专利名称：用于连接两个纵向加固元件的耦联元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于连接两个纵向加固元件的耦联元件，尤其是连接具有T形、 Z形或者Ω形的横截面形状的纵梁，尤其是用于在形成横向接缝的情况下借助于至少一个 横向拼接板将飞机的两个机身部分接合在一起，其中两个机身部分设有机舱室蒙皮并且具 有多个纵向加固元件以及环形隔框。
背景技术：
现代的飞机并且尤其是客用飞机目前大多数以组合式构造法制成。在此，在形成 环绕的横向接缝的情况下为了形成完整的机舱室将多个预制的圆筒状的机身部分接合在 一起。每个机身部分包括多个优选以均勻的连续的方式设置的环形隔框，该环形隔框与环 绕的机舱室蒙皮钉在一起。为了机身部分的进一步紧固，在每两个环形隔框之间，多个纵向 加固元件与机舱室蒙皮相连接。纵向加固元件基本上分别平行于机身部分的纵轴线延伸并 且在内侧在机身部分的周边上以均勻的彼此相互间隔的方式设置，该纵向加固元件通常称 为所谓的“纵梁”或者“纵梁型材”。分别彼此相互平行延伸的纵向加固元件或者纵梁型材 能够具有Z形、L形、Ω形或者其它的横截面形状。不仅机舱室蒙皮，而且环形隔框和纵向 加固元件能够通过铝合金材料、通过纤维增强的塑料材料比如碳纤维增强的环氧树脂或者 以所谓的混合_构造方式还通过所述材料的组合来形成。为了在分别形成环绕的横向接缝 的情况下连接两个机身部分需要多个另外的构件。机舱室蒙皮首先通过至少局部环绕的横向拼接板优选以对接的方式相连接。在横 向接缝的区域中定位的环绕的环形隔框通过多个设置在环形隔框的四周侧的夹板，即所谓 的“夹具”，与横向拼接板和两个相互对接的机舱室蒙皮接合在一起。机身部分的横向接缝 区域外的其余环形隔框还能够通过这种“夹具”连接在机舱室蒙皮上。横向接缝的区域中 的分别彼此相对的纵梁与多个纵梁耦联件相连接。此外，在目前应用于两个机身部分的横 向对接的接合技术中设有多个支撑元件，通过所述支撑元件在横向接缝区域中支撑环形隔 框以防止相对于机舱室蒙皮倾倒。所有提及的构件必须相对于待连接的机身部分的结构元 件精确地定位，最准确地钻孔并且通过合适的连接元件紧密接合在一起。此外，尤其是提供 并且装配多个用于两个机身部分之间的每个横向对接的角铁以及纵梁耦联件，所述数量通 常相应于安装在机身部分中的纵梁的数量。在此还要注意，用于紧固机身部分必需的纵梁 的数量通常以与其横截面尺寸成比例的方式增加，使得具有较大的横截面尺寸的机舱室的 装配费用大大增加。此外，所有的钻孔需要高成本的密封程序和防腐蚀程序。根据用于待接合的机身部分的材料类型，连接元件例如分别为铆接元件或者螺 栓。可替代地还能够使用热接合法。纤维增强的塑料材料则可替代地还可以通过粘接来接 合，使得不需要设置固定孔。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于纵梁的耦联元件，通过该耦联元件能够减少用于在
3两个接合在一起的机身部分之间建立横向对接的耦联元件的数量，以便在将机身部分装配 成用于飞机的完整的机舱室时最小化装配费用。所述目的通过具有根据权利要求1的特征的耦联元件实现。本发明的其它实施形 式在从属权利要求中给出。根据本发明，尤其是耦联元件设置有底部凸缘和隔框凸缘，所述底部凸缘用于连 接两个待连接的纵向加固元件，所述隔框凸缘设置在底部凸缘上并且相对于所述底部凸缘 成角度地延伸以及用于连接环形隔框。底部凸缘和隔框凸缘的中心平面尤其是能够以彼此 相互垂直的方式延伸。底部凸缘和隔框凸缘尤其是形成为平板状并且能够尤其是以一体的 方式制成。因为耦联元件具有底部凸缘和隔框凸缘，所述底部凸缘用于连接两个待连接的纵 向加固元件，尤其是两个纵梁，所述隔框凸缘为此设置为成角度的且尤其是基本上垂直的 并且用于连接环形隔框，所以不再需要单独安装用于防止环形隔框相对于机舱室蒙皮进行 翻转的角铁，由此大大地降低了用于在产生环绕的横向接缝的情况下建立两个机身部分之 间的横向对接所必需的装配费用。根据本发明的用于连接纵梁的耦联元件以唯一的集成的 构件的方式同样具有了以下功能将纵梁接合在一起，将纵梁连接在机舱室蒙皮上或者在 横向拼接板上以及此外防止环形隔框倾倒。纵梁的机械连接借助于根据本发明的耦联元件且基本上仅在纵梁的底部区域中 实现。根据一种有利的构造，底部凸缘的纵向侧过渡到基本上垂直的，也就是说 90° 士 15°竖立的基本上三角形的板状元件或者连接件中，隔框凸缘以成角度的方式且尤 其是以90° 士 15°的角度连接在该板状元件或者连接件上。在根据本发明的一个实施形式中，底部凸缘尤其是构造成长形的平板，并且同样 为平板状的连接件从底部凸缘的边缘延伸。底部凸缘和连接件的中心平面以彼此成角度的 方式且尤其是彼此之间以90° 士 15°的角度延伸。连接件在连接件和底部凸缘的连接区 域与连接件和隔框凸缘的连接区域之间尤其是具有两个暴露的棱线，该棱形分别从底部凸 缘的边延伸到隔框凸缘的边。在此，暴露的棱线尤其是以彼此之间成角度的方式延伸，其中 暴露的棱线以部分为直线的方式形成并且该棱线的方向为从底部凸缘出发且与底部凸缘 彼此之间成锐角。一个或者两个暴露的棱线还能够以曲线的方式延伸，其中上述方向为各 个棱线的重心线。底部凸缘、隔框凸缘和设置底部凸缘与隔框凸缘之间的连接件尤其是形成为平板 状的并且能够尤其是一起形成一体制成的构件。所述构造使得能够简单地制造耦联元件，在耦联元件通过铝合金材料形成的情况 下所述制造除了附加的且尤其是切削的加工步骤之外包括仅两个用于构成底部凸缘和隔 框凸缘的成型步骤。此外，耦联元件的相对少的彼此相互垂直的平面允许通过纤维增强的塑料材料来 制造，其中增强纤维优选与力线的方向对齐。耦联元件的一个改进方案提出，用于构成隔框凸缘的板状元件基本上定位在底部 凸缘的中部。由于所述布置结构，可以将隔框凸缘受到的最大转矩引入耦联元件的底部凸 缘中并且因此引入纵梁以及在纵梁下延伸的机舱室蒙皮中。
根据另一个改进方案，耦联元件以一体的方式构造成并且尤其是以一体的方式制 成。由此，大大地减少用于建立两个机身部分之间的横向对接所必需的且提供的构件的数 量并且降低了装配成本。耦联元件的又一个改进方案提出，耦联元件已经在制造中设有多个或者大量的精 确定位的孔以用于引入连接元件。以精确地预定位的方式设置的孔使得在将机身部分接合 在一起时耦联元件在横向接缝的区域中的对齐更容易。此外，孔有助于在机身部分的结构 元件中设置必需的固定孔时引导钻孔工具。此外，该结构元件涉及两个优选以对接的方式 相连接的机舱室蒙皮、环形隔框、用于将环形隔框连接在机舱室蒙皮或者横向拼接板上的 腹板、横向拼接板本身以及纵梁或者纵向加固元件。同时通过预钻孔降低了待清理的切屑 的量和装配费用。此外，大量的以网孔的形式设在耦联元件内的孔允许耦联元件在宽的边 界中以位置可变的方式固定或者结构元件在空间上柔性地连接在耦联元件上。根据耦联元件的又一个构造提出，板状元件具有加长凸缘，该加长凸缘尤其是用 于从侧面连接具有T形或者Z形的横截面形状的纵梁，其中加长凸缘以基本上垂直的方式 设在底部凸缘上。除了纵梁在纵梁底部的区域中与机舱室蒙皮或者横向拼接板彼此相互连 接之外，耦联元件的所述实施方式变型方案还允许将至少一个设置为基本上垂直于机舱室 蒙皮的纵梁旁侧与耦联元件相连接，由此进一步提高了通过耦联元件连接的纵梁在需要时 的机械负载能力。此外，根据本发明提出由纵向加固元件、环形隔框和根据本发明的实施形式的耦 联元件组成的组合。
附图中示出图1示出在两个待接合在一起的机身部分之间的横向接缝的区域内的用于纵向 加固元件，尤其是纵梁的耦联元件；图2示出耦联元件的实施方式变型方案；以及图3示出在两个已接合在一起的机身部分之间的横向接缝的区域中，在安装的状 态下的第一实施方式变型方案的立体图。
具体实施例方式附图中相同结构的元件分别具有相同的附图标记。图1示出根据本发明的耦联元件的立体图。一体的耦联元件1具有长形的底部凸 缘2，其具有用于连接图1中未示出的纵向加固元件，尤其是纵梁的最好平行的纵向边缘； 以及隔框凸缘3，其用于连接飞机的机身部分中的未示出的环形隔框。隔框凸缘3以大概 90°，尤其是以90° 士 15°的角度4连接于最好基本上为三角形的板状元件5或者平板形 的连接件。板状元件5则以大概90°，尤其是以90° 士 15°的角度6连接于底部凸缘2。 连接件5设在隔框凸缘3和底部凸缘2之间。底部凸缘2能够尤其是具有基本上为长方形 的形状，该形状具有两个彼此相互平行延伸的纵向边缘，也就是说纵向边或者纵向侧7、8， 其中隔框凸缘3或者尤其是三角形的板状元件6连接在(后面的)纵向侧7上。在底部凸 缘的所述纵向边缘7上设有用于提高底部凸缘2的抗弯刚度的弯边9，其中连接件5从该底部凸缘延伸并且从该底部凸缘2的边缘延伸。弯边的宽度最好小于底部凸缘2的宽度的 20%。弯边最好设置有90° 士 15°的角度。板状元件5包括斜边10，其相对于底部凸缘2的纵向边缘8的方向倾斜地，也 就是说成角度地延伸；后缘11，其相对于纵向边缘7的方向垂直地或者相对于所述纵向边 缘7的方向以90° 士 15°的角度延伸；以及棱线12，其成角度地并且尤其是以大概垂直于 (90° 士 15° )底部凸缘2(相对于该底部凸缘2的中心平面)延伸，在该棱形12上隔框凸 缘3连接于板状元件5或者在该棱线12中隔框凸缘3过渡到板状元件5中。尤其是，棱线 10在底部凸缘的纵向延伸方向上相对于底部凸缘的中心平面成90° 士 15°的角度延伸。 棱线12大概在将底部凸缘2分成两半的中心线13的范围内延伸，也就是说棱线10的延长 线相交于底部凸缘的平面上并且在20%的底部法兰的纵向延伸的范围内并且位于在关于 底部法兰的纵向延伸的中心线的侧面。三角形板状元件5或者设在板状元件5上的隔框凸 缘3在底部凸缘2上的所述定位使得能够将来自隔框凸缘3的最大转矩静态地有利地引入 耦联元件1或者底部凸缘2中。不仅底部凸缘2而且隔框凸缘3设有多个孔，所述孔中仅孔14以代表其余孔的方 式设有附图标记。孔14优选以网格状的方式设在底部凸缘2以及隔框凸缘3中，以便以位 置可变的方式定位耦联元件1和/或其它的构件柔性地连接于耦联元件1。孔用于图1中 未示出的连接元件的穿过，例如铆钉、螺栓或者类似物。可替代地，耦联元件还能够借助于 热焊接法与机舱室结构的其它部件相连接。耦联元件1能够通过铝合金材料、通过钛合金、通过不锈钢合金、通过纤维增强的 塑料材料、通过玻璃纤维增强的金属层压制品(Glare )或者上述材料的任意组合来形 成。材料Glare 为多层的层构造，在该层构造中由铝合金材料组成的层分别通过整个表 面的粘合剂层来彼此相互粘合。作为纤维增强的塑料材料优选考虑碳纤维增强的环氧树 脂。粘合剂层例如通过玻璃纤维增强的聚酯树脂或者环氧树脂形成。图2示出根据本发明的耦联元件的实施方式变型方案。耦联元件15此外包括 底部凸缘16和隔框凸缘17，所述底部凸缘16和隔框凸缘17分别形成为平板状。隔框凸 缘17以角度18连接在大概为三角形的板状元件19上。板状元件19和底部凸缘16之间 的角度20为90° 士 15°，也就是说，中心平面在其纵向延伸方向上看起来以彼此之间呈 90° 士 15°的角度延伸。底部凸缘16最好具有长方形的构造，该构造具有两个彼此平行延 伸的纵向侧21、22和在图中未设附图标记的横向侧，其中在图2的俯视图中的左边的纵向 侧21的区域中设有弯边23。弯边为底部凸缘的边缘区域，该弯边的中心平面以与底部凸 缘的其它部件或者基体的中心平面成角度的方式延伸，其中边缘区域沿着侧边且最好以同 样的宽度延伸。板状元件或者连接件19具有斜边24，其在邻近的底部凸缘的纵向边缘和 隔框凸缘的侧边之间以暴露的方式延伸；以及后缘25，其最好相对于底部凸缘16的中心平 面以90° 士 15°的角度并且尤其是90°的角度延伸；以及棱线26，其在底部凸缘16的纵 向方向上看来关于底部凸缘16的中心平面以90° 士 15°的角度并且尤其是90°的角度 延伸。斜边24能够相对于底部凸缘16的中心平面在底部凸缘16的纵向方向上看来以30 至60°的角度延伸。棱线26形成隔框凸缘17和板状元件19之间的“想象的”分界线，也 就是说，以彼此相互一体的方式形成的或者制成的隔框凸缘17和板状元件19过渡到该棱 线中。棱线26的向下的，也就是朝向底部凸缘16的中心平面的想象的延长线相交在底部凸缘的区域中，该区域在纵向伸展尺寸的中心线27的两侧的纵向方向上延伸了纵向伸展 尺寸的20%，该中心线27将底部凸缘16分成两半。由于板状元件19在底部凸缘16上的 所示定位，作用在隔框凸缘17上的力矩和力高效地传递到底部凸缘16上。不仅底部凸缘 16而且隔框凸缘17设有多个孔28。不同于耦联元件1的根据图1已经叙述的实施形式，耦联元件15——在其它方面 具有相似构造的情况下——具有带有多个孔30的加长凸缘29。加长凸缘29设在连接件 19的长的暴露的边缘和底部凸缘16的相邻的纵向边缘之间，并且以与底部凸缘16和连接 件16 —体的方式制成。在板状元件19和加长凸缘29的区域中底部凸缘16最好具有基本 上为L形的横截面形状，然而底部凸缘16的横截面形状在其余区域中——除了微不足道的 弯边23——基本上为长方形。加长凸缘29大体上是基本上为三角形的板状元件19的一侧 的“延续部分”。在至少局部粘合耦联元件15的情况下能够至少部分地取消孔18、30。借助于加长凸缘29可以将在图1、2中未示出的作为机身部分中的纵向加固元件 (参见图3)的纵梁型材不仅在纵梁底部的区域中而且此外在设为基本上垂直于纵梁底部 的纵梁旁侧的区域中与耦联元件15相连接，以便由此提高借助于耦联元件15来连接的纵 梁在接合在一起的机身部分之间的横向接缝区域中的机械负载能力或者连接刚性。关于制造耦联元件15所使用的材料参照上述的耦联元件1的实施方式(参见图 1)。图3示出在飞机的机舱室结构的两个机身部分之间的横向接缝区域中，在安装的 状态下的根据图1构造的耦联元件的立体图。此外，机舱室结构31包括在横向接缝34的 区域中接合在一起的两个机身部分32、33。两个机身部分32、33的机舱室蒙皮35、36借助 于传统的横向拼接板37在同时产生横向接缝34的情况下接合在一起。在机舱室蒙皮35、 36上设有或者固定有多个用作纵向加固元件的纵梁38、39。纵梁38、39在横向接缝34的 区域中对齐，这此外还适用于横向接缝区域中的其它纵梁对，以使得保证借助于根据本发 明的耦联元件进行尽可能无应力的连接。在横向接缝34的区域中设有多个(连接的)夹板(所谓的“夹具”)，所述夹板中 仅一个夹板40设有附图标记。环形隔框41或者环形隔框部分借助于多个铆接元件通过夹 板40以及在夹板40下面延伸的横向拼接板37与机舱室蒙皮35、36相连接，所述铆接元件 中仅有一个铆接元件以代表其余铆接元件的方式设有附图标记42。纵梁38、39分别具有反T形的横截面形状。因此，例如中间的前面的纵梁38—— 代表所有其余的纵梁——具有垂直的腹板43，该腹板的下端部上设有在两侧上连接的且分 别指向相反方向的底部凸缘44、45。纵梁38的右边的底部凸缘45与耦联元件47的底部凸缘46相连接。耦联元件47 的隔框凸缘48与夹板40或者环形隔框41相连接。耦联元件47的设计构造与已经根据图 1所述的耦联元件1的设计构造相同。通过基本上为三角形的板状元件49，环形隔框41的 最大转矩和力在箭头50的方向上从隔框凸缘48借助于板状元件49传递到耦联元件47的 底部凸缘46上。耦联元件47、纵梁38的右边的底部凸缘45和设在纵梁38下的机舱室蒙 皮35的机械连接优选通过铆接元件实现，所述铆接元件中铆接元件51以代表所有其余铆 接元件的方式设有附图标记。以相同的方式将隔框凸缘48连接在夹板40或者在夹板40 下面延伸的环形隔框41上。所有的铆接元件42、51或者用于铆接元件的孔优选设置成网格状，以使得能够以网格化的或者分级的且位置可变的方式相对于机舱室结构31的其余 构件固定耦联元件47。前面的纵梁38的左边的底部凸缘44通过简单的且长方形的或者带 状的耦联元件52 (部分不可见)通过多个铆接元件53与后面的纵梁39相连接。代替铆接元件42、51、53能够使用例如螺栓、夹紧连接或者类似物作为连接元件。 可替代地还能够考虑前述的表示机舱室结构31的构件(机舱室蒙皮、纵梁、环形隔框、夹 板、耦联元件)的至少一个的至少局部的粘合。机舱室结构31的所有构件能够例如通过铝 合金、通过钛合金、通过不锈钢合金、通过纤维增强的塑料材料或者其任意组合来形成。作 为纤维增强的塑料尤其是考虑碳纤维增强的环氧树脂。根据图2在板状元件的区域中具有加长凸缘的耦联元件15的可替代的实施方 式变型方案不仅实现了纵梁底部凸缘的以暴露的方式的连接而且实现了纵梁或者垂直的 (侧面的)旁侧的设为垂直的腹板的机械连接。因此，所述实施方式变型方案尤其在对于纵 梁的静态要求的情况下设有反T形或者Z形的横截面形状(所谓的“纵梁-网络-连接”)。通过用于连接纵梁的耦联元件1、15、47在集成的构件中同时实现以下功能将纵 梁接合在一起；将纵梁连接在机舱室蒙皮上或者在横向拼接板上；以及防止环形隔框在机 身部分之间的横向拼接板的区域中倾倒，以使得在建立两个机身部分之间的横向对接的情 况下减少待接合在一起的构件的数量并且同时减少装配费用。附图标记列表1耦联元件2底部凸缘3隔框凸缘4角度(隔框凸缘/板状元件)5板状元件(三角形)6角度(底部凸缘/板状元件)7底部凸缘的纵向侧8底部凸缘的纵向侧9 弯边10 斜边11 后缘12 棱线13中心线14 孔15耦联元件16底部凸缘17隔框凸缘I8 角度19板状元件2O 角度21底部凸缘的纵向侧22底部凸缘的纵向侧
8页23 弯边24 斜边25 后缘26 棱线27中心线28 孔29加长凸缘30 孔31机舱室结构32机身部分33机身部分34横向接缝35机舱室蒙皮36机舱室蒙皮37横向拼接板38纵梁(纵向加固元件)39纵梁(纵向加固元件)40 夹板41环形隔框42铆接元件43腹板(纵梁)44左边的底部凸缘(纵梁)45右边的底部凸缘(纵梁)46底部凸缘(耦联元件)47耦联元件48隔框凸缘(耦联元件)49板状元件50 箭头51铆接元件52耦联元件(带状的平直材料)53铆接元件
权利要求
一种耦联元件(1、15、47)，用于连接两个纵向加固元件，尤其是两个具有T形、Z形或者Ω形的横截面形状的纵梁(38、39)，用于在形成横向接缝(34)的情况下借助于至少一个横向拼接板(37)将飞机的两个机身部分(32、33)接合在一起，其中两个机身部分(32、33)分别设有机舱室蒙皮(35、36)并且具有多个纵向加固元件以及环形隔框(41)，其特征在于，所述耦联元件(1、15、47)具有底部凸缘(2、16、46)和隔框凸缘(3、17、48)，所述底部凸缘(2、16、46)用于连接所述两个待连接的纵向加固元件，所述隔框凸缘(3、17、48)设置在所述底部凸缘(2、16、46)上并且相对于所述底部凸缘(2、16、46)成角度地延伸以及用于连接环形隔框(41)。
2.根据权利要求1所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述底部凸缘(2、16、46) 的纵向侧(7、8、21、22)过渡到基本上垂直的竖立的基本上三角形的板状元件(5、19、49) 中，所述隔框凸缘(3、17、48)以成约90°的角度连接在所述板状元件(5、19、49)上。
3.根据权利要求1或者2所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述板状元件(5、 19,49)基本上定位在所述底部凸缘(2、16、46)的中部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述耦联元 件(1、15、47)以一体的方式构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述纵向加 固元件在所述横向接缝(34)的区域中设置成分别互相相对。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述耦联元 件(1、15、47)设有多个孔(14,28,30)以用于引入连接元件，尤其是引入铆接元件(42、51、 53)，所述连接元件用于连接所述纵向加固元件，尤其是所述纵梁(38、39)，和连接所述环形 隔框(41)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述板状元 件(19)具有加长凸缘(29)，所述加长凸缘(29)尤其是用于从侧面，尤其是从旁侧连接具有 T形和Z形的横截面形状的纵梁(38、39)，其中所述加长凸缘(29)设置为基本上垂直于所 述底部凸缘(16)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述耦联元 件(1、15、47)通过纤维增强的塑料材料和/或通过金属合金形成。
9.根据权利要求8所述的耦联元件，其特征在于，所述金属合金为铝合金、钛合金、不 锈钢合金或者其组合。
10.根据权利要求8所述的耦联元件(1、15、47)，其特征在于，所述耦联元件(1、15、47) 通过玻璃纤维增强的金属层压制品(Glare )形成。
11.一种由纵向加固元件、环形隔框和根据权利要求ι至 ο中任一项所述的耦联元件 组成的组合。
全文摘要
本发明涉及一种耦联元件(1、15、47)，其用于当借助于至少一个横向拼接板(37)将两个机身部分(32、33)接合在一起时连接纵梁(38、39)，其中所述机身部分在内侧分别具有多个设置在机舱室蒙皮(35、36)上的纵梁(38、39)以及环形隔框(41)，其中所述耦联元件具有底部凸缘(2、16、46)和隔框凸缘(3、17、48)，并且通过所述耦联元件分别实现了所述彼此相对的纵梁(38、39)、所述环形隔框(41)以及所述机舱室蒙皮(35、36)或者所述横向拼接板(37)之间的连接，使得所述耦联元件(1、15、47)允许不仅连接所述纵梁底部而且在旁侧上连接所述纵梁。
文档编号B64C1/12GK101883717SQ200880115949
公开日2010年11月10日 申请日期2008年11月13日 优先权日2007年11月13日
发明者克劳斯·埃德尔曼, 托尔斯滕·罗明, 斯特凡·塔克 申请人:空中客车营运有限公司