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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere zum zerspanungsfreien, toleranzkompensierenden Zusammenbau von Bauteilen, ein Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere zum Durchführen eines derartigen Verfahrens, und eine Hohlstruktur wie zum Beispiel einen Flügelkasten.
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Flügelkästen bei modernen Flugzeugen werden häufig in Faserverbundbauweise, gewöhnlich in CFK-Bauweise, hergestellt. Die Flügelkästen sind Hohlstrukturen, die durch sich in Längsrichtung erstreckende Längsversteifungen bzw. Stringer und sich in Querrichtung erstreckende Querversteifungen bzw. Rippen versteift sind. Hergestellt werden die Flügelkästen herkömmlicherweise aus einem U-förmigen Profil und einem mit dem U-förmigen Profil verbundenen Flächengebilde. Das U-förmige Profil ist stirnseitig und an seiner Ober- oder Unterseite geöffnet und wird durch das Flächengebilde an seiner geöffneten Ober- oder Unterseite verschlossen. Das Flächengebilde dient quasi als Deckel des Flügelkastens. An den Rippen des U-förmigen Profils sind im Bereich der offenen Ober- oder Unterseite sogenannte Clips bzw. abgewinkelte Beschläge angenietet, die beim Schließen des U-förmigen Profils mit ihren Füßen fest mit dem Flächengebilde verbunden werden. Hierzu werden in dem Flächengebilde und in den Füßen Bohrungen eingebracht, in die dann Niete eingesetzt werden. Ein Ausgleich von Bauteiltoleranzen kann über Zwischenlagen erfolgen, die in entsprechender Dicke und Anzahl zwischen den Füßen und den Flächengebilde angeordnet werden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden von Bauteilen zu schaffen, das einen Verzicht auf Zwischenlagen ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen und insbesondere zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine hochbelastbare Hohlstruktur zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verbindungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch eine Hohlstruktur mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verbinden von Bauteilen wird zuerst zumindest eine sich in eine erste Richtung erstreckende Führung an dem einen Bauteil und zumindest eine Führung an dem anderen Bauteil vorgesehen, die sich in eine zweite Richtung quer zur ersten Richtung erstreckt. Dann werden zumindest zwei zusammenwirkende Ausgleichselemente an jeweils einer Führung positioniert, wobei zwischen den Ausgleichselementen und den Führungen ein Formschluss gebildet wird. Anschließend werden die Bauteile in eine Soll-Position zueinander gebracht. Danach werden die Ausgleichselemente entlang ihrer jeweiligen Führung bewegt, bis sie sich in einer Verbindungsposition befinden. Anschließend werden die zueinander ausgerichteten Ausgleichselemente durch Einschieben zumindest eines Verbindungselements zwischen ihnen in eine dritte Richtung miteinander verbunden, die schräg zur ersten und zweiten Richtung verläuft.
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Das Verfahren ermöglicht die Verbindung von Bauteilen in einer exakten Soll-Position zueinander. Die Bauteile können spannungs- und verzerrungsfrei miteinander verbunden werden. Durch die Ausgleichselemente, die Führungen und die Verbindungselemente wird ein dreiachsiger Toleranzausgleich geschaffen, der den Verzicht auf beispielsweise Zwischenlagen zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen ermöglicht. Durch den Formschluss wird zum einen eine mechanische Verbindung zwischen den Ausgleichselementen und den Führungen erreicht und zum anderen die Montage vereinfacht, da die Ausgleichselemente nicht von den Führungen abfallen können.
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Insbesondere dann, wenn die Bauteile Faserverbundbauteil sind, ist es vorteilhaft, wenn die Führungen einstückig mit den Bauteilen ausgebildet werden. Die Führungen werden zusammen mit den Bauteilen hergestellt und bilden so integrale Abschnitte der Bauteile, wodurch eine nachträgliche Anbindung der Führungen an den Bauteilen beispielsweise mittels Nieten entfällt. Durch den Wegfall von Nietbohrungen wird zum einen die Fertigung der Bauteile vereinfacht und zum anderen eine Schwächung der Bauteile und der Führungen durch bspw. Lochleibung verhindert.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Führungen getrennt von den Bauteilen hergestellt und dann nach der Herstellung der Bauteile stoffschlüssig an diesen angebunden. Dies kann beispielsweise mittels Klebens oder einer verklebten Klettverbindung erfolgen. Der Stoffschluss ermöglicht dabei insbesondere eine spanlose Befestigung der Führungen an den Bauteilen.
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Bevorzugterweise werden die Ausgleichselemente in einer beliebigen Verschiebeposition an den Führungen angeordnet. Hierdurch sind die Ausgleichselemente stufenlos entlang den Führungen verschiebbar, was einen sehr exakten Toleranzausgleich ermöglicht.
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Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel werden die Ausgleichselemente in ihren Verschiebepositionen an den Führungen verrastet. Die Führungen sind quasi als Rastschienen ausgebildet, wodurch einzelne Verschiebepositionen vorgegeben sind.
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Bevorzugterweise werden die Verbindungselemente stoffschlüssig, insbesondere mittels Klebens, mit zumindest einem der Ausgleichselemente verbunden. Hierdurch werden die Verbindungselemente in ihren Endposition lagefixiert.
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Zur Sicherung der Position der Bauteile zueinander ist es vorteilhaft, wenn die Ausgleichselemente in ihren Verbindungspositionen mit den Führungen stoffschlüssig verbunden werden.
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Um Belastungen, die auf die gefügten Bauteil wirken, nicht bzw. nahezu nicht in die Führungen einzuleiten, können die Ausgleichselemente in den Verbindungspositionen flächig in Anlage mit den Bauteilen und/oder flächig in Anlage miteinander gebracht werden, so dass sich die Ausgleichselemente auf den Bauteilen je nach Belastrichtung unmittelbar abstützen. Hierdurch können die Belastungen quasi um die Führungen herum geführt werden. Die Führungen können entsprechend ihren Führungsaufgaben dimensioniert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, hat Führungen zum Ausbilden bzw. Integrieren bzw. Anbinden an den Bauteilen, korrespondierende Ausgleichselemente zum Positionieren an den Führungen und zumindest ein Verbindungselement zum Verbinden der Ausgleichselemente. Die Ausgleichselemente haben Aufnahmen zum formschlüssigen Zusammenwirken mit jeweils einer der Führungen und dem zumindest einem Verbindungselement, wobei die Aufnahmen eines Ausgleichselements in unterschiedliche Richtungen weisen.
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Ein derartiges Verbindungssystem ermöglicht einen dreiachsigen Toleranzausgleich. Insbesondere dann, wenn die Führungen integral mit den Bauteilen ausgebildet sind, können die Bauteile spanfrei und insbesondere verzerrungsfrei gefügt werden. Das Verbindungssystem ermöglicht zudem den Ausgleich von Toleranzen über einen großen Bereich, da aufgrund der Führungen die Ausgleichselemente über einen großen Bereich verschoben werden können.
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Eine erfindungsgemäße Hohlstruktur weist eine Vielzahl von den erfindungsgemäßen Verbindungssystemen auf. Eine derartige Hohlstruktur ist spannungsfrei bzw. verzerrungsfrei und zeichnet sich somit durch eine hohe Belastbarkeit und hohe Lebensdauer aus. Insbesondere dann, wenn die Hohlstruktur ein Faserverbundbauteil ist, sind keine Nieten zum Verbinden der Bauteile notwendig, was sich positiv auf die Stabilität der Hohlstruktur aufgrund von wegfallender Materialschwächung durch zum Beispiel Lochleibung auswirkt. Eine beispielhafte Hohlstruktur ist ein Flügelkasten eines Flugzeugs. Ein derartiger Flügelkasten ist ein geschlossener Raum, der über ein Mannloch erreichbar ist und der mit einem Deckel verklebt wird, dessen Deckel eine festgeschriebene Außenkontur hat. Durch das Mannloch ist Zugänglichkeit zum Verbindungssystem gegeben, so dass Toleranzen zwischen den Bauteilen ausgeglichen werden können.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine erste Prinzipskizze der Erfindung,
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2 eine zweite Prinzipskizze der Erfindung, und
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3 eine perspektivische Darstellung eines in den 1 und 2 angedeuteten erfindungsgemäßen Verbindungssystems.
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In 1 ist eine erste Prinzipskizze der Erfindung gezeigt. Die Erfindung dient zum Verbinden von zwei Bauteilen 1, 2 zu einer Teileeinheit bei gleichzeitigem Ausgleich von Bauteiltoleranzen zwischen diesen Bauteilen 1, 2 in drei senkrecht aufeinander stehenden Raumachsen x, y und z. Zur Vereinfachung sind die Bauteile 1, 2 hier zwei plattenartige Körper. Eine mögliche Anwendung der Erfindung betrifft Hohlstrukturen bzw. Kammerstrukturen wie Flügelkästen von Flugzeugen, wobei das erste Bauteil 1 beispielsweise ein Hautfeld und das zweite Bauteil 2 beispielsweise ein U-förmiges Profil des Flügelkastens ist, das im Bereich seiner Versteifungen wie Rippen mit dem Hautfeld verbunden wird.
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Die Bauteile 1, 2 sind vorzugsweise Faserverbundbauteile mit in einer Kunststoffmatrix eingebetteten Faserlagen bzw. Verstärkungsfasern. Entsprechend sind die beispielhaften Flügelkästen ebenfalls bevorzugterweise Faserverbundbauteile.
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Das erste Bauteil 1 hat in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wesentliche Erstreckungen in Richtung der Raumachse x und in Richtung der Raumachse y. Es liegt somit in einer x-y-Ebene. Die Raumachse y erstreckt sich dabei in Längsrichtung und die Raumachse y in Querrichtung. Das zweiten Bauteil 2 hat in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wesentliche Erstreckungen in Längsrichtung und in Richtung der Raumachse z bzw. in Hochrichtung. Es liegt somit in einer x-z-Ebene. Die Bauteile 1, 2 sind orthogonal zueinander angeordnet und in Längsrichtung, Querrichtung und Hochrichtung zueinander ausgerichtet. Die Raumachsen x, y, z bzw. die Richtungen beziehen sich jeweils auf die gefügte Teileinheit.
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Die Bauteile 1, 2 sind über ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem 4 miteinander verbunden. Somit stehen die Bauteile 1, 2 nicht unmittelbar miteinander in Kontakt, sondern über das Verbindungssystem 4 mittelbar. Das Verbindungssystem 4 hat in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel drei Führungen 6, 8, 10, vier Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 und zwei Verbindungselemente 20, 22. Von den Führungen 6, 8, 10 erstreckt sich eine Führung 6 in eine erste Richtung und zwei Führungen 8, 10 in eine zweite Richtung quer zur ersten Richtung.
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Die Führung 6 ist an dem ersten Bauteil 1 angeordnet und erstreckt sich in Querrichtung. Sie wird daher im Folgenden auch als Querführung bezeichnet. Die Führungen 8, 10 verlaufen in Längsrichtung und werden daher im Folgenden auch als Längsführungen 8, 10 bezeichnet. Sie sind an entgegengesetzten Seiten 24, 26 des Bauteils 2 auf gleicher Höhe angeordnet. Die Führungen 6, 8, 10 sind bevorzugterweise integrale Abschnitte der Bauteile 1, 2 und bestehen somit ebenfalls aus einem Faserverbundmaterial. Sie haben bevorzugterweise einen einheitlichen Querschnitt, der eine formschlüssige Führung der Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 an ihnen ermöglicht.
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Wie an der in 1 linken Längsführung 8 stellvertretend für alle Führungen 6, 8, 10 beziffert, haben die Führungen 6, 8, 10 einen im Querschnitt 28 runden Kopfabschnitt 28, der über einen zum Kopfabschnitt 28 verjüngten Halsabschnitt 30 an den Bauteilen 1, 2 angebunden bzw. von diesen beabstandet ist. Selbstverständlich sind auch andere Führungen 6, 8, 10 möglich. Beispielsweise können die Führungen 6, 8, 10 auch als sogenannte Schwalbenschwanzführungen konstruiert sein.
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Die gemäß 1 unteren Ausgleichselemente 12, 14 sind in Querrichtung einzeln und bevorzugterweise stufenlos an der Querführung 6 verschiebbar. Hierdurch ermöglichen sie einen Toleranzausgleich zwischen den Bauteilen 1, 2 in Querrichtung zueinander.
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Die gemäß 1 oberen Ausgleichselemente 16, 18 sind in Längsrichtung an den Längsführungen 8, 10 einzeln und bevorzugterweise stufenlos verschiebbar. Hierdurch ermöglichen sie einen Toleranzausgleich der Bauteile 1, 2 in Längsrichtung zueinander.
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Ein Toleranzausgleich der Bauteile 1, 2 in Hochrichtung zueinander wird dadurch erreicht, dass erstens die unteren Ausgleichselemente 12, 14 entlang der Querführung 6 einzeln verschiebbar sind und somit ein Abstand zwischen ihnen vergrößert bzw. verkleinert werden kann (1 und 2). Zweitens haben die jeweils zusammenwirkenden Ausgleichselemente 12, 16 und 14, 18 einander zugewandte korrespondierende Schrägflächen 32, 34, die in Querrichtung und in Hochrichtung angestellt sind und Aufnahmen 36, 38 zum Einschieben jeweils eines der Verbindungselemente 20, 22 aufweisen. Die Schrägflächen 32, 34 sind beispielhaft an den in 1 linken Ausgleichselementen 12, 16 stellvertretend für alle Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 gestrichelt dargestellt. Bei einem geringen Abstand der unteren Ausgleichselemente 12, 14 voneinander ist ein großer Abstand in Hochrichtung zwischen den Bauteilen 1, 2 ausgleichbar (1). Bei einer Vergrößerung des Abstands der unteren Ausgleichselemente 12, 14 voneinander ist ein kleiner Abstand in Hochrichtung zwischen den Bauteilen 1, 2 ausgleichbar (2). In Abhängigkeit von dem Abstand der unteren Ausgleichselemente 12, 14 zueinander variiert ein Überdeckungsgrad der gegenüberliegenden Schrägflächen 32, 34.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Schrägflächen 32, 34 in einem 45° Winkel zu einer jeweiligen Grundfläche 40, 42 der Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 angestellt. Der Übersicht halber sind in 1 lediglich die Grundflächen 40, 42 der linken Ausgleichselemente 12, 16 stellvertretend für alle Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 beziffert. Im montierten Zustand liegen die Grundflächen 40 der unteren Ausgleichselemente 12, 16 in einer x-y-Ebene und die Grundflächen 42 der oberen Ausgleichselemente 14, 18 in parallelen x-z-Ebenen. Selbstverständlich sind auch andere Winkelstellungen zwischen den Schrägflächen 32, 34 und der jeweiligen Grundfläche 40, 42 möglich, wie zum Beispiel 30°:60°.
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Jeweils ein unteres Ausgleichselement 12, 16 wirkt mit einem oberen Ausgleichselement 14, 18 zusammen. Die jeweils zusammenwirkenden Ausgleichselemente 12, 16 und 14, 18 werden jeweils mittels eines der Verbindungselemente 20, 22 miteinander verbunden. Die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 sind Kunststoffkörper bzw. Leichtmetallkörper, deren Grundfläche 40, 42 im montierten Zustand dem jeweiligen Bauteil 1, 2 zugewandt ist und deren Schrägfläche 32, 34 dem jeweils zusammenwirkenden Ausgleichselement 12, 14, 16, 18 zugewandt ist. Zur Reduzierung der Teilevielfalt und zur Vereinfachung der Montage sind die unteren Ausgleichselemente 12, 14 identisch und die oberen Ausgleichselemente 16, 18 sind identisch. Somit weist das Verbindungssystem 4 quasi nur eine Grundform für die unteren Ausgleichselemente 12, 14 und nur eine Grundform für die oberen Ausgleichselemente 16, 18 auf. Wie in 3 gezeigt, haben die Grundformen dreieckartige Querschnitte, wobei die Grundform der unteren Ausgleichselemente 12, 14 in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich einen Sockel 43 aufweist, der die Grundfläche 40 bildet.
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Wie in 3 gezeigt, sind die Verbindungselemente 20, 22 längliche Körper mit abgerundeten Endabschnitten 44, 46 und einem zu den Endabschnitten 44, 46 verjüngten Mittenabschnitt 48. Der Übersichtlichkeit ist lediglich ein Verbindungselement 20 stellvertretend für beide Verbindungselemente 20, 22 beziffert. Die Verbindungselemente 20, 22 haben somit einen hantelförmigen Querschnitt, der dem doppelten Querschnitt der Führungen 6, 8, 10 entspricht. Zwei an ihren Halsabschnitten 30 zusammengesetzte Führungen 6, 8, 10 haben somit den gleichen Querschnitt wie die Verbindungselemente 20, 22 bzw. werden die Verbindungselemente 20, 22 mittig ihres Mittenabschnitts 48 getrennt, entstehen Körper, die den gleichen Querschnitt wie die Führungen 6, 8, 10 aufweisen. Die Verbindungselemente 20, 22 sind identisch ausgebildet, so dass das hier gezeigte Verbindungssystem 4 neben nur einer Grundform für ein unteres Ausgleichselement 12, 14, nur einer Grundform für ein oberes Ausgleichselement 16, 18 auch nur eine Grundform für das Verbindungselement 20, 22 aufweist. Die Verbindungselemente 20, 22 sind bevorzugterweise Kunststoffkörper bzw. Leichtmetallkörper.
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Zum formschlüssigen Zusammenwirken mit den Verbindungselementen 20, 22 sind die Aufnahmen 36, 38 in den Schrägflächen 32, 34 ebenfalls um 45° angestellt und korrespondierend zu den Endabschnitten 44, 46 und dem Mittenabschnitt 48 ausgebildet. Entsprechend sind die Aufnahmen 36, 38 Nuten mit einem schlitzartigen Mündungsbereich 50 und einem seitlich erweiterten Nutraum 52 mit konkaven Seitenwänden und einem konkaven Nutgrund. Die Aufnahme 36, 38 sind stirnseitig geöffnet und durchsetzen die Schrägflächen 32, 34 somit über ihre gesamte Länge. Die Aufnahmen 36, 38 sind bevorzugterweise derart tief in die Schrägflächen 32, 34 eingebracht, dass im montiertem Zustand der Verbindungselemente 20, 22 die Schrägflächen 32, 34 voneinander beabstandet sind. Selbstverständlich können die Aufnahmen 36, 38 jedoch auch derart in den Schrägflächen 32, 34 versenkt sein, dass diese im montierten Zustand flächig aneinander anliegen. Eine gegenseitige Anlage der Schrägflächen 32, 34 ermöglicht einen direkten Kraftfluss zwischen den Ausgleichselementen 12, 16 und 14, 18, erfordert jedoch eine Fertigung in sehr geringen Toleranzgrenzen.
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Zur Formschlussbildung der Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 mit der Querführung 6 bzw. den Längsführungen 8, 10 haben diese in ihren von den Schrägflächen 32, 34 entfernt liegenden Grundflächen 40, 42 jeweils eine Aufnahme bzw. Führungsaufnahme 54, 56. Insbesondere ist die jeweilige Führungsaufnahme 54 der unteren Ausgleichselemente 12, 14 im Sockel 43 ausgebildet. Die Führungsaufnahmen 54, 56 haben einen zu den Führungen 6, 8, 10 korrespondieren Querschnitt. Die Führungsaufnahmen 54, 56 sind somit entsprechend den Aufnahmen 36, 38 ausgebildet. Die Führungsaufnahmen 54, 56 haben folglich einen schlitzartigen Mündungsbereich 58, 60 und einen seitlich erweiterten Nutraum 62, 64 mit konkaven Seitenwänden und einem konkaven Nutgrund. Die Führungsaufnahme 54, 56 durchsetzen das jeweilige Ausgleichselement 12, 14, 16, 18, wobei die Führungsaufnahme 54 des jeweiligen unteren Ausgleichselementes 12, 14 die Grundfläche 40 in Querrichtung und die Führungsaufnahme 16, 18 der oberen Ausgleichselemente 16, 18 die Grundfläche 42 in Längsrichtung durchsetzt. Die Führungsaufnahmen 54, 56 sind bevorzugterweise derart in den Grundflächen 40, 42 versenkt, dass sich die Grundflächen 40, 42 im montierten Zustand flächig in Anlage mit dem jeweiligen Bauteil 1, 2 befinden. Selbstverständlich können die Führungsaufnahmen 54, 56 auch derart in die Grundflächen 40, 42 eingebracht sein, dass die Grundflächen 40, 42 im montierten Zustand der Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 vom jeweiligen Bauteil 1, 2 bestandet sind.
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Im Folgenden wird ein bevorzugtes erfindungsgemäßen Verfahren zum zerspanungsfreien, toleranzkompensierenden Zusammenbau von Bauteilen beispielhaft erläutert: Zum Verbinden der beiden Bauteile 1, 2 mittels des Verbindungsystems 4 werden zuerst die Bauteile 1, 2 mit den Führungen 6, 8, 10 versehen. Hierzu wird die Querführung 6 in Querrichtung an dem Bauteil 1 ausgebildet und die Längsführungen 8 werden in Längsrichtung an dem zweiten Bauteil 2 vorgesehen. Wenn die Bauteile 1, 2 Faserverbundbauteile sind, werden die Führungen 6, 8, 10 wie vorbeschrieben bevorzugterweise einstückig mit den Bauteilen 1, 2 ausgebildet und bilden somit einen integralen Bauteilabschnitt. Alternativ werden die Führungen 6, 8, 10 nach der Herstellung der Bauteile 1, 2 mit diesen stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt, mittels einer Klettverbindung angebunden oder verschweißt. Aufgrund der Ausrichtungen der Führungen 6, 8, 10 zueinander werden dabei beispielsweise die Klebungen je nach Belastungsfall vorteilhafterweise nur auf Schub belastet und sind somit hochbelastbar.
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Dann werden die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 an den Führungen 6, 8, 10 angeordnet. Die gemäß den 1 und 2 unteren Ausgleichselemente 12, 14 werden auf die Querführung 6 und die gemäß den 1 und 2 oberen Ausgleichselemente 16, 18 werden auf jeweils eine der Längsführungen 8, 10 aufgeschoben.
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Danach werden die Bauteile 1, 2 in eine Soll-Position zueinander gebracht und in dieser gehalten. Die Soll-Position entspricht einer optimalen Ausrichtung der Bauteile 1, 2 zum Fügen zueinander.
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Anschließend werden die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 derart entlang ihrer jeweiligen Führung 6, 8, 10 relativ zu den Bauteilen 1, 2 verschoben, bis sich die unteren Ausgleichselemente 12, 14 mit den oberen Ausgleichselementen 14, 16 in einer Verbindungsposition befinden. Die Verbindungsposition ist dabei die Position, in der die Verbindungselemente 20, 22 in die Aufnahmen 36, 38 eingeschoben werden können und somit Bauteiltoleranzen der Bauteile 1, 2 zueinander in ihren Soll-Positionen in den Raumachsen x, y, z ausgeglichen sind. Das untere Ausgleichselement 12, 14 der jeweils zusammenwirkenden Ausgleichselemente 12, 16 und 14, 18 wird in eine erste Richtung, hier die Querrichtung, verschoben. Das obere Ausgleichselement 16, 18 der jeweils zusammenwirkenden Ausgleichselemente 12, 16 und 14, 18 wird in eine zweite Richtung, hier die Längsrichtung, verschoben. Die Ausgleichselemente können dabei beliebige Verschiebeposition an den Führungen 6, 8, 10 annehmen, da sie stufenlos entlang den Führungen 6, 8, 10 verschiebbar sind.
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Anschließend werden die Verbindungselemente 20, 22 in die Aufnahmen 36, 38 in Schrägrichtung und somit in eine dritte Richtung schräg zur Querrichtung und zur Hochrichtung eingeschoben. Nach dem Einschieben der Verbindungselemente 20, 22 sind die Bauteile 1, 2 spannungs- bzw. verzerrungsfrei und spanlos formschlüssig miteinander verbunden.
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Zusätzlich können die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 und/oder die Verbindungselemente 20, 22 mit einem Klebemittel zur Fixierung in den Verbindungspositionen versehen werden.
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Wenn, wie vorbeschrieben, das Bauteil 1 ein Hautfeld und das Bauteil 2 ein U-förmiges Profil eines Flügelkastens sind, erfolgt die Verbindung der Bauteile 1, 2 über eine Vielzahl von derartigen Verbindungssystemen 4, die in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei sind dann die gemäß den 1 und 2 unteren Ausgleichselemente 12, 16 am Hautfeld und die oberen Ausgleichselemente 14, 18 an den Rippen angeordnet. Zum Verschieben der Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 und zum Einführen der Verbindungselemente 20, 22 verfügt der Flügelkasten über eine Öffnung wie ein Mannloch, durch das ein Monteur in den Flügelkasten gelangen kann.
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Selbstverständlich können ebenfalls die unteren Ausgleichselemente 12, 14 und die oberen Ausgleichselemente 16, 18 auch eine gemeinsame Grundform aufweisen, so dass das Verbindungssystem 4 dann nur eine Grundform für die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 und nur eine Grundform für die Verbindungselemente 20, 22 hätte. Eine derartige universale Grundform für die Ausgleichselemente 12, 14, 16, 18 lässt sich durch eine entsprechende Anordnung der Führungsaufnahmen 54, 56 zur Anordnung an der Querführung 6 bzw. der jeweiligen Längsführung 8, 10 erreichen. Hierzu sind in jeder Grundfläche 40, 42 beide Führungsaufnahmen 54, 56 um 90° versetzt zueinander einzubringen. Die Schrägflächen 32, 34 wären um 45° zu den Grundflächen 40, 42 angestellt.
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Offenbart ist ein Verfahren zum zerspanungsfreien, toleranzkompensierenden Zusammenbau von Bauteilen, bei dem durch Schiebebewegungen an Führungen von zusammenwirkenden Ausgleichselementen zwischen den Bauteilen ein Toleranzausgleich in drei unterschiedliche Richtungen der Bauteile erfolgt, die dann in einer Verbindungsposition mittels Verbindungselementen spanfrei miteinander verbunden werden, ein Verbindungssystem mit einer Vielzahl von derartigen Führungen, Ausgleichselementen und Verbindungselementen sowie eine Hohlstruktur.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erstes Bauteil
- 2
- zweites Bauteil
- 4
- Vrbindungssystem
- 6
- Führung/Querführung
- 8
- Führung/Längsführung
- 10
- Führung/Längsführung
- 12
- Ausgleichselement
- 14
- Ausgleichselement
- 16
- Ausgleichselement
- 18
- Ausgleichselement
- 20
- Verbindungselement
- 22
- Verbindungselement
- 24
- Seite
- 26
- Seite
- 28
- Kopfabschnitt
- 30
- Halsabschnitt
- 32
- Schrägfläche
- 34
- Schrägfläche
- 36
- Aufnahme
- 38
- Aufnahme
- 40
- Grundfläche
- 42
- Grundfläche
- 43
- Sockel
- 44
- Endabschnitt
- 46
- Endabschnitt
- 48
- Mittenabschnitt
- 50
- Mündungsbereich
- 52
- Nutraum
- 54
- Führungsaufnahme
- 56
- Führungsaufnahme
- 58
- Mündungsbereich
- 60
- Mündungsbereich
- 62
- Nutraum
- 64
- Nutraum
- x
- Raumchse/Längsrichtung
- y
- Raumchse/Querrichtung
- z
- Raumachse/Hochrichtung
