DE2657832B2 - Schäkel für die Flügelaufhängung im Rumpf eines Luft- oder Raumfahrzeuges - Google Patents

Schäkel für die Flügelaufhängung im Rumpf eines Luft- oder Raumfahrzeuges

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schäkel für die Flügelaufhängung im Rumpf eines Luft- oder Raumfahrzeuges mit je einer Metallagerbüchsc an beiden Schäkelenden, einer die Lagerbüchsen miteinander verbindenden Zugschlaufe aus Faserverbundwerkstoff und einem zwischen den beiden Lagerbüchsen innerhalb der Zugschlaufe angeordneten Druckkern.
Durch die DE-OS 20 58 028 ist ein Zugverbindungskörper bekannt geworden, dessen Lagerbüchsen von einem Lndlosband aus Drahtfäden umschlungen sind und dessen verhältnismäßig starrer Kern aus festen Urethanschichlkörpern besteht. Für den Flugzeugbau ist diese Ausführungsform nicht geeignet, da sie einmal keinerlei Gewichteersparnis bringt und außerdem durch die wechselnden Oauerbelastungen in den Drahtfäden relativ schnell Ermüdungserscheinungen auftreten.
Durch die US-PS 33 70 483 ist ein torsionsflexibler Verbindungskörper bekannt geworden, dessen Lagerbüchsen von einem endlosen elastischen Band aus parallelen Fäden umschlungen sind und der Kern aus einer Plastiksubstanz besteht. Auch diese Ausführungsform ist für die Flügelaufhängung von Luft- und Raumfahrzeugen nicht geeignet, da sie viel zu wenig biegesteif ist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schäkel der eingangs genannten Art zu schaffen, der sowohl leicht an Gewicht ist als auch große Festigkeiten aufnehmen kann und dadurch für die Flügelaufhängung im Rumpf von Luft- und Raumfahrzeugen geeignet ist
Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgeführten Maßnahmen in einfacher und zuverlässiger Weise gelöst. Hierdurch wird nun ein hochwertiges Halteelement geschaffen, bei dem für die Zug- und Druckfestigkeit unidirektionale Laminate Verwendung finden können, die ohne Festigkeitsverminderung eine Reduzierung des Gewichts gegenüber den bisherigen Konstruktionsarten erbringen. Dies ist vor allem auf die im Querschnitt kreuzförmige Gestaltung von Druckkern und Lagerbüchsen zurückzuführen. Außerdem hat es sich gezeigt, daß die Lebensdauer dieses Halteelements ganz beträchtlich erhöht worden ist.
Wettere Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen niedergelegt Ein Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäß Fig.l;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B gemäß F i g. 1:
F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer Lagerbüchse mit Druckkern.
Die F i g. 1 zeigt in leicht perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel, worin zwei Metallbüchsen 13 in einem bestimmten Abstand mit einem Druckkern 12 aus vorzugsweise borfaserverstärkteii Kunststoff verbunden sind. Sowohl die Stahlbüchscn 13 als auch der Druckkern 12 weisen in der Projektion einen kreuzförmigen Querschnitt auf, wodurch das K:iickverhalten wesentlich verbessert wird. Diese Büchsen 13 weisen an den jeweiligen Außenflächen Flansche 13;i auf, die ein Abrutschen der Wicklungen der Zugschlaufe 11 bei Belastung verhindern. In der Projektion weisen die Büchsen 13 die gleiche Fläche auf wie der darunter, b/.w. zwischen den beiden Büchsen der Schlaufe liegende Druckkern. Zur Annäherung an den bei Belastung sich aufbauenden Druckkegel ist die Gestaltung der Büchse 13 wie folgt ausgeführt:
Die druckaufnehmende Projektionsfläche 136 der Büchse 13 ist konkav gewölbt. Dadurch wird bei Druckbelastung der Aufbau des entstehenden Druckkegels am Druckkern 12 begünstigt. Die Büchsen 13 können nun so gestaltet werden, daß sie bereits die Funktion des Außenringes eines Gegenklägers übernehmen. Dadurch wird eine weitere Gewichts- und Baugrößenverminderung erzielt. Diese Konstruktion verhindert bei einem eventuellen Bruch der Büchse 13. daß sich Risse über das gesamte tragende Bauelement fortsetzen. Bei jeder reinen Ganzmetallkonstruktion wird sich ein Riß sofort zum totalen Bruch des Tragelementes ausweiten, was hier nicht der Fall ist.
Was nun den Druckkern 12 betrifft, so ist dieser so gestaltet, daß er in seinem Querschnitt der Projektions-
fläche der Büchse entspricht Er ist der Büchsenform angepaßt, d.h. er ist konvex gestaltet. An der Kontaktfläche zwischen Druckkern 12 und Büchse 13 kann ein kraftverteilendes Medium, beispielsweise ein aushärtbares Füllmittel, eingelagert werden. Auch kann der Druckkern 12 aus einem Verbundwerkstoff mit metallischer Matrix hergestellt werden.
Die Querschnittsfläche des Druckkerns 12 is: durch seine kreuzähnliche Form bei Druckbelastung besonders gürftig, um ein Ausknicken zu verhindern. Im Bereich der Mittelachse des Druckkerns 12, dessen Einzelfäden in Richtung der auftretenden Kräfte gelegt sind, also die Verbindung zwischen den beiden Lagerhülsen herstellen, kann nun zur weiteren Gewichtserleichterung ein Hartschaumkern 14 angeordnet ι ■> sein. Dieser kann z. B. einen runden Querschnitt aufweisen.
Um die Büchsen 13 und den sie verbindenden Druckkern 12 ist nun die sogenannte Zugschlaufe 11 gewickelt, die ans Kohlefaser oder faserverstärktem > <( Kunststoff besteht. Diese Fäden sind in Richtung der auftretenden Zugkräfte gewickelt und im Verbund miteinander laminiert. Die Wicklung der Zugschlaufe wird nun so gestaltet, daß über der Büchse 13 wiederum eine sich dem entstehenden Zugkegel im Belastungsfall angleichende Form bildet. Diese Form wird in etwa halbkugelförmig sein. Hierbei wird die Erreichung dieser Form durch die Anschläge 13a an der Büchse 13 unterstützt. Zur Spannungsspit?enniinderung können die innersten Wicklungen der Zugschlaufe 11 aus einem »weicheren« Material — z.B. GFK — bestehen. Um nun diese Zugschiaufe 11 vor Delamination und Ausknicken zu entlasten, ist quer zur Faserrichtung der Schlaufe 11 eine sogenannte Bandagenwicklung 10 gelegt, deren Wicklungsfäden ebenfalls beispielsweise aus Kohlefaser oder kevlarverstärktem Kunststoff bestehen. Diese Bandagewicklung 10 nimmt den Raum zwischen den beiden Lagerhülsen 13 ein. Die Bandage kann auch kreuzförmig gewickelt werden. Sie liegt praktisch annähernd kreisrund um die Elemente Druckkern 12 und Schlaufe If und verhindert somit Kantenspannungen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Schäkel für die FlügelaufhSngung im Rumpf eines Luft- oder Raumfahrzeuges mit je einer Metall-Lagerbüchse an beiden Schäkelenden, einer die Lagerbüchsen miteinander verbindenden Zugschlaufe aus Faserverbundwerkstoff und einem zwischen den beiden Lagerbüchsen innerhalb der Zugschlaufe angeordneten Druckkern, dadurch gekennzeichnet, daß der aus faserverstärk- ι ο tem Kunststoff aufgebaute Druckkern (12) und die sich an diesen beidseitig anschließenden Lagerbüchsen (13) — in einem Schäkelquerschnitt gesehen — dieselbe, einem Kreuz entsprechende Projektionsfläche aufweisen und daß die Zugschlaufe (11) in dem Bereich zwischen den beiden Lagerbüchsen unmittelbar von einer Bandagenwickiung (10) aus faserverstärktem Kunststoff umgeben ist.
2. Schäkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugschlaufe (11) aus einzelnen 2» Garnfäden besteht und so gewickelt ist, daß über die Büchse (13) eine sich dem entstehenden Zugkegel im Belastungsfall angleichende, nahezu halbkugelförmige Form bildet.
3. Schäkel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- r, net, daß die innersten Wicklungen der Zugschlaufe (11) aus einem weicheren Material — beispielsweise GFK- bestehen.
4. Schäkel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (13) an den in Außenflächen mit einem Flansch (13a^versehen ist.
5. Schäkel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkern (12) an der zur Büchse (13) gewandten Kentaktfläche {\3b) konvex und die Büchse an der zum Druckkern gewandten η Kontaktfiäche (136^konkav gestaltet ist.
6. Schäkel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kontaktfläche (\3b) zwischen Druckkern (12) und Büchse (13) ein kraftverteilendes Medium — t» beispielsweise ein aushärtbares Füllmittel eingelagert ist.
7. Schäkel nach C'nem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkern (12) aus einem Verbundwerkstoff mit J1) metallischer Matrix gefertigt ist.
8. Schäkel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (10) kreuzförmig gewickelt ist.
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