復(fù)合結(jié)構(gòu)元件和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)元件(10)，該結(jié)構(gòu)元件包括：由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成的中央部件(12，13)和由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成的至少一個(gè)側(cè)部部件(14或16)，并且在其中具有至少一孔洞。所述中央部件(12，13)和所述至少一個(gè)側(cè)部部件(14或16)在受熱的熱塑性狀態(tài)中結(jié)合在一起以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)(10)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)的特征在于在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面上不存在中斷部。
【專利說(shuō)明】復(fù)合結(jié)構(gòu)元件和方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】和背景
[0002]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)結(jié)構(gòu)就坐元件，例如，分布梁和類似的結(jié)構(gòu)部件。典型地，現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)元件由金屬(典型地，鋁)制造并且由單塊坯料機(jī)械加工、鍛造、沖壓或者用其它方法制造而成。傳統(tǒng)地，飛機(jī)就坐產(chǎn)品的撐板或者支腿部件被機(jī)械加工為或者形成為諸如工字梁的開(kāi)口段，而非閉合段。典型地，當(dāng)已經(jīng)制造閉合段結(jié)構(gòu)(諸如，焊接的管狀撐板或者支腿)時(shí)，結(jié)果是通過(guò)與基礎(chǔ)材料的機(jī)械性能顯著不同的焊接點(diǎn)或者粘合劑連結(jié)多分段部件。為了進(jìn)一步減輕飛機(jī)部件的重量，期望由輕質(zhì)材料制造盡可能多的部件，而同時(shí)保持乃至增強(qiáng)部件的強(qiáng)度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，目的是提供一種制造用于航天(特別是飛機(jī)就坐元件和座椅部件)的堅(jiān)固結(jié)構(gòu)元件的成本有效且可重復(fù)的方法。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種由結(jié)構(gòu)元件制成的飛機(jī)客椅和飛機(jī)座椅部件，所述結(jié)構(gòu)元件由輕質(zhì)但極其堅(jiān)固的復(fù)合材料制造而成，所述復(fù)合材料既減輕重量又提供強(qiáng)度特征。
[0005]通過(guò)提供結(jié)構(gòu)元件在下文討論的優(yōu)選實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)勢(shì)，所述結(jié)構(gòu)元件包括由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成的中央部件和由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成的至少一個(gè)側(cè)部部件。中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件在受熱的熱塑性狀態(tài)中結(jié)合在一起以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)的特征在于在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面中不存在中斷部。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)側(cè)部部件包括第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件，其中，第一側(cè)部部件結(jié)合到中央部件的第一側(cè)部，并且第二側(cè)部部件結(jié)合到中央部件的第二側(cè)部。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，中央部件具有連續(xù)的外周并且在中央部件中具有一系列減重內(nèi)部孔洞。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，中央部件、第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件具有相同的外周形狀。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，中央部件具有連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞，并且至少一個(gè)側(cè)部部件具有連續(xù)的外周和覆蓋中央部件的減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，結(jié)構(gòu)元件包括:中央部件，所述中央部件由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成，并且所述中央部件具有連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞；和第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件，所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件均具有連續(xù)的外周和覆蓋中央部件的減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體。在受熱的熱塑性狀態(tài)中，第一側(cè)部部件結(jié)合到中央部件的第一側(cè)部而且第二側(cè)部部件結(jié)合到中央部件的第二側(cè)部，以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)的特征在于在結(jié)構(gòu)的結(jié)合表平面上不具有中斷部。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的組合厚度小于中央部件的厚度。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，側(cè)部部件包括飛機(jī)座椅的分布梁的側(cè)板。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，提供了形成結(jié)構(gòu)元件的方法，所述方法包括以下步驟:形成中央部件，所述中央部件由切短的或者短的纖維填充材料與復(fù)合基體材料模制而構(gòu)成；和形成編織的定向織物材料的至少一個(gè)側(cè)部部件，所述編織的定向織物材料嵌入在與中央部件相配類型的、能夠就地加熱成型或者結(jié)合的熱塑性樹(shù)脂中。加熱所述中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件，所述中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件結(jié)合在一起以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)的特征在于在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面上不存在中斷部。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，形成至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括形成第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的步驟。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，形成中央部件的步驟包括選自由擠壓中央部件、模制中央部件或者拉擠中央部件組成的步驟組中的步驟。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這種方法包括:形成具有連續(xù)的外周的中央部件的步驟，和形成位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞的步驟。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這種方法包括形成具有相同外周形狀的中央部件、第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的步驟。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，形成中央部件的步驟包括形成連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞的步驟，形成所述至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括形成連續(xù)的外周和覆蓋中央部件的減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體的步驟。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這種方法包括形成中央部件的步驟，并且形成所述至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括形成座椅的分布梁的步驟。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，這種方法包括形成飛機(jī)客椅的步驟，所述飛機(jī)客椅包括多根間隔開(kāi)的分布梁，每根分布梁均由中央部件、第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件形成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]在上文已經(jīng)陳述了本發(fā)明的目的中的一些目的。當(dāng)結(jié)合以下附圖描述本發(fā)明時(shí)，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)勢(shì)將變得顯而易見(jiàn)，其中:
[0022]圖1是依照根據(jù)本發(fā)明的方法制造的飛機(jī)座椅結(jié)構(gòu)部件(例如分布梁)的分解圖；
[0023]圖2是包括根據(jù)本發(fā)明并且依照本發(fā)明的方法制造的結(jié)構(gòu)部件的飛機(jī)座椅。

【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)在具體參照附圖，在圖1中示出了分布梁10，并且所述分布梁10形成圖2中圖解的飛機(jī)客椅“S”的結(jié)構(gòu)元件。梁10包括中央梁部件12和呈板14、16形式的一對(duì)側(cè)部部件，所述一對(duì)側(cè)部部件結(jié)合到中央梁部件12的相對(duì)側(cè)部。中央梁部件12可以擠壓、模制或者拉擠由切短的或者短的纖維填充材料與復(fù)合基體材料模制而形成。纖維填充材料可以選自范圍廣泛的適當(dāng)纖維性材料，包括碳纖維和類似的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料。纖維性材料懸浮在熱塑材料基體中，而非懸浮在熱固性材料中。如圖所示，梁部件12可以在結(jié)構(gòu)中形成貫通孔洞13。使用熱塑性基體材料允許使用范圍廣泛的成形技術(shù)。
[0025]由編織的定向織物材料形成側(cè)板14、16，所述編織的定向織物材料嵌入在與中央梁部件12的材料類似的熱塑性樹(shù)脂中。側(cè)板14、16因此能夠就地?zé)岢尚突蛘邿峤Y(jié)合或者類似地通過(guò)其它方式焊接。使用熱塑復(fù)合物允許基礎(chǔ)基體保持纖維，以便將所述纖維按壓在一起以形成單一連續(xù)段，與此同時(shí)一旦熱塑體再次固化則再熔化結(jié)構(gòu)元件以形成單一連續(xù)段。結(jié)果形成單一的中空的單殼體結(jié)構(gòu)，其比可相比較的鋁結(jié)構(gòu)更輕但卻增強(qiáng)了強(qiáng)度。在梁10的結(jié)合平面上不具有中斷部，并且因此部件更堅(jiān)固。
[0026]編織和模制的加固材料可由不同的處理制造而且還被結(jié)合到單一的均質(zhì)基體中。因此，這種技術(shù)可適于與多種類型的部件和零件一起使用。通常而言，根據(jù)本申請(qǐng)的公開(kāi)制造的部件可替代使用機(jī)械加工的工字梁或者C形段的任何負(fù)荷部件。
[0027]在上文描述了由多層熱塑性復(fù)合材料形成的結(jié)構(gòu)元件?？梢栽诓槐畴x本發(fā)明的前提下對(duì)本發(fā)明的各個(gè)細(xì)節(jié)作出改變。而且，提供本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的前述描述和用于實(shí)踐本發(fā)明的最佳模式用于僅僅圖解本發(fā)明而不是為了限制本發(fā)明，本發(fā)明由權(quán)利要求書來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)構(gòu)元件,包括: (a)中央部件，所述中央部件由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成； (b)至少一個(gè)側(cè)部部件，所述至少一個(gè)側(cè)部部件由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成；和 (c)所述中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件在受熱的熱塑性狀態(tài)中結(jié)合在一起以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面上不存在中斷部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)元件，包括第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件，其中，所述第一側(cè)部部件結(jié)合到所述中央部件的第一側(cè)部，并且所述第二側(cè)部部件結(jié)合到所述中央部件的第二側(cè)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述中央部件具有連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述中央部件、所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件具有相同的外周形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述中央部件具有連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞，所述至少一個(gè)側(cè)部部件具有連續(xù)的外周和覆蓋所述中央部件的所述減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體。
6.—種結(jié)構(gòu)兀件,包括: (a)中央部件，所述中央部件由懸浮在熱塑性基體中的纖維性材料形成，并且具有連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞； (b)第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件，所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件均具有連續(xù)的外周和覆蓋所述中央部件的所述減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體；以及 (c)其中，在受熱的熱塑性狀態(tài)中，所述第一側(cè)部部件結(jié)合到所述中央部件的第一側(cè)部并且所述第二側(cè)部部件結(jié)合到所述中央部件的第二側(cè)部，以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面上不存在中斷部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述中央部件、所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件具有相同的外周形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的組合厚度小于所述中央部件的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)元件，其中，所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件包括座椅的分布梁的側(cè)板。
10.一種形成結(jié)構(gòu)元件的方法，所述方法包括以下步驟: (a)形成中央部件，所述中央部件由切短的或者短的纖維填充材料與復(fù)合基體材料模制而構(gòu)成； (b)形成編織的定向織物材料的至少一個(gè)側(cè)部部件，所述編織的定向織物材料嵌入在與所述中央部件相配類型的、能夠就地?zé)岢尚突蛘呓Y(jié)合的熱塑性樹(shù)脂中；以及 (C)加熱所述中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件； (d)所述中央部件和所述至少一個(gè)側(cè)部部件結(jié)合在一起以形成單個(gè)一體結(jié)構(gòu)，所述單個(gè)一體結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)的結(jié)合平面上不存在中斷部。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，其中，形成所述至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括:形成所述第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，其中，形成所述中央部件的步驟選自由擠壓中央部件、模制中央部件或拉擠中央部件組成的步驟組中的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，包括:形成具有連續(xù)的外周的中央部件的步驟和形成位于所述中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞的步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，包括:形成具有相同外周形狀的中央部件、第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，其中，形成所述中央部件的步驟包括形成連續(xù)的外周和位于中央部件中的一系列減重內(nèi)部孔洞的步驟，形成所述至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括形成連續(xù)的外周和覆蓋所述中央部件的減重內(nèi)部孔洞的實(shí)心體的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，包括形成所述中央部件的步驟，形成所述至少一個(gè)側(cè)部部件的步驟包括形成座椅的分布梁的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成結(jié)構(gòu)元件的方法，包括形成飛機(jī)客椅的步驟，所述飛機(jī)客椅包括多根間隔開(kāi)的分布梁，每根分布梁均由中央部件、第一側(cè)部部件和第二側(cè)部部件形成。
【文檔編號(hào)】A47C5/12GK104203542SQ201380017753
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】A·N·波奇 申請(qǐng)人:B/E航空公司