DE102008038426B4

DE102008038426B4 - Abgewinkelter Hebel an einem Schalenbauteil, insbesondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes, und Verfahren zur Befestigung eines derartigen abgewinkelten Hebels

Info

Publication number: DE102008038426B4
Application number: DE102008038426A
Authority: DE
Inventors: Gerald Kuntze-Fechner; Günter Petruschke; Martin Dr. Schlottermüller; Christian Dr. Weimer
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2011-05-12
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: IT1395279B1; ITTO20090638A1; DE102008038426A1

Abstract

Abgewinkelter Hebel (3; 3'; 3''), insbesondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes, der mit einem zweiten Arm (2b) an einem Schalenbauteil (1 ; 1'; 1'') aus faserverstärktem Kunststoff befestigt ist und dessen erster Arm (2a) für einen Kraftangriff ausgebildet ist, wobei der Hebel (3; 3'; 3'') ein erstes Winkelstück (5; 5'; 5'') und ein zweites Winkelstück (7; 7'; 7''; 7''') mit jeweils zwei Schenkeln (5a ; 5a'; 5a''; 5b; 5b'; 7a; 7a'; 7a''; 7a'''; 7b; 7b'; 7b''; 7b''') umfasst, der erste Schenkel (7a; 7a'; 7a'' 7a''') des zweiten Winkelstücks (7; 7'; 7''; 7''') mit dem ersten Schenkel (5a; 5a'; 5a'') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') entlang mindestens einer Berührungsfront im Wesentlichen parallel und mit diesem gekoppelt ist, und der zweite Schenkel (5b ; 5b') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') mit einer Innenseite (I) des Bauteils (1; 1'; 1'') und der zweite Schenkel (7b; 7b'; 7b''; 7b''') des zweiten...

Description

Die Erfindung betrifft einen abgewinkelten Hebel mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines abgewinkelten Hebels an einem Schalenbauteil aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes, unter Verwendung von mindestens zwei Winkelstücken mit jeweils zwei Schenkeln, bei denen ein zweiter Schenkel des zweiten Winkelstücks entlang mindestens einer Berührungsfront im Wesentlichen parallel zu einem zweiten Schenkel des zweiten Winkelstücks ausgerichtet und mit diesem gekoppelt wird.
Die winklige Anbindung von Hebeln an Bauteile, insbesondere an schalenförmigen und/oder rohrförmigen Bauteilen, stellt vor allem dann eine technische Herausforderung dar, wenn diese Bauteile bzw. die daran anzubringenden Hebel besonderen Krafteinflüssen ausgesetzt werden. Insbesondere bei Bauteilen aus Kunststoff bzw. bei faserverstärkten Kunststoffbauteilen muss diese Anbindung die Gefahr von Rissen oder einem vollständigen Abreißen vermeiden. Die DE 3528134 C2 schlägt hierzu vor, einen gabelförmigen Hebel als integralen Bestandteil eines um seine Längsachse drehwinkelbeweglichen Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff zu formen, bei dem der Hebel in einen stoffschlüssigen Verbund mit dem Bauteil aus drei diesem zusätzlich zugefügten mehrlagigen Deckschichten zusammengesetzt ist. Eine derartige stoffschlüssige Verbindung eines Hebels mit einem Bauteil bedingt jedoch einen relativ hohen Montageaufwand, und deren Herstellung ist für den Einsatz im teilautomatisierten Prozessen wie beispielsweise modernen Harz-Injektionsprozessen nur eingeschränkt tauglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen vereinfachten Aufbau mit einem abgewinkelten Hebel an einem Schalenbauteil aus Kunststoff zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen einleitend beschriebenen Hebel mit den Merkmalen des Anspruchs 1, dessen Winkelstücke jeweils einstückig vorgefertigt sind und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Die Erfindung wendet sich also ab von der herkömmlichen Bauweise, nach der der Hebel genauso wie das Schalenbauteil, an dem er angeschlossen wird, aus einzelnen Lagen besteht. Sie verfolgt vielmehr das Prinzip, die Winkelstücke einstückig auszubilden und bereits komplett als Hebel am Schalenbauteil zu befestigen, womit ihre Montage einen deutlich verringerten Aufwand hervorruft. Sie bietet dennoch eine stabile und großflächige Verbindung zwischen Hebel und Schalenbauteil, die eine hohe Stabilität und Dauerhaftigkeit bietet. Außerdem kann mit der erfinderischen Herstellungsweise auch dem Hebel selbst eine ausreichende Festigkeit und Stabilität verliehen werden.
Der Anwendungsbereich der Erfindung ist sehr breit. Er kann grundsätzlich alle schalen- bzw. flächenförmigen Kunststoffbauteile betreffen, an denen ein Lastangriff an einem Hebel erfolgen soll, der von der Schale in einem nahezu beliebigen Winkel absteht. Sie ist vorteilhaft bei Schalenbauteilen aus faserverstärktem Kunststoff einsetzbar, weil im Zuge der Aushärtung des Schalenbauteils und damit ohne nennenswerten Zusatzaufwand eine belastbare Verbindung zwischen dem Schalenbauteil und dem Hebel hergestellt werden kann.
Die Erfindung schlägt eine Bauweise vor, bei der der zweite Schenkel des ersten Winkelstücks mit der Innenseite des Bauteils und der zweite Schenkel des zweiten Winkelstücks mit der Außenseite des Bauteils verbunden ist. Die Erfindung bedient sich also zweier Winkelstücke, von denen eines von innen gegen eine Innenseite des Bauteils und das zweite Winkelstück von außen auf dessen Oberfläche aufgesetzt wird. Die beiden Winkelstücke werden so positioniert, dass jeweils einer ihrer Schenkel entlang mindestens einer Berührungsfront im Wesentlichen parallel mit einem Schenkel des anderen Winkelstücks verläuft. Die beiden zweiten Schenkel der Winkelstücke werden indirekt über die Befestigung am Bauteil miteinander gekoppelt. Die aus dem Stand der Technik bekannte stoffschlüssige Verbindung des Winkels mit dem Bauteil wird also erfindungsgemäß durch die Kombination zweier einfacher Kontaktverbindungen der Winkelstücke mit dem Bauteil ersetzt. Eine derartige Verbindung lässt sich einfacher, zügiger und kostengünstiger bewerkstelligen.
Die Anordnung eines Winkelstücks zumindest teilweise auf der Innenseite des Bauteils für einen Hebel auf dessen Außenseite ist an einem Rand eines Bauteils problemlos möglich. Für einen bündigen Abschluss des Hebels mit dem Bauteil kann für das innenseitig befestige Winkelstück eine Ausklinkung am Rand angeordnet sein. Für einen Hebel in einer Fläche des Bauteils dagegen ist eine Aussparung erforderlich, durch die der erste Schenkel des Winkelstücks ragt. Die Herstellung der Aussparung kann zusammen mit der des Bauteils selbst erfolgen oder erst im Nachgang. Beispielsweise kann das Bauteil in einem Autoklav-Prozess produziert werden, wobei die Herstellungsform für das Bauteil durch entsprechende Formgebung so ausgebildet ist, dass das Bauteil eine Aussparung erhält. Ihre Herstellung erfordert damit keinen zusätzlichen Herstellungsaufwand. Alternativ kann die Aussparung durch Schneiden, Stanzen, Lasern, Fräsen oder ähnliche Verfahren in ein vollflächig ausgeführtes Bauteil hergestellt werden.
Für einen erfindungsgemäßen Hebel können beispielsweise zwei L-förmige Winkelstücke mit dem Bauteil verbunden werden. Ein Schenkel eines ersten Winkelstücks wird dabei von der Innenseite des Bauteils durch z. B. einen schlitzförmigen Durchlass nach außen geführt, wobei der zweite Schenkel des Winkelstücks an der Innenseite des Bauteils befestigt wird und der erste Schenkel des Winkelstücks aus dem Bauteil herausragt. Das zweite Winkelstück wird mit seinem zweiten Schenkel am Bauteil angebracht und mit seinem ersten Schenkel so am ersten Schenkel des ersten Winkelstücks ausgerichtet, dass die beiden Schenkel im Wesentlichen parallel zueinander stehen.
Eine Verbindung der Winkelstücke mit dem Bauteil kann grundsätzlich mit praktisch jeder Art von Verbindungsmethode erfolgen. Bevorzugt ist jedoch eine Klebeverbindung mindestens eines der beiden Winkelstücke mit mindestens einer der beiden Seiten des Bauteils. Denn Klebeverbindungen weisen den Vorteil auf, dass mit ihnen einerseits eine ausreichende Verbindungskraft zwischen Außenteilen herstellbar, andererseits jedoch diese Verbindungskraft praktisch beliebig variierbar ist. Die Einstellung von Adhäsion und Kohäsion von Klebstoffen, die Nachhärtbarkeit und die Weichheit des Klebstoffs in ausgehärtetem Zustand mittels geeigneter Füllstoffe und Haftvermittler können fast beliebig abgewandelt werden, wodurch beispielsweise eine flächige Krafteinleitung zwischen Bauteil und Hebel möglich ist. Zudem ist das Verkleben von Bauteilen ein vergleichsweise einfacher Verbindungsprozess, der wenig Zeit, Aufwand und Wissen erfordert, um ihn bestimmungsgemäß auszuführen. Verwendbar sind prinzipiell alle Arten von Klebstoffen, wie beispielsweise nacherhärtende Klebstoffe, Zwei-Komponenten-Klebstoffe, mit dem Oberflächenmaterial reagierende Klebstoffe und ähnliche.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden ersten Schenkel der Winkelstücke untereinander mit einem Verbindungselement zumindest mechanisch miteinander verbunden. Zwar wäre der Hebel auch ohne eine derartige Verbindung belastbar. Durch die Verbindung der beiden in einem Winkel vom Bauteil abstehenden ersten Schenkel der Winkelstücke erhält der Hebel eine besondere Steifigkeit und Belastbarkeit. Die Verbindung der ersten Schenkel weist zusätzlich den Vorteil erhöhter Sicherheit auf. Denn selbst wenn die Verbindung eines der beiden Winkelstücke an seinem zweiten Schenkel mit dem Bauteil versagen sollte, ist durch die Kopplung der ersten Schenkel miteinander immer noch eine ausreichende Verbindung des Hebels mit dem Bauteil gewährleistet. Vor allem ein Hebel, dessen eines Winkelstück durch eine Aussparung im Bauteil hindurchragt, bleibt durch das Lösen der Befestigung eines der beiden zweiten Schenkel zumindest eingeschränkt belastbar, weil das durch die Aussparung ragende Winkelstück noch eine gewisse Kraftübertragung vom Hebel auf das Bauteil ermöglicht. Die erfindungsgemäße Befestigung des Hebels an dem Schalenbauteil bietet also eine Redundanz, so dass sich ein Versagen der Befestigung eines Schenkels am Bauteil frühzeitig bemerkbar macht, ohne dass die Kraftübertragung am Hebel vollständig versagt.
Die Verbindung der beiden Winkelstücke miteinander kann mittels Verklebung und/oder mechanisch zum Beispiel durch Verschrauben, Nieten oder Ausbilden einer Buchse erfolgen. Eine vorteilhafte Ausführungsform einer mechanischen Verbindung besteht in einem Bolzen, der die beiden Winkelstücke miteinander koppelt. Der Bolzen kann durch eine Öffnung in den beiden Winkelstücken geführt sein. Die mechanische Verbindung der beiden Winkelstücke mittels eines Bolzens kann besonders vorteilhaft zusätzlich zu einer Klebeverbindung der Winkel mit dem Bauteil wirken. Durch diese Kombination zweier unterschiedlicher Verbindungsmethoden kann eine weitere Redundanz erreicht werden, sodass die eine der beiden Verbindungen belastbar bleibt, selbst wenn die andere Verbindung versagt. Löst sich zum Beispiel aufgrund widriger Umwelteinflüsse oder Ermüdung die Klebeverbindung, so besteht immer noch die mechanische Verbindung. Dabei ist nicht zu erwarten, dass sie beispielsweise durch eben diese Umwelteinflüsse ebenfalls gefährdet wäre.
Vorteilhafterweise kann der Bolzen zugleich die Achse eines Gelenks bilden. Dadurch kann ein zusätzliches Bauteil eingespart werden, sodass sich der Herstellungsprozess weiter vereinfachen lässt. Beispielsweise kann an den beiden ersten Schenkeln der Winkelstücke jeweils eine Öffnung vorgesehen sein, durch die ein Bolzen geführt ist. Die Achse des Bolzens kann zugleich die Achse eines Drehgelenks bilden, an dem die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes angreift.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Hebel mehr als zwei Winkelstücke aufweisen. So können beispielsweise vier Winkelstücke angebracht sein, wobei jeweils zwei erste Winkelstücke durch zwei Aussparungen im Bauteil geführt sind und zwei zweite Winkelstücke mit der Außenseite des Bauteils verbunden und mit den ersten Schenkeln der jeweiligen ersten Winkelstücke gekoppelt werden. Dadurch gewinnt der erfinderische Hebel an Stabilität.
Neben der bereits beschriebenen einfachsten Ausführungsvariante der Winkelstücke als L-förmige Bauteile kann ein oder können mehrere Winkelstücke eine U-Form und/oder eine T-Form aufweisen. Derartige Formgebungen beeinflussen in erster Linie die Stabilität der Winkelstücke und die Art, wie die Winkelstücke am Bauteil angebracht werden. Dabei können unterschiedliche Winkelstückformen miteinander kombiniert werden, beispielsweise ein T-förmiges als ein erstes Winkelstück, das durch einen Durchbruch des Bauteils ragt, und zwei L-förmige als zweite Winkelstücke, die mit der Außenseite des Bauteils verbunden werden.
Ergänzend oder alternativ kann das zweite Winkelstück ein Verstärkungsteil aufweisen, das von seinen beiden Schenkeln im Wesentlichen rechtwinklig absteht. Es erstreckt sich damit quasi in der dritten Ebene. Ein derartiges Verstärkungsteil erhöht die Stabilität des zweiten Winkelstücks und damit des Hebels nochmals erheblich.
Mit der Montage eines Winkelstücks am Schalenbauteil entsteht eine Stufe zwischen dem Niveau der Kontaktoberfläche des Bauteils einerseits und der der Kontaktoberfläche abgewandten Oberfläche des jeweiligen Winkelstücks andererseits. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßer Hebel einen Formübergang zwischen der Oberfläche insbesondere der Außenseite des Bauteils und einem mit dieser Seite des Bauteils verbundenen Winkelstück auf. Ein derartiger Formübergang kann beispielsweise aus Füllmaterialien bestehen, die am Übergang zwischen der Oberfläche der Innen- bzw. Außenseite des Bauteils und dem Winkelstück angebracht sind. Er kann jedoch auch aus einer Folie bestehen, die über das jeweilige Winkelstück und das Bauteil gelegt wird. Die Folie überbrückt den Übergang zwischen den Winkelstücken und der Oberfläche der jeweiligen Seite des Bauteils. Unter einem Formübergang ist auch eine Verminderung der Übergangshöhe zwischen der Oberfläche der Innen- bzw. Außenseite des Bauteils durch solche Formübergangsmittel zu verstehen. Durch einen Formübergang kann gewährleistet werden, dass die jeweiligen Winkelstücke mit ihren an der Innen- bzw. Außenseite des Bauteils angebrachten Schenkeln nicht derart von den jeweiligen Seiten des Bauteils abstehen, dass daraus zum Beispiel unerwünschte aerodynamische Effekte entstehen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Winkelstück aus demselben Material wie das drehwinkelbewegliche Bauteil. Es kann daher aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff bestehen Eine Herstellung der Winkelstücke aus demselben Material bzw. aus einem zumindest ähnlich gearteten Material bedeutet, dass wegen identischer oder ähnlicher Elastizitätsmodule auch unter veränderten Umweltbedingungen keine mechanischen Spannungen auftreten und dass eine optimale, ggf. sogar stoffschlüssige Verbindung des Hebels mit dem Bauteil möglich ist.
Die der Erfindung gestellte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein eingangs genanntes Verfahren mit mindestens folgenden Schritten:

a) Einstückiges Herstellen der Winkelstücke,
b) Verbinden des zweiten Schenkels des ersten Winkelstücks mit der Innenseite des Bauteils,
c) Verbinden des zweiten Schenkels des zweiten Winkelstücks mit der Außenseite des Bauteils, und
d) im Wesentlichen mechanisches Verbinden der ersten Schenkel der Winkelstücke miteinander.

Nach diesem Verfahren lässt sich der Hebel aus wenigen Einzelteilen und mit geringem Aufwand herstellen, weil die Herstellung der Winkelstücke von der des Schalenbauteils unabhängig erfolgt und ihre Befestigung in die Herstellung des Bauteils integriert werden kann.
Das Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht durch ein Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Hebel in einer ersten Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht durch ein Bauteil mit einem erfindungsgemäßen Hebel in einer zweiten Ausführungsform,
3 drei Prinzipdarstellungen von möglichen Geometrien von ersten Winkelstücken für einen erfindungsgemäßen Hebel,
4 eine perspektivische Ansicht einer speziellen Ausführungsform einer Geometrie eines zweiten Winkelstücks für einen erfindungsgemäßen Hebel,
5 eine perspektivische Ansicht eines dreidimensionalen Bauteils mit einem erfindungsgemäßen Hebel, dessen zweites Winkelstück eine Geometrie gemäß 4 aufweist.
1 zeigt die Außenschale eines Bauteils 1, das hier der Anschaulichkeit halber als mehrschichtige Platte dargestellt ist. Inder Praxis ist ein solches Bauteil meist schalen- und/oder rohrförmig ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bauteil um einen Teil eines Rotorblattes für einen Hubschrauber, an dem ein Hebel zur Einstellwinkelsteuerung angebracht ist.
Mit dem Bauteil 1 ist ein solcher Hebel 3 verbunden, der aus einem ersten, äußeren Winkelstück 5 und einem zweiten, inneren Winkelstück 7 besteht. Beide Winkelstücke 5, 7 sind U-förmig ausgebildet und weisen jeweils einen ersten Schenkel 5a, 7a, einen zweiten Schenkel 5b, 7b und einen dritten Schenkel 5c, 7c auf, der zum ersten Schenkel 5a, 7a parallel verläuft.
Das erste Winkelstück 5 ragt mit seinem ersten Schenkel 5a und seinem dritten Schenkel 5c durch zwei Aussparungen 13a, 13b im Bauteil 1 von dessen Innenseite I auf seine Außenseite O. An der dem Bauteil 1 zugewandten Seite des zweiten Schenkels 5b ist es mit Hilfe einer ersten Klebstoffschicht 11a mit der Innenseite I des Bauteils 1 verklebt.
Das zweite Winkelstück 7 ist mit Hilfe einer zweiten Klebstoffschicht 11b mit dem Bauteil 1 an dessen Außenseite O verbunden. Es ist so angebracht, dass sein zweiter Schenkel 7b parallel zum zweiten Schenkel 5b und sein dritter Schenkel 7c parallel zum dritten Schenkel 5c des ersten Winkelstücks verläuft.
Beide Winkelstücke 5, 7 sind durch einen Bolzen 9 miteinander mechanisch verbunden. Der Bolzen ist dabei durch Bohrungen (nicht dargestellt) jeweils im Bereich der Enden der beiden ersten Schenkel 5a, 7a und der beiden dritten Schenkel 5c, 7c des ersten und des zweiten Winkelstücks 5, 7 geführt. Der Bolzen 9 dient außer zur Kopplung der beiden Winkelstücke 5, 7 miteinander auch als Achse eines Gelenks für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblatts.
Die Verbindung des Hebels 3 mit dem Bauteil 1 erfolgt, indem die beiden Winkelstücke 5, 7 mit dem Bauteil 1 über je eine Klebstoffschicht 11a, 11b verbunden werden. Gleichzeitig wird über die Kopplung der beiden Winkelstücke 5, 7 miteinander durch den Bolzen 9 erreicht, dass die Verbindung zwischen dem Bauteil 1 und den Winkelstücken 5, 7 auch dann stabil bleibt, wenn eine oder beide Klebeverbindungen versagen sollten. In der Praxis einer Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblatts wird ein Pilot jedoch ein Versagen der Klebeverbindungen einfach erkennen. Nach Ablösen eines oder beider Winkelstücke 5, 7 vom Bauteil 1 sind durch die etwas veränderte Steifigkeit in der Verbindung beispielsweise veränderte Vibrationen zu spüren. Die Funktion des Hebels 3 bleibt aber gleichwohl noch aufrecht erhalten. Es ist daher ein Einfaches zu erkennen, dass der Hebel 3 erneuert oder neu fixiert werden muss. Die Anordnung mit den beiden unterschiedlichen Verbindungsmethoden (Klebstoff- und Bolzenverbindung) bietet daher eine erhöhte Betriebssicherheit des Bauteils 1.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hebels 3' schematisiert gezeigt: Der Unterschied zur Ausführungsform in 1 besteht im Wesentlichen darin, dass die zwei Winkelstücke 5', 7' L-förmig ausgebildet sind, d. h. jeweils nur einen ersten Schenkel 5a', 7a' und einen zweiten Schenkel 5b', 7b' aufweisen. Der Hebel 3', bestehend aus einem ersten Arm 2a und einem zweiten Arm 2b, erfordert daher im Bauteil 1' auch nur eine Aussparung 13'. In der 2 ist außerdem die Durchführung des Bolzens 9' durch zwei Öffnungen 15a, 15b in den beiden ersten Schenkeln 5b', 7b' der Winkelstücke 5', 7' erkennbar.
Das Bauteil 1' ist auf der linken Seite des Hebels 3' gestrichelt dargestellt. Denn 2 verdeutlicht damit auch diejenige Situation, in der der Hebel 3' am Rand 17' eines Bauteils 1' befestigt ist, wenn also der gestrichelte Abschnitt des Bauteil 1' nicht vorhanden ist. Dann ist auch keine Aussparung 13' erforderlich. Der Herstellungsaufwand des Hebels 3' reduziert sich damit. Er umgreift dann den Rand 17' mit dem zweiten Winkelstück 5b', wird aber im Übrigen wie bereits beschrieben montiert. Dabei wird der zweite Schenkel 5b' mittels einer Klebstoffschicht 11a' mit der Innenseite I des Bauteils 1' und der zweite Schenkel 7b' mittels einer Klebstoffschicht 11b' mit der Außenseite O des Bauteils 1' verklebt.
Die 3a bis 3c zeigen drei prinzipielle Geometrien für Winkelstücke. Dabei sind die Geometrien nach 3a und 3b sowohl für die Gestaltung des ersten als auch des zweiten Winkelstücks geeignet, während die Geometrie gemäß 3c nur für ein erstes, d. h. ein an der Innenseite des Bauteils angebrachtes Winkelstück verwendbar ist.
Die Geometrie gemäß 3a hat eine U-Form mit einem Basisschenkel b und zwei parallel zueinander abstehenden Schenkeln a, c. Sie schafft eine stabile Anbringungsmöglichkeit von ersten Winkelstücken 5 und zweiten Winkelstücken 7 an einem Bauteil 1 nach dem Prinzip der 1. Denn die U-förmige Geometrie bietet eine symmetrische Lagerung des Bolzens 9 am Winkelstück in dessen zwei parallel verlaufenden Schenkeln a, c.
Das Winkelstück gemäß 3b hat eine einfache L-Form mit einem Basisschenkel b und einem abstehenden Schenkel a. Seine Geometrie entspricht der des Winkelstücks 1 gemäß 2. Der erfindungsgemäße Hebel lässt sich prinzipiell aus mehreren Winkelstücken mit ausschließlich dieser Geometrie herstellen.
Die T-förmige Geometrie des Winkelstücks gemäß 3c weist im weiteren Verlauf des Basisschenkels b jenseits einer Schnittstelle s mit dem abstehenden Schenkel a einen weiteren Basisschenkel d auf. Diese doppel-L-förmige Geometrie bietet gegenüber der einfachen L-förmigen Geometrie gemäß 3b den Vorteil einer doppelseitigen Verankerung des ersten Winkelstücks an einem (nicht dargestellten) Bauteil, indem es mit dem Schenkel a durch eine Aussparung im Bauteil geführt wird und mit den Schenkeln b, d an dessen Innenseite befestigt wird.
Auch Kombinationen und weitere Abwandlungen dieser Winkelformen zur Bildung eines Hebels sind möglich. Die hier dargestellten Geometrien stellen nur Prinzip-Geometrien dar. Die Winkelstücke können insbesondere in der Formgebung der Schenkel den Konturen des jeweiligen Bauteils angepasst sein.
4 zeigt eine Ausschnittsansicht einer besonderen Ausgestaltung eines zweiten Winkelstücks 7'' zur Anbringung an der Außenseite eines Bauteils. Es ist im Prinzip L-förmig aufgebaut, d. h. es weist einen ersten Schenkel 7a'' und einen zweiten Schenkel 7b'' auf, analog zur Geometrie des Winkelstücks in 3a bzw. zur Ausführungsform gemäß 2. Zusätzlich ist noch ein von beiden Schenkeln 7a'', 7b'' rechtwinklig abstehendes Verstärkungsteil 7d angebracht. Es stabilisiert das Winkelstück 7'' und wirkt einer Veränderung des (rechten) Winkels zwischen den Schenkeln 7a'', 7b'' entgegen.
Nach diesem Prinzip ließe sich zum Beispiel auch ein U-förmiger Winkel gemäß 3a stabiler ausbilden, wenn dessen Schenkel a, c mit einem zwischen ihnen und parallel zum Basisschenkel b verlaufenden, aber senkrecht auf allen Schenkeln a, b, c stehenden Riegel verbunden werden.
5 ist eine räumliche Ansicht eines leicht gewölbten Bauteils 1'' mit einem erfindungsgemäßen Hebel 3'' in einer Ausführungsform, in der das zweite Winkelstück 7''' gemäß der in 4 gezeigten Ausgestaltung ausgebildet ist. Es weist ein Verstärkungsteil 7d' auf, das von den beiden Schenkeln 7a''', 7b''' rechtwinklig absteht. Das erste Winkelstück 5'' entweder gemäß 3b L-förmig oder gemäß 3c T-förmig ausgeführt, wobei in dieser Perspektive nur der erste Schenkel 5a'' zu sehen ist. Dieser ist durch eine Aussparung 13'' des Bauteils 1'' gesteckt. Die beiden ersten Schenkel – erkennbar ist nur der erste Schenkel 7a'' des zweiten Winkelstücks 7''' – sind in ihrer Form der Oberfläche des Bauteils 1'' angepasst, d. h. sie weisen ebenfalls eine Wölbung auf. Dadurch ergibt sich eine vollflächige Auflagefläche der ersten Schenkel am Bauteil 1''. Durch die Öffnungen 15a', 15b' in beiden Winkelstücken 5'', 7''' kann entlang einer Drehachse A ein Bolzen geführt werden.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'': Bauteil
2a, 2b: Arm
3, 3', 3'': Hebel
5, 5', 5'': erstes Winkelstück
7, 7', 7'', 7''': zweites Winkelstück
5a, 5a', 5a'': erster Schenkel des ersten Winkelstücks
5b, 5b': zweiter Schenkel des ersten Winkelstücks
5c: dritter Schenkel des ersten Winkelstücks
7a, 7a', 7a'', 7a''': erster Schenkel des zweiten Winkelstücks
7b, 7b', 7b'', 7b''': zweiter Schenkel des zweiten Winkelstücks
7c: dritter Schenkel des zweiten Winkelstücks
7d, 7d': Verstärkungsteil
9, 9': Bolzen
11a, 11a', 11b, 11b': Klebstoffschicht
13a, 13b, 13', 13'': Aussparung
15a, 15a': Öffnung
15b, 15b': Öffnung
17': Rand des Bauteils 1'
a,: cabstehender Schenkel
b,: dBasisschenkel
s: Schnittpunkt
A: Drehachse
I: Innenseite
O: Außenseite

Claims

Abgewinkelter Hebel (3; 3'; 3''), insbesondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes, der mit einem zweiten Arm (2b) an einem Schalenbauteil (1 ; 1'; 1'') aus faserverstärktem Kunststoff befestigt ist und dessen erster Arm (2a) für einen Kraftangriff ausgebildet ist, wobei der Hebel (3; 3'; 3'') ein erstes Winkelstück (5; 5'; 5'') und ein zweites Winkelstück (7; 7'; 7''; 7''') mit jeweils zwei Schenkeln (5a ; 5a'; 5a''; 5b; 5b'; 7a; 7a'; 7a''; 7a'''; 7b; 7b'; 7b''; 7b''') umfasst, der erste Schenkel (7a; 7a'; 7a'' 7a''') des zweiten Winkelstücks (7; 7'; 7''; 7''') mit dem ersten Schenkel (5a; 5a'; 5a'') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') entlang mindestens einer Berührungsfront im Wesentlichen parallel und mit diesem gekoppelt ist, und der zweite Schenkel (5b ; 5b') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') mit einer Innenseite (I) des Bauteils (1; 1'; 1'') und der zweite Schenkel (7b; 7b'; 7b''; 7b''') des zweiten Winkelstücks (7; 7'; 7''; 7''') mit einer Außenseite (O) des Bauteils (1; 1'; 1'') verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') jeweils einstückig vorgefertigt sind.
Hebel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (5a; 5a'; 5a'') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') durch eine Aussparung (13a; 13'; 13'') im Bauteil (1; 1'; 1'') ragt.
Hebel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Klebeverbindung als Verbindung mindestens eines der beiden Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') mit mindestens einer der beiden Seiten (I, O) des Bauteils.
Hebel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') untereinander jeweils an ihrem ersten Schenkel (5a; 5a'; 5a''; 7a; 7a'; 7a''; 7a''') durch ein Verbindungselement (9; 9') mechanisch miteinander verbunden sind.
Hebel gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Bolzen (9; 9') als Verbindungselement.
Hebel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') eine L-Form, eine U-Form oder eine T-Form aufweisen.
Hebel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Winkelstück (7; 7'; 7''; 7''') ein Verstärkungsteil (7d ; 7d') aufweist, das von beiden Schenkeln (7a''; 7a'''; 7b''; 7b''') im Wesentlichen rechtwinklig absteht.
Hebel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Formübergang zwischen der Oberfläche der Innenseite (I) und/oder der Außenseite (O) des Bauteils (1; 1'; 1'') und einem mit dieser Seite des Bauteils (1; 1'; 1'') verbundenen Winkelstück (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''').
Hebel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Winkelstück (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') aus demselben Material besteht wie das Bauteil (1; 1'; 1'').
Hebel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Winkelstück (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') aus Kunststoff, vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Verfahren zur Befestigung eines abgewinkelten Hebels (3; 3'; 3'') an einem Schalenbauteil (1; 1'; 1'') aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotorblattes, unter Verwendung von mindestens zwei Winkelstücken (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') mit jeweils zwei Schenkeln (5a; 5a'; 5a''; 5b; 5b'; 7a; 7a'; 7a''; 7a'''; 7b; 7b'; 7b''; 7b'''), bei denen ein erster Schenkel (7a; 7a'; 7a''; 7a''') des zweiten Winkelstücks (7; 7'; 7'', 7''') entlang mindestens einer Berührungsfront im Wesentlichen parallel zu einem ersten Schenkel (5a; 5a'; 5a'') des zweiten Winkelstücks (5; 5'; 5'') ausgerichtet und mit diesem gekoppelt wird, mit mindestens folgenden Schritten: a) einstückiges Herstellen der Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7'''), b) Verbinden des zweiten Schenkels (5b; 5b') des ersten Winkelstücks (5; 5'; 5'') mit der Innenseite (I) des Bauteils (1; 1'; 1''), c) Verbinden des zweiten Schenkels (7b; 7b'; 7b''; 7b''') des zweiten Winkelstücks (7; 7'; 7''; 7''') mit der Außenseite (O) des Bauteils (1; 1'; 1''), d) mechanisches Verbinden der ersten Schenkel (5a ; 5a'; 5a''; 7a; 7a'; 7a''; 7a''') der Winkelstücke (5; 5'; 5''; 7; 7'; 7''; 7''') miteinander.