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Dokumentenidentifikation DE602005000586T2 25.10.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001619116
Titel Laschenverbandvorrichtung zwischen komposite und metallischen Strukturelementen
Anmelder Airbus France, Toulouse, FR
Erfinder Durand, Jean-Marc, 31530 Levignac sur Save, FR;
Sarpy, Bruno, 31150 Fenouillet, FR;
Bazerque, Gilles, 31130 Quint-Fonsegrives, FR
Vertreter Sparing · Röhl · Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Aktenzeichen 602005000586
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LI, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 20.07.2005
EP-Aktenzeichen 051066603
EP-Offenlegungsdatum 25.01.2006
EP date of grant 21.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.10.2007
IPC-Hauptklasse B64C 3/26(2006.01)A, F, I, 20060202, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Laschenverbindung von Verbundstrukturelementen mit Metallstrukturelementen und schlägt eine Vorrichtung vor, die insbesondere auf die Verwirklichung einer Verbund/Metall-Material-Mischverbindung zwischen dem Tragflügel und dem zentralen Kasten eines Flugzeugs anwendbar ist.

Die Verbindung der Metalltragflügelelemente mit dem zentralen Metallkasten des Rumpfs eines Flugzeugs greift herkömmlich auf kreuzförmige oder T-förmige Verbindungselemente zurück, die mit longitudinalen Schenkeln versehen sind, die an gegenüberliegenden Platten des Tragflügels und des zentralen Kastens verbolzt sind, mit einem unteren Schenkel versehen sind, an dem ein Steg verbolzt ist, und für die kreuzförmigen Elemente mit einem oberen Schenkel versehen sind, an dem eine obere Platte des Rumpfs verbolzt ist.

Der untere Schenkel nimmt einen Steg des zentralen Kastens auf, an dem sich longitudinale Druckbeschläge gegenüberliegend an dem Steg abstützen, wobei jeder der Beschläge unter einer Aussteifung verbolzt ist.

Eine derartige Verbindung ist aus US2002/0078545 bekannt, die alle Merkmale des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs zeigt.

Gemäß diesem Entwurf werden die oberen Platten des Flügels und des zentralen Kastens sandwichartig zwischen die longitudinalen Schenkel der kreuzförmigen oder T-förmigen Verbindungselemente und die Aussteifungen eingefügt, wobei diese letzteren selbst gemeinsam durch die Druckbeschläge hindurch befestigt werden. Da die Druckkräfte, die der Tragflügel auf den zentralen Kasten ausübt, hauptsächlich durch das kreuzförmige oder T-förmige Element aufgenommen werden, nehmen die Druckbeschläge auf Grund ihrer Entfernung von den Platten wenig an der Aufnahme dieser Kräfte teil.

Für diese Art von Verwirklichung liegt die Verteilung der Kräfte in der Größenordnung von 75 % im Verbindungselement des Kreuztyps und 25 % in den Beschlägen, was auferlegt, das kreuzförmige oder T-förmige Verbindungselement dementsprechend zu dimensionieren.

Im Fall eines Flugzeugs mit einem herkömmlichen Tragflügel mit Metallplatten und Aussteifungen und einem zentralen Kasten, der aus Verbundmaterialien besteht, ist die Verbindung des Tragflügels mit dem Kasten komplex, da die Verbundkästen unter Verwendung von Platten mit Verbundaussteifungen hergestellt sind, die mit einem geringen Prozentsatz der Aussteifung und ohne Nase integriert sind, und die folglich nicht als Befestigungspunkte der Druckbeschläge verwendet werden können.

Für Flugzeuge mit großer Flügelspannweite wird außerdem die Dimensionierung des Verbindungselements, das durch Prägen verwirklicht wird, problematisch, sein Gewicht wird zu groß, die verwendete Technologie erreicht ihre Grenzen hinsichtlich des annehmbaren Flußniveaus, und seine Herstellung wird beschwerlich.

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Verbindungen in Doppelscherbeanspruchung zwischen Verbundmaterialplatten wie den Aufbauplatten eines zentralen Kastens eines Flugzeugs, einem Steg des zentralen Kastens und einem oder mehreren Metallelementen wie Metallaussteifungen und Metallplatten des Flugzeugtragflügels herzustellen und es zu ermöglichen, die Kräfte zwischen dem kreuzförmigen oder T-förmigen Verbindungselement und zwischen den am unteren Steg befestigten Beschlägen besser zu verteilen, was den Vorteil halt, dass die Masse des kreuzförmigen oder T-förmigen Elements verringert wird.

Dazu betrifft die vorliegende Erfindung hauptsächlich eine Vorrichtung für eine Laschenverbindung, insbesondere von Verbundstrukturelementen mit Metallstrukturelementen eines Flugzeugs, die ein Verbindungselement umfasst, das versehen ist mit einem ersten longitudinalen Flügel, der an einer metallischen Platte befestigt werden kann, die mit einer Aussteifung mit vertikalem Kern und wenigstens einer Sohle fest verbunden ist, mit einem zweiten longitudinalen Flügel, der an einer Verbundplatte befestigt werden kann, und mit einem unteren Schenkel, mit dem die proximalen Enden des ersten und des zweiten longitudinalen Flügels verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes Beschlagelement, das mit einem Beschlagkörper für die Aufnahme einer Kraft auf die Aussteifung und mit einer ersten Nase versehen ist, und ein zweites Beschlagelement, das mit einem zweiten Beschlagkörper für die Aufnahme einer Kraft auf die Verbundplatte und mit einer zweiten Nase versehen ist, umfasst, wobei die Nasen der Beschlagelemente an dem unteren Schenkel einander gegenüber und beiderseits des unteren Schenkels befestigt sind.

Insbesondere ist der erste Beschlagkörper an der Aussteifung durch einen Steg befestigt, der an dem vertikalen Kern der Metallaussteifung verlascht ist.

Die Vorrichtung ist insbesondere derart, dass der erste und der zweite Beschlagkörper Mittel für die Befestigung an der Aussteifung und an der Verbundplatte, die in unterschiedlichen Ebenen orientiert sind, umfassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die eine eingespannte Position der Beschlagelemente gegenüber dem Verbindungselement ermöglicht, hat den Vorteil, dass sie eine bessere Aufnahme der Druckkräfte ermöglicht, die von der Metallplatte oder Saugseite des Flügels und von der Verbundplatte des oberen Teils des zentralen Kastens auf das Verbindungselement übertragen werden.

Sie ermöglicht außerdem, die Unmöglichkeit für die Befestigung der Beschlagelemente auf der Seite der Verbundplatte an den Aussteifungen dieser Platte zu beseitigen und vermeidet es, ein Versteifungsstück zwischen den Beschlagelementen und dieser Platte hinzufügen zu müssen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren; es zeigen:

1A und 1B: ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für eine Laschenverbindung des Standes der Technik von der Seite bzw. von unten gesehen;

2: eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

3: ein Detail von 2;

4: eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung von 2 auf der Seite der Metallplatte von unten;

Die 1A, Seitenansicht, und 1B, Unteransicht, stellen eine Vorrichtung des Standes der Technik dar, die die Verbindung der Saugseiten der Flügel eines Flugzeugs mit dem zentralen Kasten des Rumpfs dieses Flugzeugs, an dem sie befestigt werden, ermöglicht. Diese Vorrichtung umfasst ein Verbindungselement 4, das mit Flügeln 5, 6, einem unteren Schenkel 8 und einem oberen Schenkel 18 versehen ist, wobei die Flügel 5, 6 an Metallplatten d, e verbolzt sind, der obere Schenkel an einem Teil 19 des Rumpfs verbolzt ist und der untere Schenkel 8 an einem Steg 2, einem Trennelement des zentralen Kastens des Flugzeugs, verbolzt ist.

Eine derartige Vorrichtung befindet sich auf jeder Seite des zentralen Kastens für die Befestigung der Flügel des Flugzeugs.

Diese Vorrichtung umfasst Winkelbeschlagelemente a, b, die durch ihre Nase am unteren Steg 2 befestigt sind und jeweils durch ihr Segel bzw. ihren Stoff f, g an der unteren Sohle von Aussteifungen 15, c der Platten d, e befestigt sind.

Gemäß dieser Konfiguration werden in der Größenordnung von 75 % der Druckkräfte auf Grund des Auftriebs, die durch die Platten d der Flügel und die Platte e des zentralen Kastens übertragen werden, auf das kreuzförmige Verbindungselement aufgebracht. Auf Grund ihrer Position an der Spitze der Aussteifung nehmen die Beschlagelemente nur in der Größenordnung von 25 % dieser Kräfte auf.

Für ein Flugzeug mit großer Masse und großer Flügelspannweite wird die Dimensionierung des durch Prägen hergestellten Verbindungselements für starke Flussniveaus problematisch, wobei die Kapazitäten der geprägten Stücke begrenzt sind.

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, die von vorn in 2 und in der Perspektive in einer Draufsicht von unten in 4 dargestellt ist, ermöglicht es insbesondere, die Druckkräfte zwischen dem Verbindungselement und den Beschlagelementen auszugleichen, indem die Beschlagelemente der Saugseite des Flügels und der oberen Wand des zentralen Kastens aneinander angenähert werden.

Die Vorrichtung ist insbesondere an die Verbindung von Verbundstrukturelementen, insbesondere der oberen Platte 1 und des Steges 2 eines zentralen Kastens, mit Metallstrukturelementen, insbesondere einer oberen Platte 3 des Flügels des Flugzeugs und einem Rumpfteil 19, durch Laschenverbindung angepasst.

Die obere Platte des Flügels ist mit einer oder mehreren Aussteifungen 7 fest verbunden, die zum Rumpf des Flugzeugs hin gerichtet sind und einen vertikalen Kern 15 und mindestens eine obere Sohle 16 umfassen, auf der die Platte 3 ruht.

Wie das herkömmliche Verbindungselement umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Verbindungselement 4, das mit einem unteren Schenkel 8, einem ersten longitudinalen Flügel 5, der auf der Metallplatte 3 ruht und an der Metallplatte 3 befestigt wird, und einem zweiten longitudinalen Flügel 6, der an einer Platte des zentralen Kastens befestigt wird und auf dieser ruht, hier eine Verbundplatte 1, versehen ist.

Die proximalen Enden des ersten und des zweiten longitudinalen Flügels 5, 6 sind mit dem unteren Schenkel 8 des Verbindungselements verbunden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst außerdem ein erstes Beschlagelement 9, das mit einem ersten Beschlagkörper 10 zur Aufnehme der Kraft auf der Aussteifung 7 und einer ersten Nase 11 versehen ist, und ein zweites Beschlagelement 12, das mit einem zweiten Beschlagkörper 13 zur Aufnahme der Kraft an der Verbundplatte 1 und einer zweiten Nase 14 versehen ist.

Die Beschlagkörper umfassen ein Segel bzw. einen Stoff 17, 21 und einen Steg 20, 13, der den Stoff 17, 21 mit der Nase 11, 14 der Beschlagelemente 9, 12 verbindet.

Gemäß der Erfindung sind die Nasen 11, 14 der Beschlagelemente einander gegenüberliegend am unteren Schenkel 8 des Verbindungselements 4 auf beiden Seiten des unteren Schenkels 8 befestigt.

Ein erster Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Kräfte am unteren Schenkel des Kreuzes ausgeglichen werden und die Beschlagelemente der Flügel des Kreuzes aneinander angenähert werden, um die auf das Kreuz und die Beschläge aufgebrachten Kräfte auszugleichen.

Wie insbesondere in 3b dargestellt, wird zum Aufnehmen der vom Flügel stammenden Kräfte der erste Beschlagkörper durch seinen Steg 20 am vertikalen Kern 15 der Aussteifung 7 mit Hilfe von Bolzen 22 befestigt.

Auf der Seite des zentralen Kastens umfasst der zweite Beschlagkörper 13 einen Stoff 21, der an einer unteren Oberfläche der Verbundplatte 1 befestigt wird, wie in 3a dargestellt.

Somit wird der erste longitudinale Flügel 5 an der oberen Oberfläche der Platte 3 befestigt, der zweite longitudinale Flügel 6 wird an den oberen Oberfläche der Verbundplatte 1 befestigt, das erste Beschlagelement 9 am Kern der Aussteifung 7 und das zweite Beschlagelement 12 unter der Verbundplatte 1, wobei der erste und der zweite Beschlagkörper 10, 13 Mittel 22, 23 zur Befestigung an der Aussteifung 7 und an der Verbundplatte 1 umfassen, die in senkrechten Richtungen orientiert sind, wie in 4 dargestellt.

Um die Befestigung der Verbundplatte zu verbessern, werden außerdem der zweite Flügel 6 und der Stoff 21 gemeinsam auf jeder Seite der Verbundplatte 1 verlascht. Somit wird die Verbundplatte zwischen den zweiten Flügel 6 des Verbindungselements und den Stoff 21 des zweiten Beschlagelements sandwichartig eingefügt.

Die Verbundplatte 1 umfasst eine Überdicke 24 in der Kraftaufnahmezone zwischen dem zweiten Beschlagelement und dem Stoff des Verbindungselements, wobei sich diese Überdicke auf der einen oder der anderen Seite der Platte 1 befinden kann.

Wie bei der Vorrichtung des Standes der Technik nimmt der untere Schenkel 8 des Verbindungselements 4 einen unteren Steg 2 eines zentralen Kastens des Flugzeugs auf. Gemäß der Erfindung und mit Bezug auf 3b sind jedoch die Nasen 11, 14 der Beschlagelemente 9, 12, um die Kräfte auf der Höhe des Verbindungselements noch besser aufzunehmen, gemeinsam am unteren Steg 2 und am unteren Schenkel 8 verbolzt, wobei diese letzteren somit gemeinsam durch die Beschlagelemente 9, 12 eingespannt werden.

Das Verbindungselement 4 gemäß dem Beispiel ist ein kreuzförmiges Element und umfasst einen oberen Schenkel 18, an dem eine Rumpfplatte 19 des Flugzeugs verbolzt ist, was es ermöglicht, die Verbindung zwischen dem Kasten, dem Rumpf und den Flügeln zu vervollkommnen.

Somit nehmen die Beschläge, die an die Flügel des Verbindungselements angenähert sind, für mindestens 40 % an der Aufnahme der Druckkräfte teil, wobei die Vorrichtung folglich die Übertragung von Druckflüssen in der Größenordnung von 1000 daN/mm ermöglicht, wobei die Vorrichtung außerdem eine Massenbilanz aufweist, die geringer ist als jene einer Vorrichtung mit gleicher Kapazität und eines früheren Entwurfs.

Die Gesamtheit der Laschenverbindungen zwischen den Elementen wird durch Bolzenverbindungen 21, 22 und 23 hergestellt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern kann insbesondere umgekehrt auf der Höhe der Unterseite der Flügel angewendet werden.


Anspruch[de]
Vorrichtung für eine Laschenverbindung von Verbundstrukturelementen (1, 2) mit Metallstrukturelementen (3, 19) eines Flugzeugs, die ein Verbindungselement (4) umfasst, das versehen ist mit einem ersten longitudinalen Flügel (5), der so beschaffen ist, dass er an einer metallischen Platte (3) befestigt werden kann, die mit einer Aussteifung (7) mit vertikalem Kern (15) und wenigstens einer Sohle (16) fest verbunden ist, mit einem zweiten longitudinalen Flügel (6), der so beschaffen ist, dass er an einer Verbundplatte (1) befestigt werden kann, und mit einem unteren Schenkel (8), mit dem die proximalen Enden des ersten und des zweiten longitudinalen Flügels (5, 6) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes Beschlagelement (9), das mit einem Beschlagkörper (10) für die Aufnahme einer Kraft auf die Aussteifung (7) und mit einer ersten Nase (11) versehen ist, und ein zweites Beschlagelement (12), das mit einem zweiten Beschlagkörper (13) für die Aufnahme einer Kraft auf die Verbundplatte (1) und mit einer zweiten Nase (14) versehen ist, umfasst, wobei die Nasen (11, 14) der Beschlagelemente an dem unteren Schenkel einander gegenüber und beiderseits des unteren Schenkels (8) befestigt sind. Laschenverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Beschlagkörper (10, 13) Mittel (22, 23) für die Befestigung an der metallischen Aussteifung bzw. an der Verbundplatte, die in unterschiedlichen Ebenen orientiert sind, umfassen. Laschenverbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Beschlagkörper an der Aussteifung (7) durch einen Steg (20) befestigt ist, der an dem vertikalen Kern (15) der Aussteifung (7) verlascht ist. Laschenverbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste longitudinale Flügel (5) und der zweite longitudinale Flügel (6) so beschaffen sind, dass sie an den oberen Oberflächen der Platten (1, 3) befestigt werden können. Laschenverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Beschlagkörper (13) einen Stoff (21) aufweist, der an einer unteren Oberfläche der Verbundplatte (1) befestigt ist. Laschenverbindungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Flügel (6) und der Stoff (21) so beschaffen sind, dass sie an der Verbundplatte (1) gemeinsam verlascht werden können. Laschenverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Schenkel (8) des Verbindungselements (4) einen unteren Steg (2) eines zentralen Kastens des Flugzeugs aufnimmt und dass die Nasen (11, 14) der Beschlagelemente (9, 12) an dem unteren Steg (2) und dem unteren Schenkel (8) verbolzt sind. Laschenverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4) kreuzförmig ist und einen oberen Schenkel (18) aufweist, an dem eine Rumpfplatte (19) des Flugzeugs verbolzt werden kann. Laschenverbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie für eine Verbundplatte (1) geeignet ist, die in der Kraftaufnahmezone eine Überdicke aufweist.






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