• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    EinFensterrahmen zum Einbau in die Außenhaut eins Flugzeuges, deraus wenigstens je einem äußeren Flansch,einem inneren Flansch und einem senkrecht zu und zwischen diesenangeordneten vertikalen Flansch besteht, wird aus einem faserverstärkten Thermoplastmaterialhergestellt, indem zunächstein aus Gewebe und Thermoplastmaterial bestehendes Halbzeug hergestelltwird, das anschließendin einem Formwerkzeug tiefgezogen wird. Der Fensterrahmen bestehtaus mehreren miteinader verschweißten Substrukturen und weisteinen aus unidirektional verlaufendem Gewebe bestehenden Kern auf.
    公开号:DE102004025376A1
    申请号:DE102004025376
    申请日:2004-05-24
    公开日:2005-12-22
    发明作者:Jens Dipl.-Ing. Bold
    申请人:Airbus Operations GmbH；
    IPC主号:B29C51-12
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Fensterrahmen zum Einbau in die Außenhauteines Flugzeuges, bestehend aus wenigstens je einem äußeren Flansch, eineminneren Flansch und einem senkrecht zu und zwischen diesen angeordnetenvertikalen Flansch, wobei die Verbindung mit der Flugzeugstruktur über den äußeren Flanscherfolgt und wobei am inneren Flansch ein zu halterndes Fensterelementzur Anlage kommt, das überden vertikalen Flansch gehaltert wird. Ferner betrifft die Erfindungein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Fensterrahmens.
    [0002] Inden meisten der derzeit hergestellten und in Betrieb befindlichenPassagierflugzeuge sind Fensterrahmen aus Aluminium eingesetzt,die aus einem Teil bestehen, das durch Schmieden und Richten hergestelltwird. Das Bauteil gliedert sich dabei in insgesamt drei Bereiche:einen äußeren Flansch,einen inneren Flansch und einen senkrecht zu und zwischen diesenbeiden angeordneten vertikalen Flansch. Die Fensterrahmen werden üblicherweise mitzwei Nietreihen überden äußeren Flanschmit der Flugzeugstruktur bzw. mit der Außenhaut des Flugzeuges verbunden.Am inneren Flansch liegt ein Fensterelement an, das seinerseits üblicherweise auszwei Scheiben und einer dazwischen angeordneten Dichtung bestehtund das überNiederhalter, die mit dem vertikalen Flansch verbunden sind, in seinerPosition gehaltert wird.
    [0003] Einderartiger Fensterrahmen hat neben der Fixierung des Fensterelementesauch die Funktion, die Spannungsüberhöhungen aufzufangen,die am Rand des fürdas Fenster in die lastübertragendeAußenhauteingebrachten, vergleichsweise großen Ausschnittes auftreten.Der äußere Flanschdes Fensterrahmens dient dabei einerseits der Verstärkung diesesAusschnittes, anderseits werden über ihnder Rahmen und die Außenhautmittels Nieten miteinander verbunden. Da die Herstellung der bekanntenAluminium-Fensterrahmen üblicherweise mittelsSchmieden erfolgt, ist es nicht möglich, einen für die NietkraftverteilunggünstigenQuerschnittsverlauf des Rahmenprofils zu erreichen, da die Schräge des Flanschesmaximal etwa 2 Winkelgrad betragen darf, um eine einfache Vernietungzu gewährleisten.
    [0004] Derinnere Flansch dient der Aufnahme des Fensterelementes, wobei hiereine Schrägeden Einbau des Fensters vereinfacht. Gleichzeitig wird die durchden Innendruck, der in der Passagierkabine herrscht, entstehendeLast überdiesen Innenflansch auf die Außenhautdes Flugzeuges übertragen.
    [0005] Dervertikale Flansch schließlichdient als Versteifungsrippe auf dem Rahmen, um so die Spannungenin der Außenhautmit geringst möglichem Gewichtzu minimieren. An diesem vertikalen Flansch sind auch die Augbolzenbefestigt, mit denen üblicherweisedie Niederhalter oder Retainer fürdie Fensterelemente in ihrer Position gehalten werden. Gleichzeitigbildet der vertikale Flansch auch die Führung bei der Montage des Fensterelementes.
    [0006] Aufgabeder Erfindung ist es, einen Fensterrahmen der eingangs genanntenArt bereitzustellen, der eine beträchtliche Gewichtsersparnisim Vergleich zu den heute fürdiesen Verwendungszweck eingesetzten Fensterrahmen ermöglicht.Zugleich sollen die Kosten fürdie Herstellung eines solchen Fensterrahmens möglichst niedrig liegen. Weiterhin solldurch die Erfindung ein möglichsteinfach und kostengünstigdurchzuführendesVerfahren zur Herstellung eines solchen Fensterrahmens bereitgestellt werden.
    [0007] DieErfindung löstdie erste Aufgabe, indem sie vorsieht, daß ein derartiger Fensterrahmenaus einem faserverstärktenThermoplastmaterial besteht. Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgtdurch ein Verfahren, bei dem ein aus Gewebe und Thermoplastmaterialbestehendes Halbzeug als quasi-isotropes Plattenmaterial hergestelltund in einem Tiefziehprozeß umgeformtwird.
    [0008] DieErfindung ermöglichtdie Verwendung eines Fensterrahmens, der in Faserverbundbauweise hergestelltwird und der gegenüberden bislang eingesetzten Aluminium-Fensterrahmen eine Gewichtsersparnisvon etwa 20 Prozent erbringt. Trotz dieses großen Gewichtseinsparungspotentialserhöhensich die Kosten fürein solches Bauteil im Vergleich zu einem als Aluminium-Schmiedeteilhergestellten Fensterrahmen nicht.
    [0009] Zugleichist es möglich,den Faserfensterrahmen gemäß der Erfindungmit einer Toleranz von nur etwa 0,5 mm bei einer durchschnittlichenWandstärkevon 5 mm Dicke herzustellen, was einer Fertigungstoleranz von etwa10 Prozent entspricht. Bei Aluminium-Schmiederahmen sind dagegen,bedingt durch das Fertigungsverfahren, Toleranzen von etwa 1,5 mmzu akzeptieren, was bei gleicher Wandstärke einer Fertigungstoleranzvon etwa 30 Prozent entspricht. Damit werden durch die Erfindungnicht nur die Gewichtsschwankungen zwischen den einzelnen Fensterrahmenerheblich verringert, sondern es wird zugleich auch der Einbau desRahmens in ein Flugzeug bzw. die Montage des Fensterelementes im Rahmenbeträchtlichvereinfacht. Weitere Vorteile sind schließlich eine erhöhte Sicherheitsowie eine deutlich verbesserte thermische Isolierung der Fensterrahmennach der Erfindung.
    [0010] Nachfolgendsoll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.Es zeigen
    [0011] 1 einenFensterrahmen in perspektivischer Darstellung,
    [0012] 2 einenDetailschnitt durch die Einbauposition eines Fensterrahmens gemäß 1,
    [0013] 3 denAufbau des Fensterrahmens gemäß 1 ineiner Explosionsdarstellung 4 einen Detailschnittdurch einen Fensterrahmen gemäß 1,
    [0014] 5 eineDarstellung der Hauptrichtungen bei einem Fensterrahmen gemäß 1 und
    [0015] 6 eineDetaildarstellung des mit VIII gekennzeichneten Bereiches in 5.
    [0016] Derin 1 dargestellte Fensterrahmen 1 ist inFaserbauweise hergestellt und weist, wie auch die bekannten Aluminium-Schmiederahmen,einen äußeren Flansch 2,einen inneren Flansch 3 sowie einen zwischen diesen beidenangeordneten vertikalen Flansch 4 auf. Im Gegensatz zuherkömmlichenAluminium-Fensterrahmen weist der äußere Flansch 1 indiesem Fall jedoch einen gleichmäßig umlaufendenRand auf, der, wiederum im Gegensatz zum Aluminium-Schmiedeteil,eine konstante Dicke besitzt. 2 zeigt ineinem Detailschnitt die Einbaulage eines solchen Fensterrahmens 1 inder Außenhaut 5 einesFlugzeuges. Angedeutet sind in dieser Figur auch die Nietpositionen 6 für die Verbindungdes Rahmens mit der Außenhaut 5,sowie zwei Fensterscheiben 7 und 8, die zusammenmit einer Dichtung 9 das Fensterelement bilden.
    [0017] DerFaserfensterrahmen 1 wird mittels der sogenannten Thermoplast-Tiefzieh-Technologie hergestellt.Bei dieser Technologie wird zunächstals Vormaterial ein aus Verstärkungsgewebeund Thermoplast hergestelltes Halbzeug erzeugt, das anschließend alsquasi-isotropes Plattenmaterial tiefgezogen wird. Das Halbzeug 10 selbstwird in Form von einzelnen Substruktur-Elementen 16 bis 19 hergestellt,wie sie in der Explosionsdarstellung in 3 gezeigtsind, währendin 4 in einer Schnittdarstellung der Aufbau des komplettenThermoplast- Fensterrahmens 1 mit den einzelnen Substrukturen 16 bis 19 dargestelltist. Die Substrukturen 16 und 19 sind dabei jeweilsaus einer dünnenPlatte tiefgezogen, währenddie Substruktur 18 aus einer dicken Platte entstanden istund nachbearbeitet wurde. Diese drei Substrukturen weisen einenquasi-isotropen Lagenaufbau, bezogen auf ein in 5 gezeigtes festesKoordinatensystem, auf. Die Substruktur 17 ist hingegeneine unidirektionale Substruktur, bei der Verstärkungsfasern in Umfangsrichtungdes Rahmens verlaufen.
    [0018] Entscheidendfür diemit dem hier beschriebenen Fensterrahmen erzielbare Gewichtsersparnis istdie Richtung der einzelnen Faserlagen. Die prinzipielle Lagenrichtungmit den Hauptrichtungen 0° und 90° ist in 5 dargestellt.Dabei stellt die 0°-Richtungdie Breitenrichtung, die 90°-Richtungdie Höhenrichtungdes Rahmens 1 dar. Fürdas 0°-gewickelteHalbzeug, d.h. die Substruktur 17, ist die Umfangsrichtungentscheidend, dargestellt durch den Pfeil in 6. Das Zusammenfügen dereinzelnen Substrukturen erfolgt in der aus der Explosionsdarstellunggemäß 5 hervorgehendenReihenfolge mittels Thermoplast-Schweißens.
    [0019] Derauf diese Weise hergestellte Fensterrahmen 1 weist gegenüber herkömmlichenAluminium-Fensterrahmen eine etwa 20-prozentige Gewichtsersparnisbei etwa gleichen Herstellungskosten auf. Seine Toleranzen liegenwesentlich niedriger als die Toleranzen der entsprechenden Aluminiumbauteile.Zugleich bietet der Rahmen eine höhere Sicherheit und eine besserethermische Isolierung als herkömmlicheAluminium-Fensterrahmen.
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] Fensterrahmen zum Einbau in die Außenhaut einesFlugzeuges, bestehend aus wenigstens je einem äußeren Flansch, einem innerenFlansch und einem senkrecht zu und zwischen diesen angeordnetenvertikalen Flansch, wobei die Verbindung mit der Flugzeugstruktur über den äußeren Flanscherfolgt und wobei am inneren Flansch ein zu halterndes Fensterelementzur Anlage kommt, das überden vertikalen Flansch gehaltert wird, dadurch gekennzeichnet,daß derFensterrahmen (1) aus einem faserverstärkten Thermoplastmaterial besteht.
    [2] Fensterrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß derFensterrahmen (1) aus mehreren miteinander verschweißten Substrukturen (16-19) besteht.
    [3] Fensterrahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß derFensterrahmen (1) einen aus unidirektional verlaufendemGewebe bestehenden Kern (17) aufweist.
    [4] Verfahren zur Herstellung eines Fensterrahmens gemäß einemder Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus Gewebe und Thermoplastmaterialbestehendes Halbzeug als quasi-isotropes Plattenmaterial hergestelltund in einem Tiefziehprozeß umgeformtwird.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß zunächst durchTiefziehen mehrere Substrukturen (16-19) hergestelltund diese anschließendmittels Thermoplast-Schweißenzusammengefügtwerden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE102004025376B4|2011-01-13|
    CN1956880A|2007-05-02|
    US20080048068A1|2008-02-28|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-12-22| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-02-17| 8327| Change in the person/name/address of the patent owner|Owner name: AIRBUS OPERATIONS GMBH, 21129 HAMBURG, DE |
    2011-07-07| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110413 |
    2012-03-15| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|Effective date: 20111201 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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