專利名稱：制造復(fù)合材料連桿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造復(fù)合材料桿的方法，并涉及通過實(shí)施該方法獲得的桿。本發(fā)明在航空領(lǐng)域具有有益的應(yīng)用，且尤其是，所得到的桿可用在起落架中。但是，雖然該桿更特別地用在這種應(yīng)用，但是其也可用在其它領(lǐng)域中，尤其是那些要求具有大強(qiáng)度重量比的桿的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
通常，通過繞心軸纏繞細(xì)絲或通過纏繞一板層(ply)紡織纖維而獲得具有中空本體的復(fù)合桿。當(dāng)以這種方式制造時(shí)，桿的本體厚度通過作用于紗或板層的纏繞層的數(shù)量而獲得。在這類型實(shí)施例中，用于桿的可制造的各種外形受到限制，且尤其其截面需要閉合。由本申請(qǐng)人提交的法國文獻(xiàn)FR 2 893 683具體公開了用在航空領(lǐng)域的復(fù)合材料桿的第二種制造方法。為了制造該桿，使用具有兩個(gè)相對(duì)側(cè)部的樣式，該樣式從由多層主板層構(gòu)成的復(fù)合材料切出，該多層主板層以在成形過程中主板層能夠相對(duì)彼此滑動(dòng)的方式重疊并聯(lián)接在一起。文獻(xiàn)中描述的方法包括斜切側(cè)部被覆蓋從而以非常堅(jiān)固的方式形成接合的步驟。在該第二種制造方法中，獲得了桿的抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度，特別是由于其閉合截面能夠減少重量。該制造方法是令人滿意的，但是復(fù)雜之處在于其涉及將相對(duì)側(cè)部定位并接合在一起。通過該方法可制造的各種桿外形以與上述的第一方法相同的方式受到限制。還已知復(fù)合桿的第三種制造方法，如申請(qǐng)WO 2009/000925中所描述的，其中制造兩個(gè)殼，當(dāng)裝配在一起時(shí)，用于構(gòu)成桿的本體，由此形成提供桿的抗拉和抗壓機(jī)械強(qiáng)度的閉合右截面。通過以各種方式，諸如粗紗、單向片或?qū)嶋H上紡織片沉積預(yù)浸漬纖維來制造每個(gè)殼。將兩個(gè)殼裝配在一起的復(fù)雜操作可具體通過粘合劑或通過使用機(jī)械緊固件來進(jìn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種制造復(fù)合桿的方法，該方法與現(xiàn)有方法相比更加簡(jiǎn)化。為此，本發(fā)明提供一種從纖維預(yù)制件制造復(fù)合材料桿的方法，纖維預(yù)制件包括一定數(shù)量的主纖維板層，這些主纖維板層通過聯(lián)結(jié)件連接在一起，所述聯(lián)結(jié)件使得在成形所述預(yù)制件的同時(shí)諸板層相對(duì)彼此滑動(dòng)，預(yù)制件包括用于構(gòu)成桿的本體的中心部分并包括兩個(gè)相對(duì)的側(cè)部，以及用于形成桿的凸耳的延伸件，該方法包括成形纖維預(yù)制件以賦予其中空形狀的步驟，同時(shí)將兩個(gè)相對(duì)側(cè)部保持間隔開，從而在纖維預(yù)制件的中心部分賦予其開口輪廓，接著注射樹脂并使樹脂聚合。因此，本發(fā)明的方法使其能夠制造本體具有開口截面的桿，使其能夠取消將側(cè)部裝配在一起的步驟，并因此顯著地簡(jiǎn)化桿的制造。不像文獻(xiàn)W02009/000925中所述的方法， 本方法中的桿在注射樹脂之后基本上完成，且其本體保持開口，而無將其與開口截面的第二殼關(guān)聯(lián)的任何需要。自然地，還需要加工預(yù)制件的端部以形成凸耳。


在閱讀下面參照作為非限制性示例的附圖的詳細(xì)實(shí)施例的說明后，可更好地理解本發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合桿的實(shí)施例的立體圖；圖2是平坦布置且適于獲得圖1所示桿的纖維預(yù)制件的實(shí)施例的示意圖；圖3是穿過其本體的桿的剖視圖；圖4是裝配有銷的桿1的平面圖；以及圖5示出其中側(cè)支架包括本發(fā)明的桿的起落架。
具體實(shí)施例方式圖1示出由如圖2所示的纖維預(yù)制件2獲得的本發(fā)明的復(fù)合桿1。復(fù)合桿1有利地用作起落架的構(gòu)件，例如作為側(cè)支架臂，如圖5所示。復(fù)合桿1包括本體3，本體3具有開口或“通道”截面的主體段，在每個(gè)端部處具有叉4。每個(gè)叉4包括兩個(gè)凸耳5，這些凸耳5彼此相向并用于接納用于連接到其它結(jié)構(gòu)件的銷10(如圖4所示)。根據(jù)本發(fā)明，如下述制造桿1。纖維預(yù)制件2初始從織物(較佳的是沿三個(gè)方向紡織的纖維織物)切割。作為本發(fā)明的背景技術(shù)，F(xiàn)R 2 893 683文獻(xiàn)描述了用于制造纖維預(yù)制件2的織物的一種技術(shù)。該文獻(xiàn)中所描述的制造纖維預(yù)制件2 (或樣式)的技術(shù)可用于本發(fā)明，且該文獻(xiàn)的內(nèi)容應(yīng)被視作本申請(qǐng)的組成部分。纖維織物較佳地包括多層緯紗纖維的主板層，緯紗纖維的主板層通過從一個(gè)主板層延伸到另一個(gè)主板層以互連各主板層的經(jīng)紗纖維而連接在一起。以此方式互連的主板層使得它們能固定到彼此，同時(shí)能夠在形成纖維預(yù)制件2的同時(shí)，且更具體來說在其被彎曲的同時(shí)在各主板層之間相對(duì)滑動(dòng)。預(yù)制件 2較佳地以緯紗在纖維預(yù)制件2的對(duì)稱平面S內(nèi)延伸的方式從織物剪切。纖維預(yù)制件2包括中心部分8和用于形成凸耳的四個(gè)延伸件9，該中心部分8構(gòu)成具有兩個(gè)相對(duì)側(cè)部6和7 的本體3。此后，通過將纖維預(yù)制件2的兩個(gè)相對(duì)側(cè)部6和7 —個(gè)在另一個(gè)上方折疊同時(shí)使它們保持間隔來形成預(yù)制件，從而賦予中心部分8中空形狀。中心部分有利地具有主體段， 該主體段具有圖3所示的C形通道截面。較佳地，通過繞心軸纏繞纖維預(yù)制件2進(jìn)行成形。 通過其它類型的開口截面構(gòu)件，例如具有U形或V形通道的開口截面構(gòu)件，纖維預(yù)制件2可被折疊、纏繞或彎曲以形成桿，其中本體可因此具有多種開口截面的形狀，其中側(cè)部6和7 保持間隔開。然后，延伸部9面向彼此成對(duì)沿平行平面延伸，且它們自然用于形成桿的凸耳。然后，該方法包括樹脂注射步驟。該步驟有利地使用已知的樹脂傳送模塑(RTM) 方法進(jìn)行，其中樹脂浸漬纖維預(yù)制件2的纖維。為此，在心軸上成形時(shí)，預(yù)制件有利地放置在閉合的且通過RTM方法填充樹脂的模具中。然后，加熱該組件以使得樹脂聚合。在一變型中，同樣地也可使用樹脂灌注方法。由此，獲得具有由延伸部結(jié)束的開口截面的中心本體的實(shí)心中空形狀，其僅需要加工(造型和鉆孔)以形成桿的凸耳，如圖1所示。該操作通過將插入件放入凸耳中的孔
4而完成。因此，本發(fā)明的方法使其能夠取消將預(yù)制件的側(cè)部裝配在一起的步驟，且其不需要為了裝配到中空形狀而制造一個(gè)或多個(gè)其它額外的殼。此外，開口截面桿比閉合截面桿具有較小的扭轉(zhuǎn)剛度，而這在使用這種桿作為側(cè)支架臂的情形中是有利的。起落架腿與相應(yīng)的翼或機(jī)身結(jié)構(gòu)可一起顯著變形，而這種桿的扭轉(zhuǎn)靈活性使得其更容易適應(yīng)這種變形。自然地，已知對(duì)于類似的壁厚和直徑，開口截面的細(xì)長本體的抗壓強(qiáng)度比閉合截面的細(xì)長本體的抗壓強(qiáng)度低。因此，合適地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)以確保所獲得的桿具有所需的抗壓強(qiáng)度是適當(dāng)?shù)?。具體來說，確保其上的力被引入桿的平面(即，包括凸耳5的中心軸線X的平面 P2，如圖4所示)盡可能靠近穿過本體的主體段的截面的慣性中心的平行平面P3并較佳地在平面P3和桿的本體底部之間延伸，如圖4所示。理想地，平面P2和P3重合。還有利的是加固側(cè)部6和7以增加桿的側(cè)部的局部抗彎強(qiáng)度。為此，在一特定實(shí)施例中，使用厚度變化的纖維預(yù)制件2，該厚度至少沿到預(yù)制件的對(duì)稱平面S的方向變化。如可從圖3看到的，側(cè)部6和7比預(yù)制件2的靠近其對(duì)稱平面的部分厚?？梢远喾N方式獲得這種變化的厚度。首先，該厚度的變化可通過編織獲得。此外， 可從具有與側(cè)部所需厚度對(duì)應(yīng)的厚織物剪切預(yù)制件2，并然后將該預(yù)制件從側(cè)部朝向?qū)ΨQ平面變薄，例如，通過磨損或通過將所要移除的纖維切除。在第二種技術(shù)中，從厚度與桿本體的最小厚度對(duì)應(yīng)的織物剪切預(yù)制件，且通過在織物的主板層之間插入中間纖維板層來加厚側(cè)部。FR 2 893 683文獻(xiàn)中描述了用于從預(yù)制件加強(qiáng)延伸部的這種加強(qiáng)技術(shù)，但是，其有利地可用于加厚預(yù)制件的中心部分的側(cè)部。應(yīng)觀察到，圖3所示的側(cè)部6、7的特定形狀從彎曲操作直接得到，在彎曲操作過程中織物的板層相對(duì)彼此滑動(dòng)并賦予側(cè)部所示的斜切形狀。較佳地，在預(yù)制件聚合之后，通過機(jī)加工取消側(cè)部的向內(nèi)導(dǎo)向的角6'和7'(被取消的部分用虛線表示)?？捎闷渌侄渭庸虃?cè)部6和7，例如，通過平行于彼此折疊側(cè)部來布置，從而它們具有一旦該組件聚合則有助于穩(wěn)定側(cè)部的下降邊緣或輪緣，類似面板的下降邊緣。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該制造方法具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括能夠使用簡(jiǎn)化方法制造桿，該簡(jiǎn)化方法允許使用范圍廣泛的開口輪廓形狀，尤其是C形、U形或?qū)嶋H上V形的通道截面，同時(shí)確保高水平的機(jī)械強(qiáng)度，使得所得到的桿能夠用作可折疊起落架側(cè)支架，如圖5所示。
也可考慮本發(fā)明的其它特征而不脫離本發(fā)明的由以下權(quán)利要求書所限定的范圍。具體來說，雖然本發(fā)明在于使桿本體的截面開口以取消將側(cè)部連接在一起的操作，但是，也可通過設(shè)置從一個(gè)側(cè)部延伸到另一個(gè)側(cè)部的一個(gè)或多個(gè)系結(jié)以使它們穩(wěn)定，例如，裝配到兩個(gè)側(cè)部上并固定到其上的平面剛性薄壁。這種加強(qiáng)除了穩(wěn)定側(cè)部從而減少它們的局部彎曲傾向外沒有任何其它功能。具體來說，它們對(duì)桿的抗拉強(qiáng)度幫助很少或根本沒有幫助。
權(quán)利要求
1.一種從纖維預(yù)制件( 制造復(fù)合材料桿的方法，所述纖維預(yù)制件( 包括一定數(shù)量的主纖維板層，所述主纖維板層通過聯(lián)結(jié)件連接在一起，所述聯(lián)結(jié)件使得在成形所述預(yù)制件的同時(shí)諸板層相對(duì)彼此滑動(dòng)，所述預(yù)制件包括用于構(gòu)成桿的本體的中心部分(8)并包括兩個(gè)相對(duì)的側(cè)部(6，7)，以及用于形成所述桿的凸耳的延伸件(9)，該方法包括成形纖維預(yù)制件以賦予其中空形狀的步驟，同時(shí)將兩個(gè)相對(duì)側(cè)部保持間隔開，從而在所述纖維預(yù)制件的中心部分賦予其開口輪廓，接著注射樹脂并使所述樹脂聚合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在注射樹脂并聚合樹脂之前，圍繞成型心軸纏繞所述纖維預(yù)制件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，加固所述側(cè)部以增加局部抗彎強(qiáng)度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述加固包括使用各種剛度的預(yù)制件，所述剛度垂直于預(yù)制件的對(duì)稱平面從預(yù)制件的中心朝向所述側(cè)部(6，7)增加。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)制件以力引入平面(P2)通過加工后的桿的凸耳的軸線延伸穿過包含所述桿的本體截面的慣性中心的平行平面(P； )或與其重合的方式成形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從纖維預(yù)制件(2)制造復(fù)合材料桿的方法，纖維預(yù)制件(2)包括一定數(shù)量的主纖維板層，這些主纖維板層通過聯(lián)結(jié)件連接在一起，該聯(lián)結(jié)件使得在成形所述預(yù)制件的同時(shí)諸板層相對(duì)彼此滑動(dòng)，所述預(yù)制件包括用于構(gòu)成桿的本體的中心部分(8)并包括兩個(gè)相對(duì)的側(cè)部(6，7)，以及用于形成桿的凸耳的延伸件(9)，該方法包括成形纖維預(yù)制件以賦予其中空形狀的步驟，同時(shí)將兩個(gè)相對(duì)側(cè)部保持間隔開，從而在纖維預(yù)制件的中心部分賦予其開口輪廓，接著注射樹脂并使樹脂聚合。
文檔編號(hào)B29C70/24GK102449326SQ201080022362
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者P·鄧?yán)锞S, R·梅森 申請(qǐng)人:梅西耶-布加蒂-道提公司