專(zhuān)利名稱：包括連接至本體的端部接頭的產(chǎn)品的制作方法
包括連接至本體的端部接頭的產(chǎn)品有很多已知應(yīng)用，在這些應(yīng)用中有利的是減輕設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件的重量。實(shí)例包括陸地和海洋交通工具、飛機(jī)和個(gè)人裝備。已知用復(fù)合等同物來(lái)代替諸如金屬部件的某些部件，因?yàn)閺?fù)合等同物通常比其所代替的金屬部件輕得多。因此，復(fù)合物在各部件中的應(yīng)用在減輕重量和增加效率的研究中變得越來(lái)越常見(jiàn)。但是用復(fù)合等同物來(lái)代替整個(gè)部件并不總是合適的，因?yàn)閺?fù)合材料可能不具有形成特定元件所必須的特性。一種實(shí)例是螺紋配件。因此，已知制造或形成包括連接至復(fù)合部件的非復(fù)合部件的部分。如上文所指出的，使用特定的復(fù)合部件是有利的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例是在飛機(jī)中，例如作為起落架組件的一部分。但是，典型的起落架組件的特定部件、諸如縮回致動(dòng)器和側(cè)撐桿經(jīng)受相當(dāng)大的軸向力和壓縮力其它部件可能經(jīng)受各種力和/或扭矩。因此，任何局部復(fù)合部件應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成承受這些力和/或扭矩，尤其是在部件的復(fù)合構(gòu)件與非復(fù)合構(gòu)件之間的界面處。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供有包括連接到本體的接頭的設(shè)備，該接頭具有配合部分和軸線，該配合部分包括形成入其周界表面的通道，該本體包括軸向?qū)雍凸繉?，該軸向?qū)訃@端部接頭的配合部分的至少一些周界表面設(shè)置，該箍層圍繞對(duì)應(yīng)于至少一些通道的位置處的軸向?qū)釉O(shè)置，從而將至少一些軸向?qū)油迫胪ǖ赖囊徊糠?，其中，通道布置成使得至少一些通道形成不與接頭的軸線正交的路徑，使得通道的至少一些表面區(qū)域形成負(fù)載支承表面，負(fù)載支承表面用于在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到接頭和本體之一時(shí)，傳遞接頭與本體之間的扭矩。因此，通道的形成不與軸線(例如縱向軸線或另一轉(zhuǎn)動(dòng)軸線)正交的路徑的部分以類(lèi)似于“花鍵”等方式作用。因此，非正交部分的表面區(qū)域使得扭矩能夠通過(guò)本體與接頭之間。該箍層用于約束軸向?qū)釉谪?fù)載狀態(tài)下在通道外張開(kāi)，包括在本體與接頭之間的扭矩的傳遞過(guò)程中和軸向負(fù)載過(guò)程中。至少一些通道的路徑可沿非線性構(gòu)造延伸。因此，至少一些通道可具有例如正弦曲線、大致方波或鋸齒波構(gòu)造。這種構(gòu)造通常致使具有不與接頭的軸線正交的多個(gè)部分的通道。該通道可包括多個(gè)部分，這些多個(gè)部分各自布置成形成不與接頭的軸線正交的路徑。相對(duì)于僅具有不與接頭的軸線正交的單個(gè)部分的設(shè)備，各布置成形成不與接頭的軸線正交的路徑的多個(gè)部分可改善設(shè)備的扭矩傳遞特性。該通道可環(huán)繞接頭的配合部分的周界表面。至少一些通道可具有布置成對(duì)施加于設(shè)備的軸向力起作用的平坦側(cè)壁。該設(shè)備還可包括套環(huán)，該套環(huán)布置成機(jī)械聯(lián)接到接頭以包圍本體的相鄰于通道的部分。 至少一些通道可具有彎曲的橫截面。因此，在某些實(shí)施例中，通道不形成任何會(huì)至少本體與接頭之間的接合處應(yīng)力集中的銳邊。該設(shè)備可包括多個(gè)分離通道。該通道可以基本彼此相同。該接頭可包括非復(fù)合部分。該軸向?qū)涌砂◤?fù)合材料。該箍層可包括復(fù)合材料。
因此，設(shè)備的本體可由復(fù)合材料形成，在很多情況中，相對(duì)于諸如金屬的非復(fù)合材料，該復(fù)合材料傾向于更輕并具有其它優(yōu)秀性能。但是，該接頭可由諸如金屬的非復(fù)合成分形成，其具有對(duì)于正在討論的部件比復(fù)合材料有利的性能。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供有包括連接到本體的接頭的設(shè)備的方法，該方法包括步驟提供具有配合部分和軸線的接頭，該配合部分包括形成入其周界表面的通道，其中，該通道布置成使得至少一些通道形成不與接頭的軸線正交的路徑；以及形成本體，本體的形成通過(guò)圍繞接頭的配合部分的至少一些周界表面設(shè)置軸向?qū)?；以及圍繞對(duì)應(yīng)于至少一些通道的位置處的軸向?qū)釉O(shè)置箍層，從而將至少一些軸向?qū)油迫胪ǖ赖囊徊糠?，使得通道的至少一些表面區(qū)域形成負(fù)載支承表面，負(fù)載支承表面用于在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到接頭和本體之一時(shí)傳遞接頭與本體之間的扭矩。該方法可還可包括分別設(shè)置交替軸向?qū)雍凸繉?，直到本體具有大致圓筒形構(gòu)造的步驟。該方法可包括設(shè)置圍繞至少一些周界表面的另一軸向?qū)拥牟襟E。設(shè)置軸向?qū)拥牟襟E或各步驟可包括編織軸向?qū)?。設(shè)置箍層的步驟或各步驟可包括細(xì)絲纏繞箍層。現(xiàn)將參照附圖僅以非限制性示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖中

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的局部縱向截面，該設(shè)備包括連接至本體的端部接頭；圖加和2b示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備的端部接頭的立體圖；以及圖3示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的設(shè)備的局部縱向截面，該設(shè)備包括連接至本體的端部接頭。圖1概觀地示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備10的局部縱向剖視圖。設(shè)備10包括連接至非復(fù)合端部接頭12的復(fù)合本體14。端部接頭12呈大致圓筒形形狀，包括直徑縮窄以形成配合部分12b的肩部12a。在該實(shí)施例中，配合部分12b包括多個(gè)通道18。每個(gè)通道18由峰部19分開(kāi)。端部接頭12是中空的，限定可布置成接納螺釘或其它連接或固定裝置的盲孔13。本體14與端部接頭12機(jī)械互鎖。參照?qǐng)D加和2b，示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的設(shè)備的端部接頭12的實(shí)例。端部接頭12呈大致圓筒形形狀并具有縱向軸線L。在某些實(shí)施例中，縱向軸線L可由轉(zhuǎn)動(dòng)軸線代替。多個(gè)通道18繞端部接頭12的側(cè)壁周界延伸。各通道18布置成各自限定不與縱向軸線L正交的至少一部分。所示實(shí)例中，端部接頭12的配合部分12b包括多個(gè)離散的通道，每個(gè)離散的通道圍繞端部接頭12的周界遵循非直線路徑、即非圓形路徑。更具體來(lái)說(shuō)，通道具有繞端部接頭12的周向側(cè)壁的大致正弦曲線路徑。在該實(shí)例中，每個(gè)通道18與每個(gè)其它通道相同，但不是必須這樣。相鄰?fù)ǖ烙刹奂箙^(qū)域19分隔，槽脊區(qū)域19可采用任何合適的構(gòu)造。每個(gè)通道18具有彎曲的橫截面，這可減少結(jié)合處的應(yīng)力集中，如下面參考圖1所述的。由于圍繞端部接頭12的周界的通道的非正交部分，通道布置成使得每個(gè)通道18的至少一些表面區(qū)域形成槽脊支承表面，該槽脊支承表面在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到端部接頭12和復(fù)合本體14之一時(shí)用于傳遞端部接頭12與連接到端部接頭的復(fù)合本體14之間的扭矩。這是因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)力繞縱向軸線施加到端部接頭或本體時(shí)，布置成與縱向軸線不正交的通道的表面區(qū)域以類(lèi)似于“花鍵”的方式作用，由此促進(jìn)扭矩通過(guò)復(fù)合部件與非復(fù)合部件之間。
5
應(yīng)注意，端部接頭不限于所示構(gòu)造，而在其它實(shí)施例中可具有任何合適的形狀，包括以任何合適構(gòu)造布置的一個(gè)或多個(gè)通道，使得通道的至少一部分沿相對(duì)于端部接頭的縱向軸線和/或轉(zhuǎn)動(dòng)方向不正交的方向延伸。替代的通道布置的實(shí)例的非窮盡列舉可以是螺旋通道、一個(gè)或多個(gè)非線性通道、諸如圍繞端部接頭的周界延伸的大致鋸齒狀或方波狀通道。如果設(shè)置螺旋通道，則其可構(gòu)造成使得剪應(yīng)力沿其路徑變化以幫助扭矩傳遞。通道的路徑不形成銳邊是有利的，因?yàn)樵谀承?shí)施例中，這會(huì)使應(yīng)力集中最小化。如果配合部分 12b的縱向截面的構(gòu)造類(lèi)似正弦曲線，使得通道的連續(xù)形成光滑的“波”樣式，則是有利的， 在某些實(shí)施例中，這相對(duì)于具有銳邊的配合部分可減少接合處的應(yīng)力集中。應(yīng)注意，通道的數(shù)量、側(cè)輪廓的角度以及通道的基部半徑和/或通道的路徑構(gòu)造可由所要承載的軸向負(fù)載和/或所要傳遞的扭矩水平來(lái)確定。此外，通道不必須完全圍繞端部接頭的周界延伸。將理解的是，端部接頭不必須是中空的且可由任何合適材料形成，非限制性實(shí)例有金屬、塑料寸。回到參照?qǐng)D1，本體14形成復(fù)合材料，例如圍繞端部接頭12設(shè)置諸如纖維的加強(qiáng)材料，纖維與諸如樹(shù)脂的材料粘接。復(fù)合材料是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的且因此下文將不詳細(xì)描述。本體包括圍繞端部接頭12的配合部分12b設(shè)置的第一軸向?qū)?0。第一軸向?qū)?0 遠(yuǎn)離端部接頭12軸向延伸以形成第一細(xì)長(zhǎng)本體層。所示實(shí)例中的軸向?qū)佑扇S編織復(fù)合物制成，但是也可使用任何合適的編織復(fù)合物。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，三軸編織復(fù)合物可以由以三個(gè)不同角度布置的碳纖維“趾部”形成。第一組趾部大致沿本體的軸向方向延伸。第二和第三組各自以相對(duì)于軸向趾部以正角度和負(fù)角度(例如+/-30° )延伸。在對(duì)應(yīng)于通道18的位置處圍繞第一軸向?qū)?0設(shè)置第一箍層30。在該實(shí)例中，箍層包括在對(duì)應(yīng)于通道的位置處圍繞軸向?qū)影奶祭w維趾部。第一箍層30用于將第一軸向?qū)?0的各部分推入通道18。如可從圖1看到的，箍層的帶的橫截面是不均勻的，其中，朝向通道中心的橫截面比其邊緣附近的橫截面深。通過(guò)將第一軸向?qū)?0推入或拉入通道18 (如在箍層的形成過(guò)程中出現(xiàn)的)，設(shè)備10布置成在施加這種負(fù)載時(shí)由于通道的形成負(fù)載支承表面的傾斜側(cè)面而對(duì)軸向負(fù)載起作用，且軸向編織纖維沿徑向方向向外推壓或移位。第一箍層30保持第一軸向?qū)?0在通道18內(nèi)的部分以在施加這種負(fù)載時(shí)抵抗其張開(kāi)，以及在其上方填充一些通道18以減小通道的自由部分的深度，一旦已經(jīng)建立多個(gè)交替層，則這可獲得本體14的平坦外表面輪廓。圍繞端部接頭12的配合部分12b的周界設(shè)置多個(gè)交替軸向?qū)?0、22、24、26、28和箍層30、32、34、36以形成細(xì)長(zhǎng)復(fù)合本體14。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的設(shè)備100，包括連接到本體的端部接頭。在該實(shí)施例中，端部接頭12包括單個(gè)通道18，通道18具有布置成對(duì)施加到設(shè)備100的壓縮軸向力起作用的平坦側(cè)壁18a。通道18的彎曲側(cè)壁被布置成支承施加到設(shè)備100的拉伸軸向力。如同參照?qǐng)D1描述的實(shí)施例，圍繞端部接頭12的配合部分12b建立軸向?qū)雍凸繉?20、22、24、沈、30、32、34、36的一系列交替層。套環(huán)38裝配在配合部分1 上方，從而幫助將本體14的錨固部分保持在通道18內(nèi)。套環(huán)用螺紋固定。但是，可用任何合適的手段將套環(huán)38固定到端部接頭12。雖然本實(shí)施例僅示出單個(gè)通道18，套環(huán)38或平坦側(cè)壁的特征可納入具有多個(gè)通道18的端部接頭12。在某些實(shí)施例中，平坦側(cè)壁可因?yàn)閺澢鷤?cè)壁而省略，諸如圖1所示的那樣。
交替軸向?qū)雍凸繉右约把夭淮怪庇诙瞬拷宇^12的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的方向延伸的通道部分的組合在本發(fā)明的某些實(shí)施例中致使能夠傳遞高扭矩以及軸向力的復(fù)合本體與非復(fù)合接頭之間的接合，而沒(méi)有軸向?qū)釉谛纬韶?fù)載支承表面的通道外張開(kāi)?，F(xiàn)將描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成包括連接到本體的端部接頭的設(shè)備的方法。提供包括一個(gè)或多個(gè)通道18的端部接頭12，通道18的至少一部分沿不與端部接頭 12的縱向軸線和/或其預(yù)期的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線正交的路徑延伸。本體14圍繞端部接頭建立。該實(shí)例的方法包括以下步驟。圍繞端部接頭12的配合部分12b并往前沿遠(yuǎn)離肩部12a的方向纏繞第一軸向?qū)?0，從而形成細(xì)長(zhǎng)本體部分14的第一層。軸向?qū)涌赏ㄟ^(guò)任何合適工藝來(lái)形成，例如，通過(guò)布置成纏繞500至600之間的碳纖維趾部以形成三軸編織復(fù)合層的編織機(jī)器。然后圍繞第一軸向?qū)?0在對(duì)應(yīng)于通道18的位置處使用細(xì)絲纏繞工藝?yán)p繞箍層30， 以將碳纖維纏繞成所想要的構(gòu)造。如可從圖1看到的，第一箍層30將第一軸向?qū)?0向下推入通道18。如可理解的，細(xì)絲纏繞工藝包括某些側(cè)向移動(dòng)以產(chǎn)生在每個(gè)箍的中心比兩邊厚的箍層。緊接著第一軸向?qū)?0和第一箍層30，在兩個(gè)第一層20、30上方以與第一軸向?qū)?0相同的方式纏繞第二軸向?qū)?2，從而建立本體14。接下來(lái)，在對(duì)應(yīng)于通道18的位置處圍繞第二軸向?qū)?2纏繞第二箍層32。如所要求地重復(fù)該過(guò)程，從而建立軸向?qū)?0至沈和箍層30至36。一旦纏繞好最后的箍層36，則可纏繞最后的軸向?qū)佑^以形成直側(cè)圓筒形本體14。一旦纖維趾部已經(jīng)被纏繞入相應(yīng)層，則可用樹(shù)脂灌注，例如，通過(guò)真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑(VARTM)工藝。但是，可使用任何合適的方法將樹(shù)脂引入纖維以形成復(fù)合部件。在某些實(shí)施例中，可在端部接頭與一個(gè)或多個(gè)復(fù)合層之間提供粘性層。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的設(shè)備可用作高負(fù)載的結(jié)構(gòu)傳遞，諸如汽車(chē)支撐軸、飛機(jī)起落架中的部件等。
權(quán)利要求
1.包括連接到本體的接頭的設(shè)備，所述接頭具有配合部分和軸線，所述配合部分包括形成入其周界表面的通道，所述本體包括軸向?qū)雍凸繉?，所述軸向?qū)訃@端部接頭的配合部分的至少一些周界表面設(shè)置，所述箍層圍繞對(duì)應(yīng)于至少一些通道的位置處的所述軸向?qū)釉O(shè)置，從而將至少一些軸向?qū)油迫胨鐾ǖ赖囊徊糠?，其中，所述通道布置成使得至少一些通道形成不與所述接頭的所述軸線正交的路徑，使得所述通道的至少一些表面區(qū)域形成負(fù)載支承表面，所述負(fù)載支承表面用于在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到所述接頭和所述本體之一時(shí)，傳遞所述接頭與本體之間的扭矩。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述至少一些通道的路徑沿非線性構(gòu)造延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述通道包括多個(gè)部分，所述多個(gè)部分各自布置成形成不與所述接頭的所述軸線正交的路徑。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述通道環(huán)繞所述接頭的所述配合部分的周界表面。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，至少一些通道具有布置成對(duì)施加于所述設(shè)備的軸向力起作用的平坦側(cè)壁。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，還包括套環(huán)，所述套環(huán)布置成機(jī)械聯(lián)接到所述接頭以包圍所述本體的相鄰于所述通道的部分。
7.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，至少一些通道具有彎曲的橫截面。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，包括多個(gè)分離的通道。
9.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述各通道基本彼此相同。
10.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，包括多個(gè)軸向?qū)雍投鄠€(gè)箍層。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述箍層設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)所述通道內(nèi)。
12.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述接頭包括非復(fù)合部分。
13.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述軸向?qū)影◤?fù)合材料。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于，所述軸向?qū)影ㄈS編織復(fù)合材料。
15.如任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述箍層包括復(fù)合材料。
16.一種基本上如本文中參照附圖所述的設(shè)備。
17.一種形成包括連接到本體的接頭的設(shè)備的方法，所述方法包括以下步驟提供具有配合部分和軸線的接頭，所述配合部分包括形成入其周界表面的通道，其中， 所述通道布置成使得至少一些通道形成不與所述接頭的所述軸線正交的路徑；以及形成主體，通過(guò)圍繞所述接頭的所述配合部分的至少一些周界表面設(shè)置軸向?qū)?；以及圍繞對(duì)應(yīng)于至少一些通道的位置處的所述軸向?qū)釉O(shè)置箍層，從而將至少一些軸向?qū)油迫胨鐾ǖ赖囊徊糠?，使得所述通道的至少一些表面區(qū)域形成負(fù)載支承表面，所述負(fù)載支承表面用于在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到所述接頭和所述本體之一時(shí)傳遞所述接頭與所述本體之間的扭矩。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，包括分別設(shè)置交替軸向?qū)雍凸繉又钡剿霰倔w具有大致圓筒形構(gòu)造的另一步驟。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，包括設(shè)置圍繞至少一些周界表面的另一軸向?qū)拥牟襟E。
20.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，設(shè)置軸向?qū)拥牟襟E或各步驟包括編織軸向?qū)印?br> 21.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，設(shè)置箍層的步驟或各步驟可包括細(xì)絲纏繞箍層。
22.如任一前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，包括用樹(shù)脂灌注所設(shè)置的軸向?qū)雍凸繉拥牟襟E。
23.—種基本上如本文中參照附圖所述的方法。
全文摘要
包括連接到本體(14)的接頭(12)的產(chǎn)品(10)。接頭(12)具有配合部分(12b)和軸線，配合部分包括形成入其周界表面的通道(18)。本體(14)包括圍繞端部接頭(12)的配合部分(12b)的至少一些周界表面設(shè)置的軸向?qū)?20)和圍繞軸向?qū)?20)在對(duì)應(yīng)于至少一些通道(IS)的位置處設(shè)置、從而將至少一些軸向?qū)?20)推入通道(18)的一部分的箍層(30)。通道(18)布置成使得至少一些通道形成不與接頭(2)的軸線正交的路徑，使得通道(18)的至少一些表面區(qū)域形成用于在轉(zhuǎn)動(dòng)力施加到接頭和本體之一時(shí)，傳遞接頭(12)與本體(14)之間的扭矩的負(fù)載支承表面。
文檔編號(hào)B29C70/86GK102548742SQ201080038321
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者A·史密斯, D·邦德, P·特格布里奇, P·鄧?yán)锞S, R·梅森 申請(qǐng)人:梅西耶-道提有限公司, 梅西耶-道提股份有限公司