DE102011117185A1

DE102011117185A1 - Haltevorrichtung zur Anbringung mindestens eines Anbauteils an eine Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102011117185A1
Application number: DE102011117185A
Authority: DE
Inventors: Hermann Benthien; Axel Söffker
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2031-10-29
Also published as: US20130105067A1; DE102011117185B4; US8756769B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Anbringung mindestens eines Anbauteils (8) an eine Rumpfzellenstruktur (1) eines Luftfahrzeuges, mit einem an der Rumpfzellenstruktur (1) angebrachten Grundelement (2), an welchem mindestens ein Anbauelement (5) zur Aufnahme des Anbauteils (8) befestigt ist, wobei das Grundelement (2) als ein Faserklettelement ausgebildet ist, dessen Klettborsten (4) mit zugeordneten Klettborsten (4') mindestens eines ebenfalls als Faserklettelement ausgebildeten Anbauelements (5) unter Bildung einer Klettverbindung zusammenwirken, wobei der Zwischenbereich der ineinandergreifenden Klettborsten (4, 4') mit einem Klebmittel (6) ausgefüllt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zur Anbringung mindestens eines Anbauteils an einer Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeuges, mit einem an der Rumpfzellenstruktur angebrachten Grundelement, an welchem mindestens ein Anbauelement zur Aufnahme des Anbauteils befestigt ist. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Haltevorrichtung.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf den Luftfahrzeugbau. Insbesondere bei Verkehrsflugzeugen mit großvolumigen Rümpfen verlaufen eine Vielzahl von elektrischen Kabeln, hydraulischen Leitungen und dergleichen entlang der Rumpfzellenstruktur. Die Rumpfzellenstruktur besteht meist aus längsverlaufenden Stringern und quer hierzu angeordneten Spanten, welche die Außenhaut des Flugzeugrumpfes tragen. Innenseitig werden unter Zuhilfenahme von Haltevorrichtungen Anbauteile, insbesondere die elektrischen Kabel oder hydraulischen Leitungen, während der Flugzeugmontage installiert, um deren Sollposition sicherzustellen.
Hintergrund der Erfindung
Gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik können Haltevorrichtungen der hier interessierenden Art über Schraubverbindungen an die Rumpfzellenstruktur angebracht werden. Hierfür ist für jede zu befestigende Haltevorrichtung mindestens eine Befestigungsbohrung in die Rumpfzellenstruktur einzubringen, in welcher ein Grundelement der Haltevorrichtung über ein Befestigungselement anbringbar ist.
Die Vielzahl von Befestigungsbohrungen führt zu einer statischen Schwächung der Rumpfzellenstruktur und verursacht zudem Korrosionsprobleme im Lochlaibungsbereich, die durch aufwendige Korrosionsschutzmaßnahmen, wie beispielsweise Versiegeln der Lochlaibungen mit geeigneten Materialien, verhindert werden müssen. Ferner ist jede Lochlaibung ein bevorzugter Ausgangspunkt für Ermüdungsrisse, deren Erkennung und Beseitigung über das gesamte Lebensdauerintervall des Flugzeugs einen stark erhöhten Inspektions- und Wartungsaufwand erfordert. Außerdem ist jede Einbringung einer Befestigungsbohrung für sich genommen fertigungstechnisch recht aufwendig, da die Positionierung der im Allgemeinen manuellen Bohrvorrichtungen meist mit großformatigen Schablonen erfolgt. Die entstehenden Bohrspähne müssen zudem sorgfältig aus der Rumpfzellenstruktur durch Absaugen entfernt werden, um Kurzschlüsse und weitere Korrosionsprobleme zu verhindern.
Aus der DE 10 2007 061 425 A1 geht daher eine Haltevorrichtung zur Anbringung eines Anbauteils an einer Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeuges hervor, die sich ohne Befestigungsbohrungen seitens der Rumpfzellenstruktur anbringen lässt. Hierfür wird der Kreuzungspunkt zwischen Stringern und Spanten benutzt, in dem sich ein Verbindungswinkel der Haltevorrichtung an klemmen lässt. Die Haltevorrichtung ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus einem Unterteil sowie einem hiermit verbindbaren Oberteil. Das Unterteil ist auf den Verbindungswinkel aufschiebbar. Durch das Aufsetzen des Oberteils auf das Unterteil erfolgt die Lagefixierung der Haltevorrichtung im Kreuzungspunkt. Das endgültige Festsetzen wird durch die Verbindung der Haltevorrichtung mit einem Querleitungsträger durch einen Spreitzstift sichergestellt.
Aus der DE 10 2008 041 259 A1 geht eine andere befestigungsmittellose Verbindungslösung einer Haltevorrichtung an der Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeuges hervor, welche auf Kleben beruht. Ein Klebehalter umfasst einen Grundkörper, der mit einem Aufsatz verbindbar. Der Grundkörper und der Aufsatz sind jeweils einstückig aus einem metallischen Material gebildet. Am Grundkörper sind mindestens drei Fahnen zur klebenden Verbindung an der Rumpfzellenstruktur angeordnet. Hierbei liegen mindestens zwei Fahnen innerhalb einer Anbindungsebene und mindestens eine weitere Fahne liegt in einer zweiten Anbindungsebene, um eine Befestigung an einer Kante des Strukturbauteils zu ermöglichen. Zur Befestigung auf ebenen Strukturbauteilen sind alle drei Fahnen in einer Anbindungsebene angeordnet. In Folge des Vorhandenseins von mindestens drei Fahnen ist der Klebehalter schadenstolerant, da selbst im Fall des Versagens von zwei Klebefahnen noch kein Funktionsverlust eintritt. Allerdings ist die Belastbarkeit eines solchen Klebehalters begrenzt und daher nicht für alle Arten von Anbauteilen geeignet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Haltevorrichtung zur bohrungslosen Anbringung mindestens eines Anbauteils an eine Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeuges zu schaffen, welche in einfacher Weise herstellbar ist und einer hohen Belastung durch das Anbauteil standhält.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird ausgehend von einer Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung wird auf Anspruch 9 verwiesen.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Grundelement einer Haltevorrichtung als ein Faserklettelement ausgebildet ist, dessen Klettborsten mit zugeordneten Klettborsten mindestens eines ebenfalls als Faserklettelement ausgebildeten Anbauelements unter Bildung einer Klettverbindung zusammenwirken, wobei der Zwischenbereich der ineinandergreifenden Klettborsten mit einem Klebmittel verfüllt ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich aus vorgefertigten Grundelementen und Anbauelementen aus Faserkletthalbzeug und anschließender Kleberinjektion und Aushärtung ein Verbundbauteil herstellen lässt, das vor Ort einfach montierbar ist und nach dem Aushärten des Kleber statisch hoch belastbar ist. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung lässt sich ohne spanende Bearbeitung und zusätzliche Verbindungselemente einsetzen. Da das Grundelement mit den Anbauelementen formschlüssig verbunden ist, wird eine Voraussetzung für eine hohe Belastung geschaffen. Durch den Rückgriff auf die Faserkletttechnik lassen sich Bauteiltoleranzen in einfacher Weise ausgleichen. Es entstehen keine Probleme mit unterschiedlicher thermischer Ausdehnung der aneinander zu befestigenden Bauteile sowie mit elektrochemischer Korrosion, da die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ohne Einsatz von Metall auskommt. Durch das System von Grundelementen und Anbauelementen lässt sich in einfacher Weise ein Baukastenprinzip zur Herstellung verschiedener Größen und Formen von Haltevorrichtungen anbieten.
Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, dass das mindestens eine Anbauelement im Querschnitt eine Polygonal- oder Dreieckform mit nach außen weisenden Klettborsten aufweist. Im Falle von dreieckförmigen Anbauelementen lassen sich mehrere hiervon zur Bildung einer traversenartigen Fachwerkstruktur aneinander befestigen, wobei die Zwischenbereiche zwischen den Anbauelementen wiederum mit Klebmittel ausgefüllt sind.
Mit einer solchen traversenartigen Fachwerkstruktur aus einzelnen Dreiecken lässt sich nahezu jede Fachwerkfläche in einfacher Weise modellieren, wobei die Klettverbindungen der einzelnen Bauteile untereinander einen dreiachsigen Toleranzausgleich gewährleisten.
Als Klebmittel kann dabei ein aushärtbares Kunstharzmaterial zum Einsatz kommen, dessen Harzaushärtung über Mikrowellen beschleunigt werden kann. Daneben ist es jedoch auch denkbar, geeignete Kaltkleber als Klebmittel zur Ausfüllung des Zwischenbereichs zwischen Grundelement und Anbauelement oder Anbauelemente untereinander zu verwenden.
Vorzugsweise sollte das am weitesten vom Grundelement entfernt angeordnete Anbauelement mit dem Innenquerschnitt eine Durchgangsöffnung zur Hindurchführung des Anbauteils bilden. Beim Einsatz von dreieckförmigen Anbauelementen ist die Durchgangsöffnung entsprechend dreieckförmig. Daneben ist es jedoch auch denkbar, dass ein Anbauteil mit einem Klettband außen am Anbauelement anbringbar ist. Diese Verbindung sollte jedoch zusätzlich vor einem selbsttätigen Lösen gesichert werden, beispielsweise durch Kleben, Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass das Grundelement der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung an der Rumpfzellenstruktur durch Einlaminieren angebracht ist. Diese Maßnahme bietet sich insbesondere dann an, wenn die Rumpfzellenstruktur aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht. In diesem Falle können durch Einlaminieren der Grundelemente die Befestigungspunkte für die Haltevorrichtungen bereits während der Fertigung der Rumpfzellenstruktur definiert werden. Daneben ist es jedoch auch denkbar, die Grundelemente an die Rumpfzellenstruktur anzukleben.
Die vorstehend allgemein beschriebene erfindungsgemäße Haltevorrichtung lässt sich durch folgende Fertigungsschritte installieren:

– Anbringen eines als ein Faserklettelement ausgebildeten Grundelements an die Rumpfzellenstruktur, so dass dessen Klettborsten nach außen ragen,
– Befestigen mindestsens eines Anbauelements an dem Grundelement durch Herstellung einer Klettverbindung, und
– Ausfällen des durch die Ineinandergreifenden Klettborsten gebildeten Zwischenbereichs mit einem Klebmittel, welches anschließend aushärtet.

An dem so montierten Anbauelement können zur Ausbildung einer Fachwerkstruktur weitere Anbauelemente auf die vorstehend beschriebene Weise befestigt werden, wobei die im Bereich der Klettborsten liegenden Zwischenbereiche wiederum im mit Klebmittel ausgefüllt werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt
1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Montagezwischenschritts zur Herstellung der Haltevorrichtung,
2 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Montagezwischenschritts zur Herstellung der Haltevorrichtung, und
3 eine schematische Seitenansicht eines dritten Montagezwischenschritts zur Herstellung der Haltevorrichtung.
Detailbeschreibung der Zeichnung
Gemäß 1 ist an eine hier nur schematisch dargestellte Rumpfzellenstruktur 1 eines Luftfahrzeuges ein Grundelement 2 angebracht, in diesem Falle durch Aufkleben des Grundelements 2 auf die Oberfläche der Rumpfzellenstruktur 1.
Das Grundelement 2 ist als ein Faserklettelement ausgebildet und besteht aus einem Trägerkörper 3, von dem aus viele beabstandet zueinander angeordnete Klettborsten 4 in an sich bekannter Weise abstehen. Die Klettborsten 4 des Grundelements 2 wirken mit korrespondierenden Klettborsten 4' seitens eines Anbauelements 5 zusammen. Das Anbauelement 5 geht somit mit dem Grundelement 2 eine Klettverbindung ein. Das Anbauelement 5 weist im Querschnitt eine Dreieckform mit an allen Seiten nach außen weisenden Klettborsten 4' auf.
Nach 2 werden zusätzliche Anbauelemente 5' sowie 5'' derart zu dem Grundelement 2 sowie dem Anbauelement 5 hinzugefügt, dass sich eine traversenartige Fachstruktur bildet.
Die gemäß 3 um ein weiteres Anbauelement 5''' erweiterte traversenartige Fachwerkstruktur wird im Zwischenbereich der ineinandergreifenden Borsten 4, 4' mit einem Klebmittel 6 in Form eines aushärtbaren Kunstharzmaterials ausgefüllt. Das gegenüber dem Grundelement 2 am meisten beabstandete Anbauelement 5''' besitzt eine Durchgangsöffnung 7, durch welche ein rohrförmiges Anbauteil 8 (exemplarisch) hindurchgeführt wird, um dieses entlang der – nicht weiter dargestellten – Rumpfzellenstruktur 1 zu verlegen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „umfassen” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine” oder „ein” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

1: Rumpfzellenstruktur
2: Grundelement
3: Trägerkörper
4: Klettborsten
5: Anbauelement
6: Klebmittel
7: Durchgangsöffnung
8: Anbauteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007061425 A1 [0005]
DE 102008041259 A1 [0006]

Claims

Haltevorrichtung zur Anbringung mindestens eines Anbauteils (8) an eine Rumpfzellenstruktur (1) eines Luftfahrzeuges, mit einem an der Rumpfzellenstruktur (1) angebrachten Grundelement (2), an welchem mindestens ein Anbauelement (5) zur Aufnahme des Anbauteils (8) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (2) als ein Faserklettelement ausgebildet ist, dessen Klettborsten (4) mit zugeordneten Klettborsten (4') mindestens eines ebenfalls als Faserklettelement ausgebildeten Anbauelements (5) unter Bildung einer Klettverbindung zusammenwirken, wobei der Zwischenbereich der ineinandergreifenden Klettborsten (4, 4') mit einem Klebmittel (6) ausgefüllt ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebmittel (6) als ein aushärtbares Kunstharzmaterial ausgeführt ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Anbauelement (5) im Querschnitt eine Polygonal- oder Dreieckform mit nach außen weisenden Klettborsten aufweist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dreieckförmige Anbauelemente (5, 5', 5'') zur Bildung einer traversenartigen Fachwerkstruktur aneinander befestigt sind, deren Zwischenbereiche mit Klebmittel (6) ausgefüllt sind.
Haltevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauelement (5''') eine Durchgangsöffnung (7) zur Hindurchführung des mindestens einen Anbauteils (8) aufweist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anbauteil (8) mit einem zusätzlichen Klettband außen am Anbauelement (5''') anbringbar ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundelement (2) an der Rumpfzellenstruktur (1) durch einlaminieren oder ankleben angebracht ist.
Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil (8) als mindestens ein elektrisches Kabel oder eine fluidführende Rohrleitung ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Haltevorrichtung zur Anbringung mindestens eines Anbauteils () an eine Rumpfzellenstruktur (1) eines Luftfahrzeuges nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Fertigungsschritte: – Anbringen eines als ein Faserklettelement ausgebildeten Grundelements (2) an die Rumpfzellenstruktur (1), so dass dessen Klettborsten (4) nach außen ragen, – Befestigen mindestens eines Anbauelements (5, 5', 5'', 5''') an dem Grundelement (2) durch Herstellung einer Klettverbindung, – Ausfüllen des durch die ineinandergreifenden Klettborsten (4, 4') gebildeten Zwischenbereichs mit einem Klebmittel (6), welches anschließend aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer Fachwerkstruktur an dem Grundelement (2) oder dem dreieckförmigen Anbauelement (5) mindestens ein weiteres dreieckförmiges Anbauelement (5', 5'', 5''') befestigt wird, und dass die dazwischenliegenden Zwischenbereiche ebenfalls mit einem Klebmittel (6) ausgefüllt werden.