DE102017219150A1 - Drehgelenk und Befestigungsanordnung - Google Patents

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Riehl Volker
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Abstract

Ein Drehgelenk (1) umfasst einen inneren Gelenkkörper (2), welcher eine sphärisch geformte innere konvexe Gelenkfläche (3) und einen von der inneren konvexen Gelenkfläche (3) abstehenden inneren Gelenkanbindungskopf (4) aufweist; einen äußeren Gelenkkörper (5), welcher eine sphärisch geformte innere konkave Gelenkfläche (6), eine sphärisch geformte äußere konvexe Gelenkfläche (7) und einen von der äußeren konvexen Gelenkfläche (7) abstehenden äußeren Gelenkanbindungskopf (8) aufweist, wobei der innere Gelenkkörper (2) derart innerhalb des äußeren Gelenkkörpers (5) gehalten wird, dass die beiden Gelenkkörper (2, 5) entlang der inneren Gelenkflächen (3, 6) gegeneinander rotierbar sind; und ein Gelenklager (9), welches eine sphärisch geformte äußere konkave Gelenkfläche (11) aufweist, wobei der äußere Gelenkkörper (5) derart innerhalb des Gelenklagers (9) gehalten wird, dass der äußere Gelenkkörper (5) in dem Gelenklager (9) entlang der äußeren Gelenkflächen (7, 11) rotierbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Drehgelenk. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Befestigungsanordnung mit einem derartigen Drehgelenk zur Positionsfixierung eines Monuments an einer Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs.
  • Obwohl in vielfältigen Anwendungen einsetzbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik in Bezug auf Passagierflugzeuge näher erläutert. Die beschriebenen Drehgelenke können jedoch ebenso in unterschiedlichen Fahrzeugen und in allen Bereichen der Transportindustrie, beispielsweise für Straßenfahrzeuge, für Schienenfahrzeuge, für allgemeine Luftfahrzeuge oder für Wasserfahrzeuge eingesetzt werden. Darüber hinaus können die vorliegenden Drehgelenke allgemein zur Verbindung unterschiedlichster Strukturen in vielfältigen Anwendungen verwendet werden.
  • Flugzeugkabinen von Passagierflugzeugen weisen neben den Passagiersitzen auch Einbauten auf, die zur Benutzung durch die Besatzung oder die Passagiere des Flugzeugs vorgesehen sind. Derartige Einbauten in einer Flugzeugpassagierkabine umfassen beispielsweise Stauschränke, Toiletten, Bordküchen, Baraufbauten etc. und werden auch als Monumente bezeichnet. Aufgrund des naturgemäß begrenzten Raumangebots in Flugzeugkabinen weisen solche Monumente einen stark integrierten und kompakten Aufbau auf und werden darüber hinaus häufig als integrale Module bereitgestellt. Derartige Monumente werden typischerweise an ihrem Gehäuse an einer entsprechenden Einbauposition innerhalb der Flugzeugkabine positionsfest verankert. Beispielsweise kann eine metallische Zugstange und/oder Druckstange eine Gehäuseoberseite eines Monuments mit einer Primärstruktur, insbesondere einem Spant eines Flugzeugs koppeln.
  • Eine derartige Kopplung an einen Spant kann beispielsweise über einen Halter ermöglicht werden, wie er in 6 zu sehen ist. Hier bezeichnet das Bezugszeichen 20 den Halter, welcher an einer Struktur 15, insbesondere einem Spant, eines Flugzeugs befestigt ist. Der Halter 20 weist eine erste Befestigungsposition 21 und eine zweite Befestigungsposition 22 auf. Beispielsweise kann eine Druck-/Zugstange (nicht eingezeichnet) an einem Ende an der zweiten Befestigungsposition 22 montiert und über das andere Ende an einem Monument befestigt sein. Die erste Befestigungsposition 21 kann hierbei beispielsweise dazu dienen, um diese Befestigungsanordnung über eine weitere Druck-/Zugstange an dem nächstbenachbarten Spant zu fixieren. Aufgrund von Toleranzen und unterschiedlichen Ausrichtungen der einzelnen Bauteile, z.B. aufgrund von Auslenken eines Fußbodens, auf welchem das Monument steht, und einer daraus folgenden Auslenkung der Druck-/Zugstange, können in einer derartigen Anordnung zusätzliche Lasten auftreten, die von dem Spant aufgenommen werden.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen für eine möglichst flexibel einsetzbare Gelenkanbindung zu finden, die eine unerwünschte Lasteinleitung vermeiden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Drehgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Befestigungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11.
  • Demgemäß ist ein Drehgelenk vorgesehen. Das Drehgelenk umfasst einen inneren Gelenkkörper, welcher eine sphärisch geformte innere konvexe Gelenkfläche und einen von der inneren konvexen Gelenkfläche abstehenden inneren Gelenkanbindungskopf aufweist. Das Drehgelenk umfasst ferner einen äußeren Gelenkkörper, welcher eine sphärisch geformte innere konkave Gelenkfläche, eine sphärisch geformte äußere konvexe Gelenkfläche und einen von der äußeren konvexen Gelenkfläche abstehenden äußeren Gelenkanbindungskopf aufweist, wobei der innere Gelenkkörper derart innerhalb des äußeren Gelenkkörpers gehalten wird, dass die beiden Gelenkkörper entlang der inneren Gelenkflächen gegeneinander rotierbar sind. Das Drehgelenk umfasst ferner ein Gelenklager, welches eine sphärisch geformte äußere konkave Gelenkfläche aufweist, wobei der äußere Gelenkkörper derart innerhalb des Gelenklagers gehalten wird, dass der äußere Gelenkkörper in dem Gelenklager entlang der äußeren Gelenkflächen rotierbar ist.
  • Weiterhin ist einen Befestigungsanordnung zur Positionsfixierung eines Monuments an einer Struktur eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs, vorgesehen. Die Befestigungsanordnung umfasst ein erfindungsgemäßes Drehgelenk. Die Befestigungsanordnung umfasst ferner eine Zugstange und/oder Druckstange, welche das Monument an einen der Gelenkanbindungsköpfe des Drehgelenks koppelt. Die Befestigungsanordnung umfasst ferner eine weitere Druck-/Zugstange, welche den entsprechend anderen Gelenkanbindungskopf an die Struktur des Fahrzeugs koppelt.
  • Weiterhin ist ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung vorgesehen.
  • Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein doppelt-sphärisches Gelenk zu schaffen, bei welchem sich die Lastpfade der Gelenkanbindungen notwendigerweise in einem fest definierten Punkt im Innern des Gelenks treffen, sodass keine unerwünschten Lasten in das Gelenk bzw. insbesondere Momente in die sich anschließende Struktur eingeleitet werden. Die Gelenkanbindungen sind hierzu beweglich ausgebildet, sodass sich diese bei Toleranzen und/oder Bewegungen der angebundenen Bauteile automatisch ausrichten können. Hierzu sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, zwei sphärische Gelenke zwiebelschalenartig ineinander zu schachteln. Ein erstes sphärisches Gelenk bietet innen eine erste Gelenkanbindung. Um dieses erste sphärische Gelenk ist ein zweites sphärische Gelenk angeordnet, welches eine zweite Gelenkanbindung bereitstellt. Beide Gelenkanbindungen sind gegeneinander und gegenüber dem Gelenklager rotierbar ausgebildet. Im Ergebnis wird ein vielseitig einsetzbares Gelenk geschaffen, welches das Auftreten von ungewünschten Lasten vollständig vermeidet. Bei dem Drehgelenk der vorliegenden Erfindung kann es sich insbesondere um ein doppeltes Kugelgelenk handeln, wobei der äußere Gelenkkörper gleichzeitig als Gelenkkopf und Gelenkpfanne jeweils eines der Kugelgelenke fungiert. In diesem Sinne kann das Drehgelenk der vorliegenden Erfindung auch ein Nussgelenk sein, bei welchem die Gelenkpfanne den Gelenkkopf über dessen Äquator hinaus umgreift. Das erfindungsgemäße Drehgelenk ist beispielsweise für die Anbindung von Monumenten in Luftfahrzeugen geeignet, um einen idealen Lastpfad von den Monumentbefestigungen zu der Primärstruktur des Luftfahrzeugs festzulegen.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann der innere Gelenkkörper als Kugel ausgebildet sein. Beispielsweise kann der innere Gelenkkörper als Vollkugel oder als Hohlkugel ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann der äußere Gelenkkörper als Hohlkugel mit einer Ausnehmung ausgebildet sein. Hierbei kann der innere Gelenkanbindungskopf durch die Ausnehmung hindurchragen. Somit können sowohl der innere Gelenkkörper als auch der äußere Gelenkkörper als ineinander verschachtelte Kugeln um einen gemeinsamen zentralen Punkt ausgebildet sein. Die Ausnehmung kann beispielsweise kreisförmig geformt sein, sodass effektiv ein Teil der Oberfläche des äußeren Gelenkkörpers in Form einer Kugelkalotte ausgeschnitten wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann das Gelenklager ringförmig ausgebildet sein. Die äußere konkave Gelenkfläche des Gelenklagers kann hierbei als symmetrische Kugelzone ausgebildet sein. Unter Kugelzone ist hierbei der gekrümmte Oberflächenteil einer Kugelscheibe zu verstehen, d.h. des Teils einer Vollkugel, der von zwei parallelen Ebenen ausgeschnitten wird. Beispielsweise kann der äußere Gelenkkörper als Hohlkugel ausgebildet sein, welche passgenau in das Gelenklager eingefügt ist und dadurch allein aufgrund ihrer geometrischen Gestalt von dem ringförmigen Gelenklager gehalten wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Krümmung der inneren konvexen Gelenkfläche der Krümmung der inneren konkaven Gelenkfläche entsprechen. Die Krümmung der äußeren konvexen Gelenkfläche kann der Krümmung der äußeren konkaven Gelenkfläche entsprechen.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann der innere Gelenkkörper passgenau in dem äußeren Gelenkkörper ausgebildet sein. Der äußere Gelenkkörper kann wiederum passgenau in dem Gelenklager ausgebildet sein. Insbesondere kann der innere Gelenkkörper derart allein aufgrund seiner geometrischen Gestalt in dem äußeren Gelenkkörper gehalten werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung können die beiden Gelenkanbindungsköpfe in entgegengesetzte Hemisphären ausgerichtet sein. Insbesondere kann das Gelenklager ringförmig und die beiden Gelenkkörper als ineinander verschachtelte Kugeln ausgebildet sein. Der äußere Gelenkkörper kann eine Ausnehmung auf der dem äußeren Gelenkanbindungskopf entgegengesetzten Hemisphäre aufweisen, durch welche der innere Gelenkanbindungskopf hindurchragt. Im Ergebnis bietet jeder Gelenkanbindungskopf somit jeweils auf einer Seite des ringförmigen Gelenklagers einen Anbindungspunkt.
  • Gemäß einer Weiterbildung können die beiden Gelenkanbindungsköpfe in einer radialen Richtung von den konvexen Gelenkflächen abstehen.
  • Gemäß einer Weiterbildung können der innere Gelenkkörper, der äußere Gelenkkörper und/oder das Gelenklager jeweils integral geformt sein. Insbesondere können der innere Gelenkkörper, der äußere Gelenkkörper und das Gelenklager gemeinsam in einem additiven Verfahren gefertigt sein. Das Drehgelenk kann somit vollständig in integraler Weise in einem einzigen Prozess gefertigt werden, ohne dass besonderer Aufwand, zusätzliche Montageschritte oder gar händische Arbeit notwendig wären. Grundsätzlich kann das Drehgelenk aus sämtlichen Materialien oder Materialkombinationen gefertigt werden, für welche additive Verfahren bekannt sind. Beispielsweise kann das Drehgelenk aus einem oder mehreren Kunststoffen und/oder einem oder mehreren Metallmaterialen gebildet werden. In einem speziellen Beispiel ist das Drehgelenk aus Titan gefertigt.
  • Bei generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren, auch allgemein als „3D-Druckverfahren“ bezeichnet, werden ausgehend von einem digitalisierten geometrischen Modell eines Objekts ein oder mehrere Ausgangsmaterialien sequentiell in Lagen übereinandergeschichtet und ausgehärtet. So wird beispielsweise beim Selektiven Laserschmelzen (SLM) ein Bauteil schichtweise aus einem Modelliermaterial, beispielsweise ein Kunststoff oder ein Metall, aufgebaut, indem das Modelliermaterial in Pulverform auf eine Unterlage aufgebracht wird und gezielt durch lokale Laserbestrahlung verflüssigt wird, wodurch sich nach Abkühlung ein festes, zusammenhängendes Bauteil ergibt. 3D-Drucken bietet außergewöhnliche Designfreiheit und erlaubt es unter anderem Objekte mit überschaubaren Aufwand herzustellen, welche mit herkömmlichen Methoden nicht oder nur unter erheblichem Aufwand herstellbar wären. Aus diesem Grund sind 3D-Druckverfahren derzeit weit verbreitet im Industriedesign, in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrtindustrie oder generell in der industriellen Produktentwicklung, in der eine ressourceneffiziente Prozesskette zur bedarfsgerechten Klein- und Großserienfertigung individualisierter Bauteile eingesetzt wird.
  • 3D-Druckverfahren sind vorliegend besonders vorteilhaft, da sie die Herstellung von dreidimensionalen Komponenten in urformenden Verfahren ermöglichen, ohne spezielle, auf die äußere Form der Komponenten abgestimmte Fertigungswerkzeuge zu benötigen. Dadurch werden hocheffiziente, Material sparende und Zeit sparende Herstellungsprozesse für Bauteile und Komponenten ermöglicht. Besonders vorteilhaft sind derartige 3D-Druckverfahren im Luft- und Raumfahrtbereich, da dort sehr viele verschiedene, auf spezielle Einsatzzwecke abgestimmte Bauteile eingesetzt werden, die in solchen 3D-Druckverfahren mit geringen Kosten, geringer Fertigungsvorlaufzeit und mit geringer Komplexität in den für die Herstellung benötigten Fertigungsanlagen herstellbar sind. 3D-Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfassen alle generativen bzw. additiven Fertigungsverfahren, bei welchen auf der Basis von geometrischen Modellen Objekte vordefinierter Form aus formlosen Materialien wie Flüssigkeiten und Pulvern oder formneutralen Halbzeugen wie etwa band- oder draht-förmigem Material mittels chemischer und/oder physikalischer Prozesse in einem speziellen generativen Fertigungssystem hergestellt werden. 3D-Druckverfahren im Sinne der vorliegenden Anmeldung verwenden dabei additive Prozesse, bei denen das Ausgangsmaterial schichtweise in vorgegebenen Formen sequentiell aufgebaut wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann eine Grundplatte vorgesehen sein, welche das Gelenklager trägt. Das Gelenklager kann hierzu an der Grundplatte montiert und/oder befestigt sein, z.B. über lösbare oder unlösbare Verbindungen. Alternativ kann die Grundplatte jedoch ebenso integral mit dem Gelenklager gebildet sein, beispielsweise mit einem additiven Verfahren.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Struktur ein Spant sein. Das Drehgelenk kann an einem benachbarten Spant befestigt sein.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
    • 1 schematische Draufsicht samt zweier Schnittansichten eines Drehgelenks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
    • 2 schematische Perspektivansicht des Drehgelenks aus 1;
    • 3 schematische Perspektivansicht zweier Gelenkkörper des Drehgelenks aus 1;
    • 4 schematische Schnittansicht einer Befestigungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit dem Drehgelenk aus 1;
    • 5 schematische Seitenansicht eines Luftfahrzeugs mit der Befestigungsanordnung aus 4; und
    • 6 schematische Perspektivansicht eines beispielhaften Halters.
  • Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
  • In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht (links oben) samt zweier Schnittansichten (links unten: Schnitt entlang Linie B-B, rechts oben: Schnitt entlang Linie A-A) eines Drehgelenks gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Drehgelenk. Das Drehgelenk 1 ist des Weiteren in 2 und 3 in einer schematischen Perspektivansicht zu sehen.
  • Das Drehgelenk 1 umfasst einen inneren Gelenkkörper 2, welcher eine sphärisch geformte innere konvexe Gelenkfläche 3 und einen von der inneren konvexen Gelenkfläche 3 abstehenden inneren Gelenkanbindungskopf 4 aufweist. Der innere Gelenkkörper 2 ist in dieser Ausführung ganz konkret als Vollkugel ausgebildet. Der inneren Gelenkanbindungskopf 4 ist zylinderförmig ausgestaltet und in radialer Richtung ausgerichtet (vgl. 3). Der innere Gelenkanbindungskopf 4 dient als Anbindungspunkt für Bauteile an das Drehgelenk 1, z.B. einer Druck-/Zugstange oder ähnlichen Bauteilen (siehe weiter unten mit Bezug auf 4).
  • Das Drehgelenk 1 umfasst ferner einen äußeren Gelenkkörper 5, welcher eine sphärisch geformte innere konkave Gelenkfläche 6, eine sphärisch geformte äußere konvexe Gelenkfläche 7 und einen von der äußeren konvexen Gelenkfläche 7 radial nach außen abstehenden äußeren Gelenkanbindungskopf 8 aufweist. Der äußere Gelenkkörper 5 ist in dieser Ausführung entsprechend zu dem inneren Gelenkkörper 2 als Hohlkugel ausgebildet, während der äußere Gelenkanbindungskopf 8 ebenfalls zylinderförmig gebildet ist. Die Durchmesser bzw. Radien der Kugeln sind aufeinander derart abgestimmt, dass der innere Gelenkkörper 2 passgenau in den äußeren Gelenkkörper 5 eingefügt ist, d.h. derart von diesem gehalten wird. Der äußeren Gelenkkörper 5 weist darüber hinaus eine kreisförmige Ausnehmung 12 auf, durch welche der innere Gelenkanbindungskopf 4 mit seitlichem Spiel hindurchragt (vgl. insbesondere 3). Der äußere Gelenkanbindungskopf 8 und der innere Gelenkanbindungskopf 4 sind hierbei in unterschiedliche Heimsphären ausgerichtet. Aufgrund dieser geometrischen Ausgestaltung sind die beiden Gelenkkörper 2, 5 entlang der inneren Gelenkflächen 3, 6 gegeneinander rotierbar, wobei der Spielraum der möglichen Rotation durch die Dimensionierungen der Ausnehmung 12 und des inneren Gelenkanbindungskopfs 4 festgelegt wird.
  • Das Drehgelenk 1 umfasst ferner ein Gelenklager 9, welches eine sphärisch geformte äußere konkave Gelenkfläche 11 aufweist. Das Gelenklager 9 ist in dieser Ausführung entsprechend zu dem äußeren Gelenkkörper 5 ringförmig ausgebildet, wobei die äußere konkave Gelenkfläche 11 die Form einer symmetrischen Kugelzone aufweist, die derart dimensioniert ist, dass der äußere Gelenkkörper 5 passgenau in dem Gelenklager 9 gehalten wird. Die Form einer symmetrischen Kugelzone garantiert hierbei, dass der äußere Gelenkkörper 5 fest in dem Gelenklager 9 gehalten wird und nicht aus diesem herausbewegt werden kann. Aufgrund dieser Geometrie ist der äußere Gelenkkörper 5 weiterhin in dem Gelenklager 9 entlang der äußeren Gelenkflächen 7, 11 rotierbar.
  • Ferner weist das Drehgelenk 1 eine Grundplatte 13 auf, an welcher das Gelenklager 9 befestigt ist. Die einzelnen Bauteile des Drehgelenks 1 sind in dieser Ausführung integral mit einem additiven Verfahren aus Titan bzw. einer Titanlegierung gefertigt. 3D-Druckverfahren ermöglichen hierbei das Drehgelenk 1 vollständig in einem Prozessschritt zu fertigen, indem der innere Gelenkkörper 2, der äußere Gelenkkörper 5 sowie das Gelenklager gleichzeitig gedruckt werden. Mit herkömmlichen Verfahren könnte ein derartiges Drehgelenk 1 bestenfalls nur unter erheblichem Aufwand gefertigt werden. Die Vorteile der gezeigten Drehgelenks 1 werden im Folgenden beispielhaft mit Bezug auf 4 und 5 in einer konkreten Anwendung erläutert.
  • Hierzu zeigt 4 eine schematische Schnittansicht einer Befestigungsanordnung 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit dem Drehgelenk 1 aus 1. Die Befestigungsanordnung 10 befindet sich in dem in 5 gezeigten Luftfahrzeug 100 und dient zur Positionsfixierung eines Monuments 14 an einer Struktur 15, insbesondere einem Spant, des Luftfahrzeugs 100. Das Monument 14 ist in der in 4 gezeigten Ausführungsform ein kastenförmiger Einbau für eine Passagierkabine, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit in 4 weggelassen worden ist. Bei dem Monument 14 kann es sich beispielsweise um einen Stauschrank oder eine Bordküche oder dergleichen handeln. Prinzipiell lässt sich die erfindungsgemäße Lösung auf vielfältige Monumente 14 anwenden, welche in einer Flugzeugkabine ortsfest positioniert werden sollen.
  • Das Drehgelenk 1 aus 1-3 ist über die Grundplatte 13 an einem der in 4 gezeigten Spante befestigt (dem mittleren), z.B. mittels Schrauben, Nieten oder dergleichen. Eine Druck-/Zugstange 16 koppelt das Monument 14 an den inneren Gelenkanbindungskopf 4 des Drehgelenks 1. Eine weitere Druck-/Zugstange 16 koppelt wiederum den äußeren Gelenkanbindungskopf 8 an einen weiteren Spant des Luftfahrzeugs. Die Druck-/Zugstangen 16 können beispielsweise auf die Gelenkanbindungsköpfe 4, 8 aufgesteckt sein und/oder anderweitig mit diesen verbunden bzw. an diesen befestigt sein. Aufgrund der doppelt-sphärischen Ausgestaltung des Drehgelenks 1 ist in dieser Anwendung jederzeit sichergestellt, dass sich die Lastpfade der beiden Druck-/Zugstangen 16 genau in dem Mittelpunkt des Drehgelenks 1 treffen, völlig unabhängig davon, ob Toleranzen oder Auslenkungen der Bauteile vorhanden sind. Sollte sich beispielsweise das Monument 14 und somit auch die daran gekoppelte Druck-/Zugstange 16 verschieben, so bewegt sich der innere Gelenkkörper 2 aufgrund der Kopplung des inneren Gelenkanbindungskopfs 4 entsprechend mit, indem der innere Gelenkkörper 2 in dem äußeren Gelenkkörper 5 rotiert. Das Drehgelenk 1 stellt hierbei zwei unabhängige Rotationsfreiheitsgrade bereit, sodass beide gekoppelten Druck-/Zugstangen 16 unabhängig voneinander ausgerichtet werden können. Somit kompensiert das Drehgelenk 1 möglicherweise vorhanden Toleranzen und verhindert, dass außerplanmäßige Lasten in die Spanten eingeleitet werden, d.h. sowohl nicht vorgesehene Lasten als auch Lasten, die nicht in der gewünschten Ebene, d.h. plan, liegen.
  • In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
  • Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Drehgelenk
    2
    innerer Gelenkkörper
    3
    innere konvexe Gelenkfläche
    4
    innerer Gelenkanbindungskopf
    5
    äußerer Gelenkkörper
    6
    innere konkave Gelenkfläche
    7
    äußere konvexe Gelenkfläche
    8
    äußerer Gelenkanbindungskopf
    9
    Gelenklager
    10
    Befestigungsanordnung
    11
    äußere konkave Gelenkfläche
    12
    Ausnehmung
    13
    Grundplatte
    14
    Monument
    15
    Struktur
    16
    Druck-/Zugstange
    20
    Halter
    21
    erste Befestigungsposition
    22
    zweite Befestigungsposition
    100
    Luftfahrzeug

Claims (13)

  1. Drehgelenk (1), mit: einem inneren Gelenkkörper (2), welcher eine sphärisch geformte innere konvexe Gelenkfläche (3) und einen von der inneren konvexen Gelenkfläche (3) abstehenden inneren Gelenkanbindungskopf (4) aufweist; einem äußeren Gelenkkörper (5), welcher eine sphärisch geformte innere konkave Gelenkfläche (6), eine sphärisch geformte äußere konvexe Gelenkfläche (7) und einen von der äußeren konvexen Gelenkfläche (7) abstehenden äußeren Gelenkanbindungskopf (8) aufweist, wobei der innere Gelenkkörper (2) derart innerhalb des äußeren Gelenkkörpers (5) gehalten wird, dass die beiden Gelenkkörper (2, 5) entlang der inneren Gelenkflächen (3, 6) gegeneinander rotierbar sind; einem Gelenklager (9), welches eine sphärisch geformte äußere konkave Gelenkfläche (11) aufweist, wobei der äußere Gelenkkörper (5) derart innerhalb des Gelenklagers (9) gehalten wird, dass der äußere Gelenkkörper (5) in dem Gelenklager (9) entlang der äußeren Gelenkflächen (7, 11) rotierbar ist.
  2. Drehgelenk (1) nach Anspruch 1, wobei der innere Gelenkkörper (2) als Kugel ausgebildet ist.
  3. Drehgelenk (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der äußere Gelenkkörper (5) als Hohlkugel mit einer Ausnehmung (12) ausgebildet ist, durch welche der innere Gelenkanbindungskopf (4) hindurchragt.
  4. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gelenklager (9) ringförmig und die äußere konkave Gelenkfläche (11) des Gelenklagers (9) als symmetrische Kugelzone ausgebildet ist.
  5. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Krümmung der inneren konvexen Gelenkfläche (3) der Krümmung der inneren konkaven Gelenkfläche (6) und die Krümmung der äußeren konvexen Gelenkfläche (7) der Krümmung der äußeren konkaven Gelenkfläche (11) entspricht.
  6. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der innere Gelenkkörper (2) passgenau in dem äußeren Gelenkkörper (5) und/oder der äußere Gelenkkörper (5) passgenau in dem Gelenklager (9) ausgebildet sind.
  7. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die beiden Gelenkanbindungsköpfe (4, 8) in entgegengesetzte Hemisphären ausgerichtet sind.
  8. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die beiden Gelenkanbindungsköpfe (4, 8) in einer radialen Richtung von den konvexen Gelenkflächen (3, 7) abstehen.
  9. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der innere Gelenkkörper (2), der äußere Gelenkkörper (5) und das Gelenklager (9)jeweils integral, insbesondere in einem additiven Verfahren, geformt sind.
  10. Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin mit: einer Grundplatte (13), welche das Gelenklager (9) trägt.
  11. Befestigungsanordnung (10) zur Positionsfixierung eines Monuments (14) an einer Struktur (15) eines Fahrzeugs, insbesondere eines Luft- oder Raumfahrzeugs (100), mit: einem Drehgelenk (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche; einer Druck-/Zugstange (16), welche das Monument (14) an einen der Gelenkanbindungsköpfe (4, 8) des Drehgelenks (1) koppelt; und einer weiteren Druck-/Zugstange (16), welche den entsprechend anderen Gelenkanbindungskopf (4, 8) an die Struktur (15) des Fahrzeugs koppelt.
  12. Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 11, wobei die Struktur (15) ein Spant ist und das Drehgelenk (1) an einem benachbarten Spant befestigt ist.
  13. Luft- oder Raumfahrzeug (100) mit einer Befestigungsanordnung (10) nach Anspruch 11 oder 12.
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