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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft die Befestigung von Bauteilen oder Geräten in einem Fahrzeug. Insbesondere betrifft die Erfindung eine mehrteilige Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs sowie ein Luftfahrzeug mit einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs.
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Hintergrund der Erfindung
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Üblicherweise werden in Flugzeugen Transportgegenstände oder Geräte mittels Befestigungsvorrichtungen gegen ein Verrutschen während des Betriebs des Flugzeugs gesichert. Solche Befestigungsvorrichtungen sind häufig an Rahmenstrukturen bzw. Versteifungselementen, wie zum Beispiel Spanten oder Stringer, angebracht. Über diese Befestigungsvorrichtungen können die Transportgegenstände bzw. Geräte an der Rumpfstruktur des Flugzeugs befestigt werden. Eine solche Befestigungsvorrichtung kann insbesondere während des Flugs bzw. verschiedener Flugmanöver hohen Belastungen ausgesetzt sein, so dass sie vorteilhafterweise aus einem widerstandsfähigen Material gefertigt wird, welches gleichzeitig den Gewichtsanforderungen entspricht. Dies ist insbesondere bei Fahrzeugen oder Luftfahrzeugen von Bedeutung. Zur Herstellung solcher Befestigungsvorrichtungen werden beispielsweise Rohlinge verwendet, die während des Fertigungsprozesses durch Fräsen in eine bestimmte Form gebracht werden. Dieser Prozess kann, je nach Material, aufwändig und zeitintensiv sein.
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DE 10 2011 114 098 A1 zeigt eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung von Komponenten an einer Befestigungsstruktur eines Transportmittels. Die Befestigungsvorrichtung weist eine Klemmeinrichtung zum Einführen in eine Öffnung der Befestigungsstruktur und eine mit der Klemmeinrichtung verbundene Betätigungseinrichtung auf.
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DE 10 2011 085 450 A1 beschreibt eine Anbindungsanordnung zur Anbindung eines Bauteils an ein Basisteil, wobei die Anbindungsanordnung eine Fixiereinrichtung zum Fixieren des Bauteils und eine Verbindungseinrichtung zur Lastübertragung aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufwand zur Herstellung einer Befestigungsvorrichtung zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Beispielhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine mehrteilige Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs angegeben. Die mehrteilige Befestigungsvorrichtung, welche im Folgenden auch einfach als Befestigungsvorrichtung bezeichnet wird, weist einen Grundkörper in Form eines abgewinkelten Profils zur Befestigung der Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs auf. Ferner weist die mehrteilige Befestigungsvorrichtung ein Aufsatzelement mit einer Öse auf, wobei das Aufsatzelement an dem Grundkörper befestigt ist.
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Mit einer solchen mehrteiligen Befestigungsvorrichtung ist es möglich, den Materialaufwand beim Herstellen einer Befestigungsvorrichtung zu reduzieren. Anstatt die Befestigungsvorrichtung aus einem Block bzw. Rohling zum Beispiel durch Fräsen zu fertigen, ist es durch die Herstellung der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung möglich, schon im Fertigungsprozess an die jeweiligen Teile der Befestigungsvorrichtung angepasste Grundprofile, wie zum Beispiel ein L-Profil, zu verwenden, um daraus die endgültige Form der Einzelteile der Befestigungsvorrichtung zu erreichen. Das bedeutet, dass zur Fertigung des Grundkörpers ein bereits abgewinkeltes Profil, wie zum Beispiel ein L-Profil, verwendet werden kann, um die endgültige Form des Grundkörpers aus dem L-Profil auszufräsen. Der Grundkörper weist zum Beispiel in einem Querschnitt ein abgewinkeltes Profil auf, welches sich von einem Querschnitt eines L-Profils unterscheiden kann. Anders als beim L-Profil kann sich der Winkel zwischen den beiden Flanschen oder Schenkeln des abgewinkelten Profils von 90 Grad unterscheiden. Das Aufsatzelement mit der Öse kann zum Beispiel in einem separaten Fertigungsverfahren ebenfalls durch Fräsen oder Umformen hergestellt werden. Nach der Herstellung des Grundkörpers und des Aufsatzelements können diese beiden Teile zusammengefügt werden und an dem Versteifungselement und der Außenhaut des Fahrzeugs befestigt werden. Durch das Zusammensetzen dieser beiden Teile, das heißt des Grundkörpers und des Aufsatzelements, kann der Materialeinsatz zur Herstellung der Befestigungsvorrichtung gegenüber einem Verfahren, bei dem die Befestigungsvorrichtung einschließlich des Grundkörpers und des Aufsatzelements aus einem Rohling bzw. Block gefertigt wird, erheblich reduziert werden. Mit anderen Worten werden der erfindungsgemäße Grundkörper sowie das erfindungsgemäße Aufsatzelement separat hergestellt, wobei bei der Herstellung Rohlinge verwendet werden, die der endgültigen Form des Grundkörpers und des Aufsatzelements schon vor dem Fertigen der beiden Teile grundsätzlich ähnlich sind. In der Folge ist es möglich, dass während eines Fräsprozesses weniger Material abgetragen werden muss, um die endgültige Form des Grundkörpers bzw. des Aufsatzelements zu erhalten. Dies wird in der Figurenbeschreibung noch genauer erläutert werden. Es sei angemerkt, dass auch weitere Fertigungsverfahren neben dem Fräsen möglich sind. Beispielsweise kommen auch Umformverfahren infrage.
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Die mehrteilige Befestigungsvorrichtung ist an einem Teilstück der Außenhaut des Fahrzeugs sowie an einem Versteifungselement des Fahrzeugs befestigt. Das Versteifungselement kann eine rippenartige Form aufweisen und mit der Außenhaut des Fahrzeugs verbunden bzw. an dieser befestigt sein. Das Versteifungselement und/oder die Außenhaut des Fahrzeugs können beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff oder einem Schichtverbund gefertigt sein. Hierfür kommt insbesondere kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) infrage. Jedoch kann das Versteifungselement und/oder die Außenhaut des Fahrzeugs auch aus anderen Materialien wie beispielsweise metallischen Legierungen gefertigt sein. Jedenfalls ist die Befestigungsvorrichtung in einem befestigten Zustand derart innerhalb des Fahrzeugs ausgerichtet, dass diese an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs gleichzeitig befestigt ist. Die Vorrichtung kann dabei mithilfe eines Befestigungsmittels an der Außenhaut und dem Versteifungselement befestigt sein. Das Versteifungselement kann ebenfalls einen profilförmigen Querschnitt aufweisen.
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Beispielsweise weist das Versteifungselement einen S-förmigen Profilquerschnitt auf. Dabei ist der Profilquerschnitt derjenige Querschnitt des Profils, der quer zu einer Längsrichtung des Profils ausgerichtet ist. Die Längsrichtung eines oft balkenförmigen Profils verläuft also senkrecht zum Profilquerschnitt. Der Grundkörper weist in seinem Querschnitt ein abgewinkeltes Profil auf. Das bedeutet, dass der Grundkörper in seinem Querschnitt zwei Teilbereiche aufweist, die unter einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Diese Bereiche werden im Folgenden als Flansche bezeichnet. Das Aufsatzelement kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Grundkörper verbunden sein. Beispielsweise ist das Aufsatzelement an dem Grundkörper mithilfe eines Befestigungsmittels befestigt, so dass der Grundkörper und das Aufsatzelement über mindestens eine, vorzugsweise jedoch zwei, Kontaktflächen miteinander in Berührung stehen. Die Öse des Aufsatzelements ist ringförmig ausgeprägt. Die Öse weist eine Öffnung auf, in welche ein Verbindungselement zu der zu befestigenden Einrichtung gelagert werden kann. Eine solche Einrichtung ist beispielsweise ein Behälter oder ein elektrisches Gerät, welche innerhalb des Fahrzeugs gegen Verrutschen gesichert wird. Insbesondere kann durch die Befestigungsvorrichtung ein Vakuum-Generator für Abwassertanks des Fahrzeugs befestigt werden. Dazu wird der Vakuum-Generator über eine Strebe in der Öse des Aufsatzelements der Befestigungsvorrichtung befestigt. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Straßenfahrzeug sein. Insbesondere ist das Fahrzeug jedoch ein Flugzeug.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Grundkörper mittels einer Nietverbindung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs befestigt.
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Dabei ist es möglich, dass der Grundkörper über eine erste Kontaktfläche mit dem Versteifungselement verbunden ist und über eine zweite Kontaktfläche mit der Außenhaut des Fahrzeugs verbunden ist. Für die Befestigung des Grundkörpers an dem Versteifungselement können beliebig viele Niete vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch sechs Nietverbindungen zur Befestigung des Grundkörpers an dem Versteifungselement vorgesehen. Ebenso können beliebig viele Niete für die Befestigung des Grundkörpers an der Fahrzeugaußenhaut vorgesehen sein. Vorzugsweise sind jedoch auch hier sechs Nietverbindungen zur Befestigung des Grundkörpers an der Außenhaut des Fahrzeugs vorgesehen. Die Nietverbindungen können dabei bezüglich des Grundkörpers nebeneinander angeordnet auf einer Linie vorgesehen sein, wobei die Linie im befestigten Zustand der Befestigungsvorrichtung senkrecht zur Längsachse des Fahrzeugs ausgerichtet sein kann. Jedoch können alternativ zu einer Nietverbindung auch andere Fügeverfahren wie beispielsweise Schweißverfahren oder Lötverfahren zur Befestigung des Grundkörpers an dem Versteifungselement bzw. zur Befestigung des Grundkörpers an der Außenhaut des Fahrzeugs verwendet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Aufsatzelement mittels einer Nietverbindung an dem Grundkörper und gegebenenfalls auch an der Außenhaut befestigt.
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Das Aufsatzelement kann dabei derart an dem Grundkörper befestigt sein, dass kein direkter Kontakt zwischen dem Aufsatzelement und der Außenhaut des Fahrzeugs entsteht. Ebenso kann das Aufsatzelement derart an dem Grundkörper befestigt sein, dass das Aufsatzstück nicht in direktem Kontakt mit dem Versteifungselement steht. Mit anderen Worten kann das Aufsatzelement nur über den Grundkörper mit der Außenhaut bzw. dem Versteifungselement verbunden sein. Das Aufsatzelement kann dabei mittels beliebig vieler Nietverbindungen an dem Grundkörper befestigt sein. Vorzugsweise sind jedoch vier Nietverbindungen oder sechs Nietverbindungen vorgesehen, um das Aufsatzelement an dem Grundkörper zu befestigen. Die Nietverbindungen bzw. die Niete, die das Aufsatzelement mit dem Grundkörper verbinden, das heißt dieses an dem Grundkörper befestigen, können den Grundkörper durchdringen, so dass die Niete, die das Aufsatzelement an dem Grundkörper befestigen, auch gleichzeitig die gesamte Befestigungsvorrichtung, welche das Aufsatzelement und den Grundkörper umfasst, an der Außenhaut bzw. dem Versteifungselement befestigen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Versteifungselement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Spant, Stringer und Rahmenstruktur.
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Dies kann beispielsweise ein Spant oder ein Stringer innerhalb eines Flugzeugrumpfes sein. Das Versteifungselement kann einen profilförmigen Querschnitt aufweisen. Jedoch kann eine solche Befestigungsvorrichtung auch an anderen Strukturbauteilen des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs befestigt sein. Solche Strukturbauteile können beispielsweise Stützstrukturen sein, die innerhalb des Rumpfes des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs angeordnet sind und/oder an der Außenhaut des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs befestigt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das abgewinkelte Profil einen ersten plattenförmigen Teilbereich und einen zweiten plattenförmigen Teilbereich auf. Die beiden plattenförmigen Teilbereiche können unter einem stumpfen Winkel geneigt zueinander angeordnet sein.
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Plattenförmig bedeutet dabei, dass die lateralen Ausdehnungen des Teilbereichs des Grundkörpers größer sind als deren Dicke. Der erste plattenförmige Teilbereich weist zum Beispiel eine Oberfläche auf, welche die Kontaktfläche mit dem Versteifungselement bildet, wenn der Grundkörper an dem Versteifungselement befestigt ist. Analog dazu kann der zweite plattenförmige Teilbereich eine Oberfläche aufweisen, die mit der Außenhaut des Fahrzeugs in Kontakt steht, wenn der Grundkörper an der Außenhaut befestigt ist. Dabei kann der zweite plattenförmige Teilbereich auch eine gebogene Kontur aufweisen, so dass an dieser Stelle ein schalenförmiger Teilbereich des Grundkörpers entsteht, der mit der Außenhaut des Fahrzeugs in Kontakt steht. Der schalenförmige Teilbereich des Grundkörpers kann damit die Kontur bzw. den Verlauf einer Rumpfsektion nachbilden. Das bedeutet, dass der zweite schalenförmige Teilbereich gekrümmt ist, so dass dieser entlang der inneren Kontur der Außenhaut des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs verläuft. Auf der Oberfläche des zweiten plattenförmigen bzw. des zweiten schalenförmigen Teilbereichs kann eine Ausstülpung vorgesehen sein, die in eine Aussparung der Außenhaut eingreift bzw. mit dieser einen formschlüssigen Kontakt bildet, wenn der Grundkörper an der Außenhaut mittels Nietverbindungen befestigt ist. Wenn der Grundkörper an dem Versteifungselement befestigt ist, kann der erste plattenförmige Teilbereich im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs ausgerichtet sein. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der erste plattenförmige Teilbereich mittels Nietverbindungen an einem Spant eines Flugzeugs befestigt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform beträgt der Winkel zwischen den beiden plattenförmigen Teilbereichen zwischen 90° und 110°.
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Der erste plattenförmige Teilbereich kann zum zweiten plattenförmigen bzw. schalenförmigen Teilbereich einen Übergang mit einem Innenradius aufweisen. Der Radius kann durch den Herstellungsprozess des Grundkörpers, beispielsweise durch Fräsen eingebracht sein. Durch das abgewinkelte Profil des Grundkörpers kann dieser im befestigten Zustand sowohl an dem Versteifungselement als auch an der Außenhaut des Fahrzeugs befestigt sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Grundkörper aus einem ersten Material und das Aufsatzelement aus einem zweiten Material, welches sich vom ersten Material unterscheidet.
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Beispielsweise ist das erste Material bzw. das Material des Grundkörpers eine Titanlegierung. Eine solche Legierung ist zum Beispiel die Titanlegierung Ti6Al-4V. Durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung für das Aufsatzelement kann eine Gewichtsersparnis erreicht werden, wobei ferner eine ausreichende Stabilität zur Befestigung der Einrichtung an dem Versteifungselement bzw. an der Außenhaut erreicht werden kann. Es sei angemerkt, dass jedoch auch beliebige andere Legierungen oder Materialien für das Aufsatzelement bzw. für den Grundkörper verwendet werden können. Die Herstellung des Grundkörpers und des Aufsatzelements aus verschiedenen Materialien ist möglich, da die Befestigungsvorrichtung mehrteilig ist und nicht aus einem Rohling gefertigt wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs angegeben. In einem Schritt des Verfahrens erfolgt ein Fertigen eines Grundkörpers mit einem abgewinkelten Profil aus einem Rohling mit einem L-förmigen Profil. Beispielsweise wird der Grundkörper aus dem Rohling durch Fräsen gefertigt. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Befestigen einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs mittels des Grundkörpers. Das bedeutet, dass die Befestigungsvorrichtung den Grundkörper, anhand dessen die Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und der Außenhaut des Fahrzeugs befestigt wird, umfasst. In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt ein Befestigen eines Aufsatzelements mit einer Öse an dem Grundkörper. Die Öse weist dabei eine Öffnung auf, deren Achse im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse des Fahrzeugs zum Liegen kommt, wenn die Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut befestigt ist. Das Befestigen der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs und/oder das Befestigen des Aufsatzelements an dem Grundkörper kann mittels Nietverbindungen erfolgen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Befestigen der Befestigungsvorrichtung an dem Versteifungselement und an der Außenhaut des Fahrzeugs während des Befestigens des Aufsatzelements an dem Grundkörper. Dies ermöglicht es, das Aufsatzelement sowohl mit dem Grundkörper als auch mit dem Versteifungselement bzw. der Außenhaut innerhalb eines Montageschrittes durchzuführen. Beispielsweise werden diejenigen Nietverbindungen, die das Aufsatzelement mit dem Grundkörper verbinden, auch gleichzeitig zur Verbindung des Grundkörpers mit dem Versteifungselement bzw. mit der Außenhaut des Fahrzeugs verwendet. Dafür können die Niete der Nietverbindungen des Aufsatzelements den Grundkörper durchdringen und in das Versteifungselement bzw. die Außenhaut des Fahrzeugs hineinragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Luftfahrzeug mit einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs angegeben, wobei die mehrteilige Befestigungsvorrichtung die oben beschriebenen Merkmale aufweist.
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Zum Beispiel ist die Befestigungsvorrichtung an einer Rumpfschale bzw. der Außenhaut des Luftfahrzeugs und mit einem Versteifungselement, wie beispielsweise einem Spant oder Stringer, des Luftfahrzeugs verbunden bzw. an diesem befestigt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Beispielhafte Ausführungsformen werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Figuren beschrieben.
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1 zeigt eine einteilige Befestigungsvorrichtung zur Befestigung einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht eines L-Profils sowie eines Grundkörpers einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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3 zeigt eine mehrteilige Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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4 zeigt eine mehrteilige Befestigungsvorrichtung zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement und an einer Außenhaut eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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1 zeigt eine einteilige Befestigungsvorrichtung 10, welche aus einem Block bzw. Rohling durch Fräsen gefertigt wurde. Die einteilige Befestigungsvorrichtung 10 weist einen ersten plattenförmigen Teilbereich 19 sowie einen zweiten plattenförmigen Teilbereich 18 auf. Der zweite plattenförmige Teilbereich kann auch ein schalenförmiger Teilbereich 18 sein, der in seiner Kontur an die Form der Außenhaut 13 eines Flugzeugrumpfes angepasst ist. Der schalenförmige Teilbereich 18 der einteiligen Befestigungsvorrichtung 10 ist zum Beispiel entlang einer Querrichtung 16 gekrümmt oder gebogen. Die einteilige Befestigungsvorrichtung 10 weist eine Öse 14 auf, wobei die Öse 14 in Form einer Durchgangsbohrung in die Querrichtung 16 ausgeführt ist. Die Querrichtung 16 kann somit im Wesentlichen parallel zu einer Bohrungsachse der Öse 14 sein. Die Befestigungsvorrichtung 10 steht in dem in 1 dargestellten Zustand über eine Kontaktfläche bzw. Oberfläche des schalenförmigen Elements 18 mit der Außenhaut 13 des Fahrzeugs bzw. Flugzeugs in Kontakt. Ferner ist die Befestigungsvorrichtung 10 mit der Außenhaut 13 des Flugzeugs über Nietverbindungen 17 verbunden. Dabei ist die Befestigungsvorrichtung 10 über insgesamt sechs Niete 17 an der Außenhaut 13 des Flugzeugs befestigt. Der erste plattenförmige Teilbereich 19 sowie der schalenförmige Teilbereich 18 sind zueinander abgewinkelt. Beispielsweise sind beide Bereiche unter einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet. Ferner ist ein Steg vorgesehen, der die beiden abgewinkelten Bereiche miteinander verbindet und an dem die Öse 14 vorgesehen ist. Bezüglich der Querrichtung 16 ist dieser Steg und damit die Öse 14 mittig an der Befestigungsvorrichtung 10 angebracht. Die Querrichtung 16 ist dabei im Wesentlichen senkrecht zur Flugrichtung des Flugzeugs bzw. zu einer Längsachse 29 des Flugzeugs. Der erste plattenförmige Teilbereich 19 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer vertikalen Richtung 28, die zur Querrichtung 16 und zur Längsrichtung 29 senkrecht ausgerichtet ist. Die vertikale Richtung 28 ist somit im Wesentlichen parallel zu einer Kontaktfläche zwischen dem ersten plattenförmigen Teilbereich 19 und einem Versteifungselement 12 des Flugzeugs. Ein solches Versteifungselement 12 ist beispielsweise ein Spant oder ein Stringer des Flugzeugs. In dem in 1 dargestellten Zustand ist die Befestigungsvorrichtung 10 der Übersichtlichkeit halber nicht mit dem Versteifungselement 12 verbunden bzw. an diesem befestigt. In einem befestigten Zustand steht die Befestigungsvorrichtung 10 jedoch sowohl mit der Außenhaut 13 des Flugzeugs als auch mit dem Versteifungselement 12 des Flugzeugs in Kontakt und ist dabei mittels Nietverbindungen 17 an der Außenhaut 13 und dem Versteifungselement 12 befestigt. Beispielsweise sind für den ersten plattenförmigen Teilbereich 19 ebenfalls sechs Niete 17 vorgesehen, mit denen die Befestigungsvorrichtung 10 an dem Versteifungselement 12 befestigt ist. Die Kontaktfläche zwischen dem ersten Teilbereich 19 sowie dem Versteifungselement 12 ist dabei beispielsweise eine ebene Fläche. Diese ebene Fläche wird zum Beispiel durch die Querrichtung 16 sowie durch die vertikale Richtung 28 aufgespannt. Die Befestigungsvorrichtung 10 weist an dem schalenförmigen Teilbereich 18 beispielsweise eine Ausstülpung 15 bzw. eine Auskragung auf, die in eine Aussparung der Außenhaut 13 eingreift, wenn die Befestigungsvorrichtung 10 an dem Versteifungselement 12 sowie an der Außenhaut 13 des Flugzeugs befestigt ist. Im befestigten Zustand ragt diese Ausstülpung 15 beispielsweise im Wesentlichen parallel zur vertikalen Richtung 28 in die Außenhaut 13 des Flugzeugs hinein. Die Ausstülpung 15 ist bezüglich der Querachse 16 mittig an der Befestigungsvorrichtung 10 angeordnet und befindet sich im Bereich des Steges und/oder der Öse 14 der Befestigungsvorrichtung 10. Der Durchmesser der Öse 14, welche ringförmig ausgeprägt ist, beträgt zwischen 15 und 20 mm. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Öse zwischen 16 und 17 mm. Die Öse 14 ist in Form einer Bohrung in Querrichtung durch den Steg ausgeführt.
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2 zeigt einen Rohling 20 bzw. einen Block, aus welchem ein Grundkörper einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung gefertigt wird. Beispielsweise ist der Rohling 20 ein Profil mit L-förmigem Querschnitt, aus welchem ein Grundkörper 21 einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung gefertigt wird. Beispielsweise wird der Grundkörper 21 der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung durch Fräsen aus dem L-förmigen Profil gefertigt. Der Grundkörper 21 ist in 2 gestrichelt dargestellt. Das L-Profil weist eine erste Ausdehnung 27a in die vertikale Richtung 28 auf, wobei die erste Ausdehnung 27a auch gleichzeitig die maximale Ausdehnung des Grundkörpers 21 in die vertikale Richtung 28 sein kann. Die erste Ausdehnung 27a beträgt zum Beispiel 90,5 mm. Das L-Profil weist eine zweite Ausdehnung 27b ebenfalls in vertikaler Richtung 28 auf. Diese zweite Ausdehnung 27b beträgt zum Beispiel 15,5 mm. In die Längsrichtung 29 weist das L-Profil eine dritte Ausdehnung 27c auf, die beispielsweise 43 mm beträgt. Eine vierte Ausdehnung 27d ebenfalls in Längsrichtung 29 beträgt 9,5 mm. Dabei sind die erste Ausdehnung 27a und die dritte Ausdehnung 27c jeweils Längenmaße von Flanschen oder Schenkeln des L-Profils. Die zweite Ausdehnung 27b sowie die vierte Ausdehnung 27d stellen dabei jeweils Dickenmaße der beiden Flansche oder Schenkel des L-Profils dar. Die maximale Ausdehnung des Grundkörpers 21 in die Längsrichtung 29 kann durch die dritte Ausdehnung 27c beschrieben sein. Der aus dem L-Profil gefertigte Grundkörper 21 weist im Querschnitt, wie in 2 dargestellt, eine ähnliche Kontur auf wie das L-Profil. Dadurch kann der Materialabtrag beim Fräsen, das heißt bei der Herstellung des Grundkörpers 21 aus dem L-Profil, erheblich reduziert werden. Der Grundkörper 21 weist ein abgewinkeltes, dem L-Profil ähnlichen Profil auf. Jedoch ist anstatt des rechten Winkels beim L-Profil nach dem Herstellen ein stumpfer Winkel 26 zwischen einem ersten plattenförmigen Teilbereich 23 und einem zweiten plattenförmigen Teilbereich 24 vorgesehen. Dies kann jedoch auch ein spitzer oder rechter Winkel sein. Der stumpfe Winkel 26 beträgt zum Beispiel zwischen 90° und 110°. Ferner ist im Bereich des Übergangs zwischen dem ersten plattenförmigen Teilbereich 21 und dem zweiten plattenförmigen Teilbereich 24 ein Radius 25 vorgesehen. Der zweite plattenförmige Teilbereich 24 kann ein schalenförmiges Element sein, welches in Querrichtung 16 des Grundkörpers 21, das heißt in 2 in Blickrichtung, gekrümmt ist und somit der Außenhaut 13 des Flugzeugrumpfes angepasst ist. Diese Krümmung ist jedoch in 2 nicht zu erkennen, da lediglich ein Querschnitt des L-Profils bzw. des Grundkörpers 21 der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung gezeigt ist.
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3 zeigt eine mehrteilige Befestigungsvorrichtung 30, welche an einem Versteifungselement 12 und an einer Außenhaut 13 eines Flugzeugs befestigt werden kann. In dem in 3 dargestellten Zustand ist die mehrteilige Befestigungsvorrichtung 30 an der Außenhaut 13 des Flugzeugs befestigt, nicht jedoch an dem Versteifungselement 12. Dies dient jedoch lediglich der Übersichtlichkeit der Darstellung, so dass in einem befestigten Zustand der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30 diese sowohl mit dem Versteifungselement 12 als auch mit der Außenhaut 13 beispielsweise über Nietverbindungen 17 verbunden ist. Die mehrteilige Befestigungsvorrichtung 30 weist einen Grundkörper 21 und ein Aufsatzelement 31 auf. Das Aufsatzelement 31 kann über vier Niete 17a an dem Grundkörper 21 befestigt sein. Der Grundkörper 21 kann wiederum über weitere Niete 17 an dem Versteifungselement 12 sowie an der Außenhaut 13 des Flugzeugs befestigt sein. Das Versteifungselement ist zum Beispiel ein Spant oder ein Stringer des Flugzeugs. In dem hier dargestellten Fall ist das Versteifungselement 12 ein Spant des Flugzeugs. Der Grundkörper 21 weist einen ersten plattenförmigen Teilbereich 23 und einen schalenförmigen Teilbereich 24 auf, wobei die beiden Bereiche 23, 24 zueinander abgewinkelt sind. Beispielsweise sind der erste plattenförmige Teilbereich 23 und der schalenförmige Teilbereich 24 unter einem Winkel zwischen 90 und 110° zueinander angeordnet. Jedoch kann auch ein spitzer Winkel oder ein rechter Winkel vorgesehen sein. Der schalenförmige Teilbereich 24 kann in einer Umfangsrichtung des Flugzeugrumpfes an dessen Kontur bzw. Außenhaut 13 angepasst sein, so dass sich eine Krümmung des schalenförmigen Teilbereichs 24 in die Umfangsrichtung des Flugzeugrumpfes ergibt. Die Umfangsrichtung ist dabei senkrecht zur Längsrichtung 29 ausgerichtet. Die Längsrichtung 29 ist im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Flugzeugrumpfes. Der plattenförmige Teilbereich 23 weist zumindest teilweise eine Dicke von 2,5 mm auf. Der schalenförmige Teilbereich 24 weist ebenfalls zumindest teilweise eine Dicke von 2,5 mm auf. Jedoch besitzt der schalenförmige Teilbereich 24 eine Ausstülpung 15 in dem Bereich des Grundkörpers 21, in dem das Aufsatzelement 31 an dem Grundkörper 21 befestigt ist. Die Ausstülpung 15 bzw. Auskragung stellt eine Verdickung des schalenförmigen Elements 24 dar, die im Wesentlichen parallel zur vertikalen Achse 28 in die Außenhaut 13 hineinragt. An dieser Stelle ist die Dicke des schalenförmigen Elements 24 zum Beispiel größer als 3 mm. Der Grundkörper 21 kann aus einer Titanlegierung gefertigt sein, wobei das Aufsatzelement aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Das Aufsatzelement weist einen dritten plattenförmigen Teilbereich 33 sowie einen vierten plattenförmigen Teilbereich 32 auf. Dabei ist der dritte plattenförmige Teilbereich 33 des Aufsatzelements 31 mit dem ersten plattenförmigen Teilbereich 23 des Grundkörpers 21 über eine Kontaktfläche direkt verbunden. Analog dazu ist der vierte plattenförmige Teilbereich 32 des Aufsatzelements 31 über eine Kontaktfläche mit dem Grundkörper 21 direkt verbunden. Dabei durchdringen jeweils zwei Niete 17a den dritten plattenförmigen Teilbereich 33 sowie den vierten plattenförmigen Teilbereich 32 des Aufsatzelements 31 und befestigen das Aufsatzelement 31 an dem Grundkörper 21. Das Aufsatzelement 31 weist eine Öse 14 auf, welche ringförmig ausgeprägt ist und eine Öffnung mit einer Mittelachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Querrichtung 16 ist. Die Öse 14 ist mit den plattenförmigen Teilbereichen 33, 34 des Aufsatzelements 31 über einen Steg 34 verbunden. Dieser Steg 34 erstreckt sich in eine Umfangsrichtung um die Öse 14 zumindest teilweise um diese herum. In der in 3 gezeigten mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30 dienen insgesamt 14 Nietverbindungen der Befestigung der mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30 an dem Versteifungselement 12 und an der Außenhaut 13 des Flugzeugs. Die Anzahl der verwendeten Nietverbindungen kann jedoch beliebig sein. Die Niete 17a befestigen das Aufsatzelement 31 an dem Grundkörper 21 und an dem Versteifungselement 12 sowie der Außenhaut 13, so dass die Niete 17a den Grundkörper 21 jeweils durchdringen können. Die Öse 14 dient der Befestigung einer Einrichtung wie beispielsweise einem Vakuum-Generator für Abwassertanks oder einem sonstigen Bauteil an der Flugzeugstruktur. Der Durchmesser der Öse 14, welche ringförmig ausgeprägt ist, beträgt zwischen 15 und 20 mm. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der Öse zwischen 16 und 17 mm. Die Öse 14 ist in Form einer Bohrung in Querrichtung durch den Steg ausgeführt. Der vierte plattenförmige Teilbereich 32 des Aufsatzelements 31 kann ebenfalls schalenförmig ausgeführt sein, so dass sich die Kontur dieses Bereichs 32 des Aufsatzelements 31 an die Kontur des schalenförmigen Teilbereichs 24 des Grundkörpers 21 anpasst. Durch die mehrteilige Befestigungsvorrichtung 30 kann erreicht werden, dass bei der Fertigung des Grundkörpers 21 und des Aufsatzelements 31 Material eingespart wird, da das Aufsatzelement 31 und der Grundkörper 21 in separaten Fertigungsverfahren hergestellt werden können. Dies ermöglicht auch eine Kostenreduktion sowie eine Verringerung der Fertigungszeit im Vergleich zu einer Herstellung einer einteiligen Befestigungsvorrichtung, wie sie in 1 dargestellt ist.
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4 zeigt ein weiteres Beispiel einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30, welche an einem Versteifungselement 12 sowie an einer Außenhaut 13 eines Flugzeugs befestigt ist. Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30 weist das Aufsatzelement 31 einen dritten plattenförmigen Teilbereich 33 auf, der sich bezüglich der vertikalen Richtung 28 zumindest über die halbe Ausdehnung des ersten plattenförmigen Bereichs 23 des Grundkörpers 21 in vertikaler Richtung 28 erstreckt. Der Steg 34 des Aufsatzelements 31 erstreckt sich dabei senkrecht zur Querrichtung 16 entlang des gesamten dritten plattenförmigen Teilbereichs 33 und des gesamten vierten plattenförmigen Teilbereichs 32 des Aufsatzelements 31. Dabei ragt der Steg 34 senkrecht aus einer Oberfläche des dritten plattenförmigen Teilbereiches 33 und des vierten plattenförmigen Teilbereiches 32 heraus. Ferner ist das Aufsatzelement 31 in dem dargestellten Beispiel insgesamt mittels sechs Niete an dem Grundkörper 21 und/oder an dem Versteifungselement 12 sowie der Außenhaut 13 des Flugzeugs befestigt. Dabei durchdringen beispielsweise vier Niete 17a den ersten plattenförmigen Teilbereich 23 des Grundkörpers 21 und/oder den dritten plattenförmigen Teilbereich 33 des Aufsatzelements 31 und stellen somit die Befestigung an dem Versteifungselement 12 her. Hingegen durchdringen beispielsweise zwei Niete 17a den zweiten plattenförmigen bzw. schalenförmigen Teilbereich 24 des Grundkörpers 21 und/oder des vierten platten- oder schalenförmigen Teilbereich 32 des Aufsatzelements 31 und stellen somit die Befestigung des Aufsatzelements 31 und des Grundkörpers 21 an der Außenhaut 13 her. Den dritten plattenförmigen Teilbereich 33 des Aufsatzelements 31 trennt der Steg 34 in zwei Hälften, so dass auf jeder der beiden Hälften jeweils zwei Niete 17a vorgesehen sind. In die Querrichtung 16 betrachtet befindet sich der Steg 34 in der Mitte des Aufsatzelements 31 und/oder in der Mitte des Grundkörpers 21.
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5 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Befestigen einer Einrichtung an einem Versteifungselement 12 und an einer Außenhaut 13 eines Fahrzeugs. Die Einrichtung ist beispielsweise ein Vakuum-Generator eines Abwassertanks oder eine sonstige hydraulische Einrichtung. Das Fahrzeug ist beispielsweise ein Luftfahrzeug. Insbesondere ist das Fahrzeug ein Flugzeug. In einem Schritt S1 des Verfahrens erfolgt ein Fertigen eines Grundkörpers 21 mit einem abgewinkelten Profil aus einem Rohling 20 mit einem L-förmigen Profil. In einem Schritt S2 des Verfahrens erfolgt ein Befestigen einer mehrteiligen Befestigungsvorrichtung 30 an dem Versteifungselement 12 und an der Außenhaut 13 des Fahrzeugs mittels des Grundkörpers 21. In einem weiteren Schritt S3 erfolgt ein Befestigen eines Aufsatzelements 31 mit einer Öse 14 an dem Grundkörper 21. Das Verfahren kann weitere Schritte aufweisen. Insbesondere erfolgt in einem weiteren Schritt ein Befestigen der Einrichtung über eine stangenförmige Komponente in der Öse 14 des Aufsatzelements 31. Dabei kann die Einrichtung über die stabförmige Komponente gelenkig in der Öse 14 gelagert sein. Es sei angemerkt, dass insbesondere das Befestigen des Grundkörpers 21 an dem Versteifungselement 12 und an der Außenhaut 13 gleichzeitig mit dem Befestigen des Aufsatzelements 31 an dem Grundkörper 21 erfolgen kann.
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Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen. Ebenfalls sei angemerkt, dass die Verfahrensschritte des beschriebenen Verfahrens in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden können. Zudem ist es möglich, dass mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig durchgeführt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011114098 A1 [0003]
- DE 102011085450 A1 [0004]
