DE102020128089A1

DE102020128089A1 - Positionierbuchse für Luftfahrzeugbauteile, Befestigungsanordnung und Luftfahrzeugstruktur

Info

Publication number: DE102020128089A1
Application number: DE102020128089.0A
Authority: DE
Inventors: Hermann Benthien; Andreas Poppe
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2020-10-26
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-04-28

Abstract

Um die Herstellung, Wartung und Reparatur von Luftfahrzeugen (10) zu verbessern, wird eine Positionierbuchse (20) vorgeschlagen, die dem Einstellen eines Abstandes und einer Orientierung zwischen zwei Luftfahrzeugbauteilen (22, 24) dient. Die Positionierbuchse (20) enthält dabei eine Außenbuchse (34), die in ein erstes Luftfahrzeugbauteil (22) eingesteckt wird und eine Innenbuchse (48), die in die Außenbuchse (34) eingesteckt wird. Die Innenbuchse (48) ist grundsätzlich dafür geeignet, ein Luftfahrzeugbauteil aufzunehmen, kann jedoch auch lediglich übliche Befestiger (86) aufnehmen. Insgesamt ermöglicht die Positionierbuchse (20) eine Befestigung des ersten Luftfahrzeugbauteils (22) an dem zweiten Luftfahrzeugbauteil (24). Die Außenbuchse (34) und die Innenbuchse (48) sind so ausgebildet, dass, wenn die Innenbuchse (48) in der Außenbuchse (34) eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) blockiert ist. Die Positionierbuchse (20) wird bei Befestigungsanordnungen (64) von Luftfahrzeugen (10) verwendet. Insbesondere wird die Positionierbuchse (20) bei der Verbindung von Teilen der Luftfahrzeugstruktur (62) , wie etwa der Primärstruktur beziehungsweise der Sekundärstruktur, verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionierbuchse für Luftfahrzeugbauteile. Ferner betrifft die Erfindung eine Befestigungsanordnung, eine Luftfahrzeugstruktur und ein Luftfahrzeug, die eine solche Positionierbuchse aufweisen.
Die moderne Herstellung von Luftfahrzeugen ist teilweise modularisiert. Unterschiedliche Luftfahrzeugkomponenten, wie etwa der Rumpf, die Flügel, das Heckleitwerk oder Cockpit und dergleichen, werden als Module gefertigt und in der Final-Assembly-Line (FAL) zu einem fertigen Luftfahrzeug zusammengesetzt. Insbesondere der Aufbau von Modulen der Luftfahrzeugstruktur (Primärstruktur oder Sekundärstruktur) ist ein Beispiel für hohen Fertigungsaufwand.
Obwohl sämtliche Luftfahrzeugbauteile strengen Qualitätskontrollen unterliegen, lassen sich gewisse Fertigungstoleranzen nie ganz vermeiden. Insbesondere bei großen Bauteilen können diese Fertigungstoleranzen sich zu größeren Maßabweichungen summieren. Diese sind zwar sicherheitstechnisch weniger relevant, sollten aber beim Einbauen der entsprechenden Luftfahrzeugkomponente ausgeglichen werden, damit insgesamt ein maßhaltiges Modul entstehen kann.
Die einzelnen Bauteile, wie etwa Rahmenbauteile, Crossbeams, Bodenbauteile und dergleichen, werden über Toleranzausgleichsbaugruppen miteinander verbunden. Ein Beispiel für dabei verwendete Toleranzausgleichsbaugruppen sind Positionierbuchsen. Diese können jedoch den Aufwand beim Einbauen und Fixieren der Luftfahrzeugbauteile aneinander erhöhen, weil eine Mehrzahl von Positionsmessdaten für eine korrekte Einstellung der Positionierbuchsen erforderlich ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung, Wartung und Reparatur von Luftfahrzeugen zu verbessern.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Erfindung schafft eine Positionierbuchse, die zum Einstellen eines Abstandes und einer Orientierung eines ersten Luftfahrzeugbauteils relativ zu einem zweiten Luftfahrzeugbauteil ausgebildet ist, wobei die Positionierbuchse eine zylinderförmige und in das erste Luftfahrzeugbauteil einsteckbar ausgebildete Außenbuchse, wobei die Außenbuchse eine exzentrisch angeordnete Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung aufweist und die Außenbuchse, wenn die Außenbuchse in dem ersten Luftfahrzeugbauteil eingesteckt ist, das erste Luftfahrzeugbauteil erfasst, und eine zylinderförmige und in die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung einsteckbar ausgebildete Innenbuchse umfasst, wobei die Innenbuchse eine exzentrisch angeordnete und zum Einstecken des zweiten Luftfahrzeugbauteils ausgebildete Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung aufweist, wobei die Innenbuchse in die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung derart einsteckbar ausgebildet ist, dass, wenn die Innenbuchse in der Außenbuchse eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse blockiert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Innenbuchse eine Innenbuchsen-Außenumfangsfläche aufweist, die, wenn die Innenbuchse in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung eingesteckt ist, eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung derart formschlüssig erfasst, dass eine Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse blockiert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung und die Innenbuchsen-Außenumfangsfläche einander entsprechende Verzahnungsbereiche aufweisen, die, wenn die Innenbuchse in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse blockieren.
Es ist bevorzugt, dass die Verzahnungsbereiche derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse um eine Zahnposition das Zentrum der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung relativ zu dem Zentrum der Außenbuchse um eine Distanz von 0 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm, mehr vorzugsweise 0,05 mm bis 0,25 mm veränderbar ist.
Es ist bevorzugt, dass die Außenbuchse wenigstens eine erste Markierung und die Innenbuchse eine Mehrzahl von zweiten Markierungen aufweist, wobei die Anzahl zweiter Markierungen stets größer als die Anzahl erster Markierungen ist, wobei die ersten Markierungen und die zweiten Markierungen derart aufeinander abgestimmt angeordnet sind, dass eine Paarkombination aus einer ersten Markierung und aus einer zweiten Markierung einer vorbestimmten Distanz des Zentrums der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung relativ zu dem Zentrum der Außenbuchse entspricht.
Es ist bevorzugt, dass die Innenbuchse eine Innenbuchsen-Außenumfangsfläche aufweist, die, wenn die Innenbuchse in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung lediglich teilweise eingesteckt ist, eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung derart gleitend erfasst, dass eine geführte Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse ermöglicht ist.
Es ist bevorzugt, dass die Außenbuchse eine Außenbuchsen-Außenumfangsfläche aufweist, die, wenn die Außenbuchse in dem ersten Luftfahrzeugbauteil eingesteckt ist, das erste Luftfahrzeugbauteil erfasst.
Es ist bevorzugt, dass die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche als Gleitfläche ausgebildet ist, die, wenn die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche das erste Luftfahrzeugbauteil erfasst, eine gleitende Drehbewegung der Außenbuchse relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil ermöglicht.
Es ist bevorzugt, dass die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche als Verzahnungsfläche ausgebildet ist, die, wenn die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche das erste Luftfahrzeugbauteil erfasst, eine Drehung der Außenbuchse relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil blockiert, indem die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche das erste Luftfahrzeugbauteil formschlüssig erfasst.
Es ist bevorzugt, dass eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung als Gleitfläche ausgebildet ist, die, wenn die Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung das zweite Luftfahrzeugbauteil erfasst, eine gleitende Drehbewegung und/oder axiale Verschiebung des zweiten Luftfahrzeugbauteils ermöglicht.
Es ist bevorzugt, dass eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung als Verzahnungsfläche ausgebildet ist, die geeignet ist, das zweite Luftfahrzeugbauteil derart formschlüssig zu erfassen, dass eine Drehung des zweiten Luftfahrzeugbauteils relativ zu der Innenbuchse blockiert ist.
Es ist bevorzugt, dass die Außenbuchse einen Anschlagflansch aufweist, wobei der Anschlagflansch die Einstecktiefe der Außenbuchse in das erste Luftfahrzeugbauteil definiert.
Es ist bevorzugt, dass die Innenbuchse einen Anschlagflansch aufweist, wobei der Anschlagflansch die Einstecktiefe der Innenbuchse in die Außenbuchse definiert.
Die Erfindung schafft eine Befestigungsanordnung für eine Luftfahrzeugstruktur, wobei die Befestigungsanordnung ein erstes Luftfahrzeugbauteil und ein zweites Luftfahrzeugbauteil sowie eine zuvor beschriebene Positionierbuchse umfasst, wobei die Außenbuchse in das erste Luftfahrzeugbauteil und die Innenbuchse in die Außenbuchse eingesteckt ist und das zweite Luftfahrzeugbauteil an der Innenbuchse mittels eines Befestigers festgelegt oder in die Innenbuchse eingesteckt ist.
Die Erfindung schafft eine Luftfahrzeugstruktur, vorzugsweise Primärstruktur und/oder Sekundärstruktur, mit einer zuvor beschriebenen Befestigungsanordnung und jeweils einem Strukturbauteil als erstem und zweitem Luftfahrzeugbauteil.
Die Erfindung schafft ein Luftfahrzeug, vorzugsweise ein Flugzeug, mit einer bevorzugten Luftfahrzeugstruktur.
Ausführungsbeispiele werden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:

1 ein Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs;
2 ein Ausführungsbeispiel einer Positionierbuchse;
3 einen Montagevorgang der Positionierbuchse;
4 eine Darstellung des Verstellbereichs der Positionierbuchse;
5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Positionierbuchse;
6 und 7 eine Darstellung zum Einstellen der Positionierbuchsen;
8 ein Ausführungsbeispiel eines Installationsvorgangs;
9 ein Ausführungsbeispiel eines automatischen Installationsvorgangs; und
10 eine Variante des automatischen Installationsvorgangs.

Es wird nachfolgend auf 1 Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel eines Luftfahrzeugs 10, beispielsweise eines Flugzeugs, zeigt. Das Luftfahrzeug 10 umfasst einen Rumpf 12, an dem ein Paar von Flügeln 14 angebracht ist. In einem Heckbereich des Rumpfes 12 sind in an sich bekannter Weise ein Höhenleitwerk 16 und ein Seitenleitwerk 18 angebracht.
Der Rumpf 12 ist üblicherweise selbsttragend ausgebildet und enthält die (hier nicht näher dargestellte) Passagierkabine und deren Innenausbauten.
Nachfolgend wird anhand der 2 bis 4 ein Ausführungsbeispiel einer Positionierbuchse 20 näher erläutert. Die Positionierbuchse 20 dient zum Einstellen eines Abstandes und einer Orientierung eines ersten Luftfahrzeugbauteils 22 relativ zu einem zweiten Luftfahrzeugbauteil 24.
Das erste Luftfahrzeugbauteil 22 kann beispielsweise ein Rumpfbauteil, wie etwa ein Spant, sein. Das erste Luftfahrzeugbauteil 22 umfasst eine Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26. Die Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 umfasst eine glatte Innenumfangsfläche 28.
Das zweite Luftfahrzeugbauteil 24 ist beispielsweise ein Befestigungsrohr 30. Das Befestigungsrohr 30 kann als Anbaustelle für diverse Kabineneinbauten, wie etwa Hut- oder Gepäckablagen, dienen. Das zweite Luftfahrzeugbauteil 24 weist einen Luftfahrzeugbauteil-Verzahnungsbereich 32 auf. Der Luftfahrzeugbauteil-Verzahnungsbereich 32 ist auf einer Außenumfangsfläche des zweiten Luftfahrzeugbauteils 24 angeordnet, die im Übrigen glatt ausgebildet sein kann.
Die Positionierbuchse 20 umfasst eine Außenbuchse 34. Die Außenbuchse 34 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Außenbuchse 34 ist so ausgebildet, dass sie in die Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 eingesteckt werden kann.
Die Außenbuchse 34 umfasst eine Außenbuchsen-Außenumfangsfläche 36. Die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche 36 ist entsprechend der glatten Innenumfangsfläche 28 ausgebildet, sodass die Außenbuchse 34, wenn diese in der Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 eingesteckt ist, relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil 22 drehbar gelagert ist. Die Außenbuchse 34 umfasst ferner einen Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38. Die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 ist in der Außenbuchse 34 exzentrisch angeordnet. Die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 umfasst ferner einen Verzahnungsbereich 40, der an der Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 ausgebildet ist. Die Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 ist daher als Verzahnungsfläche 42 ausgebildet.
Die Außenbuchse 34 umfasst ferner einen Außenbuchsen-Anschlagflansch 44. Der Außenbuchsen-Anschlagflansch 44 definiert die Einstecktiefe der Außenbuchse 34 in der Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26.
Die Außenbuchse 34 kann ferner einen Einführbereich 46 aufweisen. Der Einführbereich 46 ist vorzugsweise auf einer dem Außenbuchsen-Anschlagflansch 44 gegenüber liegenden axialer Seite der Außenbuchse 34 angeordnet. Die Form des Einführbereichs 46 entspricht der glatten Außenbuchsen-Außenumfangsfläche 36, wobei der Einführbereich 46 einen etwas geringeren Durchmesser als die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche 36 aufweist. Der Einführbereich 46 ist konzentrisch mit der Außenbuchsen-Außenumfangsfläche 36 gebildet.
Die Positionierbuchse 20 weist ferner einen Innenbuchse 48 auf. Die Innenbuchse 48 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Innenbuchse 48 ist so ausgebildet, dass sie in die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 eingesteckt werden kann.
Die Innenbuchse 48 weist einen Innenbuchsen-Außenumfangsfläche 50 auf. Die Innenbuchsen-Außenumfangsfläche 50 umfasst einen Verzahnungsbereich 52, der dem Verzahnungsbereich 40 der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 entspricht. Die Innenbuchsen-Außenumfangsfläche 50 ist daher ebenfalls als Verzahnungsfläche 42 ausgebildet.
Die Innenbuchsen-Außenumfangsfläche 50 umfasst zudem einen Drehbereich 54, der an den Verzahnungsbereich 52 angrenzt. Der Drehbereich 54 ist so ausgebildet, dass, wenn die Innenbuchse 48 teilweise in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 eingesteckt ist, deren Innenumfangsfläche so erfasst, dass die Innenbuchse 48 relativ zu der Außenbuchse 34 drehbar an der Außenbuchse 34 gelagert ist. Der Drehbereich 54 ist dem Verzahnungsbereich 52 benachbart.
Die Innenbuchse 48 umfasst ferner einen Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56. Die Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 ist in der Innenbuchse 48 exzentrisch angeordnet. Die Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 weist an ihrer Innenumfangsfläche einen Verzahnungsbereich 58 auf. Die Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 ist somit ebenfalls als Verzahnungsfläche 42 ausgebildet.
Die Innenbuchse 48 umfasst einen Innenbuchsen-Anschlagflansch 60. Der Innenbuchsen-Anschlagflansch 60 definiert das Ausmaß, in welchem die Innenbuchse 48 in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 eingesteckt werden kann.
Es wird nachfolgend insbesondere auf 3 und 4 Bezug genommen. Zur besseren Übersicht ist in beiden Figuren das erste Luftfahrzeugbauteil 22 nicht dargestellt. Es sollte beachtet werden, dass in 3 und 4 davon ausgegangen wird, dass die Außenbuchse 34 in der Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 eingesteckt ist.
Wie in 3 oben dargestellt, ist die Innenbuchse 48 lediglich teilweise in der Außenbuchse 34 eingesteckt. Der Verzahnungsbereich 40 und der Verzahnungsbereich 52 erfassen in dieser Position einander nicht. Somit ist die Innenbuchse 48 relativ zu der Außenbuchse 34 drehbar. Vorzugsweise stützt der Drehbereich 54 die Innenbuchse 48 gleitend in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38. Ferner, wie zuvor erläutert, ist in diesem Zustand die Außenbuchse 34 drehbar in der Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26 gelagert.
Um nun den Toleranzausgleich mittels der Positionierbuchse 20 zu führen, kann zunächst durch eine gemeinsame Drehung der Außenbuchse 34 mit der Innenbuchse 48 in dieselbe Richtung die gewünschte Orientierung des Toleranzausgleichs eingestellt werden. Sodann kann durch eine relative Drehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 das Ausmaß des gewünschten Toleranzausgleichs eingestellt werden.
Wenn die gewünschte Orientierung und das gewünschte Ausmaß des Toleranzausgleichs erreicht sind, wird die Innenbuchse 48 in die Außenbuchse 34 eingesteckt, sodass der Verzahnungsbereich 40 und der Verzahnungsbereich 52 einander erfassen und eine Drehung der Innenbuchse 48 relativ zu der Außenbuchse 34 blockiert ist.
Diese Befestigungsanordnung kann sodann mittels einem oder mehrerer Befestiger endgültig festgelegt werden.
Wie näher in 4 dargestellt, kann das Zentrum der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 in einem Maximalbereich verstellt werden, wobei eine stufenweise Änderung des Ausmaßes des Toleranzausgleichs zwischen -5 mm und +5 mm erfolgen kann. Die Verzahnungsflächen 42 beziehungsweise die Verzahnungsbereiche 40, 52 und 58 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass bei einer Drehung um eine Zahnposition das Zentrum der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 sich relativ zu dem Zentrum der Außenbuchse 34 lediglich um eine Distanz zwischen 0,1 mm und 0,3 mm verschiebt.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele lediglich insoweit beschrieben, als sie sich von den bisherigen Ausführungsbeispiel unterscheiden.
5 zeigt ein Beispiel einer Luftfahrzeugstruktur 62 mit einer Befestigungsanordnung 64.
In diesem Beispiel ist das erste Luftfahrzeugbauteil 22 ein Querträger 66. Der Querträger 66 ist beispielsweise als Unterbau für den Kabinenboden im dem Rumpf 12 vorgesehen. Das zweite Luftfahrzeugbauteil 24 ist in diesem Fall ein Rahmenbauteil 68, das Teil der Luftfahrzeugstruktur 62 ist. Ferner kann ein weiteres Luftfahrzeugbauteil, beispielsweise eine Klammer 70 Teil der Befestigungsanordnung 64 sein.
Wie in 5 dargestellt, umfasst das erste Luftfahrzeugbauteil 22 eine Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung 26, die im Unterschied zu dem vorigen Ausführungsbeispiel keine glatte Innenumfangsfläche 28, sondern eine verzahnte Innenumfangsfläche 72 aufweist.
Wie ferner aus 5 ersichtlich, umfasst die Positionierbuchse 20 eine Außenbuchse 34. In diesem Beispiel hat die Außenbuchse 34 einen Verzahnungsbereich 74, der an der Außenbuchsen-Umfangsfläche 36 ausgebildet ist.
Die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 der Außenbuchse 34 ist identisch wie im bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgestaltet.
Die Innenbuchse 48 hat im Unterschied zu dem bisher beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56, deren Innenumfangsfläche glatt ausgebildet ist.
Ähnlich wie zuvor beschrieben, wird das Ausmaß des Toleranzausgleichs durch die relative Drehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 definiert, währen die Orientierung allein durch die Außenbuchse 34 definiert wird.
Wie in 5 angedeutet, wird in diesem Beispiel die Positionierbuchse 20 so eingestellt, dass die Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 mit Befestigungsöffnungen 76 des zweiten Luftfahrzeugbauteils 24 und des Rahmenbauteils 68 fluchtet.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 6 und 7 näher erläutert, wie die Positionierbuchse eingestellt werden kann.
Beispielsweise kann die Außenbuchse 34 hier erste Markierungen 78 aufweisen, die beispielsweise mit Buchstabe A, B, C und D bezeichnet werden. Ferner kann n die Innenbuchse 48 eine Mehrzahl von zweiten Markierungen 80 aufweisen, welche vorzugsweise mit Zahlen, beispielsweise von 0 bis 17, bezeichnet werden.
Die Mehrzahl von ersten Markierungen 78 ist in Umfangsrichtung um die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung 38 derart verteilt, dass lediglich ein einzelnes Paar aus erster Markierung 78 mit zweiter Markierung 90 beieinander liegt.
Wie in 7 dargestellt, kann eine Mehrzahl von Lehrringen 82 zum Bestimmen der korrekten relativen Drehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 verwendet werden. Der innerste Lehrring 84 entspricht dabei dem nominalen Bolzen, der in die Befestigungsöffnungen 76 eingeschoben werden soll. Jedem Lehrring 82 kann dabei eine Paarung aus erster Markierung 78 und zweiter Markierung 80 zugeordnet sein. Beispielsweise kann der innerste Lehrring 84 der Kombination A0 entsprechen, während die weiteren Lehrringen 82 weiteren Kombinationen, wie etwa B5, C10, D15 und A17 entsprechen.
Wenn mittels der Lehrringe 82 die korrekte Relativdrehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 eingestellt worden ist, ist das Ausmaß des Toleranzausgleichs definiert. Schließlich muss nur noch die Orientierung des Toleranzausgleichs durch korrektes Drehen der Außenbuchse 34 eingestellt werden.
Es sollte beachtet werden, dass dieses Vorgehen für sämtliche Positionierbuchsen 20 gemäß der Erfindung möglich ist.
Mit Bezug auf 8 wird ein Installationsvorgang bei der Luftfahrzeugstruktur 62 zu Erzeugung der Befestigungsanordnung 64 näher erläutert.
So wird zunächst mittels der Lehrringe 82 die relative Drehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 ermittelt und die Innenbuchse 48 und die Außenbuchse 34 entsprechend positioniert. Sodann wird die Innenbuchse 48 in die Außenbuchse 34 eingesteckt; damit ist das Ausmaß des Toleranzausgleichs definiert. Sodann wir die Positionierbuchse 20 relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil 22 (hier dem Querträger 66) gedreht, um die Orientierung des Toleranzausgleichs einzustellen. In einem weiteren Schritt, wird die Positionierbuchse 20, namentlich die Außenbuchse 34, in das erste Luftfahrzeugbauteil 22 eingesteckt. Ferner wird eine Befestiger 86, beispielsweise ein Schraubbefestiger, in die Positionierbuchse 20, namentlich die Innenbuchse 48, eingesteckt.
In einem letzten Schritt wird der Befestiger 86 mittels eines Befestigungselements 88, beispielsweise einer Schraubenmutter, festgelegt. Damit ist das erste Luftfahrzeugbauteil 22 an dem zweiten Luftfahrzeugbauteil 24 befestigt.
Ergänzend kann noch eine Unterlegscheibe 90 zwischen dem zweiten Luftfahrzeugbauteil 24 und dem Befestigungselement 88 angeordnet sein. Zudem kann noch ein Sicherungselement 92 angeordnet werden, welches ein unbeabsichtigtes Lösen des Befestigungselements 88 verhindert.
Es wird auf 9 Bezug genommen, die ein Beispiel eines automatischen Installationsvorgangs schematisch zeigt.
Anstelle einer manuellen Installation, die zuvor beschrieben worden ist, kann eine automatische Installation der Positionierbuchse 20 folgen. Hierzu kann ein entsprechende ausgestatteter Fertigungsroboter 94 verwendet werden. Der Fertigungsroboter 94 weist eine Scaneinrichtung 96 auf. Die Scaneinrichtung 96 kann eine optische Scaneinrichtung sein. Denkbar ist auch eine Scaneinrichtung 96, die auf magnetischen oder kapazitiven Prinzipien beruht. Die Scaneinrichtung 96 vermisst zunächst die Befestigungsöffnungen 76 sowie die Lage der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 und ermittelt hieraus die erforderliche Relativdrehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34. Sodann kann der Fertigungsroboter 94 die Innenbuchse 48 und die Außenbuchse 34 mittels einer entsprechenden Greifeinrichtung 98 aufnehmen, relativ zueinander drehen und sodann relativ zu dem Luftfahrzeugbauteil ausrichten. Schließlich kann der Fertigungsroboter 94 die eingestellte Positionierbuchse einsetzen und anschließend mittels des Befestigers 86 und der weiteren Teile festlegen.
Der Fertigungsroboter 94 ist beispielsweise als üblicher Roboterarm ausgebildet. In einer in 10 dargestellten Variante, kann der Fertigungsroboter 94 ein Portal 100 aufweisen, an dem lediglich die Scaneinrichtung 96 befestigt ist. Der Fertigungsroboter 94 vermisst die erforderlichen Befestigungsöffnungen 76 und die Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung 56 und kann sodann die Positionierbuchse 20 einstellen und einsetzen oder lediglich die erforderlichen Einstellungsparameter an einen Monteur weitergeben.
Es sollte beachtet werden, dass die Position und Orientierung jeder Positionierbuchse 20 nach der Installation dokumentiert wird. Im Falle der manuellen Installation erfolgt dies ebenfalls manuell. Im Fall der automatischen Installation mittels dem Fertigungsroboter 94 kann diese Dokumentation auch automatisch erfolgen.
Die hierin beschriebene Positionierbuchse 20 teilt die auszugleichende Toleranz in Entfernung beziehungsweise Ausmaß und Orientierung beziehungsweise Richtung auf. Die reine Distanz der Befestigungsöffnungen wird durch die Relativdrehung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 eingestellt. Die Orientierung der Positionierbuchse 20 ist durch die Relativdrehung der Außenbuchse 34 zu beispielsweise dem ersten Luftfahrzeugbauteil 22 definiert.
Die Verwendung einer speziellen Messlehre kann die Geschwindigkeit, mit der Positionierbuchse 20 eingestellt werden kann, steigern. Alternativ kann eine elektronische beziehungsweise automatisierte Messlehre verwendet werden.
Um die Innenbuchse 48 und die Außenbuchse 34 korrekt zu positionieren, können unterschiedliche Markierungen 78, 80 vorgesehen sein, die auch der Dokumentation dienen. Die Einstellung kann sowohl bei Positionierbuchsen 20 mit Außenverzahnung als auch mit glatter Außenumfangsfläche erfolgen.
Insgesamt kann mit den hierin beschriebenen Maßnahmen mehr Flexibilität bei der Verwendung von Standardbauteilen erreicht werden und die aufgrund der Fertigung entstandenen Toleranzen einfach ausgeglichen werden, sodass sowohl der Aufwand bei Zusammenbau als auch bei Wartung sowie das Gesamtgewicht verringert werden können. Mit den hierin beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, auf einfache Weise einen Toleranzausgleich durchzuführen, ohne zwei unterschiedliche Toleranzlücken separat messen zu müssen. Der Zusammenbau in der korrekten Orientierung der Innenbuchse 48 zu der Außenbuchse 34 in Kombination mit der Relativdrehung der Außenbuchse 34 zu den Luftfahrzeugbauteilen reicht aus. Die einfache Art der Einstellung verringert einerseits besser Fehler beim Zusammenbau und erlaubt gleichzeitig für höhere Fertigungstoleranzen, was insgesamt den Fertigungsaufwand verringern kann.
Um die Herstellung, Wartung und Reparatur von Luftfahrzeugen zu verbessern, wird eine Positionierbuchse 20 vorgeschlagen, die dem Einstellen eines Abstandes und einer Orientierung zwischen zwei Luftfahrzeugbauteilen dient. Die Positionierbuchse enthält dabei eine Außenbuchse, die in ein erstes Luftfahrzeugbauteil eingesteckt wird und eine Innenbuchse, die in die Außenbuchse eingesteckt wird. Die Innenbuchse ist grundsätzlich dafür geeignet, ein Luftfahrzeugbauteil aufzunehmen, kann jedoch auch lediglich übliche Befestiger aufnehmen. Insgesamt ermöglicht die Positionierbuchse eine Befestigung des ersten Luftfahrzeugbauteils an dem zweiten Luftfahrzeugbauteil. Die Außenbuchse und die Innenbuchse sind so ausgebildet, dass, wenn die Innenbuchse in der Außenbuchse eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse relativ zu der Außenbuchse blockiert ist. Die Positionierbuchse wird bei Befestigungsanordnungen von Luftfahrzeugen verwendet.
Insbesondere wird die Positionierbuchse bei der Verbindung von Teilen der Luftfahrzeugstruktur, wie etwa der Primärstruktur beziehungsweise der Sekundärstruktur, verwendet.
Bezugszeichenliste

10: Luftfahrzeug
12: Rumpf
14: Flügel
16: Höhenleitwerk
18: Seitenleitwerk
20: Positionierbuchse
22: erstes Luftfahrzeugteil
24: zweites Luftfahrzeugteil
26: Außenbuchsen-Aufnahmeöffnung
28: glatte Innenumfangsfläche
30: Befestigungsrohr
32: Luftfahrzeugbauteil-Verzahnungsbereich
34: Außenbuchse
36: Außenbuchsen-Außenumfangsfläche
38: Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung
40: Verzahnungsbereich
42: Verzahnungsfläche
44: Außenbuchsen-Anschlagsflansch
46: Einführbereich
48: Innenbuchse
50: Innenbuchsen-Außenumfangsfläche
52: Verzahnungsbereich
54: Drehbereich
56: Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung
58: Verzahnungsbereich
60: Innenbuchsen-Anschlagflansch
62: Luftfahrzeugstruktur
64: Befestigungsanordnung
66: Querträger
68: Rahmenbauteil
70: Klammer
72: verzahnte Innenumfangsfläche
74: Verzahnungsbereich
76: Befestigungsöffnung
78: erste Markierung
80: zweite Markierung
82: Lehrring
84: innerster Lehrring
86: Befestiger
88: Befestigungselemente
90: Unterlegscheibe
92: Sicherungselement
94: Fertigungsroboter
96: Scaneinrichtung
98: Greifeinrichtung
100: Portal

Claims

Positionierbuchse (20), die zum Einstellen eines Abstandes und einer Orientierung eines ersten Luftfahrzeugbauteils (22) relativ zu einem zweiten Luftfahrzeugbauteil (24) ausgebildet ist, wobei die Positionierbuchse (20) umfasst: - eine zylinderförmige und in das erste Luftfahrzeugbauteil (22) einsteckbar ausgebildete Außenbuchse (34) , wobei die Außenbuchse (34) eine exzentrisch angeordnete Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) aufweist und die Außenbuchse (34) , wenn die Außenbuchse (34) in dem ersten Luftfahrzeugbauteil (22) eingesteckt ist, das erste Luftfahrzeugbauteil (22) erfasst; und - eine zylinderförmige und in die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) einsteckbar ausgebildete Innenbuchse (48), wobei die Innenbuchse (48) eine exzentrisch angeordnete und zum Einstecken des zweiten Luftfahrzeugbauteils (24) oder eines Befestigers (86) ausgebildete Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung (56) aufweist, wobei die Innenbuchse (48) in die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) derart einsteckbar ausgebildet ist, dass, wenn die Innenbuchse (48) in der Außenbuchse (34) eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) blockiert ist.
Positionierbuchse (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (48) eine Innenbuchsen-Außenumfangsfläche (50) aufweist, die, wenn die Innenbuchse (48) in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) eingesteckt ist, eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) derart formschlüssig erfasst, dass eine Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) blockiert ist.
Positionierbuchse (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) und die Innenbuchsen-Außenumfangsfläche (50) einander entsprechende Verzahnungsbereiche (40, 52, 58 und 74) aufweisen, die, wenn die Innenbuchse (48) in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) eingesteckt ist, eine Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) blockieren.
Positionierbuchse (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungsbereiche (40, 52, 58 und 74) derart aufeinander abgestimmt ausgebildet sind, dass bei einer Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) um eine Zahnposition das Zentrum der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung (56) relativ zu dem Zentrum der Außenbuchse (34) um eine Distanz von 0 mm bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,1 mm bis 0,3 mm, mehr vorzugsweise 0,05 mm bis 0,25 mm veränderbar ist.
Positionierbuchse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchse (34) wenigstens eine erste Markierung (78) und die Innenbuchse (48) eine Mehrzahl von zweiten Markierungen (80) aufweist, wobei die Anzahl zweiter Markierungen (80) stets größer als die Anzahl erster Markierungen (78) ist, wobei die ersten Markierungen (78) und die zweiten Markierungen (80) derart aufeinander abgestimmt angeordnet sind, dass eine Paarkombination aus einer ersten Markierung (78) und aus einer zweiten Markierung (80) einer vorbestimmten Distanz des Zentrums der Innenbuchse-Bauteilaufnahmeöffnung (56) relativ zu dem Zentrum der Außenbuchse (34) entspricht.
Positionierbuchse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (48) eine Innenbuchsen-Außenumfangsfläche (50) aufweist, die, wenn die Innenbuchse (48) in der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) lediglich teilweise eingesteckt ist, eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Aufnahmeöffnung (38) derart gleitend erfasst, dass eine geführte Drehung der Innenbuchse (48) relativ zu der Außenbuchse (34) ermöglicht ist.
Positionierbuchse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchse (34) eine Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) aufweist, die, wenn die Außenbuchse (34) in dem ersten Luftfahrzeugbauteil (22) eingesteckt ist, das erste Luftfahrzeugbauteil (22) erfasst.
Positionierbuchse (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) als Gleitfläche ausgebildet ist, die, wenn die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) das erste Luftfahrzeugbauteil (22) erfasst, eine gleitende Drehbewegung der Außenbuchse (34) relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil (22) ermöglicht.
Positionierbuchse (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) als Verzahnungsfläche (42) ausgebildet ist, die, wenn die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) das erste Luftfahrzeugbauteil (22) erfasst, eine Drehung der Außenbuchse (34) relativ zu dem ersten Luftfahrzeugbauteil (22) blockiert, indem die Außenbuchsen-Außenumfangsfläche (36) das erste Luftfahrzeugbauteil (22) formschlüssig erfasst.
Positionierbuchse (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung (56) als Gleitfläche ausgebildet ist, die, wenn die Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung (56) das zweite Luftfahrzeugbauteil (24) erfasst, eine gleitende Drehbewegung und/oder axiale Verschiebung des zweiten Luftfahrzeugbauteils (24) ermöglicht.
Positionierbuchse (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenumfangsfläche der Innenbuchsen-Bauteilaufnahmeöffnung (56) als Verzahnungsfläche (42) ausgebildet ist, die geeignet ist, das zweite Luftfahrzeugbauteil (24) derart formschlüssig zu erfassen, dass eine Drehung des zweiten Luftfahrzeugbauteils (24) relativ zu der Innenbuchse (48) blockiert ist.
Positionierbuchse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenbuchse (48) und/oder die Innenbuchse (48) einen Anschlagflansch aufweisen, wobei der Anschlagflansch die Einstecktiefe der Außenbuchse (34) in das erste Luftfahrzeugbauteil (22) bzw. die Einstecktiefe der Innenbuchse (48) in die Außenbuchse (34) definiert.
Befestigungsanordnung (64) für eine Luftfahrzeugstruktur (62), wobei die Befestigungsanordnung (64) ein erstes Luftfahrzeugbauteil (22) und ein zweites Luftfahrzeugbauteil (24) sowie eine Positionierbuchse (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Außenbuchse (34) in das erste Luftfahrzeugbauteil (22) und die Innenbuchse (48) in die Außenbuchse (34) eingesteckt ist und das zweite Luftfahrzeugbauteil (24) an der Innenbuchse (48) mittels eines Befestigers (86) festgelegt oder in die Innenbuchse (48) eingesteckt ist.
Luftfahrzeugstruktur (62), vorzugsweise Primärstruktur und/oder Sekundärstruktur, mit einer Befestigungsanordnung (64) nach Anspruch 13 und jeweils einem Strukturbauteil als erstem (22) und zweitem (24) Luftfahrzeugbauteil.
Luftfahrzeug (10), vorzugsweise Flugzeug, mit einer Luftfahrzeugstruktur (62) nach Anspruch 14.