具有增強機械強度的復(fù)合連桿的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從加固纖維的三維織物制造復(fù)合連桿（6）的方法，該連桿（6）沿一個主方向延伸，包括以下操作：-從三維織物切割一個或多個基部片（7,8）；-從三維織物切割一個或多個加固片（9,10）；-將各片（7,8,9,10）安裝在支承件上，以使它們成形；-通過用加固纖維進行縫合（12,13,14,15）而將各片（7,8,9,10）彼此附連，從而構(gòu)成加固纖維預(yù)制件；-將預(yù)制件安裝在心軸上；-將樹脂注入預(yù)制件并使該樹脂聚合。
【專利說明】具有增強機械強度的復(fù)合連桿【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制造由諸如碳纖維的加固纖維織造的織物制成的復(fù)合材料連桿。【背景技術(shù)】
[0002]具有附圖標(biāo)記I的圖1中所示的這種連桿具有大致管狀中空主體2，其沿大體方向AX延伸并且在其每個端部延伸有相應(yīng)的兩個凸耳U形夾，這兩個U形夾給以附圖標(biāo)記3和4。
[0003]從專利文獻FR2893532已知的方法中，連桿使用切割成具有如圖2中所示形狀的加固纖維織物片制造。該形狀包括用于中空主體2的中心部分和四個延伸部分，每個延伸部分對應(yīng)于相應(yīng)的U形夾凸耳中的一個。
[0004]所使用的織物是碳纖維的三維織造織物，即由以三維織造在一起的加固纖維制成的相對大厚度的織物。例如,這種三維織物對應(yīng)于2.5D型織物。
[0005]這種織物具有多層縱向纖維和多層橫向纖維，多層橫向纖維織造在一起使得沿一個方向延伸的纖維與多個其它層中的纖維互連從而構(gòu)成不可分離的織物。
[0006]該織物可以任選地在U形夾內(nèi)進行加固:各層纖維中的某些纖維在U形夾內(nèi)不再互連，從而形成相互不互連的層。 這使得能夠在U形夾內(nèi)插入附加層從而增加其厚度。
[0007]大致垂直于各層平面延伸的附加纖維可隨后縫合穿過構(gòu)成U形夾的各層以將它們彼此固定。
[0008]制造這種U形夾包括折疊如圖2所示的織物片，該織物片可選地在其U形夾內(nèi)進行加固，該折疊通過將其施加在心軸等并然后將其兩相對邊緣聚在一起來完成。這些邊緣然后可通過縫合連接在一起，然后將樹脂注入加固纖維織物并加熱該組件以使樹脂聚合。
[0009]形成連桿的壁的標(biāo)稱厚度受到用于制造它的三維織物的厚度的限制，如果決定使用厚織物會非常顯著地增加這種織物的成本，具體是因為其涉及非常顯著地降低織造速度。
[0010]實踐中，給定當(dāng)前銷售成本，不能設(shè)想使用具有多于2厘米或3厘米厚度的織物?？梢岳斫?，這種厚度上的限制對所述連桿整體、以及其U形夾所能承受的力進行了限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供用于解決上述缺點的解決方案。
[0012]為此，本發(fā)明提供一種由織造加固纖維的三維織物制造復(fù)合材料連桿的方法，連桿沿主方向延伸，且該方法包括以下操作:
[0013].從一個或多個三維織物切割出一個或多個基部片；
[0014].從一個或多個三維織物切割出一個或多個加固片；
[0015].將各片安裝在支承件上，以將它們成形為各基部片和各加固片疊置的構(gòu)造；
[0016].通過用加固纖維縫合而將各片彼此固定，從而構(gòu)成加固纖維預(yù)制件；
[0017].將預(yù)制件安裝在心軸上；以及[0018].將樹脂注入預(yù)制件并使樹脂聚合。
[0019]使用該技術(shù)，制成具有厚度顯著大于所使用的加固纖維織物厚度的預(yù)制件。
[0020]本發(fā)明還提供上述方法，其中各片借助于將沿主方向延伸的一對邊緣縫合在一起以將這兩個基部片彼此固定的至少一次操作彼此固定，各邊緣屬于兩個不同的基部片。
[0021 ] 本發(fā)明還提供上述方法，其中各片借助于將加固片抵靠基部片縫合以將它們彼此固定的至少一次操作彼此固定。
[0022]本發(fā)明還提供上述方法，其中兩個基部片和兩個加固片用于組成預(yù)制件，且其中，各片通過將沿主方向延伸的兩對疊置邊緣縫合在一起的至少一次操作而彼此固定，兩對邊緣中的一對邊緣屬于兩個不同的基部片，且另一對邊緣屬于兩個不同的加固片，且其中，這兩對疊置邊緣共同縫合在一起。
[0023]本發(fā)明還提供上述方法，其中通過縫合組裝在一起的邊緣在它們縫合在一起的區(qū)域內(nèi)具有互補的倒角形狀。
[0024]本發(fā)明還提供上述方法，其中進行單次縫合操作以將兩個基部片的兩個邊緣彼此固定并固定到加固片。
[0025]本發(fā)明還提供上述方法，其中使用單次縫合操作以將兩個加固片的兩個邊緣彼此固定并固定到基部片。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1如上所述是已知連桿的總體視圖；
[0027]圖2如上所述示出用于制造圖1連桿的織物片；
[0028]圖3是本發(fā)明的連桿的總體立體圖；
[0029]圖4是示出三維織物怎樣切割出以構(gòu)成用于形成本發(fā)明連桿的基部片的視圖；
[0030]圖5是本發(fā)明連桿的本體的剖視圖；
[0031]圖6是本發(fā)明第二實施例中的連桿的本體的剖視圖；
[0032]圖7是本發(fā)明第三實施例中的連桿的本體的剖視圖；以及
[0033]圖8是本發(fā)明第四實施例中的連桿的本體的剖視圖。
【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明基于制造其壁由三維織造織物的多個疊置層組成、從而實現(xiàn)相當(dāng)厚度而不必使用厚三維織物的連桿的想法。實踐中，該方案使得能夠制造壁厚可高達8至10厘米而織造成本相當(dāng)有競爭力的連桿。
[0035]圖3中示出本發(fā)明的連桿，其中連桿整體給予附圖標(biāo)記6，且其由四個三維織物片組成，包括兩個基部片7和8以及給予附圖標(biāo)記9和10的兩個加固片。
[0036]兩個基部片7和8呈關(guān)于包含連桿縱向軸線AX的平面P相對于彼此大致對稱的形狀，僅其倒角邊緣倒置以便互補。類似地，兩個加固片9和10同樣呈關(guān)于平面P相對于彼此大致對稱的形狀。
[0037]如圖3中可看到的，連桿包括大致管狀中心體12，該大致管狀中心體12在其每端延伸有相應(yīng)兩個凸耳U形夾。這些U形夾給予附圖標(biāo)記13和14，且每個具有給予相應(yīng)附圖標(biāo)記13a、13b、14a和14b的兩個凸耳。[0038]如圖4所示，每個基部片7、8由三維織物片制成，該三維織物片具有由適當(dāng)輪廓限定的平面形狀。片7具有兩個大致直線相對的邊緣7a和7b，而片8具有兩個大致直線相對的邊緣8a和Sb。每個加固片9、10由平面的三維織物片制成，該平面的三維織物片由大致矩形或長形的輪廓限定。
[0039]一旦得到織物片7、8、9和10，首先將它們彼此組裝。具體地，矩形加固片9抵靠基部片7施加并定位在基部片7上，從而覆蓋其中心區(qū)域，該中心區(qū)域從對應(yīng)于凸耳7a的區(qū)域延伸到對應(yīng)于凸耳7b的區(qū)域。
[0040]然后將這樣形成的組件保持就位并使用穿過三維織物兩個厚度的加固纖維借助于專用機器縫合到一起，從而將加固片9固定到基部片7。
[0041]對于在將加固片10和基部片8彼此固定之如將加固片10定位在基部片8上的程序是類似的，同樣通過用穿過三維織物兩個厚度的加固纖維進行縫合。
[0042]一旦這兩個構(gòu)件自身組裝好，就將它們在支承件上放置就位以賦予它們對應(yīng)于連桿的圓形。
[0043]一旦兩個組件就位，則基部片7和8的邊緣7a和8a定位成接觸，且以類似的方式使邊緣7b和Sb同樣接觸，但符合對應(yīng)于如圖3中所示連桿的布置。
[0044]在該階段，每對接觸邊緣縫合在一起，這通過縫合加固纖維首先將邊緣7a和8a固定在一起、然后將邊緣7b和8b固定在一起來完成。
[0045]一般而言，預(yù)制組件中的每一個可相對于另一個定位在心軸上，然后進行單次縫合操作用以將各片組裝在一起。
[0046]在該階段，已經(jīng)制成由彼此固定的基部片7和8以及加固片9和10構(gòu)成的預(yù)制件。加固片位于形成連桿的壁的內(nèi)側(cè)，每個加固片從一個U形夾凸耳沿軸線AX延伸到相對端的
另一 U形夾凸耳。
[0047]如圖5的剖視圖中可見，加固片9通過一組交叉纖維12緊固到基部片7。類似地，加固片10通過另一組加固纖維13緊固到基部片8。
[0048]邊緣7a和8a通過一組交叉纖維14彼此固定,而邊緣7b和8b通過另一組加固纖維15彼此固定。
[0049]可采用各種縫合方案用以將各邊緣彼此固定。在圖5的實例中，各邊緣具有倒角形狀，使得它們在就位時彼此疊置。在這些情況下，縫合通過沿相對于連桿軸線AX的徑向方向延伸的纖維形成，每根縫合纖維交叉穿過對應(yīng)于片7的倒角三維織物的厚度并穿過對應(yīng)于片8的倒角三維織物的厚度。
[0050]一旦已制成預(yù)制件，就將其安裝在新的心軸上，該新的心軸不同于用于縫合操作的心軸，并具有對應(yīng)于連桿內(nèi)部形狀的形狀。然后將組件放入適當(dāng)?shù)淖⑺苣＞?。在該階段，將樹脂注入整個預(yù)制件內(nèi)，然后通過例如加熱預(yù)定時長使樹脂聚合。
[0051]一旦以該方式制成未完成的部分，就進行各種加工操作，具體是給予U形夾凸耳以其最終形狀，并穿過這些U形夾凸耳，然后將承載件形成金屬環(huán)安裝在其中。
[0052]具體可如圖3中所示，以該方式形成的連桿在其側(cè)腹具有顯著厚度，使得該大厚度用于不僅對連桿整體而且對其U形夾的凸耳提供相當(dāng)大的加固，由此有助于減小由U形夾構(gòu)成的力插入?yún)^(qū)域內(nèi)的應(yīng)力。
[0053]可有利地構(gòu)想除了圖3至5中所示的技術(shù)之外用于通過縫合將各三維織物片組裝在一起以組成預(yù)制件的技術(shù)。
[0054]為此，圖6的實例示出根據(jù)本發(fā)明的另一連桿，其具有兩個基部片7’和8’以及兩個加固片9’和10’。正確地講，該連桿的制造不包括將每個加固片固定到相應(yīng)基部片的步驟。
[0055]在圖6的實例中，基部片的相對邊緣布置成通過縫合彼此固定，如圖3至5的實例中那樣，但在該實例中，加固片9’和10’具有用于通過縫合彼此固定的倒角相對邊緣。
[0056]一旦將各片相對于彼此放置就位使得它們處于它們在成品連桿中呈現(xiàn)的布置，則通過縫合固定在一起的基部片7’和8’的成對邊緣中的一對邊緣在沿其延伸的通過縫合彼此固定的加固片9’和10’的成對邊緣中的一對邊緣上徑向延伸，如圖6的頂部中所示。
[0057]類似地，用于彼此固定的基部片7’和8’的另一對邊緣在彼此固定的加固片9’和10’的另一對邊緣上徑向延伸，如圖6的底部中所示。
[0058]然后進行如剖視圖中所示在預(yù)制件頂部內(nèi)將四個邊緣都縫合在一起的單次操作，并進行如剖視圖中所示在預(yù)制件底部內(nèi)將四個邊緣都縫合在一起的另一單次操作，由此用于將組成預(yù)制件的各片彼此固定且同時還將各邊緣彼此固定。
[0059]類似地，還能夠?qū)⒓庸唐@連桿的縱向軸線成角度偏移，如圖7中示意性示出。
[0060]在圖7中，連桿同樣由兩個基部片7"和8"以及兩個加固片9"和10"組成，但各部件借助于四組縫合進行組裝，每組縫合用于將兩邊緣固定在一起并將這兩邊緣固定到第三構(gòu)件。
[0061]如圖7中可以看到的，該組件包括位于連桿剖視圖中左部并交叉穿過基部片7〃以及加固片9〃和10〃的兩個相鄰邊緣的縫合12"。類似地，位于圖7右部的另一縫合13〃交叉穿過基部片8〃以及加固片9〃和10〃的另兩個相鄰邊緣。
[0062]此外，位于剖視圖頂部的縫合14〃交叉穿過基部片7〃和8〃的兩個相鄰邊緣并還穿過加固片10"。位于剖視圖底部的另一縫合15"交叉穿過基部片7"和8"的另兩個相鄰邊緣并還穿過加固片9〃。
[0063]可易于理解，在該實例中，將各部件組裝在一起在于在進行縫合14〃和15〃之前開始進行縫合12"和13"，從而組成準(zhǔn)備接納心軸的預(yù)制件，用以安裝在注塑模具內(nèi)，將樹脂注入注塑模具內(nèi)并然后進行聚合。
[0064]在圖3至5的實例中，加固片布置成使它們能夠通過增加其厚度而加固連桿的U形夾的凸耳。
[0065]應(yīng)觀察到U形夾凸耳的厚度可通過將附加織物層插入其中而進一步增加。換言之，本發(fā)明并不以任何方式排除在每個U形夾內(nèi)具有三維織物的不互連織物層的可能性，以能夠在通過使用橫向加固纖維將它們都縫合固定在一起之前在將兩維織造織物層插入其中。
[0066]如上所述，且如各圖的實例所示，縫合在一起的邊緣有利地具有互補的倒角形狀，從而當(dāng)它們彼此抵靠就位時，它們共同形成織物的一部分，該織物具有大致恒定且對應(yīng)于它們所制成的三維織物的標(biāo)稱厚度的厚度。
[0067]此外，用于組裝在一起的邊緣的該倒角形狀便于縫合操作，因為其僅在于通過彼此疊置的倒角部分形成縫線。
[0068]在又一實施例中，從不同的三維織物切出織物片7、8、9和10或者7’、8’、9’和10’或者7〃、8〃、9〃和10"。這使得能夠使用具有最適合特性的材料。
[0069]例如，可以提到片7和8由具有承受撞擊的特定特性的織物制成，而片9和10取自具有優(yōu)異壓縮特性的織物。
[0070]在各圖所示的實例中，進行縫合使得縫合纖維相對于連桿的總體方向徑向延伸。換言之，每根縫合纖維沿著在纖維縫合的區(qū)域中垂直于連桿外表面的方向延伸。
[0071]有利地，各纖維也可沿相對于徑向傾斜的一個或兩個方向縫合，以對抗連桿自身受到應(yīng)力時各層之間可能出現(xiàn)的剪切應(yīng)力。在這些情況下，縫合纖維則相對于縫合區(qū)域中外表面的法向傾斜。
[0072]圖8中示出實施用于布置圖5的各片的技術(shù)。在該實例中，連桿6"'具有緊固到基部片7〃'的加固片9〃'，且類似地，加固片10〃'固定到另一基部片8〃'。
[0073]如圖8中可清楚地看到，各構(gòu)件通過沿不同傾斜方向縫合的纖維12〃'、13〃'、14"'和15"'彼此緊固，從而有效地對抗各層之間的相對滑移，尤其是連桿受到扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時。
【權(quán)利要求】
1.一種由織造加固纖維的三維織物制造復(fù)合材料連桿(6-6〃')的方法，所述連桿(6-6〃')沿主方向(AX)延伸，且該方法包括以下操作: ?從一個或多個不同的三維織物切割出一個或多個基部片(7-7〃'，8-8〃')； ?從一個或多個不同的三維織物切割出一個或多個加固片(9-9〃'，10-10〃')； ?將所述各片(7-7〃'，8-8〃'，9-9〃'，10-10〃')安裝在支承件上，以將它們成形為所述基部片和所述加固片疊置的構(gòu)造； ?通過用加固纖維縫合(12-12〃'，13-13〃'，14-14〃'，15-15〃')而將所述各片(7-7〃'，8-8〃'，9-9〃'，10-10〃')彼此固定，從而構(gòu)成加固纖維預(yù)制件； ?將所述預(yù)制件安裝在心軸上；以及 ?將樹脂注入所述預(yù)制件并使所述樹脂聚合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述各片(7-7〃'，8-8〃'，9-9〃'，10-10〃')借助于將沿所述主方向(AX)延伸的一對邊緣(7a，8a, 7b, 8b)縫合在一起以將這兩個基部片彼此固定的至少一次操作彼此固定，所述邊緣屬于兩個不同的基部片(7-7〃' ,8-8"，)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述各片 (7-7"'，8-8"'，9-9"' ,10-10"')借助于將加固片(9-9" ' ,10-10"')抵靠基部片(7-7"'，8-8"')縫合以將它們彼此固定的至少一次操作彼此固定。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，兩個基部片(7’，8’)和兩個加固片(9’，10’)用于組成所述預(yù)制件，且其中，所述各片(7’，8’，9’，10’ )通過將沿所述主方向(AX)延伸的兩對疊置邊緣縫合在一起的至少一次操作而彼此固定，所述兩對邊緣中的一對邊緣屬于兩個不同的基部片(7’，8’)，且另一對邊緣屬于兩個不同的加固片(9’，10’)，且其中，這兩對疊置邊緣共同縫合(14’，15’ )在一起。
5.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過縫合組裝在一起的所述邊緣在它們縫合在一起的區(qū)域內(nèi)具有互補的倒角形狀。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進行單次縫合操作以將兩個基部片(7"，8")的兩個邊緣彼此固定并固定到加固片(10")。
7.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，使用單次縫合操作以將兩個加固片(9〃，10")的兩個邊緣彼此固定并固定到基部片(7〃)。
【文檔編號】B29B11/16GK103732371SQ201280038245
【公開日】2014年4月16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, B·德茹瓦約 申請人:梅西耶-布加蒂-道提公司, 埃賽公司