DE102009022715B4

DE102009022715B4 - Bauteil, Verbindungselement und Verbindungssystem für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009022715B4
Application number: DE102009022715.6A
Authority: DE
Inventors: Dr. Bayer Erwin; Dr. Steinwandel Jürgen
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH; MTU Aero Engines AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH; MTU Aero Engines AG
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2029-05-27
Also published as: DE102009022715A1

Abstract

Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug, mit einem Wandbereich (110), wobei der Wandbereich (110) aufweist: einen Kantenbereich (120) und eine Bauteilkante (130), wobei das Bauteil (100) in dem Kantenbereich (120) eine Aufdickung (121) derart aufweist, dass der Kantenbereich (120) eine größere Wandstärke aufweist als in einem Wandbereich (110), der an den Kantenbereich (120) an einer von der Bauteilkante (130) abgewandten Seite anschließt, wobei der Kantenbereich (120) die Aufdickung auf einer ersten Seite (111) des Wandbereiches (110) aufweist und der Wandbereich (110) in diesem Kantenbereich (120) auf einer der ersten Seite (11) gegenüberliegenden zweiten Seite (112) gegenüber der Aufdickung (121) einen Rücksprung (114) aufweist, wobei sich der Rücksprung (114) bis zu der Bauteilkante (130) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung von Kunststoffbauteilen und insbesondere eine Verbindung von Kunststoffbauteilen, die ein einfacheres und sichereres Verbinden von Kunststoffbauteilen ermöglicht.
Die Verbindung von Kunststoffbauteilen insbesondere im Bereich der Luft- und Raumfahrttechnik, beispielsweise Bauteile zur Verbindung von kohlefaserverstärktem Kunststoff mit einem Metallrahmen, wird in der Regel über verschraubte Flansche realisiert. Dies kann beispielsweise bei einem Druckschott eines Flugzeugs erfolgen, bei dem das Kunststoffschott durchbohrt und mit einem Metallrahmen verschraubt wird. Das Durchbohren der Kunststoffteile zusammen mit den Metallteilen stellt eine Schwierigkeit dar und schädigt das faserverstärkte Kunststoffteil, da bei diesem Vorgang des Bohrens Fasern durchtrennt werden.
Aus dem Stand der Technik sind Verbindungen von faserverstärkten Kunststoffen bekannt, bei denen eine Durchbohrung des faserverstärkten Kunststoffteiles erfolgt und eine Verschraubung mit beispielsweise einer metallischen Befestigung erfolgt. Beim Durchbohren eines faserverstärkten Kunststoffes und des Metalls in einem Arbeitsgang ist es schwierig einen Passdurchmesser der beiden Materialien herzustellen. Der ausgebohrte faserverstärkte Kunststoff stellt ferner ein Gefahrenpotenzial für die Mitarbeiter dar und muss abgesaugt werden. Durchtrennte Fasern setzen weiterhin die Festigkeit des Kunststoffbauteils herab und bilden eine Schwachstelle, in die Feuchtigkeit eindringen kann und zu Folgeschäden führen kann.
Aus dem Stand der Technik sind in EP 1 544 099 A1 beispielsweise strukturelle Verstärkungen im Bereich von Bauteilkanten bekannt, die es ermöglichen, in diesen Verstärkungsbereichen Befestigungselemente vorzusehen. Diese sind jedoch mit Löchern bzw. Bohrungen versehen, die eine Schwächung der Faserstruktur darstellen.
Ferner sind entsprechende Bauteilkanten aus DE 10 2004 034 903 A1 bekannt, an denen entsprechende Befestigungen vorgesehen sein können, um ein derartiges Bauteil drehbar gegenüber einem benachbarten Bauteil anzuordnen.
Darüber hinaus sind aus EP 1 732 188 A2 Befestigungselemente bekannt, mit denen Bauteile für ein Luftfahrzeug zur Befestigung eingeklemmt werden können.
Ein weiterer Nachteil der Verbindung von faserverstärktem Kunststoff mit einem Metallteil über eine Flanschverbindung sind die hohen Kerbspannungen im Umlenkpunkt des Flansches bedingt durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten.
Vor diesem Hintergrund besteht die Notwendigkeit eine mechanische Verbindung von Kunststoffteilen miteinander beziehungsweise Kunststoffteilen mit metallischen Strukturen bereitzustellen.
Es kann daher als eine Aufgabe der Erfindung betrachtet werden Verbindungen von Bauteilen für ein Luftfahrzeug zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1, 5 und 10, wobei beispielhafte Ausführungsformen in den abhängigen Ansprüchen verkörpert sind.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Bauteil für ein Luftfahrzeug bereitgestellt mit einem Wandbereich, wobei der Wandbereich einen Kantenbereich und eine Bauteilkante aufweist, wobei das Bauteil in dem Kantenbereich eine Aufdickung derart aufweist, dass der Kantenbereich eine größere Wandstärke aufweist als in einem Wandbereich, der an den Kantenbereich an einer von der Bauteilkante abgewandten Seite anschließt.
Auf diese Weise kann eine Verbindung zwischen zwei Kunststoffteilen beziehungsweise einem Kunststoffteil und einer metallischen Struktur bereitgestellt werden, die durch eine Klemmvorrichtung vorgenommen wird. Dadurch entsteht eine hochfeste Strukturverbindung zwischen z. B. einem faserverstärkten Kunststoff und einer metallischen Tragstruktur beziehungsweise zwischen zwei Teilen aus faserverstärktem Kunststoff durch eine Klemm- beziehungsweise Quetschverbindung, die ohne eine Bohrung im Kunststoff auskommt. Dabei unterbleibt die Schädigung des faserverstärkten Kunststoffes. Die notwendige Randaufdickung kann bei der Produktion des faserverstärkten Kunststoffteils ohne großen Mehraufwand gefertigt werden. Die Verbindung ist leicht lösbar und damit voll inspizierbar. Ferner erzeugt diese Verbindung keine offenen Faserenden, die mit Feuchtigkeit reagieren können und darüber hinaus Probleme bezüglich des Arbeitsschutzes darstellen können. Eine Vermeidung einer Bohrung erhöht dabei auch die Strukturfestigkeit. Durch die lösbare Verbindung ist der Austausch von Kunststoffverkleidungen mit dem Prinzip gemäß der Erfindung leicht möglich.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Randbereich einen faserverstärkten Kunststoffbereich auf, der sich bis an die Bauteilkante erstreckt.
Auf diese Weise wird die Struktur des Bauteils für ein Luftfahrzeug leicht und dennoch stabil, so dass eine für den Luftfahrtbereich wichtige Gewichtsersparnis erreicht werden kann unter Beibehaltung der strukturellen Stabilität. Durch die Erstreckung des faserverstärkten Kunststoffbereiches bis an die Bauteilkante heran wird ebenfalls ermöglicht die an der Kante durch die Befestigung auftretenden Kräfte aufzunehmen und in das Bauteil für ein Luftfahrzeug einzuleiten.
Erfindungsgemäß weist der Kantenbereich die Aufdickung auf einer ersten Seite des Wandbereiches auf.
Die Aufdickung dient hier im Wesentlichen dazu, um beispielsweise bei einem Verbindungselement hinter einer Hinterschneidung zu liegen zu kommen, um auf diese Weise zu verhindern, dass sich das Bauteil für ein Luftfahrzeug von einem entsprechend korrespondierenden Verbindungselement löst. Die Aufdickung kann selbstverständlich auch gleichzeitig auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite, also beidseitig, vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß weist der Wandbereich auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite einen Rücksprung auf, wobei sich der Rücksprung bis zu der Bauteilkante hin erstreckt.
Durch das Vorsehen eines derartigen Rücksprunges kann eine entsprechende Struktur eines Verbindungselementes derart in dem Rücksprung angeordnet werden, dass die Seite des Bauteils für ein Luftfahrzeug, in der der Rücksprung vorgesehen ist, flächenbündig mit einer entsprechenden Fläche eines Verbindungselementes ausgestaltet werden kann, so dass das Verbindungselement nicht über das Bauteil für ein Luftfahrzeug herausragt oder aufträgt. Auf diese Weise können insbesondere durch Befestigungselemente hervorgerufene Verletzungen vermieden werden. Dabei sei verstanden, dass unter der Tiefe des Rücksprunges der Abstand zu verstehen ist, der zwischen einer fortgesetzten Linie der Oberfläche des Bauteils zu der tatsächlichen Oberfläche des Bauteils auftritt. Idealerweise weist eine entsprechende Struktur eines Verbindungselementes ebenfalls diese Dicke auf, die der Tiefe des Rücksprunges im Wesentlichen entspricht. Unter der Länge des Rücksprunges ist dabei der Abstand zu verstehen, der sich zwischen der Bauteilkante und dem Versatz ergibt, an dem das Bauteil seine ursprüngliche Oberflächenebene erreicht.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kantenbereich im Bereich der Aufdickung ein langgestrecktes zylindrisches Element auf, das sich in Richtung der Bauteilkante erstreckt.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich das langgestreckte zylindrische Element innerhalb des Kantenbereiches derart, dass das langgestreckte zylindrische Element von Fasern des faserverstärkten Kunststoffbereiches umlaufen wird.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass sich im Fertigungsprozess eines faserverstärkten Kunststoffes automatisch eine Aufdickung ergibt. Ein derartiges zylindrisches Element kann beispielsweise ein Draht sein oder eine Stange. Ein Draht oder eine Stange kann dabei beispielsweise aus Metall gefertigt sein, jedoch auch ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff. Durch das Bereitstellen des zylindrischen Elementes kann ferner vermieden werden, dass Fasern des faserverstärkten Kunststoffes, insbesondere wenn sie um den Kantenbereich herumgelegt werden, unbeabsichtigterweise abknicken und auf diese Weise zerstört werden. Das zylindrische Element kann dabei sowohl ein kreiszylindrisches Element sein, ebenso jedoch ein zylindrisches Element mit einem Profil in Tropfenform, so dass ein allmählicher Übergang in einen von der Bauteilkante abgewandten Bereich hinein erfolgen kann. Es sei dabei verstanden, dass das zylindrische Element um das gesamte Bauteil für ein Luftfahrzeug im Kantenbereich umlaufen kann, jedoch ebenso auch nur abschnittsweise im Kantenbereich vorgesehen sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ein Verbindungselement für ein oben beschriebenes Bauteil für ein Luftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Verbindungselement einen ersten Teil mit einer ersten Anlagefläche und einen zweiten Teil mit einer der ersten Anlagefläche gegenüberliegenden zweiten Anlagefläche aufweist, wobei eine die Lage des ersten Teils zu dem zweiten Teil festlegende Festlegungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei der erste Teil zu dem zweiten Teil in einer ersten Richtung bewegbar und festlegbar ist, wobei der erste Teil in der ersten Anlagefläche eine erste Hinterschneidung aufweist, die sich in eine orthogonal zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung erstreckt.
Durch die Festlegung des ersten Teils zu dem zweiten Teil kann das Bauteil für ein Luftfahrzeug zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil eingeklemmt werden, derart, dass das Bauteil für ein Luftfahrzeug mit sowohl der ersten Anlagefläche als auch der zweiten Anlagefläche in Kontakt kommt, so dass die Aufdickung des Bauteils für ein Luftfahrzeug hinter die in dem ersten Teil vorhandene Hinterschneidung zu liegen kommt, so dass bei einer entsprechenden Festlegung des ersten Teils zu dem zweiten Teil das Bauteil für ein Luftfahrzeug mit dem Verbindungselement derart verbunden werden kann, dass keine relative Bewegung zueinander mehr erfolgt. Dies kann erfolgen ohne dabei eine Bohrung vorsehen zu müssen. Durch die Aufdickung in dem Bauteil für ein Luftfahrzeug kann dabei vermieden werden, dass dieses aus dem Verbindungselement beziehungsweise aus der Verklemmung des Bindungselementes hinaus rutscht.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens eine von der ersten Anlagefläche und der zweiten Anlagefläche eine zweite Hinterschneidung auf, wobei sich die zweite Hinterschneidung parallel zu der ersten Hinterschneidung erstreckt.
Auf diese Weise kann auf der dem ersten Bauteil für ein Luftfahrzeug gegenüberliegenden Seite des Verbindungselementes ein weiteres Bauteil für ein Luftfahrzeug angekoppelt werden, so dass durch das Verbindungselement zwei Bauteile für ein Luftfahrzeug der oben beschriebenen Art und Weise verbunden werden können.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist die zweite Hinterschneidung ebenso wie die erste Hinterschneidung an dem ersten Teil angeordnet, so dass eine symmetrische Anordnung bezüglich des Verbindungselementes und der beiden Bauteile für ein Luftfahrzeug entsteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist wenigstens einer von dem ersten Teil und dem zweiten Teil einen Steg mit einer Breite auf, die schmaler ist als der Abstand der ersten und der zweiten Hinterschneidung.
Auf diese Weise kann der Steg um beispielsweise 90° verdreht werden und zwischen den hinter den beiden Hinterschneidungen liegenden Bauteilen für ein Luftfahrzeug durchgeführt werden, um nach dem Durchführen diesen stegförmigen Teil wieder zurück zu verdrehen, um diesen dann gegenüber dem anderen Teil festlegen zu können. Dies ermöglicht dabei eine Montage bei zwei bereits in ihrer Lage festgelegten Bauteilen für ein Luftfahrzeug, ohne dass man den Bereich hinter den beiden Bauteilen zugänglich halten muss. Wenn die Aufdickung im Kantenbereich eine signifikante Breite aufweist, dürfen die Stege dann nicht breiter sein als die sich zwischen den Bauteilen ergebende Schlitzöffnung.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Hinterschneidungen ein Profil in Form einer Nut auf.
Auf diese Weise kann nicht nur eine definierte Position der Bauteile für ein Luftfahrzeug auf Zug festgelegt werden, sondern auch auf Druck. Mit anderen Worten kann dabei eine einfachere Positionierung der Bauteile für ein Luftfahrzeug bezüglich des Verbindungselementes vorgenommen werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Festlegungsvorrichtung ausgelegt, um die erste Anlagefläche beziehungsweise die zweite Anlagefläche mit Kraft zu beaufschlagen.
Auf diese Weise ist es möglich nicht nur die beiden Teile zueinander zu positionieren, sondern die Bauteile für ein Luftfahrzeug auch einzuklemmen, was beispielsweise bei einem Zwischenlegen einer Dichtung eine erhöhte Abdichtung ermöglicht.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verbindungssystem bereitgestellt, wobei das Verbindungssystem ein zuvor beschriebenes Erfindungselement aufweist und ein zuvor beschriebenes Bauteil für ein Luftfahrzeug, wobei die erste Hinterschneidung des Verbindungselementes mit der Aufdickung des Bauteiles korrespondiert.
Insbesondere wird gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform die erste Hinterschneidung und die Aufdickung derart ausgestaltet, dass zumindest abschnittsweise ein übereinstimmendes Profil der Aufdickung und der ersten Hinterschneidung vorliegt.
Auf diese Weise kann eine optimale Kraftverteilung und Krafteinleitung in das faserverstärkte Kunststoffteil erfolgen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verbindungselement bereitgestellt, bei dem die zweite Anlagefläche und der Rücksprung zumindest abschnittsweise ein übereinstimmendes Profil aufweisen.
Auch auf diese Weise kann eine optimale Krafteinleitung zwischen dem zweiten Teil und dem Bauteil für ein Luftfahrzeug erfolgen. Darüber hinaus können durch eine flächige Auflage Beschädigungen an dem faserverstärkten Kunststoffteil vermieden werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der zweite Teil eine Dicke auf, der einer Tiefe des Rücksprunges entspricht.
Auf diese Weise kann die äußere Fläche des zweiten Teils bündig mit einer zweiten Seite des Bauteils für ein Luftfahrzeug ausgestaltet werden, wobei in der zweiten Seite der Rücksprung vorgesehen ist.
Die einzelnen oben beschriebenen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden durch die Bezugnahme auf die hiernach beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert und verdeutlicht. Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Bauteils für ein Luftfahrzeug.
2 zeigt ein Beispiel eines Bauteils für ein Luftfahrzeug in einer Schnittansicht zur Erläuterung der Erfindung.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verbindungselementes für ein Bauteil für ein Luftfahrzeug in einer Schnittansicht.
4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Verbindungselementes für ein Bauteil für ein Luftfahrzeug in einer Schnittansicht.
5 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen und Beispiele einer Kantenausgestaltung eines Bauteils für ein Luftfahrzeug zur Erläuterung der Erfindung.
6 zeigt unterschiedliche Ausgestaltungen eines Verbindungselementes für ein Bauteil für ein Luftfahrzeug in einer Schnittansicht in Abhängigkeit unterschiedlicher Kantengeometrien eines Bauteils für ein Luftfahrzeug.
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verbindungselementes für ein Luftfahrzeug mit einem Bauteil für ein Luftfahrzeug beziehungsweise ein entsprechendes Verbindungssystem.
8 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines Verbindungssystems mit einem Verbindungselement und einem Bauteil für ein Luftfahrzeug.
1 zeigt eine Schnittansicht eines Bauteils für ein Luftfahrzeug 100. Das Bauteil für ein Luftfahrzeug weist einen Wandbereich 110 mit einer ersten Seite 111 und einer zweiten Seite 112 auf, die der ersten Seite gegenüber liegt. Die in 1 gezeigte Ansicht zeigt im Wesentlichen einen in Randnähe liegenden Bereich des Bauteils für ein Luftfahrzeug. Der Wandbereich 110 weist dabei einen Kantenbereich 120 auf und eine Bauteilkante 130, die das Bauteil seitlich beschränkt. Im Bereich der Kante 120 befinden sich Aufdickungen 121 derart, dass in dem Kantenbereich das Bauteil eine größere Wandstärke aufweist als in dem restlichen Wandbereich, der an den Kantenbereich anschließt und an einer Seite liegt, die von der Bauteilkante abgewandt ist. In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Dicke des Bauteils für ein Luftfahrzeug in x-Richtung angenommen, während die Längsausdehnung des Bauteils in z-Richtung verläuft und die Kante eine Erstreckung in y-Richtung erfährt. Diese Angabe der Koordinaten bezieht sich im Wesentlichen auf sämtliche Figuren. In der in 1 gezeigten Ausführungsform befindet sich im Bereich der Kante ein zylinderförmiger langgestreckter Körper 115, der beispielsweise in Form eines Drahtes ausgestaltet sein kann. Dabei kann die Zylinderform sowohl kreiszylindrisch sein, als auch im Profil eine Tropfenform aufweisen. Insbesondere eine Tropfenform kann dabei einen definierten Übergang vom Kantenbereich in den Wandbereich des Bauteiles bereitstellen, der an den Kantenbereich 120 anschließt. Das Vorsehen eines zylindrischen langgestreckten Elementes 115 im Kantenbereich ermöglicht es, die Fasern 113, die in einem faserverstärkten Bauteil um die Kantengeometrie herum gelegt werden, definiert zu führen, ohne diese im Kantenbereich unbeabsichtigterweise zu zerknicken. Auf diese Weise kann die Integrität der Fasern 113 aufrechterhalten werden. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem die Aufdickung 121 sich nur auf der ersten Seite 111 des Bauteils für ein Luftfahrzeug befindet. Auf der der ersten Seite 111 gegenüberliegenden Seite 112 befindet sich ein Rücksprung 114, der sich in z-Richtung in eine bestimmte Länge erstreckt. Die Tiefe des Rücksprunges ist dabei in x-Richtung verlaufend, und entspricht im Wesentlichen dem Abstand der gedachten Fortsetzung der zweiten Seite, die hier strichliert dargestellt ist gegenüber dem tatsächlichen Verlauf der zweiten Seite. Das langgestreckte zylindrische Element 115 weist hier ein Profil in Form eines Tropfens auf, so dass ein definierter Übergang zwischen dem Kantenbereich 120 und einem daran anschließenden Bereich erhalten werden kann. Der Rücksprung 114 erlaubt die Aufnahme eines entsprechenden Teils eines Verbindungselementes, um eine integere Oberfläche zwischen dem Bauteil für ein Luftfahrzeug und einem Verbindungselement herzustellen, wobei die sich daraus ergebende Oberfläche aus der zweiten Seite 112 und deren strichlierter Fortsetzung ergibt, die idealerweise von dem Verbindungselement nicht überragt wird.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verbindungselementes mit einem ersten Teil 210 und einem zweiten Teil 220, wobei der erste Teil 210 eine erste Anlagefläche 211 und der zweite Teil 220 eine zweite Anlagefläche 221 aufweist. Die beiden Anlageflachen 211 und 221 liegen sich einander gegenüber. Der erste Teil 210 weist eine Hinterschneidung 213 auf, so dass eine entsprechende Aufdickung 121 eines Bauteils für ein Luftfahrzeug hinter der Hinterschneidung 213 zu liegen kommt, so dass der Bereich des Bauteils für ein Luftfahrzeug, der an den Kantenbereich anschließt mit den Anlageflächen 211 und 221 in Kontakt kommt. Mittels einer Festlegungsvorrichtung 230 können der erste Teil und der zweite Teil zueinander positioniert und auch festgelegt werden. Die Festlegungsvorrichtung 230 kann dabei sowohl eine Mutter als auch ein Splint oder eine andere geeignete Vorrichtung sein, um den ersten Teil bezüglich des zweiten Teils zu positionieren und festzulegen. In der in 3 gezeigten Ausführungsform ist auf der gegenüberliegenden Seite der Hinterschneidung 213 eine weitere Hinterschneidung 214 vorgesehen, so dass mit dem in 3 gezeigten Verbindungselement 200 zwei Bauteile für ein Luftfahrzeug miteinander verbunden werden können. Die sich in x-Richtung erstreckende Dicke des zweiten Teiles 220 entspricht dabei im Wesentlichen der Tiefe des Rücksprunges 114, der mit Bezugnahme auf 2 bereits beschrieben wurde.
4 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Erfindung, bei der das Verbindungselement derart ausgelegt ist, dass ein Bauteil für ein Luftfahrzeug mit einer entsprechenden Metallstruktur verbunden werden kann. Dabei ist der erste Teil 210 mit einer Hinterschneidung 213 versehen, so dass sich die beiden Anlageflächen 211 und 221 des ersten Teils 210 beziehungsweise des zweiten Teils 220 gegenüberliegen. Mit einer Festlegungsvorrichtung hier in Form einer Schraube 230 kann dabei der erste Teil gegenüber dem zweiten Teil bewegt und festgelegt werden. Anstelle einer Schraube kann hier selbstverständlich auch ein Splint oder ein Niet verwendet werden, wobei die Schraube eine lösbare Verbindung darstellt. Insbesondere wenn der zweite Teil 220 aus Metall gefertigt ist, kann in diesem Teil unproblematisch ein Gewinde eingeschnitten werden, in das eine Schraube in x-Richtung eingedreht werden kann.
5 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen und Beispiele einer Kantenausgestaltung eines Bauteils für ein Lufffahrzeug.
Das mit A gekennzeichnete Beispiel weist eine Aufdickung 121 auf beiden Seiten des Bauteils für ein Luftfahrzeug auf. Dieses Beispiel weist kein zylindrisches langgestrecktes Element auf, sondern erreicht die Aufdickung beispielsweise durch einen erhöhten Materialeintrag oder eine entsprechende Formung des Kantenbereiches.
Das mit B gekennzeichnete Beispiel weist eine Aufdickung 121 nur in eine Richtung auf, wobei in dieses Beispiel ebenfalls kein langgestrecktes zylindrisches Element in den Kantenbereich eingebracht ist. Bei dem mit B gekennzeichneten Beispiel kann beispielsweise ein Verbindungselement verwendet werden, wie es mit Bezugnahme auf die 3 und 4 beschrieben wurde.
Die mit C bezeichnete Ausführungsform weist eine Aufdickung nur in eine Richtung auf, weist jedoch im Kantenbereich einen langgestreckten zylindrischen Teil 115 auf, der für eine Aufdickung im Kantenbereich sorgt. Ferner ist diese Ausführungsform mit einem Rücksprung 114 versehen, so dass in diesem Rücksprung ein entsprechender Teil eines Verbindungselementes zu liegen kommt.
Das mit D bezeichnete Beispiel weist wiederum eine Aufdickung 121 auf beiden Seiten des Bauteiles für ein Luftfahrzeug auf. Dieses Beispiel weist ein langgestrecktes zylindrisches Element 115 auf, um eine Aufdickung im Kantenbereich zu erreichen.
Die mit A und D bezeichneten Beispiele können ebenfalls durch die mit Bezugnahme auf die 3 und 4 gezeigten Verbindungselemente befestigt werden, jedoch ist es an dieser Stelle sinnvoll, den zweiten Teil 220 ebenfalls mit einer entsprechenden Hinterschneidung zu versehen, so dass die Hinterschneidungen sowohl an dem ersten Teil 210 als auch an dem zweiten Teil 220 vorhanden sind, um die jeweils auf beiden Seiten vorhandenen Aufdickungen 121 aufnehmen zu können.
Das mit E bezeichnete Beispiel weist wiederum eine Aufdickung nur auf einer Seite auf, die jedoch mit einem langgestreckten zylindrischen Element im Kantenbereich versehen ist.
Die mit F bezeichnete Ausführungsform weist eine Aufdickung 121 im Kantenbereich auf, die jedoch durch die Tiefe des Rücksprunges 114 wieder kompensiert wird, derart, dass die Dicke des Bauteils trotz einer vorhandenen Aufdickung 121 über die gesamte Bauteilbreite bis zu der Kante 130 im Wesentlichen konstant ist. Als Aufdickung ist dabei die Überragung der Ebene der Bauteiloberfläche zu verstehen. Auf diese Weise kann sowohl eine sichere Einspannung in das Verbindungselement erreicht werden, als auch eine verhältnismäßig homogene Ausgestaltung der Bauteildicke für ein Luftfahrzeug. Die entsprechenden Einspannmöglichkeiten werden mit Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
6 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen einer Einspannmöglichkeit eines Bauteils für ein Luftfahrzeug in ein Verbindungselement. Dabei zeigt die unter A in 6 gezeigte Ausführungsform die Möglichkeit einer Einspannung von zwei Bauteilen für ein Lufffahrzeug, die jeweils eine Aufdickung nur in eine Richtung aufweisen. Dabei befindet sich die Hinterschneidung 213 auf der einen Seite an dem ersten Teil, während sich die Hinterschneidung 223 auf der anderen Seite an dem zweiten Teil 220 befindet. Auf diese Weise können Bauteile befestigt werden, ohne dass die Bauteile u. U. gedreht werden müssen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn eventuell ein Platz zum Drehen der Bauteile nicht vorhanden ist oder gegebenenfalls Bauteile so ausgestaltet sind, dass sie aufgrund ihrer äußeren Kontur nicht gedreht werden können.
Die unter B der 6 gezeigte Ausführungsform zeigt eine Verbindung mit einem Verbindungselement gemäß 3 sowie Bauteilen für ein Luftfahrzeug gemäß der Ausführung der 5C. Aufgrund des Rücksprunges 214 kann der zweite Teil 220 des Verbindungselementes 200 derart versenkt von dem Rücksprung aufgenommen werden, dass sich eine Oberfläche ergibt, die keine Erhabenheiten aufweist. Dies kann insbesondere Verletzungen vermeiden und Stoßkanten verhindern, die zu einer Zerstörung oder Beschädigung einer Baustruktur eines Luftfahrzeuges führen können.
Die mit C bezeichnete Ausführungsform der 6 zeigt eine Aufnahme eines entsprechenden Bauteiles für ein Luftfahrzeug gemäß einer Kantenausgestaltung der 5F. In dieser Ausführungsform ist der erste Teil 210 wesentlich breiter ausgestaltet als der erste Teil 220, so dass eine Anpassung an die äußere Geometrie des Bauteils für ein Luftfahrzeug erfolgen kann.
Obgleich in den 6A, 6B und 6C sowie in den 7 und 8 gezeigten Anordnungen jeweils Spalte zwischen dem Bauteil für ein Luftfahrzeug und dem entsprechenden Verbindungselement dargestellt sind, sei verstanden, dass diese bei entsprechender Festlegung des ersten Teils bezüglich des zweiten Teils ohne Zwischenräume aneinander anliegen, so dass eine feste Anbindung des ersten Teils und des zweiten Teils zusammen mit dem Bauteil für ein Luftfahrzeug erfolgt.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der der zweite Teil 220 stegförmig ausgestaltet ist, wobei der Steg hier eine Breite aufweist, die geringer ist als der Abstand der beiden Hinterschneidungen 213 beziehungsweise der daraus gebildeten Nuten. Auf diese Weise ist es möglich den stegförmigen Teil 220 hier um etwa 90° zu verdrehen, so dass das Verbindungselement von den Bauteilen für ein Luftfahrzeug entfernt werden kann, ohne das der hier oben dargestellte Bereich für eine Montage beziehungsweise Demontage zugänglich sein muss. In der in 7 gezeigten Ausführungsform ist lediglich ein Bauteil für ein Luftfahrzeug dargestellt, während das andere Teil aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen ist. Selbstverständlich können statt des Bauteils für ein Luftfahrzeug in der hier gezeigten Querschnittsgeometrie auch sämtliche andere Geometrien verwendet werden, ohne dass das Montage- beziehungsweise Demontageprinzip durch die stegförmigen zweiten Teile dadurch beeinträchtigt würde. In der in 7 gezeigten Ausführungsform sind in dem ersten Teil 210 Nuten ausgebildet, die die Aufdickung 121 formschlüssig aufnehmen derart, dass eine flächige Anlage der Aufdickung 121 in der Nut erfolgt. Auf diese Weise kann nicht nur verhindert werden, dass das Bauteil 100 aus dem Verbindungselement nach außen herausrutscht, sondern auch verhindert werden, dass sich der Abstand zweier Bauteile 100 unbeabsichtigterweise verringert, wodurch sich auch eine Veränderung einer gesamten Bauteilstruktur ergeben kann.
8 zeigt eine analoge Ausgestaltung einer Ausführungsform, bei der der erste Teil 210 des Verbindungselementes stegförmig ausgestaltet ist, so dass der hier unten dargestellte Bereich für eine Montage beziehungsweise Demontage nicht zugänglich sein braucht, da der stegförmige erste Teil hier um etwa 90° gedreht werden kann, um diesen dann zusammen mit dem zweiten Teil 220 entfernen zu können, insbesondere wenn der erste Teil 210 durch eine hier nicht dargestellte Schraube gesichert ist.
Es sollte angemerkt werden, dass die Erfindung nicht nur im Luft- und Raumfahrtbereich angewendet werden kann, sondern ebenfalls in anderen Fahrzeugbereichen beziehungsweise anderen Bereichen in denen Bauteile miteinander verbunden werden.
Ferner sei angemerkt, dass der Begriff „umfassend” weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein” und „eine” mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
Bezugszeichenliste

100: Bauteil für ein Luftfahrzeug
110: Wandbereich
111: erste Seite
112: zweite Seite
113: Faser, faserverstärkter Kunststoffbereich
114: Rücksprung
115: Körper, Element
120: Kantenbereich, Kante
121: Aufdickung
130: Bauteilkante, Kante
200: Verbindungselement
210: erster Teil
211: erste Anlagefläche
213: erste Hinterschneidung
214: zweite Hinterschneidung, Rücksprung
220: zweiter Teil
221: zweite Anlagefläche
223: Hinterschneidung
230: Festlegungsvorrichtung, Schraube
x: erste Richtung
y: zweite Richtung

Claims

Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug, mit einem Wandbereich (110), wobei der Wandbereich (110) aufweist: einen Kantenbereich (120) und eine Bauteilkante (130), wobei das Bauteil (100) in dem Kantenbereich (120) eine Aufdickung (121) derart aufweist, dass der Kantenbereich (120) eine größere Wandstärke aufweist als in einem Wandbereich (110), der an den Kantenbereich (120) an einer von der Bauteilkante (130) abgewandten Seite anschließt, wobei der Kantenbereich (120) die Aufdickung auf einer ersten Seite (111) des Wandbereiches (110) aufweist und der Wandbereich (110) in diesem Kantenbereich (120) auf einer der ersten Seite (11) gegenüberliegenden zweiten Seite (112) gegenüber der Aufdickung (121) einen Rücksprung (114) aufweist, wobei sich der Rücksprung (114) bis zu der Bauteilkante (130) erstreckt.
Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei der Wandbereich (110) einen faserverstärkten Kunststoffbereich (113) aufweist, der sich bis an die Bauteilkante (130) erstreckt.
Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Kantenbereich (120) im Bereich der Aufdickung (121) ein langgestrecktes zylindrisches Element (115) aufweist, das sich in Richtung der Bauteilkante (130) erstreckt.
Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug gemäß Anspruch 3, wobei sich das langgestreckte zylindrische Element (115) innerhalb des Kantenbereiches (120) befindet, derart, dass das langgestreckte zylindrische Element (115) Fasern (113) des faserverstärkten Kunststoffbereiches (113) umlaufen.
Verbindungselement (200) für ein Bauteil (100) für ein Luftfahrzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verbindungselement (200) aufweist: einen ersten Teil (210) mit einer ersten Anlagefläche (211), einen zweiten Teil (220) mit einer der ersten Anlagefläche (211) gegenüberliegenden zweiten Anlagefläche (221), eine die Lage des ersten Teils (210) zu dem zweiten Teil (220) festlegende Festlegungsvorrichtung (230), wobei der erste Teil (210) zu dem zweiten Teil (220) in einer ersten Richtung (x) bewegbar und festlegbar ist, wobei der erste Teil (210) in der Anlagefläche (211) eine erste Hinterschneidung (213) aufweist, die sich in eine orthogonal zur ersten Richtung (x) verlaufenden zweiten Richtung (y) erstreckt.
Verbindungselement (200) gemäß Anspruch 5, wobei wenigstens eine von der ersten Anlagefläche (211) und der zweiten Anlagefläche (221) eine zweite Hinterschneidung (214, 223) aufweist, wobei sich die zweite Hinterschneidung (214, 223) parallel zu der ersten Hinterschneidung (213) erstreckt.
Verbindungselement (200) gemäß Anspruch 6, wobei die zweite Hinterschneidung (214) an dem ersten Teil (210) angeordnet ist und wenigstens einer von dem ersten Teil (210) und dem zweiten Teil (220) einen Steg mit einer Breite aufweist, die schmaler ist als der Abstand der ersten Hinterschneidung (213) und der zweiten Hinterschneidung (214).
Verbindungselement (200) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Hinterschneidung (213) ein Profil in Form einer Nut aufweist.
Verbindungselement (200) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Festlegungsvorrichtung (230) ausgelegt ist, um die erste Anlagefläche (211) und/oder die zweite Anlagefläche (221) mit Kraft zu beaufschlagen.
Verbindungssystem mit einem Verbindungselement (200) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9 und einem Bauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Hinterschneidung (213) des Verbindungselementes (200) mit der Aufdickung (121) des Bauteiles (100) korrespondiert.
Verbindungsystem gemäß Anspruch 10, wobei die erste Hinterschneidung (213) und die Aufdickung (121) zumindest abschnittsweise ein übereinstimmendes Profil aufweisen.
Verbindungselement (200) gemäß einem der Ansprüche 10 und 11, wobei die zweite Anlagefläche (221) und der Rücksprung (213) zumindest abschnittsweise ein übereinstimmendes Profil aufweisen.
Verbindungselement (200) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der zweite Teil (220) eine Dicke aufweist, die einer Tiefe des Rücksprunges (213) entspricht.