DE102009021326A1

DE102009021326A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE102009021326A1
Application number: DE200910021326
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Klassen
Original assignee: PFW Aerospace GmbH
Current assignee: PFW Aerospace GmbH
Priority date: 2009-05-14
Filing date: 2009-05-14
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Befestigungsverbund (8) aus einem Befestigungselement (10) mit einer Planfläche (16) und einer Trägerstruktur (32). Das Befestigungselement (10) weist eine Öffnung (14) auf. Die Öffnung (14) ist eckig ausgebildet und ist von einer Anzahl aufgekanteter Laschen (18) begrenzt.

Description

Stand der Technik
Im Flugzeugbau, um ein breites Anwendungsgebiet zu nennen, werden an Trägerstrukturen, wie z. B. Rollenbahnen oder Sitzschienen oder dergleichen, Annietmuttern eingesetzt. Bei diesen handelt es sich um in großer Stückzahl eingesetzte Bauteile, die auf Sitzschienen, Rollenbahnen oder andere Trägerstrukturen eines Flugzeugs, z. B., genietet werden und entweder stationär oder schwimmend ausgebildet sind. Die Annietmuttern umfassen einen Korpus, der in der Regel mit zwei oder drei Nieten am Einbauort befestigt wird. Dazu ist es erforderlich, dass in den Trägerstrukturen, d. h. Sitzschienen oder Rollenbahnen, Öffnungen oder Bohrungen vorgesehen werden, um ein Vernieten des Korpus der Annietmutter mit der jeweiligen Trägerstruktur zu ermöglichen. Die dafür notwendigen Bohrungen und deren Senkungen müssen im Bauteil, d. h. der Trägerstruktur (der Sitzschiene, der Rollenbahn oder dergleichen), eingebracht sein, um die exakte Position der Annietmutter zu gewährleisten. Nach der Montage werden die Nieten, mit der die Annietmutter am Einbauort an der Trägerstruktur befestigt ist, mit korrosionsschützenden Überzügen, einem Grund- und einem Decklack, versehen. Die für die Arbeitsschritte Bohren bzw. Senken und das Aufbringen des Korrosionsschutzes nötigen Zeiten sowie die erforderlichen Bearbeitungsschritte sind aufwändig und nicht unerheblich. Die Nieten, die zur Befestigung der Annietmutter am Einbauort an der Trägerstruktur vorgesehen werden, benötigen zusätzliche Löcher in der Trägerstruktur, was eine Bauteilschwächung darstellt.
Alternativ zu den bisher eingesetzten Annietmuttern können nietenlos verbaubare Einpressmuttern eingesetzt werden. Einpressmuttern umfassen einen Kragen mit einer umlaufenden Verzahnung oder Rändelung. Mit diesem Kragen mit umlaufender Verzahnung wird die Einpressmutter in ein in der Trägerstruktur, z. B. einer Sitzschiene oder einer Rollenbahn, vorgebohrtes Loch eingezogen. Dabei drückt sich die umlaufende Verzahnung bzw. die Rändelung seitlich in das Material des Bauteiles, welches die Bohrung begrenzt, ein und stellt dadurch eine Verdrehsicherung her. Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch der Umstand, dass durch das Eindringen der Verzahnung bzw. der Rändelung der Oberflächenschutz der Trägerstruktur beschädigt wird. Trotz sehr aufwendigem und schwierig aufzubringendem Korrosionsschutz durch Grund- und Decklack neigen die Einpressmuttern im Salzbad-Sprühtest sehr schnell zu korrosiven Erscheinungen, was deren Dauerhaltbarkeit erheblich beeinträchtigt. Des Weiteren weisen die Einpressmuttern den Nachteil auf, dass diese nur eine sehr geringe Haltekraft bei axialer Belastung haben, insbesondere beim Andrücken der Schraube zu Beginn des Einschraubvorganges in die Einpressmutter, entgegen der Einbaurichtung des Bauteiles gesehen, sowie bei seitlich auftretenden Kräften, insbesondere hinsichtlich des Kippmomentes. Neben den beiden dargestellten Ausführungsvarianten von Befestigungselementen, d. h. den Annietmuttern bzw. Einpressmuttern, gibt es weitere Möglichkeiten der Anbringung solcher Befestigungselemente an einer Trägerstruktur, wie z. B. einer Sitzschiene oder einer Rollenbahn eines Flugzeuges. Diese sind jedoch für Applikationen in der Luft- und Raumfahrt nicht zugelassen und scheiden deshalb hinsichtlich ihrer Anwendung für Luft- und Raumfahrtzwecke aus.
Darstellung der Erfindung
Angesichts der vorstehend aufgeführten Nachteile aus dem Stand der Technik bekannter Lösungen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt bereitzustellen, welches bei der Montage keine Zerstörung des Oberflächenschutzes an der Trägerstruktur verursacht und zudem einen Entfall der bisher eingesetzten Nieten samt der mit deren Verarbeitung einhergehenden Arbeitsschritte möglich macht.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird ein Befestigungselement vorgeschlagen, welches eine im Wesentlichen laschenförmige Form aufweist. Im nichtmontiertem Zustand, d. h. im Rohzustand, vier bevorzugt quadratisch angeordnete, aufgekantete Laschen aufweist. Das Befestigungselement, welches auch als Befestigungsschuh zur Aufnahme der schwimmend gelagerten Mutter bezeichnet werden kann, kann neben einem laschenförmigen Aussehen auch rund, quadratisch oder polygonal ausgebildet werden. Die im Befestigungselement aufgenommene Mutter wird schwimmend auf der oberen Planfläche im Befestigungselement gelagert. Dazu kann das Befestigungselement seitliche Längsschlitze aufweisen, in die zum Beispiel die Federschenkel zur Sicherung einer Gewindemutter in axiale Richtung dienenden Federklammer eingreifen. Die Federschenkel sind in axiale Richtung durch die Längsschlitze in den seitlichen Stegen des Befestigungselementes in axiale Richtung gesichert und erlauben ein Schwimmen der Gewindemutter auf der Planfläche, so dass Toleranzen ausgeglichen werden können.
Im vorliegenden Zusammenhang wird unter dem Ausdruck „aufgekantet” verstanden, dass diese bevorzugt quadratisch zueinander angeordneten Laschen im Bezug auf die Planseite des Befestigungselementes um einen Winkel im Wesentlichen von 90° orientiert sind. Diese im Rohzustand des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes aufgekanteten Laschen werden bei Montage des Befestigungselementes in eine korrespondierend zur Geometrie der Anordnung der aufgekanteten Laschen, bevorzugt ebenfalls quadratisch ausgebildete, definiert angesenkte Öffnungen im Bauteil der Trägerstruktur eingeführt. Die auch nach dem Einführen noch aufgekanteten Laschen des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes werden nach Einführen in die Öffnung mittels eines kugelförmigen Werkzeuges radial nach außen in eine Ansenkung, die an der Öffnung in der Trägerstruktur vorgesehen ist, gedrückt. Während des Verpressens, d. h. des Überführens der zuvor aufgekanteten Laschen in eine im Wesentlichen um 90° zur aufgekanteten Position orientierten flachen Lage formschlüssig in der Senkung, wird das Befestigungselement auf der Einbauseite von einem Gegenhalter in axialer Richtung fixiert.
Durch die gewählte bevorzugt quadratische Geometrie lässt sich eine Verdrehsicherung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes erreichen, die wesentlich größer ist als die Verdrehsicherheit z. B. der vorstehend im Zusammenhang mit den Lösungen aus dem Stand der Technik diskutierten Einpressmutter. Nach dem Umbördeln der aufgekanteten Laschen ergibt sich eine hohe axiale Haltekraft des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung ist darin zu erblicken, dass sich bei der Montage der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselemente keine Beschädigung des Oberflächenschutzes am Bauteil ergibt. Dies bedeutet bei einer Stahl/Aluminium-Werkstoffpaarung ergibt sich kein elektrochemisches Potenzial aufgrund einer Beschädigung der Schutzbeschichtungen, so dass sich die geforderte korrosionsfreie Lebensdauer erreichen lässt. In vorteilhafter Weise werden die Ecken der rechteckig oder quadratisch geschaffenen Durchgangsöffnung im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselement abgerundet, so dass keine Kerbwirkung entsteht. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement weist darüber hinaus kleine Einbaumaße auf, wodurch sich eine erhebliche Reduktion des Gewichtes erreichen lässt.
Im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Annietmuttern erlaubt das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement einen Entfall der Nietbohrungen, einen Entfall der Ansenkungen, einen Entfall der zur Montage der Nieten erforderlichen Montageschritte sowie den Entfall von korrosionsschützenden Überzügen, die bei den bisher bekannten Lösungen nach der Montage der Annietmuttern erforderlich sind.
Die obenstehend erwähnten quadratisch auszubildenen Öffnungen in der Trägerstruktur, so z. B. einer Sitzschiene oder einer Rollenbahn, lassen sich Stanzen oder Räumen sowie durch Laser oder durch Spezialwerkzeuge erstellen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachgehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
1 die perspektivische Draufsicht auf das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement,
2 eine perspektivische Draufsicht auf die Unterseite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes mit aufgekanteten Laschen
3 die Oberseite einer Trägerstruktur samt Öffnung mit Ansenkungen,
4 das erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungselement in seiner Montageposition auf der Oberseite der Trägerstruktur gemäß 3,
5 die Unterseite der Trägerstruktur gemäß 3 mit in die Öffnung der Trägerstruktur eingeführten Befestigungselement, aber noch aufgekanteten Laschen,
6 das von einem Gegenhalter abgestützte Befestigungselement vor der Umbördelung der noch aufgekanteten Laschen durch ein kugelförmiges Werkzeug,
7 eine in die Zeichenebene geklappt Abwicklung des in 1 und 2 perspektivisch dargestellten schuhförmig ausgebildeten Befestigungselementes,
8 eine Gewindemutter, die in das erfindungsgemäß vorgeschlagene schuhförmig ausgebildete Befestigungselement eingelassen ist, und in axiale Richtung durch eine Umbördelung der Randstege gesichert ist und
9 eine Draufsicht auf die Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes gemäß der Darstellung in 8.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß 1 ist in perspektivischer Draufsicht eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes zu entnehmen.
Wie 1 zeigt, umfasst ein Befestigungselement 10 zwei parallel zueinander verlaufende Randstege 12, die eine Planfläche 16 begrenzen, in die eine quadratisch geformte Öffnung 14 eingebracht ist.
Die Öffnung 14 wird im Rohzustand des Befestigungselementes 10 von einer Anzahl von aufgekanteten Laschen 18 begrenzt. An den jeweiligen Ecken der Öffnungen 14 befinden sich prozesstechnisch erzeugte Ecklöcher 20. Die prozesstechnisch erzeugten Ecklöcher 20 vermeiden Kerbwirkung und verbessern die mechanische Stabilität des schlittenförmigen Grundkörpers des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes 10.
Mit Bezugszeichen 22 ist eine Länge des Befestigungselementes 10 in der Darstellung gemäß 1 bezeichnet, während Bezugszeichen 24 die Breite des Befestigungselementes 10 zwischen den Außenseiten der Randstege 12 bezeichnet. Eine Steghöhe der Randstege 12, welche die Planfläche 16 versteifen, ist in der perspektivischen Darstellung gemäß 1 durch Bezugszeichen 26 angedeutet. Bevorzugt wird das erfindungsgemäß vorgeschlagene, schuhförmig ausgebildete Befestigungselement 10 aus V2A oder Stahllegierungen oder Cress gefertigt. Diese Materialien weisen eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Unterseite des in 10 von der Oberseite dargestellten erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes. 2 zeigt, dass eine Auflagefläche 28 an der Unterseite des Befestigungselementes 10 im Wesentlichen plan verläuft. Im Bereich der auch in dieser Ausführungsvariante gemäß 2 quadratisch beschaffenen Öffnung 14, erstrecken sich in einem Aufkantwinkel 30 die die hier quadratisch ausgeführte Öffnung 14 begrenzenden, aufgekanteten Laschen 18. Analog zur Darstellung gemäß 1 erstrecken sich entlang der Längsseite des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes 10 die Randstege 12. Durch die Ecklöcher 20 werden die schädlichen Folgen der Kerbwirkung, nämlich das Auftreten unzulässig hoher Spannungsspitzen im Kerbgrund und eine davon ausgehende Rissbildung im Werkstoff, vermieden. Die Ecklöcher 20 werden prozessbedingt bei der Herstellung der aufgekanteten Laschen 18 erzeugt.
3 zeigt eine Darstellung eines Ausschnittes einer Trägerstruktur, welche Teil des erfindungsgemäßen Befestigungsverbundes ist.
Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht, wird in eine Trägerstruktur 32, bei der es sich um eine Sitzschiene, eine Rollenbahn oder dergleichen handeln kann, eine Öffnung 34 eingebracht. Die Öffnung 34 in der Trägerstruktur 32 ist komplementär zur Konfiguration der Öffnung 14 im Befestigungselement 10 beschaffen. Für den Fall, dass die eckige Kontur der aufgekanteten Laschen 18 in eine Trägerstruktur 32 eingebaut wird, ist auch die Öffnung 34 korrespondierend zur quadratischen Kontur der Öffnung 14 beschaffen. Aus der Darstellung gemäß 3 geht hervor, dass an einer Unterseite 50 im Randbereich der Öffnung 34 Ansenkungen 36 ausgebildet sind. Die Ansenkungen 36 werden im Randbereich der Öffnung 34 bevorzugt in einer Anzahl ausgebildet, die der Anzahl der aufgekanteten Laschen 18 entspricht. Die Ansenkung 36 kann auch umlaufend ausgebildet sein, so dass diese an der Unterseite 50 die Öffnung 34 kreisförmig umschließend verläuft. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, bevorzugt als Befestigungsschuh ausgeführte Befestigungselement 10 ist einbaubar an jedweder Komponente mit blechähnlicher Struktur beziehungsweise blechähnlicher Geometrie. Dies betrifft auch Anwendungen, die außerhalb des Fahrzeugbaus liegen, so zum Beispiel im Leichtbau.
Eine in 3 nicht sichtbare Oberseite der Trägerstruktur 32 ist durch Bezugszeichen 48 identifiziert.
Die Trägerstruktur 32, bei der es sich um Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder ein Aluminium-/Titanbauteil handeln kann, wird bevorzugt in Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt. Die Trägerstruktur 32 ist mit verschiedenen Grund- bzw. Decklacken versehen, um Korrosion vorzubeugen und um das Auftreten elektrochemisch bedingter Reaktionen zu vermeiden.
Der perspektivischen Darstellung gemäß 4 ist eine Draufsicht auf den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungsverbund zu entnehmen.
4 zeigt, dass das Befestigungselement 10 mit den aufgekanteten Laschen 18 in die in 3 dargestellte Öffnung 34 von der Oberseite 48 der Trägerstruktur 32 eingelassen ist. Aus der Darstellung gemäß 4 geht hervor, dass die aufgekanteten Laschen 18 noch nicht umgebördelt sind, um das Befestigungselement 10 an der Trägerstruktur 32 zu befestigen und so den Befestigungsverbund 8 zu erzeugen.
Aus der perspektivischen Draufsicht auf den Befestigungsverbund 8 gemäß der Darstellung in 4 geht hervor, dass das Befestigungselement 10 im Bereich der Ecken der Öffnung 14 die Ecklöcher 20 aufweist, um die Kerbwirkung herabzusetzen. Der Darstellung gemäß 4 ist des Weiteren zu entnehmen, dass die Randstege 12, die sich in Längsrichtung des Befestigungselementes 10 erstrecken, in einer Stegweite 54 in Bezug aufeinander angeordnet sind. Durch die Randstege 12 wird einerseits die Planfläche 16 des Befestigungselementes 10 versteift, andererseits können dann Federklammern, wie bei Annietmuttern üblich, zwischen die in der Stegweite 54 angeordneten Randstege 12 eingebracht werden. Die zur Fixierung der Gewindemuttern vorgesehenen Federklammern können zum Beispiel, wie in der Darstellung gemäß 7 angedeutet, mit ihren Federschenkeln in Längsschlitzen der Randstege 12 fixiert werden. Dadurch können einerseits die Federklammern im Befestigungselement 10 des Befestigungsverbundes 8 fixiert werden, andererseits kann dadurch eine schwimmende Bewegung der Gewindemutter erreicht werden, wobei durch die schwimmende Bewegung ein Ausgleich von Toleranzen in vorteilhafter Weise sehr einfach möglich ist.
In der perspektivischen Ansicht gemäß 4 ist die Unterseite 50 der Trägerstruktur 32 gerade verdeckt, diese ist der perspektivischen Draufsicht gemäß 3 zu entnehmen.
Die Montageposition des Befestigungselementes 10 in der Trägerstruktur 32 ist in 4 durch Bezugszeichen 38 bezeichnet. In der Montageposition 38 liegt die Auflagefläche 28, d. h. die Unterseite der Planfläche 16, vollflächig auf der Oberseite der Trägerstruktur 32 auf.
Die in 4 dargestellte Montageposition des Befestigungselementes 10 auf der Trägerstruktur 32 ist in der Darstellung gemäß 5 von der Unterseite der Trägerstruktur 32 aus gesehen dargestellt.
5 zeigt, dass die aufgekanteten Laschen 18, die im Aufkantwinkel 30 (vgl. Darstellung gemäß 2) im Wesentlichen in einer 90°-Orientierung von der Auflagefläche 28 erhaben hervorstehen. Im in der Öffnung 34 montierten Zustand, d. h. in der in 4 dargestellten Montageposition 38 ragen die aufgekanteten Laschen 18 durch die Öffnung 34 der Trägerstruktur 32. Aus der Darstellung gemäß 5 geht zudem hervor, dass die aufgekanteten Laschen 18 jeweils einer Ansenkung 36 an der Unterseite 50 im Randbereich der Öffnung 34 gegenüberliegen. Die Öffnungen 14 bzw. 34, d. h. in der Trägerstruktur 32 und in der Planfläche 16 des Befestigungselementes 10, werden bevorzugt eckig, insbesondere quadratisch ausgeführt.
5 zeigt, dass Kanten 40 der aufgekanteten Laschen 18 über die Ansenkflächen 36 hervorstehen. Durch Bezugszeichen 42 ist eine Umbördelungsrichtung angedeutet, in welche die in der Montageposition 38 im Anstellwinkel 30 orientierten aufgekanteten Laschen 18 radial umgebogen werden. In diesem Zustand, der in 5 dargestellt ist, wird das Befestigungselement 10 an einer Gegenhalter-Angriffsfläche 52, d. h. der Oberseite der Planfläche 16, durch einen in 6 schematisch angedeuteten Gegenhalter 46 fixiert. Dies bedeutet, dass die Auflagefläche 28, d. h. die Unterseite der Planfläche 12 des Befestigungselementes, satt an die Oberseite 48 der Trägerstruktur 32 angedrückt wird. In diesem Zustand erfolgt ein Verbördeln der aufgekanteten Laschen 18 in Verbördelungsrichtung 42 gemäß der Darstellung in 5 durch ein kugelförmig oder kegelförmig ausgebildetes Werkzeug 44. Bevorzugt weist das Werkzeug 44 eine sphärische Oberfläche auf, so dass gewährleistet ist, dass sämtliche aufgekanteten Laschen 18 aus ihrer Orientierung, d. h. ihrem Anstellwinkel 30 in Bezug auf die Auflagefläche 28, gleichzeitig in Verbördelungsrichtung 42 umgebogen werden und entweder in die jeweils korrespondierenden Ansenkungen 36 oder in eine umlaufend ausgeführte Ansenkung 36 eintauchen. Je nach Geometrie des Werkzeuges 44 kann ein starkes oder weniger starkes Eindrücken der aufgekanteten Laschen 30 in die korrespondierenden Ansenkungen 36 erfolgen.
Insbesondere aus der Darstellung gemäß 5 geht hervor, dass der erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungsverbund 8 absolut verdrehsicher ist, da er eckig ausgebildet ist. Sind die aufgekanteten Laschen 18 wie in 6 angedeutet durch das eine sphärische Oberfläche aufweisende Werkzeug 44 verformt, weist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungsverbund 8 eine sehr hohe axiale Haltekraft auf. Insbesondere wird bei der Montage keine Beschädigung des Oberflächenschutzes an der Trägerstruktur 32 oder einer anderen blechähnlichen Komponente verursacht.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene formschlüssige Fügeprozess gestattet den Verzicht auf Aufwendiges Nieten und eine bei diesem Verfahren erforderliche Korrosionsschutzbehandlung der jeweils erzeugten Nietverbindung zur Befestigung aus dem Stand der Technik bekannter Annietmuttern. Infolgedessen können auch die bisher eingesetzten Nieten entfallen.
Die Öffnungen 14 bzw. 34 im Befestigungselement 10 und der Trägerstruktur 32, sei es eine Sitzschiene, sei es eine Rollenbahn, werden durch Formbohrungen erzeugt. Eckig ausgebildete Öffnungen 14 bzw. 34 können an Bearbeitungszentren durch entsprechende Aufsätze zur spanabhebenden Fertigung erzeugt werden. Zunächst wird im Werkstoff, sei es das Befestigungselement 10, sei es die Trägerstruktur 32, eine Vorbohrung bis maximal 0,5 mm Durchmesser kleiner als die korrespondierende Schlüsselweite (SW) hergestellt. Mit profilangepasster Drehzahl und werkstoffentsprechendem Vorschub erfolgt die eigentliche Form der Formbohrung in einem Arbeitsgang. So lassen sich in einem Arbeitsgang ausgehend von einer Erstbohrung die quadratische Geometrie aufweisende Öffnungen 14 im Befestigungselement 10 bzw. Öffnungen 34 in der Trägerstruktur 32 erzeugen.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungsverbund 8 wird mit einem Herstellungsverfahren erzeugt, bei dem zunächst das Einführen des Befestigungselementes 10 in eine eckig konfigurierte Öffnung 34 der Trägerstruktur 32 erfolgt. Anschließend wird das Befestigungselement 10 durch einen Gegenhalter 46 an einer Gegenhalter-Angriffsfläche 52 beaufschlagt und gegen die Oberseite 48 der Trägerstruktur 32 angestellt. In diesem Zustand erfolgt ein Umbördeln der aufgekanteten Laschen 18 in Umbördelungsrichtung 42, d. h. in die an der Unterseite 50 der Trägerstruktur 32 vorgesehenen Ansenkungen 36. Bevorzugt weist das Werkzeug 44 eine sphärische Oberfläche auf, so dass alle aufgekanteten Laschen 18 an ihren Kanten 40 gleichzeitig in Umbördelungsrichtung 32 verformt werden.
Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungsverbund 8, insbesondere durch das Befestigungselement 10, kann bei dessen Befestigung an der Trägerstruktur 32 auch das Ausrichten entfallen, sofern zur Verformung der aufgekanteten Laschen 18 ein eine Kugelgeometrie aufweisendes Umbördelwerkzeug 44 eingesetzt wird. Dieses ist immer selbstzentrierend, so dass das Ausrichten des Umbördelwerkzeugs 44 entfällt. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Befestigungsverbund 18 kann überall hergestellt werden, auch Reparaturen vor Ort, d. h. im Flugzeug, sind manuell, semi-automatisch oder vollautomatisch durchführbar. Bei Reparaturen vor Ort können einfache Kugelsenker eingesetzt werden, durch spanabtragendes Aufbohren können die Befestigungselemente sehr einfach demontiert werden. In besonders vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung die Oberflächenbeschichtung der Trägerstruktur 32 nicht beschädigt. Die Aufrechterhaltung des Korrosionsschutzes ist bei Anwendungen im Flugzeugbau von sehr hoher Bedeutung. Die Oberflächen können chromatiert, Schwefelsäure-anodisiert, lackiert, grundiert und auf gängige Weise mit Korrosionsschutzschichten versehen sein.
7 zeigt ein in die Zeichenebene aufgeklapptes schuhförmig ausgebildetes erfindungsgemäßes Befestigungselement 10. Der Darstellung gemäß 7 ist zu entnehmen, dass in der abgewickelten Darstellung die normalerweise senkrecht in die Zeichenebene hineinragenden, aufgekanteten Laschen 18 allesamt in die Öffnung 14 hineinragen. In der Öffnung 14, die quadratisch ausgebildet ist, sind die Kanten jeweils durch Einbringen von Ecklöchern 20 verrundet. In den ebenfalls abgewickelt dargestellten Randstegen 12 verlaufen die Längsschlitze 76 in die die vorstehend bereits erwähnten Federschenkel der Federklammern zur schwimmenden Fixierung der Gewindemuttern beziehungsweise zu deren axialer Sicherung auf der Planfläche 16 des Befestigungselementes 10 hineinragen. In der Planfläche 16 sind überdies Einstanzungen 58 erkennbar. Die Einstanzungen 58 ragen aus der Planfläche 16 senkrecht zur Zeichenebene gemäß 7 senkrecht hervor und begrenzen die Auslenkung, d. h. das Verschieben einer Gewindemutter, die auf der Planfläche axial gesichert durch eine Federklammer schwimmend gelagert ist. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass durch Bezugszeichen 26 die Steghöhe der Randstege 12 identifiziert ist, die entlang der sich in horizontaler Richtung erstreckenden gestrichelten Linien in der Planfläche 16 aufgekantet werden.
8 zeigt eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Befestigungselementes 10 eines Befestigungsverbundes 8, bei dem die oberen Seiten der aufgekanteten Randstege 12 ungebördelt sind, eine entstehende Umbördelung ist durch Bezugszeichen 62 bezeichnet. Diese eine in das Innere des Befestigungselementes 10 eingelassene Gewindemutter 60 wird durch die übergreifenden Umbördelungen 62 auf der Planfläche 16 schwimmend gelagert und in axiale Richtung gesichert. Gestrichelt angedeutet ist die Öffnung 14 in der Bodenfläche des Befestigungselementes 10 gemäß der Darstellung in 8, die einerseits durch die Planfläche 16 und andererseits durch die Auflagefläche 28 begrenzt ist.
9 zeigt, dass die Gewindemutter 60 quadratisch ausgebildet sein kann und einen Gewindeabschnitt 64 umfasst. Zur axialen Sicherung ist die Gewindemutter 60 durch Umbördelungen 62 an den Oberseiten der Randstege 12 übergriffen und somit, wie in Zusammenhang mit 8 bereits erwähnt, in Axialrichtung gesichert.
Bezugszeichenliste

8: Befestigungsverbund
10: Befestigungselement
12: Randsteg
14: Öffnung (quadratisch)
16: Planfläche
18: aufgekantete Laschen
20: Eckloch
22: Länge
24: Breite
26: Steghöhe
28: Auflagefläche
30: Aufkantwinkel
32: Trägerstruktur
34: Öffnung (quadratisch)
36: Ansenkung
38: Montageposition
40: Kante
42: Umbördelungsrichtung
44: Umbördelwerkzeug
46: Gegenhalter
48: Oberseite Trägerstruktur
50: Unterseite Trägerstruktur
52: Gegenhalter-Angriffsfläche
54: Stegweite
56: Längsschlitz
58: Einstanzung
60: Einlege-Gewindemutter
62: Umbördelung
64: Gewinde

Claims

Befestigungsverbund (8) aus einem Befestigungselement (10) mit einer Planfläche (16) und einer Trägerstruktur (32), wobei das Befestigungselement (10) eine Öffnung (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14) eckig ist und von einer Anzahl aufgekanteter Laschen (18) begrenzt ist.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (14) quadratisch ist.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgekantete Lasche (18) in einem Aufkantwinkel (30) zur Planfläche (16) orientiert ist.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufkantwinkel (30) im Wesentlichen 90° beträgt.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ecken der Öffnung (14) als Ecklöcher (20) ausgeführt sind.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planfläche (16) durch Randstege (12) versteift ist, die in einer Stegweite (54) voneinander beabstandet sind
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (32) Öffnungen (34) aufweist, die komplementär zur Geometrie der Öffnungen (14) des Befestigungselementes (10) ausgeführt sind.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (34) an ihrer Unterseite (50) in einer der Anzahl der aufgekanteten Laschen (18) entsprechenden Anzahl Ansenkungen (36) ausgeführt sind.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Montageposition (38) des Befestigungselements (10) an der Trägerstruktur (32) die aufgekanteten Laschen (18) in korrespondierende Ansenkungen (36) eingedrückt sind.
Befestigungsverbund (8) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansenkung (36) umlaufend ausgeführt ist.
Befestigungsverbund (8) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungselement (10) schuhförmig ausgebildet ist und eine quadratische Form, eine polygonale Geometrie oder eine ovale Form aufweist.
Verfahren zur Herstellung des Befestigungsverbundes (8) gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 11 mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Einführen des Befestigungselementes (10) in eine eckige Öffnung (34) der Trägerstruktur (32), b) Niederhalten der Planfläche (16) des Befestigungselementes (10) mit einem Gegenhalter (46) und c) Umbördeln (42) der aufgekanteten Laschen (18) mit einem eine Kegelfläche oder eine sphärische Oberfläche aufweisendem Werkzeug (44).