板組件以及安裝板組件的方法

專利名稱：板組件以及安裝板組件的方法
技術領域：
本發明涉及一種板組件，在所述板組件中至少兩個板沿縱向彼此連 接。縱向連接定義成邊對邊的連接。更具體地，本發明涉及板組件的兩 個板之間的接合區域。本發明還涉及用于安裝板組件的方法，在所述板 組件中至少兩個板沿縱向彼此連接。
背景技術：
一般地說，當需連接至少兩個例如金屬板料或復合材料板料的板時 可應用本發明。本發明能夠特別應用于航空領域，在該領域中組件的兩 個相鄰板之間的接合會顯著影響氣動阻力。本發明還能夠應用于汽車或 鐵路領域，從而將板組件設計成形成機動車或火車車廂的外部車身。
在航空領域中，已知將一連串的板縱向連接以生成板組件，特別是 形成飛行器機身或機翼的蒙皮。
例如如圖l所示，已知使用聯接元件3，將板l、 2分別連接到該聯 接元件3，從而使得能夠拆卸所述相鄰板1、 2之間的接合。通過可拆 卸的螺釘4將第一板以可拆卸的方式固定在聯接元件3上。通過一個或 多個結構螺釘5將第二板2固定在聯接元件3上。因此，當希望進入通 過板l、 2所生成的內部空間時，僅需通過旋出可拆卸螺釘4而卸下第 一板l即可。
板l、 2以鄰近的方式定位，而并未邊靠邊，從而在所述相鄰板l、 2之間生成縱向縫隙6。這種縱向縫隙6是不可避免的，但是會擾亂板 1、 2的外表面上的氣流。
為了減少在兩個板l、 2之間的接合處的縱向縫隙6的影響，已知 利用密封填料7來填充縱向縫隙6。密封填料7能夠使兩個相鄰板1、 2之間的表面平整。
聯接元件3包括設計成用以補償第一板1與第二板2之間的厚度差 的彎折部8或階梯狀搭接部。板的厚度一般定義成所述板的垂直于其外 表面延伸的尺寸。實際上，在兩個板之間的接合區域處，第一板l的厚 度e嚴格地講小于第二板2的厚度E。接合區域限定為每個板l、 2的 涉及這些板之間的聯接的表面部分。因此，彎折部8的高度對應于第二 板2的厚度E與第一板1的厚度e之間的差值。該彎折部8的目的是保 持接合區域處的板1、 2處于相同水平，從而避免當所述板彼此連接時 它們之間具有間隙。
然而如圖2所示，由于板組件的涉及聯接的不同元件存在制造>^差， 因此在多數情況下兩個板l、 2之間的接合會產生間隙d。間隙定義為 當彼此連接時，正常情況下應該在相同水平上保持齊平的鄰近板1、 2 的偏移。因此，板l、 2之間的縱向縫隙6形成階梯，這種階梯會擾亂 板組件l、 2的外表面上方的氣流。
目前，在不顯著增加這種組件的制造成本的情況下，無法消除該組 件的不同元件上的容許制造公差。

發明內容
在本發明中，其目的在于減小板組件的兩個相鄰板之間由于制造公 差和裝配公差所產生的間隙對氣動阻力的影響。
為此，在本發明中，提出將板組件的兩個相鄰板之間的間隙擴展超 過有影響力的長度，從而減少其對氣動阻力的影響。
根據本發明，通過使用如下的板以使兩個板之間的間隙最小化，該 板具有在接合區域處呈現彎折部設計的表面，可以將現有技術中的階梯 公差轉變成起伏公差。更具體地，每個板包括通過階梯部彼此分隔的兩 個連續平穩段。每個板的下平穩段面對面，所述板在它們的下平穩段的 水平上彼此連結。因此，間隙遍布在兩個相鄰下平穩段的整個表面，而 不是集中于位于兩個板之間的縱向縫隙的位置處。盡管并未消除具有間 隙的危險性，但是當出現間隙時其遍布于較大的表面上，使得在某些情 況下甚至允許增大涉及兩個板之間聯接的元件的制造公差和裝配公差。因此，當兩個板彼此連接時，兩個板之間可能存在的間隙包含在生成于 兩個板的彼此面對的階梯部之間的凹部中。所得到的凹部從其一端至另 一端并且另外從一個組件到另 一個組件能夠具有不同的高度。凹部的高 度定義成垂直于板的表面延伸的尺寸。
在本發明的具體實施例中，可以生成階梯部，其中兩個相向的階梯 部的高度之和基本上等于在兩個板的接合區域處的關于制造和組裝的 容許的間隙公差之和。階梯部的高度定義成垂直于板的表面延伸的尺 寸。術語間隙公差定義成在板組件中涉及兩個板的連接的每個元件的容 許的間隙公差。因此，當將板放到一起時，能夠確保兩個板之間可能存 在的間隙處于由兩個板各自的下平穩段所生成的凹部內。
為了完全消除兩個板之間存在的間隙的影響，可以將例如瑪蒂脂
(mastic)的材料注入到含有間隙的凹部中。因此，在凹部中以瑪蒂脂 進行覆蓋并將間隙浸沒。瑪蒂脂形成了平整表面，該平整表面在板組件 中的兩個板的延伸范圍內提供了極為連續的表面，換言之，在水平上沒 有間隙。
因此，本發明的目的是提供一種板組件，在所述板組件中兩個板彼 此連接，其特征在于，每個板的一個表面包括彎折部，從而包括上平穩 段和下平穩段，兩個板在它們的下平穩段處彼此連接。
根據本發明的方法的實施例，可具有全部或某些以下的附加特征
—兩個板的彎折部的高度之和等于兩個板之間的接合區域中的容 許的間隙公差之和。
-每個彎折部的高度等于兩個板之間的接合區域中的容許的間隙 公差之和的一半。
-兩個板通過聯接元件彼此連接。
-在兩個板之間生成的縱向縫隙由填充填料進行填充。
-利用平滑填料填充接合區域中的凹部。
本發明還涉及一種這種板組件的安裝方法，在所述板組件中兩個板 彼此連接，其特征在于，該方法包括以下步驟-將涉及兩個板連接的組件元件的容許的間隙公差加在一起；
-生成兩個板，使得它們都呈現出包括下平穩段和上平穩段的表面， 它們的表面的高度差設置成使得兩個板的彎折部的高度之和明顯等于涉 及兩個板的連接的組件元件的間隙公差之和；
-通過將兩個下平穩段i^t逸故置來連接兩個板以形成接合區域。
根據本發明方法的實施例，可包括全部或某些以下附加步驟
—利用平滑填料填充接合區域中的凹部。
-通it^模具中模制生成板，所述模具裝配有對應于期望的彎折部的 模型板。
-通it^板料進行機加工生成板，從而生成期望的彎折部。


當閱讀以下描述并參照附圖時，將更容易理解本發明。這些描述和 附圖只是作為示例，而不是用來限制本發明。附圖中
圖l是已經描述的例如理論上的板組件的剖面圖2是根據前述現有技術在兩個板之間延伸的縱向縫隙的位置處的 兩個板之間的接合細節的剖面圖3是根據本發明的彼此連接的兩個相鄰板的剖面圖4是根據本發明的兩個相鄰板的剖面圖5是能夠利用根據本發明的板組件進行裝配的飛行器機翼的剖面圖。
具體實施例方式
圖3示出了板組件100的剖面圖，其中兩個板101、 102通過聯接 元件103彼此連接。
7聯接元件103包括彎折部104，彎折部104設計成用來補償笫一板 101與第二板102之間的厚度差。因為第一板101具有的厚度嚴格地講 小于第二板102的厚度，所以彎折部定位成使得板102的額外厚度包含 在聯接元件103的彎折部104的凹部中。因此，當兩個板IOI、 102緊 固到聯接元件103時，所述板101、 102的表面理論上彼此對齊。
然而如上所述，因為聯接元件103以及每個板101、 102的制造公 差，所以當執行安裝時，兩個板IOI、 102的凹部表面沒有對齊，而是 在兩個板IOI、 102之間的接合部中存在間隙。
另外根據本發明，每個板101、 102具有兩層表面，這兩層表面分 別形成上平穩段112、 114和下平穩段113、 115。上平穩段112、 114與 下平穩段113、 115之間的彎折部105、 106的高度與板組件的通常上容 許的制造和裝配公差有關，并因此根據應用、使用材料等變化。
在圖4所示的示例中，圖中左側的板101相對于右側的板102包括 從左至右向下延伸的彎折部105，而板102包括從右至左向下延伸的彎 折部106。因此，當板IOI、 102進行組裝時，下平穩段形成由上平穩段 112、 114界定的凹入表面或凹部107。
優選地，每個彎折部105、 106的高度h明顯等于在兩個板101、 102 之間的接合中所涉及的組件元件的容許的間隙公差之和的一半。
在圖3所示的示例中，間隙公差之和對應于兩個板102、 102中的 每個板以及聯接元件103的容許的間隙公差。因此，兩個彎折部105和 106的高度h之和等于結合元件101、 102以及103的容許的制造間隙 公差之和。
當板101和102固定在聯接元件103上時，在板101和102之間可 能存在的間隙遍布凹部107的整個長度L。凹部的長度L限定為在兩個 彎折部105、 106之間延伸的凹部的尺寸。
在本發明的一個具體實施例中，可以利用例如膩子填塞料的填充填 料109來填充縱向縫隙108，該縱向縫隙108在板101、 102的界定所述 縱向縫隙108的邊緣之間延伸。
此外，為了使板組件的位于兩個相鄰板101、 102之間的接合處的 外形平整，可以利用例如液態膠粘涂料的平滑填料110來填充凹部107。因此，可以獲得極為連續的表面，該表面完全覆蓋在兩個板101、 102 之間可能存在的間隙。
另外，在通過螺釘111將板101和102連接到聯接元件103的情況 下，所述螺釘111包含在凹部107中，螺釘同樣被平滑填料110覆蓋。 因此，可以增大用于埋頭螺釘lll的埋頭孔的公差。
如從圖4看出，板101、 102從高度差105、 106的一部分到另一部 分的厚度是相同的。
在圖3所示的示例中，只有第一板101具有可變厚度。更具體地， 第一板101在上平穩段112處的厚度嚴格地講大于第一板101在下平穩 段113處的厚度。第二板102的上平穩段116和下平穩段115具有連續 并一致的厚度。
圖5示出能夠結合根據本發明的板組件的飛行器機翼120的剖面圖。
實際上，在飛行器機翼的情況下，必需能夠進入位于所述機翼120 的前梁121前方和后梁122后方的系統及通道。為此，機翼120的板124、 125以如下方式彼此連接，即在相鄰板124、 125之間可能具有間隙的 位置處生成四個縱向縫隙123。
因此，在界定至少一個縱向縫隙123的板124、 125的情況下，可 以建立根據本發明的板組件。
在這種機翼120的一個具體實施例中，為了完成板組件，必需使用
-復合機翼板125，其在內部具有膠嚢的情況下從外部模制，其厚 度為10 mm+/ — 4%——相當于+/ — 0.4 mm;
-復合板124,其形成機翼120前緣的頂端，并具有厚度為4 mm+/ —4%——相當于+/ — 0.16 mm——的整體式部件；
-金屬板條126，其以+/ - 2%——相當于+/ - 0.2 mm——的精度彎 折，所述板條126用作兩個板124、 125之間的聯接元件。
因此，關于兩個板124、 125之間接合部的總的組合間隙公差相當 于兩個板124、 125以及板條126的間隙公差之和，也就是說+/-0.76mm。因此，假如誤差集中在理論外形上，則根據相對氣流，在前進裝 置中達到+0.76 mm的氣動力下降(aerodynamic reduction),而在回動 裝置中達到-0.76 mm的氣動力下降。
因此，在組件的端部處能夠達到的制造>^差范圍為1.52 mm。
誤差+/-0.76 mm是無法接受的。因此，當實施根據現有技術的板 組件時無法直接使用復合板。必需通過五軸機床來局部改造模制的復合 板，以便使復合板的厚度校準至+/-0.1111111。所述設備通過適當的夾緊 來適應機翼板的形狀，并且該機加工必需是三維的，這樣便要求使用五 軸磨床。
在金屬板的情況下，誤差是+/-0.46 mm，這對于在"馬赫數"0.8 飛行的飛機也只是剛剛能夠接受。
在板組件124、 125符合本發明的情況下，為了使接合落入空氣動 力學所容許的公差范圍內，已經設立使彎折部的高度h之和除以由下平 穩段形成的凹部的長度L必須小于或等于0.01,也就是說ht。tal/L < 0.01 。 ht。^定義為在板連接之前其彎折部的高度h之和。
為了使得能夠接受1.52 mm的間隙公差，使用彎折部高度h之和等 于1.5mm的板124、 125。因此，接合區域處的凹部的長度L應該等于 152 mm。該伸展值與用于每個板的位置固定的限定極為相容，例如用 于前緣板124的位置固定的限定為60 mm,而用于機翼板125的位置固 定的限定為10mm。另外，因此生成的淺的凹部容置了螺釘埋頭孔，這 樣可以使螺釘埋頭孔的間隙公差增加，而它們保持由平滑填料覆蓋。
這同樣適用于金屬板，以改善空氣動力學外形。
根據本發明的這種呈現出期望高度h的彎折部的板可以通過如下的 模制方式獲得，即在相應的模具中放置模槽或模型板。還可對具有較 大厚度的板進行機加工，用以獲得呈現出所需的彎折部的板。
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權利要求
1. 一種板組件(100)，在所述板組件中兩個板(101、102)彼此連接，其特征在于，每個所述板的一個表面包括彎折部(105、106)，從而包括上平穩段(112、114)和下平穩段(113、115)，所述兩個板在它們的下平穩段處彼此連接。
2. 如權利要求1所述的板組件，其特征在于，所述兩個板的彎折部的 高度(h)之和等于所述兩個板之間的接合區域中的容許的間隙公差之和。
3. 如權利要求1或2所述板組件，其特征在于，所述兩個板的每個彎 折部的高度等于所述兩個板之間的接合區域中的容許的間隙公差之和的 一半。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的板組件，其特征在于，所述兩 個板通過^1接元件(103 )彼此連接。
5. 如權利要求1至4中任一項所述的板組件，其特征在于，在所述 兩個板之間生成的縱向縫隙(108)由填充填料(109)進行填充。
6. 如權利要求1至5中任一項所述的板組件，其特征在于，所述接 合區域中的凹部(107)由平滑填料(111)進行填充。
7. —種板組件(100)的安裝方法，在所述板組件中兩個板(101、 102)彼此連接，其特征在于，所述方法包括以下步驟將涉及所述兩個板連接的組件元件的容許的間隙公差加在一起； 生成所述兩個板，使得所述兩個板都呈現出包括下平穩段(113、 115) 和上平穩段(112、 114)的表面，并且所述兩個板的表面的彎折部(105、 106)設置成使得所述兩個板的彎折部的高度(h)之和明顯等于涉及所述 兩個板連接的組件元件(101、 102、 103)的間隙公差之和；通過將所述兩個下平穩段邊對邊放置來連接所述兩個板以形成接合 區域。
8. 如權利要求7所述的安裝方法，其特征在于，所述安裝方法包括 以下附加步驟利用平滑填料(110)填充所述接合區域中的凹部(107)。
9. 如權利要求7或8所述的安裝方法，其特征在于，所述安裝方法 包括以下附加步驟通it^模具中模制生成所述板，所述模具裝配有對應于期望的高度差 的模型板。
10. 如權利要求7或8所述的安裝方法，其特征在于，所述安裝方法 包括以下附加步驟通過對板材進行機加工生成所iiiSL,從而生成期望的彎折部。
全文摘要
本發明涉及一種板組件(100)，在所述板組件中兩個面板(101、102)彼此連接，其中，兩個板中的每個板的表面包括彎折部(105、106)以便形成上平穩段(112、114)和下平穩段(113、115)，兩個板沿它們的下位部連接在一起。兩個板的階梯部的高度之和可以例如等于在兩個板之間的接合區域中的容許的間隙公差之和。本發明還涉及一種制造這種板組件的方法。
文檔編號B64C21/00GK101511673SQ200780033230
公開日2009年8月19日 申請日期2007年8月28日 優先權日2006年9月8日
發明者伊夫·杜蘭德 申請人:空中客車法國公司