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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine Klappenanordnung und ein Flugzeug mit mindestens einer Klappenanordnung.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Zum Steuern eines Flugzeugs werden üblicherweise Ruder- bzw. Klappenanordnungen eingesetzt, die insbesondere an Hinterkanten von Tragflügelhälften oder Leitwerken angeordnet werden. Die Befestigung schwenkbarer Klappen ist auf unterschiedliche Arten möglich. Relativ kleine Klappen können etwa über eine Scharnieranordnung mit zwei Gelenkpunkten an einem Basiskörper aufgehängt werden, um die Einleitung von Kräften zwischen der Klappe und dem betreffenden Basiskörper zu gewährleisten. Bei der Verwendung relativ schlanker und langer Klappen ist indes erforderlich, eine Scharnieranordnung mit mehr als nur zwei Gelenkpunkten einzusetzen, die entlang einer gemeinsamen Scharnierlinie voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Der Basiskörper, der die bewegbare Klappe trägt, kann für sich genommen mechanisch als eingespannter und statisch bestimmt gelagerter Träger angesehen werden. Durch die Befestigung einer bewegbaren Klappe an dem Basiskörper mit Hilfe einer Scharnieranordnung wird das Gesamtsystem jedoch statisch überbestimmt. Dies führt insbesondere bei der Einwirkung äußerer Kräfte, beispielsweise Luft- oder Trägheitskräfte, dazu, dass zwischen dem Basiskörper und der Klappe Zwangskräfte auftreten. Nimmt der Basiskörper unter Belastung eine Biegelinie ein, die aus einer elastischen Verformung resultiert, muss sich die Klappe hieran anpassen und umgekehrt. Dies führt zu deutlichen Zwangskräften insbesondere dann, wenn die Klappe relativ zu dem Basiskörper eine ausgelenkte Position einnimmt.
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DE 10 346 982 A1 offenbart eine Tragwerk-Profilstruktur eines Flugzeugs, bei dem Sicken in einer bewegbar gelagerten Klappe ausgeformt sind, die zu einer elastischen Verformbarkeit der Klappe führen, um verformungsinduzierte Zwangskräfte zu verringern.
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DE 10 2006 030 315 A1 offenbart ein Hochauftriebssystem am Tragflügel eines Flugzeugs, bei dem an mindestens einer zum Bewegen einer Klappe erforderlichen Antriebsstation ein elastisches Element zur Kompensation von Relativbewegungen in Flügelsehnenrichtung vorgesehen ist, um Zwangskräfte zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Klappenanordnung aufweisend einen Basiskörper, eine Scharnieranordnung und eine mit Hilfe der Scharnieranordnung an dem Basiskörper bewegbar gelagerte Klappe vorzuschlagen, bei dem Zwangskräfte zwischen der Klappe und dem Basiskörper möglichst eliminiert werden.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klappenanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
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Eine Klappenanordnung weist einen Basiskörper, eine Scharnieranordnung und eine mit Hilfe der Scharnieranordnung an dem Basiskörper bewegbar gelagerte Klappe auf, wobei die Scharnieranordnung mindestens drei voneinander beabstandete und auf einer gemeinsamen Scharnierlinie angeordnete Lagerpunkte besitzt, wobei zwei Lagerpunkte fest mit dem Basiskörper und der Klappe verbunden sind und wobei die übrigen Lagerpunkte jeweils eine lokale Bewegung zwischen dem Basiskörper und der Klappe in mindestens eine erste Raumrichtung senkrecht zu der Scharnierlinie zulassen.
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Der Basiskörper kann ein struktureller Teil eines Fahrzeugs und insbesondere eines Flugzeugs sein, der etwa einseitig fest an einer Rumpfstruktur angeordnet ist und die bewegbare Klappe trägt. Es kommt für das Verständnis und den Schutzumfang nicht darauf an, um welche Art des Basiskörpers es sich handelt. Beispielhaft könnte es ein Leitwerkskörper eines Flugzeugs sein.
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Die Scharnieranordnung kann in einem einfachen Fall aus einer Anordnung von Gelenkgabeln mit in die Gelenkgabeln einführbaren Scharnierbeschlägen und zur Fixierung einbringbaren Bolzen ausgebildet sein, die in vorbestimmten Abständen zueinander an dem Basiskörper bzw. der Klappe verteilt sind. Die Scharnierlinie kann demgemäß als Verlängerung einer gedachten Verbindungslinie durch sämtliche Bohrungen der Gelenkgabeln oder der Scharnierbeschlägen gedacht werden, in denen die Bolzen anzuordnen sind. Die Scharnierlinie ist bei fehlender Belastung der Klappenanordnung eine Gerade. In der Praxis befinden sich häufig die Gelenkgabeln an dem Basiskörper und die Scharnierbeschläge an der bewegbaren Klappe, etwa an voneinander beabstandeten Ruderholmen, falls die Klappe mit Hilfe von Holmen und einer darauf angebrachten Beplankung ausgestaltet ist. Die Abstände der einzelnen Lagerpunkte und die Abstände der Ruderholme sind dabei aufeinander abgestimmt.
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Die Zwangskräfte zwischen der bewegbar gelagerten Klappe und dem Basiskörper entstehen dann, wenn eine äußere Last auf die Klappenanordnung einwirkt, so dass eine elastische Verformung des Basiskörpers und/oder der Klappe eintritt. Das Problem lässt sich mit zwei in einem schmalen Bereich überlappenden und entlang ihrer Längsseite gewölbten Papierblättern veranschaulichen. Wird versucht, eines der Papierblätter gegenüber dem anderen Papierblatt um einen Winkel zu einer Querrichtung anzustellen, können sich deren zueinander gewandte Kanten aufgrund der Wölbung nur an zwei Punkten zur Deckung bringen lassen.
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In Analogie dazu kann also durch Beschränken der festen Verbindung zu dem Basiskörper und der Klappe auf zwei Lagerpunkte erreicht werden, dass aus einem statisch überbestimmten System ein statisch bestimmtes System geschaffen wird und belastungsinduzierte Verformungen auch bei verschwenkter Klappe ausgeglichen werden können. Die Bewegbarkeit der lokalen Verbindung zwischen der Klappe, den übrigen Lagerpunkten und dem Basiskörper führt dazu, dass – bis auf ein Minimum – keine Zwangskräfte in dem jeweils anderen Körper entstehen.
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Die Maßnahme kann hierbei alle Lagerpunkte umfassen, die nicht zu den zwei Lagerpunkten gehören, die fest mit der Klappe und dem Basiskörper verbunden sind. Die zusätzlichen Freiheitsgrade können demnach weitestgehend die Zwangskräfte eliminieren, so dass die Klappe zwar in Querrichtung der Verformung des Basiskörpers folgen muss, die sehr hohen Spannungen in Längsrichtung aber vermieden werden. Es ist weiterhin damit zu rechnen, dass die Klappe im Vergleich zu bekannten Klappenanordnungen im Stand der Technik etwas geringer verformt wird.
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Durch die erfindungsgemäße Konstruktion können durch Reduktion der Zwangskräfte die Spannungen in Schalenbauteilen einer Klappe deutlich, etwa um zwei Drittel oder mehr, reduziert werden. Die reduzierten Zwangskräfte bedeuten im Gegenzug auch eine deutliche Reduktion der auftretenden Lasten am Basiskörper. Weiterhin werden auf Knickung belastete Ruderlagergabeln am Basiskörper erheblich entlastet. Damit gehen deutliche Gewichtseinsparungen einher, was die Effizienz des Flugzeugs erhöht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform verläuft die erste Raumrichtung parallel zu einer ersten Haupterstreckungsrichtung der Klappe. Ist der Basiskörper ein eher flaches Bauteil, an dem sich ein eher flaches Bauteil als Klappe anschließt, könnte eine Haupterstreckungsrichtung senkrecht zu der Scharnierlinie entlang der Ebene der Klappe verlaufen. Damit ist in dem Basiskörper kaum Schwenk- oder Bewegungsraum notwendig, da der betreffende Lagerpunkt dennoch fest an oder in dem Basiskörper integrierbar ist. Eine Bewegbarkeit relativ zu dem Lagerpunkt ist dann durch eine entsprechende, längenveränderliche bzw. axial verschiebbare Befestigung der Klappe möglich.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform verläuft die erste Raumrichtung parallel zu einer ersten Haupterstreckungsrichtung des Basiskörpers. Damit ist die Bewegbarkeit senkrecht zu der Scharnierlinie entlang der Ebene des Basiskörpers gegeben. Dies kann durch eine längenveränderliche bzw. axial verschiebbare Befestigung des Gelenkpunktes in dem Basiskörper, etwa durch eine axial geführte Scharniergabel oder dergleichen, möglich. Die Befestigung der Klappe kann weiterhin fest an dem betreffenden Lagerpunkt ausgeführt sein, während allerdings auch eine axial bewegbare Befestigung denkbar wäre.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zwei festen Lagerpunkte äußere Lagerpunkte, die mindestens einen inneren Lagerpunkt umschließen. Dies kann sich bei kürzeren Klappenanordnungen mit einem besonders starren Basiskörper anbieten.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens einer der zwei festen Lagerpunkte kein äußerer Lagerpunkt. Dies ist insbesondere bei längeren Klappenanordnungen aufgrund der geringstmöglichen Formabweichung zwischen der Klappe und dem Basiskörper von Vorteil, bei denen über die Länge gesehen ausgeprägte belastungsinduzierte Bewegungen auftreten können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Scharnieranordnung äußere Lagerpunkte auf, die jeweils um mindestens 15% der Gesamtbreite des Basiskörpers von einem nächstgelegenen äußeren Ende des Basiskörpers beabstandet sind. Bevorzugt sind die äußeren Lagerpunkte jeweils um mindestens 25% der Gesamtbreite des Basiskörpers von einem nächstgelegenen äußeren Ende des Basiskörpers beabstandet. Damit können möglichst geringe Formabweichungen realisiert werden, die keine übermäßige Eigendynamik der Relativbewegung der Klappe entstehen lässt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die zwei festen Lagerpunkte zueinander benachbart. Besonders dann, wenn die zwei festen Lagerpunkte nicht die äußeren Lagerpunkte sind, kann damit eine übermäßige Formabweichung zwischen der Klappe und dem Basiskörper vermieden werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die losen Lagerpunkte mit Hilfe einer Linearführung mit der Klappe verbunden, wobei die Linearführung weitgehend parallel zu einer Erstreckungsebene der Klappe verläuft. Die Linearführung erlaubt eine sehr präzise Vorgabe der möglichen Bewegungsrichtung eines Verbindungspunkts an der Klappe mit dem betreffenden Gelenkpunkt.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform sind die losen Lagerpunkte mit Hilfe einer Linearführung mit dem Basiskörper verbunden, wobei die Linearführung weitgehend parallel zu einer Erstreckungsebene des Basiskörpers verläuft. Die Linearführung erlaubt damit eine exakte lokale Führung an dem Basiskörper.
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Zur besonders wartungsarmen und zuverlässigen Ausgestaltung der Linearführung kann diese in einer vorteilhaften Ausführungsform als Gleitführung mit einer Gleitbuchse und einem Gleitkörper ausgeführt sein. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Gleitbuchse oder der Gleitkörper an dem betreffenden Lagerpunkt befestigt ist. Es könnte sich jedoch anbieten, das Bauteil mit dem größeren Trägheitsmoment an dem Lagerpunkt anzuordnen.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform kann die Linearführung als ein lineares Wälzlager ausgeführt sein, welches besonders reibungsarm und weiterhin in einem großen Temperaturbereich einsetzbar ist.
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In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist die Linearführung als eine Parallelogrammführung ausgeführt, mit der insbesondere die Klappe eine verschiebbare Verbindung zu Lagerpunkten eingehen kann. Eine Parallelogrammführung ist als ein Mechanismus mit in Form eines Parallelogramms gelenkig miteinander verbundenen Stäben zu verstehen, der eine näherungsweise geradlinige Bewegung auch bei Belastung in einem gleichbleibenden Neigungswinkel erlaubt.
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In einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform sind die Lagerpunkte jeweils mit einem in der Klappe angeordneten Holm verbunden. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung in einem Flugzeug werden üblicherweise Leichtbauverfahren eingesetzt, bei denen Klappen aus Holmen und darauf angeordneten flächigen Begrenzungsbauteilen bestehen. Eine Krafteinleitung ist daher insbesondere an den Holmen vorgesehen. Die Verbindung kann durch Nieten, Verschrauben, Kleben, Schweißen oder Laminieren gewährleistet werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Klappe eine erste Schale und eine zweite Schale auf, die als Beplankung oder als eigenständiger Körper die eigentliche Grundform des Basiskörpers definieren. Mindestens eine der ersten Schale und der zweiten Schale weist mindestens eine Unterbrechung auf. Die Unterbrechung bezieht sich auf die Ausführung eines Bereichs mit unstetigen Materialeigenschaften, um eine gewisse Elastizität der Klappe zu begünstigen. Aufgrund der Formänderung einer Klappenanordnung bei Einwirkung äußerer Lasten kann durch derartige Unterbrechungen eine gewünschte Knickweise bzw. Knicklinie begünstigt werden, so dass die Position der bewegbaren Lagerpunkte optimal durch eine eintretende Formänderung der Klappe Berücksichtigung finden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die mindestens eine Unterbrechung als eine elastisch federnde Umformung ausgeführt. Damit kann einerseits eine Kontinuität des Materials gewährleistet werden, die thermische Verspannungen in der Klappe vermeiden kann, andererseits eine gewisse Elastizität begünstigt.
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Die elastisch federnde Umformung kann dabei aus einer Gruppe von Umformungen ausgewählt werden, wobei die Gruppe eine Auswölbung, eine Einwölbung, eine Sicke, einen Knick oder jeweils eine Mehrzahl hiervon aufweist. Eine Auswölbung ist dabei als eine beulenartige Wölbung zu betrachten, die auswärts gerichtet ist und sich mehr als die Höhe benachbarter Flächen erstreckt. Eine Einwölbung hingegen ist eine dellenartige Wölbung, die einwärts gerichtet ist und sich weniger als die Höhe benachbarter Flächen erstreckt. Bei der Realisierung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung an ein Flugzeug ist jedoch stets zu berücksichtigen, dass die jeweilige Umformung die aerodynamischen Eigenschaften der Klappenanordnung möglichst nicht beeinflusst, um eine ausreichende aerodynamische Qualität gewährleisten zu können.
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In einer ebenso vorteilhaften Ausführungsform kann die mindestens eine Unterbrechung als eine Materialunstetigkeit ausgeführt sein. Dies bedeutet, dass sich in der mindestens einen Unterbrechung kein durchgehend gleichartiges Material oder kein durchgehendes Material mit einer konstanten Dicke befindet. Stattdessen kann die mindestens eine Unterbrechung ein Spalt sein, der mit einer Gleitdichtung verschlossen ist, um die Klappenoberfläche vollständig geschlossen zu halten. Andererseits kann ein Ersatz des Schalenmaterials durch ein anderes, elastischeres Material erfolgen, wie z. B. durch Gummi, Kautschuk, Silikon oder andere geeignete Kunststoffe oder elastischere Metalle. Ein ausreichender Bereich des Schalenmaterials könnte dadurch derart elastisch ausgestaltet werden, dass eventuell verbliebene restliche Zwangskräfte vermieden werden. Da die Verformungsneigung durch deutliche Reduktion der Zwangskräfte verringert wird, ist mit einer relativ geringen Relativbewegung der unterbrochenen Klappenoberflächenteile zu rechnen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Basiskörper als ein Leitwerkskörper eines Flugzeugs und die Klappe als ein Ruder ausgeführt. Ein Leitwerkskörper könnte beispielsweise ein Seitenleitwerkskörper sein, der üblicherweise aus einem starren Leitwerksholm mit einer daran angeordneten Beplankung ausgeführt ist. Das Ruder ist als ein ein- oder mehrteiliges Seitenruder ausgeführt, wobei bei einer mehrteiligen Ausführung des Seitenruders jedes der Seitenruderteile eine Scharnieranordnung mit mehr als zwei Lagerpunkten aufweisen könnte, wobei die zwischen den äußeren Lagerpunkten angeordneten Lagerpunkte im Sinne der Erfindung bewegbar sein können. Gleichermaßen kann sich die Ausführung auch auf ein Höhenleitwerk beziehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist an der Klappe mindestens ein Dichtelement angeordnet, das sich zu dem Basiskörper erstreckt und sich in oder relativ zu dem Basiskörper verschieben lässt. Das Dichtelement verbessert die aerodynamische Qualität der Klappenanordnung, da eine Beeinflussung der Umströmung der Klappenanordnung durch Schlitz- oder Spaltströmung weitgehend vermieden wird. Weiterhin werden Lackschäden auf den Klappen- bzw. Rudernasenteilen vermieden. Aufgrund der bewegbaren Verbindung zwischen den Lagerpunkten, die zwischen den äußeren Lagerpunkten angeordnet sind und der Klappe, ist ein ausreichender Bewegungsraum für das mindestens eine Dichtelement vorzusehen. Zur sicheren Abdeckung der Spalte kann das Dichtelement elastisch ausgeführt und/oder federbelastet sein.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Flugzeug mit einem Flugzeugrumpf und mindestens einer Klappenanordnung gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Der Basiskörper kann dabei sowohl ein Leitwerksträger sein als auch eine Tragflügelhälfte, die an dem Flugzeugrumpf befestigt sind. Die Klappe kann demgemäß sowohl ein Ruder als auch ein Vorflügel oder eine Hochauftriebsklappe sein.
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Die Verwendung der Klappenanordnung beschränkt sich dabei nicht auf eine Hinterkante eines Basiskörpers, sondern kann ebenso auch an einer Vorderkante des Basiskörpers verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Klappenanordnung.
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2 zeigt eine Klappenanordnung mit zwei äußeren Lagerpunkten und einem dazwischen liegenden dritten Lagerpunkt, wobei zwei Lagerpunkte fest sind, in einer schematischen, dreidimensionalen Ansicht.
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3 zeigt die Klappenanordnung aus 2 in einer schematischen Draufsicht.
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4 zeigt als Variante eine Parallelogrammführung.
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5 zeigt die Integration mindestens eines Dichtelements zwischen Ruder und Basiskörper.
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DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung das Grundprinzip der Erfindung. Ein Basiskörper 2 ist mit einer Scharnieranordnung 4 ausgestattet, über die eine Klappe 6 bewegbar an dem Basiskörper 2 gelagert ist. Die Scharnieranordnung 4 weist mehrere Lagerpunkte 8a bis 8d auf, die voneinander beabstandet und auf einer gemeinsamen Scharnierlinie 10 angeordnet sind. Die Darstellung könnte beispielsweise ein Seitenleitwerk zeigen, wobei der Basiskörper 2 ein Leitwerkskörper ist, der mit einem Ende starr an einem Flugzeugrumpf befestigt ist. Durch Einwirkung äußerer, aerodynamischer Lasten erfolgt eine elastische Verformung des Basiskörpers 2, wie anhand der verformten Längsachse 12 ersichtlich ist.
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Durch die Verwendung von beispielhaft vier Lagerpunkten 8a bis 8d wäre die Klappe 6 bei durchgängig starrer Verbindung zu allen Lagerpunkten 8a bis 8d zwangsgeführt. Dadurch würde sich die Klappe 6 derart verformen müssen, dass sowohl die Biegelinie des Basiskörpers 2 als auch die Ansteuerung durch einen Aktuator zum Erreichen eines Klappenwinkels α gewährleistet wird. Die hieraus resultierenden notwendigen starken Zwangskräfte können die Klappenanordnung strukturell schädigen oder sie sind zwangsläufig deutlich konservativer strukturell ausgelegt, als für ihre eigentliche Funktion überhaupt notwendig wäre.
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Die Kernidee der Erfindung liegt darin, die Verbindung von nur zwei der vier Lagerpunkte 8a bis 8d zu der Klappe 6 und dem Basiskörper 2 fest auszugestalten und an den übrigen Lagerpunkten eine Bewegbarkeit zu der Klappe 6 oder zu dem Basiskörper 2 vorzusehen. Die Bewegbarkeit könnte in Form einer Linearführung gewährleistet werden, die eine Bewegung senkrecht zu der Scharnierlinie 10 erlaubt.
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Die lineare Bewegbarkeit könnte parallel zu einer Haupterstreckungsachse 14 der Klappe 6 realisiert werden, so dass eine lokale Bewegung der Klappe 6 zu den losen Lagerpunkten, beispielhaft die äußeren Lagerpunkte 8a und 8d, in einer Richtung parallel zu der Erstreckungsebene der Klappe 6 erlaubt wird. Durch die Linearführung auf dieser Ebene kann eine geringe Dicke des Basiskörpers 2 realisiert werden, da kein Bewegungs- oder Schwenkraum außerhalb der Erstreckungsebene notwendig ist.
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Alternativ, wie mit den gestrichelten Pfeilen an den äußeren Lagerpunkten 8a und 8d gekennzeichnet, kann auch eine lokale Bewegbarkeit des Basiskörpers 2 relativ zu den Lagerpunkten 8a und 8d hervorgerufen werden, die parallel zu einer Haupterstreckungsachse 15 des Basiskörpers 2 verläuft. Diese Bewegbarkeit kann ebenso durch eine Linearführung erreicht werden, was die Notwendigkeit eines Schwenkraums im Innern des Basiskörpers 2 vermeidet.
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2a zeigt die zur Verdeutlichung etwas übertrieben verformt dargestellte Klappenanordnung aus 1, wobei zwei innenliegende und nicht gekennzeichnete Lagerpunkte fest sowohl mit dem Basiskörper 2 als auch mit der Klappe verbunden sind. Der mit einem gestrichelten Kreis und der Schnittbezeichnung „A” gekennzeichnete Lagerpunkt 16 ist lose und erlaubt eine lokale Relativbewegung des Basiskörpers 2 oder der Klappe 6. Der Schnitt wird jeweils in 2b und 2c dargestellt, wobei es 2b die Relativbewegung zu der Klappe 6 und 2c die Relativbewegung zu dem Basiskörper 2 zeigt. Bei der Darstellung kommt es indes nicht auf die genaue Ausführung der Verbindung zwischen dem Lagerpunkt 16 und der Klappe 6 an, sondern auf die generelle Funktionsweise. Selbstverständlich kann auch eine lineare Führung sowohl zwischen einem betreffenden Lagerpunkt 16 und dem Basiskörper 2 als auch zwischen dem Lagerpunkt 16 und der Klappe 6 realisiert werden.
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Der Lagerpunkt 16 ist exemplarisch mit einem Bolzen 18 ausgerüstet, der einen Ruderbeschlag 20 mit einer Ruderlagergabel 22 schwenkbar verbindet. Die Ruderlagergabel 22 ist dabei beispielsweise an dem Basiskörper 6 befestigt, während der Ruderlagerbeschlag 20 an einem Holm 24 der Klappe 6 befestigt ist. Es wird eine gleiche Belastungssituation wie in 1 dargestellt, bei der der Basiskörper 2 elastisch verformt ist und die Klappe 6 um einen Winkel α zu dem Basiskörper 2 ausgeschlagen ist. Durch die Verformung und den Ausschlag der Klappe 6 kann, wie eingangs mit den gewölbten Papierblättern erläutert, lediglich an zwei Punkten eine vollständige Deckung zwischen Klappe 6 und Basiskörper 2 erreicht werden. Dies ist etwa an innenliegenden Lagerpunkten der Fall, so dass zum weitgehenden Verhindern von Zwangskräften in dem exemplarisch außenliegenden Lagerpunkt 16 der Verbindung zu dem Ruderholm 24 bzw. dem Basiskörper 2 eine lineare Bewegbarkeit relativ zu der Scharnierachse 12 mit Hilfe einer Linearführung 26 erlaubt wird.
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Die Linearführung 26 kann insbesondere eine Gleitbuchse 28 und einen Gleitkörper 30 aufweisen. Hierzu könnte der Ruderbeschlag 20 selbst eine Gleitbuchse 28 ausformen oder beinhalten, während an dem Ruderholm 24 der Gleitkörper 30 angeordnet oder ausgeformt sein kann, der verschiebbar in der Gleitbuchse 28 gelagert ist.
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Um zu verhindern, dass der Gleitkörper 30 aus der Gleitbuchse 28 herausrutscht ist es sinnvoll, Endanschläge oder Führungskörper 29 einzusetzen, wie in der Draufsicht in 2b angedeutet. Der Führungskörper 29 könnte in einem Schlitz 31 des Ruderbeschlags 20 mit vordefinierten Abmessungen verlaufen, so dass weder ein zu tiefes Eintauchen noch ein Herausrutschen möglich ist. Der Führungskörper 29 ist beispielhaft nach Zusammensetzen der Linearführung 26 eingeschraubt.
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Selbstverständlich ist der Führungskörper lediglich ein Beispiel für jegliche anderen Anschläge oder ähnlichen Mittel.
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2c demonstriert die umgekehrte Anordnung wie in 2b, bei der die Verbindung zwischen dem Basiskörper 2 und dem Lagerpunkt 16 linear bewegbar ist. Hierzu ist die Ruderlagergabel 22 mit einer Linearführung 33 ausgerüstet, die ebenfalls einen Gleitkörper 30 und eine Gleitbuchse 28 aufweist.
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In einer alternativen Ausführungsform gemäß 2d kann statt einer Gleitführung auch eine Parallelogrammführung 32 mit parallel zueinander angeordneten Stäben 35 eingesetzt werden, die sich zwischen dem Ruderholm 24 und der Ruderlagergabel 22 erstreckt. Damit kann eine winkeltreue Auslenkung bei gleichzeitig axialer Bewegbarkeit realisiert werden.
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3 zeigt Dichtelemente 34, die sich zwischen der Klappe 6 und dem Basiskörper 2 erstrecken. Durch die Bewegbarkeit der Klappe 6 sollten die Dichtelemente 34 derart dimensioniert werden, dass stets Spalte 36 zwischen dem Basiskörper 2 und der Klappe 6 verschlossen werden. Die Dichtelemente 32 überdecken bevorzugt die Spalte 36 und lassen sich bei der Bewegung der Klappe 6 relativ zu dem Basiskörper 2 verschieben. Ist an dem gezeigten exemplarischen Lagerpunkt 16 eine lineare Bewegbarkeit zu der Klappe 2 erforderlich, sollten die Dichtelemente 34 so dimensioniert sein, dass bei maximaler Last auf den Basiskörper 2 und maximalem Ausschlag α der Klappe 6 kein Spalt 36 offensteht.
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4 zeigt weiterhin exemplarisch Unterbrechungen 38 in der Klappe 6, die als Materialunstetigkeit in Form eines lokalen Materialersatzes, einer Umformung oder eines Spalts in dem Material nebst einer Gleitdichtung zum Abdichten der Klappenoberfläche ausgebildet ist. Damit können eventuelle, trotz der Integration von Loslagern noch verbleibende Zwangskräfte durch gezielte Elastizitätserhöhung vermieden werden.
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Schließlich zeigt 5 ein exemplarisches Flugzeug 40, das mit einer erfindungsgemäßen Klappenanordnung an einem Seitenleitwerk 42 ausgerüstet ist. Der Basiskörper 2 wird dabei als Seitenleitwerkskörper ausgeführt, die Klappe 6 als Seitenruder.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein” oder „eine” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10346982 A1 [0004]
- DE 102006030315 A1 [0005]
