des Bauteils bildenden Lagen aus einem quasi-isotropen oder isotropen Material, insbesondere Fasermaterial gebildet, was hinsichtlich der Impakteigenschaften des Bauteils aufgrund der insoweit hervorragenden Eigenschaften des quasi-isotropen oder isotropen Materials vorteilhaft ist. Diese im Oberflächenbereich befindlichen Fasern sind beispielsweise aus Fasern mit erhöhten Bruchdehnungen wie etwa Glasfasern im Vergleich zu Kohlenstofffasern ausgeführt.Furthermore, it can be provided that the surfaces of the component consist completely or partially of isotropic or quasi-isotropic material, in particular of a fiber composite material or have this material. Preferably, the outer layers, ie the layers forming the surface of the component, are formed from a quasi-isotropic or isotropic material, in particular fiber material, which is advantageous in terms of the impact properties of the component due to the excellent properties of the quasi-isotropic or isotropic material is. These surface-area fibers are made, for example, of fibers having increased elongation at break, such as glass fibers, as compared to carbon fibers.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Bauteil einen oder mehrere variabel axiale Zugstränge und/oder einen oder mehrere variabel axiale Druckstränge umfaßt, wobei diese Stränge vorzugsweise schlaufenförmig ausgebildet sind und/oder wobei diese Stränge vorzugsweise aus den ersten Fasern bestehen.In a further embodiment of the invention it is provided that the component comprises one or more variably axial tensile cords and / or one or more variable axial pressure strands, which strands are preferably formed loop-shaped and / or wherein these strands preferably consist of the first fibers.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Bauteil um eine Knickstrebe und/oder eine Zug-Druckstrebe eines Flugzeugfahrwerkes.In a preferred embodiment of the invention, the component is a bending strut and / or a tension strut of an aircraft landing gear.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die genannten Fasern und/oder das genannte Gewebe und/oder die genannte Matrix aus Kohlenstofffasern bestehen oder diese aufweisen und/oder das Bauteil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) besteht oder CFK aufweist.Furthermore, it is advantageous if said fibers and / or said fabric and / or said matrix consist of or comprise carbon fibers and / or the component consists of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) or comprises CFRP.

Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei es sich bei dem Verfahren um die Taylor-Fibre-Placement-Technik (TFP), um das Verfahren des Automated Tape Laying (ATL) oder um das Verfahren des Automated Fibre Placement (AFP) handelt. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Denkbar ist es, eine kraftflußgerechte Faserablage durchzuführen, die insbesondere durch eine angepasste Strukturberechnung und Versagensanalyse ermöglicht wird. Es zeigen:The present invention further relates to a method for producing a component according to any one of claims 1 to 14, wherein the method is the Taylor Fiber Placement Technique (TFP), the Automated Tape Laying (ATL) process or the Automated Fiber Placement (AFP) process. Further details and advantages of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. It is conceivable to carry out a power flow-compatible fiber deposition, which is made possible in particular by an adapted structural calculation and failure analysis. Show it:

1 eine Draufsicht auf eine Knickstrebe entsprechend der vorliegenden Erfindung, 1 a top view of a buckling strut according to the present invention,

2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in 1, 2 a sectional view along section line AA in 1 .

3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in 1, 3 a sectional view along the section line BB in 1 .

4 eine weitere schematische Draufsicht auf die Knickstrebe gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 a further schematic plan view of the buckling strut according to the present invention,

5 eine weitere schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickstrebe, 5 a further schematic plan view of a bending strut according to the invention,

6 eine vergrößerte Ansicht der variablen axialen Faserorientierung eines Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung, 6 an enlarged view of the variable axial fiber orientation of a component according to the present invention,

7 eine weitere Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickstrebe mit den Schnitten gemäß der Linie A-A und mit dem Detail C. 7 a further plan view of a bending strut according to the invention with the sections along the line AA and with the detail C.

8–11 unterschiedliche Ausführungsformen einer oberen Knickstrebe zur Anbindung an die Flugzeugstruktur. 8th - 11 different embodiments of an upper bend strut for connection to the aircraft structure.

1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 eine Knickstrebe gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 shows by the reference numeral 10 a buckling strut according to the present invention.

Wie dies aus 1 hervorgeht, weist die Knickstrebe in ihrer Draufsicht in etwa die Form eines Y auf. in den oberen Endbereichen der beiden Schenkel 12, 14 befinden sich Bolzenanbindungen bzw. Bolzen 120, 140.Like this 1 shows, the bend strut in its plan view in approximately the shape of a Y. in the upper end regions of the two legs 12 . 14 are bolt connections or bolts 120 . 140 ,

Des weiteren weist die Knickstrebe einen nach unten weisenden Schenkel 16 auf, in dessen unteren Endbereich eine weitere Bolzenverbindung 160 existiert. Diese untere Bolzenverbindung 160 dient zur Aufnahme weiterer Schenkel, während die Bolzenverbindungen 120, 140 zur schwenkbaren Anordnung der Knickstrebe 10 am Flugzeugkörper dient.Furthermore, the bend strut has a downwardly pointing leg 16 on, in its lower end another bolt connection 160 exist. This lower bolt connection 160 serves to accommodate further legs while the bolt connections 120 . 140 for the pivotable arrangement of the bend strut 10 serves on the aircraft body.

Mit dem Bezugszeichen 20, 20' sind einzelne Fasern, sogenannte UD-Fasern gekennzeichnet, das heißt unidirektionale Fasern, die die ersten Fasern im Sinne der vorliegenden Erfindung bilden. Wie dies aus 1 hervorgeht, verlaufen diese UD-Fasern 20, 20' entlang der Bauteilkrümmung, das heißt verlaufen relativ zur lokalen Mittellinie jeweils im 0°-Winkel und damit tangential zu dieser lokalen Mittellinie.With the reference number 20 . 20 ' are single fibers, so-called UD fibers characterized, that is, unidirectional fibers that form the first fibers in the context of the present invention. Like this 1 As can be seen, these UD fibers run 20 . 20 ' along the component curvature, that is to say run relative to the local center line in each case at 0 ° angle and thus tangentially to this local center line.

Diese Fasern verlaufen in Richtung des Kraftflusses, wobei die Fasern 20 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zur Aufnahme von Querlasten und die Fasern 20' zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften dienen. In beiden Fällen verlaufen die Fasern, das heißt die erfindungsgemäßen ersten Fasern parallel zur Mittellinie, das heißt verlaufen entlang der Bauteilkrümmung.These fibers run in the direction of the force flow, with the fibers 20 in the embodiment shown here for receiving transverse loads and the fibers 20 ' serve to absorb tensile and compressive forces. In both cases, the fibers, that is to say the first fibers according to the invention run parallel to the center line, that is to say run along the component curvature.

Mit dem Bezugszeichen 22 sind weitere Fasern gekennzeichnet, die gemäß 1 über Kreuz verlaufen und jeweils bevorzugtermaßen im 45°-Winkel zur lokalen Mittellinie des Bauteils 10. Diese Fasern verlaufen ebenfalls entlang dem Kraftfluß beim Auftreten von Torsionskräften bzw. Torsionslasten. Sie verlaufen im ±45°-Winkel zur lokalen Mittellinie. Vorteilhafte Ausführungen hierzu sind etwa zwischen ±35° und ±55° Winkeln möglich.With the reference number 22 Further fibers are characterized according to 1 run crosswise and in each case preferably at a 45 ° angle to the local center line of the component 10 , These fibers also run along the force flow when torsional forces or torsional loads occur. They run at a ± 45 ° angle to the local midline. Advantageous embodiments of this are possible between approximately ± 35 ° and ± 55 ° angles.

2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A oder B-B in 1. 2 shows a sectional view along the line AA or BB in 1 ,

Wie dies aus dieser Schnittlinie hervorgeht, besteht die Knickstrebe 10 aus einem Hohlprofil, dessen Material/Werkstoff durch ein quasi-isotropes Material 30 (QI-Material) gebildet wird. Bei diesem Material kann es sich ebenfalls um eine Faserstruktur insbesondere um ein Fasergewebe handeln. Dieses kann mit einem Epoxydharz versehen sein und gegebenenfalls auch mit Carbonanotubes bzw. multiwalled carbonanotubes, um die Duktilität zu erhöhen und die Harzeigenschaften, beispielsweise des Epoxydharzes zu verbessern.As can be seen from this section, there is the crease strut 10 from a hollow profile whose material / material by a quasi-isotropic material 30 (QI material) is formed. This material may also be a fibrous structure, in particular a fibrous web. This may be provided with an epoxy resin and optionally also with carbonanotubes or multiwalled carbonanotubes in order to increase the ductility and to improve the resin properties, for example of the epoxy resin.

Mit dem Bezugszeichen 22 sind in 2 erneut die im 45°-Winkel verlaufenden Fasern bzw. Fasergewebe gekennzeichnet, die zur Aufnahme von Torsionskräften dienen und mit dem Bezugszeichen 20, 20' die unidirektionalen Fasern, die in der Hauptkraftrichtung bezüglich Zug- und Druckkräften und Querkräften bzw. Querlasten verlaufen.With the reference number 22 are in 2 again the running at 45 ° angle fibers or fiber fabric, which serve to absorb torsional forces and the reference numeral 20 . 20 ' the unidirectional fibers that run in the main force direction with respect to tensile and compressive forces and shear forces or transverse loads.

3 zeigt eine andere mögliche Schnittansicht gemäß der Linie A-A bzw. B-B in 1 und verdeutlicht einen weiteren möglichen Aufbau des Bauteils 10 in diesen Schnittebenen. Mit dem Bezugszeichen 30 ist erneut das QI-Material gekennzeichnet und mit dem Bezugszeichen 20, 20' das unidirektionale Material (UD), das heißt die unidirektional verlaufenden Fasern. 3 shows another possible sectional view along the line AA or BB in 1 and illustrates another possible structure of the component 10 in these cutting planes. With the reference number 30 is again the QI material marked and with the reference numeral 20 . 20 ' the unidirectional material (UD), that is, the unidirectional fibers.

Mit dem Bezugszeichen B in 2 ist eine dominante Biegeachse des Bauteils gekennzeichnet. With the reference B in 2 a dominant bending axis of the component is marked.

Wie dies aus den Schnittansichten gemäß den 2 und 3 hervorgeht, bildet das quasi-isotrope Material 30 jeweils die Oberflächen des Bauteils, was im Hinblick auf die Impakt-Eigenschaften vorteilhaft ist.As can be seen from the sectional views according to the 2 and 3 shows, the quasi-isotropic material forms 30 each of the surfaces of the component, which is advantageous in terms of impact properties.

4 zeigt in einer schematischen Draufsicht erneut eine Knickstrebe 10, wobei das Bezugszeichen 20, 20' erneut den Faserverlauf für Zuglasten und Drucklasten verdeutlicht und zeigt, daß diese Fasern 20, 20' der Bauteilkrümmung φ folgen. Mit den Bezugszeichen 2 ist der Faserverlauf der Fasern 22 gekennzeichnet, die für Schublasten bzw. Torsionslasten geeignet sind bzw. diese aufnehmen. Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet schließlich die schlaufenartige Umschlingung des Bolzenaufnahmebereiches 50 durch die UD-Fasern 20, 20'. Über eine Querstrebe 170 können direkte Zug- und Drucklasten zwischen den Bolzenverbindungen 120 und 140 aufgenommen werden. 4 again shows a knee strut in a schematic plan view 10 , wherein the reference numeral 20 . 20 ' again illustrates the fiber flow for tensile loads and compressive loads and shows that these fibers 20 . 20 ' follow the component curvature φ. With the reference numerals 2 is the fiber path of the fibers 22 marked, which are suitable for thrust loads or torsional loads or record these. The reference number 3 finally identifies the loop-like looping of the bolt receiving area 50 through the UD fibers 20 . 20 ' , About a cross strut 170 can direct tensile and compressive loads between the bolt connections 120 and 140 be recorded.

5 zeigt eine Draufsicht auf eine Knickstrebe 10. Hier ist mit dem Bezugszeichen 1 eine unterbrochene Faserstruktur gekennzeichnet, die bei Gewebehalbzeugen aus Rollenmaterial auftritt. Diese Figur dient zur Darstellung des Standes der Technik ohne die Fasern 20, 20'. Alternativ sind dies die Fasern 22 ohne Darstellung der Fasern 20, 20'. 5 shows a plan view of a bend strut 10 , Here is by the reference number 1 an interrupted fiber structure, which occurs in tissue blanks of roll material. This figure is to illustrate the state of the art without the fibers 20 . 20 ' , Alternatively, these are the fibers 22 without representation of the fibers 20 . 20 ' ,

6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Teilbereiches eines erfindungsgemäßen Bauteils 10, wobei mit dem Bezugszeichen 1 ein Faserstrang eines Standardgewebes oder Geleges und mit dem Bezugszeichen 2 ein um 90° zu den Fasern 1 versetzte Faserstrang eines Standardgewebes oder Geleges gezeigt ist. 6 shows an embodiment of a portion of a component according to the invention 10 , where denoted by the reference numeral 1 a fiber strand of a standard fabric or Geleges and with the reference numeral 2 one at 90 ° to the fibers 1 staggered fiber strand of a standard fabric or gel is shown.

Das Bezugszeichen 3 kennzeichnet einen variabel axialen Zugstrang und das Bezugszeichen 4 einen variabel axialen Druckstrang. Diese Stränge 3 und 4 sind bevorzugtermaßen an oder auf 1 und 2 fixiert bzw. positioniert.The reference number 3 indicates a variable axial tensile strand and the reference numeral 4 a variable axial pressure line. These strands 3 and 4 are preferably fixed or positioned at or on 1 and 2.

7 zeigt eine weitere Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickstrebe 10. Dabei zeigt die Schnittansicht A-A gemäß 7, die in 7 ebenfalls im Detail dargestellt ist, daß der Bolzenbereich 50 durch eine metallische Buchse 60 gebildet werden kann, die von Zugschlaufen umgeben ist. 7 shows a further plan view of a bending strut according to the invention 10 , In this case, the sectional view AA according to 7 , in the 7 also shown in detail that the pin area 50 through a metallic socket 60 can be formed, which is surrounded by pull loops.

Mit dem Bezugszeichen 80 ist in der oberen Alternative der Schnittansicht A-A eine Druckschlaufe bzw. Drucksteg gekennzeichnet.With the reference number 80 In the upper alternative of the sectional view AA, a pressure loop or pressure bar is marked.

Die untere Alternative gemäß der Schnittansicht A-A unterscheidet sich von der vorgenannten Ausführungsform dadurch, daß anstatt der metallischen Buchse 60 ein metallisches Buchsenelement 62 eingesetzt ist, das eine runde Seite und eine gerade Seite aufweist. Die runde Seite wird von den Zugschlaufen 70 umgeben, während an die gerade Seite Druckschlaufen bzw. Druckstege 80 ansetzen. Sowohl die Zugschlaufen 70 als auch die Druckschlaufen 80 können aus UD-Fasern 20, 20' bestehen.The lower alternative according to the sectional view AA differs from the aforementioned embodiment in that instead of the metallic bushing 60 a metallic bushing element 62 is inserted, which has a round side and a straight side. The round side is from the pull loops 70 surrounded, while on the straight side pressure loops or pressure bridges 80 begin. Both the pull loops 70 as well as the pressure loops 80 can be made of UD fibers 20 . 20 ' consist.

Das Detail C gemäß 7 zeigt mit dem Bezugszeichen 90 jeweils eine Gewebelage dargestellt. Des weiteren ist gezeigt, daß zwischen den Gewebelagen Zug-Druckstränge bzw. Fasern 95 verlaufen, die als UD-Fasern ausgebildet sein können. Mit dem Bezugszeichen 100 sind lokale Aufdickungen gekennzeichnet, die sich beispielsweise im Bereich einer Bolzenverbindung bzw. in einem Krafteinleitungsbereich befinden können.The detail C according to 7 shows by the reference numeral 90 each represented a fabric layer. Furthermore, it is shown that between the fabric layers train-pressure strands or fibers 95 run, which may be formed as UD fibers. With the reference number 100 local thickening are characterized, which may be located in the area of a bolt connection or in a force application area, for example.

Das erfindungsgemäße Bauteil kann insgesamt oder teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff und vorzugsweise aus CFK bestehen.The component according to the invention may consist wholly or partly of a fiber composite material and preferably of CFRP.

Die vorbeschriebenen Gewebe bzw. die Matrix kann aus demselben Fasermaterial wie beispielsweise die UD-Fasern sowie auch die im 45°-Winkel verlaufenden Fasern bzw. die UD-Fasern können aus demselben Material bestehen wie die zweiten Fasern. Des bedeutet, daß es sich beispielsweise bei dem QI-Material ebenfalls um einen Faserwerkstoff, insbesondere um ein Fasergewebe bzw. Netz handeln kann. Zur Verstärkung dieses Gewebes kann das Gewebe von einem Epoxydharz oder einem sonstigen Harz umgeben sein bzw. daran eingebettet sein.The above-described fabrics or the matrix may consist of the same fiber material as, for example, the UD fibers as well as the fibers running at 45 [deg.] And the UD fibers may be made of the same material as the second fibers. This means that, for example, the QI material can likewise be a fiber material, in particular a fiber fabric or mesh. To reinforce this fabric, the fabric may be surrounded by or embedded in an epoxy or other resin.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils erfolgt vorzugsweise durch die sogenannte Tailored Fibre Placement-Technik (TFP), bei der auf das Gewebe, beispielsweise auf das quasi-isotrope Gewebe 30 durch einen Klebevorgang oder einen Nähvorgang die Fasern 20, 20' und oder die Fasern 22 aufgebracht werden. Durch ein Drapieren, Knicken oder Falten dieses Gewebes kann nach Einbringen eines geeigneten Harzes eine dreidimensionale Struktur erhalten werden, beispielsweise die erfindungsgemäße Knickstrebe gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.The preparation of the component according to the invention is preferably carried out by the so-called tailored fiber placement technique (TFP), in which the tissue, for example, on the quasi-isotropic tissue 30 by a gluing process or a sewing process the fibers 20 . 20 ' and or the fibers 22 be applied. By draping, kinking or folding this fabric, after introduction of a suitable resin, a three-dimensional structure can be obtained, for example the bend strut according to the present invention.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung ist hierbei das Harzinjektionsverfahren, bei dem die Fasern in einer Kavität eingelegt werden und anschließend nach dem Anlegen von Vakuum das Matrixharz unter Druck injektiert wird und anschließend unter Druck aushärtet.A particularly advantageous embodiment here is the resin injection process, in which the fibers are placed in a cavity and then, after the application of vacuum, the matrix resin is injected under pressure and then cured under pressure.

Alternativ können auch vorgemischte Faser-Matrix-Werkstoffe, sogenannte, Prepregs, zum Einsatz kommen. In diesem Falle erfolgt nach der Faser-Matrix-Verbundablage eine Konsolidierung etwa im Autoklav- oder Pressverfahren. Auch thermoplastische Matrixsysteme können so zum Einsatz kommen.Alternatively, premixed fiber-matrix materials, so-called prepregs, can also be used. In this case, after the fiber-matrix composite deposition, consolidation takes place, for example, by autoclaving or pressing. Also thermoplastic matrix systems can be used.

Ein denkbares Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Bauteil ist eine Knickstrebe, vorzugweise obere Knickstrebe, die vorzugsweise in einem Bugfahrwerk eines Flugzeuges zum Einsatz kommt.A conceivable field of application for the component according to the invention is a bend strut, preferably upper bend strut, which is preferably used in a nose landing gear of an aircraft.

Bei heutigen Flugzeugen auf dem Markt wir die obere Knickstrebe von Bugfahrwerken mit zwei Bolzen mit der Flugzeugstruktur angebunden. Unterschieden werden dabei Bolzen, die von „innen”, wie dies in 8 dargestellt ist und Bolzen, die von „außen”, wie dies aus 9 hervorgeht, montiert werden. Dies wird je nach Bauart des Flugzeuges (Anschlusspunkt im bedruckten Bereich ja/nein) vorgegeben. Entsprechend unterschiedlich gestalten sich die oberen Knickstreben.In today's aircraft on the market, the upper crease strut of nose landing gear is tethered with two bolts to the aircraft structure. Distinctions are made for bolts that are made from "inside", as in 8th is shown and bolts from "outside", like this 9 shows, be mounted. This is specified depending on the design of the aircraft (connection point in the printed area yes / no). The upper crease struts are correspondingly different.

Für eine obere Knickstrebe ist die Variante gemäß 9 deutlich vorteilhafter, da hier im Pintle Pin Bereich ein geschlossener Querschnitt verwendet werden kann und das Gewicht dadurch reduziert wird.For an upper bend strut, the variant is according to 9 significantly more advantageous, since a closed cross-section can be used here in the pinhole area and the weight is thereby reduced.

Für eine Leichtbau Knickstrebe kann dieser geschlossene Querschnitt 200 als ein Rohr oder Rechteck oder als ein sonstiges geschlossenes Profil ausgeführt sein, wie dies aus 10 hervorgeht.For a lightweight bending strut, this closed cross-section 200 be designed as a pipe or rectangle or as another closed profile, as is made 10 evident.

Bisher sind nur obere Knickstreben aus CFK bekannt, bei denen der obere Pintle Bereich offen gestaltet ist. Bei diesen wird der Pintle Pin, wie in 8 von innen gesteckt. Der offen gestaltete Bereich muss durch entsprechenden Materialaufwand soweit verstärkt werden, damit er eine ausreichende Steifigkeit bekommt. Diese Steifigkeit kann durch ein geschlossenes Profil mit weniger Gewicht erreicht werden.So far, only upper crease struts made of CFK are known in which the upper Pintle area is designed open. These will be the pintle pin, as in 8th stuck from the inside. The open-plan area must be reinforced by appropriate material expenditure so that he gets a sufficient rigidity. This rigidity can be achieved by a closed profile with less weight.

Vorteilhaft ist somit die Verwendung eines geschlossenen Profils im Pintle Pin Bereich. Die Pintle Pins müssen dann von außen eingesteckt werden.The use of a closed profile in the pinhole area is thus advantageous. The pins must then be plugged in from the outside.

Als Vorteil ergibt sich eine leichte, d. h. gewichtsreduzierte obere Knickstrebe in Leichtbauweise, vorzugsweise aus CFK.The advantage is a slight, d. H. Weight-reduced upper bending strut in lightweight construction, preferably made of CFRP.

Vorteilhaft ist somit die obere Knickstrebe in Leichtbauweise (z. B. CFK) mit geschlossenem Profil 200 (z. B. Rohr) im Pintle Pin Bereich auszubilden, bei dem die Pintle Pins von außen montiert werden, wie dies aus 11 hervorgeht. Dadurch kann eine Gewichtsreduktion der oberen Knickstrebe erreicht werden.The upper bend strut in lightweight construction (eg CFRP) with a closed profile is thus advantageous 200 (Pipe, for example) in the Pintle Pin area where the Pintle Pins are mounted from the outside, like this one 11 evident. As a result, a weight reduction of the upper bending strut can be achieved.

Grundsätzlich können sämtliche der in den 8 bis 11 gezeigten Anordnungen durch eine Knickstrebe in Leichtbauweise, vorzugweise CFK realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist dabei der Einsatz eines erfindungsgemäßen Bauteils als obere Knickstrebe.Basically, all of the in the 8th to 11 arrangements shown by a bending strut in lightweight construction, preferably CFRP can be realized. Particularly advantageous is the use of a component according to the invention as an upper bending strut.

Claims

Component consisting of or comprising at least one fiber composite material, wherein the component is a chassis or a part of a chassis of an aircraft, in particular an aircraft, characterized in that the fiber composite material has one or more first fibers relative to the local center line the component at an angle of ± 10 °, preferably at an angle of ± 5 ° and particularly preferably at an angle of 0 °, ie follow the component curvature, and / or one or more second fibers, relative to the local center line of the component in the Angle of ± 30 ° to ± 60 °, preferably at an angle of ± 40 ° to ± 50 ° and more preferably at an angle of ± 45 °.

Component according to claim 1, characterized in that the component comprises a fabric and that the first fibers and / or the second fibers are connected by threads or the like or by an adhesive bond with the tissue.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component has at least one force introduction region, in particular a receptacle for a fastening means and preferably at least one bolt receptacle and that the first fibers extend completely or partially in the form of a loop around the force introduction region and / or the first fibers communicate with the face of the force introduction area.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is formed in multiple layers, is preferably provided that a layer of isotropic or quasi-isotropic material, in particular a fiber composite material follows a position of said first fibers or that the aforementioned layers alternately are arranged.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is at least partially hollow and is preferably designed in cross section with a circumferential wall.

Component according to claim 5, characterized in that the wall thickness of the component over the extent thereof is constant or variable and / or that the fiber orientation of the first and / or the second fibers over the extension of the component is homogeneous or variable.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is formed in multiple layers and that the component has at least one force introduction region, in particular a receptacle for a fastening means and preferably at least one Balzenaufnahme, wherein at least one local thickening is provided in the region of the force introduction region.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component comprises carbon nanotubes, in particular multiwalled carbon nanotubes and / or at least one resin, in particular at least one epoxy resin.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second fibers are in the form of a continuous or in the form of an interrupted fiber structure and / or that the second fibers are at least partially in wound form.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the component consist entirely or partially of isotropic or quasi-isotropic material, in particular fiber composite material, or have this material.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component comprises one or more variable axial tensile cords and / or one or more variable axial pressure strands, which strands are preferably formed loop-shaped and / or wherein these strands preferably consist of the first fibers.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that it is the component is a bending strut or train-strut of an aircraft landing gear.

Component according to one of the preceding claims, characterized in that said fibers and / or said fabric and / or said matrix consist of or comprise carbon fibers and / or the component is made of CFRP or has CFRP.

Method for producing a component according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the component is produced by the Tailored Fiber Placement technique (TFP), by the method of automated day laying (ATL) or by the method of the automated fiber placement (AFP) will be produced.