DE102019213347A1

DE102019213347A1 - Verbinden von faserhaltigem verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102019213347A1
Application number: DE102019213347.9A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Yasui
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-03
Publication date: 2020-03-12
Also published as: US20230182407A1; US11668339B2; JP7148333B2; JP2020041566A; US20200080588A1; FR3085618A1

Abstract

Eine Verbindungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes Element und ein zweites Element, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsrichtung erstreckt, wobei das zweite Element ein Schaftelement umfasst, wobei das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff gebildet ist und eine Form aufweist, die in das Loch passt, wobei das zweite Element mit dem ersten Element über das Schaftelement verbunden ist, so dass dessen Bewegung in der Achsrichtung begrenzt ist.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung stützt sich auf die japanische Patentanmeldung Nr. 2018-167876 (eingereicht am 7. September 2018), deren Inhalt hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen wird, und beansprucht diese Priorität.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Verbindung zwischen einem faserhaltigen Verbundwerkstoff und einem anderen Element.
HINTERGRUND
Ein Befestigungselement, wie beispielsweise ein Bolzen, wird verwendet, um ein anderes Element mit einem Verbundelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff zu verbinden. In einer in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-237429 offenbarten Verbindungskonstruktion wird ein Verbindungskörper eines Flugzeugreaktionsglieds aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff hergestellt, und der Verbindungskörper wird mit einer Hülse unter Verwendung eines schraubenförmigen Befestigungselements verbunden.
Wenn in dem Verbundelement aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff ein Bolzenloch zum Einsetzen des Bolzens gebildet wird, werden die im Verbundelement enthaltenen Verstärkungsfasern geschnitten, so dass die Festigkeit des Verbundelements verringert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, eine neue Verbindungsstruktur bereitzustellen, die in der Lage ist, wenigstens einen Teil des oben beschriebenen konventionellen Problems zu lindern oder zu lösen.
Genauer gesagt, ist ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, ein Verbundelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff mit einem anderen Element zu verbinden, ohne die im Verbundelement enthaltenen Verstärkungsfasern zu schneiden. Andere Objekte der vorliegenden Offenbarung werden durch die gesamte Beschreibung hierin sichtbar gemacht.
Eine Verbindungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein erstes Element und ein zweites Element, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsrichtung erstreckt, wobei das zweite Element ein Schaftelement umfasst, wobei das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff gebildet ist und eine Form aufweist, die in das Loch passt, wobei das zweite Element mit dem ersten Element über das Schaftelement verbunden ist, so dass dessen Bewegung in der Achsrichtung begrenzt ist.
Gemäß der Ausführungsform ist das Schaftelement des zweiten Elements in dem im ersten Element ausgebildeten Loch angeordnet, und somit ist das zweite Element mit dem ersten Element verbunden. Daher kann das zweite Element mit dem ersten Element verbunden werden, ohne dass Verstärkungsfasern geschnitten werden, wobei die Verstärkungsfasern im Schaftelement des zweiten Elements enthalten sind. Somit ist es möglich, einen Festigkeitsabfall des Schaftelements des zweiten Elements zu verhindern, wobei das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff besteht.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaftelement eine erste Breite an einer ersten Position in der Achsenrichtung und eine zweite Breite an einer zweiten Position in der Achsenrichtung auf, wobei der zweite Abschnitt näher an einem distalen Ende des Schaftelements als die erste Position liegt und die zweite Breite größer als die erste Breite ist.
Gemäß der Ausführungsform kann das erste Element das zweite Element in Achsrichtung tragen, indem es einen Teil davon verwendet, der an der ersten Position in Achsrichtung liegt. Somit kann das erste Element einer Zugbelastung, die auf das zweite Element wirkt, in einer Richtung vom distalen Ende zu einem proximalen Ende des Schaftelements entgegenwirken, indem es dessen Abschnitt verwendet, der an der ersten Position in Achsrichtung liegt. Daher ist es gemäß der Ausführungsform möglich, das erste Element mit dem zweiten Element fester zu verbinden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaftelement eine dritte Breite an einer dritten Position in Achsrichtung auf, wobei die dritte Position näher am distalen Ende des Schaftelements als die zweite Position liegt und die dritte Breite kleiner als die zweite Breite ist.
Gemäß der Ausführungsform kann das erste Element das zweite Element in Achsrichtung tragen, indem es einen Teil davon verwendet, der an der dritten Position in Achsrichtung liegt. So ist es je nach Ausführungsform möglich, das erste Element mit dem zweiten Element fester zu verbinden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaftelement eine vierte Breite an einer vierten Position in Achsrichtung auf, wobei die vierte Position näher an einem proximalen Ende des Schaftelements als die erste Position liegt und die vierte Breite größer als die erste Breite ist.
Gemäß der Ausführungsform kann das erste Element das zweite Element in Achsrichtung tragen, indem es dessen Abschnitt verwendet, der an der ersten Position in Achsrichtung liegt. So ist es je nach Ausführungsform möglich, das erste Element mit dem zweiten Element fester zu verbinden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Schaftelement hohl.
Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, eine Gewichtsreduzierung des zweiten Elements zu erreichen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Schaftelement einen nicht-runden Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Achsrichtung auf.
Gemäß der Ausführungsform können zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element mehrere Kräfte übertragen werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erste Element ein zylindrisches Element, das das Loch definiert, und das zylindrische Element weist an seinem proximalen Ende in Achsenrichtung eine geringere Dicke auf als an einer distalen Endseite des proximalen Endes in Achsenrichtung.
Gemäß der Ausführungsform wird ein Abschnitt des als dünn ausgebildetes zylindrisches Elementes elastisch verformt, so dass eine auf das zylindrische Element wirkende Spannung vom Schaftelement gelöst werden kann. Selbst wenn eine große Spannung auf einen Verbindungskörper einwirkt, ist es daher unwahrscheinlich, dass das zylindrische Element gebrochen wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das zylindrische Element aus einem Metall gefertigt.
Gemäß der Ausführungsform kann das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff mit dem zylindrischen Element aus Metall ohne Verwendung eines Verbindungselements, wie beispielsweise eines Bolzens, verbunden werden, das Verstärkungsfasern aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff brechen könnte.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Schaftelement eine erste Verstärkungsfaser, die sich in eine erste Richtung erstreckt. Darüber hinaus umfasst das Schaftelement einen Verbindungsabschnitt und einen Nicht-Verbindungsabschnitt, wobei der Verbindungsabschnitt mit dem zylindrischen Element in Achsrichtung überlappt, der nicht verbindende Abschnitt nicht mit dem Verbindungsabschnitt in Achsrichtung überlappt. In der Ausführungsform ist ein Winkel, der durch die erste Richtung mit der Achsrichtung im Verbindungsabschnitt gebildet wird, größer als ein Winkel, der durch die erste Richtung mit der Achsrichtung im Nicht-Verbindungsabschnitt gebildet wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Schaftelement des Weiteren eine zweite Verstärkungsfaser, die sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die sich von der ersten Richtung unterscheidet und mit der ersten Verstärkungsfaser gewebt ist, und ein Winkel, der durch die zweite Richtung mit der Achsrichtung im Verbindungsabschnitt gebildet wird, ist kleiner als ein Winkel, der durch die zweite Richtung mit der Achsrichtung im Nicht-Verbindungsabschnitt gebildet wird.
Gemäß der Ausführungsform wird im Schaftelement die zweite Verstärkungsfaser mit der ersten Verstärkungsfaser gewebt, wodurch die Festigkeit des Schaftelements erhöht werden kann. Darüber hinaus ist ein Winkel, der durch eine Streckrichtung (die zweite Richtung) der zweiten Verstärkungsfaser mit der Achsrichtung gebildet wird, im Verbindungsabschnitt des Schaftelements größer. Daher wird das Schaftelement im Verbindungsabschnitt in Breitenrichtung leichter verformt als im Nicht-Verbindungsabschnitt. Dadurch ist es einfach, das Schaftelement in eine Form zu bringen, die in das Loch passt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Nicht-Verbindungsabschnitt des Schaftelements ein Verstärkungselement vorgesehen, wobei das Verstärkungselement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff hergestellt ist, der Verstärkungsfasern enthält, die in einer Umfangsrichtung um die Achsrichtung herum ausgerichtet sind.
Gemäß der Ausführungsform kann der nicht verbindende Abschnitt des Schaftelements durch das Verstärkungselement verstärkt werden.
Ein Flugzeugreaktionsglied gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Hülse und einen Verbindungskörper, wobei die Hülse ein Stellglied gleitend trägt, wobei das Stellglied direkt oder indirekt an einer beweglichen Oberfläche eines Flugzeugs befestigt und zum Antreiben der beweglichen Oberfläche konfiguriert ist, wobei der Verbindungskörper ein Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff umfasst und mit der Hülse verbunden ist. In der Ausführungsform weist die Hülse ein Loch auf, das sich entlang einer Achsrichtung des Schaftelements erstreckt, und das Schaftelement ist in einer Form geformt, die in das Loch passt, und in dem Loch so angeordnet, dass seine Bewegung in der Achsrichtung eingeschränkt ist.
Gemäß der Ausführungsform kann der Verbindungskörper in dem Flugzeugreaktionsglied mit der Hülse verbunden werden, ohne dass die Festigkeit des Verbindungskörpers abnimmt.
Eine Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das oben beschriebene Flugzeugreaktionsglied und ein Stellglied, das direkt oder indirekt an einer beweglichen Oberfläche eines Flugzeugs befestigt und zum Antreiben der beweglichen Oberfläche konfiguriert ist.
Gemäß der Ausführungsform wird eine Antriebsvorrichtung für bewegte Oberflächen erhalten, die das Flugzeugreaktionsglied umfasst, die durch die Verbindung zwischen dem Verbindungskörper und der Hülse verbessert wurde.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Elements mit einem zweiten Element, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsrichtung erstreckt, wobei das zweite Element ein Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff umfasst. Das Verbindungsverfahren umfasst die Schritte von: (A) Herstellen des ersten Elements, (B) Herstellen eines Kerns, (C) Erhalten eines Laminats durch Bilden einer faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht auf dem Kern, (D) Einsetzen wenigstens eines Teils des Laminats in das Loch des ersten Elements, (E) Veranlassen einer Expansion des Kerns und (F) Erhalten des Schaftelements in einer Form, die in das Loch passt, durch Härten der faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht.
Gemäß der Ausführungsform kann das zweite Element, das das Schaftelement umfasst, mit dem ersten Element ohne Festigkeitsverlust des Schaftelements verbunden werden, wobei das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff besteht.
Das Verbindungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst des Weiteren den Schritt des Entfernens des Kerns.
Gemäß der Ausführungsform wird der Kern entfernt, so dass eine Gewichtsreduzierung einer Verbindungskonstruktion erreicht werden kann.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf einer Außenfläche des Kerns eine Ablöseschicht vorgesehen, und die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht wird auf der Ablöseschicht gebildet.
Gemäß der Ausführungsform wird die Entfernung des Kerns erleichtert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Stellglied verbundenen Flugzeugreaktionsglieds, wobei das Stellglied an einer beweglichen Oberfläche eines Flugzeugs montiert und konfiguriert ist, um die bewegliche Oberfläche anzutreiben. Das Herstellungsverfahren umfasst die Schritte von: (A) Herstellen einer Hülse, die konfiguriert ist, um das Stellglied gleitend zu tragen und ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsrichtung erstreckt, (B) Herstellen eines Kerns, (C) Erhalten eines Laminats durch Bilden einer faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht auf dem Kern, (D) Einsetzen wenigstens eines Teils des Laminats in das Loch der Hülse, (E) Erzeugen einer Expansion des Kerns und (F) Erhalten eines Verbindungskörpers durch Aushärten der faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht.
Gemäß der Ausführungsform wird ein Flugzeugreaktionsglied erhalten, bei dem der Verbindungskörper mit der Hülse verbunden ist, ohne dass die Festigkeit des Verbindungskörpers abnimmt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Flügels mit einer Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht des in 1 dargestellten Flügels.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglieds.
4 ist eine Schnittansicht des in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglieds entlang einer Linie I-I.
5 ist eine Schnittansicht des in 4 dargestellten Flugzeugreaktionsglieds entlang einer Linie II-II.
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Hülse, die in dem in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglied enthalten ist.
7 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die in einem vergrößerten Maßstab einen Teil des in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglieds zeigt. Diese vergrößerte Schnittansicht zeigt eine Verbindungsstruktur zwischen einem Schaftelement und der Hülse, die in dem in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglied enthalten ist.
8 ist eine schematische Ansicht, die schematisch in einem vergrößerten Maßstab ein distales Ende eines Verbindungskörpers zeigt, der in dem in 1 dargestellten Flugzeugreaktionsglied enthalten ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist eine Hülse 50a im gebrochenen Zustand dargestellt.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die in einem vergrößerten Maßstab einen Teil eines Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Diese vergrößerte Schnittansicht zeigt eine Verbindungsstruktur zwischen einem Schaftelement und einer Hülse, die in dem Flugzeugreaktionsglied gemäß einer weiteren Ausführungsform enthalten ist.
10 ist eine schematische Ansicht, die schematisch in einem vergrößerten Maßstab ein distales Ende eines Verbindungsteils zeigt, das in dem Flugzeugreaktionsglied gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist eine Hülse 50a im gebrochenen Zustand dargestellt.
11 ist eine Schnittansicht des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entlang einer Ebene senkrecht zu deren Längsachse geschnitten ist.
12 ist eine Schnittansicht des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entlang der Ebene senkrecht zu deren Längsachse geschnitten ist.
13 ist eine perspektivische Ansicht des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
15A bis 15F sind schematische Ansichten zur Darstellung des Verfahrens zur Herstellung des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 15A zeigt einen Kern.
15B ist eine perspektivische Ansicht eines Laminats, das durch Bilden einer faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht auf dem Kern erhalten wird.
15C ist eine Schnittansicht des in 15B dargestellten Laminats, das entlang einer Ebene senkrecht zu seiner Längsachse geschnitten ist.
15D zeigt ein Verbundlaminat, das durch Montieren einer der Hülsen an einem Laminat und einer Formwerkzeug zum Formen des Verbundlaminats erhalten wird.
15E ist eine schematische Ansicht, die in einem vergrößerten Maßstab die Nähe eines distalen Endes des in dem Formwerkzeug platzierten Verbundlaminats zeigt.
15F ist eine schematische Darstellung des Verbundlaminats nach der Expansion des Kerns in dem Formwerkzeug.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Konstituierende Elemente, die einer Vielzahl von Zeichnungen gemeinsam sind, werden durch dieselben Bezugszeichen in der gesamten Vielzahl von Zeichnungen gekennzeichnet. Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellt werden. In den Zeichnungen können einige Bestandteile aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen werden.
Eine Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun hauptsächlich mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Flügels mit einer Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Seitenansicht des Flügels. Eine Antriebsvorrichtung 1 für bewegliche Oberflächen ist in einem Flugzeug installiert und konfiguriert und angeordnet, um eine bewegliche Oberfläche 101 eines Flügels 100 des Flugzeugs anzutreiben. Beispiele für die bewegliche Oberfläche 101 sind primäre Flugsteuerflächen wie ein Querruder, ein Seitenruder und ein Höhenruder oder sekundäre Flugsteuerflächen wie eine Klappe und ein Spoiler.
Die Fahrflächenantriebsvorrichtung 1 umfasst ein Stellglied 10 und ein Reaktionsglied („reaction link“) 20. Das Stellglied 10 ist konfiguriert und angeordnet, um die bewegliche Oberfläche 101 anzutreiben, wobei das Reaktionsglied 20 konfiguriert und angeordnet ist, um eine Reaktionskraft von der beweglichen Oberfläche 101 zu unterstützen, wenn die bewegliche Oberfläche 101 von dem Stellglied 10 angetrieben wird.
Das Stellglied 10 ist mit einem im Flügel 100 vorgesehenen Stützmechanismus 102 und einer Verbindungswelle 103 der beweglichen Oberfläche 101 verbunden. Die bewegliche Oberfläche 101 ist gegenüber dem Flügel 100 über eine Drehachse 104 drehbar gelagert. Das Stellglied 10 bewirkt, dass sich die bewegliche Oberfläche 101 um die Drehachse 104 dreht. Ein distaler Endabschnitt einer Stange 12 ist drehbar mit der Verbindungswelle 103 verbunden. Das heißt, das Stellglied 10 ist direkt mit der beweglichen Oberfläche 101 verbunden. Es ist auch möglich, dass der distale Endabschnitt der Stange 12 mit einem Hornarm (nicht dargestellt) verbunden ist, der mit der beweglichen Oberfläche 101 verbunden ist. Das heißt, das Stellglied 10 kann auch indirekt mit der beweglichen Oberfläche 101 verbunden sein.
Das Stellglied 10 ist ein fluiddruckgetriebenes Linearstellglied, bei dem ein Arbeitsfluid, wie beispielsweise ein Hydrauliköl, einem Zylinder 11 zugeführt und von diesem abgeleitet wird, wodurch die Stange 12 in Achsrichtung hin- und herbewegt wird. Das Stellglied 10 kann ein Stellglied sein, das durch ein anderes Verfahren als die Verwendung eines Fluiddrucks angetrieben wird. So kann beispielsweise das Stellglied 10 ein elektromechanischer Linearantrieb mit einem Elektromotor sein.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Stellglied 10 einen Verbindungsabschnitt 13, der mit dem Reaktionsglied 20 und dem Stützabschnitt 102 verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 13 ist auf einer Seite des Zylinders 11 gegenüber einer Seite davon vorgesehen, aus der die Stange 12 herausragt. Der Verbindungsabschnitt 13 umfasst eine Welle 13A, die sich in Richtung einer Stützachse J orthogonal zur Achsenrichtung der Stange 12 erstreckt. Hierin kann die Ausfahrrichtung der Welle 13A als Stützachsrichtung bezeichnet werden.
Das Reaktionsglied 20 ist drehbar mit der Drehgelenkwelle 104 und der Welle 13A des Verbindungsabschnitts 13 verbunden. Das Reaktionsglied 20 dient dazu, eine Reaktionskraft zu verhindern, die erzeugt wird, wenn die bewegliche Oberfläche 101 durch das Stellglied 10 angetrieben wird, das von der beweglichen Oberfläche 101 direkt auf den Flügel 100 wirkt. Das Reaktionsglied 20 kann direkt oder indirekt mit der beweglichen Oberfläche 101 verbunden sein. Das Reaktionsglied 20 kann direkt oder indirekt mit dem Stellglied 10 verbunden sein. In einem Fall, in dem das Reaktionsglied 20 indirekt mit der beweglichen Oberfläche 101 oder dem Stellglied 10 verbunden ist, ist das Reaktionsglied 20 über einen Verbindungsmechanismus mit der beweglichen Oberfläche 101 oder dem Stellglied 10 verbunden.
Die so konfigurierte Fahrflächenantriebsvorrichtung 1 arbeitet wie folgt. Eine Fluiddruckvorrichtung (nicht dargestellt) zum Zuführen eines Arbeitsfluids zu dem Stellglied 10 arbeitet basierend auf Anweisungen einer Flugsteuerung (nicht dargestellt), und somit wird das Arbeitsfluid dem Zylinder 11 des Stellglieds 10 zugeführt und aus ihm ausgetragen. Dadurch ragt die Stange 12 aus dem Zylinder 11 heraus oder fährt in den Zylinder 11 ein, wie in 2 dargestellt, und so dreht sich die bewegliche Oberfläche 101, die über die Verbindungswelle 103 mit der Stange 12 verbunden ist, um die Drehachse 104. Während sich die bewegliche Oberfläche 101 dreht, schwingt das Reaktionsglied 20 um die Drehachse 104. Das Reaktionsglied 20 schwingt ebenfalls um die Welle 13A. Als Ergebnis dieser Bewegung erhält das Reaktionsglied 20 von der beweglichen Oberfläche 101 eine Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn die bewegliche Oberfläche 101 vom Stellglied 10 angetrieben wird.
Als nächstes wird das Reaktionsglied 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 bis 8 näher beschrieben. Wie in diesen Zeichnungen dargestellt, umfasst das Reaktionsglied 20 einen in U-Form ausgebildeten Verbindungskörper 30 in einer Draufsicht. Der Verbindungskörper 30 kann auch in einer linearen Form oder einer anderen J-Form als der U-Form vorliegen.
Der Verbindungskörper 30 umfasst ein Schaftelement 31a, das sich linear entlang einer Längsachse A erstreckt, und ein Schaftelement 31b, das sich linear entlang einer Längsachse B erstreckt, die sich parallel zur Längsachse A erstreckt. Die Längsachse A und die Längsachse B zeigen eine Längsrichtung des Verbindungskörpers 30 an. Das Schaftelement 31a und das Schaftelement 31b erstrecken sich in parallelen Richtungen, so dass sie voneinander beabstandet sind. Das Schaftelement 31a und das Schaftelement 31b sind im Wesentlichen in der gleichen Form ausgebildet. Hierin gilt eine Beschreibung des Schaftelements 31a auch für das Schaftelement 31b, es sei denn, sie sollte aus dem Zusammenhang oder im Hinblick auf die Art der vorliegenden Erfindung anders ausgelegt werden. Dabei kann eine Richtung entlang der Längsachse A als Richtung der Längsachse A und eine Richtung entlang der Längsachse B als Richtung der Längsachse B bezeichnet werden. Die Längsrichtung A-Richtung und die Längsachse B-Richtung können zusammenfassend einfach als Achsrichtung bezeichnet werden. Dabei befindet sich in Bezug auf ein proximales Ende und ein distales Ende jedes Elements das distale Ende auf einer Oberseite in 4 und das proximale Ende auf einer Unterseite in 4 in Richtung entlang der Längsachse A (oder der Längsachse B), sofern aus dem Kontext nichts anderes hervorgeht.
Ein proximales Ende des Schaftelements 31a in der Längsachse A-Richtung und ein proximales Ende des Schaftelements 31b in der Längsachse B-Richtung sind über einen Verbindungsabschnitt 32 miteinander verbunden. Der Verbindungsabschnitt 32 umfasst einen geraden Abschnitt 33 und gebogene Abschnitte 34, die an beiden Enden des geraden Abschnitts 33 vorgesehen sind, wobei sich der gerade Abschnitt 33 in einer Richtung orthogonal zur Längsachse A und zur Längsachse B erstreckt. Ein Paar der Schaftelemente 31a und 31b kann ganzheitlich mit dem Verbindungsabschnitt 32 ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Schaftelement 31a hohl, wie in 4 und 5 dargestellt. Das Schaftelement 31a kann so geformt werden, dass es fest ist. Da das Schaftelement 31a hohl ausgebildet ist, ist es möglich, eine Gewichtsreduzierung des Schaftelements 31a und gegebenenfalls des Verbindungskörpers 30 zu erreichen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 5 dargestellt, ist das Schaftelement 31a in einer kreisförmigen Form oder einer im Schnitt gesehen im Wesentlichen kreisförmigen Form ausgebildet. Eine Querschnittsform des Schaftelements 31a ist nicht auf die Kreisform oder die im Wesentlichen kreisförmige Form beschränkt. Modifikationsbeispiele des Schaftelements 31a werden später beschrieben.
Auf dem Schaftelement 31a kann eine nicht dargestellte obere Schicht gebildet werden. Die obere Schicht kann für verschiedene Zwecke aufgebracht werden. Die obere Schicht kann beispielsweise aufgebracht werden, um dem Verbindungskörper 30 Wetterbeständigkeit zu verleihen, die Festigkeit des Verbindungskörpers 30 zu erhöhen, die Dekorativität des Verbindungskörpers 30 zu verbessern, eine Blitzschutzfunktion zu verleihen oder zu anderen Zwecken. Die obere Schicht kann aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff oder einem anderen Material als dem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen. Ein faserverstärkter Kunststoff, der für die obere Schicht verwendet wird, kann Glasfasern als Verstärkungsfasern enthalten. Die obere Schicht mit der Blitzschutzfunktion kann beispielsweise aus einem Metallgewebe bestehen. Um die Blitzschutzfunktion zu erfüllen, kann ein Erdungsdraht an einer Oberfläche des Schaftelements 31a befestigt werden.
Eine Hülse 50a ist an einem distalen Ende des Schaftelements 31a in der Längsachse A-Richtung und eine Hülse 50b an einem distalen Ende des Schaftelements 31b in der Längsachse B-Richtung vorgesehen.
Die Hülsen 50a und 50b bestehen beispielsweise aus einem Metallwerkstoff. Als Metallmaterial für die Hülsen 50a und 50b können eine Titanlegierung, Chrom-Molybdänstahl, Nickel-Chrom-Molybdänstahl, Edelstahl und andere bekannte Metallwerkstoffe verwendet werden. Die Hülsen 50a und 50b können aus einem anderen Material als dem Metallmaterial bestehen. So können beispielsweise die Hülsen 50a und 50b aus einem keramischen Material, einem faserverstärkten Kunststoff wie CFK oder einer Vielzahl von Harzmaterialien bestehen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Verbindungskörper 30 aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff („faserhaltiges Verbundwerkstoff”) hergestellt. Der faserhaltige Verbundwerkstoff ist beispielsweise ein faserverstärkter Kunststoff (FRP). Als Verstärkungsfasern, die im Verbindungskörper 30 enthalten sind, können Verstärkungsfasern aus verschiedenen Rohstoffen verwendet werden. So kann beispielsweise der Verbindungskörper 30 aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) bestehen, der Kohlenstofffasern als Verstärkungsfasern enthält. Als Kohlenstofffasern können PAN-basierte Kohlenstofffasern, pechbasierte Kohlenstofffasern oder jede andere bekannte Art von Kohlenstofffasern verwendet werden. Der Verbindungskörper 30 kann aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff (GFK), einem glasmattenverstärkten Thermoplast (GMT), einem borfaserverstärkten Kunststoff (BFK), einem aramidfaserverstärkten Kunststoff (AFRP, KFK), einem Dyneema-faserverstärkten Kunststoff (DFK), einem Zylonfaserverstärkten Kunststoff (ZFK) oder einem anderen faserverstärkten Kunststoff bestehen.
Der Verbindungskörper 30 kann ganz oder teilweise aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen. So dürfen beispielsweise nur die Schaftelemente 31a und 31b des Verbindungskörpers 30 aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen. In diesem Fall kann der Verbindungsabschnitt 32 aus einem anderen Material als dem faserhaltigen Verbundwerkstoff, wie beispielsweise einem Metallmaterial, bestehen. Darüber hinaus kann im Verbindungskörper 30 nur ein Teil des Paares der Schaftelemente 31a und 31b auf einer distalen Endseite davon aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff hergestellt sein. Der Verbindungskörper 30 kann aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff hergestellt sein, das aus einer Kombination aus einer Vielzahl von Faserarten oder einer Kombination aus einer Vielzahl von Faserarten besteht.
Wie vorstehend beschrieben, sind in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schaftelemente 31a und 31b aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff gefertigt. Dabei umfassen die Schaftelemente 31a und 31b aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff eine Konfiguration, in der sie vollständig aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen, und eine Konfiguration, in der sie teilweise aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen. Das heißt, hierin beziehen sich die Schaftelemente 31a und 31b aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff auf Schaftelemente, die wenigstens teilweise aus dem faserhaltigen Verbundwerkstoff bestehen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Abschnitt des mit der Hülse 50a zu verbindenden Schaftelements 31a (ein nachstehend genannter Verbindungsabschnitt 35a) aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff besteht und ein Abschnitt des Schaftelements 31a, der nicht der mit der Hülse 50a zu verbindende Abschnitt ist, aus einem anderen Material als dem faserhaltigen Verbundwerkstoff besteht.
Nun wird eine Ausrichtung der Verstärkungsfasern im Schaftelement 31a mit Bezug auf 8 näher beschrieben. Wie in 8 dargestellt, umfasst das Schaftelement 31a eine Vielzahl von Verstärkungsfasern 60. Ein Matrixharz wird in einem Spalt zwischen den Verstärkungsfasern 60 gefüllt. Zur übersichtlichen Darstellung der Verstärkungsfasern 60 entfällt das Matrixharz in 8.
Die Verstärkungsfasern 60 umfassen eine erste Verstärkungsfaser 60, eine zweite Verstärkungsfaser 62 und eine dritte Verstärkungsfaser 63. Die erste Verstärkungsfaser 61, die zweite Verstärkungsfaser 62 und die dritte Verstärkungsfaser 63 sind jeweils ein Filamentbündel, das aus einer großen Anzahl von Monofilamenten besteht. Es ist möglich, dass die erste Verstärkungsfaser 61, die zweite Verstärkungsfaser 62 und die dritte Verstärkungsfaser 63 jeweils ein Monofilament, ein Stapelfaden, der durch Stapeldrücken hergestellt wird, ein Filament oder ein Geflecht sind, das eine gestrickte Schnur einschließlich Schlepps („tows“) ist. Die erste Verstärkungsfaser 61, die zweite Verstärkungsfaser 62 und die dritte Verstärkungsfaser 63 können aus dem gleichen Material oder verschiedenen Materialien hergestellt sein.
Die erste Verstärkungsfaser 61 erstreckt sich in einer ersten Richtung D1, die sich von der Längsachse A unterscheidet. Die zweite Verstärkungsfaser 62 erstreckt sich in einer zweiten Richtung D2, die sich von der Längsachse A und der ersten Richtung D1 unterscheidet. Die dritte Verstärkungsfaser 63 erstreckt sich in einer dritten Richtung D3 parallel zur Längsachse A. In der dargestellten Ausführungsform ist ein spitzer Winkel, der durch die erste Richtung D1 mit der Längsachse A gebildet wird, beispielsweise 45° und ein spitzer Winkel, der durch die zweite Richtung D2 mit der Längsachse A gebildet wird, beispielsweise 45° in einer Richtung entgegen der ersten Richtung D1. Jede der ersten Richtungen D1 und die zweite Richtung D2 kann mit der Längsachse A einen beliebigen Winkel bilden.
In der dargestellten Ausführungsform sind die erste Verstärkungsfaser 61, die zweite Verstärkungsfaser 62 und die dritte Verstärkungsfaser 63 miteinander verwoben. Es ist möglich, dass die ersten bis dritten Verstärkungsfasern 61 bis 63 nicht miteinander verwoben sind, sondern entsprechende Schichten bilden, die in der Reihenfolge, in der sie beispielsweise die erste Verstärkungsfaser 61, die zweite Verstärkungsfaser 62 und die dritte Verstärkungsfaser 63 bilden. Die Reihenfolge des Stapelns der ersten Verstärkungsfaser 61, der zweiten Verstärkungsfaser 62 und der dritten Verstärkungsfaser 63 kann beliebig geändert werden.
Wie in 8 dargestellt, ist in einer Ausführungsform ein Winkel, der durch einen Winkel D1 der ersten Verstärkungsfaser 61 mit der Längsachse A im Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a gebildet wird, größer als ein Winkel, der durch den Winkel D1 der ersten Verstärkungsfaser 61 mit der Längsachse A im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a des Schaftelements 31a gebildet wird. Das heißt, im Verbindungsabschnitt 35a ist eine Erstreckungsrichtung der ersten Verstärkungsfaser 61 stärker senkrecht zur Längsachse A ausgerichtet als im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a. Ebenso ist ein Winkel, der durch einen Winkel D2 der zweiten Verstärkungsfaser 62 mit der Längsachse A im Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a gebildet wird, größer als ein Winkel, der durch den Winkel D2 der zweiten Verstärkungsfaser 62 mit der Längsachse A im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a des Schaftelements 31a gebildet wird. Das heißt, im Verbindungsabschnitt 35a ist eine Streckrichtung der zweiten Verstärkungsfaser 62 stärker senkrecht zur Längsachse A gerichtet als im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a.
An einem proximalen Ende des Verbindungskörpers 30 ist ein Kopf 40 vorgesehen. Der Kopf 40 ist mit der Drehachse 104 verbunden. In der dargestellten Ausführungsform ist der Kopf 40 mit der Mitte des geraden Abschnitts 33 des Verbindungsabschnitts 32 verbunden. Der Kopf 40 umfasst einen ersten Körper 41 und einen zweiten Körper 42. Der erste Körper 41 weist ein Befestigungsloch 41a auf, in das der Verbindungsabschnitt 32 eingesetzt ist. Der zweite Körper 42 weist ein Durchgangsloch 42a auf, das sich in die gleiche Richtung erstreckt wie eine Ausfahrrichtung des Befestigungslochs 41a. Ein nicht dargestelltes Lager kann an dem Durchgangsloch 42a montiert werden. Das Durchgangsloch 42a trägt die Drehachse 104 über das Lager drehbar.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Hülse 50a mit dem distalen Ende des Schaftelements 31a des Verbindungskörpers 30 verbunden. Eine Verbindungsstruktur, die aus dem Verbindungskörper 30 und der mit dem Verbindungskörper 30 verbundenen Hülse 50a besteht, ist eine Ausführungsform einer Verbindungsstruktur nach der vorliegenden Erfindung. Ebenso ist die Hülse 50b mit dem distalen Ende des Schaftteils 31b des Verbindungskörpers 30 verbunden. Eine Verbindungskonstruktion, bestehend aus dem Verbindungskörper 30 und der mit dem Verbindungskörper 30b verbundenen Hülse 50b, ist ebenfalls ein Beispiel für die Verbindungskonstruktion nach der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden wird die Verbindungskonstruktion, die sich aus dem Schaftelement 31a des Verbindungskörpers 30 und der Hülse 50a und der Verbindungskonstruktion, die sich aus dem Schaftelement 31b des Verbindungskörpers 30 und der Hülse 50b zusammensetzt, hauptsächlich mit Bezug auf 6 und 7 beschrieben. Die Verbindungsstruktur, die sich aus dem Schaftelement 31b und der Hülse 50b zusammensetzt, ist im Wesentlichen die gleiche wie die Verbindungsstruktur, die sich aus dem Schaftelement 31a und der Hülse 50a zusammensetzt, und so beschreibt das Folgende hauptsächlich die Verbindungsstruktur, die sich aus dem Schaftelement 31a und der Hülse 50a zusammensetzt, ohne eine Beschreibung der Verbindungsstruktur, die sich aus dem Schaftelement 31b und der Hülse 50b zusammensetzt.
Zunächst wird nun die Hülse 50a beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Hülse 50a, wenn sie nicht am Verbindungskörper 30 montiert ist, und 7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die in einem vergrößerten Maßstab einen Teil des Flugzeugreaktionsglieds 20 zeigt. Diese vergrößerte Schnittansicht zeigt die Verbindungskonstruktion bestehend aus dem Schaftelement 31a, das in dem Flugzeugreaktionsglied 20 enthalten ist, und der Hülse 50a.
Wie dargestellt, umfasst die Hülse 50a einen Hülsenkörper 51a und ein zylindrisches Element 52a, das sich vom Hülsenkörper 51a zu einer proximalen Endseite der Längsachse A erstreckt. Der Hülsenkörper 51a kann ganzheitlich mit dem zylindrischen Element 52a ausgebildet sein.
Der Hülsenkörper 51a hat ein Durchgangsloch 51a1. Das Durchgangsloch 51a1 erstreckt sich durch den Hülsenkörper 51a entlang einer Achsrichtung J der Welle 13A.
Das zylindrische Element 52a umfasst einen zylindrischen Basisabschnitt 53a, der mit dem Hülsenkörper 51a verbunden ist, und einen Öffnungsabschnitt 54a, der sich vom Basisabschnitt 53a in Richtung der proximalen Endseite der Längsachse A erstreckt und zur proximalen Endseite der Längsachse A hin offen ist.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Basisabschnitt 53a eine ringförmige Seitenwand 53a1 mit im Wesentlichen gleichmäßigen Außen- und Innenbreiten und eine Bodenwand 53a2, die an einem distalen Ende der Seitenwand 53a1 in Richtung der Längsachse A vorgesehen ist. Wie vorstehend beschrieben, ist der Basisabschnitt 53a in einer unteren zylindrischen Form mit der Bodenwand 53a2 ausgebildet. Der Basisabschnitt 53a ist an der Bodenwand 53a2 mit dem Hülsenkörper 51a verbunden.
In der dargestellten Ausführungsform weist der Öffnungsabschnitt 54a eine ringförmige Seitenwand 54a1 auf. Die Seitenwand 54a1 ist mit einem proximalen Ende der Seitenwand 53a1 des Basisabschnitts 53a in der Längsachse A-Richtung verbunden. Die Seitenwand 54a1 erstreckt sich von einer Position, an der sie mit der Seitenwand 53a1 verbunden ist, zu einem Öffnungsende 54a2 im Wesentlichen entlang der Längsachse A. In der dargestellten Ausführungsform weist die Seitenwand 54a1 an einem proximalen Endabschnitt der Seitenwand 54a1 nahe einem proximalen Ende davon in der Längsrichtung A-Richtung eine Außenbreite (eine Abmessung in einer Breitenrichtung orthogonal zur Längsrichtung A-Richtung) auf, die kleiner ist als an einem distalen Endabschnitt davon, der näher an einem distalen Ende davon als der proximale Endabschnitt in der Längsrichtung A-Richtung. In einer Ausführungsform ist der Öffnungsabschnitt 54a konfiguriert, um eine Außenbreite (eine Abmessung in einer Breitenrichtung orthogonal zur Längsachse A-Richtung) zu einem proximalen Ende der Längsachse A kleiner aufzuweisen. Somit ist der Öffnungsabschnitt 54a konfiguriert, um eine Dicke an einem proximalen Ende davon in der Längsachse A-Richtung (nämlich eine Dicke am Öffnungsende 54a2) kleiner als eine Dicke davon an einer Position, die näher an einem distalen Ende davon liegt als das Öffnungsende 54a2 in der Längsachse A-Richtung, aufzuweisen. Gemäß der Ausführungsform wird ein Abschnitt des zylindrischen Elements 52a in der Nähe des Öffnungsendes 54a2, wobei der Abschnitt dünn ausgebildet ist, elastisch verformt, und so kann auch bei einer Bewegung des Schaftelements 31a in der Längsrichtung A eine durch die Bewegung verursachte und auf das zylindrische Element 52a wirkende Spannung vom Schaftelement 31a gelöst werden. Daher ist es unwahrscheinlich, dass das Schaftelement 31a und das zylindrische Element 52a gebrochen werden. Das zylindrische Element 52a kann so geformt werden, dass es eine Dicke aufweist, die in Richtung eines proximalen Endes davon in der Längsachse A-Richtung kleiner ist.
In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich das im zylindrischen Element 52a gebildete Loch 55a vom Öffnungsende 54a2 des Öffnungsabschnitts 54a bis zur Bodenwand 53a2 des Basisabschnitts 53a im Wesentlichen entlang der Längsachse A Richtung. Das Loch 55a ist definiert durch Innenflächen der Seitenwand 53a1 und der Bodenwand 53a2 des Basisabschnitts 53a sowie eine Innenfläche der Seitenwand 54a1 des Öffnungsabschnitts 54a.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst eine Innenfläche des Lochs 55a eine erste Innenfläche 55a1, die sich vom Öffnungsende 54a2 in einer Richtung parallel zur Längsachse A erstreckt, eine zweite Innenfläche 55a2, die sich von einem distalen Ende der ersten Innenfläche 55a1 in der Längsrichtung A-Richtung erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, eine dritte Innenfläche 55a3, die sich in der Richtung parallel zur Längsachse A erstreckt, von einem distalen Ende der zweiten Innenfläche 55a2 in Richtung der Längsachse A, einer vierten Innenfläche 55a4, die sich von einem distalen Ende der dritten Innenfläche 55a3 in Richtung der Längsachse A erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, und einer fünften Innenfläche 55a5, die sich in Richtung parallel zur Längsachse A von einem distalen Ende der vierten Innenfläche 55a4 in Richtung der Längsachse A erstreckt. Die Innenfläche 55a2 ist in einer Richtung weg von der Längsachse A hin zu ihrem distalen Ende in der Längsrichtung A-Richtung geneigt. Die Innenfläche 55a4 ist in Richtung der Längsachse A in Richtung ihres distalen Endes in Richtung der Längsachse A geneigt. Die erste Innenfläche 55a1, die zweite Innenfläche 55a2, die dritte Innenfläche 55a3, die vierte Innenfläche 55a4 und die fünfte Innenfläche 55a5 erstrecken sich in Richtung der Längsachse A für die Abstände 11, 12, 13, 14 und 15.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Loch 55a so ausgebildet, dass es eine Breite (ein Maß in Breitenrichtung orthogonal zur Längsrichtung A-Richtung) aufweist, die je nach Position in der Längsrichtung A-Richtung variiert. Das heißt, das zylindrische Element 52a ist so geformt, dass es eine Breite aufweist, die je nach Position in der Längsrichtung A-Richtung variiert. In der dargestellten Ausführungsform weist das Loch 55a eine erste Breite d1 an einer Position P1 in der Längsachse A-Richtung, eine zweite Breite d2 an einer Position P2 in der Längsachse A-Richtung und eine dritte Breite d3 an einer Position P3 in der Längsachse A-Richtung auf. In Richtung der Längsachse A liegt die Position P1 in einem Bereich, in dem sich die erste Innenfläche 55a1 erstreckt. Die Position P2 befindet sich an einer Position, die näher am distalen Ende liegt als die Position P1 in der Längsrichtung A. So liegt beispielsweise in der Längsrichtung A-Richtung die Position P2 innerhalb eines Bereichs, in dem sich die dritte Innenfläche 55a3 erstreckt. Die Position P3 befindet sich an einer Position, die näher am distalen Ende liegt als die Position P2 in der Längsrichtung A. So liegt beispielsweise in der Längsachse A-Richtung die Position P3 in einem Bereich, in dem sich die fünfte Innenfläche 55a5 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Breite d2 größer als die erste Breite d1 und die dritte Breite d3. Die dritte Breite d3 kann gleich der ersten Breite d1 oder kleiner oder größer als die erste Breite d1 sein. Wie vorstehend beschrieben, weist in der dargestellten Ausführungsform an einer Position, die der dritten Innenfläche 55a3 entspricht, das im zylindrischen Element 52a gebildete Loch 55a eine größere Breite auf als an jeder anderen Position. Dabei kann ein Abschnitt des zylindrischen Elements 52a, der der Innenfläche 55a3 in der Längsachse A-Richtung entspricht, als großer Abschnitt 52a1 bezeichnet werden. Dabei kann sich eine Breite eines beliebigen Bestandteils der Hülse 50a oder des Lochs 55a auf eine Abmessung des einen Bestandteils oder des Lochs 55a in einer Breitenrichtung orthogonal zur Längsachse A beziehen. So kann sich beispielsweise die erste Breite d1 des Lochs 55a an der Position P1 auf eine Abmessung des Lochs 55a in einer Breitenrichtung derselben an der Position P1 beziehen. In der Längsrichtung A-Richtung ist die Position P1 ein Beispiel für die erste Position, die Position P2 ein Beispiel für die zweite Position und die Position P3 ein Beispiel für die dritte Position.
Die Hülse 50b umfasst einen Hülsenkörper 51b und einen Beschlag 52b, der mit dem distalen Ende des Schaftteils 31b verbunden ist. Der Hülsenkörper 51b wird mit einem Befestigungselement 53b an dem Beschlag 52b befestigt. Der Hülsenkörper 51b weist ein Durchgangsloch 51b1 auf. Das Durchgangsloch 51b1 erstreckt sich durch den Hülsenkörper 51b entlang der Achsrichtung J der Welle 13A.
Der Beschlag 52b der Hülse 50b weist ein Loch 55b auf, das sich entlang der Achsenrichtung B erstreckt. Das Loch 55b erstreckt sich durch den Beschlag 52b entlang der Achsenrichtung B. Eine innere Umfangsfläche des Lochs 55b ist ähnlich geformt wie eine innere Umfangsfläche des Lochs 55a, so dass eine detaillierte Beschreibung entfällt.
Der Verbindungsabschnitt 35a am distalen Ende des Schaftelements 31a ist in dem Loch 55a des zylindrischen Elements 52a untergebracht. Darin kann ein Abschnitt des Schaftelements 31a, der durch das zylindrische Element 52a abgedeckt ist, als Verbindungsabschnitt 35a bezeichnet werden, und ein Abschnitt des Schaftelements 31a, der nicht durch das zylindrische Element 52a abgedeckt ist, kann als Nicht-Verbindungsabschnitt 36a bezeichnet werden.
Der Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a ist in einer Form geformt, die in das Loch 55a des zylindrischen Elements 52a passt. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Verbindungsabschnitt 35a einen ersten Abschnitt 35a1, der sich in der Richtung parallel zur Längsachse A von einer Position in der Längsachse A-Richtung entsprechend dem Öffnungsende 54a2 des zylindrischen Elements 52a erstreckt, einen zweiten Abschnitt 35a2, der sich von einem distalen Ende des ersten Abschnitts 35a1 in der Längsachse A-Richtung erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, einen dritten Abschnitt 35a3, der sich erstreckt, in der Richtung parallel zur Längsachse A, von einem distalen Ende des zweiten Abschnitts 35a2 in der Längsrichtung A-Richtung, einem vierten Abschnitt 35a4, der sich von einem distalen Ende des dritten Abschnitts 35a3 in der Längsrichtung A-Richtung erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, und einem fünften Abschnitt 35a5, der sich in der Richtung parallel zur Längsachse A von einem distalen Ende des vierten Abschnitts 35a4 in der Richtung A erstreckt. In einer Ausführungsform erstrecken sich der erste Abschnitt 35a1, der zweite Abschnitt 35a2, der dritte Abschnitt 35a3, der vierte Abschnitt 35a4 und der fünfte Abschnitt 35a5 jeweils entlang einer entsprechenden der ersten Innenfläche 55a1, der zweiten Innenfläche 55a2, der dritten Innenfläche 55a3, der vierten Innenfläche 55a4 und der fünften Innenfläche 55a5. In einer Ausführungsform weisen der erste Abschnitt 35a1, der zweite Abschnitt 35a2, der dritte Abschnitt 35a3, der vierte Abschnitt 35a4 und der fünfte Abschnitt 35a5 jeweils eine Außenfläche auf, die so ausgebildet ist, dass sie fest an einer entsprechenden der ersten Innenflächen 55a1, der zweiten Innenfläche 55a2, der dritten Innenfläche 55a3, der vierten Innenfläche 55a4 und der fünften Innenfläche 55a5 haftet. Der Verbindungsabschnitt 35a weist eine Breite (Außenbreite) auf, die einer Breite (Innenbreite) der Innenfläche des Lochs 55a entspricht. Wie vorstehend beschrieben, weist das Loch 55a die erste Breite d1 an der Position P1 in der Längsrichtung A-Richtung, die zweite Breite d2 an der Position P2 in der Längsachse A-Richtung und die dritte Breite d3 an der Position P3 in der Längsachse A-Richtung auf, und somit ist der Verbindungsabschnitt 35a so ausgebildet, dass er eine Breite d1 an dem ersten Abschnitt 35a1 an der Position P1, eine Breite d2 an dem dritten Abschnitt 35a3 an der Position P2 und eine Breite d3 an dem fünften Abschnitt 35a5 an der Position P3 aufweist. Wie vorstehend beschrieben, ist der Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a konfiguriert, um die Breite d1 an der Position P1 in der Längsrichtung A-Richtung und die Breite d2 an der Position P2 näher am distalen Ende als die Position P1 in der Längsachse A-Richtung aufzuweisen, wobei die Breite d2 größer als die Breite d1 ist. Darüber hinaus ist der Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a konfiguriert, um die Breite d3 an der Position P3 näher am distalen Ende als die Position P2 in der Längsachse A-Richtung aufzuweisen, wobei die Breite d3 kleiner als die Breite d2 ist.
Der Verbindungsabschnitt 35a ist in einer Form ausgebildet, die der Innenfläche des das Loch 55a definierenden zylindrischen Elements 52a entspricht, und somit weist der Verbindungsabschnitt 35a an jeder Stelle der Längsachse A eine Breite (Außenbreite) auf, die der Breite (Innenbreite) des Lochs 55a entspricht. Daher hat der Verbindungsabschnitt 35a die Breite d1 an der Position P1 auf der Längsachse A, die Breite d2 an der Position P2 und die Breite d3 an der Position P3 auf der Längsachse A.
In der vorstehend beschriebenen Verbindungsstruktur zwischen dem Verbindungskörper 30 und der Hülse 50a ist das Schaftelement 31a des Verbindungskörpers 30 in einer Form ausgebildet, die in das Loch 55a passt, und das in dieser Form gebildete Schaftelement 31a ist in dem Loch 55a angeordnet. Somit wird in dem Loch 55a die Bewegung des Schaftelements 31a in der Längsachse A-Richtung eingeschränkt und das Schaftelement 31a vor dem Herunterfallen aus dem Loch 55a geschützt. Daher wird der Verbindungskörper 30 über das Schaftelement 31a mit der Hülse 50a verbunden, ohne Verstärkungsfasern zu schneiden, wobei die Verstärkungsfasern im Schaftelement 31a enthalten sind. Wie vorstehend beschrieben, ist es in der durch die Verbindung des Verbindungskörpers 30 mit der Hülse 50a gebildeten Bodenstruktur möglich, einen Festigkeitsverlust des Schaftelements 31a aus einem faserverstärkten Kunststoff zu verhindern. Ebenso ist der Verbindungskörper 30 über das Schaftelement 31b mit der Hülse 50b verbunden, ohne Verstärkungsfasern zu schneiden, wobei die Verstärkungsfasern im Schaftelement 31b enthalten sind. Es ist auch möglich, das Schaftelement 31a mit der Hülse 50a und das Schaftelement 31b mit der Hülse 50b mit einem Klebstoff zu verbinden. Auch bei Verwendung eines Klebstoffs werden die im Schaftelement 31a und im Schaftelement 31b enthaltenen Verstärkungsfasern am Schneiden gehindert.
In der vorstehend beschriebenen Verbindungsstruktur zwischen dem Verbindungskörper 30 und der Hülse 50a weist die Hülse 50a den breiten Abschnitt 52a1 auf, und der breite Abschnitt 52a1 nimmt den dritten Abschnitt 35a3 des Schaftelements 31a auf, wobei der dritte Abschnitt 35a3 als breit ausgebildet ist. Somit trägt die Hülse 50a den dritten Abschnitt 35a3 des Schaftelements 31a in der Längsrichtung A, indem sie einen Abschnitt verwendet, der näher am proximalen Ende liegt als der breite Abschnitt 52a1 in der Längsrichtung A. Insbesondere, wenn eine Zugbelastung in Richtung des proximalen Endes in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, wird die Zugbelastung von der geneigten Innenfläche 55a2 des Lochs 55a der Hülse 50a aufgenommen. Wenn demnach eine Zugbelastung zum proximalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, kann die Hülse 50a der Zugbelastung unter Verwendung der Innenfläche 55a2 entgegenwirken. Dadurch kann das Schaftelement 31a zuverlässiger vor dem Herunterfallen aus dem Loch 55a geschützt werden, so dass der Verbindungskörper 30 fester mit der Hülse 50a verbunden werden kann.
Darüber hinaus trägt die Hülse 50a den dritten Abschnitt 35a3 des Schaftelements 31a in der Längsrichtung A, indem sie einen Abschnitt verwendet, der näher am distalen Ende liegt als der breite Abschnitt 52a1 in der Längsrichtung A. Insbesondere, wenn eine Druckbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, wird die Druckbelastung von der geneigten Innenfläche 55a4 des Lochs 55a der Hülse 50a aufgenommen. Wenn demnach eine Druckbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, kann die Hülse 50a der Druckbelastung durch Verwendung der Innenfläche 55a4 entgegenwirken. Dadurch kann der Verbindungskörper 30 fester mit der Hülse 50a verbunden werden. Darüber hinaus wird einer auf den Verbindungskörper 30 einwirkenden Druckbelastung durch die Verwendung der Innenfläche 55a4 entgegengewirkt, so dass verhindert werden kann, dass sich eine Spannung auf das distale Ende des Schaftelements 31a konzentriert. Somit ist es möglich, ein Knicken des Schaftelements 31a durch eine Druckbelastung zu verhindern.
In der vorstehenden Ausführungsform ist ein Winkel, der durch die erste Verstärkungsfaser 61 gebildet wird, die im Schaftelement 31a mit der Längsachse A Richtung im Verbindungsabschnitt 35a enthalten ist, größer als ein Winkel, der durch die erste Verstärkungsfaser 61 mit der Längsachse A Richtung im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a gebildet wird. Daher wird das Schaftelement 31a im Verbindungsabschnitt 35a in Breitenrichtung leichter verformt als im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a. Dadurch ist es einfach, das Schaftelement 31a in eine Form zu bringen, die in das Loch 55a passt.
In der vorstehenden Ausführungsform ist die erste Verstärkungsfaser 61 mit der zweiten Verstärkungsfaser 62 gewebt. Dadurch kann die Festigkeit des Schaftelements 31a erhöht werden. Darüber hinaus ist ein Winkel, der durch die zweite Verstärkungsfaser 62 mit der Längsachse A Richtung im Verbindungsabschnitt 35a gebildet wird, kleiner als ein Winkel, der durch die zweite Verstärkungsfaser 62 mit der Längsachse A Richtung im Nicht-Verbindungsabschnitt 36a gebildet wird. Dadurch ist es einfach, das Schaftelement 31a in eine Form zu bringen, die in das Loch 55a passt.
Die Verbindungsstruktur zwischen dem Schaftelement 31a und dem Loch 55a in der vorstehenden Ausführungsform ist nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die Form des Lochs 55a und die Form des darin einzubauenden Schaftelements 31a kann gegebenenfalls geändert werden. Ein Beispiel für eine weitere Ausführungsform der Verbindungskonstruktion, die durch das Fügen des Verbindungskörpers 30 mit der Hülse 50a gebildet wird, wird nun mit Bezug auf 9 beschrieben. 9 zeigt eine Verbindungsstruktur zwischen einem Schaftelement und einem Loch in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 9 dargestellt, weist ein zylindrisches Element 52a in der Verbindungsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anstelle des Lochs 55a ein Loch 155a auf. Wie dargestellt, umfasst eine Innenfläche des Lochs 155a eine erste Innenfläche 155a1, die sich von einem Öffnungsende 54a2 in einer Richtung parallel zu einer Längsachse A erstreckt, eine zweite Innenfläche 155a2, die sich von einem distalen Ende der ersten Innenfläche 155a1 in eine Richtung der Längsachse A erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, eine dritte Innenfläche 155a3, die sich in der Richtung parallel zu der Längsachse A erstreckt, von einem distalen Ende der zweiten Innenfläche 155a2 in Richtung der Längsachse A, einer vierten Innenfläche 155a4, die sich von einem distalen Ende der dritten Innenfläche 155a3 in Richtung der Längsachse A erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, und eine fünfte Innenfläche 155a5, die sich in Richtung parallel zur Längsachse A von einem distalen Ende der vierten Innenfläche 155a4 in Richtung der Längsachse A erstreckt. Die Innenfläche 155a2 ist in einer Richtung zur Längsachse A zu einem distalen Ende davon in der Längsrichtung A-Richtung geneigt. Die Innenfläche 155a4 ist in einer Richtung weg von der Längsachse A hin zu einem distalen Ende davon in der Längsrichtung A-Richtung geneigt. Daher umfasst eine Hülse 50a in der in 9 dargestellten Ausführungsform einen Wölbungsabschnitt 152a1, der sich in Breitenrichtung des Lochs 155a nach innen wölbt.
In der dargestellten Ausführungsform weist das Loch 155a eine erste Breite d11 an einer Position P11 in der Längsachse A-Richtung, eine zweite Breite d12 an einer Position P12 in der Längsachse A-Richtung und eine dritte Breite d13 an einer Position P13 in der Längsachse A-Richtung auf. In Richtung der Längsachse A liegt die Position P11 in einem Bereich, in dem sich die erste Innenfläche 155a1 erstreckt. Die Position P12 befindet sich an einer Position, die näher am distalen Ende liegt als die Position P11 in der Längsrichtung A. So liegt beispielsweise in der Längsachse A-Richtung die Position P12 innerhalb eines Bereichs, in dem sich die dritte Innenfläche 155a3 erstreckt. Die Position P13 befindet sich an einer Position, die näher am distalen Ende liegt als die Position P12 in der Längsrichtung A. So liegt beispielsweise in der Längsachse A-Richtung die Position P13 in einem Bereich, in dem sich die fünfte Innenfläche 155a5 erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Breite d12 kleiner als die erste Breite d11 und die dritte Breite d13. Die dritte Breite d13 kann gleich der ersten Breite d11 oder kleiner oder größer als die erste Breite d11 sein. Wie vorstehend beschrieben, weist in der dargestellten Ausführungsform das in einem zylindrischen Element 152a gebildete Loch 155a an einer der dritten Innenfläche 155a3 entsprechenden Position eine geringere Breite auf als an jeder anderen Position. In der Längsrichtung A-Richtung ist die Position P12 ein Beispiel für die erste Position, die Position P13 ein Beispiel für die zweite Position und die Position P11 ein Beispiel für die vierte Position.
In der in 9 dargestellten Ausführungsform ist ein Verbindungsabschnitt 35a eines Schaftelements 31a in einer Form ausgebildet, die in das Loch 155a des zylindrischen Elements 52a passt. Insbesondere umfasst der Verbindungsabschnitt 35a in der dargestellten Ausführungsform einen ersten Abschnitt 135a1, der sich in der Richtung parallel zur Längsachse A von einer Position in der Längsachse A-Richtung entsprechend dem Öffnungsende 54a des zylindrischen Elements 52a erstreckt, einen zweiten Abschnitt 135a2, der sich von einem distalen Ende des ersten Abschnitts 135a1 in der Längsachse A-Richtung so erstreckt, dass er in Bezug auf die Längsachse A geneigt ist, einen dritten Abschnitt 135a3, der sich in der Richtung parallel zur Längsachse A, von einem distalen Ende des zweiten Abschnitts 135a2 in der Längsrichtung A-Richtung erstreckt, einen vierten Abschnitt 135a4, der sich von einem distalen Ende des dritten Abschnitts 135a3 in der Längsrichtung A-Richtung erstreckt, um in Bezug auf die Längsachse A geneigt zu sein, und einem fünften Abschnitt 135a5, der sich in der Richtung parallel zur Längsachse A von einem distalen Ende des vierten Abschnitts 135a5 in der Richtung der Längsachse A erstreckt. In einer Ausführungsform erstrecken sich der erste Abschnitt 135a1, der zweite Abschnitt 135a2, der dritte Abschnitt 135a3, der vierte Abschnitt 135a4 und der fünfte Abschnitt 135a5 jeweils entlang einer entsprechenden der ersten Innenfläche 155a1, die zweite Innenfläche 155a2, die dritte Innenfläche 155a3, die vierte Innenfläche 155a4 und die fünfte Innenfläche 155a5. In einer Ausführungsform weisen der erste Abschnitt 135a1, der zweite Abschnitt 135a2, der dritte Abschnitt 135a3, der vierte Abschnitt 135a4 und der fünfte Abschnitt 135a5 jeweils eine Außenfläche auf, die so ausgebildet ist, dass sie fest mit einer entsprechenden der ersten Innenflächen 155a1, der zweiten Innenflächen 155a2, der dritten Innenflächen 155a3, der vierten Innenflächen 155a4 und der fünften Innenflächen 155a5 verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 35a weist eine Breite (Außenbreite) auf, die einer Breite (Innenbreite) der Innenfläche des Lochs 155a entspricht. Daher ist der Verbindungsabschnitt 35a so ausgebildet, dass er eine Breite d11 am ersten Abschnitt 135a1, der an der Position P11 liegt, eine Breite d12 am dritten Abschnitt 135a3, der an der Position P12 liegt, und eine Breite d13 am fünften Abschnitt 35a5, der an der Position P3 liegt, aufweist. Wie vorstehend beschrieben, ist der Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a konfiguriert, um die Breite d12 an der Position P12 in der Längsachse A-Richtung und die Breite d13 an der Position P13 näher am distalen Ende als die Position P12 in der Längsachse A-Richtung aufzuweisen, wobei die Breite d13 größer als die Breite d12 ist. Darüber hinaus ist der Verbindungsabschnitt 35a des Schaftelements 31a konfiguriert, um die Breite d11 an der Position P11 näher am proximalen Ende als die Position P12 in der Längsachse A-Richtung aufzuweisen, wobei die Breite d11 größer als die Breite d12 ist.
In der Verbindungsstruktur der Ausführungsform weist die Hülse 50a den Wölbungsabschnitt 152a1 auf, und der Wölbungsabschnitt 152a1 wird vom dritten Abschnitt 135a3 des Schaftelements 31a aufgenommen, wobei der dritte Abschnitt 135a3 schmal ausgebildet ist. Somit trägt die Hülse 50a den ersten Abschnitt 135a1 des Schaftelements 35a1 in der Längsrichtung A, indem sie einen Abschnitt verwendet, der näher am distalen Ende liegt als der Wölbungsabschnitt 152a1 in der Längsrichtung A. Insbesondere, wenn eine Druckbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf einen Verbindungskörper 30 wirkt, wird die Druckbelastung von der geneigten Innenfläche 155a2 des Lochs 155a der Hülse 50a aufgenommen. Wenn demnach eine Druckbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, kann die Hülse 50a der Druckbelastung durch Verwendung der Innenfläche 155a2 entgegenwirken. Wenn demnach eine Druckbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, kann die Hülse 50a der Druckbelastung durch Verwendung der Innenfläche 155a2 entgegenwirken. Somit kann der Verbindungskörper 30 fest mit der Hülse 50a verbunden werden. Darüber hinaus wird einer auf den Verbindungskörper 30 wirkenden Druckbelastung durch die Verwendung der Innenfläche 155a2 entgegengewirkt, so dass ein Knicken des Schaftelements 31a durch die Druckbelastung verhindert werden kann.
Darüber hinaus trägt die Hülse 50a den fünften Abschnitt 135a5 des Schaftelements 31a in der Längsrichtung A, indem sie einen Abschnitt verwendet, der näher am distalen Ende liegt als der Wölbungsabschnitt 152a1 in der Längsrichtung A. Insbesondere, wenn eine Zugbelastung in Richtung des proximalen Endes in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, wird die Zugbelastung von der geneigten Innenfläche 155a4 des Lochs 155a der Hülse 50a aufgenommen. Wenn demnach eine Zugbelastung zum distalen Ende in der Längsachse A-Richtung auf den Verbindungskörper 30 wirkt, kann die Hülse 50a der Zugbelastung durch Verwendung der Innenfläche 155a4 entgegenwirken. Dadurch kann der Verbindungskörper 30 fester mit der Hülse 50a verbunden werden.
Die Verbindungskonstruktion, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, kann verschiedene andere Formen annehmen als die in 9 dargestellte Ausführungsform. So kann beispielsweise das zylindrische Element 52a zusätzlich zum breiten Abschnitt 52a1 jeden anderen Abschnitt aufweisen, der so geformt ist, dass er breit ist. Darüber hinaus kann das zylindrische Element 52a zusätzlich zum Wölbungsabschnitt 152a1 jeden anderen Abschnitt aufweisen, der so geformt ist, dass er in Breitenrichtung nach innen ragt. Das Loch 55a und das Loch 155a können in verschiedenen Formen ausgebildet sein, die das Schaftelement 31a aufnehmen können.
Als nächstes werden nun Änderungsbeispiele des Verbindungskörpers 30 mit Bezug auf 10 bis 12 beschrieben. 10 ist eine schematische Ansicht, die schematisch in einem vergrößerten Maßstab ein distales Ende eines Verbindungsteils zeigt, das in einem Flugzeugreaktionsglied gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. 11 ist eine Schnittansicht des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entlang einer Ebene senkrecht zu einer Längsachse A Richtung derselben geschnitten ist. 12 ist eine Schnittansicht des Flugzeugreaktionsglieds gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die entlang der Ebene senkrecht zur Längsachse A Richtung derselben geschnitten ist.
Wie in 10 dargestellt, umfasst ein Verbindungskörper 30 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verstärkungselement 70. Das Verstärkungselement 70 ist aus einer Folie aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Das Verstärkungselement 70 ist beispielsweise aus einer faserverstärkten Kunststoffplatte gebildet, die Verstärkungsfasern enthält, die in Umfangsrichtung eines Schaftelements 31a ausgerichtet sind. Als Verstärkungsfasern, die im Verstärkungselement 70 enthalten sind, können Verstärkungsfasern des gleichen Typs wie die Verstärkungsfasern 61 verwendet werden. In einer Ausführungsform ist das Verstärkungselement 70 an einem Abschnitt des Verbindungskörpers 30 mit Ausnahme eines Verbindungsabschnitts 35a des Schaftelements 31a vorgesehen. So ist beispielsweise das Verstärkungselement 70 an einem Verbindungsabschnitt 32 und/oder einem Nicht-Verbindungsabschnitt 36a des Schaftelements 31a vorgesehen. Das Verstärkungselement 70 ist an einem anderen Abschnitt als dem Verbindungsabschnitt 35a vorgesehen, und so stört das Verstärkungselement 70 bei der Bildung des Verbindungsabschnitts 35a in einer Form, die in ein Loch 55a passt, nicht die Verarbeitung des Verbindungsabschnitts 35a.
Wie in 11 und 12 dargestellt, kann das Schaftelement 31a des Verbindungskörpers 30 so geformt werden, dass es einen nicht-runden Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung A aufweist. So kann beispielsweise, wie in 11 dargestellt, das Schaftelement 31a so geformt sein, dass es einen rechteckigen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung A aufweist. Wenn das Schaftelement 31a zu einem rechteckigen Querschnitt geformt ist, müssen die Winkel des rechteckigen Querschnitts nicht rechtwinklig sein und können, wie dargestellt, auf ein praktisch geeignetes Maß abgerundet werden. Wie in 12 dargestellt, kann das Schaftelement 31a so ausgebildet sein, dass es einen elliptischen Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung A aufweist.
Das Schaftelement 31a ist so ausgebildet, dass es einen nicht-runden Querschnitt senkrecht zur Längsachse A-Richtung aufweist, so dass zwischen einer Hülse 50a und dem Schaftelement 31a ein paar Kräfte übertragen werden können.
Als nächstes wird nun ein Reaktionsglied gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 13 beschrieben. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines Flugzeugreaktionsglieds 120 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Flugzeugreaktionsglied 120 unterscheidet sich von dem Flugzeugreaktionsglied 20 dadurch, dass sie einen Stemmbolzen 121 umfasst. Der Stemmbolzen 121 ist ein Element zur weiteren Verstärkung der Verbindung zwischen dem Schaftelement 31a und der Hülse 50a. Insbesondere weist das Schaftelement 31a in dieser Ausführungsform ein Durchgangsloch für ein Schaftelement mit kleinem Durchmesser auf, und die Hülse 50a weist ein Durchgangsloch für eine Hülse auf, das an einer Position darin ausgebildet ist, die dem Durchgangsloch des Schaftelements zugewandt ist. Das Durchgangsloch des Schaftelements und das Durchgangsloch der Hülse können beide so geformt werden, dass sie durch die Längsachse A verlaufen und sich in einer Richtung senkrecht zur Längsachse A erstrecken. Wenn die Hülse 50a an dem Schaftelement 31a montiert ist, stehen das Durchgangsloch der Hülse und das Durchgangsloch des Schaftelements miteinander in Verbindung. Ein Durchgangsloch, das durch das Durchgangsloch der Hülse und das Durchgangsloch des Schaftelements gebildet wird, das miteinander verbunden ist, wird als Bolzendurchgangsloch bezeichnet. Der Stemmbolzen 121 wird durch die Bolzendurchführung eingeführt. Nach dem Einsetzen durch das Bolzendurchgangsloch wird der Stemmbolzen 121 plastisch verformt, um die Verbindung zwischen dem Schaftelement 31a und der Hülse 50a zu verstärken. Das im Schaftelement 31a gebildete Durchgangsloch des Schaftelements ist so ausgebildet, dass keine Verstärkungsfasern geschnitten werden, die im Schaftelement 31a enthalten sind. In einem Fall, in dem beispielsweise die im Schaftelement 31a enthaltenen Verstärkungsfasern durch Zusammenweben einer Vielzahl von Filamentbündeln, wie in 8 dargestellt, gebildet werden, ist das Durchgangsloch des Schaftelements so ausgebildet, dass es einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als ein Teil der so zusammen gewebten Verstärkungsfasern. Somit kann der Stemmbolzen 121 durch das Durchgangsloch des Schaftelements eingeführt werden, ohne die Verstärkungsfasern zu beeinträchtigen. Der Stemmbolzen 121 kann säulenförmig ausgebildet sein. Der Stemmbolzen 121 kann einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweisen, der an einem Teil davon in seiner Achsrichtung vorgesehen ist. Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser ist so geformt, dass er einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als derjenige an jedem anderen Teil des Stemmbolzens 121. Nachdem der Stemmbolzen 121 plastisch verformt wurde, um das Schaftelement 31a mit der Hülse 50a zu verbinden, kann er am Abschnitt mit kleinem Durchmesser geschnitten werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird die vorliegende Erfindung auf ein Flugzeugreaktionsglied und eine Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen angewendet. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch nicht nur auf die vorgenannten Ausführungsformen und hat auch andere Anwendungen als ein Flugzeugreaktionsglied und eine Antriebsvorrichtung für bewegliche Oberflächen. Die vorliegende Erfindung wird im Wesentlichen auf eine Verbindungsstruktur zwischen einem ersten Element und einem zweiten Element angewendet, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das zweite Element ein Schaftelement aus einem faserverstärkten Verbundwerkstoff umfasst.
Als nächstes wird nun ein Verfahren zur Herstellung des Reaktionsglieds 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 14 und 15A bis 15F beschrieben.
Zunächst wird bei Schritt ST1 eine Hülse vorbereitet. Die hier erwähnte Hülse ist beispielsweise die Hülse 50a oder die in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebene Hülse 50b.
Anschließend wird bei Schritt ST2 ein Kern 81 vorbereitet. Wie in 15A veranschaulicht, ist der Kern 81 in einer U-Form ausgebildet, die in etwa der Form des Verbindungskörpers 30 entspricht. Im Kern 81 ist jedoch keine Wölbung entsprechend dem dritten Abschnitt 35a3 gebildet. Der Kern 81 umfasst ein Beinpaar 81a und 81b und einen Verbindungsabschnitt 81c, der die proximalen Enden des Beinpaar 81a und 81b miteinander verbindet. Ein Ende des Beins 81a ist geschlossen, und ein Ende des Beins 81b ist offen. Der Kern 81 ist so ausgebildet, dass das Bein 81b als einer der Beine 81a und 81b länger ist als das andere Bein 81a. Das Bein 81a und das Bein 81b sind so ausgebildet, dass sie an beliebigen Positionen in Achsrichtungen desselben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser in den jeweiligen Abschnitten aufweisen. Der Kern 81 ist hohl ausgebildet. Der hohle Kern 81 ist beispielsweise ein Rohr aus Kunstharz. Das Kunstharz, aus dem der Kern 81 gebildet wird, ist beispielsweise Nylon, Polyurethan, Polytetrafluorethylen oder jedes andere bekannte Kunstharzmaterial.
Anschließend wird bei Schritt ST3 eine faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 auf einer Oberfläche des Kerns 81 gebildet. Insbesondere wird zunächst ein Imprägnierflüssigkeitstank mit einem Matrixharz hergestellt. Als Matrixharz kann ein wärmehärtendes Harz wie ungesättigter Polyester, ein Epoxidharz, ein Polyamidharz oder ein Phenolharz, ein thermoplastisches Harz wie Methylmethacrylat, ein UV-härtbares Harz, ein lichthärtendes Harz oder ein anderes bekanntes Matrixharz verwendet werden. In dieser Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass ungesättigter Polyester als Matrixharz verwendet wird. Eine Vielzahl von Verstärkungsfasern, die an einer Flechtmaschine befestigt sind, werden im Imprägnierflüssigkeitstank imprägniert. Die Vielzahl der Verstärkungsfasern kann den in den vorstehenden Ausführungsformen beschriebenen Verstärkungsfasern 61, 62 und 63 entsprechen. Drei mit dem Matrixharz imprägnierte Verstärkungsfasern werden von der Flechtmaschine in den Kern 81 eingewebt. Dadurch wird ein Laminat 83 gebildet, das in 15B und 15C dargestellt ist. Das Laminat 83 umfasst den Kern 81 und die auf dem Kern 81 gebildete faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82. Die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 ist so ausgebildet, dass sie das Bein 81a und den Verbindungsabschnitt 81c vollständig und das Bein 81b teilweise bedeckt. Die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 ist nicht an einem distalen Ende des Beins 81b ausgebildet. Die Verstärkungsfasern können direkt auf den Kern 81 oder indirekt über eine Ablöseschicht darauf gewickelt werden. So wird beispielsweise die Ablöseschicht auf einer Außenfläche des Kerns 81 gebildet, bevor die Verstärkungsfasern auf den Kern 81 gewickelt werden. Die Ablöseschicht besteht beispielsweise aus einem Silikonharz. Die Bereitstellung der Ablöseschicht erleichtert das Entfernen des Kerns 81. Es ist auch möglich, eine Ablöseschicht auf einer Außenfläche des Laminats 83 vorzusehen. Die Bereitstellung der Ablöseschicht auf der Außenfläche des Laminats 83 kann die Entformbarkeit aus einer nachstehend genannten Formwerkzeug verbessern. Die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 kann auch mit jeder bekannten Vorrichtung gebildet werden, die zum Weben von Verstärkungsfasern mit Ausnahme einer Flechtmaschine geeignet ist. Es können zwei oder mehr faserhaltige Verbundwerkstoffschichten 82 gebildet werden.
Anschließend wird bei Schritt ST4 die Hülse 50a an einem distalen Ende des in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Laminats 83 montiert. Insbesondere wird das eine distale Ende des Laminats 83 in das in der Hülse 50a gebildete Loch 55a eingesetzt. Der Beschlag 52b, die ein Bestandteil der Hülse 50b ist, wird am anderen Ende des Laminats 83 montiert. Insbesondere wird das andere distale Ende des Laminats 83 in das in dem Beschlag 52b gebildete Loch 55a eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben, wie in 15D dargestellt, wird ein Verbundlaminat 84 durch Montieren der Hülse 50a und des Anschlusses 52b an das Laminat 83 erhalten.
Anschließend wird bei Schritt ST5 das Verbundlaminat 84 in einem Formwerkzeug 90 angeordnet. Das Formwerkzeug 90 umfasst eine Oberform 91 und eine Unterform 92, wie in 15D dargestellt. Die Oberform 91 weist einen Hohlraum 91a mit einer Form auf, die dem Verbundlaminat 84 entspricht. Ebenso weist die Unterform 92 einen Hohlraum 92a mit einer Form auf, die dem Verbundlaminat 84 entspricht. Zwischen dem in dem Formwerkzeug 90 angeordneten Verbundlaminat 84 und der Innenfläche des Lochs 55a der Hülse 50a sowie zwischen dem in dem Formwerkzeug 90 angeordneten Verbundlaminat 84 und der Innenfläche des Lochs 55b des Beschlags 52b besteht ein Spalt G. Eine nicht abgebildete Kappe ist an einem Öffnungsende 81d des Hohlkerns 8a befestigt. Der Kern 81 ist über die Kappe und eine Leitung mit einer nicht abgebildeten Pumpe verbunden.
Als nächstes wird das Formwerkzeug 90 geschlossen. Das so geschlossene Formwerkzeug 90 wird in eine nicht gezeigte Pressmaschine eingesetzt. Bei Schritt ST6 wird die in der Pressmaschine platzierte Formwerkzeug 90 erwärmt und die Druckluft von der Pumpe in den Hohlkern 81 geleitet. Das Ende des Kerns 81 auf einer dem Öffnungsende 81d gegenüberliegenden Seite ist geschlossen, und so wird im Kern 81 ein Innendruck durch die von der Pumpe zugeführte Druckluft erzeugt. Durch den Innendruck dehnt sich der Kern 81 in Breitenrichtung nach außen aus. Darüber hinaus dehnt sich die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 beim Expandieren des Kerns 81 auch nach außen in Breitenrichtung so weit aus, dass der Spalt G zwischen der faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht 82 und jedem der Löcher 55a und dem Loch 55b verschwindet. Somit haftet die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 fest an der Innenfläche des Lochs 55a und der Innenfläche des Lochs 55b. Die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht 82 wird in einem Zustand der festen Haftung an der Innenfläche des Lochs 55a und der Innenfläche des Lochs 55b ausgehärtet.
Anschließend wird bei Schritt ST7 das so ausgehärtete Verbundlaminat 84 aus dem Formwerkzeug 90 entnommen und der Kern 81 aus dem Verbundlaminat 84 entfernt. Ein Teil des vom Beschlag 52b freiliegenden Kerns 81 wird gegriffen und herausgezogen, und somit wird der Kern 81 aus dem Verbundlaminat 84 entfernt. So erhält man den Verbindungskörper 30 mit der Hülse 50a und dem Beschlag 52b an deren distalen Enden. Durch das Entfernen des Kerns 81 ist es möglich, eine Gewichtsreduzierung eines Flugzeugreaktionsglieds als fertiges Produkt zu erreichen.
Schließlich wird bei Schritt ST8 der Hülsenkörper 51b an dem Beschlag 52b montiert und somit die Hülse 50b erhalten. Der Hülsenkörper 51b wird an dem Beschlag 52b befestigt, beispielsweise mit dem Befestigungselement 53b. Darüber hinaus ist der Kopf 40 am Verbindungskörper 30 montiert.
Durch die Einhaltung der oben beschriebenen Verfahrensschritte erhält man ein Flugzeugreaktionsglied, bei dem ein Verbindungskörper mit einer Hülse verbunden wird, ohne dass die Festigkeit des Verbindungskörpers abnimmt.
Das in 14 dargestellte Flussdiagramm ist ein Beispiel für das Verfahren zur Herstellung eines Flugzeugreaktionsglieds, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in 14 dargestellten spezifischen Fluss beschränkt.
Einige der in 14 dargestellten Prozessschritte des Flusses können im Sinne der vorliegenden Erfindung entfallen. So kann beispielsweise der Schritt ST7 zum Entfernen des Kerns 81 entfallen.
Prozessschritte, die nicht in 14 dargestellt sind, können bei Bedarf ausgeführt werden. Die in 14 nicht dargestellten Prozessschritte können zusätzlich zu den in 14 dargestellten Prozessschritten oder alternativ zu einigen der in 14 dargestellten Prozessschritte ausgeführt werden. So kann beispielsweise ein Prozess zum Polieren einer Oberfläche des bei Schritt ST3 gebildeten Laminats 83 durchgeführt werden.
Die in 14 dargestellten Verfahrensschritte können in verschiedenen Ordnungen ausgeführt werden, die im Sinne der vorliegenden Erfindung erforderlich sind. So kann beispielsweise Schritt ST1 zur Vorbereitung der Hülse nach Schritt ST2 zur Vorbereitung des Kerns 81 durchgeführt werden. Der Prozessschritt der Montage des Kopfes 40 am Verbindungskörper 30 kann nach Schritt ST4 und vor Schritt ST5 durchgeführt werden.
Einige der in 14 dargestellten Prozessschritte können, wenn möglich, gleichzeitig oder parallel durchgeführt werden. So können beispielsweise Schritt ST1 zur Vorbereitung der Hülse und Schritt ST2 zur Vorbereitung des Kerns 81 parallel durchgeführt werden. Die anderen Prozessschritte können auch gleichzeitig oder parallel durchgeführt werden.
Der Kern 81 kann so geformt werden, dass er fest aus einer thermisch expandierbaren Harzzusammensetzung besteht. Die für den festen Kern 81 verwendete thermisch expandierbare Harzzusammensetzung ist eine Harzzusammensetzung, die ein Bindemittelharz mit thermisch expandierbarem Graphit enthält.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Flugzeugreaktionsglieds angewendet. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die vorgenannte Ausführungsform beschränkt. Die vorliegende Erfindung gilt auch für ein Verfahren zur Herstellung eines anderen Artikels als einem Flugzeugreaktionsglied. Wie aus der Offenbarung hervorgeht, wird die vorliegende Erfindung im Wesentlichen auf ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Elements mit einem zweiten Element angewendet, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsenrichtung erstreckt, wobei das zweite Element ein Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff umfasst.
Die Abmessungen, Materialien, Anordnungen und Prozessschritte der verschiedenen hierin beschriebenen Bestandteile sind nicht auf die in den Ausführungsformen ausdrücklich beschriebenen beschränkt, und die verschiedenen Bestandteile können so modifiziert werden, dass sie beliebige Abmessungen, Materialien, Anordnungen und Prozessschritte im Rahmen der vorliegenden Erfindung aufweisen. Darüber hinaus können den beschriebenen Ausführungsformen auch nicht ausdrücklich beschriebene Bestandteile hinzugefügt werden, und es ist auch möglich, einige der in den Ausführungsformen beschriebenen Bestandteile auszulassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018167876 [0001]
JP 2014237429 [0003]

Claims

Verbindungsstruktur, umfassend: ein erstes Element mit einem Loch, das sich entlang einer Achsenrichtung erstreckt; und ein zweites Element mit einem Schaftelement, wobei das Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff gebildet ist und eine Form aufweist, die in das Loch passt, wobei das zweite Element über das Schaftelement mit dem ersten Element verbunden ist, so dass dessen Bewegung in der Achsrichtung eingeschränkt ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Schaftelement eine erste Breite an einer ersten Position in der Achsenrichtung und eine zweite Breite an einer zweiten Position in der Achsenrichtung aufweist, wobei die zweite Position näher an einem distalen Ende des Schaftelements als die erste Position liegt und die zweite Breite größer als die erste Breite ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 2, wobei das Schaftelement eine dritte Breite an einer dritten Position in Achsrichtung aufweist, wobei die dritte Position näher am distalen Ende des Schaftelements als die zweite Position liegt und die dritte Breite kleiner als die zweite Breite ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 2, wobei das Schaftelement eine vierte Breite an einer vierten Position in der Achsrichtung aufweist, wobei die vierte Position näher an einem proximalen Ende des Schaftelements als die erste Position liegt und die vierte Breite größer als die erste Breite ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Schaftelement hohl ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Schaftelement einen nicht-runden Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Achsrichtung aufweist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das erste Element ein zylindrisches Element umfasst, das das Loch definiert, und wobei das zylindrische Element eine geringere Dicke an einem proximalen Ende davon in der Achsenrichtung aufweist als an einer distalen Endseite des proximalen Endes in der Achsenrichtung.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 7, wobei das zylindrische Element aus einem Metall hergestellt ist.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Schaftelement eine erste Verstärkungsfaser umfasst, die sich in eine erste Richtung erstreckt, wobei das Schaftelement umfasst: einen Verbindungsabschnitt, der mit dem zylindrischen Element in Achsrichtung überlappt; und einen Nicht-Verbindungsabschnitt, der sich nicht mit dem Verbindungsabschnitt in Achsrichtung überlappt, und wobei ein Winkel, der durch die erste Richtung mit der Achsrichtung im Verbindungsabschnitt gebildet wird, größer ist als ein Winkel, der durch die erste Richtung mit der Achsrichtung im Nicht-Verbindungsabschnitt gebildet wird.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 9, wobei das Schaftelement des Weiteren eine zweite Verstärkungsfaser umfasst, die sich in einer zweiten Richtung erstreckt, die sich von der ersten Richtung unterscheidet und mit der ersten Verstärkungsfaser gewebt ist, und wobei ein Winkel, der durch die zweite Richtung mit der Achsrichtung im Verbindungsabschnitt gebildet wird, kleiner ist als ein Winkel, der durch die zweite Richtung mit der Achsrichtung im Nicht-Verbindungsabschnitt gebildet wird.
Verbindungsstruktur nach Anspruch 9, des Weiteren umfassend: ein Verstärkungselement, das in dem Nicht-Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, wobei das Verstärkungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist, der Verstärkungsfasern enthält, die in einer Umfangsrichtung um die Achsenrichtung herum ausgerichtet sind.
Flugzeugreaktionsglied, umfassend: eine Hülse, die ein Stellglied gleitend trägt, wobei das Stellglied direkt oder indirekt an einer beweglichen Oberfläche eines Flugzeugs befestigt ist und konfiguriert ist, um die bewegliche Oberfläche anzutreiben; und einen Verbindungskörper, der ein Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff umfasst und mit der Hülse verbunden ist, wobei die Hülse ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsrichtung des Schaftelements erstreckt, und wobei das Schaftelement in einer Form ausgebildet ist, die in das Loch passt, und in dem Loch so angeordnet ist, dass seine Bewegung in der Achsenrichtung eingeschränkt ist.
Antriebsvorrichtung für bewegte Oberflächen, umfassend: das Flugzeugreaktionsglied nach Anspruch 12; und das Stellglied.
Verbindungsverfahren zum Verbinden eines ersten Elements mit einem zweiten Element, wobei das erste Element ein Loch aufweist, das sich entlang einer Achsenrichtung erstreckt, wobei das zweite Element ein Schaftelement aus einem faserhaltigen Verbundwerkstoff umfasst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (A) Vorbereiten des ersten Elements; (B) Herstellen eines Kerns; (C) Erhalten eines Laminats durch Bilden einer faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht auf dem Kern; (D) Einsetzen wenigstens eines Teils des Laminats in das Loch des ersten Elements; (E) Verursachen einer Ausdehnung des Kerns; und (F) Erhalten des Schaftelements in einer Form, die in das Loch passt, durch Aushärten der faserhaltigen Verbundwerkstoffschicht.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 14, des Weiteren umfassend den Schritt von: Entfernen des Kerns.
Verbindungsverfahren nach Anspruch 14, wobei bei dem Schritt (C) eine Ablöseschicht auf einer Außenfläche des Kerns vorgesehen ist und die faserhaltige Verbundwerkstoffschicht auf der Ablöseschicht ausgebildet ist.