專利名稱：復(fù)合連桿制造方法和根據(jù)該方法得到的連桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造復(fù)合連桿的方法。本發(fā)明更特別但不排它地涉及制造可用于航空和航天領(lǐng)域的連桿的方法。本發(fā)明還涉及根據(jù)該方法得到的連桿和涉及用于制造連桿的端接頭。
背景技術(shù)：
眾所周知，連桿是或用于加強(qiáng)或用于傳遞運(yùn)動(dòng)的組成件。通過連桿傳遞的力主要是在連桿端部的阻力矩基礎(chǔ)上的拉張力、壓縮力和彎曲力。在航空領(lǐng)域使用大量連桿?？闪信e出在用于飛行控制、起落架、門開啟的機(jī)構(gòu)等中使用連桿。作為示例，圖I表示帶有非完全的不同的端部固定部件的連桿的整體示意圖；這些固定部件保證連桿固定于這樣的機(jī)構(gòu)連桿應(yīng)傳遞運(yùn)動(dòng)給所述機(jī)構(gòu)或者連桿應(yīng)從所述機(jī)構(gòu)接受運(yùn)動(dòng)或保證機(jī)構(gòu)的固定。連桿是應(yīng)滿足多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的組成件。連桿必須能夠耐受很大的熱變化，連桿承受-55°C到120°C之間振蕩的溫度。連桿還必須具有盡可能高的機(jī)械強(qiáng)度/重量比。為此，連桿應(yīng)是空心設(shè)計(jì)，并且連桿體的中心部分的壁厚比位于端部的部分要薄，如下面將要描述的，端接頭的固定處于所述端部(見圖2)。在最通用的連桿設(shè)計(jì)中，連桿根據(jù)它們的應(yīng)用由鋁或不銹鋼制成。市場(chǎng)上還有復(fù)合材料制的連桿。連桿可以是整體件類型的，如圖3所示。文獻(xiàn)FR 2705610A1中描述了這類連桿的制造方法。所述方法在于將預(yù)浸纖維鋪放在具有與連桿形狀對(duì)應(yīng)的形狀并可取出的芯模上。因而使得到的組合體聚合并同時(shí)在組合體的整個(gè)外表面上施加均勻壓力，最后，在取出芯模后，將連桿加工到需要的尺寸。該方法比較麻煩，并且需要具有復(fù)雜形狀的芯模的存在和芯模的取出。還從文獻(xiàn)GB 2008484A 了解一種制造連桿的方法，其中用纖維增強(qiáng)塑料材料包圍可熔消芯模和每個(gè)終端件的錨固部分(固定部件)，以使得在塑料材料聚合時(shí)，連桿是單體構(gòu)件。可熔消的芯模是薄壁金屬管、膨脹材料管或纖維增強(qiáng)塑料材料薄壁管。在該實(shí)施方式中，對(duì)芯模和聚合層使用不同材料的結(jié)果是使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱膨脹差。這些熱膨脹差將表現(xiàn)為出現(xiàn)裂紋和界面剝離。在管還由有機(jī)基質(zhì)復(fù)合材料制成的情況下，對(duì)芯模和聚合層使用不同的樹脂還表現(xiàn)為污染問題和老化問題。通常地，當(dāng)使用不同材料來制成連桿體時(shí)，通過連桿體截面觀察到不連續(xù)性和孔隙性。還存在帶有附加并粘接于復(fù)合連桿體的金屬端接頭的連桿(見圖4 :連桿體和端接頭分別用陰影線和無陰影線來表示)。這類組裝的缺點(diǎn)是使連桿體變得脆弱。當(dāng)在連桿的金屬端接頭上拉張時(shí)，粘接劑以彈性方式工作并在金屬端接頭與復(fù)合材料制部分之間產(chǎn)生間隙(見圖5(a))。當(dāng)端接頭緊壓在連桿上時(shí)，粘接劑始終以彈性方式工作和導(dǎo)致金屬端接頭與復(fù)合材料制部分之間的壓靠(見圖5(b))。在疲勞周期，該現(xiàn)象將在復(fù)合材料連桿體上產(chǎn)生裂紋，極大地縮短連桿的壽命(見圖5(c))。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的本發(fā)明的目的是提供一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)的方法。更特別的是，本發(fā)明的目的是實(shí)施具有完全均勻的結(jié)構(gòu)、沒有任何孔隙并滿足機(jī)械強(qiáng)度和熱阻標(biāo)準(zhǔn)的連桿。本發(fā)明的目的還在于利 用一種接近傳統(tǒng)方法的方法實(shí)現(xiàn)連桿，但該方法產(chǎn)生低廉的制造成本同時(shí)避免粘合組裝的缺點(diǎn)。本發(fā)明的主要特征元素本發(fā)明涉及制造連桿的方法，連桿包括復(fù)合材料制的連桿體和至少一端接頭，所述端接頭相繼包括第一中空柱形部分、中空錐形部分、和第二中空柱形部分，所述第二中空柱形部分終止于由肩部限定的外徑減小的端部，所述方法相繼包括至少以下步驟a)通過以下子步驟形成內(nèi)體-通過將預(yù)浸纖維纏繞在在轉(zhuǎn)動(dòng)的第一芯模上來制備管，所述管的壁厚等于肩部的高度，并且管的外徑等于第二中空柱形部分的最大外徑；-使管聚合；-從管中取出第一芯模；-將管按長(zhǎng)度切割，并打毛糙管外表面，因而形成內(nèi)體；b)將內(nèi)體的端部附接于每個(gè)端接頭的外徑減小的端部，所述內(nèi)體端部承靠在端接頭的肩部上；c)將第二芯模的第一部分插入到每個(gè)端接頭的第一中空柱形部分中，將驅(qū)動(dòng)鉗夾布置于第二芯模第二部分的自由端部；d)將所述預(yù)浸纖維纏繞在由內(nèi)體、端接頭和不帶鉗夾的第二芯模第二部分所形成的組合體的外表面上，因而所述纖維形成外體；e)取出鉗夾后，使內(nèi)體和外體聚合以形成聚合單體；f)取出第二芯模，并將聚合單體切割到所需長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的一些特殊實(shí)施方式，該方法包括以下特征的至少一個(gè)或至少一種適
當(dāng)組合-在步驟a)和d)纏繞的預(yù)浸纖維相同，即它們包括相同的樹脂和相同的纖維，并且預(yù)浸纖維是連續(xù)的；-第一中空柱形部分的內(nèi)徑基本恒定；-第一中空柱形部分的外徑基本恒定，并且中空錐形部分的壁厚朝向第二中空柱形部分變?。?第一中空柱形部分的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸變小，最后重新擴(kuò)大，以便處于中空錐形部分外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分的壁厚朝向第二中空柱形部分變??；-第一中空柱形部分的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于中空錐形部分外表面的連續(xù)性中，所述中空錐形部分朝向第二中空柱形部分?jǐn)U大并且具有非連續(xù)部，中空錐形部分的內(nèi)徑在非連續(xù)部處陡然增加；
-端接頭包括插入件，該插入件包含第一中空柱形部分和部分地包含中空錐形部分直到非連續(xù)部，并且端接頭包括也稱為層的補(bǔ)充部分，該補(bǔ)充部分包含中空錐形部分的其余部分和第二中空柱形部分；-該方法包括制造所述端接頭的至少四個(gè)補(bǔ)充步驟，這些補(bǔ)充步驟在實(shí)施所述連桿制造方法的步驟b)之前實(shí)施并且如下I)制備插入件；2)將插入件安裝在第三芯模上，第三芯模相繼包括形狀與端接頭第一中空柱形部分互補(bǔ)的第一柱形部分、形狀與插入件中空錐形部分互補(bǔ)的第一錐形部分、高度基本等于在插入件中空錐形部分自由端部處的插 入件壁厚的擋臺(tái)部、和朝向第二柱形部分?jǐn)U張的第二錐形部分，第三芯模的所述第一柱形部分插入在端接頭的第一中空柱形部分中并且插入件的所述端部承靠在擋臺(tái)部上；3)將一層或多層所述預(yù)浸纖維圍繞第三芯模的第二柱形部分及第二錐形部分、和在非連續(xù)部處部分圍繞插入件進(jìn)行纏繞；4)使預(yù)浸纖維在爐中聚合以形成層，然后取出第三芯模；-在步驟3)與步驟4)之間通過放置鎖緊環(huán)或者優(yōu)選通過在聚合步驟4)之后進(jìn)行加工來形成肩部；-插入件為金屬的；-預(yù)浸纖維與實(shí)施步驟a)和d)所使用的纖維相同，并且層與內(nèi)體和外體在步驟e)聚合在一起以形成聚合單體；-端接頭由金屬、高強(qiáng)塑料材料或碳制成；-纖維為碳纖維；-端接頭第一中空柱形部分的內(nèi)表面帶有連桿固定部件；-固定部件包括內(nèi)螺紋；-插入件的中空錐形部分的自由端部的外徑小于連桿體的內(nèi)徑；-第二芯模的第一部分是柱形，第一部分的直徑基本等于端接頭第一中空柱形部分的內(nèi)徑，并且第二芯模的第二部分為柱形，第二部分的直徑基本等于端接頭第一中空柱形部分的外徑；-在步驟f)將所述聚合單體按長(zhǎng)度切割是通過在每個(gè)端接頭的自由端部處進(jìn)行切割實(shí)現(xiàn)的；-端接頭在其外表面上包括車削條紋。本發(fā)明還涉及包括復(fù)合材料制連桿體和至少一端接頭的連桿，所述端接頭相繼包括第一中空柱形部分、中空錐形部分和第二中空柱形部分，所述第二中空柱形部分終止于由肩部限定的外徑減小的端部，并且所述連桿體包括在端接頭的整個(gè)外表面上緊束端接頭或端接頭插入件的聚合單體。本發(fā)明還涉及端接頭，該端接頭相繼包括第一中空柱形部分、中空錐形部分和第二中空柱形部分，第一中空柱形部分的內(nèi)徑基本恒定，并且所述第二中空柱形部分終止于由肩部限定的外徑減小的端部。根據(jù)本發(fā)明的特殊實(shí)施方式，端接頭包括以下特征的至少一個(gè)或它們的至少一種適當(dāng)組合
-第一中空柱形部分的外徑基本恒定，并且中空錐形部分的壁厚向第二中空柱形部分變薄；-第一中空柱形部分的外徑從它的自由端部起首先恒定，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于中空錐形部分外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分的壁厚朝向第二中空柱形部分變??；-第一中空柱形部分的外徑從它的自由端部起首先恒定，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于中空錐形部分外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分朝向第二中空柱形部分?jǐn)U大并具有非連續(xù)部，中空錐形部分的內(nèi)徑在非連續(xù)部處陡然增加；-端接頭包括插入件和也稱為層的補(bǔ)充部分，所述插入件包含第一中空柱形部分和部分地包含中空錐形部分直到非連續(xù)部， 并且所述補(bǔ)充部分包含中空錐形部分的剩余部分和第二中空柱形部分。


已經(jīng)提到的圖I表示符合現(xiàn)有技術(shù)的帶有不同連桿固定部件的金屬連桿的整體示意圖。已經(jīng)提到的圖2表示符合現(xiàn)有技術(shù)的連桿的縱剖面圖，示出壁厚的變化。已經(jīng)提到的圖3表示符合現(xiàn)有技術(shù)的單體件式連桿的縱剖面圖。已經(jīng)提到的圖4表示符合現(xiàn)有技術(shù)的帶有附加和粘接的端接頭的連桿體的局部縱剖面圖。已經(jīng)提到的圖5示意表示符合現(xiàn)有技術(shù)的帶有附加和粘接的端接頭的連桿體中的拉張應(yīng)力(圖5(a))和壓縮應(yīng)力(圖5(b))以及由此產(chǎn)生的損害(圖5(c))。圖6表示制造根據(jù)本發(fā)明的連桿時(shí)使用的符合第一實(shí)施方式的端接頭的縱剖面圖。圖7表示制造根據(jù)本發(fā)明的連桿時(shí)使用的符合第二實(shí)施方式的端接頭的縱剖面圖。圖8表示制造根據(jù)本發(fā)明的連桿時(shí)使用的符合第三實(shí)施方式的端接頭的縱剖面圖。圖9表示根據(jù)本發(fā)明的具有車削條紋的端接頭的局部縱剖面圖。圖10表示在制造符合第三實(shí)施方式的端接頭時(shí)在步驟I)中形成的插入件的縱剖面圖。圖11表示在制造符合第三實(shí)施方式的端接頭時(shí)在步驟2)將插入件安裝在芯模上的縱剖面圖。圖12表示在制造符合第三實(shí)施方式的端接頭時(shí)的線纏繞步驟3)的縱剖面圖。圖13表示根據(jù)本發(fā)明通過線纏繞(步驟a))形成連桿內(nèi)體的側(cè)視圖。圖14表示在步驟a)得到的連桿內(nèi)體的縱剖面圖。圖15表示端接頭與連桿內(nèi)體組裝(步驟b))的縱剖面圖。圖16表示在連桿制造步驟c)安裝芯模的縱剖面圖。圖17表示在連桿制造步驟c)安裝驅(qū)動(dòng)鉗夾的縱剖面圖。圖18表示在連桿制造步驟d)通過線纏繞形成外體的縱剖面圖。
圖19表示在連桿制造步驟e)中，聚合前(a)和聚合后(b)的組合體的縱剖面圖。圖20表示取出芯模和切割作業(yè)(步驟f))后的最終構(gòu)件(連桿)的縱剖面圖，端接頭根據(jù)第一實(shí)施方式已形成。圖21表示取出芯模和切割作業(yè)(步驟f))后的最終構(gòu)件(連桿)的縱剖面圖，端接頭根據(jù)第三實(shí)施方式已形成。圖22示意表示在帶有符合第一實(shí)施方式的端接頭的根據(jù)本發(fā)明形成的連桿中的壓縮(a)應(yīng)力和拉張(b)應(yīng)力。圖23示意表示帶有符合第二實(shí)施方式的端 接頭的根據(jù)本發(fā)明形成的連桿中的壓縮應(yīng)力(a)和拉張應(yīng)力(b) ο圖例(I)端接頭的第一中空柱形部分(2)內(nèi)螺紋(3)端接頭的中空錐形部分(4)端接頭的第二中空柱形部分(5)端接頭的第二中空柱形部分的具有減小外徑的端部(6)肩部(7)端接頭的中空錐形部分中的非連續(xù)部(8)端接頭的插入件(9)端接頭的補(bǔ)充部分，又稱為層(10)用于制造端接頭的第三芯模(11)芯模的第一柱形部分(12)芯模的第一錐形部分(13)芯模的擋臺(tái)部(14)芯模的第二錐形部分(15)芯模的第二柱形部分(16)預(yù)浸纖維(17)用于制造內(nèi)體的第一芯模(18)內(nèi)體(19)用于制造外體的第二芯模(19a)第二芯模(19)的第一部分(19b)第二芯模(19)的第二部分(20)驅(qū)動(dòng)鉗夾(21)外體(22)聚合單體
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的連桿設(shè)計(jì)處于單體件式連桿與帶有附加和粘接金屬端接頭的連桿之間的正中。在本發(fā)明中，連桿包括復(fù)合材料連桿體和至少一端接頭。連桿可在每端部包括一端接頭，或者可在僅一端部包括一端接頭而在另一端部包括直接嵌在連桿中的軸承。因此，下面的圖作為非限定例子表示在兩端部都包括端接頭的情況下的連桿制造方法。首先描述端接頭和它們的制造方法。然后詳細(xì)描述由端接頭和連桿體構(gòu)成的連桿的制造方法。對(duì)端接頭及其制造方法的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的端接頭優(yōu)選包括三個(gè)不同的實(shí)施方式。但是端接頭可具有對(duì)下面將要描述的連桿制造方法有用的任何其它方式。分別示于圖6-8的符合三個(gè)實(shí)施方式的端接頭共同地都由三個(gè)主要部分構(gòu)成。每個(gè)端接頭均具有第一中空柱形部分1，第一中空柱形 部分I后是中空錐形部分3，中空錐形部分3朝向第二中空柱形部分4擴(kuò)張。端接頭的中空柱形部分意指端接頭包括柱形孔腔。術(shù)語“內(nèi)部”用于表示和柱形孔腔相對(duì)的面，與表示另一面的術(shù)語“外部”相反。第一中空柱形部分I構(gòu)成端接頭與連桿體組裝后的端接頭自由端部，第二中空柱形部分4用于被組裝于連桿體。第一中空柱形部分I在其內(nèi)表面上配有連桿固定部件。在圖6-8所示的例子中，第一中空柱形部分I帶有螺紋(內(nèi)螺紋2)，用以以后接納連桿固定元件。固定元件也可以是端接頭的整體構(gòu)成部分；端接頭可以例如呈叉形(未示出)。根據(jù)端接頭的三個(gè)實(shí)施方式，第二中空柱形部分4終止于由肩部6限定的具有減小外徑的端部5。圖6表不構(gòu)成符合本發(fā)明第一實(shí)施方式的端接頭的不同部分。根據(jù)該實(shí)施方式，第一中空柱形部分I具有的壁厚沿端接頭的縱軸線基本相等，并且中空錐形部分3具有的壁厚朝向第二中空柱形部分4逐漸變薄。圖7所示的符合本發(fā)明第二實(shí)施方式的端接頭的特征在于，第一中空柱形部分I的壁厚沿端接頭的縱軸線變化，同時(shí)始終保持具有基本恒定直徑的柱形孔腔。第一中空柱形部分I的外徑從自由端部出發(fā)首先恒定，然后逐漸減小，再重新擴(kuò)大，以便處于中空錐形部分3的外表面的延續(xù)部中。圖8所示的符合本發(fā)明第三實(shí)施方式的端接頭包括與根據(jù)端接頭的第二實(shí)施方式的第一中空柱形部分基本類似的第一中空柱形部分1，并且包括與根據(jù)第一和第二實(shí)施方式的第二中空柱形部分基本類似的第二中空柱形部分4。根據(jù)第三實(shí)施方式的端接頭的特征在于，中空錐形部分3的壁具有非連續(xù)部7。在錐形部分的非連續(xù)部處和朝錐形部分的增大截面的方向上，錐形部分的內(nèi)徑突然增大。該非連續(xù)部來源于下面將詳細(xì)描述的端接頭制造方法。根據(jù)該第三實(shí)施方式，端接頭包括插入件8，插入件8包含第一中空柱形部分I并部分地包含中空錐形部分3直到非連續(xù)部7，端接頭還包括也稱為層的補(bǔ)充部分9，該補(bǔ)充部分包含中空錐形部分3的剩余部分和第二中空柱形部分4。根據(jù)本發(fā)明，插入件8和層9已經(jīng)在制造端接頭時(shí)相互連在一起。根據(jù)第一和第二實(shí)施方式，端接頭優(yōu)選是金屬的(例如鋁、17-4不銹鋼或鈦)，并以傳統(tǒng)方式進(jìn)行加工；端接頭在其外表面上具有快速進(jìn)給車削時(shí)形成的車削條紋(見圖9)。這些條紋將允許端接頭與連桿增強(qiáng)纖維之間的聯(lián)接。端接頭也可由高強(qiáng)塑料材料、碳或?qū)τ诳紤]應(yīng)用適當(dāng)?shù)钠渌魏尾牧现瞥?。根?jù)端接頭的第三實(shí)施方式，插入件8優(yōu)選是金屬的，層9優(yōu)選是復(fù)合材料制的。該端接頭采用一種包括至少四個(gè)步驟的創(chuàng)新制造方法。在第一步驟I)，制備插入件8，如上所述，該插入件可以是金屬的，或者由適于其使用的任何其它材料形成(見圖10)。插入件的錐形部分3的最大外徑相對(duì)于將來連桿的本體的內(nèi)徑尺寸較小。在圖11所示的第二步驟2)，插入件8安裝在金屬的芯模10上。芯模10包括將插入到插入件的第一中空柱形部分I中的第一柱形部分11，并且芯模10包括形狀與插入件的錐形部分3互補(bǔ)的第一錐形部分12，第一錐形部分12后跟隨插入件8將承靠著的擋臺(tái)部13。擋臺(tái)部13的高度基本等于插入件8的在其端部的壁厚。芯模10在擋臺(tái)部13之后包括第二錐形部分14，第二錐形部分14向第二柱形部分15擴(kuò)張，其形狀與待形成的端接頭的層9互補(bǔ)。 在圖12所示的第三步驟3)，圍繞芯模的第二柱形部分15和第二錐形部分14、和部分地在非連續(xù)部7處圍繞插入件8，通過線纏繞鋪放一層或多層預(yù)浸纖維16。根據(jù)本發(fā)明，預(yù)浸纖維16與形成連桿體時(shí)使用的纖維是相同的，并優(yōu)選為碳纖維。在第四步驟4)，使預(yù)浸纖維16層在爐中聚合以形成層9 ;然后取出芯模10(未示出)。如圖8所示的在最終構(gòu)件上的肩部6通過在聚合前(在步驟3)與步驟4)之間)放置鎖緊環(huán)、或者優(yōu)選在聚合步驟4)后通過傳統(tǒng)加工來實(shí)現(xiàn)。如上所述的方法無區(qū)別地適用于實(shí)現(xiàn)連桿的左端接頭或右端接頭。與根據(jù)第一和第二實(shí)施方式的端接頭類似地，端接頭在其外表面上包括車削條紋。連桿制造方法的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明，連桿由六個(gè)步驟制成。作為示例，帶有符合第一實(shí)施方式的端接頭的連桿的制造方法示于圖13-20。帶有符合第二和第三實(shí)施方式的端接頭的方法是類似的。第一步驟a)在于通過傳統(tǒng)的線纏繞方法形成內(nèi)體，該方法在于基于往復(fù)運(yùn)動(dòng)按給定角度將預(yù)浸纖維16纏繞在光滑芯模17上，如圖13所示。纏繞的纖維優(yōu)選為碳纖維。但是任何其它高強(qiáng)度纖維也可以是適合的。形成厚度等于上述肩部6高度的管。在尺寸計(jì)算的基礎(chǔ)上通過待形成的連桿體的內(nèi)徑確定管的內(nèi)徑，所述尺寸計(jì)算確定管能承受的、在端接頭與管之間的承靠區(qū)處即在肩部處管不會(huì)發(fā)生變形的最大壓縮載荷。然后將管和芯模組合體置于爐中，以使預(yù)浸于纖維中的樹脂聚合和因此使管變硬。聚合后，取出芯模17，將管按長(zhǎng)度切割并打毛糙以得到聯(lián)接表面。這樣得到的內(nèi)體18示于圖14。第二步驟b)在于在內(nèi)體的各端部附加一端接頭。附加的端接頭是分別如圖6-8所示的符合第一、第二或第三實(shí)施方式的端接頭，或者是任何的適當(dāng)形狀的端接頭。內(nèi)體18的端部被附接在具有減小外徑的端部5上并承靠在肩部6上。這樣，內(nèi)體18的外表面延長(zhǎng)端接頭的第二柱形部分4的外表面(見圖15)。在第三步驟c)，將兩個(gè)芯模19分別安裝在端接頭的自由端部(見圖16)。每個(gè)柱形的芯模包括兩個(gè)不同直徑的部分。芯模的第一部分19a包括直徑基本等于端接頭第一中空柱形部分I的內(nèi)徑的柱形體，第二部分1%包括直徑基本等于端接頭第一中空柱形部分I的外徑的柱形體。在安裝過程中，芯模19的第一部分19a被插入端接頭的中空柱形部分I中。然后將驅(qū)動(dòng)鉗夾20置于芯模19的第二部分19b的自由端部(見圖17)。圖18所示的第四步驟d)在于通過線纏繞方法將預(yù)浸纖維16纏繞在由內(nèi)體18、端接頭和芯模的不帶鉗夾的第二部分1%所形成的組合體的外表面上。纖維將形成圍繞該組合體的一層，該層稱為外體21 (見圖19 (a))。為以后形成如下面描述的單體，在該步驟使用的預(yù)浸纖維與在步驟a)使用的預(yù)浸纖維是相同的(相同纖維，相同樹脂)。同樣，為保證線纏繞的連續(xù)性，纖維在步驟a)與d)之間不中斷。第五步驟e)在于在取開驅(qū)動(dòng)鉗夾20后，使組合體聚合。圖19(a)和19(b)分別表示聚合前和聚合后的組合體。聚合后，內(nèi)體18和外體21形成將構(gòu)成連桿體的聚合單體22。在圖8所示的根據(jù)第三實(shí)施方式的端接頭的特殊情況下，由與形成連桿體所使用的預(yù)浸纖維相同的預(yù)浸纖維16構(gòu)成的層9也屬于聚合單體22 的組成部分。在該步驟拆卸鉗夾時(shí)，從卷筒切斷纖維，在最后步驟f)將連桿按長(zhǎng)度加工時(shí)去除聚合單體的包括切斷纖維的部分。在最后步驟f)，取出芯模19，并在端接頭自由端部處切割聚合單體22 (見圖20)。這樣得到的構(gòu)件就形成根據(jù)本發(fā)明的連桿。圖21示出形成有符合第三實(shí)施方式的端接頭的連桿，其中端接頭的層9包含在單體22中。根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)-根據(jù)本發(fā)明，對(duì)步驟a)和d)所使用的預(yù)浸纖維是相同的(相同纖維，相同樹脂)，并且對(duì)于內(nèi)體和外體，線纏繞之間具有連續(xù)性(同一根線)。相同樹脂的使用允許在步驟e)的后烘干時(shí)形成單體，這將消除差別熱膨脹的任何問題。線纏繞的連續(xù)性對(duì)于保證纖維的正確就位和保證100%的自動(dòng)化進(jìn)程是很重要的。另外，單體的制造和線纏繞的連續(xù)性允許獲得沒有任何非連續(xù)性或沒有任何孔隙的產(chǎn)品。-帶有根據(jù)第三實(shí)施方式形成的端接頭的連桿的制造允許減輕連桿重量。一方面這是因?yàn)槎私宇^的一部分是由復(fù)合材料制成的，另一方面是因?yàn)槎私宇^的材料量較少。實(shí)際上，在非連續(xù)部，端接頭的內(nèi)徑增加，換句話說，這對(duì)應(yīng)于材料去除。-與端接頭被接合于連桿體的現(xiàn)有技術(shù)的粘接組裝相反的是，在本發(fā)明中，端接頭是被插入在連桿體內(nèi)。連桿的這種設(shè)計(jì)將允許承接壓縮力。在帶有符合第一實(shí)施方式形成的端接頭的連桿的情況下，圖22(a)中強(qiáng)調(diào)表示的區(qū)域一方面通過端接頭與連桿體之間的聯(lián)接效應(yīng)承力，另一方面通過碳纖維制連桿體與端接頭之間在肩部處的直接承靠承力。在負(fù)荷太大的情況下，只有在肩部處的承靠區(qū)應(yīng)斷裂以允許端接頭移動(dòng)(見小箭頭)。符合第二實(shí)施方式的端接頭的幾何形狀的優(yōu)點(diǎn)是，兩個(gè)區(qū)域而不是一個(gè)區(qū)域會(huì)在超負(fù)荷的情況下應(yīng)斷裂。如圖23(a)中由小箭頭所表示的，具有在肩部處的承靠區(qū)與端接頭第一中空柱形部分的呈縮窄的區(qū)域。這實(shí)際上表明符合第二實(shí)施方式的端接頭的幾何形狀允許承受更大力。根據(jù)本發(fā)明的連桿的設(shè)計(jì)還允許承受拉張力，而無論端接頭的幾何形狀如何。在如圖22(b)中所示的具有根據(jù)第一實(shí)施方式形成的端接頭的連桿的情況下，端接頭通過第一中空柱形部分、錐形部分和部分地通過第二中空柱形部分將拉張力傳遞給連桿體。因此，拉張力直接被傳遞給連桿體。在如圖23(b)中所示的帶有根據(jù)第二實(shí)施方式形成的端接頭的連桿的情況下，端接頭通過錐形部分并部分地通過第二中空柱形部分把拉張力傳遞給連桿體。在交替的拉張-壓縮應(yīng)力的情況下，無論端接頭的幾何形狀如何，端接頭都不能在連桿體內(nèi)移動(dòng)，因此不會(huì)在碳纖維體上產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象和碳纖維體的塑性變形現(xiàn)象。-根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)還在于可以通過傳統(tǒng)的線纏繞方法制造復(fù)雜構(gòu)件，這樣導(dǎo)致低生產(chǎn)成本。好處在于方法實(shí)施和連桿設(shè)計(jì)本 身。
權(quán)利要求
1.連桿制造方法，所述連桿包括復(fù)合材料制連桿體和至少一端接頭，所述端接頭相繼包括第一中空柱形部分(I)、中空錐形部分(3)和第二中空柱形部分(4)，所述第二中空柱形部分(4)終止于由肩部(6)限定的具有減小外徑的端部(5)，所述方法相繼包括至少以下步驟 a)利用以下子步驟制備內(nèi)體(18) -通過將預(yù)浸纖維(16)纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的第一芯模(17)上來制備管，所述管的壁厚等于所述肩部(6)的高度，并且所述管的外徑等于所述第二中空柱形部分(4)的最大外徑； -使管聚合； -從管中取出所述第一芯模(17)； -將管按長(zhǎng)度切割并將管的外表面打毛糙，因而形成所述內(nèi)體(18)； b)將所述內(nèi)體(18)的端部附接于每個(gè)端接頭的具有減小外徑的端部(5)，所述內(nèi)體(18)的所述端部承靠在所述端接頭的肩部(6)上； c)將第二芯模(19)的第一部分(19a)插入每個(gè)端接頭的第一中空柱形部分(I)中，并將驅(qū)動(dòng)鉗夾(20)布置于所述第二芯模(19)的第二部分(19b)的自由端部； d)將所述預(yù)浸纖維(16)纏繞在由所述內(nèi)體(18)、所述端接頭(1、3、4)和所述第二芯模(19)的不帶鉗夾(20)的第二部分(19b)所形成的組合體的外表面上，所述預(yù)浸纖維(16)因而形成外體(21)； e)取出所述驅(qū)動(dòng)鉗夾(20)后，使所述內(nèi)體(18)和所述外體(21)聚合以形成聚合單體(22)； f)取出所述第二芯模(19)，并將所述聚合單體(22)按長(zhǎng)度切割。
2.如權(quán)利要求I所述的連桿制造方法，其特征在于，在步驟a)和d)纏繞的所述預(yù)浸纖維(16)是相同的，即它們包括相同的樹脂和相同的纖維，并且所述預(yù)浸纖維是連續(xù)的。
3.如權(quán)利要求I或2所述的連桿制造方法，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的內(nèi)徑是基本恒定的。
4.如權(quán)利要求3所述的連桿制造方法，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑是基本恒定的；并且，所述中空錐形部分(3)具有朝向所述第二中空柱形部分(4)逐漸變薄的壁厚。
5.如權(quán)利要求3所述的連桿制造方法，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于所述中空錐形部分(3)的外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分(3)具有朝向所述第二中空柱形部分(4)逐漸變薄的壁厚。
6.如權(quán)利要求3所述的連桿制造方法，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于所述中空錐形部分(3)的外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分(3)朝向所述第二中空柱形部分(4)擴(kuò)大并具有非連續(xù)部(7)，所述中空錐形部分(3)的內(nèi)徑在所述非連續(xù)部處突然增大。
7.如權(quán)利要求6所述的連桿制造方法，其特征在于，所述端接頭包括插入件(8)，所述插入件包含所述第一中空柱形部分(I)和部分地包含所述中空錐形部分(3)直到所述非連續(xù)部(7)，并且所述端接頭包括又稱為層的補(bǔ)充部分(9)，所述補(bǔ)充部分包含所述中空錐形部分(3)的剩余部分和所述第二中空柱形部分(4)。
8.如權(quán)利要求7所述的連桿制造方法，其特征在于，所述方法包括用于制造所述端接頭的至少四個(gè)補(bǔ)充步驟，這些補(bǔ)充步驟在實(shí)施所述連桿制造方法的步驟b)之前實(shí)施并且如下 1)制備所述插入件(8)； 2)將所述插入件(8)安裝在第三芯模(10)上，所述第三芯模相繼包括第一柱形部分(11)，其形狀與所述端接頭的第一中空柱形部分(I)互補(bǔ)；第一錐形部分(12)，其形狀與所述插入件的中空錐形部分(3)互補(bǔ)；擋臺(tái)部(13)，其高度基本等于在所述插入件的中空錐形部分(3)的自由端部處的插入件壁厚；和第二錐形部分(14)，其朝向所述第二柱形部分(15)擴(kuò)張，所述第三芯模(10)的所述第一柱形部分(11)插入所述端接頭的第一中空柱形部分(I)中并且所述插入件(8)的端部承靠在所述擋臺(tái)部(13)上； 3)將一層或多層所述預(yù)浸纖維(16)圍繞所述第三芯模(10)的第二柱形部分(15)及第二錐形部分(14)、和在所述非連續(xù)部(7)處部分地圍繞所述插入件(8)進(jìn)行纏繞； 4)在爐中使所述預(yù)浸纖維(16)聚合以形成層(9)，然后取出所述第三芯模(10)；
9.如權(quán)利要求8所述的連桿制造方法，其特征在于，通過在步驟3)與步驟4)之間布置鎖緊環(huán)、或者優(yōu)選地通過在聚合步驟4)后進(jìn)行加工來形成所述肩部(6)。
10.如權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的連桿制造方法，其特征在于，所述插入件(8)是金屬的。
11.如權(quán)利要求8所述的連桿制造方法，其特征在于，所述預(yù)浸纖維(16)與為實(shí)施步驟a)和d)所使用的預(yù)浸纖維是相同的；并且，所述層(9)與所述內(nèi)體(18)和外體(21)在步驟e)聚合在一起以形成聚合單體(22)。
12.如權(quán)利要求4或5所述的連桿制造方法，其特征在于，所述端接頭是由金屬、高強(qiáng)塑料材料或碳制成的。
13.如權(quán)利要求2或11所述的連桿制造方法，其特征在于，所述纖維(16)為碳纖維。
14.如權(quán)利要求I所述的連桿制造方法，其特征在于，所述端接頭的第一中空柱形部分(I)的內(nèi)表面設(shè)有連桿固定部件。
15.如權(quán)利要求14所述的連桿制造方法，其特征在于，所述連桿固定部件包括內(nèi)螺紋⑵。
16.如權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的連桿制造方法，其特征在于，所述插入件(8)的中空錐形部分(3)的自由端部的外徑小于所述連桿體的內(nèi)徑。
17.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連桿制造方法，其特征在于，所述第二芯模(19)的第一部分(19a)為柱形，所述第一部分的直徑基本等于所述端接頭的第一中空柱形部分(I)的內(nèi)徑；并且，所述第二芯模(19)的第二部分(19b)為柱形，所述第二部分的直徑基本等于所述端接頭的第一中空柱形部分(I)的外徑。
18.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連桿制造方法，其特征在于，在步驟f)將所述聚合單體(22)按長(zhǎng)度切割是通過在每個(gè)端接頭的自由端部處進(jìn)行切割實(shí)現(xiàn)的。
19.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的連桿制造方法，其特征在于，所述端接頭在其外表面上包括車削條紋。
20.連桿，所述連桿包括復(fù)合材料制連桿體和至少一端接頭，所述端接頭相繼包括第一中空柱形部分(I)、中空錐形部分(3)和第二中空柱形部分(4)，所述第二中空柱形部分(4)終止于由肩部(6)限定的具有減小外徑的端部(5)，并且所述連桿體包括聚合單體(22)，所述聚合單體將所述端接頭或所述端接頭的插入件(8)在其整個(gè)外表面上緊束。
21.端接頭，所述端接頭相繼包括第一中空柱形部分(I)、中空錐形部分(3)和第二中空柱形部分(4)，所述第一中空柱形部分(I)的內(nèi)徑是基本恒定的，并且所述第二中空柱形部分(4)終止于由肩部(6)限定的具有減小外徑的端部(5)。
22.如權(quán)利要求21所述的端接頭，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑是基本恒定的；并且，所述中空錐形部分(3)具有朝向所述第二中空柱形部分(4)逐漸變薄的壁厚。
23.如權(quán)利要求21所述的端接頭，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于所述中空錐形部分(3)的外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分(3)具有朝向所述第二中空柱形部分(4)逐漸變薄的壁厚。
24.如權(quán)利要求21所述的端接頭，其特征在于，所述第一中空柱形部分(I)的外徑從它的自由端部起首先是恒定的，然后逐漸減小，最后重新擴(kuò)大，以便處于所述中空錐形部分(3)的外表面的延續(xù)中，所述中空錐形部分(3)朝向所述第二中空柱形部分(4)擴(kuò)大并具有非連續(xù)部(7)，所述中空錐形部分(3)的內(nèi)徑在所述非連續(xù)部處突然增大。
25.如權(quán)利要求24所述的端接頭，其特征在于，所述端接頭包括插入件(8)和又稱為層的補(bǔ)充部分(9)，所述插入件(8)包含所述第一中空柱形部分(I)和部分地包含所述中空錐形部分(3)直到所述非連續(xù)部(7)，而所述補(bǔ)充部分(9)包含所述中空錐形部分(3)的其余部分和所述第二中空柱形部分(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及連桿制造方法，其相繼包括至少以下步驟a)形成內(nèi)體(18)；b)將內(nèi)體(18)的端部附接于每個(gè)端接頭的具有減小外徑的端部(5)，內(nèi)體(18)端部承靠在端接頭肩部(6)上；c)將第二芯模(19)的第一部分(19a)插入每個(gè)端接頭的中空柱形部分(1)中，在第二芯模(19)的第二部分(19b)的自由端部放置驅(qū)動(dòng)鉗夾(20)；d)將預(yù)浸纖維(16)纏繞在由內(nèi)體(18)、端接頭(1、3、4)和第二芯模(19)的無鉗夾(20)的第二部分(19b)所形成的組合體的外表面上，纖維(16)因而形成外體(21)；e)取開鉗夾(20)后，使內(nèi)體(18)和外體(21)聚合以形成聚合單體(22)；f)取出第二芯模(19)并將聚合單體(22)切割到所需長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)F16C3/02GK102802925SQ201080028322
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者B·博弗魯, D·達(dá)爾代納 申請(qǐng)人:Bd發(fā)明股份有限公司