CN109386522A - 用于接合节点和管结构的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及节点与管之间的连接件。装置可包括增材制造的第一节点和第二节点、管、以及将管连接到第一节点和第二节点的互连件。装置可包括:节点,该节点具有端部部分,该端部部分具有在其间形成环形间隙的内同心部分与外同心部分;以及管,其具有延伸到间隙中的端部部分。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年8月8日提交的标题为“用于接合节点和管结构的***及方法”的美国专利申请No.15/671,894的权益,其通过引用以其全部内容明确地并入本文。
技术领域
本公开总体涉及结构之间的连接件,更具体地说,涉及节点与管之间的连接件。
背景技术
空间框架和单壳体构造用于汽车、结构、船舶以及许多其它应用。空间框架构造的一个示例可以是焊接管框架底盘构造,其由于加工成本低、设计灵活以及生产高效结构能力的优点,通常用于小体积且高性能运输工具设计。这些结构要求底盘的管以各种角度连接,并且可能需要相同的连接点以适应各种管几何结构。用于连接这种管框架底盘的接合构件的传统方法制造可能引致高的设备和制造成本。另外,单壳体设计在使用平面元件时可能导致设计不灵活,或者在结合成形面板时可能导致高的加工成本。
发明内容
下文将更全面地描述节点-管连接件的几个方面。
在各个方面中,装置可包括增材制造的第一节点和第二节点、管以及将管连接到第一节点和第二节点的互连件。
在各个方面中,装置可包括:节点,该节点具有端部部分,该端部部分具有在其间形成环形间隙的内同心部分与外同心部分;以及管,其具有延伸到间隙中的端部部分。
通过下面的详细描述,其它方面对于本领域技术人员而言将变得显而易见,其中通过图示的方式仅示出和描述了若干实施例。如本领域技术人员将意识到的,本文的构思能够具有其它且不同的实施例,并且若干细节能够在各种其它方面进行修改,所有这些都不背离本公开。因此,附图和详细描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的。
附图说明
现在将在附图中通过示例的方式而非通过限制的方式在详细描述中呈现各个方面,其中:
图1示出了本公开的各方面可以在其中实施的示例性运输工具底盘、刀锋(Blade)超级跑车底盘。
图2A-E示出了形成接合件的示例性节点、管、互连件、以及密封件。
图3A-D示出了形成接合件的示例性节点、管以及互连件。
图4A-D示出了形成包括双剪切连接件的接合件的示例性节点、管、互连件、以及密封件。
图5A-C示出了形成接合件的其它示例性节点、管、以及互连件。
图6A-D示出了包括连接到管以形成接合件的连接部分的示例性节点。
具体实施方式
以下结合附图阐述的详细描述旨在提供对本文公开的构思的各种示例性实施例的描述,并且不旨在代表可实施本公开的仅有实施例。本公开中使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”,并且不应被解释为比本公开中提出的其它实施例更优选或有利。详细描述包括用于提供向本领域技术人员充分传达了构思的范围的全面且完整公开的目的的具体细节。然而,本公开可以在没有这些具体细节的情况下实施。在一些实例中,众所周知的结构和部件可以以框图形式示出,或者完全省略,以避免模糊贯穿本公开提出的各种构思。
节点是增材制造(AM)结构,其包括用于接收另一结构(例如,管、面板等)的特征(例如插座、接收器等)。本公开着眼于用于连接基于节点的组件的各个部分的附接设计。发明一些互连件设计主要是负责在装配复杂结构时可能遇到的较高等级的尺寸公差接受度。一些设计也构造为旨在减轻重量、最小化涉及的后处理、以及最大化装配的简易性。这些构思的重复部件使用插座来调整公差和共打印部分,以利用3D打印的独特性并简化装配过程。对于每种方法,可以使用钎焊浆料、热塑性塑料、热固性塑料等代替粘合剂。
图1示出了示例性跑车底盘,即由扩散技术(Divergent Technologies)公司制造的刀锋(Blade)超级跑车底盘100,其包括作为结构一部分的节点和管。汽车底盘,比如刀锋超级跑车底盘100,是可以实施本公开的各方面的结构的示例。尽管本文描述的示例主要涉及运输工具结构(比如底盘、缓冲区等),但是应当理解的是,本公开的各方面可以应用于包括节点-管连接件的其它结构。
刀锋超级跑车底盘100包括通过一个或更多个节点103连接的碳纤维管101。每个节点103可包括例如中部本体以及从中部本体延伸的一个或更多个端口。在各种实施例中,多端口节点可设置为连接管(比如碳纤维管101)以形成二维或三维结构。例如,该结构可以是框架。在一个示例中,具有轴线在大致相同的平面中的管的结构可以被称为平面框架,而具有轴线在不同平面中的管的结构可以被称为空间框架。空间框架可以限定体积。在一些示例中,三维空间框架结构可以是运输工具底盘。运输工具底盘可以具有限定空间的长度、宽度和高度,比如运输工具的乘员隔室。
运输工具底盘可以形成运输工具的框架。运输工具底盘可以提供用于放置运输工具的本体面板(比如门面板、顶面板、底面板、或形成运输工具闭合件的任何其它面板)的结构。此外,底盘可以是用于车轮、传动系、发动机缸体、电气部件、加热和冷却***、座椅、存储空间等的结构支撑。运输工具可以是乘用车、货车等。运输工具的示例可包括但不限于轿车、卡车、公共汽车、货车、小型货车、旅行车、娱乐车、拖车、拖拉机、推车、汽车、火车或摩托车、船、航天器或飞机(例如,有翼航空器、旋翼机、滑翔机、轻于空气的空中运输工具)。运输工具可以是基于陆地的运输工具、空中运输工具、基于水的运输工具或基于太空的运输工具。本文对任何类型的运输工具或运输工具底盘的任何描述都可适用于任何其它类型的运输工具或运输工具底盘。
运输工具底盘可以提供与运输工具类型的形状因子匹配的形状因子。根据运输工具的类型,运输工具底盘可具有不同的构造。运输工具底盘可以具有不同的复杂程度。在一些情况下,可以提供三维空间框架,该三维空间框架可以提供用于运输工具的外部框架。外部框架可以被构造为接收本体面板以形成三维闭合件。在一些情况下,可以提供内支撑件或部件。内部支撑件或部件可以通过连接到空间框架的一个或更多个接合构件而连接到空间框架。可以提供多端口节点和连接管的不同布局以适应不同的运输工具底盘构造。在一些情况下,可以布置一组节点以形成单个独特的底盘设计。在一些情况下,该组节点中的至少一个子集可用于形成多底盘设计。在一些情况下,在一组节点中的至少一个节点子集可以装配到第一底盘设计中,并且然后被拆卸并再使用以形成第二底盘设计。第一个底盘设计和第二个底盘设计可以相同或它们可以不同。
在该示例中,碳纤维管101是碳纤维材料。在各种实施例中,可以使用其它复合材料。复合材料的示例包括高模量碳纤维复合材料、高强度碳纤维复合材料、平纹碳纤维复合材料、缎纹编织碳复合材料、低模量碳纤维复合材料、低强度碳纤维复合材料等。在一些实施例中,管可以由比如塑料、聚合物、金属、金属合金等的其它材料形成。管可以由刚性材料形成。管可以由一种或多种金属和/或非金属材料形成。
连接管可以具有不同的横截面形状。例如,连接管可以具有大致圆形形状、正方形形状、椭圆形形状、六边形形状或不规则形状。连接管横截面可以是闭合横截面。连接管横截面可以是敞开的横截面,比如C通道、工字梁、角等。
管可以是中空管。中空部分可以沿管的整个长度设置。例如,连接管可具有内表面和外表面。管的内径可以对应于连接管的内表面。管的外径可以对应于连接管的外径。连接管可具有两个端部。两端可以彼此相对。在一些实施例中,连接管可具有三、四、五、六或更多个端部。
本公开中提出的节点到管连接件的各种方面可适用于运输工具底盘框架,比如图1中所示的刀锋超级跑车底盘100。底盘框架100中的节点可以设计成适于由底盘设计决定的管角度。节点可以制造成期望的几何形状,以允许底盘的快速且低成本装配。在一些实施例中,可以使用3D打印技术来制造节点。3D打印可以允许节点形成为可以适应不同框架构造的各种几何形状。3D打印可以允许节点基于包括节点尺寸的计算机生成的设计文件来形成。
节点可以由金属材料(例如铝、钛、不锈钢、黄铜、铜、铬钢、铁等)、复合材料(例如,碳纤维等)、聚合物材料(例如,塑料等)、这些材料和/或其它材料的组合等构成。节点可以由粉末材料形成。节点可以由一种或多种金属和/或非金属材料形成。3D打印机可以熔化和/或烧结粉末材料的至少一部分以形成节点。节点可以由大致刚性的材料形成。
图2A-E、图3A-D、图4A-D、图5A-C和图6A-D示出了示例性节点-管接合件(也称为连接件)。图2A-E、图3A-D、图4A-D和图5A-C示出了这样的技术,其中第一节点和第二节点可以用互连件将管连接到第一节点和第二节点而接合到管。图6A-6D示出了其中可以将节点接合到管的技术。在各种实施例中,接合可以形成具有吸引人的外观的光滑、平坦表面,并且其减少了对例如打磨、精加工等后处理的需要。以这种方式,例如,可以以减少制造时间和成本的方式接合节点与管。在各种实施例中,可以在接合件的部件之间(例如,在节点与管之间、两个节点之间、管与互连件之间等)布置一个或更多个间隔结构以防止这些部件彼此接触。以这种方式,例如,由不同材料制成的节点和管可以以有助于减少或防止不同材料彼此反应的方式接合。例如,由不同金属制成的节点和管可以以有助于减少或防止电化腐蚀的方式接合。例如,这可以扩展接合件的不同部件中使用的材料的可用选项,这可以允许为各个部件选择更合适的材料。反过来,扩展材料选项可以允许接合件更好的性能、耐用性、重量减轻、成本等。
图2A-E示出了形成接合件200(图2D和图2E中所示)的示例性节点、管,以及互连件。该示例构造包括在接合件的部件之间形成的间隔结构。在该示例中,间隔结构包括在部件之间形成密封空间的密封件的布置,以及被注入到密封空间中的粘合剂。通过密封空间,密封件可以防止粘合剂从密封空间泄漏,这可以允许更有效地形成接合件并且可以提供更清洁的接合件。此外,当粘合剂固化时密封件可以保持部件以期望的距离分离。密封件还可以帮助保护粘合剂免受例如空气、水等的环境影响,这可以减少由环境因素引起的粘合剂的损坏或劣化。根据密封件的组成和设计,一旦粘合剂固化,密封件就可以为间隔结构提供其它益处,比如为结构增加刚性、柔韧性、耐久性等。由部件之间的间隔结构产生的距离可以设计成防止或减少部件之间的比如电偶腐蚀等反应。
图2A示出了在装配与接合之前的接合件200的各种部件。特别地,第一节点201、管203以及第二节点205可以通过互连件206接合。第一节点201、第二节点205以及互连件206每个都可以包括用于密封件207的定位的凹口208。在装配之前,如图2A中所示,密封件207中的一个可以定位在互连件206的轴211上的凹口208中。在各种实施例中,密封件207可以是橡胶密封件(比如橡胶环),一旦接合件装配就可以按压以在相邻部件之间形成密封。在各种实施例中,密封件可以由比如塑料、金属等其它材料制成。
互连件206可包括基部209和轴211。轴211可包括外表面212。当装配接合件200的部件时,第一节点201、管203、第二节点205以及互连件206的各种表面可以在接合件内部彼此靠近定位。这些表面可以称为接合表面。基部209可包括接合表面213和接合表面215。通道217可以延伸穿过互连件206,其中通道的一端包括基部209中的开口219,并且通道的另一端包括轴211中的开口221。在各种实施例中,通道217可包括位于互连件206上的其它位置处的开口,可包括两个以上的开口,可包括在每个接合表面213和215处的一个或更多个开口,可包括围绕互连件的横截面表面以均匀分布布置的开口,以及许多其它可能的构造。如上所述,密封件207中的一个可定位在凹口208内,凹口208可围绕轴211的周缘延伸。在这方面,例如,密封件207可以在互连件移动到用于装配的位置之前定位在互连件206上。
第一节点201的接合表面223和互连件206的接合表面213可以是互补表面。换言之,接合表面213和223可以彼此互补,使得表面适配在一起。例如,接合表面213可包括半球形表面的一部分,并且接合表面223可包括反半球形表面的互补部分。
管203可包括内表面227、接合表面229、以及接合表面231。接合表面229可成形为与第一节点201的接合表面225适配。在该示例中,接合表面229是锥形表面。在各种实施例中,接合表面229可在端部处包括平坦的横截面表面(即,在垂直于长度轴线切割管的情况下)。在各种实施例中,管203可以是没有锥度的直的圆柱体,并且接合表面229可以包括管203的没有锥度的外表面的一部分。在各种实施例中,接合表面229可以是光滑的、带螺纹的等。第一节点201的接合表面225可以是接合表面229的互补形状。
例如,管203的内表面227可以是直的圆柱形表面。在各种实施例中,内表面227可包括锥形圆柱体表面、螺纹表面等。内表面227可成形为与互连件206适配,并且特别地,可成形为与互连件的轴211的外表面212适配。
类似地,第二节点205可以包括接合表面233,接合表面233成形为与管203的接合表面231适配,并且可以包括成形为与互连件206的接合表面215适配的接合表面235。
接合表面223可包括凹口208中的一个,并且接合表面225可包括凹口208中的另一个。同样地,接合表面233可包括凹口208中的一个,并且接合表面235可包括凹口208中的另一个。
图2B示出了可以如何定位第一节点201和第二节点205,使得密封件207可以***凹口208中。特别地,密封件207中的一个可以***接合表面225和233中的凹口208中,并且密封件207中的另一个可以***接合表面223和235中的凹口中。例如,这些密封件207也可以是橡胶密封件(比如橡胶环)。在该实施例中,***第一节点201和第二节点205中的凹口208中的密封件207厚于***互连件206的轴211周围的凹口中的密封件。较厚的密封件可在由不同材料制成的部件之间形成期望的距离。在该示例中,第一节点201和第二节点205可以由第一金属制成,并且管203和互连件206可以由第二金属制成。如将在下面参照图2D更详细地描述的,较厚的密封件可以在第一金属部件(即,节点)与第二金属部件(即,管和互连件)之间形成较大的距离。
图2C示出了在接合之前装配在一起的接合件200的所有部件。特别地,图2C示出了部件的各种接合表面如何彼此互补并适配在一起。
图2D示出了装配并接合的接合件200的各种部件。特别地,粘合剂237可以注入通道217中。粘合剂237可填充在接合表面213与223、225与229、231与233、235与215之间的空间中,以及管203的内表面227与互连件206的外表面212之间的空间中。在该示例中,密封件207可以包含到接合表面之间的空间的粘合剂237。以这种方式,例如,可以用互连件206将第一节点201、管203和第二节点205接合在一起。此外,密封件207可以允许粘合剂237被更有力地注入,而不用担心多余的粘合剂从接合件泄漏,这可以允许更快的装配。类似地,密封件207可以允许使用粘度较小的粘合剂,这可以允许使用较宽范围的粘合剂。
如图2D所示,密封件207和粘合剂237可以形成能够分离接合件200的各种部件的间隔结构239。特别地,较厚的密封件将第一金属部件(即,节点)与第二金属部件(即,管和互连件)分开较大的距离,而互连件轴周围的较薄密封件将管与互连件分开较小的距离。以这种方式,例如,由不同金属制成的部件可以分开较大的距离以减少或防止电偶腐蚀,而由相同(或类似)金属制成的部件可以更紧密地间隔在一起,这可以允许更刚性的结构。
间隔结构可以构造为满足接合件的设计要求。例如,间隔结构可以在接合件的部件之间形成各种间隔距离。在各种实施例中,间隔结构可在部件之间形成较大的间隔距离,以减少或防止部件之间的反应。例如,较大的间隔距离可有助于减少或防止电偶腐蚀,特别是在具有非常不同的电极电位的相邻部件的接合件中。间隔结构可以由多种材料制成,比如橡胶、粘合剂、塑料、金属等。间隔结构的材料成分可以设计成提供特别的益处,比如提供接合部件之间的移动的灵活性、提供刚性以减少或防止接合部件之间的移动、使接合件耐水或防水、使接合件对比如油、油脂、污垢等其它物质有耐性。在各种实施例中,例如,间隔结构的结构设计和材料成分可以允许接合件平稳地失效,这可以通过允许一部分碰撞能量在接合件的受控局部失效中消散而允许接合件用作缓冲区的一部分。
图2E示出了接合件200的透视图。如图2E所示,接合技术可以允许基部209的暴露表面(如图2A-D所示在基部的底部)与第一节点201和第二节点205的底表面平齐,而且与此同时,由于间隔结构239,允许基部、第一节点、以及第二节点的表面被间隙241分开(此外在图2D中示出)。以这种方式,例如,接合技术可以形成平滑、平坦的表面,其具有吸引人的外观并且减少了对比如打磨、精加工等后处理的需要,并且因此,可以以减少制造时间和成本的方式接合节点和管。
可以通过增材制造来制造第一节点201和第二节点205以及管203和互连件206中的一个或两个。例如,可以增材制造第一节点201、第二节点205、以及互连件206。在一些实施例中,可以在相同的打印运行中增材制造第一节点201、第二节点205以及互连件206。在各种实施例中,可以利用互连件206与第一节点201和第二节点205的互补表面,通过隔开制造以彼此相邻的互补表面紧密连在一起的这些结构来进行增材制造。以这种方式,例如,这些结构可以允许更有效的增材制造工艺,因为它们能够被更紧密地压紧在一起,从而增加每次打印运行的产量。
图3A-D示出了形成接合件300(图3C和图3D中所示)的示例性节点、管和互连件。图3A示出了在装配与接合之前的接合件300的各种部件。特别地,第一节点301、管303和第二节点305可以通过互连件307接合。互连件307可包括基部309和轴311。轴311可包括外表面312。基部309可包括接合表面313和接合表面315。通道317可以延伸穿过互连件307,其中通道的一端包括基部309中的开口319,并且通道的另一端包括轴311中的开口321。在各种实施例中,通道317可以包括在互连件307上的其它位置处的开口,可以包括两个以上开口,可以包括在接合表面313和315每个处的一个或更多个开口,可以包括围绕互连件的横截面均匀分布布置的开口,以及许多其它可能的构造。
第一节点301可包括接合表面323和接合表面325。第一节点301的接合表面323与互连件307的接合表面313可以是互补表面。换言之,接合表面313和323可以彼此互补,使得表面适配在一起。例如,接合表面313可包括半球形表面的一部分,并且接合表面323可包括反半球形表面的互补部分。
管303可包括内表面327、接合表面329、以及接合表面331。接合表面329可成形为与第一节点301的接合表面325适配。在该示例中,接合表面329是锥形表面。在各种实施例中,接合表面329可在端部处包括平坦的横截面表面(即,正如在垂直于长度轴线切割管)。在各种实施例中,管303可以是没有锥度的直的圆柱体,并且接合表面329可以包括没有锥度的管303的外表面的一部分。在各种实施例中,接合表面329可以是光滑的、带螺纹的等。第一节点301的接合表面325可以是接合表面327的互补形状。
例如,管303的内表面327可以是直的圆柱形表面。在各种实施例中,内表面327可包括锥形圆柱体表面、螺纹表面等。内表面327可成形为与互连件307适配,并且特别地,可成形为与互连件的轴311的外表面312适配。
类似地,第二节点305可以包括接合表面333,接合表面333成形为与管303的接合表面331适配,并且可以包括成形为与互连件307的接合表面315适配的接合表面335。
图3B示出了在接合之前装配在一起的接合件300的各种部件。特别地,图3B示出了部件的各种接合表面如何彼此互补并适配在一起。
图3C示出了装配并接合的接合件300的各种部件。特别地,粘合剂337可以注入通道317中。粘合剂337可填充在接合表面313与323、325与329、331与333、335与315之间的空间,以及管303的内表面327与互连件307的外表面312之间的空间。以这种方式,例如,可以用互连件307将第一节点301、管303和第二节点305接合在一起。
图3D示出了接合件300的透视图。如图3D所示,接合技术可以允许基部309的暴露表面(如图所示在基部的底部处)与第一节点301和305的底表面平齐。以这种方式,例如,接合技术可以形成平滑、平坦的表面,其具有吸引人的外观并且减少了对比如打磨、精加工等后处理的需要,并且因此,可以以减少制造时间和成本的方式接合节点与管。
可以通过增材制造来制造第一节点301和第二节点305以及管303和互连件307中的一个或两个。例如,可以增材制造第一节点301、第二节点305、以及互连件307。在一些实施例中,可以在相同的打印运行中增材制造第一节点301、第二节点305、以及互连件307。在各种实施例中,可以利用互连件307与第一节点301和第二节点305的互补表面,通过隔开制造以彼此相邻的互补表面紧密连在一起的这些结构来进行增材制造。以这种方式,例如,这些结构可以允许更有效的增材制造工艺,因为它们能够被更紧密地压紧在一起,从而增加每次打印运行的产量。
图4A-D示出了形成接合件400(图4C和图4D中所示)的示例性节点、管和互连件。图4A示出了在装配与接合之前的接合件400的各种部件。特别地,第一节点401、管403以及第二节点405可以通过互连件407接合。互连件407可包括基部409和轴411。在这方面,互连件407、第一节点401以及第二节点405具有各种接合表面,为了清楚起见未对其进行标记。互连件407还可包括凸缘413。凸缘413可以提供用于连接管403与互连件407的额外的接合表面区域。在这方面,凸缘413可以在管403与互连件407之间形成双剪切连接件419。
第一节点401、第二节点405和互连件407可以包括定位在凹口416内的密封件415,在装配定位之前(例如,密封件定位在互连件的凹口中)或者在部分装配之后(例如,密封件定位在第一节点和第二节点上的凹口中)。例如,密封件415可以是橡胶密封件(比如橡胶环),一旦接合件装配好就可以按压以在相邻部件之间形成密封。在各种实施例中,密封件(比如密封件415)可以是间隔结构的一部分,该间隔结构可以防止各种部件的部分彼此接触。通道417可以延伸穿过互连件407。在各种实施例中,通道(比如通道417)可以包括位于互连件407上多个位置处的开口,可以包括两个以上开口,可以包括围绕互连件的横截面均匀分布布置的开口,以及许多其它可能的构造。在该示例中,通道417可以包括两个分支,使得注入到通道中的粘合剂421可以在两个不同的接合表面位置处出现。这可以允许粘合剂421到达例如由密封件415分开的接合表面之间的空间。在第一节点401、管403、第二节点405和互连件407结合一起之后,可以将粘合剂421注入到通道417中以便用互连件将节点与管接合在一起。
如图4C所示,第一节点401、管403、第二节点405、以及互连件407可包括多个接合表面,这些接合表面可彼此互补使得表面适配在一起。应该注意的是,接合表面的其它构造是可能的,例如,管403可以包括锥形表面,该锥形表面与在各种实施例中由凸缘413形成的同样锥形的开口适配。在各种实施例中,各种接合表面可以是光滑的、带螺纹的等。
图4B示出了在接合之前装配在一起的接合件400的各种部件。特别地,图4B示出了部件的各种接合表面如何彼此互补并适配在一起。
图4C示出了装配并接合的接合件400的各种部件。特别地,粘合剂421可以注入到通道417中,并且可以填充在第一节点401与互连件407之间、互连件407与管403之间、以及第二节点405与互连件407之间的空间中。以这种方式,例如,可以用互连件407将第一节点401、管403、以及第二节点405接合在一起。
图4D示出了接合件400的透视图。图4A-D的接合技术可以允许基部409的暴露表面(如图所示在基部的底部处)与第一节点401和405的底表面平齐。以这种方式,例如,接合技术可以形成平滑、平坦的表面,其具有吸引人的外观并且减少了对比如打磨、精加工等后处理的需要,并且因此,可以以减少制造时间和成本的方式接合节点与管。
可以通过增材制造来制造第一节点401、管403、第二节点405、以及互连件407中的一个或更多个。例如,可以增材制造第一节点401、第二节点405、以及互连件407。在一些实施例中,可以在相同的打印运行中增材制造第一节点401、第二节点405、以及互连件407。在各种实施例中,可以利用互连件407与第一节点401和第二节点405的互补表面,通过隔开制造以彼此相邻的互补表面紧密连在一起的这些结构来进行增材制造。以这种方式,例如,这些结构可以允许更有效的增材制造工艺,因为它们能够被更紧密地压紧在一起,从而增加每次打印运行的产量。
图5A-C示出了形成接合件500(图5B和图5C中所示)的示例性节点、管以及互连件。图5A示出了在装配与接合之前的接合件500的各种部件。特别地,可以通过互连件507接合第一节点501、管503、以及第二节点505。互连件507可以是包括凸缘509的环形结构。在这方面,图5A-B示出了互连件507的两个部分(这里也称为元件),并且应该理解的是,这两个部分是互连件的相同结构的一部分。互连件507的两个元件在其间形成狭槽510。
第一节点501可包括支架511,并且第二节点505可包括支架513。支架511和513可以构造为支撑凸缘509。支架511和513可以具有例如与凸缘509的环形形状匹配的弧形形状。互连件507可包括密封部件,比如可坐置在凹口517中的密封件515。例如,密封部件可以包括在凸缘509上以及狭槽510的表面上。在各种实施例中,密封件(比如密封件515)可以是间隔结构的一部分,该间隔结构可以防止各种部件的部分彼此接触。
图5B示出了装配并接合的接合件500的各种部件。特别地,管503可以***狭槽510中,其中粘合剂519被施加在密封部件之间的空间中。在这方面,密封件515可包含粘合剂519,以提供更受控制的粘合区域。密封件515可以是例如橡胶密封件或另一类型的密封件。因此,如图5B所示,互连件507可以接合到第一节点501,管503可以接合到互连件,并且互连件可以接合到第二节点505。支架511和513可以通过支托凸缘509来提供互连件507的额外支撑,并且在粘合剂519发生失效的情况下,支架和凸缘结构可以在互连件与第一节点和第二节点之间提供失效保护连接。在这方面,接合件500可以提供节点-互连件连接的平稳失效。
图5C示出了接合件500的透视图。如图5C所示,在装配期间支架511和513聚集在一起以完全覆盖互连件507的外边缘。
应该指出的是,可以通过增材制造来制造第一节点501、管503、第二节点505、以及互连件507中的一个或更多个。例如,可以增材制造第一节点501、第二节点505、以及互连件507。在一些实施例中,可以在相同的打印运行中增材制造第一节点501、第二节点505、以及互连件507。在各种实施例中,可以利用互连件507与第一节点501和第二节点505的互补表面,通过隔开制造以彼此相邻的互补表面紧密连在一起的这些结构来进行增材制造。以这种方式,例如,这些结构可以允许更有效的增材制造工艺,因为它们能够被更紧密地压紧在一起,从而增加每次打印运行的产量。
图6A-D示出了包括连接到管以形成接合件600(图6D中所示)的连接部分的示例性节点。图6A示出了在装配与接合之前的接合件600的各种部件。特别地,节点601可在一端处包括内部部分603和外部部分605。内部部分603和外部部分605可在节点601中形成环形间隙607。在各种实施例中,内部部分603可具有圆盘形状,并且外部部分605可具有与圆盘形状同心的环形形状,使得环形间隙607包括构造成适配圆形管(比如管609)的圆环间隙。在各种实施例中,内部部分603和外部部分605可具有其它形状,比如正方形、矩形等,以适配具有相对应的其它形状的管。在该示例中,管609是碳纤维管,其包括固化部分610和未固化部分611。管609的碳纤维在固化部分610中注入树脂,并且碳纤维在未固化部分611中未注入树脂。换言之,未固化部分具有彼此不结合的干碳纤维,即松散纤维。
节点601可以例如是增材制造的金属结构、增材制造的塑料结构、碳纤维结构等。密封件612可以布置在环形间隙607的内表面上。密封件612可以例如是橡胶密封件或另一类型的密封件。在各种实施例中,密封件(比如密封件612)可以是间隔结构的一部分,该间隔结构例如可以防止管的一部分接触环形间隙的表面。节点601还可包括第一端口613和第二端口615。第一端口613和第二端口615可以是通道,每个通道将环形间隙607的一部分连接到节点的外表面。
图6B示出了装配在一起但尚未接合的接合件600的各种部件。特别地,管609可以***环形间隙607中。管609的未固化部分611的松散碳纤维在它们更深地移动到环形间隙607中时可以向外张开并扩张。密封件612可以与管609接触以形成密封。
图6C示出了接合节点601与管609的方法。具体地说,树脂617可以注入第一端口613,同时抽吸(例如,真空619)被施加到第二端口615。真空619通过环形间隙607抽拉树脂617并浸渍管609的未固化部分611的松散碳纤维。允许树脂617固化以便在节点601与管609之间形成碳纤维粘合。
如图6B和图6C所示,环形间隙的直径可随着距节点端部的距离(即,环形间隙的深度)的增加而增加,这使得未固化部分611的松散碳纤维在***环形间隙时向外扩张,从而形成形式适配到环形间隙的管609的扩张部分。
图6D示出了树脂617固化后的接合件600。当树脂617固化时,浸渍管609的松散碳纤维的树脂的部分形成管的一体部分的固化的碳纤维凸缘621。此外,固化的碳纤维凸缘形成在环形间隙607内部并形式适配至环形间隙607,这可以增加接合件的结构完整性。
提供先前的描述是为了使本领域技术人员能够实施本文所描述的各种方面。贯穿本公开内容给出的对这些示例性实施例的各种修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此,权利要求不旨在局限于贯穿本公开提出的示例性实施例,而是符合与语言权利要求相一致的全部范围。本领域普通技术人员已知的或者后来为本领域技术人员所公知的贯穿本公开内容所描述的示例性实施例的元件的所有结构和功能等效物都旨在被权利要求所涵盖。此外,无论在权利要求中是否明确地叙述了这样的公开内容,本文所公开的内容都不旨在贡献给公众。不应根据《美国联邦宪法》第35条第112款(f)的规定,或在适用的司法管辖区中的类似法律,来解释任何权利要求,除非使用短语“用于...的装置”明确地记载了该元素,或者在方法权利要求的情况下,使用短语“用于......的步骤”记载了该元素。
Claims (20)
1.一种装置,包括:
增材制造的第一节点;
增材制造的第二节点;
管;以及
互连件,其将所述管连接到所述第一节点和所述第二节点。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述互连件包括基部与从所述基部延伸的轴。
3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述第一节点和所述第二节点附着到所述基部,并且所述管附着到所述轴。
4.根据权利要求3所述的装置,其中,所述基部包括附着到所述第一节点的互补部分的第一部分,以及附着到所述第二节点的互补部分的第二部分。
5.根据权利要求3所述的装置,其中,所述轴延伸到所述管中,并且附着到所述管的内表面。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述互连件包括附着到所述第一节点和所述管的第一元件,以及附着到所述第二节点和所述管的第二元件。
7.根据权利要求6所述的装置,其中,所述第一元件和所述第二元件布置为形成狭槽,并且其中,所述管延伸穿过所述狭槽。
8.根据权利要求6所述的装置,其中,所述第一节点包括支撑所述第一元件的第一支架,并且所述第二节点包括支撑所述第二元件的第二支架。
9.根据权利要求1所述的装置,进一步包括:
间隔结构,其布置在所述第一节点、所述第二节点、所述管、以及所述互连件中的两个或更多个之间。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述间隔结构包括密封件。
11.根据权利要求9所述的装置,其中,所述间隔结构包括粘合剂。
12.一种装置,包括:
节点,其具有端部部分,所述端部部分具有内同心部分与外同心部分,在其间形成环形间隙;以及
管,其具有延伸到所述间隙中的端部部分。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,所述环形间隙具有从所述节点的端部部分的表面开始的深度,并且其中,所述环形间隙的直径在所述深度的至少一部分内随与所述表面的距离增加而增大。
14.根据权利要求13所述的装置,其中,所述管的端部部分的一部段在所述深度的至少一部分内沿着所述环形间隙向外扩张。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,所述管的端部的向外扩张的部段包括干碳纤维。
16.根据权利要求14所述的装置,其中,所述节点包括从所述节点的外表面延伸到所述环形间隙的用于树脂注入的通道。
17.根据权利要求16所述的装置,其中,所述管的端部部分的向外扩张的部段包括来自所述通道的树脂和碳纤维。
18.根据权利要求16所述的装置,其中,所述节点进一步包括从所述节点的外表面延伸到所述环形间隙的用于在树脂注入期间施加真空的第二通道。
19.根据权利要求12所述的装置,进一步包括:
布置在所述节点与所述管之间的间隔结构。
20.根据权利要求19所述的装置,其中,所述间隔结构包括密封件。
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CN202210001785.9A CN114562500A (zh) | 2017-08-08 | 2018-08-08 | 用于接合节点和管结构的***及方法 |
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