专利名称：横向拼接板，以及用于为了创建机舱室将两个尤其是卷绕的碳纤维合成材料-机身部分连 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种横向拼接板，该横向拼接板用于在分别形成横向接缝的情况下通 过连接多个尤其是以卷绕法制成的碳纤维合成材料-机身部分来创建飞机的机舱室。此外，本发明涉及一种用于连接机身部分，尤其是以卷绕法制成的碳纤维合成材 料_机身部分的方法，所述方法还用于通过这种横向拼接板来创建用于飞机的机舱室。
背景技术：
在现代的飞机制造中，在形成环绕的横向接缝的情况下多个机身部分借助于横向 拼接板接合在一起成为完整的飞机机身。优选通过分别与机身部分的彼此相互接合的端部 铆接的方式将横向拼接板铆接。在横向接缝的两侧上，依据局部的负载分布以环绕横向拼 接板和机身部分蒙皮的方式设置两个或者三个铆钉排列。在机身部分的上部区域中优选将 三个铆钉排列设置在横向接缝的两侧，因为在所述区域中基本上出现飞机机身的纵向方向 上的拉力负载。在横向接缝的下部区域中，如果决定性的结构负载通过压力产生，通常将两 个铆钉排列设在环绕的横向接缝的两侧上。用于制造横向拼接板而插入的材料通常与用于机身部分或者机舱室蒙皮的材料 相关联。通过横向拼接板将拉力/压力、剪力以及周向力从机身部分传递到分别相邻的机 身部分。为了减轻重量，更多地以卷绕法通过复合材料，例如通过碳纤维增强的环氧树脂 制成机身部分(碳纤维合成材料_机身部分)。由于卷绕的碳纤维合成材料_机身部分的 通常大的横截面尺寸，产生了由制造引起的不可避免的，尤其是待接合在一起的机身部分 之间的径向的尺寸偏差，所述尺寸偏差妨碍或者使得不可能以无应力的方式将机身部分接 合在一起。出现的尺寸偏差通常不能够通过传统的横向拼接板来补偿。然而由于遇到的公差问题，卷绕的碳纤维合成材料-机身部分不能直接与另一个 卷绕的碳纤维合成材料-机身部分相连接。更确切地说，在每个卷绕的碳纤维合成材料-机 身部分上通常随后出现由至少两个壳层组成的碳纤维合成材料-机身部分，以能够更好地 补偿径向公差，由此自然提高了制造成本。用于公差补偿的另一个可能方法在于使用以固 体的或者液体的形式的补偿装置，所述补偿装置从制造技术的观点看当然同样也是不利 的，因为这是耗费时间的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种横向拼接板，该横向拼接板具有足够高的柔性，以 便在没有附加的公差补偿措施的情况下使得能够直接将两个卷绕的碳纤维合成材料_构 件-机身部分彼此相互接合所述目的通过具有权利要求1的特征的横向拼接板实现。由于以下原因，即横向拼接板具有至少两个相叠的板部并且在板部的每个中设置多个纵向狭缝以便用于机身部分之间的径向公差补偿以及板部中的纵向狭缝分别以相 互偏置的方式设置，因此获得了多层的横向拼接板尤其是在相对于机身的纵向轴线的径向 方向上的高柔性，使得在没有另外的公差补偿措施的情况下将两个卷绕的碳纤维合成材 料-机身部分接合在一起。尤其是，至少两个分别相邻的板部的纵向狭缝在周向方向上看 起来彼此相互偏置或者相间隔，使得所述纵向狭缝没有彼此相叠。板部中的纵向狭缝分别以彼此相互偏置的方式设置，使得没有出现穿过狭缝的连续的路径，此外由此改善了横向拼接板连接的压力密封性以及强度。通过各个的板部中的 纵向狭缝的数量和布置结构能够影响横向拼接板的柔性。横向狭缝之间的距离选择得越 小，横向拼接板的柔性就越高，能够补偿机身部分之间的越大的容许偏差并且在装配中出 现的构件应力就越小。为了连接两个机身部分，优选使用至少三个或者四个根据本发明构造的横向拼接 板，所述横向拼接板以彼此相互连接且在内侧与两个机身部分相连接的方式在横向接缝区 域中基本上将机身部分的横截面形状的整个周向长度覆盖。横向拼接板的一个改进方案提出，至少两个相叠的板部的材料厚度总体看起来大 于机身部分的蒙皮的厚度。因此，在横向接缝区域中可能出现损坏，例如在疲劳现象后形成 裂缝，更确切地说在机身部分的更容易被检查的蒙皮内。根据另一个有利的构造的说明，纵向狭缝以均勻地彼此相互间隔的方式设置在板 部中。所述构造在径向方向上越过机身部分的整个周边使实现了均勻的公差补偿。横向拼接板的另一个改进方案提出，使用相同的材料，尤其是铝合金材料或者碳 纤维合成材料_复合材料用于待接合在一起的机身部分的蒙皮。因此避免了横向拼接板和 卷绕的碳纤维合成材料_机身部分之间的腐蚀问题。根据又一个构造的说明，板部中的纵向狭缝具有凹槽，尤其是圆形凹槽。此外，圆 形的截面阻止了当横向拼接板在径向方向上分开时产生裂缝。同时提高了横向拼接板在径 向方向上的可移动性。横向拼接板的又一个构造提出，所述横向拼接板通过至少三个相叠的板部形成。 因此，获得横向拼接板在径向方向上的更高的柔性，使得能够补偿卷绕的碳纤维合成材 料_机身部分之间的更大的容许偏差。此外，根据本发明的目的通过按照权利要求8说明的方法实现，该方法具有以下 步骤a)将至少一个横向拼接板与机身部分的端部相连接，尤其是铆接，b)将待接合的机身部分的端部推到至少一个横向拼接板上，以便在径向方向上进 行机身部分之间的公差补偿，c)将至少一个横向拼接板与接合的机身部分相连接，尤其是铆接。因此，尤其是卷 绕的且具有在制造技术中不可避免的容许偏差的碳纤维合成材料_机身部分关于其横截 面尺寸尽可能以无应力的方式接合在一起。在此，公差补偿通过狭缝的分开或者压缩来实 现，其中为了支持在水平方向上的操作，也就是平行于机身部分的纵向轴向的操作，板部同 时能够以相叠的方式滑动。首先，将至少一个柔性的横向拼接板与机身部分的端部相连接，尤其是与所述端 部铆接。随后，将待接合的机身部分推到横向拼接板上并且与所述横向拼接板相连接，尤其是铆接。在所述操作中，横向拼接板的相叠的板部匹配于必需的直径，这通过纵向狭缝的分 开或者压缩来实现。在横向拼接板在径向方向上的相应的匹配后，横向拼接板与待接合的 机身部分的端部铆接。由于铆接的原因产生了两个机身部分之间的紧凑的且基本上为刚性 的连接，所述连接-如在传统的横向拼接板中也-传递了所有的力。可替代地，机身部分的连接也能够通过螺接或者粘接实现。
在其他的权利要求中阐述了该方法的其他的有利的方案。
在附图中示出图1示出根据本发明的以多层的方式构成的柔性横向拼接板的横截面示意图；图2示出固定在机身部分上的横向拼接板的视图；图3示出用于在机身部分之间的径向的公差补偿的柔性横向拼接板的功能原理 图；图4示出具有横向拼接板的机身部分的端部的简化的立体的外部视图(截面)； 以及图5示出具有横向拼接板的机身部分的端部的简化的立体的内部视图(截面)。
具体实施例方式在附图中相同结构的元件分别具有相同的附图标记。图1示出根据本发明构成的横向拼接板的横截面示意图。横向拼接板1借助于多 个铆接元件2与机身部分5的蒙皮4的内侧3在机身部分5的端部6的区域中相连接。在 所示出的实施例中，横向拼接板1通过三个相叠的板部7至9形成。铆钉连接2优选设置 为至少三个以彼此均勻间隔的方式在圆筒状的机身5的整个周边延伸的列。代替了所示的 铆钉连接2，横向拼接板1能够通过任意的连接技术，例如螺接，粘接，焊接或者由此任意的 组合在内侧与蒙皮4相连接。图2示出与机身部分相连接的横向拼接板的视图。为了更好的观察附图，在图中 仅示出两个相叠的板部(参见图1)。横向拼接板1通过多个铆钉连接2与蒙皮4在机身部分5的机身部分端部6的区 域中相连接，为了更好地描述，所述铆钉连接2中仅有一个设有附图标记。在此，铆钉连接2 以矩阵状的方式例如设置为三个并排的且环绕圆筒状的机身部分5的排列。在图2的接片 段7的截面中设置四个纵向狭缝，为了更好的观察，所述四个纵向狭缝中仅有一个狭缝10 设有附图标记。相应地，适用于位于接片段7下面的板部8中的纵向狭缝11。所有的纵向 狭缝基本上平行于机身部分5或者飞机的未示出的机舱室的纵向轴线12延伸。所有的纵 向狭缝优选延伸越过横向拼接板1的中线13，其中中线13同时相应于接合在一起的机身部 分之间形成的横向接缝14。每个板部中的纵向狭缝能够依据局部的柔性-要求而以彼此均 勻的或者彼此有区别的方式设置。纵向狭缝10、11在其端部上优选分别具有凹槽或者扩宽 部以及尤其是圆形的凹槽，所述凹槽中仅有凹槽15、16以代表所有其余凹槽的方式设有附 图标记。纵向狭缝10、11通过彼此相互偏置的方式设置在板部7、8中，由此避免了板部7、 8之间的连续的路径，所述连续的路径导致密封性问题和强度问题。通过在纵向狭缝的端部区域中优选构成为圆形的凹槽而减弱了局部的应力峰值并且总的来说改善了柔性，也就是 说纵向狭缝的能力，该狭缝的宽度通过压缩或者分开的方式相应于必需的公差补偿而在径 向方向上改变。在纵向狭缝之间分别出现大概呈矩形状的部分板17、18。从最里边的板部7开始到最外边的板部9如有可能逐渐地减少从板部到板部的纵 向狭缝10、11的数量，例如各自减半或者以“1”和“8”之间的恒定值减少(尤其参照图2)。
图3示意性地示出柔性横向拼接板的功能原理图，该横向拼接板用于在待接合的 卷绕的碳纤维合成材料_机身部分之间的径向的公差补偿。在所述实施例中，横向拼接板19通过四个相叠的板部20至23形成并且在形成横 向接缝28的情况下将左边的和右边的卷绕的机身部分且尤其是碳纤维合成材料_机身部 分26、27的两个端部24、25彼此相互连接。两个机身部分26、27的连接在所示的实施例中 通过多个铆接元件29实现，所述铆接元件29以矩阵状的方式设置成总共六个垂直于绘图 平面延伸的列，所述铆接元件29不仅穿过横向拼接板19而且分别穿过两个机身部分26、 27的两个蒙皮30、31。在将铆接元件29设置在左边的机身部分26的区域中之前，板部20 至23能够在水平延伸的双箭头32的方向上以彼此重叠的方式滑到右边的机身部分27的 区域中，由此能够补偿机身部分26、27的端部24、25之间的径向偏差33。因此，多层的柔性 构造的横向拼接板19使得能够直接将两个卷绕的碳纤维合成材料_机身部分26、27连接， 该碳纤维合成材料-机身部分26、27关于其横截面尺寸具有不可避免的且在制造中固有的 尺寸偏差。在此，为了连接右边的机身部分27，横向拼接板19的暂时还没有铆接的部分在垂 直的双箭头34的方向上依据径向的补偿要求而能够上下地移动。为了使横向拼接板19的 公差补偿和可移动性更容易，不仅左边的机身部分26而且右边的机身部分27在两个端部 24,25的区域中具有倒棱35、36，也就是说在内侧上略微倒斜角向下延伸的边。在完成公差 补偿后，右边的机身部分27同样借助于铆接元件29与横向拼接板19相连接。在说明书的进一步的描述中同时涉及图4和5。图4示出具有根据本发明构成的 横向拼接板的机身部分的端部的立体的外部视图，与此同时图5示出在一侧连接的横向拼 接板的内部视图。在图4、5中横向拼接板37包括三个相叠的板部38至40。横向拼接板 37在内侧与机身部分43的蒙皮42的端部41相连接，尤其是与所述蒙皮42铆接、螺接、粘 接或者以其它方式连接。在内侧以环绕着机身部分的端部的方式固定的横向拼接板37能 够一体地或者通过多个圆弧形的且优选彼此相互连接的部分形成。板部38至40的每个具 有多个或者大量的纵向狭缝，为了更好的观察起见，所述狭缝中在板部38中仅纵向狭缝44 以代表其余狭缝的方式设有附图标记，并且在板部40中仅纵向狭缝45以代表所有其余狭 缝的方式设有附图标记。纵向狭缝能够设置为均勻地彼此相间隔且越过各个板部38至40 的周边分布。可替代地，依据横向拼接板37的柔性要求而不均勻的间距也是可能的。所有的或者至少一部分纵向狭缝在其面向蒙皮42的一侧上或者在横向拼接板37 的远离横向接缝的一侧上具有圆形凹槽，所述凹槽中仅位于纵向狭缝44、45中的凹槽46、 47以代表其余凹槽的方式具有附图标记。在横向接缝48的区域中连接有另外的(未示出) 接合的机身部分43。纵向狭缝44中的圆形凹槽46部分地由蒙皮42(参见图4)覆盖。如 尤其是从图5中看出，每个板部38至40内的纵向狭缝分别以相对于相邻的板部38至40 中的纵向狭缝移动了长度值49、49'的方式来设置。由此，避免了纵向狭缝之间的连续的路径并且改善了总的布置结构的压力密封性。在纵向狭缝之间形成例如基本上为矩形状的部 分板50、51，当横向拼接板37在径向方向上进行柔性的补偿运动时所述部分板50、51在轴 向以相叠的方式滑动。因此，多层的且构成纵向狭缝的横向拼接板37实现了具有异常的横 截面尺寸的机身部分之间的公差补偿。部分板50、51分别以略微弧形的方式弯曲，也就是 说分别依照着接合在一起的机身部分的弯曲来构成。在使用开头所述的柔性的横向拼接板的情况下的根据本发明的方法的特征基本 上在于以下工作步骤的顺序
首先，在第一方法步骤中将环绕的横向拼接板在内侧与基本上为圆筒形的机身部 分的端部的蒙皮相连接，尤其是与所述蒙皮铆接。蒙皮的环绕边或者稍后形成的横向接缝 区域在此分别大概关于横向拼接板的中心延伸。为了使所述第一机身部分与另一个接合的 机身部分之间的公差补偿更容易，两个机身部分的端部能够在内侧具有倒棱(参见图3)。在第二方法步骤中，将待接合的机身部分推到横向拼接板上，其中由于通过多个 相叠的且分别纵向开缝的板部而形成的横向拼接板，关于机身部分的不同横截面尺寸的公 差补偿通过各个板部的径向弯曲来实现。在第二方法步骤之前或者在完成第二方法步骤之 后，如有可能能够实现附加的密封措施，例如在形成的横向接缝区域中设置密封主体，以保 证按照所述方式和方法形成的机舱室的所要求的抗压强度。在第三方法步骤中，在形成两个机身部分之间的最终横向接缝的情况下实现了接 合的机身部分与横向拼接板的连接，尤其是通过铆接。如有可能，尤其是接合在一起的机身部分的横截面尺寸之间的较大的容许偏差的 情况下，在个别情况下必须设置附加的装置用于公差补偿，例如带状的附加元件或者能够 硬化的塑料材料以用于在横向接缝的区域中填充间隙。通过重复方法步骤1至3，能够以任意的方式由多个卷绕的碳纤维合成材料-机身 部分制造成用于飞机的长的机舱室，其中关于待接合的卷绕的碳纤维合成材料-机身部分 的横截面尺寸方面的制造精确性仅提出了相对低的要求。附图标记列表1横向拼接板2铆接元件(连接元件)3 内侧4蒙皮(外侧)5机身部分6端部(机身部分)7 板部8 板部9 板部10纵向狭槽11纵向狭槽12纵向轴线Π 中线14横向接缝
I5凹槽(圆形)16凹槽(圆形)17部分板
18部分板19横向拼接板20板部21板部22板部23板部24端部(左边的机身部分)25端部(右边的机身部分)26机身部分(左边)27机身部分(右边)28横向接缝29铆接元件(连接元件)30蒙皮(左边的机身部分)31蒙皮(右边的机身部分)32双箭头33偏差(径向的)34双箭头35倒棱(倒斜角)36倒棱(倒斜角)37横向拼接板38板部39板部40板部41端部(机身部分)42蒙皮43机身部分44纵向狭缝45纵向狭缝46凹槽(圆形)47凹槽(圆形)48横向接缝49长度值50部分板51部分板
权利要求
一种横向拼接板(1、19、37)，用于在分别形成横向接缝(14、28、48)的情况下通过连接多个机身部分(5、26、27、43)来创建飞机的机舱室，所述机身部分(5、26、27、43)尤其是以卷绕法制成为碳纤维合成材料-部分，其特征在于，所述横向拼接板(1、19、37)具有至少两个相叠的板部(7至9、20至23、38至40)并且在所述板部(7至9、20至23、38至40)的每个板部中设置多个纵向狭缝(10、11、44、45)，尤其是用于在所述机身部分(5、26、27、43)之间的径向的公差补偿，并且在所述板部(7至9、20至23、38至40)中的纵向狭缝(10、11、44、45)分别以彼此相互偏置的方式设置。
2.根据权利要求1所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，所述的至少两个板部(7 至9、20至23、38至40)的材料厚度优选大于所述机身部分(5、26、27、43)的所述蒙皮(4、 30,31,42)中的每个蒙皮的材料厚度。
3.根据权利要求1或者2所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，所述纵向狭缝(10、 11、44、45)优选以均勻地彼此相互间隔的方式设置，从而形成多个部分板(17、18、50、51)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，所述板部 (7至9、20至23、38至40)通过与待接合在一起的所述机身部分(5、26、27、43)的蒙皮(4、 30,31,4 -相同的材料，尤其是通过复合材料或者通过铝合金材料来形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，所述横向 拼接板(1、19、37)分别通过多个连接元件，尤其是通过铆接元件(2、29)，与所述待接合的 机身部分(5、26、27、43)的端部(6、24、25、41)相连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，所述纵向 狭缝(10、11、44、45)分别具有凹槽(15、16、46、47)，尤其是圆形凹槽。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的横向拼接板(1、19、37)，其特征在于，至少三个 相叠的板部(7至9、20至23、38至40)形成横向拼接板(1、19、37)。
8.一种用于尤其是通过至少一个根据权利要求1至7中任一项的横向拼接板(1、19、 37)将机身部分(5、26、27、43)，尤其是以卷绕法制成的碳纤维合成材料-机身部分连接以 便创建用于飞机的机舱室的方法，包括以下步骤-将所述的至少一个横向拼接板(1、19、37)与机身部分(5、26、27、43)的一个端部(6、 24、25、41)相连接，尤其是铆接，-将待接合的机身部分(5、26、27、43)的一个端部(6、24、25、41)推到所述的至少一个 横向拼接板(1、19、37)上，以便在径向方向上进行所述机身部分(5、26、27、43)之间的公差 补偿，以及-将所述的至少一个横向拼接板(1、19、37)与所述的接合的机身部分(5、26、27、43)相 连接，尤其是铆接。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述机身部分(5、26、27、43)的两个端 部(6、24、25、41)倒棱，以使得公差补偿更容易。
10.根据权利要求8或者9所述的方法，其特征在于，在更大的尺寸偏差的情况下设有 附加的装置用于待接合在一起的所述机身部分(5、26、27、43)之间的公差补偿，尤其是带 状的附加元件和/或能够硬化的塑料材料。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其特征在于，使用至少三个横向拼接板 (1、19、37)用于将两个机身部分(5、26、27、43)连接。
全文摘要
本发明涉及一种横向拼接板(1、19、37)，其用于在分别形成横向接缝(14、28、48)的情况下通过连接多个尤其是以卷绕法制成的碳纤维合成材料-机身部分(5、26、27、43)来制造机舱室，其中所述柔性的横向拼接板(1、19、37)为多层的，也就是说通过多个相叠设置的板部(7至9、20至23、38至40)构成，其中所述板部(7至9、20至23、38至40)的每个具有多个纵向狭缝(10、11、44、45)，所述纵向狭缝(10、11、44、45)能够分别以彼此不相关的方式进行略微地径向弯曲移动，以便进行待接合在一起的所述机身部分(5、26、27、43)之间在径向上的公差补偿，在所述公差补偿时产生相叠设置的所述板部(7至9、20至23、38至40)之间在所述圆筒形的机身部分(5、26、27、43)的轴向方向上的滑动，并且其中所述机身部分(5、26、27、43)的端部(5、26、27、43)在内侧能够具有倒棱(35、36)；本发明还涉及一种用于借助于根据本发明的横向拼接板(1、19、37)来建立两个优选以卷绕法制成的碳纤维合成材料-机身部分(5、26、27、43)之间的连接方法。
文档编号B64C1/00GK101842285SQ200880114437
公开日2010年9月22日 申请日期2008年10月30日 优先权日2007年10月31日
发明者安德烈亚斯·斯特凡 申请人:空中客车营运有限公司