專利名稱：包括接納固定或轉(zhuǎn)動(dòng)軸的橫向軸承、由復(fù)合材料制成的臂的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成飛機(jī)起落架的結(jié)構(gòu)元件的臂，諸如搖臂，也就是說(shuō)，該臂包括含有軸承的主體，該軸承設(shè)計(jì)成接納轉(zhuǎn)動(dòng)軸或形成輪軸的固定軸，該輪軸相對(duì)于該主體的主方向橫向地定向。
背景技術(shù)：
圖I中示意地示出已知的起落架搖臂，該起落架搖臂用附圖標(biāo)記I表示，呈管形零件的形式，或呈沿AP所示主方向延伸的臂的形式。該臂包括主部分2，該主部分延伸在兩端3和4之間，并具有在其中心區(qū)域內(nèi)基本 不變的圓形截面。如圖I所示，該臂的前端3設(shè)計(jì)成接納沿方向AT橫向地定向的軸，在本情形中，方向AT垂直于方向AP。因此，該端形成接口或軸承的一部分，接口或軸承形成在從主體2的外表面橫向突出的兩個(gè)突臺(tái)(boss)內(nèi)。為了嚙合橫向通過(guò)臂主體的機(jī)械軸，每個(gè)突臺(tái)沿方向AT打穿并鉆孔，以形成軸承的兩個(gè)承載表面。類似地，后端也包括形成大致類似軸承的接口，該軸承設(shè)計(jì)成接納圖中未示出的另一橫向軸。此外，該搖臂還包括中間裂隙(crevice) 8，該中間裂隙位于其兩端之間并從主體的外表面徑向地突出。因?yàn)閳DI中可以看到的這類搖臂的軸承形狀很復(fù)雜，并且因?yàn)槠谕麚u臂有相當(dāng)大的機(jī)械強(qiáng)度，整個(gè)搖臂通常用高強(qiáng)度鋼通過(guò)機(jī)加工制成。其中形成軸承的突臺(tái)6和7的重要之處在于，它們由具有局部額外厚度的材料構(gòu)成，為了確保機(jī)械軸施加在搖臂本體上的力在搖臂內(nèi)不會(huì)導(dǎo)致太大的應(yīng)力集中，這樣是絕對(duì)必要的。因此，一般來(lái)說(shuō)，搖臂或類似類型的結(jié)構(gòu)元件需要在其與其它零件接口之處形成具有額外厚度的材料，以便限制很可能導(dǎo)致初期裂縫的應(yīng)力集中現(xiàn)象出現(xiàn)。在如圖I那樣的起落架搖臂的情形中，每個(gè)軸承接納一軸，該軸事實(shí)上相對(duì)于搖臂附連，并且形成承載例如位于該搖臂任一側(cè)上的兩個(gè)輪子的輪軸。所出現(xiàn)的問(wèn)題類似于包括接納轉(zhuǎn)動(dòng)軸的軸承的臂的情形，因?yàn)檩S承處的應(yīng)力集中問(wèn)題對(duì)于確定這類臂的尺寸仍然是關(guān)鍵的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種由復(fù)合材料制造含有軸承的臂的方案，該軸承設(shè)計(jì)成接納橫向地通過(guò)該臂的機(jī)械軸。因此，本發(fā)明的主題是一種由復(fù)合材料制造臂的方法，該臂包括至少一個(gè)軸承，該軸承設(shè)計(jì)成接納橫向地通過(guò)臂的固定或轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該方法包括以下步驟
-通過(guò)圍繞大致管形支承件纏繞加強(qiáng)纖維，制造至少一個(gè)轂；-制造至少一個(gè)套筒；-通過(guò)將每個(gè)轂附連到至少一個(gè)套筒端以使每個(gè)轂橫向于每個(gè)套筒延伸，制造心軸；-用編織加強(qiáng)纖維的編織機(jī)，圍繞該心軸在其整個(gè)長(zhǎng)度上施加一層或多層編織的加強(qiáng)纖維；-將樹(shù)脂注入編織纖維的一層或多層內(nèi)并可選地注入轂的纏繞纖維中，并使樹(shù)脂聚合化，以便形成將至少編織纖維層與它們所包圍的轂剛性粘結(jié)的結(jié)合；-在大致管形支承件的各端處，加工編織加強(qiáng)纖維層，以便清除該支承件的各端。
根據(jù)該方案，纏繞的轂?zāi)軌蛐纬刹牧系念~外厚度，該厚度足以限制吸收力的區(qū)域 內(nèi)的應(yīng)力集中，并在由這些層形成的臂本體和轂之間獲得最佳的結(jié)合。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，每個(gè)套筒用預(yù)浸潰樹(shù)脂的加強(qiáng)纖維的織物片制造，其中圍繞大致管形支承件纏繞的加強(qiáng)纖維也預(yù)浸潰樹(shù)脂，并且其中在施加編織的加強(qiáng)纖維層之前使心軸預(yù)聚合化。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，加強(qiáng)纖維圍繞大致管形支承件纏繞，以形成具有大致球形外形的轂。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，大致管形支承件在其中心部分內(nèi)比在其端部處有更大的截面。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，每個(gè)套筒端通過(guò)粘結(jié)附連到轂。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，每個(gè)套筒具有向外展開(kāi)形狀的一端，以便緊密地遵循該端所附連的轂的外形。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，所述轂位于心軸的一端處。本發(fā)明還涉及如上所述的方法，其中，通過(guò)將轂組裝到在該轂各側(cè)上延伸的兩個(gè)套筒而制造所述心軸。


圖I是高強(qiáng)度鋼制成的已知搖臂的總體立體圖；圖2是一立體圖，顯示根據(jù)本發(fā)明單獨(dú)示出的纏繞轂；圖3是根據(jù)本發(fā)明單獨(dú)示出的纏繞轂的剖視圖；圖4是一立體圖，顯示根據(jù)本發(fā)明制造的心軸的一端；圖5是示意地顯示編織機(jī)的立體圖；圖6是一立體圖，顯示根據(jù)本發(fā)明制造的包含軸承的搖臂的一端。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是通過(guò)纏繞來(lái)制造轂，從而在與其它零件接口之處形成具有額外厚度的復(fù)合材料，以將每個(gè)轂組裝到套筒而形成一心軸，其后，圍繞該心軸施加多層編織纖維。在這些層中和這些層與轂連接處，注入樹(shù)脂并使樹(shù)脂聚合化之后，多層加強(qiáng)纖維由此剛性地固定到轂上。用附圖標(biāo)記11表示單獨(dú)示出在圖2中的轂，轂11用大致管狀的支承件12制造，管狀支承件12沿著在本情形中標(biāo)記為AT的軸線延伸，加強(qiáng)纖維圍繞管狀支承件纏繞。纖維可呈股線的形式、編織纖維帶的形式，或呈其它的形式，它們可浸潰或不浸潰樹(shù)脂。纖維圍繞支承件12的外表面纏繞而形成轂，該轂在轂的中間部分具有大致球形的外部形狀。用由恒定截面的管子的一部分形成的支承件12，通過(guò)圍繞該管的中心部分比圍繞其端部纏繞上更多的纖維，就可獲得該種形狀。但大致管狀的支承件12也可具有在其中心區(qū)域比在其端部處更大的變化截面，如圖3所示，其中支承件12在其中心區(qū)域具有大致球形的外部形狀。然后，可以優(yōu)化纖維13的纏繞，使管兩端處具有更大的厚度，因?yàn)閺臋C(jī)械觀點(diǎn)來(lái)看，管兩端在運(yùn)行中經(jīng)受最高的應(yīng)力，而在應(yīng)力不太高的中心區(qū)域內(nèi)厚度較小。如圖3示意地所示，在纏繞操作過(guò)程中，通過(guò)修改纖維13的纏繞角，就可沿著管的 軸線AT獲得一個(gè)區(qū)域不同于另一個(gè)區(qū)域的纖維厚度。因此，在圖3的實(shí)例中，端部處的纏繞角較小，以便形成相當(dāng)大的厚度，而在中心區(qū)域內(nèi)纏繞角角度較大，以便形成較小的纖維厚度。這可在以下兩種情形下獲得當(dāng)纖維呈直接纏繞股線的形式時(shí)，以及當(dāng)這些纖維呈紡織帶或然后圍繞支承件12進(jìn)行纏繞的條帶的形式之時(shí)。因此，如圖2中所示，由管和圍繞管的加強(qiáng)纖維(這里用附圖標(biāo)記13表示)形成的轂11具有接近球形的總體形狀，該球形被由管12的內(nèi)面界定的孔橫穿。該轂對(duì)應(yīng)于軸承或納入到臂內(nèi)的擴(kuò)散元件的本體，且該轂形成材料的額外厚度，使其能夠限制由通過(guò)軸承的機(jī)械軸施加到臂上的力誘發(fā)的應(yīng)力集中效應(yīng)。管12例如用呈預(yù)浸潰樹(shù)脂的織物形式的加強(qiáng)纖維制成，將其施加到圓柱形部分以形成管形狀。對(duì)由此形成的管子進(jìn)行預(yù)聚合化，以使其具有待操縱的足夠剛度，并纏繞加強(qiáng)纖維13。如圖4所示，轂11然后附連到套筒14的一端，使得轂11的管12橫向于該套筒14延伸，該組件通過(guò)樹(shù)脂粘結(jié)形成。該操作可用高壓釜來(lái)實(shí)施，例如，在兩個(gè)部分內(nèi)，界限出對(duì)應(yīng)于心軸外部形狀的內(nèi)部形狀。該操作包括然后在高壓釜的半圓柱形區(qū)域內(nèi)涂敷預(yù)浸潰加強(qiáng)纖維的多層織物，以便形成套筒。轂11然后安裝在高壓釜的對(duì)應(yīng)凹陷內(nèi)，然后，粘結(jié)劑能夠放置在連接區(qū)域內(nèi)，以確保轂11在每半個(gè)套筒的端部處的粘結(jié)。然后，在建立起真空之前，將薄膜施加到套筒內(nèi)表面，以平整該套筒對(duì)著高壓釜對(duì)應(yīng)面的壁。然后，開(kāi)始加熱循環(huán)，以使形成轂11的多個(gè)層13和形成套筒14的多個(gè)層內(nèi)浸潰的樹(shù)脂預(yù)聚合化。調(diào)整該加熱循環(huán)以確保樹(shù)脂的聚合化，其足以給予由轂11和套筒14形成的心軸15有待操作的足夠強(qiáng)度，以便特別地對(duì)該心軸的外表面施加若干層編織的加強(qiáng)纖維。如圖4所示，套筒14具有大致的管形，但其端部有利地設(shè)計(jì)成向外展開(kāi)，以便緊密地遵循轂11固定到套筒14端部的區(qū)域內(nèi)的大致球形的外形。也可應(yīng)用其它的方案來(lái)形成心軸。例如，在簡(jiǎn)單地通過(guò)粘結(jié)將套筒14的端部固定到轂11之前，套筒14和轂11可單獨(dú)地制造和預(yù)聚合化。
在已經(jīng)制成整個(gè)心軸時(shí)，可有利地進(jìn)行密封試驗(yàn)，以確保在下面將要描述的隨后操作過(guò)程中不會(huì)被圍繞該心軸注射的樹(shù)脂橫穿。一旦整個(gè)心軸15形成且充分地變硬，就借助于編織機(jī)在其整個(gè)長(zhǎng)度上連續(xù)地圍繞該心軸施加若干層編織的加強(qiáng)纖維。如圖5所示，然后將心軸15安裝在編織機(jī)17內(nèi)，編織機(jī)17主要包括環(huán)18，該環(huán)18在其后表面處支承一系列諸如碳纖維的纖維繞組，纖維繞組由相對(duì)于環(huán)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的可動(dòng)支承件支承。這些纖維19在被稱為編織點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)連接在一起，編織點(diǎn)基本上位于軸線AP上，同時(shí)沿著該軸線相對(duì)于支承環(huán)18的平面偏離。在圖5的實(shí)例中，支承環(huán)18對(duì)中在軸線AP上，并沿著正交于該軸線的平面延伸。當(dāng)編織循環(huán)開(kāi)始時(shí)，心軸15沿著軸線AP相對(duì)于支承環(huán)18移動(dòng)，這造成纖維的導(dǎo)入部(boot)在心軸14的外表面上進(jìn)行編織。
因此形成若干匝纏繞，而在其整個(gè)長(zhǎng)度上形成若干層包圍心軸15的編織纖維，也就是說(shuō)，圍繞套筒14和圍繞轂，每層具有基本上恒定的厚度。一旦已經(jīng)施加各層編織纖維，由此形成的部分因此包括被各層纖維包圍的心軸，該形成的部分放置在模具內(nèi)，例如在相對(duì)于分隔線彼此對(duì)稱的兩個(gè)部分內(nèi)的模具。然后，每個(gè)部分包括對(duì)應(yīng)于套筒一半的半圓筒形部，并終止于一凹陷，轂11的一半容納在該凹陷內(nèi)。然后，注入樹(shù)脂，從而完全地浸潰各層編織纖維以及可供選擇的轂的纏繞纖維，直到樹(shù)脂到達(dá)支承件12的外表面和套筒14的外表面，以確保心軸和這些層之間有最佳可能的結(jié)合，尤其是在轂之處。這使得施加到轂11的力最佳地傳遞到形成臂本體的編織纖維的外圍層。上述心軸的密封確保注入的樹(shù)脂不會(huì)滲入設(shè)為中空的套筒內(nèi)，以優(yōu)化組件的重量。該密封由管形支承件12和套筒14提供，套筒的端部在與轂11組裝之前有利地進(jìn)行閉
八
口 ο在注入樹(shù)脂之后，控制模具以進(jìn)行固化循環(huán)，固化循環(huán)確保包圍心軸的編織復(fù)合材料21的若干層完全固化，并此外終止于形成心軸的元件(即，套筒和轂)固化過(guò)程中。當(dāng)固化完成時(shí)，轂和編織的加強(qiáng)纖維層及粘結(jié)該組件的樹(shù)脂形成臂或搖臂的主結(jié)構(gòu)。由此獲得的粗制零件然后進(jìn)行機(jī)加工，從而給予軸承其最終形狀，如圖6所示。這些機(jī)加工主要由沿著正交于橫向軸線AT的平面(在轂處)進(jìn)行的兩種銑削操作組成。因此，這些銑削操作包括在面向管12各端的區(qū)域內(nèi)去除加強(qiáng)纖維層，以使這些端部不再封閉。此外，連桿的端部也進(jìn)行機(jī)加工。為了使管12內(nèi)部有對(duì)應(yīng)于預(yù)定公差尺寸的精確內(nèi)直徑，也可在管12的內(nèi)部進(jìn)行鉆孔。一旦已經(jīng)完成管11內(nèi)直徑的鉆孔，可將一個(gè)或多個(gè)金屬環(huán)安裝到該管內(nèi)部，以便容納通過(guò)該軸承的機(jī)械軸。應(yīng)該指出的是，在圖中所示的實(shí)例中，軸承位于臂的一端，但本發(fā)明也能以類似方式生產(chǎn)軸承例如位于其中心區(qū)域內(nèi)的臂或結(jié)構(gòu)元件。在此情形中，例如，提供兩個(gè)配裝在轂各側(cè)上的套筒，同時(shí)剛性地固定到套筒以形成心軸。兩個(gè)套筒可定位成相對(duì)于彼此形成角度，以使臂然后有彎曲的形狀，軸承位于該彎曲區(qū)域內(nèi)，同時(shí)相對(duì)于各個(gè)套筒橫向地延伸。
如果必要的話，一個(gè)或兩個(gè)另外的轂可附加地附連到這兩個(gè)套筒的自由端，以形
成可包括兩個(gè)或三個(gè)軸承的結(jié)構(gòu)元件。
權(quán)利要求
1.用復(fù)合材料制造臂(16)的方法，該臂包括至少一個(gè)軸承(22)，該軸承設(shè)計(jì)成接納橫向地通過(guò)臂(16)的固定或轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該方法包括以下步驟 -通過(guò)圍繞大致管形支承件(12 )纏繞加強(qiáng)纖維，制造至少一個(gè)轂(11); -制造至少一個(gè)套筒(14)； -通過(guò)將每個(gè)轂(11)附連到至少一個(gè)套筒端以使每個(gè)轂(11)橫向于每個(gè)套筒(14 )延伸，由此制造心軸(15); -用編織加強(qiáng)纖維(19)的編織機(jī)(17)，圍繞該心軸(15)在其整個(gè)長(zhǎng)度上施加一層或多層編織的加強(qiáng)纖維(21); -將樹(shù)脂注入編織纖維(21)的一層或多層內(nèi)并可選地注入轂(11)的纏繞纖維中，并使樹(shù)脂聚合化，以便形成將至少編織纖維(21)層與它們所包圍的轂(11)剛性粘結(jié)的結(jié)合； -在大致管形支承件(12)的各端處，加工編織的加強(qiáng)纖維(21)層，以便清除該支承件(12)的各端。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，每個(gè)套筒(14)用預(yù)浸潰樹(shù)脂的加強(qiáng)纖維的織物片制造，其中圍繞大致管形支承件(12)纏繞的加強(qiáng)纖維(13)也預(yù)浸潰樹(shù)脂，并且其中在施加編織的加強(qiáng)纖維(21)層之前使心軸(15)預(yù)聚合化。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，加強(qiáng)纖維圍繞大致管形支承件(12)纏繞，以形成具有大致球形外形的轂。
4.如權(quán)利要求I至3中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，大致管形支承件(12)在其中心部分內(nèi)比在其端部處有更大的截面。
5.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)套筒端(14)通過(guò)粘結(jié)附連到轂(11)。
6.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，每個(gè)套筒具有向外展開(kāi)形狀的一端，以便緊密地遵循該端所附連的轂(11)的外形。
7.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述轂(11)位于心軸(15)的—端處。
8.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)將轂(11)組裝到在該轂(11)各側(cè)上延伸的兩個(gè)套筒而制造所述心軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造由復(fù)合材料制成的臂(16)的方法，所述臂包括具有軸承(22)的主體，該軸承設(shè)計(jì)成接納橫向地通過(guò)該臂的軸。本方法包括以下步驟通過(guò)圍繞大致管形支承件(12)纏繞加強(qiáng)纖維而制造轂(11)；制造至少一個(gè)套筒(14)；橫向于套筒(14)將轂(11)固定于套筒(14)一端處，以便形成心軸；用編織加強(qiáng)纖維(19)的編織機(jī)，圍繞所述心軸施加一層或多層編織的加強(qiáng)纖維(21)；以及將樹(shù)脂注入編織纖維(21)的一層或多層內(nèi)并使樹(shù)脂聚合化。本發(fā)明特別適用于形成飛機(jī)起落架搖臂的臂。
文檔編號(hào)B29C70/22GK102821935SQ201180015790
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者R·梅森, P·鄧?yán)锞S 申請(qǐng)人:梅西耶-布加蒂-道提公司