DE69527607T2

DE69527607T2 - Nichtdurchdringende Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69527607T2
Application number: DE69527607T
Authority: DE
Inventors: Keyle H. Bellevue Nasu
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1995-01-12
Filing date: 1995-10-26
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2015-10-27
Also published as: EP0723084A1; EP0723084B1; US5797573A; DE69527607D1

Description

Diese Erfindung betrifft generell eine Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Anbringen von nichtstrukturellen Elementen an strukturellen Teilen, und mehr im besonderen Haltevorrichtungen zum Anbringen von Drahtbündeln und dergleichen an Flugzeugstringern.
In der Flugzeugherstellungsindustrie sind die langgestreckten und sehr langen strukturellen Teile, die an den Rumpfhäuten und Flügelhäuten angebracht sind, als Stringer bekannt. Solche Stringer werden oft aus Aluminiumplatten von verschiedenen Dicken und Dimensionen zu Querschnitten, wie Hut- bzw. Kappenquerschnitten und Z- oder S-Querschnitten, gewalzt.
Da sich Stringer in Längsrichtung längs des Rumpfs und auswärts längs des Flügels erstrecken, ist es vorteilhaft, an ihnen Hunderte von Haltevorrichtungen anzubringen, die nichtstrukturelle Elemente, wie Drahtbündel, Hydraulikleitungen, Klimatisierungsleitungen, Wasserleitungen und dergleichen an bzw. in verschiedenen Teilen des Flugzeugs halten und tragen. Früher war es keine unübliche Praxis, Löcher durch die Stringerflansche zu bohren und die Stringerflansche zu durchdringen, um Haltevorrichtungen anzubringen. Jedoch ist diese Praxis weitgehend eingestellt worden, weil die Durchdringung ein Entfernen von Schutzschichten, erhöhte Beanspruchungen und Beanspruchungskorrosion um die Löcher herum verursachte.
DE-U-8536269.7 offenbart eine Haltevorrichtung der oben erwähnten Art.
Das U.S. Patent 2 346 200 von Tinnermann offenbart eine Befestigungseinrichtung für einen Stringer, worin das Be festigungselement zwei Schenkel hat, welche mit entgegengesetzten Seiten eines Stringers nahe von einem seiner Enden in Eingriff treten.
Das U. S. Patent Nr. 2 329 894 von Hall offenbart ein Verdrahtungsbefestigungselement, das sich um ein Ende eines S-förmigen Teils herum erstreckt.
Das U.S. Patent Nr. 5 352 078, das den gleichen Erfinder und Zessionar, wie diese Patentanmeldung hat, offenbart in einer vierten Ausführungsform eine Haltevorrichtung, die für die Verwendung bei extrudierten Stringern von Z-Querschnitt geeignet ist. Die anderen drei Ausführungsformen des '078er Patents betreffen Haltevorrichtungen für einen gewalzten Stringer mit Flansch.
Gewalzte Stringer mit Flansch weisen Schwierigkeiten für die Haltevorrichtungsausbildung auf. Dieses rührt primär von der Tatsache her, dass solche gewalzten Querschnitte normalerweise kleine aufrecht stehende Hilfsflansche auf den außenseitigen Teilen von jedem Hauptflansch für Stützensteifigkeitszwecke umfassen. Diese kleinen Hilfsflanschs beschränken die Freiheit des Konstrukteurs beim Lokalisieren von Anbringungselementen, insbesondere, wenn ein Versuch unternommen wird, eine Haltevorrichtung zu erzeugen, die eine breite Vielfalt von Plattendicken aufnimmt, welche für gewalzte versteifende Teile verwendet werden.
Wegen der großen Anzahlen von Haltevorrichtungen, die in einem Flugzeug verwendet werden, ist es wichtig, dass die Haltevorrichtungen leicht zu installieren sind. Es ist außerdem wichtig, dass, wenn die Haltevorrichtungen einmal angemessen installiert sind, diese selbst dann an Ort und Stelle bleiben, wenn sie schweren Vibrationskräften und anderen Kräften unterworfen werden, die ein Flugzeug erfährt.
Demgemäß ist es ein primäres Ziel dieser Erfindung, eine Stringerhaltevorrichtung hervorzubringen, die schnell an Stringern von variierenden Dicken angebracht werden kann und die, wenn sie Vibrationsbelastung unterworfen wird, an Ort und Stelle bleibt.
1 zeigt eine Stringeranbringungshaltevorrichtung 10 des Standes der Technik von einer Art, die gegenwärtig auf bzw. in einer großen Anzahl von kommerziellen Passagierflugzeugen in Gebrauch ist. Wie gezeigt, wird ein oval gemachtes Federstahlband 12 dazu verwendet, eine obere Oberfläche 14 und eine untere Oberfläche 16 eines Flanschs eines gewalzten Stringers 17 zu ergreifen. Eine Schraube 18 und eine Unterlegscheibe 19 befestigen einen Drahtbündelhalter 20 und eine Freistehunterlegscheibe 22. Die Schraube 18 befindet sich in Gewindeeingriff mit einer Mutterplatte 24, die auf dem Stahlband 12 angebracht ist.
In dieser Ausführungsform des Standes der Technik dient eine einzige mit Gewinde versehene Verbindung (Schraube 18 und Mutter 24) dazu, sowohl die Haltevorrichtung 10 an dem Stringer 17 als auch den Drahtbündelhalter 20 an der Haltevorrichtung 10 zu befestigen. Die Schraube 18 muss gelöst werden, um den Drahtbündelhalter 20 und die Haltevorrichtung 10 zu installieren, und ermöglicht daher keine Vorinstallation von Haltevorrichtungen 10 in dem Flugzeug ohne die Halter 20.
Wenn die Schraube festgezogen wird, wird der Drahtbündelhalter 20 oft um die Schraube 18 in eine Position gedreht, die nicht in angemessener Abfluchtung senkrecht zu der Richtung des Stringers 17 ist. Dieses macht es nötig, dass der Installierende die Schraube 18 löst und einen zweiten Versuch macht, um zu erreichen, dass sowohl das Stahlband 12 als auch der Bündelhalter 20 mit Bezug auf den Stringer 17 angemessen abgefluchtet sind.
Es ist außerdem bemerkt worden, dass die äußere Oberfläche 26 des Endteils des Stringers 17 manchmal lokal durch seine Schutzschicht hindurch mittels der Gewindegänge 28 der Schraube 18 zerkratzt worden ist, da sich die Haltevorrichtung 12 ein wenig um die Greifoberflächen 14 und 16 dreht, wenn die Schraube 18 das Stahlband 12 auf dem Stringer 17 festzieht.
Diese Stringerhaltevorrichtungserfindung benutzt ein Gleit- bzw. Verschiebungskonzept, das eine Zwei-Teil-Haltevorrichtung befähigt, sich unabhängig von der Stringerdicke perfekt mit einem konventionellen gewalzten Flanschstringer zu verschachteln bzw. ineinander zu stecken. Die Gleit- bzw. Verschiebewirkung ermöglicht es der Haltevorrichtung den Stringerflansch zu ergreifen, ohne durch die Dicke eines konventionellen Stringers beeinträchtigt zu werden. Die Haltevorrichtung ist vorzugsweise aus einem Polymermaterial geformt, das glatte Oberflächen hat und das einen ersten Gewindeeinsatz für die Befestigung der Haltevorrichtung an dem Stringer hat, sowie einen zweiten Gewindeeinsatz für die Befestigung des Drahtbündels oder eines anderen Gegenstands an der Haltevorrichtung.
1 ist eine Aufrissansicht einer Haltevorrichtung des Standes der Technik, die in kommerziellen Flugzeugen verwendet wird.
2 ist eine isometrische Aufrissansicht einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Stringerhaltevorrichtungserfindung.
3 ist eine Seitenansicht einer Haltevorrichtung gemäß dieser Erfindung.
4 ist eine in Einzelteile aufgelöste isometrische Ansicht einer Haltevorrichtung gemäß dieser Erfindung.
5 ist eine Seitenansicht der Haltevorrichtung dieser Erfindung, die in engem Greifeingriff mit einem S-förmigen Stringer ist.
Die 2 zeigt eine Haltevorrichtung 30, die gegenwärtig eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ist. Wie dargestellt, ist die Haltevorrichtung 30 an einem gewalzten Flansch 19 des Stringers 17 befestigt. Die Haltevorrichtung 30 umfasst zwei integral geformte Teile, welche vorzugsweise aus einem Polymer, wie Delrin 500^®, geformt ist. Wie in der folgenden Beschreibung erkennbarer werden wird, sollte das Polymer zu glatten äußeren Oberflächen formbar sein, steif, aber immer noch leicht im Gewicht sein, und es sollten Taschen angemessen für die Schrumpfungssteuerung lokalisiert sein. Das obere Teil oder erste Teil 32 umfasst einen aufrechtstehenden Vorsprung 34, der einen mit Gewinde versehenen metallischen Einsatz 36 enthält, welcher entweder in das erste Teil geformt sein kann oder durch eine Ultraschalltechnik oder andere Technik installiert sein kann. Der aufrechte bzw. hochstehende runde Vorsprung 34, der mit Gewinde versehene metallische Einsatz 36, und eine Schraube werden dazu benutzt, einen Halter, wie den in 1 gezeigten Drahtbündelhalter 20, zu befestigen. Es sei auf 2 zurückgekommen, wonach der Vorsprung 34 und der Einsatz 36 ein Mittel zur Verfügung stellen, mit einer Schraube eine weite Verschiedenheit an Haltern für das Halten von nichtstrukturellen Elementen, wie Drahtbündeln, Hydraulikleitungen, Klimatisierungsleitungen, Wasserleitungen und dergleichen, zu befestigen.
Das erste Teil 32 und das untere Teil oder zweite Teil 38 haben zusammenpassende 45° geneigte Oberflächen 50, die gegeneinander gleiten bzw. sich gegeneinander verschieben. Die Greifoberflächen 44 auf dem ersten Teil und 46 auf dem zweiten Teil bewegen sich aufeinander zu und können straff auf dem Flansch 19 des Stringers 17 durch Festziehen der Schraube 40 festgeklemmt werden, wie am besten in den 3, 4 und 5 zu sehen ist. Ein drittes integral geformtes Teil ist eine Kordel oder ein Verbindungsstück bzw. Band bzw. Gurt bzw. Bügel bzw. Streifen 48, die bzw. das bzw. der mit jedem der beiden anderen Teile verbunden ist, um sie davor zu bewahren, im Installationsvorgang getrennt zu werden. Durch integrales Formen dieser drei Teile wird die Bestandteilslistenkontrolle von Teilen vereinfacht, wie auch das Verfahren des Installierens der Haltevorrichtung auf dem Stringer.
Die 3 ist eine Seitenaufrissansicht der Haltevorrichtung 31 dieser Erfindung. Jene Gleitoberflächen 44 und 46 sind so positioniert, dass sie Klemmkräfte auf den Flansch 19 eines gewalzten Flanschstringers (nicht gezeigt) anwenden, wenn das Verbindungsmittel oder die Schraube 40 festgezogen wird und das untere Teil oder zweite Teil 38 auf der Oberfläche 54 nach aufwärts gleitet. Die Schraube 40 ist straff in Eingriff in den Gewindegängen des Einsatzes 56 des zweiten Teils 38 und lose in Eingriff in einem Schlitzloch 60 (siehe 4) des ersten Teils 32, um die Bewegung der Schraube 40 mit dem unteren Teil oder dem Teil 38 zu ermöglichen.
Um eine unerwünschte Seitwärts- oder Drehbewegung zu vermeiden, verwendet die Haltevorrichtung 31 zwei Ansätze oder Schienen 52 auf dem ersten Teil 32, die in zwei entsprechende Nuten 54 auf bzw. in dem zweiten Teil 38 passen. Diese Elemente lassen sich derart zusammen ineinander stecken, dass sich, wenn die Schraube 40 in dem mit Gewinde versehenen Einsatz 56 festgezogen wird, sich das zweite Teil 38 in einer 45°-Richtung nach aufwärts bewegt, um die Gleitoberflächen 44 und 46 zusammenzuziehen.
Mit anderen Worten, das erste Teil 32 und das zweite Teil 38 haben zusammenpassende 45°-Gleit- bzw. -Verschiebeoberflächen, die entlang einander gleiten bzw. sich ver schieben, wenn das Verbindungsmittel oder die Schraube 40 festgezogen oder gelockert bzw. gelöst wird. Die Schienen 52 und die Nuten 54 verhindern eine unerwünschte Seitwärtsbewegung des ersten und zweiten Teils 32 und 38.
Die 4 ist eine in Einzelteile aufgelöste isometrische Ansicht der Haltevorrichtung dieser Erfindung. Ein geschlitztes Loch 60 und ein mit Gewinde versehener Einsatz 56 sind vorgesehen. Das geschlitzte bzw. schlitzförmige Loch 60 ist notwendig, um eine Relativbewegung zwischen dem ersten Teil 32 und dem zweiten Teil 38 in der Richtung des Schlitzes 60 zu ermöglichen, wenn die Schraube 40 festgezogen oder gelockert bzw. gelöst wird.
Die 5 zeigt die Haltevorrichtung 31 fast vollständig auf dem Stringerflansch 19 installiert. Wenn die Schraube 40 festgezogen wird, bewegt sich das untere Teil oder zweite Teil 38 längs der 45°-Rampenoberfläche nach aufwärts.
Die Haltevorrichtung ist so gezeigt, dass sie den Träger für einen Drahtbündelhalter 62 auf dem hochstehenden Ansatz 34 vorsieht. Eine Schraube 61 ist in Eingriff mit den Gewindegängen des Einsatzes 36. In der Flugzeugherstellung kann der Halter 62 mittels der Schraube 61 entweder bevor oder nachdem der Halter auf dem Stringer installiert ist, permanent an dem Vorsprung 34 befestigt werden. Dieses kann bei der Haltevorrichtung 10 des Standes der Technik nach 1 nicht geschehen, weil diese nur eine einzige Schraube 18 zum Ausführen der Funktionen des Befestigens der Haltevorrichtung an dem Stringer und des Halters an der Haltevorrichtung benutzt. Wenn die Schraube 40 festgezogen wird, wandert das zweite Teil 38 die Neigung 50 nach aufwärts, wobei die Greifoberfläche 46 gegen die untere Oberfläche des Flanschs 19 des Stringers 17 gebracht wird. Diese nach aufwärts geneigte Bewegung führt dazu, dass wesentliche Greifkräfte den Oberflächen 44 und 46 aufgezwun gen werden. Außerdem kann ein weiteres Festziehen der Schraube 40 zu einer vertikalen Greifwirkung zwischen den Oberflächen 47 und 45 des ersten und zweiten Teils führen.
Wie leicht durch den Fachmann dieser Technik zu erkennen ist, ist die Stringerhaltevorrichtung dieser Erfindung schnell und leicht zu installieren und festzuziehen. Diese Stringerhaltevorrichtung sieht ein Mittel zum sicheren Anbringen der Haltevorrichtung an Stringern vor. Die Haltevorrichtung passt sich der Installation auf gewalzten Flanschstringern der meisten Dicken, die gegenwärtig in kommerziellen Flugzeugen benutzt werden, an.
Der Fachmann erkennt, dass der Erfinder nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist. Anstatt geneigte Gleit- bzw. Verschiebeoberflächen und eine vertikale Schraube zu haben, ist es natürlich auch möglich, eine Haltevorrichtung mit horizontalen oder vertikalen Gleit- bzw. Verschiebeoberflächen und einer geneigten Schraube vorzusehen.

Claims

Haltevorrichtung (30) zum Anbringen eines Elements an einem Flansch (19), umfassend: ein erstes Teil (32), das eine erste Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) und eine erste Greifoberfläche (44) hat; ein zweites Teil (38), das eine zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) und eine zweite Greifoberfläche (46) hat; Verbindungsmittel (40, 45, 60), welche bei Anbringen der Vorrichtung an dem Flansch (19) das erste Teil (32) mit dem zweiten Teil (38) derart verbinden, dass die erste Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) die zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) kontaktiert und die erste Greifoberfläche (44) den Flansch (19) auf einer ersten Seite des Flanschs (19) kontaktiert, und die zweite Greifoberfläche (46) den Flansch (19) auf der entgegengesetzten Seite des Flanschs (19) kontaktiert, wobei die Verbindungsmittel (40, 56, 60) mit Bezug auf die Verschiebe- bzw. Gleitoberflächen (50) geneigt sind; wobei wenigstens eines von dem ersten und zweiten Teil (32, 38) Anbringungs- bzw. Befestigungsmittel (34, 36) zum Anbringen eines Halters (62) an dem Teil umfasst; wobei das erste Teil (32) eine erste weitere Oberfläche (47) umfasst, die zwischen der ersten Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) und der ersten Greifoberfläche (44) angeordnet ist und sich im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Greifoberfläche (44) erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (38) eine zweite weitere Oberfläche (45) umfasst, die zwischen der Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) und der zweiten Greifoberfläche (46) angeordnet ist und sich im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Greifoberfläche (46) erstreckt; wobei die erste und zweite Greifoberfläche (44, 46) bzw. die erste und zweite weitere Oberfläche (45, 47) in paralleler gegenüberliegender Beziehung derart angeordnet sind, dass ein im Wesentlichen L-förmiger Raum dazwischen für die Aufnahme eines Hauptflanschs bzw. eines Hilfsflanschs beim Anbringen der Haltevorrichtung (30) an dem Flansch begrenzt ist.
Haltevorrichtung (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) mit Bezug auf die Greifoberflächen (44, 46) geneigt sind.
Haltevorrichtung (30) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) parallel oder senkrecht zu den Greifoberflächen (44, 46) sind und die Verbindungsmittel (40, 56, 60) mit Bezug auf die Greifoberflächen (44, 46) geneigt sind.
Haltevorrichtung (30) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geneigten Verschiebe- bzw. Gleitoberflächen (50) oder die Verbin dungsmittel (40, 56, 60) unter einem Winkel von etwa 45° mit Bezug auf die Greifoberflächen (44, 46) geneigt sind.
Haltevorrichtung (30) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (40, 56, 60) ein mit Gewinde versehenes Befestigungselement (40) umfassen.
Haltevorrichtung (30) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (40, 56, 60) eine Schraube (40) umfassen, die in einem länglichen überdimensionierten Loch (60) installiert ist, das in einem (32) der genannten Teile angeordnet ist, und ein Gewindeeinsatz bzw. eine Gewindeeinfügung (56) in dem anderen Teil (38) angeordnet ist.
Haltevorrichtung (30) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) eine Schiene (52) umfasst, und die zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) eine damit zusammenpassende Nut (54) für die Führung während einer Relativbewegung der ersten Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) mit Bezug auf die zweite Verschiebe- bzw. Gleitoberfläche (50) umfasst.
Haltevorrichtung (30) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Teil (32, 38) aus einem Polymermaterial geformt sind.
Haltevorrichtung (30) gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Teil (32, 38) mittels einer Kordel oder eines Verbindungsstücks bzw. Bands bzw. Gurts bzw. Bügels bzw. Streifens (48) verbunden sind.
Haltevorrichtung (30) gemäß Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Teil (32, 38) und die Kordel oder das Verbindungsstück bzw. das Band bzw. der Gurt bzw. der Bügel bzw. der Streifen (48) integral geformt sind.