DE19614106A1 - Befestigungselement zum Fixieren von flexiblen Schutzschläuchen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement zum Fixieren von flexiblen Schutzschläuchen mit flexiblem (veränderlichem) Durchmesser an einem Anschlußele­ ment im Flugzeug. Das Befestigungselement erzeugt eine Vorspannkraft, die es auf den Schutzschlauch überträgt. Dadurch wird der Schutzschlauch mit geringstem Übergangs­ widerstand am Anschlußelement befestigt. Mit dem Befestigungselement wird der Schutzschlauch am Anschlußelement zuverlässig sowie vibrations- und schockbestän­ dig fixiert. Es handelt sich dabei um eine dauerhafte mechanische Verbindung, die den Ansprüchen an Blitzschutz-Schlauchverbindungen im Flugzeugbau genügt.

Anschlüsse und Verbindungen von (in den Blitzschutzpotentialausgleich einbezogenen) Schutzschläuchen oder Schutzschlauchsystemen sind im Flugzeug so auszuführen, daß sie allgemein den verschiedenartig einwirkenden Beanspruchungen standhalten. Im Flugzeugbau sind Verlegetechnologien bekannt, wonach bekannte elektrische Leitungs­ führungen an elektrische und/oder mechanische Komponenten in Schutzschläuchen geführt sind.

Es ist bekannt, daß metallene Schutzschläuche als Schutzschlauchgeflecht mit einem Spannschloß mittels Spannband an der Komponente befestigt sind, wobei die Schutz­ schläuche mit in den internen Blitzschutzpotentialausgleich des Flugzeuges einbezogen werden. Dieser Verbindungsart haftet der Nachteil an, daß durch diese Befestigungsart die einzelnen Litzen des Schlauchgeflechtes durch den auf sie mechanisch ausgeübten Druck beschädigt werden können, was leider erst nach Lösung der Befestigung sichtbar wird. Dadurch mindert sich auch der Gesamtquerschnitt des Schutzschlauchgeflechtes, der wiederum den zur Verfügung stehenden wirksamen Querschnitt zur Ableitung des Blitzstromes im Ernstfall beeinträchtigt.

Weiterhin ist bekannt, daß metallene Schutzschläuche als Schutzschlauchgeflecht mittels Crimphülse durch Crimpung an der Komponente befestigt werden, wobei die Schutzschläuche mit in den internen Blitzschutzpotentialausgleich des Flugzeuges einbezogen werden.

Dieser Verbindungsart haftet der Nachteil an, daß die Befestigung des Schutzschlauch­ geflechtes an der Komponente mechanisch nicht gelöst werden kann. Bei dieser Ver­ bindungsart wird der Crimpdruck hydraulisch erzeugt, wobei sich die Crimphülse infolge des hohen Druckes so verformt, daß die einem Aluminium-Stützkörper aufliegenden Kupfer-Litzen zu fließen beginnen. Weiterhin treten infolge der übertragenen Druck­ wirkung im Innenbereich des Stützkörpers in der (dem) ihm unterliegenden Kunststoff­ beschichtung (Scheuerschutz für die installierten elektrischen Leitungen) Rißbildungen auf. Durch das Fließen des Kupfers der Litzen wird der Gesamtquerschnitt des Kupfer-Schlauchgeflechtes, welches dem Stützkörper aufliegt, beeinträchtigt, weil das Fließen zum Abbruch einiger Litzen führen kann. Die Befestigung geschieht mit höherem Auf­ wand, da zur Crimpung der Hülse ein separates Werkzeug benötigt wird. Entspricht die Befestigung der Hülse an Komponenten nicht dem Qualitätsmaßstab für gecrimmte Blitzschutz-Schlauchverbindungen, dann kann diese qualitätsgeminderte Verbindung im Flugzeugbau nicht eingesetzt werden. Die Befestigung derartiger Schlauchverbindungen geschieht durch stationäre Bearbeitung (Montagevorfertigung). Eine ortsunabhängige Bearbeitung der zu realisierenden Verbindung ist nicht oder nur beschwerlich möglich.

Außerdem ist bekannt, daß die Schutzschläuche auch durch manuelles Aufwickeln von Band an der Komponente befestigt werden. Ungeachtet des erheblichen Aufwandes, der mit dem vorangestellten Aufrollen des Bandes, seinem Anlegen mit der Hand an der Befestigungsstelle und seinem straffen Aufwickeln an der Komponente auf den Schutzschlauch zu betreiben wäre und eine umständlich Handhabung darstellt, wird der Schutzschlauch nicht mit definierter Anpreßkraft befestigt. Diese Art der Befestigung kann nicht den erforderlichen Übergangswiderstandsanteil zwischen dem Schutzschlauch und der Komponente erzielen, der bei in den Blitzschutzpotentialaus­ gleich einbezogenen Schlauchverbindungen im Flugzeugbau erwünscht ist.

Eine weiteren Lösung offenbart die Befestigung des Schutzschlauches an der Kom­ ponente durch Bandbewicklung mittel einem Werkzeug, bei dem sich die Vorstellkraft einstellen läßt. Die individuelle Einstellung der Vorstellkraft birgt die Gefahr einer nicht qualitätsgerecht ausgeführten Verbindung zwischen den Elementen, da infolge einer geminderten oder überhöhten Anpreßkraft des Bandes sich zwischen dem Schutz­ schlauch und der Komponente an deren Auflagefläche unterschiedliche Wirkungen eintreten. Die Ausführung der Befestigung des Schutzschlauches mit variabler Anpreß­ kraft, - bedingt durch die verschiedenen Typen und Größen der Anschlußelemente mit verschiedenem Anschlußdurchmesser -, kann zu einer Verwechselung des einzustellen­ den pneumatischen oder mechanischen Befestigungsdruckes führen.

Eine ausreichende Befestigungssicherheit des Schutzschlauches an der Komponente wird erst bei Bewicklung der Anordnung mit zwei Bandlagen erreicht. Es handelt sich um eine sehr umständliche Verbindungstechnologie, bei der die gemeinsame Handha­ bung der Elemente mit dem Werkzeug sich eher beschwerlich darstellt.

Durch die Hauptpatentanmeldung 195 39 279.5 (Hauptpatent . . .) wird daher die Aufgabe gelöst, ein gattungsgemäßes Befestigungselement zum Fixieren von flexiblen Schutzschläuchen mit flexiblem (veränderlichem) Durchmesser derart zu gestalten, daß mit ihm ohne bedeutenden Aufwand die zuverlässige Befestigung eines am Anschluß­ element mit vorbestimmtem Anpreßdruck sachgemäß aufliegenden Schutzschlauches bei Erzielung niedriger Übergangswiderstände erfolgt, wobei es eine dauer- sowie vibrations- und schockbeständige Befestigung bewirkt. Durch die Montage des Befesti­ gungselementes darf der übertragene Anpreßdruck keine Teile des Anschlußelementes beschädigen und der Schutzschlauch keinen Schaden nehmen, der seinen Querschnitt mindert. Das Befestigungselement soll sich einfach montieren und wiederverwenden lassen, so daß sich mit ihm auch die Erneuerung bzw. Um- oder Nachrüstung vorhan­ dener Schlauchbefestigungsmittel im Flugzeug problemlos bewältigen läßt.

Die Lösung des Problems wird nach der Hauptpatentanmeldung 195 39 279.5 (Haupt­ patent . . .) durch deren kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 7 und 12 gelöst.

Dabei wird bei der Montage des Befestigungselementes, mit dem die sachgemäße Fixierung des einem Anschlußelement aufliegenden Schutzschlauches erfolgt, zusätzli­ ches Handwerkzeug benötigt, mit dessen Hilfe das Befestigungselement den Schutz­ schlauch zuverlässig (dauer- sowie vibrations- und schockbeständig) auf dem Anschluß­ element befestigt. Auch läßt sich eine Um- oder Nachrüstung derartiger Schlauchbe­ festigungsmittel im Flugzeug nur mit Handwerkzeug durchführen, da ansonsten eine minderwertige (zumindestens eingeschränkte) Qualität der Befestigung erwartet wird. Der Verzicht auf die Benutzung von Handwerkzeug würde bewirken, daß sich das Befestigungselement vermutlich nur ungenau auf dem am Anschlußelement vormontier­ ten Schutzschlauch fixieren läßt, wobei die Dauerhaftigkeit einer derartigen mechani­ schen und elektrischen Verbindung bezweifelt wird. Danach wären verursachte Fenster­ einschlüsse (Rißbildungen) des Schutzschlauches infolge der Nichteinhaltung der vor­ bestimmten Montagetechnologie nicht auszuschließen, die bei Schlauchverbindungen, die zur Abschirmung und zur Blitzstromableitung bestimmt sind, absolut zu vermeiden sind. Das Befestigungselement besitzt einen vergleichbar intensiven Materialanteil, wobei infolge der vorbestimmten Befestigungstechnologie seine Montage einen ver­ gleichbar höheren Zeitaufwand erfordert.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Gegenstand der Hauptpatentan­ meldung 195 39 279.5 (Hauptpatent . . .) derart zu vereinfachen, daß sich das Befesti­ gungselement auf einem dem Anschlußelement sachgemäß aufliegenden Schutz­ schlauch(-system) auf verbesserte Art und Weise mit vorbestimmtem Anpreßdruck bei Erzielung niedrigster elektrischer Übergangswiderstände langfristig gewährleisten läßt, wobei die Herstellungskosten und der Montagezeitaufwand des Befestigungselementes wesentlich reduziert werden.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Anschlußelement durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs i gelöst.

Dabei ist es insbesondere von Vorteil, daß das Gewicht und die Herstellungskosten des Befestigungselementes wesentlich reduziert werden. Die Art und Weise der Befestigung (per Hand oder mit Handwerkzeug) hilft mit, den Montagezeitaufwand des Befesti­ gungselementes zu senken.

In den weiteren Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Maßnah­ men genannt.

In einem Flugzeug werden elektrische Leitungen (Hilfs- und Steuerleitungen) häufig in metallenen Schutzschläuchen verlegt, um sie gegen elektromagnetische Störungen, insbesondere Überspannungen und Blitzeinwirkungen, zu schützen. Dafür werden beispielsweise Ummantelungen aus Kupfergeflecht eingesetzt, die in den Blitzschutz­ potentialausgleich der elektrotechnischen Anlagen und Geräte an Bord eines Flugzeuges einbezogen sind. Weiterhin schirmt das Kupfergeflecht wirksam gegen elektromagneti­ sche Einflüsse der parallel verlegten elektrischen Bordsysteme ab. Damit die elektri­ schen Leitungen zuverlässig in das Blitzschutz- und Abschirmsystem einbezogen wer­ den, sind die Schutzschläuche an den mit der Flugzeugstruktur verbundenen Verbin­ dungsstellen (Ableitpunkten mit Massepotential) im Verbinder- oder Endbereich durch geeignete Befestigungsmittel zu fixieren. Diese Befestigungsmittel sollen an den vor­ gesehenen Anschlußteilen (der elektrischen und/oder mechanischen Komponenten) - beispielsweise mit dem Kupfergeflecht - zuverlässige, vibrations- und schockbeständige Verbindungen realisieren. Das Befestigungsmittel hat dabei an Auflagestelle nicht nur einen niedrigen Übergangswiderstandanteil erzielen; Gleichrangig soll es eine dauerhaf­ te, aber leicht lösbare mechanische Verbindung, die keinen Schaden oder Bruch der Litzen am eingesetzten Kupfergeflecht verursacht, eingehen. Die eingesetzten Befesti­ gungsmittel haben außerdem die Anforderungen an: einfache Handhabung, Wiederver­ wendbarkeit, geringer Verarbeitungsaufwand mit stromunabhängigen (Hand-) Werkzeu­ gen, Vermeidung des Fließens der Kupfer-Litzen und von Rißentstehung im Innenbereich des Stützkörpers (Scheuerschutz für installierte elektrische Leitungen).

Die in den Fig. 1 bis 3 der Hauptpatentanmeldung 195 39 279.5 (des Hauptpaten­ tes . . .) dargestellten Befestigungselemente werden zum Fixieren von flexiblen Schutz­ schläuchen, die ihren Durchmesser flexibel verändern, an Anschluß- und Verbindungs­ elementen im Flugzeug eingesetzt. Sie bestehen grundsätzlich aus einem federnden Element i (Klemmhülse bzw. ringförmig gewickeltes Federband), dessen Profil - durch die Spreizung seiner zwei freien (Profil-) Enden (durch mittels Werkzeug ausgeübten radialen Druck auf die freien Enden) - eine Vorspannkraft erzeugt, die auf einen sachge­ mäß installierten (der Auflagefläche des Anschluß- und Verbindungselementes sachge­ mäß aufliegenden) Schutzschlauch übertragen wird. Dabei wird das im Flugzeugbau als Schutzschlauch häufig eingesetzte Kupfergeflecht benutzt das sich aufgrund seiner mechanischen und elektrischen Eigenschaften gut zur flexiblen Verlegung (Installation) und Masseanbindung an das Blitzschutz- und Abschirmsystem eines Flugzeuges eignet.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher beschrie­ ben. Dabei zeigt

Fig. 1 das Befestigungselement in der Seitenansicht des federnden Elementes mit zwei ringförmig nebeneinander gewickelten Windungen aus Feder­ draht und an deren freien Enden umfänglich positionierten Ösen;

Fig. 1A den Querschnitt der Windungen aus Federdraht;

Fig. 2 das Befestigungselement nach der Fig. 1 mit geradlinig verlängerten und parallel zueinander stehenden sowie mit einer Öse versehenen Schenkeln;

Fig. 3 das Befestigungselement nach der Fig. 1 mit geradlinig verlängerten und rechtwinklig zueinander stehenden sowie mit einer Öse versehenen Schenkeln.

Das beschriebene Befestigungselement zum Fixieren flexibler Schutzschläuche wird durch ein federndes Element 1 (Federelement) verkörpert. Es besteht aus einem metalle­ nen Federdraht 11. Zwei (oder mehrere) ringförmig nebeneinander gewickelte Win­ dungen 14 des Federdrahtes 11 ergeben die körperliche Grundform des Federelementes 1. Mit ihm wird eine Vorspannkraft, die durch Spreizung der Windungen 14 - mit oder ohne zusätzliches Hilfsmittel - erzeugt wird, auf einen (nicht gezeigten) Schutzschlauch oder eine (nicht gezeigte) Schutzschlauchkombination, der bzw. die an einem (nicht gezeigten) Anschluß- oder Verbindungselement vormontiert ist, durch radialen Druck übertragen. Der durch die Spreizung der Windungen 14 erzeugte radiale Druck übt einen vorbestimmten Anpreßdruck aus, der durch die Materialwahl und den Durchmesser des Federdrahtes 11 und durch die Anzahl der Windungen 14 beeinflußt wird. Der Anpreß­ druck wird auf den (die) am Anschluß- oder Verbindungselement vormontierten Schutz­ schlauch oder Schutzschlauchkombination linienförmig (durch den linienförmig auflie­ genden Teil des Querschnittes des Federdrahtes 11) und kleinflächig und wendelförmig andrückend (durch die Anzahl der Windungen 14 des Federelementes 1) übertragen.

Das Federelement 1 läßt sich in drei Ausführungsformen realisieren.

Nach einer ersten Ausführungsform gemäß der Fig. 1 liegen die beiden freien Enden 2.9, 2.10 des ringförmig (nebeneinander gewickelten) gewickelten Federdrahtes 11 am Umfang der betreffenden äußeren Windungen 14 an. Die beiden freien Enden 2.9, 2.10 sind jeweils mit einer Öse 12.1, 12.2 versehen, die in oder gegen die Uhrzeigerrichtung gewundenen sind. Die Ösen 12.1, 12.2 sind außerhalb der Windungen 14 positioniert, wobei sie beispielgemäß am Umfang der Windungen 14 liegen und parallel zueinander angeordnet sind. Die Ösen 12.1, 12.2 können sich aber auch nahe dem Umfang der Windungen 14 befinden und (recht-)winklig zueinander stehen. Auf die Befestigung des Federelementes 1 am (nicht gezeigten) Anschluß- oder Verbindungselement oberhalb des (nicht gezeigten) vormontierten Schutzschlauches bzw. Schutzschlauchsystemes wird später eingegangen.

Nach einer zweiten und dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 schließt sich der jeweils außenliegenden Windung 14 des ringförmig (nebeneinander gewickel­ ten) Federdrahtes 11 ein nicht gewickelter Abschnitt 13.1, 13.2 an, der als gradlinig verlängerter Schenkel ausgebildet ist. Die freien Enden 2.9, 2.10 der Schenkel 13.1, 13.2 weisen ebenfalls Ösen 12.1, 12.2 auf, die in oder gegen die Uhrzeigerrichtung gewundenen sind. Die Position der Ösen 12.1, 12.2 resultiert aus der gewählten Länge der Schenkel, die beispielgemäß (nach der Fig. 2) parallel oder (nach der Fig. 3) recht­ winklig zueinander angeordnet sind.

Die Befestigung des Federelementes 1 nach der ersten Ausführungsform (Fig. 1) kann nicht ohne zusätzliche Hilfsmittel (Handwerkszeug) geschehen, weil die Erzeugung der Vorspannkraft des Federelementes 1 durch Spreizung der Windungen 14 des Feder­ drahtes 11 mittels zueinander entgegengesetzter umfänglicher Bewegung der Ösen 12.1, 12.2 kaum (oder nur beschwerlich) per Hand(druck) realisierbar ist. Dabei wird beispielgemäß eine Flachzange mit angesetzten abgewinkelten Spitzen als Hilfsmittel verwendet. Vor der Befestigung des Federelementes 1 liegt - in der vorbeschriebenen Art - der Schutzschlauch (die Schutzschlauchkombination) dem Anschluß- oder Ver­ bindungselement auf. Danach erfolgt die Spreizung der Windungen 14 des Federele­ mentes 1 mittels der (nicht gezeigten) Flachzange.

Deren Spitzen werden in die Öffnung der Ösen 12.1, 12.2 geführt. Die Spreizung der Zangenschenkel bewirkt auch ein Spreizen der Windungen 14. Die Übertragung des danach erzeugten Anpreßdruckes geschieht durch Auflage und Vorspannung des Feder­ elementes 1 auf dem vormontierten Schutzschlauch (beispielsweise Kupfergeflecht) bzw. der Schutzschlauchkombination (beispielsweise ein dem Kupfergeflecht versetzt aufliegender Kunststoffschlauch) in der vorbeschriebenen Weise.

Die Befestigung des Federelementes 1 nach der zweiten und dritten Ausführungsform (Fig. 2 und 3) wird handbetätigt - ohne zusätzliche Hilfsmittel - vorgenommen. Dabei liegt der Schutzschlauch (beispielsweise das Kupfergeflecht) oder die Schutz­ schlauchkombination (beispielsweise der dem Kupfergeflecht versetzt aufliegende Kunststoffschlauch) der Auflagefläche des Anschlußelementes (Endgehäuse) oder des Verbindungselementes (Verbinder) im vormontierten Zustand auf. Eine Spreizung der Ösen 12.1, 12.2 des Federelementes 1 bewirkt, daß die Windungen 14 eine Vorspan­ nung erhalten, die letztere auf den (oberhalb der Auflagefläche des Anschlußelementes liegenden) Schutzschlauch bzw. auf die Schutzschlauchkombination durch den radial wirkenden Anpreßdruck der Windungen 14, den die gespeicherte Vorspannkraft aus­ übt, übertragen.

Es wird ergänzt, daß (bei den drei erwähnten Ausführungsformen) der Federdraht 11 entweder einen kreisrunden oder einen viereckigen (quadratischen/rechteckigen) Querschnitt - wie in der Fig. 1A (als konstruktive Ergänzung zur Fig. 1) dargestellt - besitzt. Der Federdraht 11 kann verseilt und/oder ein- oder mehrlagig gewickelt sein und ist metallen ausgeführt. Beispielgemäß wird ein einlagig gewickeltes Federelement 1 mit mehreren nebeneinander liegenden Windungen 14 bevorzugt, da sich gegenüber einem mehrlagig gewickelten Federelement 1 eine Gewichtszunahme einstellen wird. Weiterhin übertragen die einlagig und mit wenigstens zwei nebeneinander liegenden Windungen 14 gestalteten Federelemente 1 eine ausreichende Vorspannkraft auf den (auf die) zu fixierenden Schutzschlauch (zu fixierende Schutzschlauchkombination), wobei der gewählte Federdraht 11 eine entsprechende Federkonstante, ein elastisches Formänderungsvermögen und eine entsprechende Dauerfestigkeit nachweist.

Der Mantel des Federdrahtes 11 kann metallveredelt ausgeführt sein und eine entspre­ chende Oberflächenvergütung besitzen. Die Oberfläche des Federdrahtes 11 kann zusätzlich mit einer Kunststoff- oder Gummibeschichtung ausgeführt oder mit einem Kunststoff- oder Gummischlauch überzogen sein.

Bezugszeichenliste

1 federndes Element (Federelement)
2.9, 2.10 freies Ende
11 Federdraht
12.1, 12.2 Öse
13.1, 13.2 nicht gewickelter Abschnitt (des Federdrahtes); Schenkel
14 Windung

Claims (7)

1. Befestigungselement zum Fixieren von flexiblen Schutzschläuchen mit flexiblem Durchmesser an einem Anschlußelement, das sich aus einem federnden Element zusammensetzt, welches durch radialen Druck eine Vorspannkraft zur Fixierung des Schutzschlauches erzeugt und auf diesen überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das federnde Element (1) aus einem ringförmig nebeneinander gewickel­ ten Federdraht (11) besteht, welches mehr als eine Windung (14) auf­ weist,
• - die beiden freien Enden (2.9, 2.10) des gewickelten Federdrahtes (11) am Umfang der betreffenden äußeren Windung (14) anliegen und jeweils die Gestalt einer Öse (12.1, 12.2) aufweisen, die in oder gegen die Uhrzei­ gerrichtung gewundenen sind, und daß die Ösen (12.1, 12.2) sich am Umfang oder nahe dem Umfang der Windungen (14) befinden.

2. Befestigungselement zum Fixieren von flexiblen Schutzschläuchen mit flexiblem Durchmesser an einem Anschlußelement, das sich aus einem federnden Element zusammensetzt, welches durch radialen Druck eine Vorspannkraft zur Fixierung des Schutzschlauches erzeugt und auf diesen überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das federnde Element (1) aus einem ringförmig nebeneinander gewickel­ ten Federdraht (11) besteht, welches mehr als eine Windung (14) auf­ weist,
• - sich der betreffenden äußeren Windung (14) des gewickelten Federdrah­ tes (11) folgend jeweils ein nicht gewickelter Abschnitt (13.1, 13.2) des Federdrahtes (11) anschließt,
• - die beiden freien Enden (2.9, 2.10) der betreffenden nicht gewickelten Abschnitte (13.1, 13.2) parallel oder winklig zueinander liegen und je­ weils die Gestalt einer Öse (12.1, 12.2) aufweisen, die in oder gegen die Uhrzeigerrichtung gewundenen ist.

3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der nicht gewickelte Abschnitt (13.1, 13.2) des Federdrahtes (11) als Schenkel ausgebildet ist.

4. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federdraht (11) einen kreisrun­ den oder viereckigen Querschnitt besitzt.

5. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Federdraht (11) verseilt und/ oder mehrlagig gewickelt und metallen ausgeführt ist.

6. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Federdrahtes (11) metallveredelt oberflächenvergütet ausgeführt ist.

7. Befestigungselement nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Federdrahtes (11) kunststoff- oder gummibeschichtet ausgeführt ist oder mit einem Kunststoff- oder Gummischlauch überzogen ist.