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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Flugzeug-Triebwerke und insbesondere
auf Halterungen zur Halterung eines Triebwerkes an einem Flugzeug.
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Ein
Flugzeug-Triebwerk kann an verschiedenen Stellen an einem Flugzeug
befestigt werden, wie beispielsweise den Flügeln, dem Rumpf oder dem Heck.
Das Triebwerk ist üblicherweise
sowohl an seinen vorderen als auch hinteren Enden durch entsprechende
vordere und hintere Befestigungen angebracht, um verschiedene Belastungen
auf das Flugzeug zu übertragen.
Die Belastungen umfassen üblicherweise
vertikale Belastungen, wie beispielsweise das Gewicht des Triebwerkes
selbst, axiale Belastungen aufgrund des Schubes, der durch das Triebwerk erzeugt
wird, seitliche Belastungen, wie beispielsweise diejenigen von Windschütttelkräften, und
Rolllasten oder -momente aufgrund des Drehbetriebs des Triebwerkes.
Die Halterungen müssen
auch sowohl axiale als auch radiale thermische Expansion und Kontraktion
des Triebwerkes relativ zu dem Trage-Pylon aufnehmen.
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Ein
Beispiel einer Halterung enthält
zwei auf dem Umfang im Abstand angeordnete Hauptverbindungen. Jede
Hauptverbindung ist an dem einen Ende mit dem Flugzeug und an dem
anderen Ende mit einem Gehäuse
in dem Triebwerk verbunden. Wenigstens eine der Hauptverbindungen
ist mit dem Flugzeug durch zwei Zapfen fest verbunden, damit sich
die Verbindung nicht in einer Ebene dreht, die senkrecht durch die
Mittelachse von dem Triebwerk verläuft. Diese fixierte Hauptverbindung
ist so ausgebildet, daß die
Halterung in der Ebene liegende Belastungen aufnehmen kann, d. h.
diejenigen in einer einzelnen vertikalen axialen Ebene, die senkrecht
zu der Mittelachse des Triebwerkes verläuft, einschließlich der
vertikalen Belastungen, lateralen oder horizontalen Belastungen
und Rollbelastungen oder- momente.
Durch starres Verbinden der fixierten Hauptverbindung mit dem Flugzeug
an zwei Punkten und mit dem Triebwerksgehäuse an einem einzelnen Punkt
kann die fixierte Hauptverbindung in der Ebene liegende Belastungen
von dem Triebwerk auf das Flugzeug durch Zug, Druck und ihre Biegung übertragen.
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Die
andere Hauptverbindung kann schwenkbar zwischen dem Flugzeug und
dem Triebwerksgehäuse
verbunden sein, um so nur Zug- und Drucklasten entlang ihrer Längsachse
zu übertragen.
Diese sogenannte Schwingverbindung ist ansonsten frei, sich in der
Ebene relativ zu dem Flugzeug und dem Triebwerksgehäuse zu drehen.
Wenn man die Schwingverbindung sich drehen läßt, werden radiale Expansion
und Kontraktion des Triebwerkes aufgenommen, ohne daß zusätzliche
Reaktionsbeanspruchungen eingeführt
werden, die anderenfalls auftreten würden.
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Dieses
Beispiel einer Halterung enthält
ferner eine wartende, fehlersichere Verbindung, die zwischen den
zwei Hauptverbindungen angeordnet ist. Die fehlersichere Verbindung
ist normalerweise kein lasttragendes Teil, sondern ist allein zum
Führen
von Lasten beim Versagen von einer der Hauptverbindungen vorgesehen.
Die fehlersichere Verbindung ist an dem einen Ende mit dem Flugzeug
und an dem anderen Ende mit dem Triebwerksgehäuse verbunden, üblicherweise über Spielraum
aufweisende Stiftverbindungen, in denen die Stifte durch Löcher hindurchführen, die
in den Enden von der fehlersicheren Verbindung und einem entsprechenden
Gabelarm ausgebildet sind, der auf der tragenden Struktur ausgebildet
ist. Eine dieser Verbindungen ist mit einem vorbestimmten Spielraum
zwischen dem Stift und dem Loch versehen, so daß während des normalen Betriebs
der Halterung keine Lasten von dem Triebwerk auf das Flugzeug durch
die fehlersichere Verbindung übertragen
werden. Jedoch kommt beim Versagen von einer der Hauptverbindungen
der Stift mit der fehlersicheren Verbindung an seinem Loch in Kontakt,
um Lasten über
die fehlersichere Verbindung zu übertragen,
die anderenfalls über
die fehlerhafte Hauptverbindung übertragen
werden würden.
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Obwohl
sie im allgemeinen in einer zufriedenstellenden Art und Weise arbeitet,
leidet dieses Beispiel einer Halterung unter einem potentiellen Nachteil
dahingehend, daß der
Spielraum, der in den Verbindungspunkten der fehlersicheren Verbindung erforderlich
ist, üblicherweise
lose Stücke
zur Folge hat, die vibrieren und Verschleiß oder andere Beschädigung bewirken.
Weiterhin erfordern die Verbindungen, die die Hauptverbindungen
mit dem Flugzeug verbinden, üblicherweise
teuere Präzisionsbearbeitung,
um Montagestapelaustritte zu vermeiden, die die Installation des
Triebwerks beeinträchtigen würden. Übliche Hauptverbindungen
können
auch unerwünschte
thermische Beanspruchungen zur Folge haben.
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Dementsprechend
besteht ein Bedürfnis
für eine
Flugzeug-Triebwerkshalterung, die die Verschleißprobleme und Probleme der
thermischen Beanspruchung von üblichen
Befestigungen vermeidet, während
sie relativ einfach zu montieren ist.
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Das
vorgenannte Bedürfnis
wird durch ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung erfüllt,
die eine Flugzeug-Triebwerkshalterung bereitstellt, die einen Befestigungsrahmen,
der mit einem Flugzeug fest verbunden ist, und erste und zweite
Hauptverbindungen und eine wartende fehlersichere Verbindung aufweist.
Die erste Hauptverbindung ist mit dem Triebwerk an einer ersten
Verbindung und mit dem Befestigungsrahmen an zweiten und dritten
Verbindungen verbunden. Die ersten und dritten Verbindungen sind Kugelverbindungen
und die zweite Verbindung ist eine umsetzende bzw. verschiebbare
Kugelverbindung. Die zweite Hauptverbindung ist mit dem Triebwerk
an einer vierten Verbindung und mit dem Befestigungsrahmen an fünften und
sechsten Verbindungen verbunden. Die vierten und sechsten Verbindungen
sind Kugelverbindungen, und die fünfte Verbindung ist eine Spielraum-Stiftverbindung.
Die fehlersichere Warteverbindung ist mit dem Triebwerk an einer
siebenten Verbindung und mit dem Befestigungsrahmen an einer achten
Verbindung verbunden. Die siebente Verbindung ist eine Kugelverbindung,
und die achte Verbindung ist eine umsetzende bzw. verschiebbare
Kugelverbindung.
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Alle
verschiebbaren Kugelverbindungen enthalten ein Kugellager, das in
einer Öffnung
in der entsprechenden Verbindung angeordnet ist, und einen Stift,
der sich durch das Kugellager erstreckt. Eine innere Hülse ist
auf dem Stift angeordnet, neben dem Kugellager, und eine äußere Hülse ist über der
inneren Hülse
angeordnet. Die innere Hülse
hat einen gegenüber
liegend angeordneten Satz von planaren Oberflächen, die auf ihrem Außendurchmesser
ausgebildet sind, und die äußere Hülse hat
einen entgegengesetzt angeordneten Satz von axial verlaufenden planaren
Oberflächen,
die auf ihrem Innendurchmesser ausgebildet sind. Jeder Satz von
planaren Oberflächen,
die auf der äußeren Hülse ausgebildet sind,
greifen gleitend an einem entsprechenden Satz von planaren Oberflächen an,
die auf der inneren Hülse
ausgebildet sind.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile gegenüber dem Stand der Technik werden
beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Ansprüche unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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Die
Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
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1 eine
Seitenansicht von einem Gasturbinentriebwerk ist, das an einem Pylon
unter einem Flugzeugflügel
durch die vorderen und hinteren Triebwerkshalterungen gemäß der Erfindung
angebracht ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht von der hinteren Triebwerkshalterung gemäß 1 ist;
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3 eine
radiale Querschnittsansicht von der hinteren Triebwerkshalterung
ist;
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4 eine
axiale Querschnittsansicht von der fehlersicheren Warteverbindung
der hinteren Halterung nach einem Schnitt entlang der Linie 4-4
in 3 ist;
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5 eine
vergrößerte, teilweise
aufgeschnittene, perspektivische Ansicht von der hinteren Triebwerkshalterung
ist;
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6 eine
radiale Querschnittsansicht von der Verbindung ist, die das äußere Ende
von der fehlersicheren Warteverbindung mit ihrer Stützstruktur verbindet,
nach einem Schnitt entlang der Linie 6-6 in 4;
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7 eine
Querschnittsansicht von einem Teil der zweiten Hauptverbindung der
hinteren Halterung nach einem Schnitt entlang der Linie 7-7 in 3 ist.
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, wobei gleiche Bezugszahlen
die gleichen Elemente in den verschiedenen Figuren bezeichnen. 1 zeigt
ein Beispiel von einem Flugzeug-Triebwerk 10 mit einer
longitudinalen oder axialen Mittelachse 12, das unter einem
Flugzeugflügel 14 angebracht
ist. Der Flügel 14 enthält einen
Pylon 16, und das Triebwerk 10 ist an dem Pylon 16 an
einer vorderen Halterung 18 und einer hinteren Halterung 20 angebracht,
die axial stromabwärts
im Abstand von der vorderen Halterung 18 angeordnet ist.
Die hintere Halterung 20 ist mit einem ringförmigen Triebwerksgehäuse 22 oder
irgend einer anderen stationären Triebwerksstruktur
verbunden. Obwohl nur die hintere Halterung 20 nachfolgend
im Detail beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung
nicht auf hintere Halterungen beschränkt ist und in gleicher Weise
auf vordere Halterungen anwendbar ist. Ferner ist die Erfindung
nicht auf am Flügel
angebrachte Triebwerke beschränkt,
sondern sie kann auch mit am Rumpf und am Heck angebrachten Triebwerken verwendet
werden.
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Aus
den 2 und 3 ist ersichtlich, daß die hintere
Triebwerkshalterung 20 einen Befestigungsrahmen 24 aufweist,
der mit dem Pylon 16 (in den 2 und 3 nicht
gezeigt) durch übliche
Mittel, wie beispielsweise Bolzen, fest verbunden ist. Der Befestigungsrahmen 24 weist
eine übliche
axiale lastentragende Struktur 26 auf zum Reagieren auf Schub,
der durch das Triebwerk 10 erzeugt wird. Die Triebwerkshalterung 20 enthält erste
und zweite, auf dem Umfang im Abstand angeordnete Hauptverbindungen 28 und 30 und
eine wartende, fehlersichere Verbindung 32, die zwischen
den zwei Hauptverbindungen 28 und 30 angeordnet
ist.
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Die
erste Hauptverbindung 28 ist mit dem Triebwerksgehäuse 22 an
einer ersten Verbindung 34 an ihrem inneren Ende verbunden
und ist mit dem Befestigungsrahmen 24 an einer zweiten
Verbindung 36 an ihrem äußeren Ende
verbunden. Wie sie hier in Bezug auf die Verbindungen 28, 30 und 32 verwendet
werden, beziehen sich die Begriffe „innere" und „äußere" darauf, daß sie näher oder weiter entfernt von
dem Triebwerk 10 sind. Die erste Hauptverbindung 28 ist
zusätzlich
mit dem Rahmen 24 an einer dritten Verbindung 38 verbunden,
die zwischen den ersten und zweiten Verbindungen 34 und 36 angeordnet
ist. In ähnlicher
Weise ist die zweite Hauptverbindung 30 mit dem Gehäuse 22 an
einer vierten Verbindung 40 an ihrem inneren Ende verbunden
und mit dem Rahmen 24 an einer fünften Verbindung 42 an
ihrem äußeren Ende
verbunden. Die zweite Hauptverbindung 30 ist zusätzlich mit
dem Rahmen 24 an einer sechsten Verbindung 44 verbunden,
die zwischen den vierten und fünften
Verbindungen 40 und 42 angeordnet ist.
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In
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die ersten
und zweiten Hauptverbindungen 28 und 30 gebogen
oder im Winkel angeordnet, um so einem Bumerang zu ähneln. Das
heißt,
jede Hauptverbindung hat zwei Schenkel, die einen stumpfen Winkel
bilden, wobei sich ein erster Schenkel zwischen den zwei Rahmenverbindungen
der entsprechenden Hauptverbindung erstreckt und ein zweiter Schenkel
sich zwischen der innersten Befestigungsrahmenverbindung und der
entsprechenden Triebwerksverbindung für diese Hauptverbindung erstreckt.
Der zweite Schenkel von jeder im Winkel angeordneten Hauptverbindung 28 und 30 verläuft schräg von einer
Tangente an das Triebwerksgehäuse 22,
in der vertikalen oder axialen Ebene, unter einem Winkel A von etwa
40°. Die
zweiten Schenkel der Hauptverbindungen 28 und 30 verlaufen
schräg in
entgegengesetzten Richtungen zuein ander. Auf diese Weise sitzen
die ersten und zweiten Hauptverbindungen 28 und 30 rittlinks
auf dem Triebwerksgehäuse 22 im
allgemeinen symmetrisch in Bezug auf die Mittelachse 12 des
Triebwerkes.
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Die
fehlersichere Warteverbindung 32 ist mit dem Triebwerksgehäuse 22 an
einer siebenten Verbindung 46 an ihrem inneren Ende verbunden
und ist mit dem Befestigungsrahmen 24 an einer achten Verbindung 48 an
ihrem äußeren Ende
verbunden. Wie nachfolgend mit weiteren Einzelheiten beschrieben wird,
ist die fehlersichere Verbindung 32 kein lasttragendes
Teil während
des Betriebs, sondern sorgt für eine
Unterstützungslastbahn
von dem Triebwerksgehäuse 22 zum
Rahmen 24 beim Ausfall von entweder der ersten oder zweiten
Hauptverbindung 28 und 30. Wie es hier verwendet
wird, bedeutet Versagen den Verschleiß, plastische Deformation oder
Bruch von den ersten oder zweiten Hauptverbindungen 28 und 30 oder
irgend einer lasttragenden Verbindung davon, was ausreichend ist,
um zu verhindern, daß die beeinträchtigte
Hauptverbindung eine Lastbahn von dem Gehäuse 22 zum Rahmen 24 bildet.
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Die
ersten, dritten, vierten, sechsten und siebenten Verbindungen 34, 38, 40, 44 und 46 sind
jeweils vorzugsweise übliche
Kugelverbindungen, während
die zweiten und achten Verbindungen 36 und 48 vorzugsweise
umsetzende bzw. verschiebbare Kugelverbindungen sind. Die fünfte Verbindung 42 ist
eine Spielraum-Stift-Verbindung.
Die üblichen nicht
verschiebbaren Kugelverbindungen 34, 38, 40, 44 und 46 sorgen
für eine
Drei-Achsen-Rotation der entsprechenden Verbindung 28, 30 und 32,
wie es in der Technik bekannt ist. Die verschiebbaren Kugelverbindungen 36 und 48 haben
ebenfalls ein Drei-Achsen-Rotationsvermögen und fügen ein unidirektionales Verschiebungsmerkmal
hinzu, wie es nachfolgend beschrieben wird. Aufgrund ihres Drei-Achsen-Rotationsvermögens nimmt
die Verwendung von vielen Kugelverbindungen 34, 36, 38, 40, 44, 46 und 48 axiale
thermische Expansion des Triebwerkes 10 zwischen der vorderen
Halterung 18 und der hinteren Halterung 20 auf.
Das heißt,
wenn das Triebwerk 10 während
des Betriebs erwärmt wird,
expandiert es in axialer Richtung mit einer größeren Geschwindigkeit als der
Pylon 16, so daß die Verbindungen 34, 40 und 46 des
Triebwerksgehäuses
relativ zu den Verbindungen 36, 38, 42, 44 und 48 des
Befestigungsrahmens axial verschoben wird. Das Rotationsvermögen der
Kugelverbindungen 34, 36, 38, 40, 44, 46 und 48 gestattet, daß die entsprechenden
Verbindungen sich in Bezug auf die vertikale axiale Ebene drehen
oder schwenken, die senkrecht zu der Mittelachse 12 des
Triebwerkes verläuft, wodurch
axiale thermische Expansion des Triebwerkes 10 aufgenommen
wird.
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In 4 sind
die siebenten und achten Verbindungen 46 und 48 der
fehlersicheren Warteverbindung 32 genauer gezeigt. Wie
oben erwähnt
ist, ist die siebente Verbindung 46, die das innere Ende
der fehlersicheren Verbindung 32 mit dem Gehäuse 22 verbindet,
eine übliche
Kugelverbindung. Als solche weist sie ein Kugellager oder Uniball 50 auf,
das in einem äußeren Laufring 52 angeordnet
ist, der in einer Öffnung
befestigt ist, die nahe dem inneren Ende von der fehlersicheren
Verbindung 32 ausgebildet ist. Das innere Ende von der
Verbindung 32 ist zwischen den zwei Abschnitten von einem
Gabelkopf 54 angeordnet, der einstückig auf dem Triebwerksgehäuse 22 ausgebildet
ist. Ein Zapfen oder Bolzen 56 führt durch Öffnungen, die in dem Gabelkopf 54 ausgebildet
sind, und eine mittlere Öffnung
in dem Kugellager 50 hindurch, um das innere Ende der Verbindung 32 mit
dem Gehäuse 22 schwenkbar
zu verbinden. Zwischen dem Stift 56 und jeder Gabelkopföffnung ist eine
Buchse 58 vorgesehen. Der Stift 56 ist durch eine
Mutter 60 befestigt.
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Wie
in 3 zu sehen ist, sind sowohl die ersten als auch
vierten Verbindungen 34 und 40 im wesentlichen
identisch mit der siebenten Verbindung 46 dahingehend,
daß sie
ein Kugellager 50 aufweisen, das in dem inneren Ende von
den entsprechenden Hauptverbindungen 28 und 30 geeignet
befestigt ist. Das innere Ende von jeder Hauptverbindung 28 und 30 ist
mit dem Triebwerksgehäuse 22 durch
einen Stift 56 schwenkbar verbunden, der durch das entsprechende
Kugellager 50 und einen entsprechenden Gabelkopf 54 hindurchführt, der
einstückig mit
dem Gehäuse 22 ausgebildet
ist.
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Bezugnehmend
auf 5 und die 3 und 4 wird
nun die achte Verbindung 48, die eine verschiebbare Kugelverbindung
ist, die das äußere Ende
von der fehlersicheren Verbindung 32 mit dem Befestigungsrahmen 24 verbindet,
genauer beschrieben. Die achte Verbindung 48 weist ein
Kugellager 62 auf, das in einem äußeren Laufring 64 angeordnet
ist, der in einer Öffnung
befestigt ist, die nahe dem äußeren Ende
der fehlersicheren Verbindung 32 ausgebildet ist. Das äußeren Ende
von der Verbindung 32 ist zwischen ersten und zweiten axial
im Abstand ange ordneten Flanschen 66 und 68 angeordnet,
die sich stromabwärts
von der Unterseite des Rahmens 24 nach unten erstrecken.
Die zwei Flansche 66 und 68 sind Seite-an-Seite angeordnet,
um einen Gabelkopf zu bilden. Ein Zapfen 70 erstreckt sich
durch eine Mittelöffnung
in dem Kugellager 62 und eine entsprechende Öffnung in
jedem Flansch 66 und 68, um das äußere Ende
von der Verbindung 32 mit dem Rahmen 24 schwenkbar
zu verbinden. Diese Anordnung sorgt für eine Drei-Achsen-Rotation
der Verbindung 32 relativ zu dem Befestigungsrahmen 24.
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Die
verschiebbare Kugelverbindung 48 enthält ferner zwei innere Gleitbuchsen 72,
die auf dem Zapfen 70 angeordnet sind, eine auf jeder Seite
von dem Kugellager 62. Jede innere Buchse 72 ist
im wesentlichen ein ringförmiges
Teil, das eine longitudinale Achse definiert, die mit der Längsachse
des Zapfens 70 im allgemeinen koinzidiert. Zwei äußere fixierte
Buchsen 74 sind ebenfalls vorgesehen, wobei die eine der äußeren Buchsen 74 über einer
der inneren Buchsen 72 angeordnet ist, und die andere äußere Buchse 74 über der
anderen inneren Buchse 72 angeordnet ist. Jede äußere Buchse 74 ist
in einer entsprechenden Öffnung
der ersten und zweiten Gabelkopfflansche 66 und 68 fest
angeordnet (vorzugsweise durch eine Presspassung). Die äußeren Buchsen 74 sind
ebenfalls im wesentlichen ringförmige Teile,
die longitudinale Achsen definieren, die im allgemeinen parallel
zu, obwohl nicht notwendigerweise koinzident mit, den longitudinalen
Achsen des Stiftes 70 und der inneren Buchsen 72 sind.
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Jede
innere Buchse 72 hat einen Satz von zwei Ebenen oder planaren
Oberflächen 76,
die auf ihrem äußeren Durchmesser
ausgebildet sind. Die planaren Oberflächen 76 von jedem
Satz sind auf gegenüber
liegenden Seiten von der entsprechenden inneren Buchse 72 angeordnet
(d. h. sie sind im Abstand von 180° angeordnet) und sie sind parallel
zu einander. Zusätzlich
hat jede äußere Buchse 74 einen
Satz von zwei planaren Oberflächen 78,
die auf ihrem innenseitigen Durchmesser ausgebildet sind. Die planaren
Oberflächen 78 von
jedem Satz sind in ähnlicher
Weise auf gegenüber
liegenden Seiten von der äußeren Buchse 74,
180° im
Abstand davon angeordnet und sie sind parallel zueinander. Alle
planaren Oberflächen 76 und 78 erstrecken
sich vorzugsweise über
die gesamte Länge
der entsprechenden Buchse 72 und 74.
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Jede
innere Buchse 72 ist in ihrer entsprechenden äußeren Buchse 74 so
angeordnet, daß die inneren
planaren Oberflächen 76 im
wesentlichen koplanar mit ihren entsprechenden äußeren planaren Oberflächen 78 sind.
Wie am besten in 6 zu sehen ist, sind die inneren
und äußeren Buchsen 72 und 74 in
der Größe so bemessen,
daß die
inneren planaren Oberflächen 76 in
einem engen Bewegungssitz mit den äußeren planaren Oberflächen 78 zusammenpassen
und dadurch gleitend an diesen angreifen.
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Abgesehen
von dem Eingriff der inneren und äußeren planaren Oberflächen 76 und 78 ist
der äußere Durchmesser
von der inneren Buchse 72 kleiner als der innere Durchmesser
von der äußeren Buchse 74,
um so einen radialen Spielraum zwischen den Buchsen 72 und 74 zu
bilden. Dieser Spielraum gestattet, daß die inneren Buchsen 72 in
Bezug auf die äußeren Buchsen 74 in
einer Richtung parallel zu den planaren Oberflächen 76 und 78 gleiten.
Dementsprechend ist die Verbindung 32 in der Lage, sich in
Bezug auf den Rahmen 24 in einer einzigen Richtung parallel
zu den planaren Oberflächen 76 und 78 und
senkrecht zu der Längsachse
des Zapfens 70 zu verschieben.
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Eine
Mutter 80 ist auf dem Ende des Zapfens 70 vorgesehen,
um das Kugellager 82 und die zwei inneren verschiebbaren
Buchsen 72 auf dem Zapfen 70 festzuklemmen, und
die gesamt Zapfenanordnung auf den Flanschen 66 und 68 zu
halten. Ein kleiner axialer Spielraum zwischen der Mutter 80 und dem
benachbarten Ende der inneren Buchse minimiert eine Zapfendrehung
und gestattet ein relatives Gleiten der Buchsen 72 und 74.
Der Gleit- bzw. Schiebeeingriff der inneren und äußeren planaren Oberflächen 76 und 78 bildet
Verschleißflächen, die wesentlich
dauerhafter sind als übliche
Halterungsverbindungen von einem Flugzeug-Triebwerk. Die verschachtelten
inneren und äußeren Buchsen 72 und 74 versehen
die Verbindung 48 mit ebenen Kontaktflächen, die Kontaktbeanspruchungen
des Lagers verringern. Und da die Buchsen 72 und 74 in
der Größe so bemessen
sind, daß die
inneren und äußeren planaren
Oberflächen 76 und 78 für einen
engen Bewegungssitz miteinander zusammenpassen, gestattet die Verbindung 48 eine
Verschiebung bzw. Translation nur in der beabsichtigten Richtung.
Diese unidirektionale Translation eliminiert viel von der gesamten
Lose, die in üblichen
Verbindungen gefunden wird, und verringert dadurch Vibration und
Verschleiß.
Ferner ist der Verschleiß,
der auf tritt, im allgemeinen auf die Buchen 72 und 74 begrenzt,
die relativ billig zu ersetzen und einfach zu installieren sind. Die
Buchsen 72 und 74 sind vorzugsweise aus einem verschleißbeständigen Material,
wie beispielsweise Inconel 718, hergestellt.
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Jede äußere Buchse 74 ist
auf ihrem außenseitigen
Durchmesser mit einem Anti-Rotationsmittel 82 versehen,
wie beispielsweise einer ebenen Fläche, die mit einer damit zusammen
arbeitenden Fläche
in der entsprechenden Öffnung
des Gabelkopfflansches des Befestigungsrahmen 24 in Eingriff kommt.
Diese Anordnung verhindert eine Rotation der Buchse 74 in
Bezug auf den Rahmen 24 und stellt eine richtige Ausrichtung
der planaren Oberflächen 78 sicher,
so daß die
Translation in der gewünschten
Richtung erfolgt. Andere Anti-Rotationsmittel, wie beispielsweise
eine Keil- und Nutanordnung, könnten
als eine Alternative zu den zusammenarbeitenden ebenen Flächen verwendet
werden.
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Für die achte
Verbindung 48 sind die planaren Oberflächen 78 vertikal orientiert,
so daß die
fehlersichere Verbindung 32 in der Lage ist, sich vertikal (d.
h. radial in Bezug auf die Mittelachse 12) entlang ihrer
Längsachse
zu verschieben. Diese vertikale Translation gestattet, daß die fehlersichere
Verbindung 32 als ein nichtlasttragendes Teil während des normalen
Betriebs arbeitet, sondern eine Unterstützungs-Lastbahn von dem Triebwerksgehäuse 22 zum
Rahmen 24 beim Ausfall von einer der ersten oder zweiten
Hauptverbindungen 28, 30 sorgt.
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Es
wird nun wieder auf 3 Bezug genommen; die erste
Hauptverbindung 28 ist mit dem Triebwerksgehäuse 22 an
der ersten Verbindung 34, die im wesentlichen identisch
zu der oben beschrieben siebenten Verbindung 46 ist, und
mit dem Befestigungsrahmen 24 an den zweiten und dritten
Verbindungen 36 und 38 verbunden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die zweite Verbindung 36 eine verschiebbare Kugelverbindung,
die in ihrer Konstruktion mit der oben beschrieben achten Verbindung 48 im
wesentlichen identisch ist, außer
daß die
inneren und äußeren planaren
Oberflächen 76 und 78 nicht
vertikal orientiert sind. Stattdessen sind die zweiten und dritten
planaren Oberflächen 76 und 78 der
Verbindung so orientiert, daß sie
parallel zu der Längsachse
B sind, die durch den ersten Schenkel der ersten Hauptverbindung 28 definiert
ist. Mit dieser Orientierung ist die erste Hauptverbindung 28 in
der Lage, in Bezug auf den Rahmen 24 in einer einzigen
Richtung parallel zu der Längsachse
B thermisch zu wachsen. Die verschiebbare zweite Verbindung 36 nimmt
deshalb thermische Expansion der ersten Hauptverbindung 28 in
ihrem ersten Schenkel auf. Der longitudinale Spielraum, der der
zweiten verschiebbaren Verbindung 36 innewohnt, erleichtert auch
eine Montage der Halterung 20 ohne das Erfordernis für eine Präzisionsbearbeitung.
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Die
dritte Verbindung 38 ist eine übliche Kugelverbindung mit
einer ähnlichen
Konstruktion wie die siebente Verbindung 46. Die dritte
Verbindung 38 weist nämlich
ein Kugellager auf, das in geeigneter Weise in der ersten Hauptverbindung 28 befestigt
ist. Die erste Hauptverbindung 28 würde schwenkbar mit dem Befestigungsrahmen 24 durch
einen Zapfen, der sich durch das Kugellager erstreckt, und die Gabelkopfflansche 66 und 68 verbunden
sein, die einstückig
auf dem Rahmen 24 ausgebildet sind. Es sei darauf hingewiesen,
daß die
zweiten und dritten Verbindungen 36 und 38 umgekehrt
sein könnten,
das heißt,
die zweite Verbindung 36 könnte die übliche Kugelverbindung sein
und die dritte Verbindung 38 könnte die verschiebbare Kugelverbindung
sein. Thermische Expansion würde
aufgenommen werden, solange eine der zweiten und dritten Verbindungen 36 und 38 für eine Translation
entlang der Achse B sorgen.
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Die
erste Hauptverbindung 28 ist an einer Rotation relativ
zum Rahmen 24 in der vertikalen Ebene, die senkrecht zu
der Mittelachse 12 verläuft, durch
die zweiten und dritten Verbindungen 36 und 38 gehindert
und wird somit als eine fixierte Verbindung betrachtet. Auf diese
Weise ist die erste Hauptverbindung 28 wirksam zum Übertragen
aller in der Ebene liegender Belastungen von dem Gehäuse 22 zum
Rahmen 24 einschließlich
vertikaler Lasten, horizontaler Lasten und Rollasten oder -momente.
Die erste Hauptverbindung 28 überträgt diese Lasten von dem Gehäuse 22 auf
den Rahmen 24 entweder durch Zug oder Druck oder ihre elastische
Biegung.
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Die
zweite Hauptverbindung 30 ist mit dem Gehäuse 22 an
der vierten Verbindung 40, die im wesentlichen identisch
mit der siebenten Verbindung 46 ist, und dem Rahmen 24 an
den fünften
und sechsten Verbindungen 42 und 44 verbunden.
Wie am besten in 7 zu sehen ist, ist die sechste
Verbindung 44 eine übliche
Kugelverbindung, die im wesentlichen identisch mit der Konstruktion
der siebenten Verbindung 46 ist. In diesem Fall weist die
sechste Verbindung 44 ein Ku gellager 50 auf, das
in geeigneter Weise in der zweiten Hauptverbindung 30 über einen äußeren Lauffring 52 befestigt
ist. Die zweite Hauptverbindung 30 würde mit dem Befestigungsrahmen 24 durch
einen Zapfen 56, der sich durch das Kugellager 50 erstreckt,
und die Gabelkopfflansche 66 und 68 schwenkbar
verbunden sein, die einstückig
auf dem Rahmen 24 ausgebildet sind. Eine Buchse 58 ist zwischen
dem Zapfen 56 und jeder Gabelkopföffnung vorgesehen. Der Zapfen 56 ist
durch eine Mutter 60 befestigt.
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Die
fünfte
Verbindung 42 ist eine Spielraum-Stiftverbindung, die eine
Buchse 84 aufweist, die in einer Öffnung fixiert ist, die in
der zweiten Hauptverbindung 30 ausgebildet ist. Ein Stift 86 erstreckt
sich durch eine Öffnung,
die in jedem Gabelkopfflansch 66 und 68 und der
Buchse 84 ausgebildet ist, um die zweite Hauptverbindung 30 mit
dem Rahmen 24 zu verbinden. Zwischen dem Stift 56 und jeder
Gabelflanschöffnung
ist eine Buchse 88 vorgesehen. Der Stift 86 ist
durch eine Mutter 90 befestigt. Der Innendurchmesser von
der Buchse 84 ist größer als
der Außendurchmesser
von dem Stift 86, um so einen radialen Spielraum dazwischen
auszubilden. Dieser Spielraum gestattet während des normalen Betriebs
eine begrenzte Rotation der zweiten Hauptverbindung 30 relativ
zum Rahmen 24 in der vertikalen Ebene, die senkrecht zu
der Mittelachse 12 verläuft.
Die zweite Hauptverbindung 30 wird somit als eine Schwingverbindung
betrachtet. Die zweite Hauptverbindung 30 hat während des
normalen Betriebs der Halterung 20 nicht die Fähigkeit,
Seitenlasten oder irgendwelche anderen Lasten zu übertragen,
die andere als diejenigen entweder unter Zug oder Druck sind. Dies
ist notwendig, um eine ungehinderte radiale thermische Expansion
und Kontraktion des Triebwerksgehäuses 22 zu gestatten,
ohne daß zusätzliche
Reaktionskräfte
von der zweiten Hauptverbindung 30 ausgeübt werden.
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Es
sei darauf hingewiesen, daß die
vorliegende Erfindung umfasst, daß die fünften und sechsten Verbindungen 42 und 44 umgekehrt
sind. Das heißt,
die fünfte
Verbindung 42 könnte
die verschiebbare Kugelverbindung sein, die für eine Translation entlang
der Achse C sorgt, und die sechste Verbindung 44 könnte die
Spielraum-Stiftverbindung sein, die für eine begrenzte Rotation der
zweiten Hauptverbindung 30 relativ zum Rahmen 24 sorgt.
Die zweite Hauptverbindung 30 könnte trotzdem wie oben beschrieben
funktionieren. Ferner ist zwar die erste Hauptverbin dung 28 als
die feststehende Verbindung beschrieben worden, und die zweite Hauptverbindung
ist als die Schwingverbindung beschrieben worden, es sei aber darauf
hingewiesen, daß diese
Rollen auf einfache Weise umgekehrt werden könnten.
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Während des
normalen Betriebs der Halterung 20 ist die fehlersichere
Verbindung 32 ein keine-Last-tragendes Teil aufgrund des
Spielraumes der achten Verbindung 48, und die ersten und
zweiten Hauptverbindungen 28 und 30 tragen alle
Lasten zwischen dem Gehäuse 22 und
dem Rahmen 24. Im Falle des Versagens der zweiten Hauptverbindung 30 wird
die achte Verbindung 48 voll verschoben, so daß der radiale
Spielraum zwischen ihren inneren und äußeren Buchsen 72 und 74 geschlossen
wird. Das heißt,
die inneren Buchsen 72 gleiten in einen Kontakt mit den
entsprechenden äußeren Buchsen 74 an
ihrem radial äußersten
(in Bezug auf die Mittelachse 12) Punkt. In dieser Position
verhält
sich die achte Verbindung 48 wie eine übliche Kugelverbindung mit
einem Drei-Achsen-Rotationsvermögen. Lasten
in der Translationsrichtung werden entweder durch Zug oder durch
Druck entlang der Längsachse der
fehlersicheren Verbindung 32 entgegengewirkt, und relative
Bewegungen in der axialen Richtung werden durch das Rotationsvermögen aufgenommen.
Die erste Hauptverbindung 28 bleibt wirksam zum Übertragen
aller in der Ebene liegender Lasten, sei es nun Zug, Druck oder
ihre Biegung. Die Halterung 20 bleibt somit wirksam zum
Führen
aller erforderlicher Lasten in der Ebene.
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Im
Falle des Versagens der ersten Hauptverbindung 28 wird
die fehlersichere Verbindung 32 ein lasttragendes Teil
in der gleichen Art und Weise, wie es oben beschrieben wurde. Da
jedoch die fehlersichere Verbindung 32 nicht wirksam ist
zum Führen von
anderen in der Ebene liegender Lasten als denjenigen unter Zug oder
Druck, muß die
zweite Hauptverbindung 30 als eine feststehende Verbindung
für die
Halterung 20 funktionieren, um wirksam zu bleiben. Somit
bewegt sich beim Versagen der ersten Hauptverbindung 28 der
Stift 86 der fünften
Verbindung 42 in einen Kontakt mit der Buchse 84,
wodurch der radiale Spielraum dazwischen geschlossen wird. Die zweite
Hauptverbindung 30 ist somit an einer Rotation relativ
zum Rahmen 24 in der vertikalen Ebene, die senkrecht zu
der Mittelachse 12 verläuft,
durch die fünften
und sechsten Verbindungen 42 und 44 gehindert.
Die zweite Hauptverbindung 30 wird dann wirksam zum Übertragen
aller in der Ebene liegender Lasten, seien sie nun Zug, Druck oder
ihr Biegen.
-
Der
guten Ordnung halber werden verschiedene Aspekt der Erfindung in
den folgenden Klauseln angegeben:
- 1. Verschiebbare
Kugelverbindung für
eine Halterung zum Haltern eines Triebwerkes auf einem Flugzeug
und enthaltend wenigstens eine Verbindung, die zwischen dem Triebwerk
und dem Flugzeug verbunden ist, enthaltend:
ein kugelförmiges Lager,
das in einer Öffnung
der Verbindung angeordnet ist,
einen Stift, der durch das kugelförmige Lager
hindurchführt,
eine
innere Buchse, die auf dem Stift neben dem kugelförmigen Lager
angeordnet ist, wobei die innere Buchse einen Aussendurchmesser
und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von ebenen Oberflächen hat, die auf dem Aussendurchmesser
ausgebildet sind, und
eine äussere
Buchse, die über
der inneren Buchse angeordnet ist, wobei die äussere Buchse einen Innendurchmesser
und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von axial verlaufenden ebenen Oberflächen hat,
die auf dem Innendurchmesser ausgebildet sind, wobei jede des Satzes der
planaren Oberflächen,
die auf der äusseren Buchse
ausgebildet sind, in einem gleitenden Eingriff mit einer entsprechenden
des Satzes der ebenen Oberflächen
ist, die auf der inneren Buchse ausgebildet sind.
- 2. Verschiebbare Kugelverbindung nach Klausel 1, wobei der Stift
eine Längsachse
hat und die innere Buchse und die äussere Buchse in der Grösse so bemessen
sind, dass eine Verschiebung der Verbindung relativ zu dem Triebwerk
oder dem Flugzeug in einer Richtung parallel zu beiden Sätzen der
ebenen Oberflächen
und senkrecht zu der Längsachse
gestattet ist.
- 3. Verschiebbarel Kugelverbindung nach Klausel 1, wobei die
innere Buchse und die äussere
Buchse in der Grösse
so bemessen sind, dass ein radialer Spielraum dazwischen gebildet
ist.
- 4. Verschiebbare Kugelverbindung nach Klausel 1, wobei die äussere Buchse
auf dem Triebwerk oder dem Flugzeug fest angeordnet ist.
- 5. Verschiebbare Kugelverbindung nach Klausel 1, wobei die innere
Buchse eine Längsachse
definiert und die äussere
Buchse eine Längsachse definiert,
die parallel zu der Längsachse
der inneren Buchse ist.
- 6. Verschiebbare Kugelverbindung nach Klausel 1, wobei ferner
Mittel vorgesehen sind zum Verhindern einer Drehung der äusseren
Buchse und zum Ausrichten der planaren Oberflächen der äusseren Buchse.
- 7. Verschiebbare Kugelverbindung nach Klausel 1, ferner enthaltend:
eine
zweite innere Buchse, die auf dem Stift neben dem kugelförmigen Lager
und auf der gegenüber
liegenden Seite davon von der ersten inneren Buchse angeordnet ist,
wobei die zweite innere Buchse einen Aussendurchmesser und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von ebenen Oberflächen hat, die auf dem Aussendurchmesser
ausgebildet sind, und
eine zweite äussere Buchse, die über der
zweiten inneren Buchse angeordnet ist, wobei die zweite äussere Buchse
einen Innendurchmesser und einen gegenüberliegend angeordneten Satz
von axial verlaufenden ebenen Oberflächen hat, die auf dem Innendurchmesser
ausgebildet sind, wobei jede des Satzes der planaren Oberflächen, die auf
der zweiten äusseren
Buchse ausgebildet sind, in einem gleitenden Eingriff mit einer
entsprechenden des Satzes der ebenen Oberflächen ist, die auf der zweiten
inneren Buchse ausgebildet sind.
- 8. Halterung zum Haltern eines Triebwerkes auf einem Flugzeug,
wobei die Halterung enthält:
einen
Halterungsrahmen, der mit dem Flugzeug fest verbunden ist,
eine
erste Hauptverbindung, die mit dem Triebwerk an einer ersten Verbindung
und mit dem Halterungsrahmen an zweiten und dritten Verbindungen
verbunden ist, wobei die ersten und dritten Verbindungen Kugelverbindungen
sind und die zweite Verbindung eine verschiebbare Kugelverbindung
ist,
eine zweite Hauptverbindung, die mit dem Triebwerk an
einer vierten Verbindung und mit dem Halterungsrahmen an fünften und
sechsten Verbindungen ver bunden ist, wobei die vierten und sechsten
Verbindungen Kugelverbindungen sind und die fünfte Verbindung eine Spielraum-Stiftverbindung
ist, und
eine ausfallsichere Warteverbindung, die mit dem Triebwerk
an einer siebten Verbindung und mit dem Halterungsrahmen an einer
achten Verbindung verbunden ist, wobei die siebente Verbindung eine
Kugelverbindung ist und die achte Verbindung eine verschiebbare
Kugelverbindung ist.
- 9. Halterung nach Klausel 8, wobei die ausfallsichere Warteverbindung
zwischen den ersten und zweiten Hauptverbindungen angeordnet ist.
- 10. Halterung nach Klausel 8, wobei die zweiten und dritten
Verbindungen eine Drehung der ersten Hauptverbindung relativ zum
Rahmen verhindern und die fünften
und sechsten Verbindungen eine Drehung der zweiten Hauptverbindung
relativ zum Rahmen gestatten.
- 11. Halterung nach Klausel 8, wobei die erste Hauptverbindung
erste und zweite Schenkel hat, die in einem Winkel angeordnet sind,
wobei sich der erste Schenkel zwischen den zweiten und dritten Verbindungen
erstreckt und der zweite Schenkel sich zwischen den ersten und dritten
Verbindungen erstreckt.
- 12. Halterung nach Klausel 8, wobei die zweite Hauptverbindung
erste und zweite Schenkel hat, die in einem Winkel angeordnet sind,
wobei sich der erste Schenkel zwischen den fünften und sechsten Verbindungen
erstreckt und der zweite Schenkel sich zwischen den vierten und
sechsten Verbindungen erstreckt.
- 13. Halterung nach Klausel 8, wobei die zweite Hauptverbindung
enthält:
ein
kugelförmiges
Lager, das in einer Öffnung
der ersten Verbindung angeordnet ist,
einen Stift, der durch
das kugelförmige
Lager und den Halterungsrahmen hindurchführt,
eine innere Buchse,
die auf dem Stift neben dem kugelförmigen Lager angeordnet ist,
wobei die innere Buchse einen Aussendurchmesser und einen gegen überliegend
angeordneten Satz von ebenen Oberflächen hat, die auf dem Aussendurchmesser
ausgebildet sind, und
eine äussere
Buchse, die über
der inneren Buchse angeordnet ist, wobei die äussere Buchse einen Innendurchmesser
und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von axial verlaufenden ebenen Oberflächen hat,
die auf dem Innendurchmesser ausgebildet sind, wobei jede des Satzes der
planaren Oberflächen,
die auf der äusseren Buchse
ausgebildet sind, in einem gleitenden Eingriff mit einer entsprechenden
des Satzes der ebenen Oberflächen
ist, die auf der inneren Buchse ausgebildet sind.
- 14. Halterung nach Klausel 8, wobei die achte Verbindung enthält:
ein
kugelförmiges
Lager, das in einer Öffnung
der fehlersicheren Warteverbindung angeordnet ist,
einen Stift,
der durch das kugelförmige
Lager und den Halterungsrahmen hindurchführt,
eine innere Buchse,
die auf dem Stift neben dem kugelförmigen Lager angeordnet ist,
wobei die innere Buchse einen Aussendurchmesser und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von ebenen Oberflächen hat, die auf dem Aussendurchmesser
ausgebildet sind, und
eine äussere
Buchse, die über
der inneren Buchse angeordnet ist, wobei die äussere Buchse einen Innendurchmesser
und einen gegenüberliegend
angeordneten Satz von axial verlaufenden ebenen Oberflächen hat,
die auf dem Innendurchmesser ausgebildet sind, wobei jede des Satzes der
planaren Oberflächen,
die auf der äusseren Buchse
ausgebildet sind, in einem gleitenden Eingriff mit einer entsprechenden
des Satzes der ebenen Oberflächen
ist, die auf der inneren Buchse ausgebildet sind.
- 15. Halterung nach Klausel 8, wobei die fünfte Verbindung enthält:
eine
Buchse, die in einer Öffnung
der zweiten Hauptverbindung angeordnet ist, und
einen Stift,
der sich durch die Buchse und den Halterungsrahmen erstreckt, wobei
ein radialer Spielraum zwischen dem Stift und der Buchse besteht.