安裝用凸臺以及風扇殼的制作方法
【專利摘要】本發明提供用于在引擎的風扇殼上安裝輔機的凸臺，其具備：臺座，其包括堆疊的多層強化纖維和使上述強化纖維相互結合的基體，并且具備能夠貼緊于上述風扇殼的上述外表面的形狀的底面；以及嵌入上述臺座并包含能夠與上述輔機結合的結合構造的嵌入體。
【專利說明】安裝用凸臺以及風扇殼
【技術領域】
[0001]本發明涉及安裝用凸臺，特別涉及適用于像航空器引擎的風扇殼一樣由纖維強化復合材料形成的部件的安裝用凸臺、以及包含這種安裝用凸臺的風扇殼。
【背景技術】
[0002]航空器引擎以吸入空氣為目的在其最前段具備風扇，其周圍被風扇殼包圍。為了輕量化以及高強度化，經常適當選用纖維強化樹脂(FRP)來制作風扇殼。代表性的FRP為碳素纖維強化樹脂(CFRP)，但也能夠例示為玻璃纖維強化樹脂(GFRP)或凱夫拉纖維強化樹脂(KFRP)。
[0003]由FRP形成的部件通過以下典型的方法制造而成，將強化纖維纏卷于適當的心軸，并將其浸入熱硬化性樹脂，通過加熱使其硬化。雖然在強化纖維連續的部位FRP具有極高的強度，但是在不連續的部位該高強度顯著下降。這種情況在由FRP形成的部件上追加輔機時產生問題。
[0004]專利文獻I公開了具有固定凸緣的復合材構造。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:美國專利申請公開2008/0118683A1
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于提供一種安裝凸臺，能夠通過螺栓的緊固等簡易的方法將輔機牢固地固定。
[0009]根據本發明的第一方案，用于在引擎的風扇殼上安裝輔機的凸臺，其具備:臺座，其包括堆疊的多層強化纖維和使上述強化纖維相互結合的粘接劑，并且具備能夠貼緊于上述風扇殼的上述外表面的形狀的底面；以及嵌入上述臺座并包含能夠與上述輔機結合的結合構造的嵌入體。
[0010]根據本發明的第二方案，安裝有輔機的引擎的風扇殼，其具備:由纖維強化復合材料形成的殼主體；以及與上述殼主體的外周面接合的凸臺，該凸臺具備:臺座，其包括堆疊的多層強化纖維和使上述強化纖維相互結合的基體，并且具備能夠貼緊于上述殼主體的上述外表面的形狀的底面；以及嵌入上述臺座并包含能夠與上述輔機結合的結合構造的嵌入體。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1A是本發明的一個實施方式的安裝用凸臺與風扇殼的一部分的俯視圖。
[0012]圖1B是上述安裝用凸臺與上述風扇殼的一部分的立視剖視圖。
[0013]圖2A是上述安裝用凸臺的立視剖視圖。
[0014]圖2B是上述安裝用凸臺的嵌入體的俯視圖。[0015]圖2C是上述嵌入體的立視圖。
[0016]圖3是表示利用上述安裝用凸臺安裝了輔機的狀態的風扇殼的局部立視圖。
[0017]圖4是表示利用上述安裝用凸臺安裝了上述輔機的狀態的上述風扇殼的立視圖，圖3是從箭頭III摘取的。
【具體實施方式】
[0018]以下，參照附圖來說明本發明的幾個例示的實施方式。
[0019]雖然附圖中FF表示前方、FR表示后方，但是該區別并不對發明進行限定。
[0020]本發明的本實施方式雖然能夠適用于例如由FRP形成的航空器的噴氣引擎的風扇殼，但也能夠適用于由FRP或非金屬材料形成的其他的各種設備。
[0021]主要參照圖4、航空器的引擎3在其最前段具備風扇5。在將其大部分覆蓋的引擎機艙中，特別是包圍風扇5的部分I被稱作風扇殼。風扇殼I的整體大致為圓筒形，由例如CFRP等的FRP形成。由FRP形成風扇殼I通過以下方法制造而成，在與風扇殼I的形狀對應的心軸上纏卷碳素等的強化纖維，并將其浸入熱硬化性樹脂，通過加熱使其硬化。熱硬化性樹脂也可以預先浸入強化纖維。
[0022]通常，風扇殼I具備主體9和在主體9的兩端向外側突出的凸緣11、15，分別利用螺栓在正面凸緣11上緊固正面殼13、在背面凸緣15上緊固背面殼17。
[0023]主要參照圖3，在主體9的外表面上通過多個安裝用凸臺21安裝一個以上的輔機
7。對一個輔機分配一個乃至多個安裝用凸臺。
[0024]參照圖1A以及圖1B，各安裝用凸臺21大致由臺座23以及嵌入其中的嵌入體25形成。臺座23具有與風扇殼I的外表面對應形狀的底面，以此能夠貼緊于風扇殼I。通常，通過環氧系樹脂等形成的粘接劑使臺座23與風扇殼I結合。可能的話也可以使用其他的結合方法。嵌入體25具有能夠與輔機7結合的結合構造，以此與輔機7結合。
[0025]參照圖2A，臺座23大致由堆疊的多層強化纖維S以及使強化纖維S相互結合的基體形成。強化纖維S例如是碳素纖維。或者，能夠代替碳素纖維或是在其基礎上，利用玻璃、含有凱夫拉的芳族聚酰胺、迪尼瑪等任意一種以上的纖維。多層，雖然從抵抗與風扇殼I的外表面平行的力的觀點來看，優選與風扇殼I的外表面平行地堆疊，但也可以是其他的方向。另外雖然從減少強度的各向異性的觀點來看，優選各層的纖維朝向相互不平行的方向，但也可以平行。基體雖然典型的是熱硬化性樹脂，但可能的話也可以是其他原料。作為熱硬化性樹脂，能夠例示由環氧樹脂、苯酚樹脂、聚酰亞胺樹脂。
[0026]臺座23能夠適用圓柱或角柱等各種形狀。從增大相對于風扇殼I的粘接面積的觀點來看，其形狀優選朝向底面寬度擴大的形狀，例如能夠例示為圓錐臺或角錐臺。或者，也可以是其上部為圓柱、角柱、圓錐臺、角錐臺等適當的形狀，在其下部結合的形狀為更大的圓柱、角柱、圓錐臺、角錐臺等適當的形狀。
[0027]參照圖2B以及圖2C，嵌入體25例如由像不銹鋼一樣的金屬形成。或者，也可以適用像聚碳酸酯一樣的樹脂或適當的陶瓷。嵌入體25具備能夠與輔機7結合的適當的結合構造，該構造為圖示例中的能夠緊固螺栓的螺紋孔27。如圖1B所例示，通過插通輔機7的凸緣7f具有的螺栓孔7h的螺栓19，使凸臺21和輔機7結合。也能夠使用像與鍵配合的鍵孔一樣的用于配合的配合孔來代替螺紋孔。或者，也可以是鉤等用于結合的突起或是其他的適當的構造。
[0028]嵌入體25具備構成為防止從臺座23脫落的止脫部29。在圖示的例子中，相對于頸部其下部沿直徑方向突出。在另外的圖示例中，雖然朝向下端直徑逐漸擴大，但也可以像木桶一樣在嵌入體25的中央附近鼓出。另外也能夠以像凸緣一樣陡峭地突出的構造來代替直徑逐漸擴大的形狀。臺座23中與頸部接觸的部分相比于嵌入體25直徑擴大的部位其直徑必然小，通過將其卡定，防止嵌入體25脫落。
[0029]嵌入體25還具備構成為防止相對于臺座23旋轉的止轉部31。在圖示例中，止脫部29被部分地切除，以此在周方向上使直徑不均勻。也可以以其整體為角柱形、星形或齒形來代替切除。或者，也可以在止脫部29以外的部位設置在周方向直徑不均勻的部位。在周方向直徑不均勻的止轉部31不限于在嵌入體25底附近，可以在任意部位。在向使嵌入體25旋轉的方向加力時，在周方向直徑不均勻的止轉部31抵抗該力，防止嵌入體25旋轉。
[0030]臺座23與嵌入體25之間也可以通過適當的粘接劑來粘接。或者，也可以僅通過相互的嵌合來固定。總之，優選使臺座23與嵌入體25之間沒有間隙地隙地貼緊。
[0031]回到圖1A以及圖1B，優選罩33以覆蓋風扇殼I的外表面的一部分和臺座23的方式與其粘接。罩33雖然優選與臺座23同樣地由FRP形成，但也可以適用其他的材料。為了使嵌入體25進入結合構造，罩33具有開口 35。雖然罩33在開口 35的周圍也覆蓋嵌入體25，但也可以露出嵌入體25的上表面的整體。
[0032]臺座23的底面與風扇殼I的外表面的粘接界面一端容易成為剝離的基點。罩33必然覆蓋該部分，為了抵抗拉伸應力而成為對于剝離的阻力。另外罩33能夠用于調整安裝用凸臺21的高度。
[0033]因為安裝用凸臺21其大部分由FRP等密度低的原料形成，且沒有在風扇殼上開孔的必要，所以能夠不破壞FRP制風扇殼的優點地緊固地固定輔機。另外因為風扇殼被粘接于具有足夠面積的底面上，所以安裝用凸臺21能夠對輔機的脫落乃至錯位發揮較高的阻力。再有因為安裝用凸臺21不選擇設置的位置，而且也能夠在風扇殼的制造后進行設置，所以能夠以任意時間在任意部位安裝輔機。
[0034]雖然通過適當的實施方式來說明本發明，但是本發明并不限定于上述實施方式。基于上述公開的內容，本領域技術人員能夠通過對實施方式的修正乃至變形來實施本發明。
[0035]生產上的可利用性。
[0036]提供一種能夠通過螺栓的緊固等簡單的方法將輔機緊固地固定的安裝用凸臺。
【權利要求】
1.一種凸臺，其用于在引擎的風扇殼上安裝輔機，上述凸臺的特征在于，具備: 臺座，其包括堆疊的多層強化纖維和使上述強化纖維相互結合的基體，并且具備能夠貼緊于上述風扇殼的上述外表面的形狀的底面；以及 嵌入上述臺座并包含能夠與上述輔機結合的結合構造的嵌入體。
2.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述結合構造包含從由能夠緊固螺栓的螺紋孔、能夠與上述輔機配合的配合孔以及能夠與上述輔機配合的突起所組成的組中選擇的一種。
3.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述嵌入體具備頸部和比上述頸部向直徑方向突出的止脫部。
4.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述嵌入體具備在周方向直徑不均勻的止轉部。
5.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述嵌入體由金屬形成。
6.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述臺座形成為朝向上述底面寬度變大的形狀。
7.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 上述多層與上述風扇殼的外表面平行地堆疊。
8.根據權利要求1所述的凸臺，其特征在于， 還具備將上述風扇殼的外表面的一部分和上述臺座覆蓋并粘接的罩。
9.一種風扇殼，該風扇殼是安裝有輔機的引擎的風扇殼，其特征在于，具備: 由纖維強化復合材料形成的殼主體；以及 與上述殼主體的外周面接合的凸臺，該凸臺具備: 臺座，其包括堆疊的多層強化纖維和使上述強化纖維相互結合的基體，并且具備能夠貼緊于上述殼主體的上述外表面的形狀的底面；以及 嵌入上述臺座并包含能夠與上述輔機結合的結合構造的嵌入體。
10.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述結合構造包含從由能夠緊固螺栓的螺紋孔、能夠與上述輔機配合的配合孔以及能夠與上述輔機配合的突起所組成的組中選擇的一種。
11.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述嵌入體具備頸部和比上述頸部向直徑方向突出的止脫部。
12.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述嵌入體具備在周方向直徑不均勻的止轉部。
13.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述嵌入體由金屬形成。
14.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述臺座形成為朝向上述底面寬度變大的形狀。
15.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于， 上述多層與上述殼主體的外表面平行地堆疊。
16.根據權利要求9所述的風扇殼，其特征在于，還具備將上述殼主體的外表面的 一部分和上述臺座覆蓋并粘接的罩。
【文檔編號】B64D33/00GK103975142SQ201180075302
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2011年12月7日 優先權日:2011年12月7日
【發明者】大都修, 重成有, 原田敬, 村上務 申請人:株式會社Ihi, Ihi空間技術株式會社