DE102009022175A1

DE102009022175A1 - Haltersystem zur Anbindung von Leitungen in Luftfahrzeugen und Verfahren zur Befestigung des Haltersystems

Info

Publication number: DE102009022175A1
Application number: DE200910022175
Authority: DE
Inventors: Cihangir Dipl.-Ing. Sayilgan; Holger Dipl.-Ing. Frauen
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2010-12-09

Abstract

Offenbart ist ein Haltersystem 2 zur Anbindung von Leitungen 4 in einem Luftfahrzeug, mit einem Halteelement 8 zur Aufnahme zumindest einer Leitung 4, einem in eine strukturseitige Bohrung 44, 46 einsetzbaren Verbindungselement 10 zur Befestigung des Halteelements 8 und einem relativ zum Verbindungselement 10 versetzbaren Sicherungselement 16 zur Lagesicherung des Halteelements 8, das eine Toleranzkompensation beispielsweise bzgl. Bauteilabweichungen und Positionsabweichungen zwischen benachbarten Haltersystemen 2 ermöglicht, sowie ein Verfahren zur Befestigung des Haltersystems 2.

Description

Die Erfindung betrifft ein Haltersystem zur Anordnung von Leitungen in Luftfahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zur Befestigung des Haltersystems.
Leitungen bzw. Flugzeugsysteme in Luftfahrzeugen werden meistens über Halter bzw. Haltersysteme an der Primärstruktur wie Stringern angebunden. Die Anbindung der Halter erfolgt bei bekannten Lösungen über mindestens zwei Nieten, wobei ein Niet zur Befestigung des Halters und ein Niet als Verdrehsicherung und somit als Sicherungselement des Halters dient. Zur Aufnahme der Nieten sind in dem Halterfuß entsprechende vorgebohrte Niet- bzw. Befestigungslöcher vorgesehen. Zur Befestigung der Halter werden diese im jeweiligen Bereich des Stringers positioniert und es wird eine mit dem einen Nietloch fluchtende Heftbohrung in den Stringer eingebracht. Dann wird der Halter durch einen Hefter in der Heftbohrung und in dem einen fluchtenden Nietloch an dem Stringer fixiert und eine zweite Bohrung wird in den Stringer eingebracht, die mit dem anderen Nietloch fluchtet. Die zweite Bohrung und das Nietloch werden auf Endmaß bearbeitet und es wird ein Niet eingesetzt. Nach dem Setzern des Niets wird die Heftung gelöst und dieses Bohrungspaar auf Endmaß gebohrt und endgültig mit einem Niet versehen. Das vorbeschriebene Verfahren erfordert eine hohe Genauigkeit, da die Positionen der Bohrungen in dem Stringer genau zu den Nietlöchern ausgerichtet sein müssen. Ein fehlerhaftes Setzen einer Bohrung in dem Stringer ist nahezu nicht korrigierbar. Ferner müssen die Halter zueinander richtig positioniert sein. Des Weiteren verursacht das bekannte Verfahren durch das Vorbohren der Stringerbohrungen, das Heften und das Endbohren einen erheblichen Arbeits- und damit Kostenaufwand.
Aus der deutschen Patentanmeldung DE 10 2006 053 966 A1 der Anmelderin ist ein Haltersystem für Leitungen in Luftfahrzeugen bekannt, das über lediglich ein Niet bzw. Stift mit einem Stringer verbunden ist. Das Haltersystem hat einen L-förmigen Grundköper und ein Halteelement, das modulartig mit dem Grundkörper zusammenfügbar ist. Der Grundkörper wird über den Niet an einem Stegabschnitt des Stringers befestigt. Als Verdrehsicherung hat der Grundkörper eine Anlagefläche, die im montierten Zustand flächig an einem Kopfabschnitt des Stringers anliegt. Kritisch bei dieser Lösung ist jedoch die genaue Positionierung bzw. Beabstandung des Niets von dem Kopfabschnitt. Bei einem zu geringem Abstand ist eine Montage nicht möglich und bei einem zu großen Abstand neigt der Halter zu Kippbewegungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Haltersystem zur Anordnung von Leitungen in Luftfahrzeugen, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und einfach an einem Strukturabschnitt des Luftfahrzeugs zu befestigen ist, sowie ein Verfahren zur Befestigung des Haltersystems an einem Strukturabschnitt des Luftfahrzeugs zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Haltersystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren nach Patentanspruch 9.
Ein erfindungsgemäßes Haltersystem zur Anordnung von Leitungen in Luftfahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, hat ein Halteelement zur Aufnahme von zumindest einer Leitung, ein Verbindungselement zum Befestigen des Halteelements an einem Strukturabschnitt des Luftfahrzeugs und ein Sicherungselement zur Lagesicherung des Halteelements am Strukturabschnitt. Erfindungsgemäß ist das Sicherungselement relativ zum Verbindungselement versetzbar.
An der erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere vorteilhaft, dass das Sicherungselement nicht in einem festen Abstand zum Verbindungselement angeordnet ist, so dass eine Fehlpositionierung des Verbindungselements ausgeglichen werden kann. Je nach Ausrichtung des Haltersystems in dem Luftfahrzeug können somit Befestigungs- bzw. Montage- und Bauteiltoleranzen sowie Bohrungspositionstoleranzen des Haltersystems in y-, x- oder z-Richtung des Luftfahrzeugs ausgeglichen werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel hat das Sicherungselement einen Verriegelungsabschnitt zum bereichsweisen Umgreifen des Strukturabschnitts. Dies hat den Vorteil, dass für das Sicherungselement keine Bohrung in den Strukturabschnitt eingebracht werden muss, wodurch der Strukturabschnitt nicht geschwächt wird und keine Montagekosten für Bohrungen entstehen.
Bevorzugterweise ist der Verriegelungsabschnitt konturnah zum umgreifenden Strukturabschnitt und federnd ausgebildet. Durch die konturnahe und federnde Ausbildung des Verriegelungsabschnitts liegt dieser eng und formschlüssig an dem Strukturabschnitt an und verhindert Kipp- bzw. Drehbewegungen des Haltersystems.
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel befinden sich das Halteelement und das Sicherungselement im Schiebeeingriff miteinander. Insbesondere kann das Sicherungselement eine Ausnehmung haben, in der das Halteelement mit einem Führungsabschnitt eintaucht. Hierdurch wird eine sichere Verbindung zwischen dem Halteelement und dem Sicherungselement erzielt.
Vorzugsweise weisen das Sicherungselement und das Halteelement jeweils eine Verzahnung auf, die sich im am Strukturabschnitt verriegelten Zustand im Wirkeingriff miteinander befindet. Hierdurch wird das Sicherungselement in einer Position an dem Halteelement fixiert, so dass das Halteelement unbewegbar an dem Strukturabschnitt angebunden ist.
Das Verbindungselement kann in eine Bohrung des Strukturabschnitts einsetzbar sein. Vorzugsweise ist es stift-, niet-, bolzen- bzw. zapfenartig. Diese ermöglicht eine sichere Befestigung des Halteelements an dem Strukturabschnitt. Beispiele sind Vollniete, Blindbolt, Lockbolt und High Lock sowie Schraub und Schraubpresslösung.
Das Haltersystem ist besonders einfach, gewichtsoptimiert und kostengünstig herstellbar, wenn das Halteelement und das Sicherungselement z. B. durch Spritzgussverfahren aus dem Material Polyamid herstellbar sind.
Bei einem Verfahren zur Befestigung eines erfindungsgemäßen Haltersystems wird ein Halteelement an einem Strukturabschnitt mittels eines Verbindungselements befestigt. Anschließend wird ein Sicherungselement zur Vermeidung von Lageveränderungen des Halteelements positioniert, dass einen Formschluss mit dem Strukturabschnitt bildet und mit dem Halteelement im Wirkeingriff steht.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass eine Toleranzkompensation erfolgen kann und nur eine Bohrung in den Strukturabschnitt eingebracht werden muss. Dies vereinfacht die Montage und reduziert die Montagedauer. Dabei kann diese Bohrung direkt auf Endmaß gebohrt werden. Des Weiteren kann dieses Bohrloch relative Positionsschwankungen aufweisen, da es nicht in einem präzisen Abstand zu einem anderen Bohrloch liegen muss. Ebenso entfällt ein Heften des Haltersystems. Ferner erfolgt durch den Formschluss des Sicherungselements keine Materialschwächung des Strukturabschnitts.
Vorzugsweise wird vor der Befestigung des Halteelements an dem Strukturabschnitt ein Schiebeeingriff zwischen dem Halteelement und dem Sicherungselement hergestellt. Dies hat den Vorteil, dass das Sicherungselement bereits an dem Halteelement verschiebbar angeordnet ist, so dass die Sicherung bzw. Montage schnell und einfach erfolgen kann.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltersystems an einem Stringer,
2 eine perspektivische Darstellung des Haltersystems aus 1 im geöffneten Zustand,
3a und 3b einen Toleranzausgleich des Haltersystems, und
4 bis 7 Verfahrensschritte zur Anbindung des Haltersystems an einem Strukturabschnitt.
In den Figuren tragen gleiche konstruktive Elemente die gleichen Bezugsziffern
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Haltersystem 2 zur Anordnung von Leitungen 4 an einem Stringer 6 in einem nicht dargestellten Luftfahrtzeug. Es ist ein Spritzgussteil und besteht aus einem in der Luft- und Raumfahrt zugelassenen Kunststoff wie zum Beispiel einem Kunststoff auf Polyamidbasis. Der Stringer 6 verläuft in Längsrichtung x des Flugzeugs und hat im Wesentlichen eine weitere Erstreckung in y-Richtung des Luftfahrzeugs.
Das Haltersystem 2 hat ein Halteelement 8, das über ein Verbindungselement 10 in Form eines Niet an einem Stegabschnitt 12 des Stringers 6 befestigt ist und eine bogenförmige Aufnahme 14 zur Aufnahme der Leitungen 4 aufweist. Die Befestigung der Leitungen 4 in der Aufnahme 14 erfolgt beispielsweise über einen nicht dargestellten Kabelbinder, der durch nicht gezeigte Durchbrüche der Aufnahme geführt ist.
Das Haltesystem 2 hat des Weiteren ein Sicherungselement 16 zur Lagesicherung des Halteelements 8 an dem Stringer 6. Das Sicherungselement 16 umgreift verriegelnd einen Kopfabschnitt 18 des Stringers 6 und hat eine Ausnehmung 20 zur Herstellung eines Schiebeeingriffs mit dem Halteelement 8.
Gemäß 2 hat das Halteelement 8 eine L-förmige Gestalt mit einem länglichen, rechteckigen Führungsabschnitt 22, der mit einem Endabschnitt in die abgewinkelte bogenförmige Aufnahme 14 übergeht. Sein freier von der Aufnahme 14 entfernt liegender Endabschnitt ist von einer Bohrung 24 zum Einsetzen des Niets 10 durchsetzt. Der Führungsabschnitt 22 hat eine zwischen der Aufnahme 14 und der Bohrung 24 angeordnete Verzahnung 26 und eine von der Verzahnung 26 abgewandte Anlagefläche 28 zur Anlage an dem Stegabschnitt 12.
Das Sicherungselement 16 hat einen bogenförmigen Verriegelungsabschnitt 30 zum Umgreifen des Kopfabschnitts 18 mit einem hakenartigen Vorsprung 32. Der Verriegelungsabschnitt 30 ist federnd bzw. elastisch und mit einer zum Kopfabschnitt 18 konturnahen Innenumfangsfläche 34 ausgebildet. Der Vorsprung 32 erstreckt sich innenumfangsseitig und dient zur Bildung einer formschlüssigen Rastverbindung zwischen dem Sicherungselement 16 und einer in 7 gezeigten Stringerkopfkante 36.
Das Sicherungselement 16 hat des Weiteren eine keilartige außenumfangsseitige Materialverdickung 38. Die Materialverdickung 38 ist an einem von dem Vorsprung 32 entfernt liegenden Abschnitt angeordnet und weist die Ausnehmung 20 zur Aufnahme des Halteelements 8 bzw. dessen Führungsabschnitts 22 auf. Die Ausnehmung 20 hat eine entsprechend dem Führungsabschnitt 22 rechteckige Gestalt. Der Materialverdickung 38 schließt sich eine sich in Verschieberichtung des Sicherungselements 16 erstreckende Verlängerung 40 mit einer in Richtung des Verriegelungsabschnitts 30 weisenden gestrichelt angedeuteten Verzahnung 42 an.
Gemäß den 3a und 3b ist im montierten Zustand des Haltersystems 2 das Halteelement 8 über ein Niet 10, das in die Bohrung 24 und in ein Befestigungsloch 44, 46 eines Stegabschnitts 12 eingesetzt ist, fest mit einem Stringer 6 verbunden. Der Führungsabschnitt 22 liegt mit der Anlagefläche 28 bereichsweise flächig an dem Stegabschnitt 12 an. Das Sicherungselement 16 umgreift das Halteelement 8 und einen Kopfabschnitt 18 des Stringers 6. Zusätzlich befinden sich die in 2 gezeigten Verzahnungen 26, 42 des Hal teelements 8 und des Sicherungselements 16 im Wirkeingriff miteinander. Somit ist das Halteelement 8 in seiner Position gesichert und kann zum Beispiel kein Kipp- bzw. Schwenkbewegungen um das Niet 10 ausführen.
Das erfindungsgemäße Haltersystem 2 erlaubt in der in den 3a und 3b gezeigten Ausrichtung einen Toleranzausgleich in y-Richtung des Luftfahrzeugs. Dieser wird durch die Verschiebbarkeit des Sicherungselements 16 auf dem Halteelement 8 relativ zum ortsfesten Niet 10 erreicht, so dass wie in den 3a und 3b gezeigt, die Befestigungslöcher 44, 46 in unterschiedlichen Abständen h1, h2 von einer Basisfläche 48 des Stringers 6 eingebracht sein können. Somit ist ein Versatz s zwischen den Befestigungslöchern 44, 46 in dem Stringer 6 in y-Richtung ausgleichbar.
In den folgenden 4 bis 7 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Montage des Haltersystems 2 erläutert:
Gemäß 4 werden ein Halteelement 8 und ein Sicherungselement 16 bereitgestellt. Dann wird wie in 5 gezeigt ein Schiebeeingriff zwischen dem Halteelement 8 und dem Sicherungselement 16 hergestellt. Hierzu wird der Führungsabschnitt 22 des Halteelements 16 in die Ausnehmung 20 eingesetzt und das Sicherungselement 16 auf den Führungsabschnitt 22 bis zur Aufnahme 20 aufgeschoben. Anschließend wird gemäß 6 das Haltersystem 2 über den Führungsabschnitt 22 an einem Stegabschnitt 12 positioniert und ein mit der Bohrung 24 fluchtendes Befestigungsloch 44 in den Stegabschnitt 12 eingebracht. Dann wird das Niet 10 gesetzt, so dass das Halteelement 8 fest mit dem Stringer 6 verbunden ist. Nun wird das Sicherungselement 16 in Richtung des Stringers 6 verschoben bis es mit seinem Verriegelungsabschnitt 30 auf den Kopfabschnitt 18 des Stringers 6 aufläuft. Das Sicherungselement 16 wird wie in 7 gezeigt weiter geschoben, wodurch sein Verriegelungsabschnitt verformt und über den Kopfabschnitt 18 bewegt wird. Das Sicherungselement 16 hat seine endgültige Position erreicht, wenn sein Vorsprung 32 eine Stringerkopfkante 36 formschlüssig umgreift. Gleichzeitig wird ein Wirkeingriff zwischen der Verzahnung 26 des Halteelements 8 und der Verzah nung 42 des Sicherungselements 16 hergestellt (s. 2). Über die Verzahnungen 26, 42 wird das Halteelement 8 fixiert, so dass dieses vollkommen unbeweglich am Stringer 6 befestigt ist. Nach dem Einrasten des Vorsprungs 32 im Bereich der Stringerkopfkante 36 ist die Montage beendet und die Leitungen 4 können installiert werden.
Offenbart ist ein Haltersystem 2 zur Anbindung von Leitungen 4 in einem Luftfahrzeug, mit einem Halteelement 8 zur Aufnahme zumindest einer Leitung 4, einem in eine strukturseitige Bohrung 44, 46 einsetzbaren Verbindungselement 10 zur Befestigung des Halteelements 8 und einem relativ zum Verbindungselement 10 versetzbaren Sicherungselement 16 zur Lagesicherung des Halteelements 8, das eine Toleranzkompensation beispielsweise bzgl. Bauteilabweichungen und Positionsabweichungen zwischen benachbarten Haltersystemen 2, ermöglicht, sowie ein Verfahren zur Befestigung des Haltersystems 2.

2: Haltersystem
4: Leitungen
6: Stringer
8: Halteelement
10: Verbindungselement
12: Stegabschnitt
14: Aufnahme
16: Sicherungselement
18: Kopfabschnitt
20: Ausnehmung
22: Führungsabschnitt
24: Bohrung
26: Verzahnung
28: Anlagefläche
30: Verriegelungsabschnitt
32: Vorsprung
34: Innenumfangsfläche
36: Stringerkopfkante
38: Materialverdickung
40: Verlängerung
42: Verzahnung
44: Befestigungsloch
46: Befestigungsloch
48: Basisfläche
h1: Abstand
h2: Abstand
s: Versatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102006053966 A1 [0003]

Claims

Haltersystem (2) zur Anordnung von Leitungen (4) in Luftfahrzeugen, insbesondere Flugzeugen, mit einem Halteelement (8) zur Aufnahme zumindest einer Leitung (4), mit einem Verbindungselement (10) zum Befestigen des Halteelements (8) an einem Strukturabschnitt (6) des Luftfahrzeugs und mit einem Sicherungselement (16) zur Lagesicherung des Halteelements (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement (16) relativ zum Verbindungselement (10) versetzbar ist.
Haltersystem nach Anspruch 1, wobei das Sicherungselement (16) einen Verriegelungsabschnitt (30) zum bereichsweisen Umgreifen des Strukturabschnitts (6) aufweist.
Haltersystem nach Anspruch 2, wobei der Verriegelungsabschnitt (30) federnd und konturnah zum umgreifenden Strukturabschnitt (6) ausgebildet ist.
Haltersystem nach Anspruch 1, 2, oder 3, wobei sich das Sicherungselement (16) und das Halteelement (8) miteinander im Schiebeeingriff befinden.
Haltersystem nach Anspruch 4, wobei das Sicherungselement (16) eine Ausnehmung (20) zur Aufnahme eines Führungsabschnitts (22) des Halteelements (8) hat.
Haltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (8) und das Sicherungselement (16) in Wirkeingriff bringbare Verzahnungen (26, 42) aufweisen.
Haltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (10) in eine Bohrung (44, 46) des Strukturabschnitts (6) einsetzbar ist.
Haltersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halteelement (8) und das Sicherungselement (16) Spritzgussteile sind.
Verfahren zur Befestigung eines Haltersystem (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: a) Befestigung eines Halteelements (8) zur Anbindung zumindest einer Leitung (4) mittels eines Verbindungselements (10) an einem Strukturabschnitt (6), b) Positionieren eines Sicherungselements (16) an dem Strukturabschnitt (6) zur Lagesicherung des Halteelements (8), wobei das Sicherungselement (16) formschlüssig mit dem Strukturabschnitt (6) verbunden wird und mit dem Halteelement (8) im Wirkeingriff steht.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Schritt a) ein Schiebeeingriff zwischen dem Halteelement (8) und dem Sicherungselement (16) hergestellt wird.