接頭組件及其組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種接頭組件。所述接頭組件包括第一部件和第二部件，第二部件包括第一部分以及多個從其延伸的用于將所述第二部件連接所述到所述第一部件的彈性構件。當將所述第二部件連接所述到所述第一部件時，所述多個彈性構件沿預定方向預加載并且經(jīng)配置沿與預定方向相反的方向彎曲。
【專利說明】接頭組件及其組裝方法

【技術領域】
[0001]本公開內(nèi)容的領域一般地涉及連接機構，并且更具體地，涉及可用于將部件粘結在一起的預加載、防剝離接頭。

【背景技術】
[0002]至少一些已知的飛機部件可以由非金屬復合材料如碳纖維增強聚合物(CFRP)的多層疊層結構制成。復合材料通常具有高強度-重量比，并且可以以各種形狀和尺寸形成。為減少飛機的重量，復合材料可以與金屬材料結合使用，如鋁、鈦和/或鋼。減少整體重量通常有助于增加飛機的燃料效率。
[0003]一種制造復合部件的已知的方法是使用熱壓罐成型工藝。熱壓罐成型通常包括預浸潰具有樹脂的復合增強材料、將層形成所需部件的形狀，并將所需部件放置在熱壓罐中。提高熱壓罐內(nèi)的溫度和/或壓力固化樹脂，以提供支持，以便增強材料，并且確保維持所需的形狀。然而，熱壓罐通常需要大的資本投資，需要大的物理空間，并且操作昂貴。
[0004]由復合材料制成的至少一些已知的飛機部件可以與粘合劑材料粘結在一起。雖然粘合劑材料在將部件粘結在一起方面通常是有效的，但在飛機的使用壽命期間可發(fā)生脫膠。例如，長時間使用飛機后可發(fā)生脫膠和/或當在飛行過程中異物撞擊材料時可導致脫膠。在例行維護期間這種脫膠難以檢測，并且難以經(jīng)由目視檢查來檢測。
[0005]至少一些已知的無損檢測(NDI)技術可以用來確定在組件中的部件之間的脫膠。例如，NDI技術可以包括超聲波檢查、熱成像檢查，和/或用錘子敲擊的檢查。然而，已知的NDI技術一般無法檢測到在粘結不良和/或零強度粘結(即“吻接”)中的脫膠，而無需沿粘結線產(chǎn)生間斷，以有助于檢測。這種檢測困難可限制在某些應用中粘結不良和零強度粘結的使用。進一步地，已知的NDI技術是耗時、勞動密集，并且實施昂貴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一個方面，提供一種接頭組件。所述接頭組件包括第一部件和第二部件，第二部件包括第一部分以及從那里延伸的多個彈性構件，多個彈性構件經(jīng)配置當將所述第二部件連接所述到所述第一部件時彎曲。所述多個彈性構件有助于限制所述邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
[0007]在另一個方面，提供一種機身組件。所述機身組件包括第一桶段，其包括從第一端延伸到第二端的主體部分，以及第二桶段，其包括從第一端延伸到第二端的主體部分以及從所述第一端和所述第二端的至少一個延伸并且經(jīng)配置當將第二桶段連接到第一桶段時彎曲的多個彈性構件。所述多個彈性構件有助于限制所述邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
[0008]在又一個方面，提供一種組裝接頭的方法。所述方法包括提供第一部件，其包括第一部分和多個從其延伸的彈性構件，以及將所述多個彈性構件連接到第二部件。所述多個彈性構件有助于限制所述邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
[0009]進一步地，本公開包括根據(jù)以下條款的多個實施例:
[0010]第I條.一種機身組件，其包括:
[0011]第一桶段，其包括從第一端延伸到第二端的主體部分；以及
[0012]第二桶段，其包括從第一端延伸到第二端的主體部分以及從所述第一端和所述第二端的至少一個延伸并且經(jīng)配置當將第二桶段連接到第一桶段時彎曲的多個彈性構件，其中所述多個彈性構件有助于限制所述邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
[0013]第2條.根據(jù)條款I所述的組件，其中所述第一桶段包括經(jīng)配置與所述多個彈性構件匹配的粘結表面。
[0014]第3條.根據(jù)條款I所述的組件，其中所述多個彈性構件由復合材料制成。
[0015]第4條.根據(jù)條款I所述的組件，其中所述多個彈性構件是漸細的，以有助于提高到所述第一桶段和所述第二桶段之間限定的接頭的逐步載荷過渡。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是不例性飛機生廣和使用方法的流程圖。
[0017]圖2是示例性飛機的方框圖。
[0018]圖3是示例性機身組件的透視圖。
[0019]圖4是可在組裝在圖3所示的機身組件中使用的示例性接頭組件的截面透視圖。
[0020]圖5是圖4中所示的接頭組件的分解圖。
[0021]圖6是在圖5中所示的接頭組件的橫截面圖。
[0022]圖7是可在組裝在圖3所示的機身組件中使用的可選接頭組件的分解圖。
[0023]圖8是圖7中所示的接頭組件的橫截面圖。

【具體實施方式】
[0024]本公開的實施方式涉及可以用于將部件連接在一起的組件和方法。更具體地，部件可以用粘合劑粘結在一起，并且可以包括有助于改進所述部件之間的粘結線控制和/或確?？梢匝夭考g產(chǎn)生的接頭容易地檢測潛在的脫膠位置的特征。在示例性實施方式中，部件中的至少一個包括第一部分和多個從其延伸以與另一個部件連接的彈性構件。彈性構件沿預定方向被預加載并且當連接到其他元件時在預定方向上彎曲。此外，彈性構件是彼此分開的，以有助于限制從沿接頭擴展的邊緣脫膠。
[0025]參考附圖，本公開的實施方式可以在飛機制造和使用方法100 (在圖1中示出)的上下文中并通過飛機102(圖2中示出)進行說明。在預生產(chǎn)期間，包括飛機102的規(guī)格和設計104數(shù)據(jù)可在制造過程中使用，并且與機體相關聯(lián)的其他材料可以被采購106。在生產(chǎn)過程中，在飛機102進入其認證和交付過程112之前，進行飛機102的部件和分組件制造108和系統(tǒng)集成110。一旦機體認證成功滿足和完成，飛機102可投入使用114。在由客戶使用中，飛機102安排周期性的、常規(guī)的以及定期維修和維護116，其包括例如任何修改、重新配置和/或整修。
[0026]與飛機制造和/或維護100相關聯(lián)的每個部分和過程可以由系統(tǒng)集成商，第三方和/或操作者(例如，客戶)執(zhí)行或完成。針對本說明書的目的，系統(tǒng)集成商可包括但不限于任何數(shù)量的飛機制造商和主系統(tǒng)分包商；第三方可包括但不限于任何數(shù)量的商戶、分包商和供應商；并且操作者可以是航空公司、租賃公司、軍事實體、服務組織等。
[0027]如圖2所示，通過方法100制造的飛機102可包括具有多個系統(tǒng)120和內(nèi)部122的機體118。高級系統(tǒng)120的示例包括推進系統(tǒng)124、電氣系統(tǒng)126、液壓系統(tǒng)128和/或環(huán)境系統(tǒng)130中的一個或更多?？梢园ㄈ魏螖?shù)量的其他系統(tǒng)。雖然示出飛機的示例，但是本發(fā)明的原理可以應用到非航空工業(yè)，如汽車工業(yè)。
[0028]本文體現(xiàn)的裝置和方法可以在方法100的各階段的任何一個或更多期間采用。例如，對應于部件生產(chǎn)過程108的部件或子組件可以以類似于飛機102使用時生產(chǎn)的部件或子組件的方法制作或制造。此外，一個或更多裝置的實現(xiàn)方式、方法的實現(xiàn)，或者它們的組合可以在生產(chǎn)階段108和110期間利用，例如，通過顯著加快飛機102的組裝，和/或減少飛機102的組裝成本。同樣地，一個或更多裝置的實現(xiàn)方式、方法的實現(xiàn)，或者它們的組合可在飛機102維護或維修期間利用，例如，在定期維修和維護116期間。
[0029]圖3是示例性機身組件200的透視圖。在該示例性實施例中，機身組件200包括第一桶段210和第二桶段220。第一桶段210包括從第一端214延伸至第二端216的主體212，并且第二桶段220包括從第一端224延伸至第二端226的主體222。在該示例性實施例中，第一桶段210的第二端216和第二桶段220的第二端226在位于其間的接頭230連接在一起。
[0030]圖4是可在組裝機身組件200 (在圖3所示)中使用的示例性接頭組件300的截面透視圖，圖5是接頭組件300的分解圖，并且圖6是接頭組件300的橫截面圖。在示例性實施方式中，接頭組件300包括第一部件310和連接到第一部件310的第二部件320。更具體地，第一部件310和第二部件320由在位于其間的接頭330處的粘結材料層340粘結在一起。第一部件310和第二部件320可以用使接頭組件300能夠如本文所描述而起作用的任何粘合劑材料粘結。進一步地，在示例性實施方式中，第二部件320包括粘結表面328，用于接收在其上的粘合劑層340。
[0031]在示例性實施方式中，第一部件310包括第一部分312和延伸到第一部件310的邊緣316的多個彈性構件314，并且第二部件320可以具有與第一部件310互補的基本類似的配置。因此，在示例性實施方式中，第二部件320還包括第一部分322和延伸到第二部件320的邊緣326的多個彈性構件324。雖然第一部件310將在本文更詳細地描述，但應理解的是，相同的描述可應用于第二部件320。
[0032]在示例性實施方式中，第一部件310和第二部件320沿接頭330連接到一起。更具體地，粘合劑層340在第一部件310和第二部件320之間至少部分地延伸以將第一部件310和第二部件320連接在一起。進一步地，第一部分312具有基本均勻的厚度Tl并且第一部件310是漸細的，以從第一部分312到邊緣316具有減小的厚度。因為第一部件310和第二部件320基本相似，并且彼此互補，接頭組件300沿接頭330具有基本均勻的厚度。例如，在示例性實施方式中，接頭330具有基本上類似于厚度Tl的厚度T2。因此，將第一部件310的厚度逐漸變細有助于在長度方向350提高到接頭330的逐步載荷過渡。
[0033]在一些實施方式中，彈性構件314從第一部分312延伸以連接到第二部件320。更具體地，彈性構件314從第一部分312延伸以與在第二部件320上限定的粘結表面328配對，并且粘合劑層340將彈性構件314連接到粘結表面328。進一步地，相鄰的彈性構件314通過在其間限定的狹縫332和孔334隔開。通過限制邊緣脫膠延伸超出每個彈性構件314，狹縫332和孔334有助于沿接頭330增加脫膠隔離能力。更具體地，在示例性實施方式中，每個彈性構件314通過將狹縫332到延伸第一部件310的邊緣316從相鄰的彈性構件314隔離。隔離彈性構件314有助于在橫向方向352從沿接頭330擴展限制脫膠的增長。隔離彈性構件314還確保每個彈性構件314彌補第二部件320的粘結表面328的不均勻和/或變形。
[0034]在一些實施方式中，彈性構件314有助于沿接頭330提供平滑載荷過渡和降低的應力狀態(tài)。例如，在彈性構件314中的軸向載荷可以在縱向方向350延伸，并且在彈性構件314中的離軸載荷可以在橫向方向352延伸。分割彈性構件314可導致彈性構件314難以處理沿接頭330的離軸載荷。因此，因為在彈性構件314的改進的載荷過渡和低應力狀態(tài)，更強有力的粘結沿接頭330形成。
[0035]彈性構件314可以由使接頭組件300能夠如本文描述的起作用的任何材料制成。示例性材料包括，但不限于，復合材料如碳纖維增強復合材料(CFRP)。進一步地，彈性構件314在連接到第二部件320之前在預定方向上預加載。更具體地，彈性構件314在朝向第二部件320或者遠離第二部件320的預定的方向上預加載。當?shù)谝徊考?10和第二部件320連接在一起時，彈性構件314然后可沿與預定方向相反的方向彎曲。
[0036]在一個實施方式中，彈性構件314在連接到第二部件320之前沿預定方向354被預加載。更具體地，彈性構件314彎向在預定方向354預加載的第二部件320。當?shù)谝徊考?10和第二部件320連接在一起時，彈性構件314然后可以沿與預定方向354相反的方向356遠離第二部件320彎曲。因此，在相反方向314的彎曲彈性構件314限定張力的表面336和與第一部件310上的張力表面336相對的壓力表面338。張力表面336可以然后通過粘合劑層340連接到第二部件320。
[0037]在一個實施方式中，彈性構件314可以有助于減少施加至彈性構件314的載荷，其是沿接頭330完成充分粘結所必須的且/或可有助于沿接頭330提高粘結線控制。例如，在一個實施方式中，通過預加載的彈性構件314提供的額外的載荷可以使第一部件310和第二部件320在不使用熱壓罐(未示出)的情況下粘結。更具體地，粘合劑層340可應用到粘結表面328，彈性構件314可以定向使得張力表面336連接到粘合劑層340，并且當粘合劑層340固化時機械夾具(未示出)可用來保持彈性構件314在適當位置。在一個實施方式中，粘合劑層340可在升高的溫度下并在預定的持續(xù)時間在烘箱中(未示出)固化。因此，通過機械夾具和彈性構件314的預加載所提供的綜合載荷可使第一部件310和第二部件320沒有與熱壓罐成型工藝相關的額外的壓力和/或成本。
[0038]圖7是可在組裝機身組件200(圖3所示)中使用的可選接頭組件400的分解圖，并且圖8是接頭組件400的橫截面圖。在示例性實施方式中，彈性構件314在連接到第二部件320之前在預定的方向364預加載。更具體地，彈性構件314彎離第二部件320以在預定方向364預加載。當?shù)谝徊考?10和第二部件320連接在一起時，彈性構件314然后可以在與預定方向364相反的方向366彎向第二部件320。因此，在相反方向366的彎曲彈性構件314定義壓力表面338和相對于第一部件310上的壓力表面338的張力表面336。壓力表面338然后可以通過粘合劑層340連接到第二部件320。
[0039]在一個實施方式中，彈性構件314有助于確定沿接頭330在第一部件310和第二部件320之間的脫膠的位置。例如，脫膠可作為長時間使用粘合劑層340和/或由異物(未示出)撞擊的結果而發(fā)生。因為彈性構件314沿預定方向被預加載364，沿接頭330的脫膠可導致一個或更多彈性構件314脫離，并沿預定方向364彎曲遠離第二部件320。同樣地，從第二部件320脫離的彈性構件314可提供沿接頭330局部脫膠的視覺指示和/或可以用非破壞性成像技術確保脫膠檢測。
[0040]本文描述的組件和方法使組件以有效的方式連接在一起。更具體地，本文描述的組件包括多個從一個部件延伸以連接到另一個部件的彈性構件。例如，彈性構件沿有助于增加在其間限定的接頭的粘結載荷的預定方向預加載。此外，遠離其他部件預加載彈性構件使脫膠的位置可以容易地沿接頭確定。因此，彈性構件用改進的粘結線的控制有助于部件連接在一起，并且實現(xiàn)簡化的粘結工藝，使得脫膠的位置容易地沿接頭確定。
[0041]本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領域的技術人員能夠實施本發(fā)明，其包括制作和使用任何設備或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的專利范圍由權利要求限定，并且可包括可以由本領域技術人員想到的其他實例。如果它們具有不與權利要求的字面語言不同的結構元件，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等效結構元件，這些其他實例旨在在權利要求的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種接頭組件，其包括: 第一部件；以及 第二部件，其包括第一部分以及從其延伸的多個彈性構件，所述多個彈性構件被配置為當將所述第二部件連接到所述第一部件時彎曲，其中所述多個彈性構件有助于限制邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述多個彈性構件中的至少一些向具有減小的厚度的所述第二部分的尖端漸細。
3.根據(jù)前述任一項權利要求所述的組件，其中所述第一部件和所述第二部件均是漸細的，使得在所述第一部件和第二部件之間限定的接頭以大致均勻的厚度形成。
4.根據(jù)前述任一項權利要求所述的組件，其中所述多個彈性構件沿預定方向被預加載，并且被配置為當將所述第二部件連接到所述第一部件時沿與所述預定方向相反的方向彎曲。
5.根據(jù)權利要求4所述的組件，其中所述多個彈性構件彎向所述第一部件以便沿所述預定方向被預加載。
6.根據(jù)權利要求5所述的組件，其中所述多個彈性構件沿與所述預定方向相反的所述方向彎曲以應用張力到所述第一部件。
7.根據(jù)權利要求4所述的組件，其中所述多個彈性構件遠離所述第一部件彎曲以沿所述預定方向被預加載。
8.根據(jù)權利要求7所述的組件，其中所述多個段沿與所述預定方向相反的方向彎曲以應用壓力到所述第一部件。
9.根據(jù)前述任一項權利要求所述的組件，其中所述多個彈性構件由所述多個彈性構件中的相鄰對之間限定的間隙隔開。
10.根據(jù)前述任一項權利要求所述的組件，其中所述多個彈性構件與所述第一部分整體形成。
11.一種組裝接頭的方法，所述方法包括: 提供第一部件，其包括第一部分和從其延伸的多個彈性構件；以及 將所述多個彈性構件連接到第二部件，所述多個彈性構件被配置為當連接到所述第二部件時彎曲，其中所述多個彈性構件有助于限制邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
12.根據(jù)權利要求11所述的方法，其進一步包括沿著預定方向朝向所述第二部件預加載所述多個彈性構件，以有助于改進沿所述多個彈性構件的粘結線控制。
13.根據(jù)權利要求11-12所述的方法，其進一步包括沿遠離所述第二部件的預定方向預加載所述多個彈性構件，以有助于確定在所述多個彈性構件處的脫膠位置。
14.根據(jù)權利要求11-13所述的方法，其中連接所述多個彈性構件包括限定所述多個彈性構件之間的間隙，以有助于限制所述邊緣脫膠延伸超出所述多個彈性構件中的每個。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中限定間隙包括使狹縫延伸到所述第一部件的邊緣，使得所述多個彈性構件彼此隔開。
【文檔編號】F16B11/00GK104210641SQ201410218762
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權日:2013年5月31日
【發(fā)明者】K·H·格里斯, G·喬治遜 申請人:波音公司