用于制造通常為三角形的復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造包括布置在三角形中的三個臂(22,23,24)的復(fù)合元件(25)的方法，包括以下操作：-制造增強纖維的編織三維預(yù)型件，包括界定兩個臂(22,23)和完全平行且成對相鄰的兩個半臂的貫通狹槽，每個臂(22,23)具有借助其連接至半臂的一端以及借助其連接至另一個臂(22,23)的另一端；一通過展開并將其兩個半臂連接在一起從而將其構(gòu)造為三角形而使預(yù)型件成型；一通過增強纖維的縫合而將半臂牢固地彼此接合；-將樹脂注入該預(yù)型件并使其聚合。
【專利說明】用于制造通常為三角形的復(fù)合結(jié)構(gòu)部件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由包括例如碳纖維的增強纖維的復(fù)合材料制造通常為三角形結(jié)構(gòu)部件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明更特別地涉及制造該類型的結(jié)構(gòu)部件，其包括呈三角形布置并在其端部處連接在一起的三個臂。
[0003]舉例來說，這樣的部件對應(yīng)于飛機前起落架的剪式連動裝置，或者對應(yīng)于用來展開這樣的前起落架的面板。
[0004]一種這樣的前起落架展開面板圖示在圖1中，其以附圖標(biāo)記I示出，并且其包括給予附圖標(biāo)記2、3和4的三個臂，這些臂在它們的端處相互連接，并且在其每個頂點處還包括U形夾，這些U形夾給予附圖標(biāo)記6、7和8。
[0005]在圖1中所示的面板使用金屬材料制造，其涉及例如成型、機械加工等操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于制造通常呈三角形的結(jié)構(gòu)部件，例如前起落架剪式連動裝置或者用于這樣的起落架的展開面板，同時使用復(fù)合材料來降低成本。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種由復(fù)合材料制造結(jié)構(gòu)元件的方法，該元件包括呈三角形布置并借助其相應(yīng)端部連接的三個臂，該方法包括以下操作:
[0008].使用由增強纖維三維編織的織物制造預(yù)型件，該預(yù)型件具有限定兩個臂和完全平行且成對相鄰的兩個半臂的貫通狹槽，每個臂具有借助其連接至半臂的一端以及借助其連接至另一臂的另一端；
[0009].通過展開預(yù)型件并聯(lián)合其兩個半臂以給予其三角形構(gòu)型而使預(yù)型件成型，三角形構(gòu)型的兩側(cè)對應(yīng)于預(yù)型件的兩個臂并且其第三側(cè)對應(yīng)于聯(lián)合預(yù)型件的兩個半臂；
[0010].通過縫合穿過兩個半臂的增強纖維而將兩個半臂固定在一起；和
[0011].將樹脂注入預(yù)型件并使樹脂聚合。
[0012]本發(fā)明還提供了一種由復(fù)合材料制造結(jié)構(gòu)元件的方法，該元件包括呈三角形布置并借助其相應(yīng)端部彼此連接的三個臂，該方法包括以下操作:
[0013].使用由增強纖維三維編織的織物制造兩個半預(yù)型件，各自具有貫通狹槽，這些貫通狹槽限定平行且相鄰的并且在它們的端部之一處連接在一起的臂和半臂、以及連接至臂的半橋；
[0014].通過展開半預(yù)型件并且首先聯(lián)合兩個半預(yù)型件的兩個半臂以及還聯(lián)合兩個半預(yù)型件的兩個半橋以給予組件三角形構(gòu)型而使半預(yù)型件成型，三角形構(gòu)型的兩側(cè)對應(yīng)于由半橋連接在一起的兩個臂并且其第三側(cè)對應(yīng)于聯(lián)合的兩個半臂；
[0015].通過縫合穿過兩個半臂的增強纖維而將兩個半臂固定在一起，并通過縫合穿過兩個半橋的增強纖維而固定兩個半橋；和[0016].將樹脂注入聯(lián)合的半預(yù)型件并使樹脂聚合的操作。
[0017]本發(fā)明還提供了如上所定義的方法，其中，每個預(yù)型件或半預(yù)型件由縱向和橫向纖維層構(gòu)成，這些纖維以這樣的方式編織在一起，即，纖維在一個方向上與多個層的纖維相互交錯，并且其中，每個預(yù)型件或半預(yù)型件具有一個或多個貫通狹槽，每個貫通狹槽對應(yīng)于在預(yù)定區(qū)域內(nèi)不具有與其交錯的纖維的兩個相鄰層，這些貫通狹槽中的每一個均在制造預(yù)型件或半預(yù)型件的三維織物的編織期間直接獲得。
[0018]本發(fā)明還提供了如上所定義的方法，其中，每個預(yù)型件或半預(yù)型件包括一個或多個貫通狹槽，通過切割或者機械加工制成預(yù)型件或半預(yù)型件的三維織物的一部分而獲得這些貫通狹槽。
[0019]本發(fā)明還提供了如上所定義的方法，其中，每個預(yù)型件或半預(yù)型件由三維織物條帶制成，通過在三維織物的主編織方向橫向延伸的平面內(nèi)切割三維織物而獲得條帶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中適用于飛機前起落架的金屬類型的三角形面板的總體視圖；
[0021]圖2示出一件三維織物的透視圖，其中預(yù)型件在本發(fā)明的方法中由該三維織物制造;
[0022]圖3是本發(fā)明的方法中所使用的編織預(yù)型件的示意圖；
[0023]圖4是圖3的預(yù)型件在本發(fā)明的方法中開始成型時的示意圖；
[0024]圖5是圖3和4的預(yù)型件在本發(fā)明的方法中成型結(jié)束時的示意圖；
[0025]圖6是圖3至5的預(yù)型件在一旦成型以便構(gòu)建三角形面板時的示意圖；
[0026]圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法所制造的三角形部件的示意圖；
[0027]圖8是示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的三角形部件的兩個半預(yù)型件的示意圖；
[0028]圖9是基于兩個半預(yù)型件所制造的面板的示意圖；和
[0029]圖10是適合在本發(fā)明方法中使用的半預(yù)型件變型的示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明基于的構(gòu)思在于提供由三維編織織物制得的預(yù)型件，其中面板的各種臂由不同的狹槽界定，并且在將樹脂注射入預(yù)型件并聚合該樹脂之前，展開該預(yù)型件以構(gòu)建三角形部件。
[0031]在圖2中用附圖標(biāo)記11圖示用于本發(fā)明的三維織物件，該三維織物件由例如碳纖維的編織增強纖維構(gòu)造。其由一系列彼此疊加并粘結(jié)的增強纖維平面層構(gòu)建。
[0032]更特別地，它包括以這樣的方式編織在一起的橫向和縱向纖維層，即:纖維在一個方向(橫向或縱向)上與多個以附圖標(biāo)記12表示的其它層內(nèi)的纖維交錯。
[0033]如在圖2中所示的，該織物件具有由矩形或可能為梯形的輪廓所限定的截面，并且還具有給予附圖標(biāo)記13、14和15的相互平行延伸的三個貫通狹槽。
[0034]在圖2和3中，豎直地示出該織物件的截面，即，限定該截面輪廓的矩形的長側(cè)垂直地延伸，該長側(cè)對應(yīng)于該織物件的寬度。該輪廓的短側(cè)在圖中水平地示出，由此對應(yīng)于該織物件的厚度。
[0035]總的來說，該織物件被構(gòu)造為具有相當(dāng)大的長度，從而能夠通過沿其長度以一定的間隔切割該織物件而制造多個不同的預(yù)型件。這樣的切割在圖2中以虛線示出，并且它們在其中給予附圖標(biāo)記17和18。換句話說，每個預(yù)型件對應(yīng)于從長三維織物件切割的條帶。
[0036]織物件11的每個狹槽由兩個相鄰的增強纖維層構(gòu)造，這些增強纖維層在該織物件的一部分寬度上以及在該織物件的整個長度上是不相互聯(lián)接的。在編織操作過程期間(即，在制造織物件的同時)直接獲得這種設(shè)置，即，某些成對的相鄰層在預(yù)定區(qū)域內(nèi)不相互連接的事實。
[0037]一旦該織物件準(zhǔn)備完畢，就沿著線17 (即，在橫向于編織該件的大體方向延伸的平面內(nèi))進行切割，以便抽取用于構(gòu)成圖3中所示的預(yù)型件19的條帶。初始時，預(yù)型件具有編織形成的三個貫通狹槽13、14和15以及通過使用噴水切割或者機械加工制成的附加狹槽，從而完全勾勒出將要制造的三角形部件的各個臂的輪廓。
[0038]如在圖3中所示的，貫通狹槽13是從預(yù)型件的矩形輪廓的短側(cè)之一延伸的中央狹槽，在基本上對應(yīng)于長側(cè)長度五分之四的長度上平行于其長側(cè)延伸。
[0039]狹槽14和15位于中央狹槽13的每一側(cè)上，并且它們在基本上對應(yīng)于長側(cè)長度三分之二的長度上平行于中央狹槽13延伸，這兩個狹槽14和15并不延伸至預(yù)型件矩形輪廓的短側(cè)那么遠。
[0040]三個狹槽13、14和15的每一個均具有接近輪廓短側(cè)的一個端部，該輪廓短側(cè)與中央狹槽13開始的短側(cè)相對。所有的這三個端部位于距所討論的短側(cè)相同距離處，并且它們通過附圖標(biāo)記為21的附加狹槽而被連接，該附加狹槽通過切割或機械加工以完全不同于編織操作的方式制成。
[0041]舉例來說，獲得附加狹槽21的這種切割或機械加工操作可以在沿著圖2中的線17切割出織物條帶之后進行。
[0042]如在圖3中所示的，呈矩形甚至梯形輪廓的預(yù)型件19由此限定構(gòu)成將要制造的部件的三個臂。附圖標(biāo)記為22的第一臂由狹槽14和輪廓更接近的長邊限定。以類似的方式，附圖標(biāo)記為23的第二臂由狹槽15和輪廓更接近的長邊限定。
[0043]附圖標(biāo)記為24a的第一半臂由中央狹槽13和狹槽14限定，而第二半臂24b由中央狹槽13和狹槽15限定。如下所闡釋的，半臂24a和24b設(shè)計成彼此聯(lián)合并緊固以便構(gòu)成單個臂24。
[0044]由于貫通狹槽13-15和21，臂22具有一端和另一端，所述一端即圖中的頂端，其連接至半臂24a的頂端，所述另一端即圖中的底端，其連接至臂23的底端。以類似的方式，臂23借助其頂端連接至半臂24b，并借助其底端連接至臂22。半臂24a和24b中的每一個均具有位于切口或機械加工狹槽21處的自由端。
[0045]一旦預(yù)型件被準(zhǔn)備好，即，一旦其對應(yīng)于圖3的圖示，其就會被展開從而給予將要制造的三角形結(jié)構(gòu)部件的形狀，而這種展開通過成型工具(未圖示)進行實施并且對應(yīng)于圖4至6中所示的步驟。
[0046]初始時，預(yù)型件的兩個主要分支部、即包括元件22和24a的分支部以及包括元件23和24b的分支部彼此間隔開，如圖4所示，這對應(yīng)于將狹槽13展開至預(yù)型件截面輪廓的頂部小邊的張開操作。
[0047]其后，如圖5中所示，半臂24a與臂22間隔開，其程度相當(dāng)于張開狹槽14，并且半臂24b與臂23間隔開，其程度相當(dāng)于張開狹槽15。
[0048]在這些條件下，半臂24a和24b朝向彼此導(dǎo)引，從而沿彼此行進且彼此抵靠，由此形成單個臂24，如圖6中示意性示出的那樣。預(yù)型件于是具有三角形形狀，臂22和23對應(yīng)于三角形的兩側(cè)，同時其第三側(cè)由對應(yīng)于聯(lián)合的半臂24a和24b的臂24構(gòu)成。
[0049]在圖6的階段中，預(yù)型件通過用于將其成型為三角形的工具而被保持為相應(yīng)的形狀。隨后，實施縫合操作以將半臂24a緊固至半臂24b，這通過使用特定工具進行實施以縫合增強纖維26，致使每條縫合纖維交叉穿過在其一部分長度上沿彼此行進的半臂24a和24b。
[0050]當(dāng)兩個半臂24a和24b通過縫合已經(jīng)彼此固定時,三角形的預(yù)型件與成型工具分離，以便安裝在模具(未圖示)中，樹脂注入模具并隨后聚合。
[0051]一旦預(yù)型件已經(jīng)成型為三角形并被放置在模具中，啟動加熱周期，注入樹脂，并且樹脂然后通過加熱而被聚合。
[0052]一旦未完成的部件準(zhǔn)備好，S卩，一旦樹脂已經(jīng)聚合并且已經(jīng)從模具中取出部件，各種機械加工操作就會基本上相應(yīng)地實施以完成該部件，從而獲得圖7中所示的部件25。
[0053]在其它操作中，這些機械加工操作包括在部件所形成的三角形的每個角部處制成孔27、28、29，從而形成接線柱(lug)，部件通過該接線柱將隨后地固定至其它機械部件。另夕卜，支承形成環(huán)安裝在以這種方式形成的每個孔或接線柱中。
[0054]更確切地，孔27制成在將臂22連接至半臂24a的材料部分中，孔28制成在將臂23連接至半臂24b的材料部分中，并且孔29制成在將臂22和23連接在一起的材料部分中。如在附圖中所示的，其中制成孔的三個材料部分基本上定位成越過由三個臂22、23和24所限定的三角形頂點。這三個孔相互平行地定向，并且孔27和28互相對齊。
[0055]本發(fā)明并不限于圖3中所示的預(yù)型件構(gòu)型，其它的構(gòu)型也可以被等同地采用，只要這些構(gòu)型可以被展開從而布置成三臂部件的三角形形狀。
[0056]在圖8和9的示例中，大體上呈三角形的部件由兩個互補的、特別是相互對稱的半預(yù)型件制造。
[0057]如同圖3的預(yù)型件，這些半預(yù)型件由以這樣的方式已編織的三維織物件獲得，即，形成各種貫通狹槽用以限定將要成型的部件各臂。在形成已經(jīng)具有一個或多個由編織形成的貫通狹槽和通過切割或機械加工形成的附加橫向槽口或狹槽的條帶之前，通過從織物件切割條帶而同樣地制成每個半預(yù)型件。
[0058]在圖8的示例中，半預(yù)型件31具有大體矩形的輪廓，并且具有由編織形成的中央貫通狹槽32，該狹槽平行于半預(yù)型件的輪廓長側(cè)延伸，延伸長度基本上相應(yīng)于長側(cè)長度的
三分之二。
[0059]半預(yù)型件31具有標(biāo)記為33的另一貫通狹槽，其與中央狹槽32成一直線延伸并與中央狹槽32間隔開，展開至半預(yù)型件的矩形輪廓的短側(cè)。
[0060]除了這些由編織形成的狹槽32和33，通過切割或機械加工形成從而附加狹槽或槽口，致使中央狹槽32的端部之一展開至半預(yù)型件的矩形輪廓的長側(cè)之一，該附加貫通狹槽或槽口被標(biāo)記為34。
[0061]以類似的方式，半預(yù)型件31’同樣地具有中央貫通狹槽32’和另一狹槽33’，兩者均通過編織操作直接獲得，以及在編織后通過切割或者機械加工制成的附加狹槽或者槽口34，。
[0062]在這種構(gòu)型中，狹槽32和33與矩形輪廓的長側(cè)之一協(xié)配以限定第一臂36，狹槽32與相對長邊的一部分協(xié)配以限定第一半臂38a，而狹槽33與相對長邊的另一部分協(xié)配以限定聯(lián)接半橋39a。以類似的方式，相應(yīng)的狹槽32’和33’限定另一個臂37、另一個半臂38b以及另一個聯(lián)接半橋39b。
[0063]如在圖8中可看到的，半臂38a借助其端部連接至臂36，并且半橋39a借助其頂端連接至基本上與狹槽34’相符合的臂36的底部區(qū)域。相同的配置適用于預(yù)型件31’。
[0064]一旦已經(jīng)獲得這兩個半預(yù)型件31和31’，它們將使用未圖示的成型工具在彼此面向時展開。以類似于參考附圖4至6所描述的方式，這種展開會導(dǎo)致半臂38a和38b被聯(lián)合從而形成單個臂38,并且半橋39a和39b同樣被聯(lián)合從而構(gòu)成聯(lián)合臂36和37底端的橋39，如在圖9中所示的設(shè)置那樣。
[0065]隨后，兩個半臂38a和38b通過縫合彼此固定,并且以類似的方式，半橋39a和39b也通過縫合而被聯(lián)合。
[0066]組件于是放置在注射模具中以便將樹脂注射其中，并隨后聚合該樹脂。未完成的部件于是被取出以便進行各種機械加工和/或精加工操作。
[0067]還能夠使半預(yù)型件具有其它形狀，例如在圖10中所示的形狀。在這種構(gòu)型中，每個半預(yù)型件41、41’同樣由已被編織的三維織物獲得以包括中央狹槽42、42’，并且隨后通過機械加工或者切割操作的實施而制成附加狹槽或槽口 43、43’。如在圖8和9的構(gòu)型中所示，這些形狀可用于限定兩個臂以及兩個半臂和兩個半橋，它們被組裝在一起以便形成與圖9相同的構(gòu)型。
[0068]特別是在圖9的示例中可以看到的，用于將一個預(yù)型件部分連接至另一個或者用于將兩個半預(yù)型件連接在一起的諸臂和任何半橋有利地設(shè)計為具有倒角形狀，從而一旦被聯(lián)合，它們就構(gòu)成具有基本上恒定的厚度的一部分。
【權(quán)利要求】
1.一種由復(fù)合材料制造結(jié)構(gòu)元件(25)的方法，所述元件包括呈三角形布置并借助其相應(yīng)端部彼此連接的三個臂(22，23，24)，所述方法包括以下操作: ?使用由增強纖維三維編織的織物制造預(yù)型件(19)，所述預(yù)型件(19)具有限定兩個臂(22，23)和完全平行且成對相鄰的兩個半臂(24a，24b)的貫通狹槽(13，14，15，21)，每個臂(22，23)具有借助其連接至半臂(24a，24b)的一端以及借助其連接至另一臂(22，23)的另一端; ?通過展開所述預(yù)型件并聯(lián)合其兩個半臂(24a，24b)以給予其三角形構(gòu)型而使所述預(yù)型件(19)成型，三角形構(gòu)型的兩側(cè)對應(yīng)于所述預(yù)型件(19)的兩個臂(22，23)并且其第三側(cè)對應(yīng)于所述預(yù)型件的聯(lián)合的兩個半臂(24a，24b)； ?通過縫合穿過兩個半臂(24a，24b)的增強纖維而將兩個半臂(24a，24b)固定在一起；和 ?將樹脂注入所述預(yù)型件(19)并使樹脂聚合。
2.一種由復(fù)合材料制造結(jié)構(gòu)元件的方法，所述元件包括呈三角形布置并借助其相應(yīng)端部彼此連接的三個臂(36，37，38)，所述方法包括以下操作: ?使用由增強纖維三維編織的織物制造兩個半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’)，各自具有貫通狹槽(32，32’，33，33’;42，42’)，所述貫通狹槽限定平行且相鄰的并且在它們的端部之一處連接在一起的臂(36，37)和半臂(39a，39b)、以及連接至臂(36，37)的半橋(39a, 39b)； ?通過展開所述半預(yù)型件并且首先聯(lián)合兩個半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )的兩個半臂(38a, 38b)以及還聯(lián)合兩個半預(yù)型件(31，31，;41，41’ )的兩個半橋(39a, 39b)以給予組件三角形構(gòu)型而使所述半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )成型，三角形構(gòu)型的兩側(cè)對應(yīng)于由半橋(39a，39b)連接在一起的兩個臂(36，37)并且其第三側(cè)對應(yīng)于聯(lián)合(38)的兩個半臂(38a, 38b)； ?通過縫合穿過兩個半臂(38a，38b)的增強纖維而將兩個半臂(38a，38b)固定在一起，并通過縫合穿過兩個半橋(39a, 39b)的增強纖維而固定兩個半橋(39a, 39b);和 ?將樹脂注入聯(lián)合的半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )并使樹脂聚合的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，每個預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )由以這樣的方式編織在一起的橫向和縱向纖維層(12)制成，SP，纖維在一個方向上與多個層(12)的纖維相互交錯，并且其中，每個預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31，;41，41，)具有一個或多個貫通狹槽(13，14，15 ;32，33，32，，33，;42，42，)，每個貫通槽對應(yīng)于在預(yù)定區(qū)域內(nèi)不具有與其交錯的纖維的兩個相鄰層(12)，這些貫通狹槽(13，14，15 ;32，33，32，，33，;42，42，)中的每一個均在制造預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )的三維織物的編織期間直接獲得。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，每個預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )包括一個或多個貫通狹槽(21 ;34，34’ ；43，43’)，通過切割或者機械加工制成預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )的三維織物的一部分而獲得所述貫通狹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，每個預(yù)型件(19)或半預(yù)型件(31，31’ ；41，41’ )由三維織物條帶制成，通過在三維織物的主編織方向橫向延伸的平面內(nèi)切割三維織物而獲得所述條帶。
【文檔編號】B29C70/48GK103813892SQ201280038051
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月1日
【發(fā)明者】R·梅森, G·加尼爾 申請人:梅西耶-布加蒂-道提公司