[发明专利]由复合材料制成的臂和相关生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由复合材料制成的臂和相关生产方法。

具体地，本发明特别有利地应用于混凝土搅拌机等，且更具体地，应用于如下所有的这些情况：要求这些车辆的臂达到较大的总高和总长并支撑相当大的重量。有利地，将其优选地应用于分配混凝土或其它类似材料的建筑部门，并且其优选的类型包括多个在端部相对于彼此枢转的铰接段(articulated segment，关节段)。

背景技术

建筑部门中使用的重型工作车辆是已知的，通常由其上装配有臂的卡车组成，该臂具有多个在端部相对于彼此枢转的铰接段。该臂可被定向、延伸和/或伸缩地打开，以分配混凝土或类似材料。该臂能够到达离卡车相当远的距离，以保证重型工作车辆的使用的最大灵活性。臂的总重随着其可到达的距离的增加而增加，并且这取决于组成臂的铰接段的数量和长度。因此，灵活性的需求与臂本身的体积和重量的限制相矛盾。

从本申请人名下的欧洲专利申请EP-08164624.2中，已知一种用于分配混凝土的可延伸臂，该臂至少部分地由复合材料制成，从而在假定要达到相同延伸度的情况下，至少部分地由复合材料制成的臂相对于由金属材料制成的传统臂而言臂的重量减小了。复合材料具有良好的抗性(resistance)和刚性的特性，而且更轻。

基于使用复合材料来构造铰接臂的想法，也在本申请人名下的欧洲专利申请EP-08152672.5示出了一种构造臂的可行技术，其有助于降低生产成本，保证生产的最大灵活性和通用性。根据此技术，通过在成形模具中沉积预定的多层预浸渍复合材料来形成臂的各段的每个主盒状结构。然后，由复合材料制成的此盒状结构受到聚合作用，并且一旦将其从模具中移除，则将末端连接元件(terminal jointelement)附接于此盒状结构上以将其附接于其它相邻段，从而一旦完成装配，则形成具有铰接段的臂。同时，当设计臂时，用粘合技术进行实验，以将盒状结构胶粘至连接元件，以形成完整的段。更具体地，在图4中示意性地示出了端部123a与124a之间的粘合区域122，端部123a与124a分别属于通用铰接段112-116的盒状结构123和连接元件124。通过介于其间的粘合层或其他粘合材料25，将元件124的端部124a平行地耦接并胶粘在结构123的相应端部123a的外侧上。在盒状结构123的纵向轴线与盒状结构123的端部123a的轮廓之间形成的角度是零。实验测试表明，在臂的动作过程中，施加在粘合层25上的剪切能量与由所施加的弯曲力矩产生的轴向力一致。轴向力与所考虑的铰接段112-116的纵向轴线平行。在实验上表明，粘合层25的张力状态以及由此产生的抗性标准在很大程度上由剪切力的作用而控制，该剪切力被定义为趋向于使得重叠端部123a和124a中的一个在另一个之上滑动的力。

此粘合方法的一个缺点是，当铰接段112-116在使用过程中时，粘合层25处于高张力状态。剪切力的确较高，其与所施加的轴向力一致。因此，影响介于盒形梁与末端接头之间的粘合层的应力较高，并且疲劳损坏严重，导致铰接段的使用寿命有限，从而导致铰接段所构成的臂的使用寿命有限。

本发明的目的是制造一种铰接臂的元件或段，其中，连接盒形梁与末端接头的技术允许臂的使用寿命延长。

申请人已设计、测试并具体化了本发明，以克服现有技术的缺点并获得这些和其它目的和优点。

发明内容

在独立权利要求中阐述并表征了本发明，同时从属权利要求描述了本发明的其它特性或主要发明思想的变型。

根据上述目的，根据本发明的由复合材料制成的臂包括多个具有主纵向轴线的铰接段，这些铰接段在端部彼此枢转。当处于运输位置中时，臂使其具有的组成段以一个在另一个上的方式向后弯(转向，bent)，以占据尽可能少的空间，而在工作位置中时，这些段全部或部分地延伸或展开，以达到期望的距离。根据本发明的每个铰接段包括由复合材料制成的盒状结构和至少一个连接元件(jointelement，接头元件)，通过粘合的方式将连接元件附接于盒状结构，以允许该铰接段与铰接臂中的另一相邻段相连接。盒状结构的一端与连接元件的一端在连接元件的表面内侧上配合，限定重叠区域。

根据本发明的特征，盒状结构的端部与连接元件的匹配端部之间的重叠区域限定基本圆锥形的接合。在这里和下文中，基本圆锥形的接合表示接合区域属于圆锥形或截锥形的表面，其中，相互粘合的盒状结构的端部与连接元件的端部具有的轮廓相对于铰接段的主轴线以相同角度而一致地倾斜。假设施加相同负载，则此类型的耦接允许相对于没有倾斜的情况增加了重叠区域，减小了影响介于待连接的两个端部之间的粘合层的切向应力。