WO2013107650A1 - Aircraft landing gear part made of fiber composite material - Google Patents

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WO2013107650A1
WO2013107650A1 PCT/EP2013/000154 EP2013000154W WO2013107650A1 WO 2013107650 A1 WO2013107650 A1 WO 2013107650A1 EP 2013000154 W EP2013000154 W EP 2013000154W WO 2013107650 A1 WO2013107650 A1 WO 2013107650A1
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WO
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component
fibers
component according
angle
fiber
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PCT/EP2013/000154
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Martin Eckart
Anton Straub
Jörg Meyer
Original Assignee
Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/083Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats
    • B29C70/085Combinations of continuous fibres or fibrous profiled structures oriented in one direction and reinforcements forming a two dimensional structure, e.g. mats the structure being deformed in a three dimensional configuration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00Alighting gear
    • B64C25/02Undercarriages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076Aircrafts

Definitions

  • 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.
  • Fiber composite structural components and methods for their production are known from the prior art.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • the good properties in the fiber direction with the setting of a non-quasi-isotropic characteristic.
  • 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 contemplated that fibers in the ⁇ 45 ° angle, e.g. run net-shaped and are wound, for example in a layer around the component. These second fibers provide excellent torsional rigidity of the component.
  • 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.
  • the component comprises a tissue and that the first fibers and / or the second fibers are connected by threads or the like or by an adhesive bond to 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.
  • 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.
  • 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.
  • the component may have a matrix which is formed, for example, by a resin or has this.
  • 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.
  • the so-called loop principle is thus used on the bolt or connections for receiving, for example, tensile forces.
  • 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.
  • 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.
  • a quasi-isotropic layer or fabric with unidirectional fibers, that is, for example, the former fibers.
  • the component is at least partially hollow and is preferably designed in cross section with a circumferential wall.
  • the wall is not completely circumferential, but for example, is designed as a U-profile or the like.
  • 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.
  • multiwalled carbonanotubes in order to increase the ductility and improve the resin properties multiwalled carbonanotubes (MW-CNT) are used.
  • An advantageous proportion is 3% to 5% of the volume of the resin portion.
  • epoxy resins are used.
  • the basic materials other than epoxy resin include bismaleimide resin and thermoplastics such as PEEK, PPS, PBT, as well as the fibers e.g. Carbon, aramid, glass, boron etc.
  • 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 therefore 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.
  • An interrupted fiber structure is conceivable, as they occur, for example, in tissue blanks from roll material.
  • 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.
  • the outer layers that is to say the layers forming the surface of the component, are formed from a quasi-isotropic or isotropic material, in particular fiber material, which with regard to the impact properties of the component Because of the excellent properties of the quasi-isotropic or isotropic material is advantageous.
  • These surface-area fibers are made, for example, of fibers having increased elongation at break, such as glass fibers, as compared to carbon fibers.
  • 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.
  • the component is a bending strut and / or a tension strut of an aircraft landing gear.
  • 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.
  • the present invention further relates to a method for producing a component according to one of claims 1 to 14, wherein the method is the Taylor Fiber Placement technique (TFP), the method of Automated Tape Laying (ATL) or is the process of Automated Fiber Placement (AFP).
  • TFP Taylor Fiber Placement technique
  • ATL Automated Tape Laying
  • AFP Automated Fiber Placement
  • FIG. 1 is a plan view of a bending strut according to the present invention
  • Fig. 5 is a further schematic plan view of an inventive
  • FIG. 6 is an enlarged view of the variable axial fiber orientation of a component according to the present invention.
  • FIG. 7 shows a further plan view of a bend strut according to the invention with the sections according to the line A-A and with the detail C.
  • Fig. 1 shows by reference numeral 10, a bending strut according to the present invention.
  • the buckling strut has a downwardly pointing leg 16, in the lower end region of which there is a further bolt connection 160.
  • This lower bolt connection 160 serves to receive further legs, while the bolt connections 120, 140 serve for the pivotable arrangement of the articulated strut 10 on the aircraft body.
  • UD fibers are characterized, that is, unidirectional fibers that form the first fibers in the context of the present invention. As can be seen from FIG. 1, these UD fibers 20, 20 'run along the component curvature, that is to say run at a 0 ° angle relative to the local center line and thus tangentially to this local center line.
  • fibers extend in the direction of the force flow, wherein the fibers 20 serve in the embodiment shown here to accommodate transverse loads and the fibers 20 'for receiving tensile and compressive forces.
  • 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.
  • the reference numeral 22 denotes further fibers, which run crosswise according to FIG. 1 and in each case preferably at a 45 ° angle to the local center line of the component 10. These fibers likewise 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.
  • Fig. 2 shows a sectional view along the line A-A or B-B in Fig. 1st
  • the buckling strut 10 consists of a hollow profile, whose material / material is formed by a quasi-isotropic material 30 (Ql material).
  • 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 multi-walled carbonanotubes in order to increase the ductility and to improve the resin properties, for example of the epoxy resin.
  • Fig. 3 shows another possible sectional view along the line A-A and B-B in Fig. 1 and illustrates another possible structure of the component 0 in these sectional planes.
  • the reference numeral 30 again denotes the Q1 material and the reference numeral 20, 20 'denotes the unidirectional material (UD), that is to say the unidirectionally extending fibers.
  • UD unidirectional material
  • the reference symbol B in FIG. 2 denotes a dominant bending axis of the component.
  • the quasi-isotropic material 30 forms the respective surfaces of the component, which is advantageous with regard to the impact properties.
  • Reference numeral 20 designates the fiber path of the fibers 22 which are suitable for or accommodate thrust loads or torsional loads.
  • the reference numeral 3 finally indicates the loop-like looping of the bolt receiving area 50 through the UD fibers 20, 20 '.
  • About a cross member 170 direct tensile and compressive loads between the bolt connections 120 and 1 0 are recorded.
  • FIG. 5 shows a plan view of a bending strut 10.
  • the reference numeral 1 denotes a broken fiber structure which occurs in the case of tissue blanks made of roll material.
  • This figure is illustrative of the prior art without the fibers 20, 20 ' .
  • these are the fibers 22 without representation of the fibers 20, 20 ' .
  • Fig. 6 shows an embodiment of a portion of a component 10 according to the invention, wherein by the reference numeral 1, a fiber strand of a standard fabric or scrim and by reference numeral 2 by 90 ° to the fibers 1 offset fiber strand of a standard fabric or jelly is shown.
  • the reference numeral 3 denotes a variable axial tensile strand and the reference numeral 4 a variable axial pressure cord. These strands 3 and 4 are preferably fixed or positioned on or at 1 and 2.
  • FIG. 7 shows a further plan view of a bending strut 10 according to the invention.
  • the reference numeral 80 in the upper alternative of the sectional view A-A is a pressure loop or pressure bar.
  • the lower alternative according to the sectional view A-A differs from the aforementioned embodiment in that instead of the metallic bushing 60, a metallic bushing element 62 is used which has a round side and a straight side. The round side is surrounded by the pull loops 70, while attaching to the straight side pressure loops or pressure bars 80. Both the pull loops 70 and the pressure loops 80 may consist of UD fibers 20, 20 '.
  • the detail C according to FIG. 7 shows, by the reference numeral 90, a fabric layer. Furthermore, it is shown that between the fabric layers train compression strands or fibers 95 extend, which may be formed as UD fibers.
  • the reference numeral 100 denotes local thickenings, which may be located, for example, in the region of a bolt connection or in a force introduction region.
  • the component according to the invention may consist wholly or partly of a fiber composite material and preferably of CFRP.
  • 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.
  • the Q1 material can likewise be a fiber material, in particular a fiber fabric or mesh.
  • the fabric may be surrounded by or embedded in an epoxy or other resin.
  • the component according to the invention is preferably produced by the so-called tailored fiber placement technique (TFP), in which the fibers 20, 20 'and / or the fibers 22 are applied to the fabric, for example to the quasi-isotropic fabric 30 by a gluing process or a sewing process be applied.
  • TFP tailored fiber placement technique
  • 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.
  • premixed fiber-matrix materials can also be used.
  • consolidation takes place, for example, by autoclaving or pressing.
  • thermoplastic matrix systems can be used.
  • 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.
  • the upper crease strut of nose landing gear is tethered with two bolts to the aircraft structure.
  • bolts which are mounted from “inside”, as shown in FIG. 8, and bolts, which come from “outside”, as shown in FIG. 9. 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.
  • the variant according to FIG. 9 is significantly more advantageous, since a closed cross section can be used here in the pinhole area and the weight is thereby reduced.
  • this closed cross-section 200 may be implemented as a pipe or rectangle or other closed profile, as shown in FIG.
  • the advantage is a lightweight, ie reduced weight upper bending strut in lightweight construction, preferably made of CFRP. It is thus advantageous to form the upper bend strut in lightweight construction (eg CFRP) with a closed profile 200 (eg tube) in the pinhole area, in which the pin-pins are mounted from the outside, as shown in FIG. As a result, a weight reduction of the upper bending strut can be achieved.
  • CFRP lightweight construction
  • closed profile 200 eg tube

Abstract

The invention relates to a component consisting of or having at least one fiber composite material. The component is an aircraft landing gear or a part of an aircraft landing gear, in particular of an airplane. According to the invention, the fiber composite material has one or more first fibers which run at an angle of ±10°, preferably at an angle of ±5° and particularly preferably at an angle of 0°, relative to the local central line of the component and/or one or more second fibers which run at an angle of ±30° to ±60°, preferably at an angle of ±40° to ±50° and particularly preferably at an angle of ±45°, relative to the local central line of the component.

Description

FAHRWERKTEIL EINES LUFTFAHRTZEUGES AUS FASERVERBUNDWERKSTOFF  CHASSIS COMPONENT OF A FIBERGLASS FUEL AIRCRAFT
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 In known from the prior art components of this type, there is sometimes the disadvantage that the fiber properties are not optimally utilized. Further
Nachteile bestehen in einer mitunter begrenzten oder nicht vorhandenen Schadenstoleranz sowie mangelhaften Torsionseigenschaften sowie einer mangelhaften Querkraftfestigkeit und Steifigkeit. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß dieses über sehr gute mechanische Eigenschaften verfügt. Disadvantages consist in a sometimes limited or non-existent damage tolerance as well as inadequate torsion properties as well as inadequate transverse strength and rigidity. 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 kraftflußorientier- ter 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 course. 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 contemplated that fibers in the ± 45 ° angle, e.g. run net-shaped 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 tissue and that the first fibers and / or the second fibers are connected by threads or the like or by an adhesive bond to 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 strengthening of the force introduction region, it is also conceivable to use the state of the art Technology known to achieve force application of tensile and / or compressive forces on 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 quasi-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 quasiisotropen 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 quasi-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, which are formed by the quasi-isotropic or isotropic material, with the advantageous properties of the unidirectional fibers, that is to say the first fibers, which are particularly advantageous with respect to the transmission of force in the main power flow direction.
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 at least partially hollow and is preferably designed 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. 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. 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 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 Duk- tivität 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 in order to increase the ductility and improve the resin properties multiwalled carbonanotubes (MW-CNT) are used. 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, the basic materials other than epoxy resin include bismaleimide resin and thermoplastics such as PEEK, PPS, PBT, as well as the fibers e.g. 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 schlaufenför- mig 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 therefore 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 auf- grund 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, that is to say the layers forming the surface of the component, are formed from a quasi-isotropic or isotropic material, in particular fiber material, which with regard to the impact properties of the component Because of the excellent properties of the quasi-isotropic or isotropic material is advantageous. 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 wetterer 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 wetterer 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 one of claims 1 to 14, wherein the method is the Taylor Fiber Placement technique (TFP), the method of Automated Tape Laying (ATL) or is the process of Automated Fiber Placement (AFP). 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:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Knickstrebe entsprechend der vorliegenden Erfindung, 1 is a plan view of a bending strut according to the present invention,
Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 1 , Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie B-B in Fig. 1 , 2 is a sectional view along section line AA in Fig. 1, 3 is a sectional view along the section line BB in Fig. 1,
Fig. 4 eine weitere schematische Draufsicht auf die Knickstrebe gemäß der vorliegenden Erfindung, 4 shows a further schematic plan view of the bending strut according to the present invention,
Fig. 5 eine weitere schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Fig. 5 is a further schematic plan view of an inventive
Knickstrebe,  Landing gear struts,
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht der variablen axialen Faserorientierung eines Bauteils gemäß der vorliegenden Erfindung, 6 is an enlarged view of the variable axial fiber orientation of a component according to the present invention;
Fig. 7 eine weitere Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickstrebe mit den Schnitten gemäß der Linie A-A und mit dem Detail C. 7 shows a further plan view of a bend strut according to the invention with the sections according to the line A-A and with the detail C.
Fig. 8-11 unterschiedliche Ausführungsformen einer oberen Knickstrebe zur Fig. 8-11 different embodiments of an upper bend strut for
Anbindung an die Flugzeugstruktur.  Connection to the aircraft structure.
Fig. 1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 eine Knickstrebe gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 shows by reference numeral 10, a bending strut according to the present invention.
Wie dies aus Fig. 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. As is apparent from Fig. 1, the bending strut in its plan view in approximately the shape of a Y. In the upper end portions of the two legs 12, 14 are bolt connections or bolts 120, 140th
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. 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 Fig. 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. Furthermore, the buckling strut has a downwardly pointing leg 16, in the lower end region of which there is a further bolt connection 160. This lower bolt connection 160 serves to receive further legs, while the bolt connections 120, 140 serve for the pivotable arrangement of the articulated strut 10 on the aircraft body. By the reference numeral 20, 20 'single fibers, so-called UD fibers are characterized, that is, unidirectional fibers that form the first fibers in the context of the present invention. As can be seen from FIG. 1, these UD fibers 20, 20 'run along the component curvature, that is to say run at a 0 ° angle relative to the local center line 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 extend in the direction of the force flow, wherein the fibers 20 serve in the embodiment shown here to accommodate transverse loads and the fibers 20 'for receiving 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 Fig. 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. The reference numeral 22 denotes further fibers, which run crosswise according to FIG. 1 and in each case preferably at a 45 ° angle to the local center line of the component 10. These fibers likewise 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.
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht gemäß der Linie A-A oder B-B in Fig. 1. Fig. 2 shows a sectional view along the line A-A or B-B in Fig. 1st
Wie dies aus dieser Schnittlinie hervorgeht, besteht die Knickstrebe 10 aus einem Hohlprofil, dessen Material/Werkstoff durch ein quasi-isotropes Material 30 (Ql- 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. multi- walled carbonanotubes, um die Duktilität zu erhöhen und die Harzeigenschaften, beispielsweise des Epoxydharzes zu verbessern. As can be seen from this section line, the buckling strut 10 consists of a hollow profile, whose material / material is formed by a quasi-isotropic material 30 (Ql material). 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 multi-walled 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 Fig. 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. The reference numeral 22 again in Fig. 2, the extending at 45 ° angle fibers or fiber webs, which serve to absorb torsional forces and by the reference numeral 20, 20 ', the unidirectional fibers, in the Main force direction with respect to tensile and compressive forces and shear forces or transverse loads run.
Fig. 3 zeigt eine andere mögliche Schnittansicht gemäß der Linie A-A bzw. B-B in Fig. 1 und verdeutlicht einen weiteren möglichen Aufbau des Bauteils 0 in diesen Schnittebenen. Mit dem Bezugszeichen 30 ist erneut das Ql-Material gekennzeichnet und mit dem Bezugszeichen 20, 20' das unidirektionale Material (UD), das heißt die unidirektional verlaufenden Fasern. Fig. 3 shows another possible sectional view along the line A-A and B-B in Fig. 1 and illustrates another possible structure of the component 0 in these sectional planes. The reference numeral 30 again denotes the Q1 material and the reference numeral 20, 20 'denotes the unidirectional material (UD), that is to say the unidirectionally extending fibers.
Mit dem Bezugszeichen B in Fig. 2 ist eine dominante Biegeachse des Bauteils gekennzeichnet. The reference symbol B in FIG. 2 denotes a dominant bending axis of the component.
Wie dies aus den Schnittansichten gemäß den Figuren 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 FIGS. 2 and 3, the quasi-isotropic material 30 forms the respective surfaces of the component, which is advantageous with regard to the impact properties.
Fig. 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 1 0 aufgenommen werden. 4 again shows a bending strut 10 in a schematic plan view, wherein the reference numeral 20, 20 'again clarifies the fiber course for tensile loads and compressive loads and shows that these fibers 20, 20' follow the component curvature φ. Reference numeral 2 designates the fiber path of the fibers 22 which are suitable for or accommodate thrust loads or torsional loads. The reference numeral 3 finally indicates the loop-like looping of the bolt receiving area 50 through the UD fibers 20, 20 '. About a cross member 170 direct tensile and compressive loads between the bolt connections 120 and 1 0 are recorded.
Fig. 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'. Fig. 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. 5 shows a plan view of a bending strut 10. Here, the reference numeral 1 denotes a broken fiber structure which occurs in the case of tissue blanks made of roll material. This figure is illustrative of the prior art without the fibers 20, 20 ' . Alternatively, these are the fibers 22 without representation of the fibers 20, 20 ' . Fig. 6 shows an embodiment of a portion of a component 10 according to the invention, wherein by the reference numeral 1, a fiber strand of a standard fabric or scrim and by reference numeral 2 by 90 ° to the fibers 1 offset fiber strand of a standard fabric or jelly 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 numeral 3 denotes a variable axial tensile strand and the reference numeral 4 a variable axial pressure cord. These strands 3 and 4 are preferably fixed or positioned on or at 1 and 2.
Fig. 7 zeigt eine weitere Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Knickstrebe 10. Dabei zeigt die Schnittansicht A-A gemäß Fig. 7, die in Fig. 7 ebenfalls im Detail dargestellt ist, daß der Bolzenbereich 50 durch eine metallische Buchse 60 gebildet werden kann, die von Zugschlaufen umgeben ist. FIG. 7 shows a further plan view of a bending strut 10 according to the invention. The sectional view AA according to FIG. 7, which is likewise shown in detail in FIG. 7, shows that the bolt region 50 can be formed by a metallic bush 60 which is formed by tension loops is surrounded.
Mit dem Bezugszeichen 80 ist in der oberen Alternative der Schnittansicht A-A eine Druckschlaufe bzw. Drucksteg gekennzeichnet. The reference numeral 80 in the upper alternative of the sectional view A-A is a pressure loop or pressure bar.
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 A-A differs from the aforementioned embodiment in that instead of the metallic bushing 60, a metallic bushing element 62 is used which has a round side and a straight side. The round side is surrounded by the pull loops 70, while attaching to the straight side pressure loops or pressure bars 80. Both the pull loops 70 and the pressure loops 80 may consist of UD fibers 20, 20 '.
Das Detail C gemäß Fig. 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. Das erfindungsgemäße Bauteil kann insgesamt oder teilweise aus einem Faserverbundwerkstoff und vorzugsweise aus CFK bestehen. The detail C according to FIG. 7 shows, by the reference numeral 90, a fabric layer. Furthermore, it is shown that between the fabric layers train compression strands or fibers 95 extend, which may be formed as UD fibers. The reference numeral 100 denotes local thickenings, which may be located, for example, in the region of a bolt connection or in a force introduction region. 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 Ql-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 Q1 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 component according to the invention is preferably produced by the so-called tailored fiber placement technique (TFP), in which the fibers 20, 20 'and / or the fibers 22 are applied to the fabric, for example to the quasi-isotropic fabric 30 by a gluing process or a sewing process 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, Pre- pregs, 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. Ein denkbares Anwendungsgebiet für das erfindungsgemäße Bauteil ist eine Knickstrebe, vorzugweise obere Knickstrebe, die vorzugsweise in einem Bugfahrwerk eines Flugzeuges zum Einsatz kommt. Alternatively, premixed fiber-matrix materials, so-called pre-pregs, 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. 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 Figur 8 dargestellt ist und Bolzen, die von „außen", wie dies aus Figur 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. A distinction is made here between bolts, which are mounted from "inside", as shown in FIG. 8, and bolts, which come from "outside", as shown in FIG. 9. 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 Figur 9 deutlich vorteilhafter, da hier im Pintle Pin Bereich ein geschlossener Querschnitt verwendet werden kann und das Gewicht dadurch reduziert wird. For an upper bending strut, the variant according to FIG. 9 is 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 Figur 10 hervorgeht. For a lightweight buckling strut, this closed cross-section 200 may be implemented as a pipe or rectangle or other closed profile, as shown in FIG.
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 Figur 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. In these, the pinhole pin, as shown in Figure 8 inserted 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. 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 Figur 11 hervorgeht. Dadurch kann eine Gewichtsreduktion der oberen Knickstrebe erreicht werden. The advantage is a lightweight, ie reduced weight upper bending strut in lightweight construction, preferably made of CFRP. It is thus advantageous to form the upper bend strut in lightweight construction (eg CFRP) with a closed profile 200 (eg tube) in the pinhole area, in which the pin-pins are mounted from the outside, as shown in FIG. As a result, a weight reduction of the upper bending strut can be achieved.
Grundsätzlich können sämtliche der in den Figuren 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 arrangements shown in Figures 8 to 11 can be realized by a bending strut in lightweight construction, preferably CFRP. Particularly advantageous is the use of a component according to the invention as an upper bending strut.

Claims

Bauteil Patentansprüche Component claims
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, dadurch gekennzeichnet, 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, d.h. 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. 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 of the component at an angle of ± 10 °, preferably at an angle of ± 5 ° and particularly preferably at an angle of 0 °, ie following the component curvature, and / or having one or more second fibers which are at an angle of ± 30 ° to ± 60 ° relative to the local centerline of the component, preferably at an angle of ± 40 ° to ± 50 ° and more preferably at an angle of ± 45 °.
Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, 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. 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 connection with the tissue.
3. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil wenigstens einen Krafteinleitungsbereich, insbesondere eine Aufnahme für ein Befestigungsmittel und vorzugsweise wenigstens eine Bolzenaufnahme aufweist und dass sich die ersten Fasern vollständig oder teilweise in Form einer Schlaufe um den Krafteinleitungsbereich erstrecken und/oder dass die ersten Fasern mit der Stirnseite des Krafteinleitungsbereiches in Verbindung stehen. 3. 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 that the first fibers are in communication with the face of the force application area.
4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mehrlagig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, 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. 4. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component is formed of several layers, wherein 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.
5. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil zumindest abschnittsweise hohl ausgeführt ist und vorzugsweise im Querschnitt mit einer umlaufenden Wandung ausgeführt ist. 5. 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.
6. Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Bauteils über dessen Erstreckung konstant oder variabel ist und/oder dass die Faserorientierung der ersten und/oder der zweiten Fasern über die Erstreckung des Bauteils homogen oder variabel ist. 6. 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.
7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mehrlagig ausgebildet ist und dass das Bauteil wenigstens einen Krafteinleitungsbereich, insbesondere eine Aufnahme für ein Befestigungsmittel und vorzugsweise wenigstens eine Bolzenaufnahme aufweist, wobei im Bereich des Krafteinleitungsbereiches wenigstens eine lokale Aufdickung vorgesehen ist. 7. 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 bolt receptacle, wherein at least one local thickening is provided in the region of the force introduction region ,
8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil Carbon-Nanotubes, insbesondere multiwalled Carbon- Nanotubes und/oder wenigstens ein Harz, insbesondere wenigstens ein Epoxydharz aufweist. 8. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the component carbon nanotubes, in particular multiwalled carbon Nanotubes and / or at least one resin, in particular at least one epoxy resin.
9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Fasern im Form einer ununterbrochenen oder in Form einer unterbrochenen Faserstruktur vorliegen und/oder dass die zweiten Fasern wenigstens bereichsweise in gewickelter Form vorliegen. 9. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or the second fibers are in the form of an uninterrupted or in the form of an interrupted fiber structure and / or that the second fibers are present at least partially in wound form.
10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen des Bauteils vollständig oder bereichsweise aus isotropem oder quasi-isotropem Material, insbesondere Faserverbundwerkstoff, bestehen oder dieses Material aufweisen. 10. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the surfaces of the component completely or partially made of isotropic or quasi-isotropic material, in particular fiber composite material, or comprise this material.
11. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen oder mehrere variabel axiale Zugstränge und/oder einen oder mehrere variabel axiale Druckstränge umfassen, wobei diese Stränge vorzugsweise schlaufenförmig ausgebildet sind und/oder wobei diese Stränge vorzugsweise aus den ersten Fasern bestehen. 11. Component according to one of the preceding claims, characterized in 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 these strands preferably of the first fibers consist.
12. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil um eine Knickstrebe oder Zug-Druckstrebe eines Flugzeugfahrwerkes handelt. 12. 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.
13. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Fasern und/oder das genannte Gewebe und/oder die genannte Matrix aus Kohlefasern bestehen oder diese aufweisen und/oder das Bauteil aus CFK besteht oder CFK aufweist. 13. 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 CFK.
14. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil durch die Tailored Fibre Placement Technik (TFP), durch das Verfahren des automated tape laying (ATL) oder durch das Verfahren des automated fibre placement (AFP) hergestellt wird. 14. A method for producing a component according to one of claims 1 to 13, characterized in that the component by the Tailored Fiber Placement technique (TFP), by the method of automated tape laying (ATL) or by the method of the automated fiber placement ( AFP) is produced.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11104424B2 (en) 2015-07-29 2021-08-31 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Strut for the landing gear of an aircraft

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015102437B4 (en) * 2014-02-20 2021-02-04 East-4D Carbon Technology Gmbh Method for producing a reinforcement for flange structures made of fiber composite material
DE102016210891A1 (en) * 2016-06-17 2017-12-21 Zf Friedrichshafen Ag Method and plant for producing a fiber-reinforced plastic composite component using sub-preforms

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118448A1 (en) * 2005-05-03 2006-11-09 Stork Sp Aerospace B.V. Method for the manufacturing of a hollow fiber reinforced structural member
WO2009153220A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-23 Messier-Dowty Sa Process for manufacturing a structural part made of an organic matrix composite and part obtained
WO2011116967A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Messier-Bugatti-Dowty Method for producing a mechanical member from composite material, having an improved mechanical performance under traction-compression and bending

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005000115B4 (en) 2004-09-14 2011-08-18 KARL MAYER Malimo Textilmaschinenfabrik GmbH, 09117 Method for producing a multidirectional fabric
US8720825B2 (en) 2005-03-31 2014-05-13 The Boeing Company Composite stiffeners for aerospace vehicles
US7763192B2 (en) 2005-04-12 2010-07-27 Honeywell International Inc. Resin transfer molding to toughen composite beam keys
CN101480858B (en) 2008-01-11 2014-12-10 清华大学 Carbon nano-tube composite material and preparation method thereof
FR2940167B1 (en) 2008-12-24 2012-12-21 Messier Dowty Sa METHOD FOR BONDING A STRUCTURAL ELEMENT IN COMPOSITE MATERIAL TO A TUBE
DE102009008329B4 (en) 2009-02-10 2011-07-14 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 51147 Preform device for preforming a semifinished textile product

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118448A1 (en) * 2005-05-03 2006-11-09 Stork Sp Aerospace B.V. Method for the manufacturing of a hollow fiber reinforced structural member
WO2009153220A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-23 Messier-Dowty Sa Process for manufacturing a structural part made of an organic matrix composite and part obtained
WO2011116967A1 (en) * 2010-03-26 2011-09-29 Messier-Bugatti-Dowty Method for producing a mechanical member from composite material, having an improved mechanical performance under traction-compression and bending

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ROMHÁNI ET AL.: "Interlaminar crack propagation in MWCNT/fiber reinforced hybrid composites", EXPRESS POLYMER LETTERS, vol. 3, no. 3, 1 January 2009 (2009-01-01), Budapest, pages 145 - 151, XP002695971 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11104424B2 (en) 2015-07-29 2021-08-31 Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh Strut for the landing gear of an aircraft

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