CN104918852A - 用于连结两个轭以形成铰链的易熔构件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沿纵向轴线(AL)延伸并用于配合在双耳U形夹(14)和单耳U形夹(12)中以形成铰链(11)的管状易熔构件(21)。根据本发明，易熔构件(21)随U形夹(12、14)之一的转动被约束，并且其具有在中央截面和两个远端截面之间逐渐变化的横截面形状，每个远端截面具有在其平行于弯曲平面(PF)延伸的区域中的加强厚度，易熔构件(21)当其受压时在弯曲平面(PF)中弯曲，中央截面具有大于远端截面的面积二次矩的、相对于与弯曲平面(PF)正交的轴线的面积二次矩。

Description

用于连结两个轭以形成铰链的易熔构件

技术领域

本发明涉及将两个机械元件连接在一起，该两个机械元件分别与双耳U形夹(clevis)和单耳U形夹配合，该单耳U形夹通过包括管状或实心机械销的类型的易熔构件固定到双耳U形夹。

背景技术

这种连接通常在可伸缩飞机起落架的部件中发现，诸如在图1中展开示出的起落架1。这种起落架包括具有上端3的腿部2，上端3借助一组铰接的上连结件6固定到飞机的结构元件4。腿部2的下端7携带轮组8并且通过侧撑9固定到结构，侧撑9具有铰接到结构4的一端以及铰接到腿部2的底部的其另一端。

各种连结件6和侧撑9以及其它元件以构成用于展开和缩回起落架的联动装置的布置铰接到结构4和腿部2，同时在起落架展开时确保起落架相对于飞机结构牢固地固定。

在其工作位置上，即，当起落架展开时，侧撑9位于相对飞机的纵向横向延伸的平面上，沿相对于水平倾斜的轴线AS延伸。连接到腿部2的侧撑9的端部因此显著低于其连接到结构4的相对端部。

侧撑9通过其连接到腿部2的下部的连接11设计成易熔：如果侧撑9经受的力大于对应于意外着陆情况的某一阈值，该连接11断开。连接11的这种程序化断开确保在意外情况下，没有侧撑9穿过结构4的壁并伤害飞机乘客的风险。

如图2可看见的，连接11包括：单耳U形夹12，该单耳U形夹12具有刚性固定到腿部2的下部7的单个凸耳13；以及双耳U形夹14，该双耳U形夹14具有两个凸耳16和17并构成侧撑9的端部。

单耳U形夹12配合在U形夹14的凸耳之间，并且这些U形夹通过诸如管状或实心机械销的连接件彼此固定以使其联合并形成铰链，该机械销穿过凸耳以便位于纵向轴线AL上。

该机械销构成易熔连接件，是内径和外径选择成使得其实心截面具有预定值的面积的管状回转体。该面积足以确保部件强度足以进行正常操作，但确保其足够弱以在过度力施加到连接11的情况下，在位于U形夹12与凸耳16和17之间的两个间隙中剪切断裂。

这种易熔构件的设计必需满足两个相反约束：构件必须具有足够的机械强度以使其能够承受一定次数的着陆而不断裂，即其必须具有适当疲劳强度，但相反地，施加到连接的机械载荷一旦超过阈值，构件就必须以可预见的方式断裂。

由于涉及疲劳强度和高于某一载荷阈值的断裂的约束难以平衡，这导致设计具有有限疲劳强度的易熔构件，这意味着其需要非常频繁地更换。

发明内容

本发明的目的是提出一种使得能够平衡这种易熔构件的疲劳强度和断裂阈值的约束的设计解决方案。

为此，本发明提供了一种沿纵向轴线延伸的管状易熔构件，该管状易熔构件用于配合在双耳U形夹和单耳U形夹中以使其结合并形成铰链，同时相对于U形夹之一的转动被约束：

·管状易熔构件具有中央部分以及两个远端部分，当易熔构件在U形夹中就位时，中央部分配合在单耳U形夹中，而两个远端部分各自布置在双耳U形夹的相应凸耳中；

·当铰链处于工作位置时，易熔构件受压弯曲，构件经受在易熔构件相对于U形夹的转动被约束的预定方向上的工作力，该弯曲作用在弯曲平面中，该弯曲平面包括纵向轴线并沿工作力的预定方向延伸；

·当工作力具有大于预定阈值的沿垂直于纵向轴线的轴线的量值时，易熔构件在其中央部分与每个远端部分之间剪切断裂；以及

·易熔构件具有在中央截面和两个远端截面之间逐渐变化的横截面形状，每个远端截面具有在其平行于弯曲平面的区域中加强的厚度，中央截面具有大于远端截面的面积二次矩的、相对于与弯曲平面正交的轴线的面积二次矩。

本发明还提供了如上所述的易熔构件，具有呈圆形基部的圆筒形式的外表面。

本发明还提供了如上所述的易熔构件，其中远端截面具有椭圆形的内轮廓，该椭圆形具有平行于弯曲平面延伸的长轴。

本发明还提供了如上所述的易熔构件，其中中央截面具有圆形的内轮廓。

本发明还提供了如上所述的易熔构件，其中中央截面具有椭圆形的内轮廓，该椭圆形的长轴垂直于弯曲平面延伸。

附图说明

图1是包括铰接侧撑的展开的飞机起落架的正面图；

图2是示出将侧撑连接到起落架腿部的铰链的立体详图；

图3是将侧撑连接到起落架腿部并包括现有技术的易熔构件的铰链的剖视图；

图4是对当安装成被阻止相对于U形夹之一转动时的现有技术的易熔构件进行的试验结果的侧视图，并且其中疲劳断裂苗头已经出现；

图5是将侧撑连接到起落架腿部并包括本发明的易熔构件的铰链的剖视图；

图6是本发明的易熔构件的远端区的剖视图；以及

图7是本发明的易熔构件的中央区的剖视图。

具体实施方式

本发明基于的想法在于观察到：当现有技术的易熔构件的尺寸相对于其断裂力阈值设置正确时，以及当其安装成被阻止转动时，过早疲劳断裂引起一个或多个断裂苗头，该断裂苗头总是出现在易熔构件的相同区域中。

如图3所示，图3是图1和2的连接11的剖视图，易熔构件18在每次着 陆中经受的力总是以相同的方式引导，使得易熔构件18在各种情况下以相同的方式受压。

易熔构件18经受操纵力，该操纵力平行于轴线AS引导并包括分别施加到U形夹14的凸耳16和17的两个分力以及来自U形夹12的单个凸耳13的反作用力。换言之，易熔构件经受的所有力都主要平行于轴线AS引导，被施加在沿纵向轴线AL的不同位置。

因此，易熔构件18总是经受相同类型的着陆载荷，由此使其在标以PF的平面上受压弯曲，该平面PF包括侧撑的轴线AS和易熔构件18的纵向轴线AL。通过进行试验，已经发现，当易熔构件18(在本实例中为圆形截面的简单管状销)被阻止绕其纵向轴线转动、例如被阻止相对于U形夹12或14转动时，断裂苗头总是出现在沿轴线的相同区域中。

每个断裂苗头呈相对于纵向轴线AL且相对于施力轴线AS倾斜延伸的裂缝F的形式，该裂缝形成在构件18的内表面和/或外表面中。这种形状对应于弯曲剪切的断裂苗头并且由轴线AX在平面PF中重复弯曲受压引起。

由于构件18被阻止转动，因此其经受总是在相同弯曲平面中的弯曲，该弯曲平面标以PF，是包括纵向轴线AL和施力轴线AS的平面。

实际上，每条裂缝F出现在构件18的端部中，即，构件18配合在U形夹14的凸耳16或17中的一个区域和/或另一区域。此外，这些裂缝F总是出现在纵向轴线AL附近的相同位置上：它们出现在平行于弯曲平面PF延伸的构件的内表面和/或外表面的区域中。

弯曲剪切裂缝因此由于疲劳周期而出现，并且它们出现在易熔构件的四个区域中，该四个区域沿构件18定位成基本上与双耳U形夹的凸耳一样高并且围绕其纵向轴线定位在平行于弯曲平面PF延伸的区域中。

在本发明中，预定疲劳强度和断裂的约束通过提供易熔构件得以平衡，该易熔构件具有始终沿其纵向轴线变化的截面，以具有在靠近易熔构件的端部的断裂苗头出现的区域中的更大厚度以及在其中央部分中增加的轴向面积二次矩。

特别厚度因此位于弯曲剪切断裂苗头可能出现的区域中以避免这些苗头 出现。在具有相同横截面的其它区域中，厚度因此较小，因此使得能够节约适于符合预定断裂标准的截面积。

为了补偿关于与弯曲平面正交的轴线的面积(或“惯性”)二次矩的减小，这使易熔构件弯曲更弱，其中央部分的截面相反地设有形状，该形状赋予其关于与弯曲平面正交的轴线的面积二次矩，该面积二次矩大于在其它截面上的面积二次矩。

术语“面积二次矩”在本文中用于指确定在易熔构件当其受压时弯曲的弯曲平面中的抗弯强度的面积二次矩，即关于与弯曲平面正交的轴线的轴向面积二次矩，而不是极点面积二次矩。

如图5至7所示，给定附图标记21的本发明的易熔构件位于球窝配合的U形夹中，然而本发明不以任何的方式要求球窝配合类型的U形夹。如这些附图中可看见的，本发明的易熔构件具有在三个部分中变化的截面，即与配合在U形夹12的单个凸耳13中的部分一致的中央部分PC，以及与分别配合在U形夹14的两个凸耳16和17中的部分一致的两个远端部分PD1和PD2。

在图5至7的实例中，易熔构件通常是具有呈圆形基底的圆筒形式的外表面的管状部件，具有向外定向的端部凸缘以形成止挡件，并且其截面的内轮廓的形状沿纵向轴线AL变化。

在远端部分PD1、PD2中，易熔构件具有相同形状的各自横截面S1和S2，如图6所示。这些截面因此具有圆形的外轮廓，但内轮廓是椭圆形的并以这样的方式定向成使得其形成的椭圆的长轴位于弯曲平面PF中。

以这样的方式取向的该椭圆形内部形状因此用于构成在平行于弯曲平面PF延伸的截面S1和S2区域中的横向特别厚度L1和L2，以便降低弯曲剪切断裂苗头形成在这些区域中的可能性。

此外，这个椭圆形形状提供了变薄的两个相对区域，即横切弯曲平面PF的区域。该变薄用于确保截面S1和S2保持足够小并对应于在工作力超过阈值的情况下断裂所需的预定值的总面积。

在其中央部分PC中，易熔构件21具有不同于截面S1和S2的横截面SC，并且在本实例中是恒定厚度的简单圆形截面：截面SC的内轮廓是圆形。

中央截面的这种形状具有优点：具有关于与弯曲平面正交的轴线AC的面积二次矩，该面积二次矩大于截面S1和S2关于与平面PF正交的对应轴线的面积二次矩。中央截面可有利地具有相当于截面S1和S2的面积的面积。

换言之，截面S1和S2的形状具有优点：形成在断裂开口出现的那些区域中的特别厚度，但该形状导致在相对区域中变薄，由此通过减小该变薄来降低面积二次矩。因此，然而，就平面PF中的抗弯强度而言，这些截面S1和S2往往削弱构件21。

在远端部分PD1和PD2中的面积二次矩的这种减小通过在中央部分RC的截面上的面积二次矩的增加来补偿。本发明的易熔构件21因此具有保持与将由现有技术的恒定截面的管状构件提供的抗弯强度相容的抗弯强度。

此外，如图5至7中可看见的，空心易熔构件21的截面的内轮廓沿其纵向轴线AL逐渐变化，以避免具有可能促使意外断裂苗头出现的任何拐角或不规则性。

例如，这种内形状可通过在产生的内表面的一次或多次抛光操作之前多次数控加工实现。

本发明以一般的方式应用于易熔销具有小厚度的环境，即应用于其中直径厚度比大于6的易熔销。

如上所述，本发明的易熔构件设计成被阻止相对于与其连在一起的U形夹之一转动。该转动约束可借助配合在形成在单耳U形夹的单个凸耳中的径向孔中的螺柱等等提供，该螺柱因此配合在形成在易熔构件中的对应径向孔中。

可设想到用于阻止构件转动的其它解决方案，诸如例如纵向延伸并且通过双耳U形夹的其凸耳之一的外表面配合的螺柱，以及形成在易熔构件的扩口端中的对应孔。在这种情况下，在装配上，纵向螺柱配合在扩口中的孔中以阻止其相对于双耳U形夹转动。

Claims (5)

1.一种沿纵向轴线(AL)延伸的管状易熔构件(21)，所述管状易熔构件(21)用于配合在双耳U形夹(14)和单耳U形夹(12)中以使其结合并形成铰链(11)，同时相对于所述U形夹(12、14)之一的转动被约束：

·所述管状易熔构件(21)具有中央部分(PC)以及两个远端部分(PD1、PD2)，当所述易熔构件(21)在所述U形夹(12、14)中就位时，所述中央部分(PC)配合在所述单耳U形夹(12)中，而所述两个远端部分(PD1、PD2)各自布置在所述双耳U形夹(14)的相应凸耳(16、17)中；

·当所述铰链(11)处于工作位置时，所述易熔件构(21)受压弯曲，所述构件经受在所述易熔构件相对于所述U形夹的转动被约束的预定方向(AS)上的工作力，该弯曲作用在弯曲平面(PF)中，所述弯曲平面(PF)包含所述纵向轴线(AL)并沿所述工作力的所述预定方向(AS)延伸；

·当所述工作力具有大于预定阈值的沿垂直于所述纵向轴线(AL)的轴线的量值时，所述易熔构件(12)在其中央部分(PC)与每个远端部分(PD1、PD2)之间剪切断裂；以及

·所述易熔构件(21)具有在中央截面(SC)和两个远端截面(SD1、SD2)之间逐渐变化的横截面形状，每个远端截面(SD1、SD2)具有在其平行于所述弯曲平面(PF)的区域(L1、L2)中加强的厚度，所述中央截面(SC)具有大于所述远端截面(SD1、SD2)的面积二次矩的、相对于与所述弯曲平面(PF)正交的轴线(AP)的面积二次矩。

2.如权利要求1所述的易熔构件，其特征在于，具有呈圆形基部的圆筒形式的外表面。

3.如权利要求1至3所述的易熔构件，其特征在于，所述远端截面(SD1、SD2)具有椭圆形的内轮廓，所述椭圆形具有平行于所述弯曲平面(PF)延伸的长轴。

4.如权利要求1至3所述的易熔构件，其特征在于，所述中央截面(SC)具有圆形的内轮廓。

5.如权利要求1或权利要求3所述的易熔构件，其特征在于，所述中央截面(SC)具有椭圆形的内轮廓，所述椭圆形的长轴垂直于所述弯曲平面(PF)延伸。