DE102006013069B3

DE102006013069B3 - Bolzenverbindung

Info

Publication number: DE102006013069B3
Application number: DE102006013069A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl.-Ing. Steinke
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-03-23
Also published as: BRPI0709058A2; US20090314426A1; WO2007107521A1; CA2640693A1; CN101395058A; EP1996457A1; JP2009530169A; RU2008137257A

Abstract

Bei zweischnittigen Bolzenverbindungen zum Verbinden lastübertragender Strukturbauteile an einem Flugzeug, wobei ein erstes ein Bolzenauge mit einer Buchse aufweisendes Bauteil mittels eines Bolzen mit einem zweiten meist gabelförmigen Bauteil verbunden ist, das zwei Bolzenaugen aufweist und das erste Bauteil unter einem Winkel <> 90° am Bolzen angreift, war bisher von Nachteil, dass in der Umgebung des betreffenden Bolzenauges mit der Buchse eine Materialaufdickung erforderlich war. Zur Vermeidung dieser Aufdickung wird vorgeschlagen, dass das erste Bauteil (6) eine konstante Dicke aufweist und die Buchse (10) senkrecht zur Oberfläche des Bauteils (6) eingesetzt ist, wobei die Achse (A) der Bohrung innerhalb der Buchse (10) zur Aufnahme des Bolzen (1) schräg zur Oberfläche des Bauteils (6) und schräg zur Stirnfläche der Buchse (10) verläuft. Hierdurch wird erreicht, dass sich Vorteile bezüglich Herstellkosten und Gewicht der Bolzenverbindung ergeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bolzenverbindung zum Verbinden lastübertragender Strukturbauteile an einem Flugzeug. Derartige Verbindungen sind meist zweischnittig ausgebildet, wobei ein erstes ein Bolzenauge aufweisendes Bauteil mittels eines Bolzen mit einem zweiten meist gabelförmigen Bauteil verbunden ist, das zwei Bolzenaugen aufweist. In der Regel verläuft die Richtung der Lasten, die von den Bauteilen durch den Bolzen übertragen werden, rechtwinklig zur Bolzenachse. Gelegentlich sind aus konstruktiven Gründen auch Bolzenverbindungen zu verwirklichen, wobei die Richtung der durch das erste Bauteil ankommenden Last mit der Bolzenachse einen Winkel ≠ 90° bildet. Dies bedeutet, dass seitens des ersten Bauteils die Bohrung zur Aufnahme des Bolzen unter einem Winkel ≠ 90°, also schräg zum Bauteil bzw. schräg zu dessen Oberfläche anzubringen ist. Um dies zu erreichen, wird bisher die Umgebung der Bohrung aufgedickt und diese örtliche Aufdickung gegenüber dem restlichen Bauteil mit einer Schräge versehen, die genau dem erforderlichen Winkel entspricht. Hierdurch kann das Bohren zum Anbringen der Aufnahmebohrung für den Bolzen immer örtlich senkrecht zur Bauteiloberfläche erfolgen, was aus bohrtechnischen Gründen sehr wünschenswert ist. Die besagte Aufdickung ist erforderlich, weil andere Maßnahmen, wie beispielsweise Fräsen, zur Herstellung der örtlichen Schräge zu einer Schwächung des Bauteils führen würden. Je nach Material der Bauteile werden unterschiedliche Ausführungen von Buchsen verwendet. Bestehen die Bauteile aus Metall, so werden einfache Buchsen aus einem geeigneten Material eingepreßt. Bestehen die Bauteile jedoch aus einem Faserverbundwerkstoff, so ist es zweckmäßig, so genannte Schraubbuchsen zu verwenden. Diese ermöglichen in Folge ihrer Form eine gute Abstützung des Bauteilmaterials in axialer Richtung.
Bei der vorgenannten Aufdickung entsprechender Bauteile ist von Nachteil, dass insbesondere dann, wenn die Bauteile aus Faserverbundwerkstoff bestehen, das Herstellen der Aufdickung mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist. Weiterhin ist hierbei von Nachteil, dass die Aufdickung eine längere Buchse und damit auch einen längeren Bolzen als bei einem Bauteil ohne Aufdickung zur Folge hat. Durch den längeren Bolzen und die längere Buchse ergibt sich erstens ein höheres Gewicht der Bolzenverbindung. Zweitens ergeben sich bei einem längeren Bolzen größere Abstände der betreffenden Lastangriffspunkte, wodurch auf den Bolzen höhere Biegemomente einwirken als bei einem Bauteil ohne Aufdickung.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bolzenverbindung gemäß dem angegebenen Stand der Technik derart weiterzubilden, dass eine Aufdickung des betreffenden Bauteils bei schräger Lage der Bolzenachse gegenüber dem Bauteil vermieden wird.
Diese Aufgabe wird nach Anspruch 1 dadurch gelöst, dass das Bauteil eine konstante Dicke aufweist und die Buchse senkrecht zur Oberfläche des Bauteils eingesetzt ist, wobei die Achse der Bohrung innerhalb der Buchse zur Aufnahme des Bolzen schräg zur Oberfläche des Bauteils und schräg zur Stirnfläche der Buchse verläuft.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Erfindung wird erreicht, dass

– der fertigungstechnische Aufwand,
– die Länge der Buchse,
– die Länge des Bolzen,
– das Gewicht der Bolzenverbindung und
– die Biegebelastung des Bolzen reduziert werden.

Hierdurch ergeben sich Vorteile hinsichtlich der Kosten und des Gewichts der Bolzenverbindung.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und anhand der Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Bolzenverbindung in einer Schnittdarstellung mit einem Bolzen 1, einer geschlitzten Hülse 2, einer Scheibe 3 und einer Mutter 4. Der Bolzen 1 mit der Hülse 2 durchdringt jeweils ein Bauteil 5, ein Bauteil 6 sowie ein Bauteil 7 und ist durch die Scheibe 3 und die Mutter 4 gesichert. Dabei sind die Bauteile 5 und 7 Elemente einer nicht gezeigten Gabel und bestehen aus einem metallischen Werkstoff. Die in den Bauteilen 5, 6 und 7 befindlichen Bohrungen zur Aufnahme der Hülse 2 mit dem Bolzen 1 bilden jeweils ein durch eine Buchse 8, 9 und 10 aus Metall verstärktes Bolzenauge. Die Buchsen 8 und 9 bestehen aus einem geeigneten Werkstoff, haben eine zylindrische Form und sind in die betreffenden Bauteile 5 und 7 eingepreßt. Das Bauteil 6 besteht in der gezeigten Ausbildung aus einem Faserverbundwerkstoff, weshalb hier eine Schraubbuchse 10 mit einer Mutter 11 vorgesehen ist. Die Schraubbuchse 10 ist senkrecht zur Oberfläche des Bauteils 6 von konstanter Dicke eingesetzt. Die Bohrung innerhalb der Buchse 10 zur Aufnahme des Bolzen 1 verläuft schräg zur Oberfläche des Bauteils 6 und mit gleichem Winkel schräg zur Stirnfläche der Buchse 10. Die im Bild gezeigte Achse A ist damit gleichzeitig Achse des Bolzen 1 und der genannten Bohrung. Durch die Form der Schraubbuchse 10 mit der Mutter 11 wird eine gute Abstützung des Bauteilwerkstoffs in axialer Richtung erreicht. Der Bolzen 1 weist eine konische Form auf, an welche sich die Innenfläche der Hülse 2 anlegt. Zur Montage der Bolzenverbindung wird zunächst die Hülse 2 durch die Bolzenaugen der Bauteile 5, 6 und 7 gesteckt. Anschließend wird der Bolzen 1 in die Hülse 2 eingeführt und mittels der Scheibe 3 und der Mutter 4 gesichert. Infolge der konischen Form des Bolzen 1 und der geschlitzten Ausbildung der Hülse 2 wirken der Bolzen 1 und die Hülse 2 derart zusammen, dass sich der Außendurchmesser der Hülse 2 vergrößert und deren Außenfläche sich fest an die Innenfläche der Buchsen 8, 9 und 10 anlegt, wenn die Mutter 4 angezogen wird. Der gezeigte Schnitt ist durch den Schlitz der Hülse 2 geführt, so dass nur deren im Bild links sichtbarer Bereich schraffiert erscheint. Bei der Montage wird die Mutter 4 mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen, wodurch auf die Buchsen 8, 9 und 10 eine definierte Radialkraft ausgeübt wird und somit eine kraftschlüssige Verbindung zur Übertragung von Lasten entsteht. Die Mittelebene des Bauteils 6 ist durch eine mit M bezeichnete Linie dargestellt. Diese schneidet die Achse A des Bolzen 1 unter einem Winkel W, der in Folge der aus konstruktiven Gründen erforderlichen Schräglage des Bauteils 6 einen definierten Wert ≠ 90° aufweist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Bolzen 1 zylindrisch ausgebildet ist und die Buchsen 8, 9 und 10 direkt berührt. Durch die erfindungsgemäße schräge Anordnung der Bohrung zur Bolzenaufnahme in der Buchse 10 entfällt die bisherige Aufdickung im Bereich des betreffenden Bolzenauges. Hierdurch ergeben sich die bereits genannten vorteilhaften Wirkungen mit positiven Auswirkungen auf Herstellkosten und Gewicht der Bolzenverbindung.

Claims

Bolzenverbindung zum Verbinden lastübertragender Strukturbauteile an einem Flugzeug, welche Bolzenverbindung zweischnittig ausgebildet ist, wobei ein erstes ein Bolzenauge aufweisendes Bauteil mittels eines Bolzen mit einem zweiten meist gabelförmigen Bauteil verbunden ist, das zwei Bolzenaugen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (6) eine konstante Dicke aufweist und die Buchse (10) senkrecht zur Oberfläche des Bauteils (6) eingesetzt ist, wobei die Achse (A) der Bohrung innerhalb der Buchse (10) zur Aufnahme des Bolzen (1) schräg zur Oberfläche des Bauteils (6) und schräg zur Stirnfläche der Buchse (10) verläuft.
Bolzenverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (10) als Schraubbuchse mit einer Mutter (11) ausgebildet ist.
Bolzenverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (1) konisch ausgebildet ist und mit einer innen konischen geschlitzten Hülse (2) zusammenwirkt.