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Die Erfindung betrifft ein Montagesystem, das insbesondere dazu geeignet ist, Bauteile, insbesondere Innenausstattungsbauteile in einem Luftfahrzeug zu montieren und dabei eine Toleranzkompensationsfunktion zu erfüllen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Montieren eines Bauteils, insbesondere eines Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteils, mittels eines derartigen Montagesystems sowie eine mittels eines derartigen Montagesystems montierte Bauteilanordnung. Schließlich betrifft die Erfindung ein mit einem derartigen Montagesystem und/oder einer derartigen Bauteilanordnung ausgestattetes Luftfahrzeug.
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Bei der Endmontage von Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteilen werden die Bauteile üblicherweise in ihre gewünschte Montageposition gebracht und dort mittels entsprechender Befestigungseinrichtungen an vordefinierten Befestigungspunkten an der Primärstruktur des Luftfahrzeugs befestigt. Dabei ist es erforderlich, die bauteilseitigen Befestigungspunkte mit den entsprechenden komplementären primärstrukturseitigen Befestigungspunkten in Deckung zu bringen und schließlich miteinander zu verbinden. Insbesondere bei großvolumigen Bauteilen, beispielsweise bei im Bereich einer Luftfahrzeugkabinendecke zu montierenden Deckenpaneelen, können Toleranzen die Ausrichtung der bauteilseitigen und der primärstrukturseitigen Befestigungspunkte und schließlich die Befestigung der Innenausstattungsbauteile an der Primärstruktur erschweren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montagesystem sowie ein Verfahren bereitzustellen, die die Montage von Bauteilen, insbesondere Innenausstattungsbauteile in einem Luftfahrzeug erleichtern. Ferner ist die Erfindung auf die Aufgabe gerichtet, eine mittels eines derartigen Montagesystems montierte Bauteilanordnung sowie ein mit einem derartigen Montagesystem und/oder einer derartigen Bauteilanordnung ausgestattetes Luftfahrzeug anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch ein Montagesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12, eine Bauteilanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
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Ein Montagesystem umfasst ein Halteelement, in dem eine Aufnahmeöffnung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Halteelement im Wesentlichen plattenförmig ausgeführt. Das Halteelement ist insbesondere dazu vorgesehen, an einem Strukturbauteil befestigt zu werden, an dem ein zu montierendes Bauteil fixiert werden soll. Bei dem Strukturbauteil kann es sich beispielsweise um ein Primärstrukturbauteil oder ein lastübertragend mit der Primärstruktur des Luftfahrzeugs verbundenes Strukturbauteil handeln, während es sich bei dem zu montierenden Bauteil beispielsweise um ein Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteil, insbesondere ein Deckenpaneel handeln kann. Zur Befestigung des Halteelements an dem Strukturbauteil können in dem Halteelement entsprechende Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben oder Nieten ausgeführt sein.
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Beispielsweise kann das Halteelement eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Grundform aufweisen. Die zur Aufnahme von Befestigungsmitteln geeigneten Bohrungen können dann beispielsweise im Bereich der vorzugsweise abgerundeten Ecken des Halteelements angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, dass das Halteelement auch andere, für den jeweiligen Einsatzzweck angepasste Formen haben kann. Die Aufnahmeöffnung erstreckt sich vorzugsweise im Wesentlichen mittig durch das Halteelement. Eine Längsachse der Aufnahmeöffnung fällt dann mit einer zentralen Achse des Halteelements zusammen. Die Aufnahmeöffnung kann einen kreisförmigen Querschnitt haben, aber auch anders geformt sein.
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Ferner umfasst das Montagesystem ein in der Aufnahmeöffnung des Halteelements aufgenommenes Mutterelement. Das Mutterelement kann beispielsweise einen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt aufweisen, der vorzugsweise zumindest im Bereich eines Teils seiner Innenfläche mit einem Innengewinde versehen ist. Der hohlzylindrische Abschnitt des Mutterelements kann einen kreisförmigen Querschnitt haben. Das Mutterelement kann so dimensioniert sein, dass es die in dem Halteelement ausgebildete Aufnahmeöffnung durchsetzt und aus ihr herausragt. Ein Außendurchmesser eines die Aufnahmeöffnung durchsetzenden Teils des Mutterelements ist vorzugsweise kleiner als ein Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung, sodass das Mutterelement „mit Spiel“ in die in dem Halteelement ausgebildete Aufnahmeöffnung eingesetzt werden kann.
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Darüber hinaus ist das Montagesystem mit einer Befestigungsanordnung versehen, die in einem ersten Betriebszustand dazu eingerichtet ist, das Mutterelement in einer zur Längsachse der Aufnahmeöffnung senkrechten Ebene relativ zu dem Halteelement bewegbar an dem Halteelement zu befestigen und die in einem zweiten Betriebszustand dazu eingerichtet ist, das Mutterelement in seiner Position relativ zu dem Halteelement zu fixieren. Die Befestigungsanordnung verhindert bereits in ihrem ersten Betriebszustand eine ungewollte Trennung des Mutterelements von dem Halteelement, erlaubt jedoch noch eine Verschiebung des Mutterelements relativ zu dem Halteelement in einer x-y-Ebene, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der eine z-Richtung definierenden Längsachse der Aufnahmeöffnung erstreckt.
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Wenn das Halteelement plattenförmig mit planen Oberflächen ausgebildet ist und die Längsachse der Aufnahmeöffnung im Wesentlichen senkrecht zu den planen Oberflächen des Halteelements verläuft, erstreckt sich die x-y-Ebene, in der das Mutterelement im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung relativ zu dem Halteelement bewegbar ist, im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen des plattenförmigen Halteelements. Wenn sich die Befestigungsanordnung dagegen in ihrem zweiten Betriebszustand befindet, sorgt sie für eine starre Verbindung zwischen dem Mutterelement und dem Halteelement, d.h. sie unterbindet die im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung noch mögliche Relativbewegung zwischen dem Mutterelement und dem Halteelement.
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Schließlich umfasst das Montagesystem einen Befestigungsstift, der entlang einer Längsachse des Mutterelements in das Mutterelement einführbar und in einer gewünschten Endposition um die Längsachse des Mutterelements relativ zu dem Mutterelement drehbar ist, um den Befestigungsstift in seiner Position relativ zu dem Mutterelement zu fixieren und die Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand zu überführen. Der Befestigungsstift kann einen Schaft aufweisen, der im Bereich zumindest eines Teils seiner Außenfläche mit einem Außengewinde versehen sein kann. Das an dem Schaft des Befestigungsstifts ausgebildete Außengewinde ist vorzugsweise dazu eingerichtet, bei einer Drehung des Befestigungsstifts relativ zu dem Mutterelement mit dem an dem Mutterelement vorgesehenen Innengewinde in Eingriff zu gelangen, um den Befestigungsstift in seiner Position relativ zu dem Mutterelement zu fixieren. Ferner kann der Befestigungsstift einen Kopf haben, der einen größeren Querschnitt aufweist als der Schaft. Der Kopf des Befestigungsstifts kann beispielsweise so geformt sein, dass er mit einem Werkzeug oder mit der Hand gegriffen und gedreht werden kann, um den Befestigungsstift relativ zu dem Mutterelement zu drehen.
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Zur Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand kann beispielsweise ein Bereich des Schafts des Befestigungsstifts mit einer Komponente der Befestigungsanordnung zusammenwirken.
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Beispielsweise kann der Befestigungsstift, d. h. insbesondere der Schaft des Befestigungsstifts dazu eingerichtet sein, bei einer Drehung des Befestigungsstifts relativ zu dem Mutterelement in Anlage an eine Komponente der Befestigungsanordnung zu gelangen. Diese Komponente der Befestigungsanordnung wird dann bei einer weiteren Drehung des Befestigungsstifts mitgenommen und gemeinsam mit dem Befestigungsstift gedreht. Die Drehung der Komponente der Befestigungsanordnung erfolgt vorzugsweise die Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung.
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Bei der Montage eines Bauteils, insbesondere eines Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteils, mithilfe des Montagesystems kann zunächst in einem ersten Schritt das Halteelement mit dem mittels der Befestigungsanordnung mit dem Halteelement verbundenen Mutterelement an einem Strukturbauteil befestigt werden, an dem das zu montierenden Bauteil fixiert werden soll. Die Befestigungsanordnung befindet sich dabei in ihrem ersten Betriebszustand, in der sie eine Relativbewegung des Mutterelements zu dem Halteelement in der x-y-Ebene erlaubt.
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In dem Strukturbauteil ist vorzugsweise eine Öffnung ausgebildet, die mit dem Mutterelement des Montagesystems fluchtet, wenn das Halteelement und das an dem Halteelement befestigte Mutterelement an dem Strukturbauteil fixiert sind. Beispielsweise kann dann ein aus der Aufnahmeöffnung des Halteelements herausragender Teil des Mutterelements in die in dem Strukturbauteil ausgebildete Öffnung ragen, während das Halteelement an einer rückseitigen Oberfläche des Strukturbauteils anliegt. Im in einem Luftfahrzeug montierten Zustand des Strukturbauteils ist die rückseitige Oberfläche des Strukturbauteils, an dem das Halteelement anliegt, vorzugsweise einer Außenhaut des Luftfahrzeugs zugewandt, d. h. von einem an dem Strukturbauteil zu fixierenden Innenausstattungsbauteil abgewandt. Die in dem Strukturbauteil ausgebildete Öffnung kann einen Innendurchmesser haben, der etwas größer ist als ein Außendurchmesser des aus der Aufnahmeöffnung des Halteelements ragenden Teils des Mutterelements, um die Montage des Halteelements mit dem daran angebrachten Mutterelement an dem Strukturbauteil zu erleichtern.
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In einem nächsten Schritt kann das zu montierenden Bauteil in eine Montageposition gebracht werden, in der eine in dem zu montierenden Bauteil ausgebildete Öffnung mit dem Mutterelement des Montagesystems fluchtet. Auch die in dem zu montierenden Bauteil ausgebildete Öffnung kann einen Innendurchmesser haben, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des aus der Aufnahmeöffnung des Halteelements ragenden Teils des Mutterelements. Dies erleichtert die Ausrichtung des zu montierenden Bauteils relativ zu dem Mutterelement.
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Anschließend kann der Befestigungsstift des Montagesystems in einer zur Längsachse des Mutterelements im Wesentlichen parallelen Richtung in die in dem zu montierenden Bauteil und dem Strukturbauteil ausgebildeten Öffnungen und dann in das Mutterelement eingeführt werden. Die Einführung des Befestigungsstifts in das Mutterelement wird dabei dadurch erleichtert, dass sich die das Mutterelement an dem Halteelement befestigende Befestigungsanordnung zu diesem Zeitpunkt noch in ihrem ersten Betriebszustand befindet, in der sie eine Relativbewegung des Mutterelements zu dem Halteelement erlaubt. Dadurch wird das Einführen des Befestigungsstifts in das Mutterelement auch dann ermöglicht bzw. erleichtert, wenn die in dem zu montierenden Bauteil ausgebildete Öffnung und/oder die in dem Strukturbauteil ausgebildete Öffnung aufgrund von Bauteil- oder Montagetoleranzen nicht exakt miteinander und/oder dem Mutterelement fluchtet/fluchten.
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Wenn der Befestigungsstift eine gewünschte Endposition erreicht hat, wird er um die Längsachse des Mutterelements gedreht, beispielsweise um 90°. Dadurch wird der Befestigungsstift einerseits in seiner Position relativ zu dem Mutterelement fixiert. Andererseits bewirkt die Rotation des Befestigungsstifts die Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand, in dem die Befestigungsanordnung die im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung noch mögliche Relativbewegung zwischen dem Mutterelement und dem Halteelement unterbindet. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer Zug- oder Druckbeaufschlagung des Befestigungsstifts auftretende Kräfte über das Mutterelement und das Halteelement direkt in das Strukturbauteil eingeleitet werden. Wenn der Befestigungsstift nach seiner Rotation um die Längsachse des Mutterelements seine finale Position erreicht hat, kann beispielsweise ein Kopf des Befestigungsstifts an einer von dem Strukturbauteil abgewandten Oberfläche des zu montierenden Bauteils anliegen.
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An einem Schaft des Befestigungsstifts ist vorzugsweise mindestens eine nicht mit einem Außengewinde versehene erste Aufnahmefläche ausgebildet. Die erste Aufnahmefläche erstreckt sich vorzugsweise über zumindest einen Teil der Länge des Schafts. Ferner ist die erste Aufnahmefläche vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Mutterelements ausgerichtet, wenn der Befestigungsstift in das Mutterelement eingeführt ist. Zusätzlich oder alternativ dazu kann an einer Innenfläche des Mutterelements mindestens eine nicht mit einem Innengewinde versehene zweite Aufnahmefläche ausgebildet sein. Die zweite Aufnahmefläche erstreckt sich vorzugsweise sich über zumindest einen Teil der Länge des Mutterelements entlang der Längsachse des Mutterelements.
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Der Befestigungsstift kann dann derart in das Mutterelement eingeführt werden, dass während der Einführung des Befestigungsstifts in das Mutterelement die an dem Schaft des Befestigungsstifts ausgebildete nicht mit einem Außengewinde versehene „abgeflachte“ erste Aufnahmefläche einem mit einem Innengewinde versehenen Abschnitt der Innenfläche des Mutterelements gegenüberliegt. Entsprechend kann während der Einführung des Befestigungsstifts in das Mutterelement ein mit einem Außengewinde versehener Bereich des Befestigungsstiftschafts der nicht mit einem Innengewinde versehenen zweiten Aufnahmefläche des Mutterelements gegenüberliegen. Dadurch wird eine ungehinderte Einführung des Befestigungsstifts, d. h. des Schafts des Befestigungsstifts in das Mutterelement ermöglicht. Wenn dagegen der Befestigungsstift nach Erreichen seiner Endposition relativ zu dem Mutterelement um die Längsachse des Mutterelements gedreht wird, gerät das an dem Schaft des Befestigungsstifts ausgebildete Außengewinde in Eingriff mit dem an dem Mutterelement vorgesehenen Innengewinde, wodurch der Befestigungsstift in seiner Position relativ zu dem Mutterelement fixiert wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind an dem Schaft des Befestigungsstifts zwischen zwei jeweils mit einem Außengewinde versehenen Abschnitten zwei nicht mit einem Außengewinde versehene erste Aufnahmeflächen ausgebildet, die sich über zumindest einen Teil der Länge des Schafts im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Dementsprechend können an der Innenfläche des Mutterelements zwei nicht mit einem Innengewinde versehene zweite Aufnahmeflächen ausgebildet sein, die sich über zumindest einen Teil der Länge des Mutterelements entlang seiner Längsachse erstrecken.
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Die Befestigungsanordnung des Montagesystems umfasst vorzugsweise einen an dem Mutterelement ausgebildeten Flanschabschnitt. Der Flanschabschnitt kann sich von einem in der Aufnahmeöffnung des Mutterelements aufgenommenen hohlzylindrischen Abschnitt des Mutterelements insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Mutterelements nach außen erstrecken. Ferner erstreckt sich der Flanschabschnitt des Mutterelements vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer dem Flanschabschnitt zugewandten Oberfläche des Halteelements. Der Flanschabschnitt kann beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige oder quadratische Grundform haben und vorzugsweise mit abgerundeten Ecken versehen sein.
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Darüber hinaus umfasst die Befestigungsanordnung vorzugsweise ferner eine Verriegelungsplatte, die auf dem Flanschabschnitt des Mutterelements aufliegt. Die Verriegelungsplatte ist vorzugsweise dazu eingerichtet, bei der Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand relativ zu dem Mutterelement und dem Halteelements um die Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung gedreht zu werden. Im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung ist die Verriegelungsplatte vorzugsweise dazu eingerichtet, eine im Wesentlichen parallel zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung gerichtete Druckkraft auf den Flanschabschnitt des Mutterelements auszuüben. Ferner ist die Verriegelungsplatte im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung vorzugsweise in ihrer Position relativ zu dem Mutterelement und dem Halteelement fixiert.
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Grundsätzlich ist es denkbar, das Mutterelement ausschließlich durch die Druckkraft, die von der Verriegelungsplatte im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung auf den Flanschabschnitt des Mutterelements ausgeübt wird, in seiner Position relativ zu dem Halteelement zu fixieren. Vorzugsweise umfasst die Befestigungsanordnung des Montagesystems jedoch ein zusätzliches Fixierungssystem, das eine an dem Mutterelement vorgesehene erste Fixierungseinrichtung sowie eine an dem Halteelement vorgesehene und zu der ersten Fixierungseinrichtung komplementäre zweite Fixierungseinrichtung umfasst. Die erste Fixierungseinrichtung kann beispielsweise im Bereich einer dem Halteelement zugewandten Oberfläche des Flanschabschnitts des Mutterelements angeordnet sein. Die zweite Fixierungseinrichtung kann beispielsweise im Bereich einer dem Flanschabschnitt des Mutterelements zugewandten Oberfläche des Halteelements angeordnet sein.
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Die an dem Mutterelement vorgesehene erste Fixierungseinrichtung und die an dem Halteelement vorgesehene zweite Fixierungseinrichtung sind vorzugsweise dazu eingerichtet, miteinander in Eingriff zu gelangen, wenn die Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand überführt wird. Beispielsweise können die erste und die zweite Fixierungseinrichtung miteinander in Eingriff gebracht werden, indem der Flanschabschnitt des Mutterelements bei der Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand durch die Verriegelungsplatte gegen die dem Flanschabschnitt zugewandte Oberfläche des Halteelements gedrückt wird.
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Das Fixierungssystem ist dazu eingerichtet, eine Bewegung des Mutterelements relativ zu dem Halteelement in der zur Längsachse der Aufnahmeöffnung senkrechten Ebene zu unterbinden, wenn sich die erste und die zweite Fixierungseinrichtung des Fixierungssystems im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung miteinander in Eingriff befinden. Das Fixierungssystem kann beispielsweise in Form eines Verzahnungssystems ausgebildet sein. Das Verzahnungssystem umfasst dann vorzugsweise sowohl sich in x-Richtung erstreckende Zähne als auch sich in y-Richtung erstreckende Zähne. Dadurch können Verschiebungen des Mutterelements relativ zu dem Halteelement sowohl in x-Richtung als auch in y-Richtung unterbunden werden, wenn sich die an der ersten Fixierungseinrichtung ausgebildeten Zähne mit den an der zweiten Fixierungseinrichtung ausgebildeten Zeilen in Eingriff befinden. Ferner wird sichergestellt, dass bei einer Belastung des Befestigungsstifts in x-Richtung oder y-Richtung die auf den Befestigungsstift einwirkenden Kräfte über das Mutterelement und das Halteelement in das Strukturbauteil eingeleitet werden.
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Ferner kann die Befestigungsanordnung einen an dem Halteelement ausgebildeten Haltevorsprung umfassen. Der Haltevorsprung erstreckt sich vorzugsweise von der dem Flanschabschnitt zugewandten Oberfläche des Halteelements und umgreift einen Randabschnitt der Verriegelungsplatte. An der Verriegelungsplatte ist vorzugsweise ein Verriegelungsvorsprung ausgebildet, der dazu eingerichtet ist, mit dem an dem Halteelement ausgebildeten Haltevorsprung in Eingriff zu gelangen, wenn die Verriegelungsplatte bei der Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand um die Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung gedreht wird. Beispielsweise kann der Verriegelungsvorsprung im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung so angeordnet sein, dass der Haltevorsprung den Verriegelungsvorsprung umgreift und dadurch die Verriegelungsplatte gegen den Flanschabschnitt des Mutterelements drückt. In einer bevorzugten Ausführungsform des Montagesystems sind an dem Halteelement zwei Haltevorsprünge ausgebildet, die jeweils einen Verriegelungsvorsprung umgreifen, wenn sich die Befestigungsanordnung in ihrem zweiten Betriebszustand befindet.
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In der Verriegelungsplatte ist vorzugsweise eine Verriegelungsöffnung ausgebildet, deren Querschnittsform an eine Querschnittsform des Befestigungsstifts angepasst ist. Beispielsweise kann die Verriegelungsöffnung eine zur Aufnahme des Befestigungsstiftschafts geeignete Langlochform aufweisen, wenn an dem Schaft des Befestigungsstifts zwei zueinander parallele erste Aufnahmeflächen ausgebildet sind. Die Verriegelungsöffnung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, den Befestigungsstift derart aufzunehmen, dass die Verriegelungsplatte bei einer Drehung des Befestigungsstifts um die Längsachse des Mutterelements mitgenommen wird. Dadurch wird die Verriegelungsplatte um die Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung gedreht, wenn der Befestigungsstift zur Überführung der Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in seinen zweiten Betriebszustand um die Längsachse des Mutterelements gedreht wird.
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Die Befestigungsanordnung umfasst vorzugsweise ferner ein Federelement, das dazu eingerichtet ist, die Verriegelungsplatte federnd in ihrer Position relativ zu dem Mutterelement und dem Halteelement zu verspannen. Das Federelement verhindert eine unbeabsichtigte Trennung der Komponenten der Befestigungsanordnung, wenn sich die Befestigungsanordnung in ihrem ersten Betriebszustand befindet und der Befestigungsstift noch nicht in das Mutterelement eingeführt ist.
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Das Mutterelement kann, wie oben beschrieben, lediglich einen starren im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt umfassen, der zumindest in einem Teilbereich seiner Innenfläche mit einem Innengewinde versehen ist. Die Längsachse des Mutterelements verläuft dann stets im Wesentlichen parallel zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung.
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In einer alternativen Ausführungsform kann das Mutterelement jedoch auch so gestaltet sein, dass seine Längsachse relativ zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung kippbar ist. Beispielsweise kann die Längsachse des Mutterelements derart relativ zur Längsachse der Aufnahmeöffnung gekippt werden, dass die Längsachse des Mutterelements mit der Längsachse der Aufnahmeöffnung einen Winkel von beispielsweise 2 bis 20°, insbesondere 2 bis 10°, weiter insbesondere 3 bis 7° und beispielsweise 5° bildet. Hierzu kann das Mutterelement beispielsweise einen relativ zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung kippbaren Einsatz zur Aufnahme des Befestigungsstifts umfassen. Dadurch wird es möglich, den Befestigungsstift schräg, d. h. in einer relativ zur Längsachse der Aufnahmeöffnung des Halteelements geneigten Richtung in das Mutterelement einzuführen. Dies verbessert die Toleranzkompensationsfunktion des Montagesystems.
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Der Einsatz des Mutterelements kann beispielsweise eine Kugelmutter sowie eine Kugelmutteraufnahme umfassen. Die Kugelmutter kann im Bereich ihrer Außenfläche mit Nuten versehen sein, die mit Vorsprüngen zusammenwirken, die im Bereich einer Innenfläche der Kugelmutteraufnahme vorgesehen sind. Die Kugelmutteraufnahme kann ihrerseits im Bereich ihrer Außenfläche mit Nuten versehen sein, die mit Vorsprüngen zusammenwirken, die im Bereich einer Innenfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitts des Mutterelements vorgesehen sind. Es versteht sich, dass die Anordnung der Nuten und Vorsprünge auch umgekehrt sein kann. D.h., die Kugelmutter kann im Bereich ihrer Außenfläche auch mit Vorsprüngen versehen sein, die mit Nuten zusammenwirken, die im Bereich der Innenfläche der Kugelmutteraufnahme vorgesehen sind. Entsprechend kann die Kugelmutteraufnahme im Bereich ihrer Außenfläche auch mit Vorsprüngen versehen sein, die mit Nuten zusammenwirken, die im Bereich der Innenfläche des hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitts des Mutterelements vorgesehen sind.
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Bei einem Verfahren zum Montieren eines Bauteils an einem Strukturbauteil mittels eines Montagesystems wird eine erste Komponentengruppe des Montagesystems an dem Strukturbauteil vormontiert. Die erste Komponentengruppe umfasst ein Halteelement, in dem eine Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, ein in der Aufnahmeöffnung des Halteelements aufgenommenes Mutterelement und eine Befestigungsanordnung. Die Befestigungsanordnung ist in einem ersten Betriebszustand dazu eingerichtet, das Mutterelement in einer zu einer Längsachse der Aufnahmeöffnung senkrechten Ebene relativ zu dem Halteelement bewegbar an dem Halteelement zu befestigen und in einem zweiten Betriebszustand dazu eingerichtet, das Mutterelement in seiner Position relativ zu dem Halteelement zu fixieren. Ein Befestigungsstift des Montagesystems wird entlang einer Längsachse des Mutterelements in das Mutterelement eingeführt, bis der Befestigungsstift eine gewünschte Endposition erreicht hat. Der in seiner Endposition angeordnete Befestigungsstift wird um die Längsachse des Mutterelements relativ zu dem Mutterelement gedreht, um den Befestigungsstift in seiner Position relativ zu dem Mutterelement zu fixieren und die Befestigungsanordnung aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand zu überführen.
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In einer Variante des Verfahrens wird der Befestigungsstift entlang einer Längsachse des Mutterelements in das Mutterelement eingeführt, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung erstreckt. In einer alternativen Variante des Verfahrens kann der Befestigungsstift jedoch auch entlang einer Längsachse des Mutterelements in das Mutterelement eingeführt werden, die relativ zur Längsachse der in dem Halteelement ausgebildeten Aufnahmeöffnung gekippt ist.
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Eine Bauteilanordnung umfasst ein zu montierendes Bauteil und ein Strukturbauteil. Bei dem zu montierenden Bauteil handelt es sich vorzugsweise um ein Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteil, insbesondere ein Deckenpaneel. Das Strukturbauteil kann ein Teil einer Primärstruktur des Luftfahrzeugs oder ein an der Primärstruktur des Luftfahrzeugs befestigtes Strukturbauteil sein. Das Bauteil ist mittels eines oben beschriebenen Montagesystems an dem Strukturbauteil befestigt.
Ein Luftfahrzeug umfasst ein oben beschriebenes Montagesystem und/oder eine oben beschriebene Bauteilanordnung.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert, wobei:
- 1 eine erste Ausführungsform eines Montagesystems zur Montage von Innenausstattungsbauteilen in einem Luftfahrzeug zeigt;
- 3 bis 4 die Vormontage einer ersten Komponentengruppe des Montagesystems gemäß 1 veranschaulichen;
- 5 bis 7 die Funktion des Montagesystems gemäß 1 veranschaulichen;
- 8 eine Bauteilanordnung mit einem Innenausstattungsbauteil, einem Strukturbauteil und einem Montagesystem gemäß 1 zeigt, wobei zusätzlich der Kraftübertragungsverlauf beim Einwirken einer Zugkraft in einer z-Richtung auf einen Befestigungsstift des Montagesystems veranschaulicht ist;
- 9 eine Bauteilanordnung gemäß 8 zeigt, wobei jedoch zusätzlich der Kraftübertragungsverlauf beim Einwirken einer Druckkraft in z-Richtung auf den Befestigungsstift des Montagesystems veranschaulicht ist;
- 10 eine Bauteilanordnung gemäß 8 zeigt, wobei jedoch zusätzlich der Kraftübertragungsverlauf beim Einwirken einer translatorischen Kraft in einer x-Richtung auf den Befestigungsstift des Montagesystems veranschaulicht ist;
- 11 und 12 eine zweite Ausführungsform des Montagesystems zur Montage von Innenausstattungsbauteilen in einem Luftfahrzeug zeigen;
- 13 und 14 Detaildarstellungen eines Mutterelements der zweiten Ausführungsform des Montagesystems gemäß der 11 und 12 zeigen; und
- 15 ein mit einer Bauteilanordnung gemäß der 8 bis 10 ausgestattetes Luftfahrzeug zeigt.
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Die 1 bis 10 zeigen jeweils eine erste Ausführungsform eines Montagesystems, dass dazu geeignet ist, eine Komponente einer in den 8 bis 10 veranschaulichten Bauteilanordnung 100 zu bilden. In der Bauteilanordnung 100 dient das Montagesystem 10 dazu, ein beispielsweise in Form eines Deckenpaneels ausgebildetes Luftfahrzeuginnenausstattungsbauteil 102 mit einem Strukturbauteil 104 zu verbinden. Bei dem Strukturbauteil 104 kann es sich um eine Komponente einer Primärstruktur eines mit der Bauteilanordnung 100 ausgestatteten Luftfahrzeugs 1000 (siehe 15) handeln. Alternativ dazu kann das Strukturbauteil 104 jedoch auch ein an der Primärstruktur des Luftfahrzeugs 1000 befestigbares Strukturbauteil 104 sein.
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Das Montagesystem 10 umfasst ein Halteelement 12, ein Mutterelement 14, eine Befestigungsanordnung 16 und einen Befestigungsstift 18. Wie am besten in 2 zu erkennen ist, ist in dem hier im Wesentlichen plattenförmig und mit planen Oberflächen ausgeführten Halteelement 12 eine Aufnahmeöffnung 20 ausgebildet, in der das Mutterelement 14 aufgenommen ist. Die Aufnahmeöffnung 20, die hier einen kreisförmigen Querschnitt hat, erstreckt sich im Wesentlichen mittig durch das Halteelement 12, so dass eine Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 mit einer zentralen Achse des Halteelements 12 zusammenfällt. In der hier gezeigten Ausführungsform hat das Halteelement 12 eine im Wesentlichen quadratische Grundform mit abgerundeten Ecken und ist im Bereich seiner Ecken mit Bohrungen 22 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, wie zum Beispiel Schrauben oder Nieten (in den Figuren nicht gezeigt) versehen.
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In der in den 1 bis 10 gezeigten ersten Ausführungsform des Montagesystems 10 umfasst das Mutterelement 14 einen hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt 24 und einen Flanschabschnitt 26 (siehe insbesondere 2). Der Flanschabschnitt 26, der hier eine im Wesentlichen rechteckige Grundform hat und mit abgerundeten Ecken versehen ist, erstreckt sich von dem hohlzylindrischen Abschnitt 24 im Wesentlichen senkrecht zu einer Längsachse L2 des Mutterelements 14 nach außen. Wenn das Mutterelement 14 bzw. der hohlzylindrisch ausgebildeten Abschnitt 24 des Mutterelements 14, wie in 1 gezeigt, in der Aufnahmeöffnung 20 des Halteelements 12 aufgenommen ist, erstreckt sich der Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 ferner im Wesentlichen parallel zu einer dem Flanschabschnitt 26 zugewandten Oberfläche des Halteelements 12.
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Der hohlzylindrische Abschnitt 24 des Mutterelements 14 hat in der hier beschriebenen Ausführungsform einen kreisförmigen Querschnitt und ist so dimensioniert, dass er die in dem Halteelement 12 ausgebildete Aufnahmeöffnung 20 durchsetzt und aus ihr herausragt (siehe insbesondere 8 bis 10). Ein Außendurchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts 24 ist kleiner als ein Innendurchmesser der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20, sodass das Mutterelement 14 „mit Spiel“ in die in dem Halteelement 12 ausgebildete Aufnahmeöffnung 20 eingesetzt werden kann.
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Der Befestigungsstift 18 umfasst einen Schaft 28 sowie einen Kopf 30. Der Kopf 30 hat einen größeren Querschnitt als der Schaft 28 und ist so geformt, dass er mit einem Werkzeug oder mit der Hand gegriffen und gedreht werden kann. Der Schaft 28 ist im Bereich zumindest eines Teils seiner Außenfläche mit einem Außengewinde 32 versehen. Ferner sind an dem Schaft 28 des Befestigungsstifts 18 zwei nicht mit einem Außengewinde versehene erste Aufnahmeflächen 34a, 34b ausgebildet. Die beiden ersten Aufnahmeflächen 34a, 34b erstrecken sich über einen Großteil der Länge des Schafts 28 im Wesentlichen parallel zueinander. Ferner sind die beiden ersten Aufnahmeflächen 34a, 34b im Wesentlichen parallel zur Längsachse L2 des Mutterelements 14 ausgerichtet, wenn der Befestigungsstift 18, wie in 5 gezeigt, in das Mutterelement 14 eingeführt ist. Der Befestigungsstift 18 ist entlang der Längsachse L2 des Mutterelements 14 in das Mutterelement 14 einführbar und in einer gewünschten Endposition um die Längsachse L2 des Mutterelements 14 relativ zu dem Mutterelement 14 drehbar (siehe 5 bis 7).
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Entsprechend ist das Mutterelement 14, d.h. der hohlzylindrische Abschnitt 24 des Mutterelements 14, zumindest im Bereich eines Teils seiner Innenfläche mit einem Innengewinde 36 versehen. Ferner sind an einer Innenfläche des Mutterelements 14, d.h. an einer Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14, zwei nicht mit einem Innengewinde versehene zweite Aufnahmeflächen 38a, 38b ausgebildet. Die zweiten Aufnahmeflächen 38a, 38b erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander über die Länge des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14 entlang der Längsachse L2 des Mutterelements 14 (siehe insbesondere 2).
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Neben dem Flanschabschnitt des Mutterelements 14 umfasst die Befestigungsanordnung 16 eine Verriegelungsplatte 40, ein Fixierungssystem 42, zwei an dem Halteelement 12 ausgebildete Haltevorsprünge 44a, 44b zwei an der Verriegelungsplatte 40 ausgebildete Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b und ein Federelement 48. Wenn sich die Befestigungsanordnung 16 in einem in den 1, 5 und 6 veranschaulichten ersten Betriebszustand befindet, befestigt sie das Mutterelement 14 in einer zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 senkrechten Ebene x-y relativ zu dem Halteelement 12 bewegbar an dem Halteelement 12. Mit anderen Worten, wenn sie sich in ihrem ersten Betriebszustand befindet, verhindert die Befestigungsanordnung 16 bereits eine ungewollte Trennung des Mutterelements 14 von dem Halteelement 12, erlaubt jedoch noch eine Verschiebung des Mutterelements 14 relativ zu dem Halteelement 12 in der x-y-Ebene. Bei den in den Figuren gezeigten Montagesystemen 10, die jeweils ein Halteelement 12 mit Plan ausgebildeten Oberflächen umfassen, erstreckt sich die x-y-Ebene, in der das Mutterelement 14 im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 relativ zu dem Halteelement 12 bewegbar ist, im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen des Halteelements 12.
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In einem in den 7 bis 10 veranschaulichten zweiten Betriebszustand fixiert die Befestigungsanordnung 16 dagegen das Mutterelement 14 in seiner Position relativ zu dem Halteelement 12. Mit anderen Worten, in ihrem zweiten Betriebszustand sorgt die Befestigungsanordnung 16 für eine starre Verbindung zwischen dem Mutterelement 14 und dem Halteelement 12, d.h. sie unterbindet die im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 noch mögliche Relativbewegung zwischen dem Mutterelement 14 und dem Halteelement 12.
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Das Fixierungssystem 42 umfasst eine an dem Mutterelement 14 vorgesehene erste Fixierungseinrichtung 50 sowie eine an dem Halteelement 12 vorgesehene und zu der ersten Fixierungseinrichtung 50 komplementäre zweite Fixierungseinrichtung 52 (siehe insbesondere 2). Während die erste Fixierungseinrichtung 50 im Bereich einer dem Halteelement 12 zugewandten Oberfläche des Flanschabschnitts 26 des Mutterelements 14 vorgesehen ist, ist die zweite Fixierungseinrichtung 52 im Bereich einer dem Flanschabschnitt 26 zugewandten Oberfläche des Halteelements 12 angeordnet.
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Die erste und die zweite Fixierungseinrichtung 50, 52 gelangen miteinander in Eingriff, wenn die Befestigungsanordnung 16 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand überführt wird. Wenn sich die erste und die zweite Fixierungseinrichtung 50, 52 im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 miteinander in Eingriff befinden, unterbinden sie eine Bewegung des Mutterelements 14 relativ zu dem Halteelement 12 in der zur Längsachse L1 der an dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 senkrechten x-y-Ebene.
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Bei dem in den Figuren gezeigten Montagesystem 10 ist das Fixierungssystem 42 in Form eines Verzahnungssystems ausgebildet, d. h. die erste und die zweite Fixierungseinrichtung 50, 52 umfassen sowohl Zähne, die sich in x-Richtung erstrecken als auch Zähne, die sich im y-Richtung erstrecken. Wenn die Zähne der ersten und der zweiten Fixierungseinrichtung 50, 52 im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 ineinandergreifen, unterbinden sie eine Bewegung des Mutterelements 14 in der zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 senkrechten x-y-Ebene.
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Die Verriegelungsplatte 40 liegt auf dem Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 auf. Wenn sich die Befestigungsanordnung 16 in ihrem ersten Betriebszustand befindet, ist die Verriegelungsplatte 40, um die Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 drehbar. Bei einer Überführung der Befestigungsanordnung 16 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand wird die Verriegelungsplatte 40 wird die Verriegelungsplatte 40 relativ zu dem Mutterelement 14 um die Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 gedreht (siehe 5 und 6). In dem in den 7 bis 10 veranschaulichten zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 übt die Verriegelungsplatte 40 eine Druckkraft auf dem Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 aus, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 gerichtet ist. Ferner ist die Verriegelungsplatte 40 im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 in ihrer Position relativ zu dem Mutterelement 14 und dem Halteelement 12 fixiert.
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Die an dem Halteelement 12 ausgebildeten Haltevorsprünge 44a, 44b erstrecken sich von der dem Flanschabschnitt 26 zugewandten Oberfläche des Halteelements 20 und umgreifen jeweils einen Randabschnitt der Verriegelungsplatte 40. Die an der Verriegelungsplatte 40 ausgebildeten Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b gelangen mit den Haltevorsprüngen 44a, 44b in Eingriff, wenn die Verriegelungsplatte 40 bei der Überführung der Befestigungsanordnung 16 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand um die Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 gedreht wird (siehe 5 und 6). Im zweiten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 sind die Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b so angeordnet, dass sie jeweils von einem der Haltevorsprünge 44a, 44b umgriffen werden. Dadurch wird die Verriegelungsplatte 40 gegen den Flanschabschnitt 26 des Mutterelements gedrückt.
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In der Verriegelungsplatte 40 ist eine Verriegelungsöffnung 54 ausgebildet, deren Querschnittsform an die Querschnittsform des Befestigungsstifts 18 angepasst ist. In den in den Figuren gezeigten Ausführungsformen des Montagesystems 10 ist die Verriegelungsöffnung 54 in Form eines Langlochs ausgebildet und somit dazu geeignet, den mit zwei zueinander parallelen ersten Aufnahmeflächen 34a, 34b versehenen Schaft 28 des Befestigungsstifts 18 aufzunehmen. Durch die Ausgestaltung der Verriegelungsöffnung 54 und des Schafts 28 des Befestigungsstifts 18 wird erreicht, dass die Verriegelungsplatte 40 bei der Drehung des Befestigungsstifts 18 um die Längsachse L2 des Mutterelements 14 zur Überführung der Befestigungsanordnung 16 aus ihrem ersten Betriebszustand in zweiten Betriebszustand mitgenommen und um die Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 gedreht wird.
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Das Federelement 48, das zwischen den Haltevorsprüngen 44a, 44b des Halteelements 12 und der Verriegelungsplatte 40 angeordnet ist (siehe insbesondere 1 und 4 bis 7), dient dazu, die Verriegelungsplatte 40 federnd in ihrer Position relativ zu dem Mutterelement 14 und dem Halteelement 12 zu verspannen. Damit verhindert das Federelement 48 in dem in den 1 und 4 bis 6 gezeigten ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 eine Trennung der Komponenten der Befestigungsanordnung 16, lässt jedoch die Drehung des Mutterelements 14 um seine Längsachse L2 und die Drehung der Verriegelungsplatte 40 um die Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 zu.
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Wenn zur Erzeugung der in den 8 bis 10 veranschaulichten Bauteilanordnung 100 das Bauteil 102 mithilfe der Montageanordnung 10 an dem Strukturbauteil 104 befestigt werden soll, wird zunächst eine das Halteelement 12, das Mutterelement 14, die Verriegelungsplatte 40 sowie das Federelement 48 umfassende Komponentengruppe des Montagesystems 10 vormontiert. Hierzu wird zunächst, wie in 2 gezeigt, das Mutterelement 14 in die in dem Halteelement 12 vorgesehene Aufnahmeöffnung 20 eingesetzt. Anschließend wird die Verriegelungsplatte 40, wie in 3 veranschaulicht, derart auf das Halteelement 12 aufgeschoben dass sich die an der Verriegelungsplatte 40 vorgesehenen Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b von den Haltevorsprüngen 44a, 44b des Halteelements 12 außer Eingriff befinden, die Haltevorsprüngen 44a, 44b aber jeweils einen nicht mit Verriegelungsvorsprüngen 46a, 46b versehenen Bereich eines Randabschnitts der Verriegelungsplatte 40 umgreifen.
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Bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform der Verriegelungsplatte 40 haben diese nicht mit Verriegelungsvorsprüngen 46a, 46b versehenen Bereiche des Randabschnitts der Verriegelungsplatte 40 eine kreisbogenförmige Kontur und sind dazu eingerichtet mit entsprechend kreisbogenförmig ausgeführten Stegabschnitten 56a, 56b der Haltevorsprünge 44a, 44b zusammenzuwirken, die sich im Wesentlichen senkrecht von der dem Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 bzw. der Verriegelungsplatte 40 zugewandten Oberfläche des Halteelements 12 erstrecken. Nachdem die Verriegelungsplatte 40 die gewünschte Position relativ zu dem Halteelement 12 erreicht hat und auf dem Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 aufliegt, wird die Verriegelungsplatte 40 mittels des Federelements 48 in ihrer Position fixiert und sichert dadurch auch das Mutterelement 14 in z-Richtung an dem Halteelement 12 (siehe 4).
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Wenn das Mutterelement 14 und die Verriegelungsplatte 40 wie in den 1 und 4 bis 6 gezeigt relativ zu dem Halteelement 12 positioniert sind, befindet sich die Befestigungsanordnung 16 in ihrem ersten Betriebszustand. Die erste und die zweite Fixierungseinrichtung 50, 52 des Fixierungssystems 42 befinden sich im ersten Betriebszustand der Befestigungsanordnung 16 nicht miteinander in Eingriff, sodass das Mutterelement 14 relativ zu dem Halteelement 12 frei in der zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 senkrechten x-y-Ebene bewegbar ist. Das Zusammenwirken des Flanschabschnitts 26 mit den Haltevorsprüngen 44a, 44b des Halteelements 12 sichert das Mutterelement 14 jedoch gegen eine Drehung in der Aufnahmeöffnung 20 um die Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20. Die Verriegelungsplatte 40 ist dagegen relativ zu dem Mutterelement 14 und dem Halteelement 12 um die Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 drehbar.
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Die in der 4 gezeigte Komponentengruppe kann nun an dem Strukturbauteil 104 vormontiert werden. Wie in den 8 bis 10 zu erkennen ist, ist in dem Strukturbauteil 104 eine Öffnung 108 ausgebildet. Die Komponentengruppe wird mithilfe von Befestigungsmitteln (nicht gezeigt), die in die an dem Halteelement 12 vorgesehenen Bohrungen 22 eingeführt werden, derart an dem Strukturbauteil 104 angebracht, dass die Öffnung 108 des Strukturbauteil 104 mit dem Mutterelement 14 fluchtet und ein aus der Aufnahmeöffnung 20 des Halteelements 12 herausragender Teil des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 12 in die Öffnung 108 des Strukturbauteil 14 ragt. Das Halteelement 12 liegt an einer rückseitigen Oberfläche des Strukturbauteils 104 an, die im in dem Luftfahrzeug 1000 montierten Zustand der Bauteilanordnung 100 einer Außenhaut 1002 des Luftfahrzeugs 1000 zugewandt ist.
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In einem nächsten Schritt wird das zu montierende Bauteil 102 in eine Montageposition gebracht, in der eine in dem zu montierenden Bauteil 102 ausgebildete Öffnung 110 mit dem Mutterelement 14 des Montagesystems 10 fluchtet. Anschließend wird der Befestigungsstift 18 des Montagesystems 10 in einer zur Längsachse L2 des Mutterelements 14 im Wesentlichen parallelen Richtung durch die in dem zu montierenden Bauteil 102 und dem Strukturbauteil 104 ausgebildeten Öffnungen 110, 108 in das Mutterelement 14 eingeführt. Die Einführung des Befestigungsstifts 18 in das Mutterelement 14 erfolgt derart, dass die an dem Schaft 28 des Befestigungsstifts 18 vorgesehenen ersten Aufnahmeflächen 34a, 34b den mit dem Innengewinde 36 versehenen Abschnitten der Innenfläche des Mutterelements 14, d. h. den mit dem Innengewinde 36 versehenen Abschnitten der Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14 gegenüberliegenden. Falls erforderlich, wird das Mutterelement 12 dabei in der zu der Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 parallelen x-y-Ebene verschoben, um Bauteil-und/oder Montagetoleranzen auszugleichen.
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Wenn der Befestigungsstift 18 eine gewünschte Endposition erreicht hat, beispielsweise wenn der Kopf 30 des Befestigungsstifts 18 an einer von dem Strukturbauteil 104 abgewandten Oberfläche des Bauteils 102 anliegt, wird der Kopf 30 des Befestigungsstifts 18 mit der Hand oder einem Werkzeug gegriffen und der Befestigungsstift 18 um 90° um die Längsachse L2 des Mutterelements 14 gedreht. Dabei gerät das an dem Schaft 28 ausgebildete Außengewinde 32 in Eingriff mit dem Innengewinde 36 des Mutterelements, wodurch der Befestigungsstift 18 in seiner Position relativ zu dem Mutterelement 14 fixiert wird.
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Gleichzeitig bewirkt die Drehung des Befestigungsstifts 18 um die Längsachse L2 des Mutterelements 14 zur Fixierung des Befestigungsstifts 18 in seiner Position relativ zu dem Mutterelement 14 eine Überführung der Befestigungsanordnung 16 aus ihrem ersten Betriebszustand in ihren zweiten Betriebszustand (siehe 6 und 7). Insbesondere wird die Verriegelungsplatte 40, durch deren langlochförmige Verriegelungsöffnung 54 der Befestigungsstift 18 ragt, bei der Drehung des Befestigungsstifts 18 mitgenommen und um 90° um die Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 gedreht. Dadurch geraten die an der Verriegelungsplatte 40 ausgebildeten Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b in Eingriff mit den an dem Halteelement 12 ausgebildeten Haltevorsprüngen 44a, 44b, wobei an den Verriegelungsvorsprüngen 46a, 46b ausgebildete Anlaufflächen 47a, 47b das in Eingriff gelangen der Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b mit den Haltevorsprüngen 44a, 44b erleichtern. Von den Verriegelungsvorsprüngen 46a, 46b nach oben ragende Stoppelemente 49a, 49b geraten mit den Haltevorsprüngen 44a, 44b Haltvorsprüngen 44a, 44b in Anlage, wenn sich auch die Verriegelungsplatte 40 um 90° gedreht hat und verhindern so eine weitere Drehung der Verriegelungsplatte 40 relativ zu dem Haltelement 12. Wenn die Verriegelungsplatte 40 die in 7 gezeigte Position erreicht hat, befindet sich die Befestigungsanordnung 16 in ihrem zweiten Betriebszustand.
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Wenn sich die Befestigungsanordnung 16, wie in 7 gezeigt, in ihrem zweiten Betriebszustand befindet, drückt die Verriegelungsplatte 40 den Flanschabschnitt 26 des Mutterelements 14 gegen die dem Flanschabschnitt 26 zugewandte Oberfläche des Halteelements 12. Dadurch gelangen die erste und die zweite Fixierungseinrichtung 50, 52 des Fixierungssystems 42 miteinander in Eingriff, d.h. die an der ersten und der zweiten Fixierungseinrichtung 50, 52 vorgesehenen Zähne greifen ineinander. Dadurch wird das Mutterelement 14 in seiner Position relativ zu dem Halteelement 12 fixiert.
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Wie aus 8 ersichtlich wird, wird durch die sich in ihrem zweiten Betriebszustand befindende Befestigungsanordnung 16 gewährleistet, dass auf den Befestigungsstift 18 in z-Richtung wirkende Zugkräfte über das Mutterelement 14 und das Halteelement 12 und insbesondere das Zusammenwirken der ersten und der zweiten Fixierungseinrichtung 50, 52 des Fixierungssystems 42 in das Strukturbauteil 104 eingeleitet werden. Wenn der Befestigungsstift 18, wie in 9 gezeigt, einer in z-Richtung wirkenden Druckkraft ausgesetzt ist, verläuft der Lastpfad über das Mutterelement 14, die Verriegelungsplatte 40 und das Halteelement 12, bevor die Kraft schließlich in das Bauteil 104 eingeleitet wird. Die Kraftübertragung zwischen der Verriegelungsplatte 40 und dem Halteelement 12 erfolgt durch das Zusammenwirken der an der Verriegelungsplatte 40 ausgebildeten Verriegelungsvorsprünge 46a, 46b mit den an dem Halteelement 12 ausgebildeten Haltevorsprüngen 44a, 44b.
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Bei einem Lasteintrag in x-Richtung verläuft der Lastpfad über das Mutterelement 14 und das Halteelement 12 in das Strukturbauteil 104, wobei hier wiederum das Zusammenwirken der ersten und der zweiten Fixierungseinrichtung 50, 52 des Fixierungssystems 42 für die Lastübertragung von dem Mutterelement 14 auf das Halteelement 12 sorgt (siehe 10). Ein entsprechender Lastpfad ergibt sich für einen Lasteintrag in y-Richtung.
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Bei der in den 1 bis 10 gezeigten Variante des Montagesystems 10 umfasst das Mutterelement 14 einen starr ausgebildeten hohlzylindrischen Abschnitt 24. Bei dem in den 1 bis 10 veranschaulichten Montagesystem 10 verläuft die Längsachse L2 des Mutterelements 14 folglich stets im Wesentlichen parallel zur Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20. Im Gegensatz dazu ist in den 11 bis 14 eine Ausführungsform des Montagesystems 10 gezeigt, dessen Mutterelement 14 so gestaltet ist, dass seine Längsachse L2 relativ zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 kippbar ist. Insbesondere kann bei dem in den 11 bis 14 gezeigte Montagesystem 10 die Längsachse L2 um einen Winkel von ca. 2 bis 10°, insbesondere ca. 5° relativ zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 gekippt werden (siehe insbesondere 11).
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Hierzu weist das Mutterelement 14 einen Einsatz 58 auf, der relativ zu dem hohlzylindrischen Abschnitt 24 des Mutterelements 14 und im mit dem Halteelement 12 verbundenen Zustand des Mutterelements 14 folglich auch relativ zur Längsachse L1 der in dem Halteelement 12 ausgebildeten Aufnahmeöffnung 20 kippbar ist. Bei dem in den 11 bis 14 veranschaulichte Mutterelement 14 ist der Einsatz 58 im Bereich seiner Innenfläche mit einem durchgängigen Innengewinde 36 versehen. Es ist jedoch auch denkbar, die Innenfläche des Einsatzes 58, analog zur Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des in den 1 bis 10 gezeigten Mutterelements 14, mit zweiten Aufnahmeflächen 38a, 38b zu versehen, die kein Innengewinde aufweisen. Wie am besten in den 11 und 12 zu erkennen ist, ermöglicht ein Mutterelement 14 mit einer relativ zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 kippbar ausgeführten Längsachse L2 eine relativ zur Längsachse L1 der Aufnahmeöffnung 20 geneigte Einführung des Befestigungsstifts 18 in das Mutterelement 14.
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Wie am besten in 13 zu erkennen ist, umfasst der Einsatz 58 eine Kugelmutter 60 sowie eine Kugelmutteraufnahme 62. Die Kugelmutter 60 ist in die Kugelmutteraufnahme 62 eingesetzt, die ihrerseits in dem hohlzylindrischen Abschnitt 24 des Mutterelements 14 aufgenommen ist. Im Bereich ihrer Außenfläche ist die Kugelmutter mit Nuten 64 versehen, die mit im Bereich der Innenfläche der Kugelmutteraufnahme 62 vorgesehenen Vorsprüngen 65 zusammenwirken, um die Kugelmutter 60 gegen eine Drehung relativ zu der Kugelmutteraufnahme 62 zu sichern. Entsprechend ist die Kugelmutteraufnahme 62 im Bereich ihrer Außenfläche mit Nuten 66 versehen, die mit Vorsprüngen 68 zusammenwirken, die im Bereich der Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14 vorgesehen sind, um die Kugelmutteraufnahme 62 gegen eine Drehung relativ zu dem hohlzylindrischen Abschnitt 24 des Mutterelements 14 zu sichern.
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Die Form der Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14 ist an die Form der Außenfläche der Kugelmutteraufnahme 62 angepasst. Insbesondere sind bei dem in den 11 bis 14 gezeigten Mutterelement 14 alle kreisbogenförmigen Elemente, d.h. die Innenfläche des hohlzylindrischen Abschnitts 24 des Mutterelements 14, die Nuten 64, 66, die Vorsprünge 65, 68 sowie die Außenflächen der Kugelmutter 60 und der Kugelmutteraufnahme 62 so gestaltet, dass sich ihre Radien in einem einzigen Punkt P treffen (siehe 11). Im Übrigen entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise des in den 11 bis 14 gezeigten Montagesystems 10 dem Aufbau und der Funktionsweise des Montagesystems 10 gemäß der 1 bis 10.
