DE102007011621B4

DE102007011621B4 - Vorrichtung, insbesondere Samerstange, zur Aussteifung einer Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeugs und/oder zur Befestigung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102007011621B4
Application number: DE102007011621A
Authority: DE
Inventors: Hermann Benthien
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2010-10-07
Anticipated expiration: 2027-03-10
Also published as: WO2008090039B1; EP2125508A1; DE102007011611B4; US7462006B2; WO2008090039A1; DE102007011619A1; US7775479B2; DE102007011621A1; JP2010516533A; DE102007011611A1; DE102007011620A1; US8408492B2; EP2125508B1; DE102007011618A1; US20080173761A1; DE102007011613A1; DE102007011619B4; US20110108668A1; US20080173755A1; CA2671942A1

Abstract

Vorrichtung (18, 61), insbesondere eine Samerstange (1, 19), zur Aussteifung einer Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74) eines Luftfahrzeugs und/oder zur Befestigung eines Bauteils (65) an der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74), mit einem Mittelabschnitt (2, 20, 62) und zwei daran anschließenden Endabschnitten (3, 4, 21, 22, 63, 64), wobei im Bereich mindestens eines Endabschnittes (3, 4, 21, 22, 63, 64) ein Gelenk (29, 30, 53, 70) angeordnet ist, das in der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74) oder in dem Bauteil (65) integriert ist und das um mindestens eine Drehachse (35, 36) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gelenk (29, 30, 53) mit einer Tonnenmutter (31, 32, 47) gebildet ist, die drehbar in einer Lagerbohrung (33, 34) in der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45) aufgenommen ist und in die eine Gewindestange (23, 24, 54) einschraubbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere eine Samerstange zur Aussteifung einer Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeugs und/oder zur Befestigung eines Bauteils an der Rumpfzellenstruktur, mit einem Mittelabschnitt und zwei daran anschließenden Endabschnitten.
Bekannte Ausführungsformen von Samerstangen weisen im Allgemeinen einen hohlzylindrischen Mittelabschnitt auf, an den sich beidseitig Endabschnitte anschließen. Der Durchmesser des Mittelabschnitts kann dem Durchmesser der beiden Endabschnitte entsprechen. Alternativ kann sich der Mittelabschnitt zu den Endabschnitten hin verjüngen. In die Endabschnitte sind bevorzugt beidseitig Augbolzen einschraubbar, um eine Längenverstellbarkeit zu erreichen. Die Samerstangen dienen beispielsweise zur Befestigung von Bauteilen an der Rumpfzellenstruktur oder zur Aussteifung bzw. Verstärkung derselben. Zur Anbindung der Samerstange an die Struktur des Luftfahrzeugs wird an die Struktur in der Regel eine Klammer bzw. ein Gabelbeschlag angenietet. Die Klammer weist eine Bohrung auf, in der ein Bolzen zur schwenkbaren Anlenkung eines der beiden Augbolzen der Samerstange befestigbar ist. Eine derartig angelegte Samerstange ist längenverstellbar und zusätzlich um eine Achse verschwenkbar. Eine Verschwenkbarkeit um eine weitere Achse ist mit diesem Halterungskonzept nicht möglich.
Diese mechanische Anbindung der bekannten Samerstangen an die Rumpfzellenstruktur weist insbesondere den Nachteil auf, dass eine Vielzahl von Einzelteilen erforderlich ist und zudem Nietverbindungen in die Rumpfzellenstruktur zur Befestigung der Klammern einzubringen sind. Hierdurch erhöhen sich zum einen das Gewicht und zum anderen der Herstellungsaufwand einer derartigen Verstärkungs- bzw. Halteanordnung mittels einer Samerstange beträchtlich.
Aus der FR 28 36 890 A1 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die unter gleichzeitiger Verringerung der erforderlichen Einzelteile eine Aussteifung der Rumpfzellenstruktur und/oder eine Anbindung von Bauteilen an die Rumpfzellenstruktur erlaubt, und bei der zumindest eine einseitige Verschwenkbarkeit und zudem die Option einer Lasteinleitung im Bereich der neutralen Faser möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass im Bereich mindestens eines Endabschnittes ein Gelenk angeordnet ist, das in der Rumpfzellenstruktur oder in dem Bauteil integriert ist und das um mindestens eine Drehachse verschwenkbar ist,
ergibt sich im Vergleich zu vorbekannten Anbindungskonzepten eine geringere Anzahl von Einzelteilen und somit ein reduziertes Gewicht, wobei dennoch die Verschwenkbarkeit um mindestens eine Achse gegeben ist.
Darüber hinaus erfolgt die Krafteinleitung bevorzugt im Bereich der neutralen Faser der Rumpfzellenstruktur, so dass die Hebelwirkung, die bei der vorbekannten Ausführungsform der Vorrichtung der Samerstange mit Klammern bzw. Gabelbeschlägen bei der Krafteinleitung auftritt, weitgehend vermieden wird.
Ferner ist das mindestens eine Gelenk zur integralen Anbindung der Vorrichtung der Samerstange an die Rumpfzellenstruktur als eine Tonnenmutter ausgebildet, die in einer Lagerbohrung in der Rumpfzellenstruktur verschwenkbar aufgenommen ist.
Hierdurch ergibt sich ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung an eine Rumpfzellenstruktur eines Luftfahrzeugs, der mit einer minimalen Anzahl von Komponenten auskommt und der zugleich eine Verschwenkbarkeit um mindestens eine Achse im Raum ermöglicht.
Nach Maßgabe einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Rumpfzellenstruktur eine Durchführungsbohrung mit Übermaß in Bezug auf die Gewindestangen eingebracht ist.
Hierdurch wird eine ausreichende Beweglichkeit, das heißt insbesondere Verschwenkbarkeit der in die Tonnenmutter eingeschraubten Gewindestange um eine Achse im Raum sichergestellt.
Gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung weist die Rumpfzellenstruktur im Bereich der Lagerbohrung eine Aufdickung auf.
Die Aufdickungen sind erforderlich, um einen mechanisch hinreichend belastbaren Sitz der in der Lagerbohrung aufgenommenen Tonnenmutter zu erzielen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass in der äußeren Tonnenmutter zusätzlich eine innere Tonnenmutter verschwenkbar aufgenommen ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Verschwenkbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung um eine weitere Achse im Raum.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beidseitig an den Mittelabschnitt anschließenden Endabschnitte jeweils mit einem Gewinde versehen sind.
Hierdurch ergibt sich ein vereinfachter Aufbau der Vorrichtung, wobei der Mittelabschnitt sowie die beidseitig sich daran anschließenden Endabschnitte bevorzugt einstückig und massiv als Gewindebolzen ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung ist insbesondere zur Befestigung von Bauteilen, insbesondere von Vertikalstützen eines Lininggerüsts an der Rumpfstruktur des Flugzeugs, geeignet. Das Lininggerüst dient zur Aufhängung von Stoffsitzen in einem Flugzeug für militärische Anwendun gen.
Die auftretenden Kräfte werden durch die Vorrichtung bevorzugt im Bereich der neutralen Faser des Bauteils eingeleitet. Durch die gelenkige Anbindung des Bauteils im Befestigungspunkt reduziert sich die Knickanfälligkeit eines linienhaften Bauteils gegenüber vertikalen Belastungen. Hierdurch kann das betreffende Bauteil statisch leichter und damit Gewicht sparender dimensioniert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den weiteren Patentansprüchen dargelegt.
In der Zeichnung zeigt:
1 Ein Ausführungsbeispiel einer vorbekannten Samerstange,
2 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3–4 eine vereinfachte Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
5–7 Detailansichten der zweiten Ausführungsvariante,
9–10 eine weitere Variante der Vorrichtung zur einseitig gelenkigen Anbindung von Bauteilen an die Rumpfzellenstruktur.
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
Die 1 zeigt eine mit einer herkömmlichen Samerstange gebildete Vorrichtung zur Versteifung bzw. zur Befestigung von Bauteilen an eine Rumpfzellenstruktur.
Eine Samerstange 1 umfasst unter anderem einen Mittelabschnitt 2 sowie zwei Endabschnitte 3, 4. In beide Endabschnitte 3, 4 ist jeweils ein Augbolzen 5, 6 eingeschraubt. Die Augbolzen 5,6 werden mit Kontermuttern 7, 8 gesichert. Die Anbin dung der Samerstange 1 an eine Rumpfzellenstruktur 9, 10 erfolgt mit zwei Klammern 11, 12, die mittels nicht näher bezeichneter Nieten mit der Rumpfzellenstruktur 9, 10 vernietet sind. Die gelenkige Verbindung zwischen den Augbolzen 5, 6 und den Klammern 11, 12 erfolgt durch zwei Bolzenverbindungen 13, 14. Infolge der in die Endabschnitte 3, 4 einschraubbaren Augbolzen 5, 6 ergibt sich eine Längenverstellbarkeit der Samerstange 1 parallel zur Längsachse 15. Durch die Bolzenverbindungen 13, 14 ist jeweils eine Verschwenkbarkeit der Samerstange 1 in Bezug auf die Klammern 11, 12 um eine Achse gegeben, wie durch die beiden Doppelpfeile 16, 17 angedeutet.
Die 2 zeigt eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine Vorrichtung 18 ist als eine ”kurze” Samerstange 19 ausgebildet, die im Vergleich zur vorangehend beschriebenen konventionellen Samerstange einen konstanten Querschnitt zur Gewichtsreduktion aufweist. Die Samerstange 19 umfasst unter anderem einen Mittelabschnitt 20, an den sich beidseitig Endabschnitte 21,22 anschließen. Der Mittelabschnitt 20 ist rohrförmig ausgebildet und beidseitig mit einem Innengewinde versehen. Die Innengewinde in den Endabschnitten 21, 22 können gegensinnig oder gleichsinnig ausgebildet sein (Links- und/oder Rechtsgewinde). Bevorzugt sind die Innengewinde in den Endabschnitten 21, 22 gegensinnig ausgebildet, so dass durch einfaches Drehen des Mittelabschnittes 20 um seine Längsachse herum eine Längenjustierung der Samerstange 19 erfolgen kann. Der Mittelabschnitt 20 kann Abflachungen, Nuten, Einfräsungen oder dergleichen aufweisen, um das Verdrehen des Mittelabschnitts 20 mittels eines entsprechend ausgebildeten Werkzeugs zur Längenjustierung zu erleichtern. In die Endabschnitte 21, 22 sind jeweils Gewindestangen 23, 24 einschraubbar. Die Gewindestangen 23, 24 sind mit Kontermuttern 25, 26 auf den Endabschnitten 21, 22 gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Alternativ kann der Mittelabschnitt 20 auch ein Außengewinde aufweisen, auf das in diesem Fall hohlzylindrisch ausgebildete Gewindestangen mit einem Innengewinde aufschraubbar sind. Ferner können die Endabschnitte 21, 22 konisch ausgebildet sein (vgl. 1). Die Endabschnitte 21, 22 sowie. der Mittelabschnitt 20 können hohlzylindrisch und/oder zumindest abschnittsweise massiv ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass die Gewindestangen 23, 24 zur Längenjustierung weit genug in die Endabschnitte 21, 22 einschraubbar sind.
In eine Rumpfzellenstruktur 27, 28 ist jeweils ein Gelenk 29, 30 integriert. Bei der Rumpfzellenstruktur 27, 28 kann es sich beispielsweise um einen Integralspant, einen Spant oder Ringspant handeln. Die Gelenke 29, 30 sind mit zwei Tonnenmuttern 31, 32 gebildet, die jeweils in einer Lagerbohrung 33, 34 innerhalb der Rumpfzellenstruktur 27, 28 verschwenkbar aufgenommen sind. Die Tonnenmuttern 31, 32 sind um die beiden Drehachsen 35, 36 (jeweils senkrecht zur Zeichenebene) verschwenkbar in den Lagerbohrungen 33, 34 aufgenommen, wie durch die beiden Doppelpfeile 37, 38 angedeutet. Die Tonnenmuttern 31, 32 weisen in der Darstellung der 2 jeweils eine der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht näher bezeichnete Gewindebohrung auf, in die die Gewindestangen 23, 24 einschraubbar sind.
Zur Aufnahme der Tonnenmuttern 31, 32 weist die Rumpfzellenstruktur 27, 28 im Bereich der Lagerbohrungen 33, 34 jeweils eine Aufdickung 39, 40 auf. In der Rumpfzellenstruktur 27, 28 sind jeweils Durchführungsbohrungen 41, 42 angeordnet, die zur Durchführung der beiden Gewindestangen 23, 24 dienen. Die Durchführungsbohrungen 41, 42 sind in Bezug auf die Gewindestangen 23, 24 mit Übermaß ausgeführt, das heißt ein Durchmesser der Durchführungsbohrungen 41, 42 ist jeweils größer gewählt als ein Durchmesser der Gewindestangen 23, 24, um eine ausreichende Verschwenkbarkeit der beiden Gewindestangen 23, 24 zu gewährleisten. Die Krafteinleitung mittels der beiden Tonnenmuttern 31, 32 erfolgt bevorzugt im Bereich der neutralen Fasern 43, 43 innerhalb der Rumpfzellenstruktur 27, 28. Hierdurch wird das Auftreten von lokalen Lastspitzen in der Rumpfzellenstruktur 27, 28 im Vergleich zum Stand der Technik infolge der Hebelwirkung der Klammern 11, 12 (vgl. 1) verringert.
Durch die integral in der Rumpfzellenstruktur 27, 28 angeordneten Tonnenmuttern 31, 32 lassen sich die Klammern 11, 12 (Gabelbeschläge), die Augbolzen 5, 6 sowie die dazugehörigen Bolzenverbindungen, die in der Regel jeweils mit einem Schraubbolzen und einer Schraubenmutter gebildet sind, zur Anbindung der Samerstange 19 an die Rumpfzellenstruktur 27, 28 einsparen. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Gewichtseinsparung bei einer gleichzeitig erhöhten Ausfallsicherheit der gesamten Vorrichtung 18 aufgrund der reduzierten Komponentenzahl.
Die 3 und 4, auf die im folgenden Beschreibungsteil gleichzeitig Bezug genommen wird, zeigen eine vereinfachte (einseitige) Darstellung einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die 3 zeigt eine Draufsicht und die 4 illustriert eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsvariante. Die x-, y- sowie z-Achsen eines Koordinatensystems symbolisieren die Orientierung im Raum.
Im Unterschied zu der Darstellung nach Maßgabe der 2 zeigen die Darstellungen lediglich eine Seite der Rumpfzellenstruktur und ein daran angeordnetes Gelenk mit eingeschraubter Gewindestange. Die Samerstange sowie der rechte Teil der Vorrichtung einschließlich der rechtseitigen Rumpfstruktur wurde der besseren Darstellbarkeit wegen in den 3, 4 jeweils weggelassen. Die genannten Baugruppen sind spiegelsymmetrisch zu den gezeigten Teilen ausgebildet. Im Unterschied zu der Ausführungsvariante nach Maßgabe der 2 ermöglicht das in den 3, 4 eingesetzte ”biaxiale” Tonnengelenk das Verschwenken der Gewindestange bzw. der damit verbundenen Samerstange um zwei Drehachsen im Raum.
In eine Rumpfzellenstruktur 45 ist in einer Lagerbohrung 46 eine äußere Tonnenmutter 47 eingelassen, die um die z-Achse verdrehbar ist. Die Sicherung der äußeren Tonnenmutter 47 gegen axiale Verschiebungen parallel zur z-Achse erfolgt zum Beispiel mit einem Flansch 48 und einem in einer nicht bezeichneten Nut angeordneten Sicherungsring 49. Um die äußere Tonnenmutter 47 aufnehmen zu können, weist die Rumpfstruktur 45 im Bereich der Lagerbohrung 46 eine Aufdickung 50 auf. In der äußeren Tonnenmutter 47 ist eine kleinere innere Tonnenmutter 51 in einer weiteren Bohrung 52 drehbar aufgenommen. Die innere Tonnenmutter 51 ist um die x-Achse verdrehbar, das heißt die Drehachsen (z-Achse und x-Achse) der (äußeren) Tonnenmutter 47 und der inneren Tonnenmutter 51 schließen einen Winkel von 90° ein und bilden zusammen ein (Kardan-)gelenk 53 bzw. ein so genanntes ”biaxiales” Tonnengelenk, das über zwei Freiheitsgrade verfügt. Zur Anbindung der in der 3, 4 nicht dargestellten Samerstange weist die innere Tonnenmutter 51 eine nicht mit einer Bezugsziffer versehene Gewindebohrung auf, in die eine Gewinde stange 54 einschraubbar ist. Um eine ausreichende Verschwenkbarkeit der Gewindestange 54 und damit einer aufgeschraubten Samerstange bzw. eines Rohres mit Innengewinde zu gewährleisten, ist in die Rumpfzellenstruktur 45 eine Durchführungsbohrung 55 eingebracht, deren Durchmesser im Vergleich zu einem Durchmesser der Gewindestange 54 ein ausreichendes Übermaß aufweist.
Im Vergleich zur Ausführungsvariante nach Maßgabe der 2 bietet die Ausführungsvariante nach Maßgabe der 3, 4 eine höhere Beweglichkeit der Samerstange in Bezug auf die Rumpfstruktur 45 um die zwei Drehachsen 56, 57 (x-Achse, z-Achse, 2 Freiheitsgrade) im Raum, wie durch die Doppelpfeile 58, 59 angedeutet, bei einer nur geringfügig erhöhten Anzahl von erforderlichen Bauteilen.
Eine weitere Bohrung 60 ist in die (äußere) Tonnenmutter 47 zur Sicherstellung einer ausreichenden Beweglichkeit der Gewindestange 54 eingebracht. Die Bohrung 60 ist in Relation zum Durchmesser der Gewindestange 54 mit einem geeigneten Übermaß hinsichtlich ihres Durchmessers ausgeführt.
Die Rumpfzellenstruktur 9, 10, 27, 28, 45 ist bevorzugt mit einem Aluminiumlegierungsmaterial gebildet. Sämtliche Tonnenmuttern 31, 32, 47, 51 können mit einer reibungsmindernden Schicht, wie zum Beispiel einer Teflon^®-Schicht als Lebensdauerschmierung versehen sein. Alternativ können die Tonnenmuttern 31, 32, 47, 51 auch vollständig mit einem im Hinblick auf das Aluminiumlegierungsmaterial der Rumpfzellenstruktur 9, 10, 27, 28, 45 geeigneten reibungsmindernden Material, wie zum Beispiel Bronze oder anderen Buntmetallen, gebildet sein.
Die 5 bis 7, auf die im Weiteren parallel Bezug genommen wird, zeigen eine detaillierte Innenansicht des eingesetzten (Kardan-)Gelenks 53 (vgl. 3, 4) aus verschiedenen Ansichten. Die drei Raumrichtungen werden durch die x-, y- sowie die z-Achse eines Koordinatensystems veranschaulicht. Die innere Tonnenmutter 51 ist drehbar in der äußeren Tonnenmutter 47 aufgenommen und bildet im Zusammenspiel mit dieser das Gelenk 53 bzw. das Kardangelenk, welches die Beweglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung um zwei Drehachsen ermöglicht.
Die Bohrung 60 ist mit Übermaß in die äußere Tonnenmutter 47 eingebracht. Wie insbesondere aus der 7 ersichtlich, weist die Bohrung 60 eine ovale Querschnittsgeometrie auf, um eine ausreichende Beweglichkeit der Gewindestange (Beweglichkeit des Gelenks 53) zu erreichen. Andere Querschnittsgeometrien, wie zum Beispiel eine kreisförmige oder elliptische, sind gleichfalls möglich.
Die 8 bis 10 zeigen eine weitere Ausführungsvariante der Vorrichtung, die insbesondere zur Befestigung von Vertikalstreben eines so genannten Lininggerüsts an der Rumpfzellenstruktur eines Flugzeugs vorgesehen ist. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten wird mit dieser Vorrichtung lediglich eine einseitig gelenkig wirkende Anbindung hergestellt. Die Lage der Vorrichtung im Raum ist mittels der ein Koordinatensystem bildenden x-Achse, y-Achse und der z-Achse dargestellt.
Die 8 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch eine Vorrichtung 61. Die 9 zeigt dieselbe Vorrichtung 61, jedoch in einer um 90° um die y-Achse verschwenkten Ansicht, so dass auf beiden 8, 9 im Weiteren zugleich Bezug genommen werden kann.
Die Vorrichtung 61 umfasst unter anderem einen im Wesentlichen zylindrischen bzw. hohlzylindrisch ausgebildeten Mittelabschnitt 62, an den sich beidseitig Endabschnitte 63, 64 anschließen. Auf die Endabschnitte 63, 64 ist jeweils ein nicht näher bezeichnetes Gewinde aufgebracht. Die beiden Endabschnitte 63, 64 bilden zusammen mit dem Mittelabschnitt 62 einen einstückigen Gewindebolzen, können gegebenenfalls aber zur Gewichtsreduzierung abschnittsweise hohl ausgebildet sein. Zur Anbindung eines Bauteils 65 weist dieses eine Lagerbohrung 66 auf, in der eine (äußere) Tonnenmutter 67 verschwenkbar aufgenommen ist. Das Bauteil 65, bei dem es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel der 8 bis 10 um eine Vertikalstütze eines so genannten Lininggerüsts handelt, kann im Bereich der Lagerbohrung 66 eine Aufdickung 68 aufweisen, um eine ausreichende Materialstärke zur Einbringung der Lagerbohrung 66 zur Verfügung zu haben. Die äußere Tonnenmutter 67 ist um die z-Achse als Drehachse verschwenkbar. Innerhalb der Tonnenmutter 67 ist eine zweite, innere Tonnenmutter 69 verschwenkbar aufgenommen. Zu diesem Zweck weist die äußere Tonnenmutter 67 eine Bohrung mit einem ent sprechenden Durchmesser zur Lagerung der inneren Tonnenmutter 69 auf. Die innere Tonnenmutter 69 ist um die x-Achse als Drehachse verschwenkbar, das heißt die Schwenkachsen bzw. die Drehachsen (z-Achse, x-Achse) des mittels der beiden Tonnenmuttern 67, 69 gebildeten (biaxialen) Gelenks 70 mit zwei Freiheitsgraden schneiden sich unter einem Winkel von 90°. Ein Schnittpunkt der Schwenk- bzw. der Drehachsen ist bevorzugt derart gewählt, dass dieser ungefähr im Bereich einer neutralen Faser des Bauteils 65 liegt, um eine optimale Krafteinleitung in das Bauteil 65 zu erreichen. Die ”Momentenfreiheit” der Kraftübertragung zwischen dem Bauteil 65 und der in den 8, 9 nicht dargestellten Rumpfzellenstruktur ist hierbei durch die gelenkige Anbindung mittels des biaxialen Tonnengelenks gewährleistet. Durch die ”momentenfreie” Krafteinleitung ist die zum Beispiel für die Dimensionierung von derartigen Vertikalstützen im Wesentlichen allein maßgebliche Knickgefahr infolge der Beweglichkeit im Anbindungspunkt geringer. Daher kann das Gewicht der Vertikalstütze, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung an die Rumpfzellenstruktur angebunden ist, im Vergleich zu einer ”momentensteifen” (festen) hergebrachten Anbindung an die (primäre) Rumpfzellenstruktur verringert werden.
Die innere Tonnenmutter 69 weist eine der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht mit einer Bezugsziffer bezeichnete Gewindebohrung auf, in die der (erste) Endabschnitt 63 der Vorrichtung 61 einschraubbar ist. Zur Durchführung des Endabschnittes 63 weist das Bauteil 65 eine Durchführungsbohrung 71 auf. Um eine ausreichende Beweglichkeit des Endabschnittes 63 in Richtung der beiden Doppelpfeile um die beiden Schwenkachsen zu gewährleisten, ist die Durchführungsbohrung 71 in Bezug auf einen Außendurchmesser des Endabschnittes 63 mit einem Übermaß ausgeführt. Der (zweite) Endabschnitt 64 ist gleichfalls mit einem Gewinde versehen und dient in diesem Fall zur im Wesentlichen starren Anbindung des Bauteils 65 an die in den 8, 9 nicht dargestellten Teile einer Rumpfzellenstruktur des Flugzeugs.
Die 10 illustriert die Anbindung des Bauteils 65 mittels der Vorrichtung 61 an einen Teil einer Rumpfzellenstruktur 74 eines Flugzeugs.
Zu diesem Zweck wird der (zweite) Endabschnitt 64 des Mittelabschnitts 62 der Vorrichtung 61 durch nicht näher bezeichnete Bohrungen in der Rumpfzellenstruktur 74 geführt und beispielsweise mittels auf den linken und/oder den rechten Endabschnitt 63, 64 aufgeschraubte Gewindemuttern 75, 76 mit der Rumpfzellenstruktur 74 fest verschraubt und gesichert. Die Vorrichtung 61 stellt in diesem Zusammenhang eine mechanische Verstärkung des Bauteils 65 gegen Einknicken im Fall von hohen, parallel zur x-Achse verlaufenden Lasten bzw. ein Befestigungsmittel zur Fixierung des Bauteils 65 an der Rumpfzellenstruktur 74 dar.
Bei dem Bauteil 65 handelt es sich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Vertikalstütze eines Lininggerüsts (Sekundärstruktur), das zur Aufhängung einer Vielzahl von Stoffsitzen dient, die quer zur Flugrichtung des Flugzeugs unter Bildung von zwei (Sitz-)Reihen beidseitig entlang der Rumpflängsseiten angeordnet sind.

1: Samerstange
2: Mittelabschnitt
3: Endabschnitt
4: Endabschnitt
5: Augbolzen
6: Augbolzen
7: Kontermutter
8: Kontermutter
9: Rumpfzellenstruktur
10: Rumpfzellenstruktur
11: Klammer
12: Klammer
13: Bolzenverbindung
14: Bolzenverbindung
15: Längsachse
16: Doppelpfeil
17: Doppelpfeil
18: Vorrichtung
19: Samerstange
20: Mittelabschnitt
21: Endabschnitt
22: Endabschnitt
23: Gewindestange
24: Gewindestange
25: Kontermutter
26: Kontermutter
27: Rumpfzellenstruktur
28: Rumpfzellenstruktur
29: Gelenk
30: Gelenk
31: Tonnenmutter
32: Tonnenmutter
33: Lagerbohrung
34: Lagerbohrung
35: Drehachse (Tonnenmutter)
36: Drehachse (Tonnenmutter)
37: Doppelpfeil
38: Doppelpfeil
39: Aufdickung
40: Aufdickung
41: Durchführungsbohrung
42: Durchführungsbohrung
43: neutrale Faser
44: neutrale Faser
45: Rumpfzellenstruktur
46: Lagerbohrung
47: äußere Tonnenmutter
48: Flansch
49: Sicherungsring
50: Aufdickung
51: innere Tonnenmutter
52: Bohrung
53: Gelenk
54: Gewindestange
55: Durchführungsbohrung
56: Drehachse (x-Achse)
57: Drehachse (z-Achse)
58: Doppelpfeil
59: Doppelpfeil
60: Bohrung
61: Vorrichtung
62: Mittelabschnitt
63: (erster) Endabschnitt
64: (zweiter) Endabschnitt
65: Bauteil
66: Lagerbohrung
67: (äußere) Tonnenmutter
68: Aufdickung
69: innere Tonnenmutter
70: Gelenk
71: Durchführungsbohrung
72: Doppelpfeil
73: Doppelpfeil
74: Rumpfzellenstruktur
75: Gewindemutter
76: Gewindemutter

Claims

Vorrichtung (18, 61), insbesondere eine Samerstange (1, 19), zur Aussteifung einer Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74) eines Luftfahrzeugs und/oder zur Befestigung eines Bauteils (65) an der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74), mit einem Mittelabschnitt (2, 20, 62) und zwei daran anschließenden Endabschnitten (3, 4, 21, 22, 63, 64), wobei im Bereich mindestens eines Endabschnittes (3, 4, 21, 22, 63, 64) ein Gelenk (29, 30, 53, 70) angeordnet ist, das in der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45, 74) oder in dem Bauteil (65) integriert ist und das um mindestens eine Drehachse (35, 36) verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gelenk (29, 30, 53) mit einer Tonnenmutter (31, 32, 47) gebildet ist, die drehbar in einer Lagerbohrung (33, 34) in der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45) aufgenommen ist und in die eine Gewindestange (23, 24, 54) einschraubbar ist.
Vorrichtung (18) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an die Endschnitte (3, 4, 21, 22) jeweils eine Gewindestange (23, 24, 54) angeschraubt ist.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45) eine Durchführungsbohrung (41, 42) angeordnet ist, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser der Gewindestangen (23, 24, 54) ist, um das Einschrauben einer der Gewindestangen (23, 24, 54) in das Gelenk (29, 30, 53) und somit eine ausreichende Beweglichkeit zu ermöglichen.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rumpfzellenstruktur (9, 10, 27, 28, 45) im Bereich der Lagerbohrung (33, 34) eine Aufdickung (39, 40, 50) aufweist.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tonnenmutter (31, 32, 47) eine innere Tonnenmutter (51) verschwenkbar aufgenommen ist, wobei die Gewindestange (23, 24, 54) in die innere Tonnenmutter (51) einschraubbar ist und die Gewindestange (23,24, 54) um zwei Drehachsen (56, 57) verschwenkbar ist.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (56, 57) der Tonnenmuttern (31, 32, 47) und der inneren Tonnenmutter (51) einen Winkel von 90° zueinander einschließen.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonnenmutter (47) einen umlaufenden Flansch (48) und eine umlaufende Nut mit einem Sicherungsring (49) aufweist, um eine axiale Verschiebung in der Lagerbohrung (46) zu verhindern.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittelabschnitt (2, 20) der Samerstange (1, 19) jeweils zu den Endabschnitten (3, 4, 21, 22) hin verjüngt.
Vorrichtung (18) nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonnenmuttern (31, 32, 47, 51) mit einer reibungsmindernden Schicht versehen sind und/oder mit einem Material mit einem kleinen Reibungskoeffizienten gebildet sind.
Vorrichtung (61) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseitig an den Mittelabschnitt (62) anschließenden Endabschnitte (63, 64) jeweils zumindest abschnittsweise ein Gewinde aufweisen.
Vorrichtung (61) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (61) ein mit einer Tonnenmutter (67) gebildetes Gelenk (70) aufweist, wobei die Tonnenmutter (67) drehbar in einer Lagerbohrung (66) im Bauteil (65) aufgenommen ist und in die Tonnenmutter (67) ein Endabschnitt (63) eingeschraubt ist und der andere Endabschnitt (64) mit der Rumpfzellenstruktur (74) verschraubt ist.
Vorrichtung (61) nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das im Bauteil (65) eine Durchführungsbohrung (71) angeordnet ist, deren Durchmesser größer als ein Durchmesser des Endabschnitts (63) ist, um eine aus reichende Beweglichkeit zu ermöglichen.
Vorrichtung (61) nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (65) im Bereich der Lagerbohrung (66) eine Aufdickung (68) aufweist.
Vorrichtung (61) nach einem der Patentansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tonnenmutter (67) eine innere Tonnenmutter (69) verschwenkbar aufgenommen ist, wobei der Endabschnitt (63) in die innere Tonnenmutter (69) einschraubbar ist.
Vorrichtung (61) nach einem der Patentansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (65) insbesondere eine Vertikalstütze eines Lininggerüsts zur Halterung einer Vielzahl von Sitzen ist.