DE202005010293U1

DE202005010293U1 - Krafteinleitung für Faserverbundstreben in Flugzeugen

Info

Publication number: DE202005010293U1
Application number: DE202005010293U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2015-07-01

Abstract

Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement aus thermoplastischem Kunststoff besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt.
Derartige Streben, auch als Verstrebungen, Verbindungsstangen oder Zug-Druck-Stangen bezeichnet, dienen in Flugzeugen insbesondere zur Führung und mechanischen Lagerung bzw. zur Abstützung (engt. „Struts" oder „Tierods"). Streben dieser Art umfassen im allgemeinen einen im wesentlichen rohrförmigen Körper, an dessen Ende sich jeweils ein Element (Krafteinleitungselement) zur Montage der Strebe befindet.
Diese Streben kommen in Flugzeugen in erheblichen Stückzahlen vor, wobei sich ein Strebentyp insbesondere durch Variation der Länge auszeichnet. Die Variation der Länge wird im wesentlichen durch Veränderung der Länge des im allgemeinen rohrförmigen Körpers der Strebe erreicht. Die Krafteinleitungselemente sind bei einem Strebentyp im wesentlichen gleich, so dass insbesondere die Krafteinleitungselemente in einer hohen Stückzahl vorkommen.
Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoff zeichnen sich insbesondere durch ihr im Vergleich zu metallischen Streben geringes Gewicht aus und sind in der Luftfahrt bekannt. Stand der Technik ist, die Krafteinleitungselemente am Ende derartiger Streben metallisch auszuführen. In den meisten Fällen werden Krafteinleitungselemente aus Aluminium eingesetzt. Diese sind beispielsweise kraftschlüssig durch Verklebung mit dem rohrförmigen Körper aus Faserverbundwerkstoff verbunden. Nachteilig sind hierbei das hohe Gewicht der metallischen Krafteinleitungselemente, die schlechte Korrosionsbeständigkeit und die hohen Herstellungskosten. Die hohen Herstellungskosten werden durch in der Regel mechanische Zerspanung sowie den Aufwand, der zur Vermeidung von Kontaktkorrosion in der Fügestelle zwischen Krafteinleitungselement und Faserverbund-Zugstrebe betrieben werden muss verursacht. In seltenen Fällen bestehen die Krafteinleitungselemente auch aus duromeren Faserverbundwerkstoffen, deren hohe Herstellkosten, verursacht durch begrenzte Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses, sich nachteilig auswirken.
An die Streben werden besonders hohe Ansprüche an die Festigkeit der verwendeten Materialien bei gleichzeitig geringem Gewicht und auch an die Korrosionsbeständigkeit gestellt. Zudem müssen die Streben extrem widerstandsfähig gegen mechanische sowie umgebungsbedingte Beanspruchungen sein.
Die steigenden Anforderungen an Gewichts- und Kosteneinsparung führen an die Grenzen des Potentials bekannter Bauweisen für Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen.
Alle bisher bekannten Bauweisen für Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen sind entweder zu aufwändig und damit zu kostenintensiv in der Herstellung und/oder halten den Anforderungen bezüglich geringen Gewichtes, Korrosionsfreiheit und/oder mechanischer Beanspruchungen nicht stand. Bekannt ist auch, dass die hohen Herstellkosten der Krafteinleitungselemente bislang durch Fertigungsmethoden wie Zerspanung auf der metallischen Seite oder Harzinjetionsverfahren auf der duromeren Faserverbundseite begründet sind, die für die benötigte Ausbringmenge an Krafteinleitungselementen grundlegend ungünstig sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen derart weiterzubilden, dass die dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Nachteile vermieden werden.
Insbesondere sollen Streben mit rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen mit geringem Eigengewicht und hoher Korrosionsbeständigkeit auf Basis eines auch für die Großserienproduktion geeigneten Fertigungsverfahrens geschaffen werden, die mechanischen Beanspruchungen standhalten und durch das gewählte Fertigungsverfahren kostengünstig herzustellen sind.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Krafteinleitungselement aus thermoplastischem Kunststoff besteht. Die Verbindung zum rohrförmigen Körpern aus Faserverbundwerkstoffen erfolgt stoff-, kraft- und/oder formschlüssig. Der Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen für derartige Anwendungen ist zunächst nicht naheliegend, da thermoplastische Kunststoffe im Allgemeinen als leicht brennbar und mit nur geringen Festigkeiten bekannt sind. Dazu kommen die im Allgemeinen bekannten eingeschränkten Möglichkeiten der Verblebbarkeit der thermoplastischen Kunststoffe. Durch geeignete Kombination hochwertiger Thermoplaste mit entsprechenden Verbindungstechniken lassen sich die an die Krafteinleitungselemete gestellten Aufgaben mit thermoplastischen Kunststoffen in hervorragender Weise lösen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht das Krafteinleitungselement aus thermoplastischem Kunststoff, wobei dieser mit Kurz- bzw. Langfasermaterial verstärkt ist.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung besteht das Krafteinleitungselement aus unverstärktem thermoplastischen Kunststoff oder Kurz- bzw. langfaserverstärktem thermoplastischen Kunststoff, wobei dieser mit kontinuierlichem Fasermaterial verstärkt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements (2) gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Krafteinleitungselement (2) ist hierbei mit dem Körper (1) durch Verkleben fest verbunden und verfügt über ein Gewinde zur Montage der Strebe.
2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements (2) gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Krafteinleitungselement (2) ist hierbei mit dem Körper (1) durch Formschluss fest verbunden und verfügt über ein Gewinde zur Montage der Strebe.
3 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements (2) gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Krafteinleitungselement (2) ist hierbei als Gabekopf ausgeführt und mit dem Körper (1) durch Verkleben fest verbunden. Der Gabelkopf dient zur Montage der Strebe.
4 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Krafteinleitungselements (2) gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Krafteinleitungselement (2) ist hierbei ebenfalls als Gabekopf ausgeführt und mit dem Körper (1) durch Formschluss fest verbunden. Der Gabelkopf dient zur Montage der Strebe.

Claims

Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungselement aus thermoplastischem Kunststoff besteht.
Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoplastische Kunststoff mit Kurz- bzw. diskontinuierlichen Langfasern verstärkt ist.
Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses kontinuierlich gerichtet faserverstärkt ist.
Krafteinleitungselement an Streben aus Faserverbundwerkstoff für Anwendungen in der Luftfahrt nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung zwischen Krafteinleitungselement und Körper stoff-, form- und/oder kraftschlüssig erfolgt.