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    • 专利摘要:
    Verbindungselement zur Befestigung von Verkleidungsteilen an einer Struktur eines Luftfahrzeugs mit einem bauteilseitigen Halter, an dem ein Einsteckzapfen zumindest senkrecht (Z-Richtung) zur Bauteiloberfläche begrenzt einstellbar gehalten ist und mit einer strukturseitigen Aufnahme mit einer Ausnehmung für den Einsteckzapfen die so formschlüssig an die Kontur des Einsteckzapfens angepasst ist, dass dieser mit der Aufnahme eine Schnappverbindung eingeht, wobei die strukturseitige Aufnahme einen Auflageflansch aufweist, mit dem sie an einem strukturseitigen Halter anliegt und in einer senkrecht zur Verbindungsrichtung (Z-Richtung) liegenden XY-Ebene einstellbar gelagert und fixierbar ist.
    公开号:DE102004018736A1
    申请号:DE200410018736
    申请日:2004-04-17
    公开日:2005-11-24
    发明作者:Joachim Barsch；Markus Roth
    申请人:Airbus Operations GmbH；
    IPC主号:B64C1-06
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verbindungselement für die Befestigung von flächen- oderschalenförmigenBauteilen an Tragwerken, vorzugsweise zur Befestigung von Verkleidungsteilenan einer Struktur eines Luftfahrzeugs.
    [0002] ZurBefestigung von Verkleidungsteilen an einem tragenden Strukturwerkeines Luftfahrzeugs werden üblicherweiseVerbindungselemente in großerAnzahl benötigt.Solche Verbindungselemente müsseneine ganze Reihe von Randbedingungen erfüllen, die mit herkömmlichen,im Stand der Technik bekannten Befestigungselementen, wie Schrauben, Klammernund Nieten etc. nicht erfüllbarsind. Ohne dass damit eine Rangliste festgelegt sein soll, sind alsRandbedingungen zu nennen: Schall- und Wärmeisolation, geringes Gewichtder Verbindungselemente, Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen, auchbei Extrembeanspruchung, etwa durch Brand infolge Unfällen, leichtePositioniermöglichkeitauch bei schwierigen Einbaubedingungen, geringer Aufwand an Zeitund Werkzeugen zum Verbinden und Lösen bzw. Anbringen und Entfernender Verbindungselemente.
    [0003] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbindungselement der eingangsbezeichneten Art zu schaffen, das den vorgenannten Forderungen gerechtwird, wobei gleichzeitig der Bauaufwand und damit die Herstellkosteneines solchen Verbindungselementes in vertretbarem Rahmen gehaltenwerden sollen.
    [0004] Erfindungsgemäß ist einVerbindungselement nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 gekennzeichnetdurch einen bauteilseitigen Halter, an dem ein Einsteckzapfen zumindestsenkrecht (Z-Richtung Rz) zur Bauteiloberfläche begrenzteinstellbar gehalten ist und durch eine aus elastisch verformbaremWeichmaterial gebildete strukturseitige Aufnahme mit einer Ausnehmungfür denEinsteckzapfen die so formschlüssigan die Kontur des Einsteckzapfens angepasst ist, dass dieser mitder Aufnahme eine Schnappverbindung eingeht, wobei die strukturseitigeAufnahme einen Auflageflansch aufweist, mit dem sie flächig aneinem strukturseitigen Halter anliegt und in einer senkrecht zurVerbindungsrichtung (Rz) liegenden XY-Ebeneeinstellbar gelagert und fixierbar ist.
    [0005] Mitder erfindungsgemäßen Ausbildungeines Verbindungselements könnendie oben aufgelisteten Anforderungen erfüllt werden. So ist zunächst dieAusgestaltung der Verbindung als Schnappverbindung eine Gewähr dafür, dassohne Spezialwerkzeug gearbeitet wird.
    [0006] DieEinstellbarkeit bauteilseitig in Z-Richtung und strukturseitig inXY-Richtung bringt die Möglichkeit,Toleranzen zwischen den zu befestigenden flächen- oder schalenförmigen Bauteileneinerseits und dem Tragwerk bzw. der Struktur eines Luftfahrzeugs andererseitsauszugleichen, wobei dieser Ausgleich bzw. die entsprechende Einstellungunmittelbar bei der Durchführungder Verbindung von Hand erfolgen kann. Die Materialauswahl gewährleistetfür dasgesamte Verbindungselement vergleichsweise geringes Gewicht undgute Wärmeinsolationund kommt insoweit einer zentralen Forderung im Luftfahrzeugbauentgegen.
    [0007] Beieiner bevorzugten Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Verbindungselementesist der Einsteckzapfen so ausgebildet, dass er beim Einschnappenin die Befestigungsstellung der Aufnahme mechanische oder hydraulischeEinrichtungen betätigt,die den Auflageflansch in dem strukturseitigen Halter festklemmen.Durch diese Ausgestaltung wird die einmal gefundene Befestigungspositionin der XY-Ebene gleichzeitig mit dem Einschnappen des Einsteckzapfensals endgültigeBefestigungsposition festgelegt. Die Sicherung der gewünschtenPosition des strukturseitigen Halters einerseits und die Fixierungdes bauteilseitigen Einsteckzapfens andererseits erfolgt also nichtschrittweise sondern gleichzeitig.
    [0008] Eineweitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verbindungselementsbesteht darin, dass die Aufnahme mit zwei in Z-Richtung voneinanderbeabstandeten Ausnehmungen fürden Einsteckzapfen ausgebildet ist. Diese Gestaltung hat den Vorteil,dass zunächstder Einsteckzapfen in die erste der beiden Ausnehmungen eingeführt werden kann,in dieser ersten Stellung eine Positionierung des strukturseitigenHalters durch das Montagepersonal möglich ist und dann eine passgenaueendgültigeFixierung durch Einschnappen in die zweite Ausnehmung die Befestigungspositionerreicht wird.
    [0009] Eineweitere vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verbindungselementsbesteht darin, dass die Einstellbarkeit in Z-Richtung des Einsteckzapfensdurch ein Schraubgewinde erzielt wird. Dadurch lässt sich auch die auf das zubefestigende Bauteil einwirkende Haltekraft in Grenzen einstellen.Das Schraubgewinde soll vorzugsweise zwischen dem bauteilteilseitigenHalter und einem Verankerungsteil des Einsteckzapfens angeordnetsein.
    [0010] Eineweitere vorteilhafte Ausgestaltung, die darin besteht, dass derEinsteckzapfen im Verankerungsteil mit einem Kugelgelenk gehaltenist, dient der leichten Positionierbarkeit des strukturseitigen Halters.
    [0011] Schließlich isteine weitere vorteilhafte Ausgestaltung hervorzuheben, die darinbesteht, dass die Aufnahme vorzugsweise am Auflageflansch Verankerungenaufweist, durch die eine U-förmige Sicherungsklammerin den Körperder Aufnahme einsteckbar ist, wobei der Abstand der U-Schenkel auf denDurchmesser des Fußesdes Einsteckzapfens so abgestimmt ist, dass ein Herausziehen desEinsteckzapfens bei eingesteckter Sicherungsklammer nicht möglich ist.Eine solche Ausgestaltung des Verbindungselements garantiert dassogenannte „Fail-save-Verhalten" des Verbindungselements,in dem selbst dann, wenn durch übermäßige Kräfte oderdurch übermäßige Temperatur,z. B. infolge eines Brandes der Körper der strukturseitigen Aufnahmezerstörtist, sich die Verbindung zwischen dem Bauteil und der Struktur nichtvollständiglösen kann. ImFalle eines Luftfahrzeugs ist das von großer Bedeutung, indem dort unterallen Umständenzu vermeiden ist, dass etwa im Passagierraum infolge einer unvorhergesehenenBeschädigungdes Verbindungselements bzw. der Verbindungselemente sich lösende Teiledie Passagiere gefährden.
    [0012] Anhandder beigefügtenZeichnungen wird die Erfindung beispielsweise erläutert.
    [0013] Inden Zeichnungen zeigt:
    [0014] 1 einenSchnitt durch eine mit einem erfindungsgemäßen Verbindungselement gestaltete Verbindungzwischen einem Verkleidungsteil und der Struktur eines Luftfahrzeugs,schematisch,
    [0015] 2 dieEinleitung der Klemmkraft zum Festklemmen des strukturseitigen Haltersschematisch
    [0016] 3 einevereinfachte Teilansicht, entsprechend der Linie III-III aus 1,
    [0017] 4 einSchrägbildder strukturseitigen Aufnahme mit in die Position 1 eingeschnapptemEinsteckzapfen,
    [0018] 5 einenTeilschnitt durch die strukturseitige Aufnahme in Schließstellungentsprechend 1,
    [0019] 6 dieSequenz der Befestigung eines Verkleidungsteils an der Struktureines Luftfahrzeugs mittels eines Verbindungselementes entsprechend der 1 bis 4 mitPosition 1 und Position 2.
    [0020] Inder schematischen Schnittdarstellung gemäß 1 ist dieBefestigung eines Verkleidungsteils 2 an der Struktur 1 einesLuftfahrzeugs gezeigt. Die Befestigung erfolgt mittels eines Verbindungselementes,das bauteilseitig einen Halter 4 in Form einer zylindrischenBüchseumfasst, die ihrerseits auf der Oberfläche 21 des Bauteils 2 befestigtist. Der bauteilseitige Halter 4 weist auf seiner Innenseiteein Gewinde 41 auf, in dem ein Verankerungsteil 42 eingeschraubtist. In einer Kugelpfanne 44 des Verankerungsteils 42 istder kugelförmigeKopf eines Einsteckzapfens 6 gelagert und mittels einesZapfenhalters 43 gesichert. Der Einsteckzapfen 6 istsomit in dem entstehenden Kugelgelenk begrenzt schwenkbar. DurchEin- bzw. Ausschrauben des Gewindes 41 ist die Positiondes Einsteckzapfens 6 in Z-Richtung einstellbar. Das untereEnde des Einsteckzapfens 6 bildet ein beidseitig abgeschrägter imDurchmesser vergrößerter Fuß 66.Dieser Fuß 66 istin der gezeigten Stellung nach 1 in derunteren, von zwei gleichartig ausgebildeten Ausnehmungen 53 eines zylindrischenKörpers 56,des in seiner Gesamtheit als strukturseitige Aufnahme bezeichnetenBauteils 5 formschlüssiggehalten (Position 2).
    [0021] Amzylindrischen Körper 56 desBauteils 5 schließtsich nach unten ein Auflageflansch 51 an, der flächig ineiner flachen Ausnehmung 31 eines strukturseitigen Halters 3 anliegtund durch eine Halteplatte 32 am strukturseitigen Halter 3 gesichertist. Die Tiefe der flachen Ausnehmung 31 ist geringfügig größer alsdie Dicke des Auflageflansches 51. In der gezeigten Position1 nach 1 ist die strukturseitige Aufnahme 5 über denAuflageflansch 51 im strukturseitigen Halter 3 festgeklemmt,was dadurch erfolgt, dass ein Bolzen 65 am unteren Endedes Einsteckzapfens 6 (vergl. 5), entsprechendder gezeigten Wirkungslinie einer Kraft K über einen Zwischenbolzen 55 derAufnahme 5 eine mechanische oder hydraulische Einrichtung 35 betätigt, dieihrerseits entlang des Wirkungswegs 36 eine Klemmkraftauf den Auflageflansch 51 gegenüber der Halteplatte 32 bewirkt.
    [0022] In 2 istdie Einleitung der Klemmkraft zum Festklemmen der strukturseitigenAufnahme 5 in dem strukturseitigen Halter 3 schematischdargestellt. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehenwie in 1. Die Ausführungder Übertragungder Kraft K zur Einleitung einer Klemmkraft zwischen dem Auflageflansch 51 unddem strukturseitigen Halter 3 erfolgt vorzugsweise durchmechanische Hebel bzw. Schubstangen, könnte jedoch auch hydraulischerfolgen.
    [0023] Diein 3 gezeigte vereinfachte Teilansicht entsprechendder Linie II-II aus 1 zeigt die Sicherung des Einsteckzapfens 6 inder strukturseitige Aufnahme 5 mittels einer U-förmigen Sicherungsklammer 54.Hierzu sind am Auflageflansch 51 Verankerungen 52 befestigt,die fluchtende Bohrungen aufweisen, durch welche die Sicherungsklammer 54 mitihren beiden U-Schenkelnhindurchsteckbar ist. Vorzugsweise sind die Bohrungen im Durchmesser soauf die Schenkel der Sicherungsklammer 54 abgestimmt, dassein Klemmsitz erreicht wird. Es kann jedoch auch die Sicherungsklammer 54 anden beiden Enden der U-Schenkel jeweils ihrerseits noch einmal gegenHerausrutschen aus den Verankerungen 52 gesichert sein.Der Abstand A der U-Schenkel ist so auf den Durchmesser D des Fußes 66 desEinsteckzapfens 6 abgestimmt, dass ein Herausziehen desEinsteckzapfens bei eingesteckter Sicherungsklammer nicht möglich ist.Selbst wenn also der zylindrische Körper 56 der strukturseitigenAufnahme 5 zerstörtwäre, seies durch mechanischen Bruch oder durch Brand würde der Einsteckzapfen 6 vonder Sicherungsklammer 54 strukturseitig festgehalten werden.Die Sicherungsklammer 54 und Verankerungen 52 bestehenvorzugsweise aus metallischem Werkstoff, während die übrigen Bauteile des Verbindungselementsvorzugsweise aus Kunststoffmaterial hergestellt sind, wobei sichbesonders Elastomere eignen. Anstelle einer U-förmigen Sicherungsklammer 54 sindauch einzelne Sicherungsstifte möglich.
    [0024] Diein 4 gezeigte Schrägbilddarstellung der strukturseitigenAufnahme 5 mit dem in Position 1 eingeschnappten Einsteckzapfen 6 undder Teilschnitt durch die strukturseitige Aufnahme 5 gemäß 5 veranschaulichendie Einwirkung des Bolzens 65 am Fuß 66 des Einsteckzapfens 6 aufden entsprechenden Bolzen 55 zur Erzeugung einer KlemmkraftK. Im Schrägbildnach 4 befindet sich der Einsteckzapfen 6 inPosition 1, d. h. in einer Position in der der Auflageflansch 51 inder flachen Ausnehmung 31 des strukturseitigen Halters 3 ineiner XY-Ebene noch verschiebbar ist. Dadurch kann sich die strukturseitigeAufnahme 5 vor dem Befestigen einer gewünschten Position des zu befestigenden Bauteils 2 anpassen.Schließlichsind im Schrägbild nach 4 Bohrungen 57, 58 für die Aufnahmeder Schenkel der Sicherungsklammer 54 gezeigt.
    [0025] DerVorteil einer passgenauen Montage und Befestigung von flächen- oderschalenförmigenBauteilen mittels der beschriebenen Verbindungselemente wird anhandder in 6 gezeigten Sequenz für die Befestigung mit Position1 und Position 2 beschrieben: Position 1 ist die Positionierstellung,in der der Einsteckzapfen 6, wie in 4 gezeigt,in der oberen Ausnehmung 53 der strukturseitigen Aufnahme 5 eingeschnapptist.
    [0026] Indieser Stellung kann das Verbindungselement gegenüber demstrukturseitigen Halter 3 begrenzt in der XY-Ebene verschobenwerden. Dabei zeigt ein vorgesehener Indikator, der nach mechanischeroder aber auch elektrischer oder elektronischer Art ausgebildetsein kann, dem Montagepersonal die notwendige Verschiebung des Bauteils 2 anzeigt,um in eine Position zu gelangen, die in der zweiten Position, d.h. der Befestigungsstellung des Verbindungselements einen absolutpassgenauen Anschluss an bereits vorhandene Bauelemente gewährleistet.In gleicher Weise dient der Indikator dazu, den Abstand des Bauteils 2 inZ-Richtung von seiner endgültigen Positionanzuzeigen. Weicht dieser Abstand von einem vorgegebenen Wert ab,um in der Position 2, nämlichder Befestigungsstellung die gewünschte Endhöhe in Z-Richtungzu erreichen, kann am bauteilseitigen Halter bzw. am Verankerungsteildurch Veränderungdes Abstandes (Schraubgewinde 41) die korrekte Höhe eingestelltwerden, so dass dann nach Einschnappen in Position 2 die gewünschte genaueEndstellung des Bauteils 2 erreicht wird.
    1 Struktur 2 Verkleidungsteil(Bauteil) 21 Bauteiloberfläche 3 strukturseitigerHalter 31 flacheAusnehmung 32 Halteplatte 35 mechanischeoder hydraulische Einrichtungen 4 bauteilseitigerHalter 41 Gewinde 42 Verankerungsteil 43 Zapfenhalter 44 Kugelpfanne 5 strukturseitigeAufnahme 51 Auflageflansch 52 Verankerungen 53 Ausnehmungenin 5 54 U-förmige Sicherungsklammer 55 Zwischenbolzen 56 zylindrischerKörper 57 Bohrungenin 56 58 Bohrungen 6 Einsteckzapfen 65 Bolzen 66 Fuß Rz Verbindungsrichtung
    权利要求:
    Claims (9)
    [1] Verbindungselement für die Befestigung von flächen- oderschalenförmigenBauteilen an Tragwerken, vorzugsweise zur Befestigung von Verkleidungsteilen(2) an einer Struktur (1) eines Luftfahrzeugsgekennzeichnet durch einen bauteilseitigen Halter (4),an dem ein Einsteckzapfen (6) zumindest senkrecht (Z-RichtungRz) zur Bauteiloberfläche (21) begrenzteinstellbar gehalten ist und durch eine aus elastisch verformbaremWeichmaterial gebildete strukturseitige Aufnahme (5) miteiner Ausnehmung (53) fürden Einsteckzapfen (6) die so formschlüssig an die Kontur des Einsteckzapfensangepasst ist, dass dieser mit der Aufnahme (5) eine Schnappverbindungeingeht, wobei die strukturseitige Aufnahme (5) einen Auflageflansch(51) aufweist, mit dem sie flächig an einem strukturseitigenHalter (3) anliegt und in einer senkrecht zur Verbindungsrichtung(Rz) liegenden XY-Ebene einstellbar gelagertund fixierbar ist.
    [2] Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Einsteckzapfen so ausgebildet ist (Bolzen 65),dass er beim Einschnappen in die Befestigungsstellung der Aufnahme(5) mechanische oder hydraulische Einrichtungen (35, 55)betätigt,die den Auflageflansch (51) in dem strukturseitigen Halter(3) festklemmen.
    [3] Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass die Aufnahme (5) mit zwei in Z-Richtung voneinanderbeabstandeten Ausnehmungen (53) für den Einsteckzapfen (6) ausgebildetist.
    [4] Verbindungselement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Einstellbarkeit in Z-Richtung des Einsteckzapfens (6)durch ein Schraubgewinde (41) erzielt wird.
    [5] Verbindungselement nach einem der vorhergehendenAnsprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubgewinde (41)zwischen dem bauteilseitigen Halter (4) und einem Verankerungsteil (42)des Einsteckzapfens (6) angeordnet ist.
    [6] Verbindungselement nach einem der vorhergehendenAnsprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsteckzapfen (6)im Verankerungsteil mit einem Kugelgelenk gehalten ist.
    [7] Verbindungselement nach einem der vorhergehendenAnsprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der strukturseitigenAufnahme (5) an dem Auflageflansch (51) mittelseiner an dem strukturseitigen Halter (3) befestigbarenHalteplatte (32) erfolgt.
    [8] Verbindungselement nach einem der vorhergehendenAnsprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (5)vorzugsweise am Auflageflansch (51) Verankerungen (52)aufweist, durch die eine U-förmigeSicherungsklammer (54) in den Körper (56) der Aufnahme(5) einsteckbar ist, wobei der Abstand (A) der U-Schenkelauf den Durchmesser (D) des Fußes(66) des Einsteckzapfens (6) so abgestimmt ist,dass ein Herausziehen des Einsteckzapfens bei eingesteckter Sicherungsklammernicht möglichist.
    [9] Verbindungselement nach einem der vorhergehendenAnsprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichmaterial der Aufnahme(5) ein Elastomer ist.
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