用于特别是飞行器中的结构部件的可拆卸连接的装置和方法

摘要

一种用于飞行器中的结构部件(80、84)的可拆卸连接的装置(10)，包括与第一结构部件(80)相关联的紧固柄装置(12)以及与第二结构部件(84)相关联的紧固销(14)，其中，紧固柄装置(12)包括：偏心轴(20)，其以能够绕旋转轴线(A)旋转的方式安装在第一结构部件(80)上；紧固柄(16)，其以相对于偏心轴(20)偏心并能够旋转的方式安装；以及传动套筒(18)，其以能够绕着旋转轴线(A)相对于偏心轴(20)旋转的方式安装并以齿轮传动的方式耦联到紧固柄(16)，通过偏心轴(20)和传动套筒(18)以及紧固柄(16)的相对旋转，紧固柄装置(12)还能够在释放位置、准备位置及锁合位置之间移动，处于释放位置的紧固柄(16)释放紧固销(14)，而处于锁合位置的紧固柄(16)与紧固销以形状配合互锁的方式(14)接合。

说明书

技术领域

本发明涉及用于特别是飞行器中的结构部件的可拆卸连接的装置和方法。

背景技术

在现代飞机中，常常需要快速安装和拆除单独的结构元件。例如，在客机中，某些设施指定成能够从安置状态或非工作状态容易地取下，以便能够对它们进行临时使用。这样的示例有：用于空勤人员的休息站，也称为空勤人员休息舱。特别是在长途飞行中，应该能够将这种休息站从它们的安置位置容易地取下，使得空勤人员可以方便地使用它们留下的区域。然而，一旦重新需要这些休息站，它们就必须再次以节省空间并且最重要的是机械上安全的方式进入它们的安置位置，在安置位置中它们被安全地保持并占用尽可能小的空间。

迄今为止，通常使用诸如闩件、卡合件等可拆部件来紧固这种可安装并可拆除的结构元件。尽管这种迄今为止一直使用的连接机构通常相对易于操作，但是它们具有许多缺点。因此，例如已经发现闩式解决方案无法承受持续的振动并且无法保证结构元件的可靠的长期连接。此外，包括可拆部件的连接机构还潜伏着部件会丢失进而导致连接机构无法再使用的危险。

现有技术文献DE 101 38 471 A1、US 3,565,469以及US2,738,211示出了现有技术中用于连接结构部件的锁合装置。

发明内容

因此，本发明的目的是提供用于飞行器中的结构部件的可拆卸连接的装置和方法，所述装置和方法通过免除可拆部件因而能够确保安全且持久的连接，并且该装置和方法的特征在于具有较高的工效效率。

该目的是通过一种用于飞行器中的结构部件的可拆卸连接的装置来实现，所述装置包括与第一结构部件相关联的紧固柄装置以及与第二结构部件相关联的紧固销(支柱)，其中紧固柄装置包括：偏心轴，其以能够绕旋转轴线旋转的方式安装在第一结构部件上；紧固柄，其以能够相对于偏心轴偏心旋转的方式安装；以及传动套筒，其以能够绕着旋转轴线相对于偏心轴旋转的方式安装并以齿轮传动的方式耦联到紧固柄，另外通过偏心轴和传动套筒以及紧固柄的相对旋转，紧固柄装置能够在释放位置、准备位置及锁合位置之间移动，处于释放位置的紧固柄释放紧固销，而处于锁合位置的紧固柄与紧固销以形状配合互锁的方式接合。

根据本发明的装置包括紧固柄，通过传动套筒和偏心轴能够使紧固柄旋转以及平移移动。通过这种方式，紧固柄可从释放位置经准备位置进入锁合位置，在释放位置中，被结合的两个结构部件能够彼此分开，在准备位置中，被结合的两个结构部件相对于彼此定位，在锁合位置中，被结合的两个结构部件彼此牢固地锁合。优选地，通过产生张紧状态来进行锁合，使得被彼此结合的两个结构部件互相紧靠，从而在振动的情况下也能牢固地互相保持。关于这一点，产生的张力是通过使紧固柄装置从准备位置改变到锁合位置而生成，并且选择成用以抵制由于发生的振动所引起的任何不期望的松脱。此外，紧固柄与紧固销的形状配合互锁接合提高了根据本发明的装置的操作可靠性，并进一步减少了根据本发明的装置发生不期望的松脱的风险。

根据本发明，将传动套筒以可旋转的方式安装在偏心轴上。另外将紧固柄以可关于旋转轴线偏心旋转的方式安装在偏心轴的偏心部上。此外，在本发明中，紧固柄包括容置偏心轴的支承部以及能够与紧固销进行互锁接合的爪部或装拆部。因此根据本发明能够通过旋转偏心轴而使紧固柄移动。由于紧固柄设置在偏心轴的偏心部上，因此紧固柄绕着由偏心部限定的枢转轴线旋转，然而该枢转轴线不同于偏心轴的旋转轴线。

在本发明的改型中，支承部具有止动装置，该止动装置与设置在第一结构部件上的触止部一起限定紧固柄装置的释放位置。止动装置及触止部的设置提供了对紧固柄装置的释放位置的明确限定。根据本发明的改型，紧固柄装置能够以类似弹簧的方式沿所述释放位置的方向张紧。

关于爪部的构造，在本发明的改型中爪部包括支承表面，在到达锁合位置之前，处于准备位置中的支承表面依靠在紧固销上。因此，准备位置也得到预先限定。关于这一点应当注意的是，根据本发明，爪部的支承表面以及爪部的另外的功能性表面——其随后使紧固柄和紧固销产生形状配合互锁连接——以形成紧密倾斜部的方式构造，因此当紧固柄装置从准备位置运动到锁合位置时，紧固柄和紧固销进入相对于彼此所限定的相对位置。

如引言中已经提及，根据本发明，期望在预拉伸下使两个结构部件结合从而彼此连接。为了能够以有利的并且结构简单的方式施加这种预拉伸力，在本发明的改型中，支承部和爪部经由起到弹性弹簧作用的连接臂来彼此连接。在该变体中，在从准备位置转变到锁合位置的过程中连接臂弹性变形，并因此将被锁合的两个结构部件夹紧在一起。为了实现上述目的，一方面能够用弹性变形材料来形成起到弹性弹簧作用的连接臂，另一方面能够例如以弯曲夹紧箍的方式进行成形来额外地或替代地实现适当地起到弹簧作用的行为。

相应地，当紧固柄装置从准备位置运动到锁合位置时，爪部接合在紧固销上，并通过连接臂的弹性变形将第一结构部件夹紧到第二结构部件。

关于传动套筒和紧固柄的耦联，在本发明的改型中，紧固柄包括设置在支承部中的传动槽。关于这一点，另外，传动套管包括传动突缘，传动突缘接合在传动槽中从而使传动套筒与紧固柄以齿轮传动的方式耦联。关于这一点应当指出，在相对旋转期间，以可旋转的方式安装在偏心轴上的传动套筒以及同样以可旋转的方式安装在偏心轴上的紧固柄相对于偏心轴绕着不同的旋转轴线旋转。

由于紧固柄安装在偏心轴的偏心部上，因此上述绕着偏心轴的旋转轴线相对于偏心轴的旋转轴线相差偏心部的偏心度。为此，在紧固柄和传动套筒耦联的情况下，必需考虑在关于偏心轴相对旋转的情况下由于轴线偏移所导致的这两个部件之间发生的相对平移运动。根据本发明，因此在紧固柄和传动套筒关于偏心轴共同地相对旋转的情况下，传动突缘还以平移的方式在传动槽内运动。为了使这种平移运动能够尽可能以低摩擦和无阻碍的方式进行，在本发明的改型中，传动突缘具有圆拱形侧斜面。在上述偏心导致的传动突缘和传动槽进行平移运动的情况下，传动突缘的圆拱形侧斜面在传动槽的侧斜面上以低摩擦的方式滑动。

为了限制一方面的偏心轴与另一方面的共同运动部件——即，传动套筒和紧固柄——的相对水平摆动，另外根据本发明，传动突缘包括相对于旋转轴线位于径向内侧的止动表面，在锁合位置中止动表面与偏心部以制动(blocking)的方式接合。关于这一点，在本发明的改型中，止动表面以如下的方式构造，即：在紧固柄装置从准备位置到锁合位置的运动中，在止动表面紧靠偏心部之前使偏心轴的偏心部相对于传动套筒能够运动到超过偏心止点大约一个锁合角度。

因此，在紧固柄从准备位置到锁合位置的运动中，可以使紧固柄的水平摆动足够大，从而首要地，使得旋转中的偏心部到达止点之前，紧固柄因偏心部的移动而牢固地夹紧。当到达止点时，紧固柄显示出其最大的弹性变形。然而随后，偏心轴进一步旋转，使得紧固柄的张力略微减小但是保持在预定水平。最后，传动套筒的止动表面抵靠偏心部，使得偏心部和紧固柄不能再进一步相对转动直至实现无阻碍旋转的状态。然而，只有在施加一定力的情况下偏心轴才能反向旋转，因为在这种情况下紧固柄将不得不再次进行更强的弹性变形直至到达偏心止点。因此，防止了例如由于操作期间出现的振动所导致的不期望的松脱。在打算释放的情况下，首先偏心轴必须抵抗上述反作用力而恰好运动超过所述偏心止点。在从锁合位置运动到准备位置期间，如果一旦超过偏心止点，则将在由于紧固柄的张力释放所引起的力的维持下经过剩余路线。

为了提高工效效率，根据本发明，在偏心轴和传动套筒的装置操作期间能够看见的表面上设有位置标记，借助于所述位置标记，能够辨认处于如下位置其中之一的紧固柄装置的位置，即：“释放位置”、“锁合位置”或“准备位置”。因此，无论何时操作员都能够准确获知根据本发明的装置所处的位置。

从结构的观点来看，为了致动偏心轴和传动套筒，在任何情况下都可以在后者上设置特别是六角形异型部的接合异型部。因此，例如可在传动套筒上设置外六角形异型部，并且可在偏心轴上设置相应的内六角形异型部。因此，能够借助于适当的结合工具来接合并以可旋转的方式致动这些轮廓部。然而替代地，为了提高经济效益，根据本发明还可以在偏心轴和传动套筒上都设有致动柄以便致动后者。

本发明还涉及一种用于飞行器中的结构部件的可拆卸连接的方法，该方法使用了上述类型的装置，该过程包括以下步骤：

-以期望的相对于彼此对齐的方式定位将被结合到一起的两个结构部件，紧固柄装置处于其释放位置，

-旋转传动套筒以使紧固柄旋转，使得紧固柄装置从其释放位置运动到其准备位置，以及

-旋转偏心轴以通过使偏心部旋转来移动紧固柄，使得紧固柄装置从其准备位置运动到其锁合位置。

根据本发明，另外以相反的顺序执行上述过程步骤，从而通过使紧固柄装置从其锁合位置经其准备位置运动到其释放位置而使结构部件彼此分开。

在本发明的变型中，当连接结构部件时以及当分开结构部件时，在每种情况下，传动套筒的旋转和偏心轴的旋转沿着相同的方向进行。

附图说明

下面将借助于附图来更详细地描述本发明，附图中：

图1是根据本发明的装置的立体图，其中省略了被连接的结构部件；

图2是根据本发明的偏心轴的立体图；

图3是根据本发明的紧固柄的立体图；

图4是根据本发明的传动套筒的立体图；

图5是图4所示的传动套筒的左视图；

图6是穿过被结合的两个结构部件的剖视图，其中示出释放位置；

图7是与图6相应的视图，其中示出准备位置；

图8是与图6和图7相应的视图，其中示出锁合位置；

图9至图11是被连接的结构部件的侧视图，其对应于与图6至图8相应的位置；

图12是沿图8中的剖面线XXII-XXII的剖视图；以及

图13是沿图8中的剖面线XXIII-XXIII的剖视图。

具体实施方式

图1中单独地示出了根据本发明的用于连接两个结构部件——例如飞行器中的两个结构元件——的装置，并且该装置基本上由附图标记10指出。下面参照图1至图5来描述根据本发明的装置的结构。根据本发明的装置10包括：设置在被连接的其中一个结构部件上的紧固柄装置12；以及设置在另一结构部件上的紧固销14。紧固柄装置12包括以图1中所示方式安装的紧固柄16、传动套筒18和偏心轴20。

图2中将作为单个部件的偏心轴20以立体图的方式示出。支承部24从凸缘22延伸，偏心轴20借助于支承部24以可旋转的方式容置在被连接的第一结构部件中。为此，被连接的第一结构部件包括相应的容纳开口，下文中还将参照图13对其进行描述。

柄部26与支承部24邻接。偏心部28沿纵向轴线A与柄部26邻接。从偏心部28开始，与柄部26相比具有较小直径的支承柄30沿着轴向延伸。该支承柄在图2中的其右侧端部处具有用于容纳锁紧环的周向凹部32。支承柄30在图2中的其右侧的前表面36上设有内六角形开口，该内六角形开口能够容纳相应的外六角形工具。此外，偏心轴20在其前表面36上具有凹槽标记38，下文将对其作用进行详细论述。

从图2显而易见，凸缘22、支承部24、柄部26以及支承柄30为同心布置，纵向轴线A穿过它们的中心。另一方面，偏心部28偏心布置，其偏心纵向轴线E平行于偏心轴20的纵向轴线A延伸，而偏离量为X。这在图2中以示意的方式简单地图示出。

图3以立体图的方式单独地示出紧固柄16。紧固柄16包括围绕着圆柱形支承开口42的支承部40。圆柱形支承开口42的内径与偏心轴20的偏心部28的外径匹配，使得紧固柄16能够在其支承开口42中以无间隙但可转动的方式容置偏心部28。

弧形连接臂44与支承部40邻接，该臂从支承部40沿切向延伸并朝其自由端渐缩。在连接臂44的端部处形成有爪部46，连接臂44平滑地过渡到爪部。该爪部具有止动齿48，止动齿设有支承表面50。容纳凹部52从支承表面50以平稳过渡的方式延伸，如图1所示，容纳凹部52能够以形状配合互锁的方式环绕紧固销14。

另外，紧固柄16包括由侧斜面56和58限定边界的传动槽54。最后从图3中还可以看出，在支承部40上形成有止动突缘60，如在下文中将详细论述，止动突缘在限定释放位置时发生作用。

从图3中还能够看出旋转柄16的旋转轴线B，如图2所示，在安装状态下旋转轴线B与偏心轴的偏心轴线E重合。

图4和图5示出了传动套筒18，图4示出立体图而图5示出左视图。如图4所示，沿着纵向轴线C，传动套筒18首先在图中的其左侧端部处形成有外六角形异型部62。外六角形异型部62与支承部64邻接，支承部64作为位于第一结构部件中的相应凹部中的支承件，并且支承部64具有与偏心轴20上的支承部24大致相同的直径。支承部64与具有较小直径的柄部66邻接，在柄部66的自由端上形成有托架68。托架68具有成锥形方式延伸的侧表面，并且在其自由端上设有沿纵向轴线C的方向突出的传动突缘70。传动突缘70具有圆拱形侧斜面72和74。此外，传动突缘在其位于径向内侧的区域上具有类似圆拱形且以不对称的方式延伸的止动表面76。止动表面76的圆拱形轮廓大致对应于偏心轴20的偏心部28的外表面的圆拱形轮廓。

传动套筒18设有通孔78，通孔78的内径与偏心轴的支承柄30的外径匹配。

关于根据本发明的柄装置在第一结构部件80上的安装，请参见图12和图13。可以看出，紧固柄16安装在偏心轴20的偏心部28上。以未示出的方式防止紧固柄从偏心部向下方滑落。偏心轴20插入第一结构部件80中并且其支承部24位于第一结构部件80的相应开口中。偏心轴20的凸缘22位于第一结构部件80的外侧上。传动套筒18安装在偏心轴20的远离凸缘的端部上并借助于锁紧环82保持在适当的位置。与此同时，传动突缘70以齿轮传动的方式接合在传动槽54中，因此当传动套筒18旋转时紧固柄16与传动突缘70接合。这还能够从图1中看出。紧固销14固定在第二结构部件84中，在所述连接中，第二结构部件84以可拆卸的方式连接到第一结构部件80。为了预先定位，可通过定位销使被彼此连接的两个结构部件互相对齐。

参见图6至图11来说明根据本发明的紧固柄装置的操作模式。图6示出了释放位置。其中示出了处于“摆入”位置的紧固柄16。这意味着紧固柄16位于第一结构部件80中并且还没有从第一结构部件的侧壁88的开口86突出。根据图6，处于释放位置的紧固柄16的位置是通过止动突缘60从内部抵靠侧壁88来限定，使得紧固柄16不能绕偏心轴20的旋转轴线A沿逆时针方向进一步旋转。

图9对应于释放位置，但不是剖视图。可以看出，凹槽标记38和位于传动套筒18的外六角形异型部62的前表面上的另一凹槽标记91与牢固地附连到第一结构部件80的位置标记90对齐。此外，紧固柄16的轮廓可以以虚线的形式在图9中识别出。

从与图6和图9相应的状态到与示出准备位置的图7或图10相应的状态的转变中，通过旋转传动套筒18，外六角形异型部62被接合并如图7的箭头P所示沿顺时针方向转动。该旋转运动进行到支承表面50与紧固销14接合为止。在该旋转运动中，传动套筒通过传动突缘70来带动紧固柄16。另外，在该旋转运动中还相应地带动了偏心轴20。可以看出，爪部46能够毫不费力地滑动越过紧固销14，直至到达图7所示的位置。还可以看出，两个标记38和91与另一标记92对齐，这表明已经到达准备位置。

在与图7和图10相应的准备位置下，两个结构部件80和84尚未彼此牢固连接。这只有通过使紧固柄装置从准备位置变换到图8和图11所示的锁合位置来实现。此时，借助于六角形工具使偏心轴20进一步沿顺时针方向旋转。由于紧固销14阻挡了该旋转运动，因而紧固柄16以及传动套筒18无法跟随该旋转运动。偏心轴的这种旋转意味着紧固柄16的支承部40以“摆动”运动的方式沿图8中的箭头Q向左平移移动。这样，首先爪部46的容纳凹部52受到沿紧固销14方向的拉动，直至容纳凹部52与紧固销14发生形状配合互锁接合。

图8中由于偏心部28的旋转所导致的支承部40的对应于箭头Q向左的平移移动足够大，从而使得紧固柄16“张紧”。这样导致连接臂44弹性变形并因此导致两个结构部件80和84相对于彼此变形，因而还能够补偿制造公差。

然而偏心轴20沿顺时针方向的旋转是有限的。当偏心部28相对于传动套筒18相对旋转时，偏心部28紧靠止动部76。由于其不对称的设置，因此这样阻挡了偏心轴20相对于传动套筒18的进一步相对旋转，即偏心部28的这种旋转。换言之，当偏心部28紧靠其外表面时，它便无法再相对于传动套筒18旋转。

偏心轴20和传动套筒18的几何形状以如下方式选择：使得仅当偏心轴20与传动套筒18的相对旋转已超过偏心止点时偏心部28和止动表面76才产生上述止动作用，在图8中偏心止点位于包含旋转轴线A的水平面上。旋转超过偏心止点的程度由角度α给出。这意味着，当到达该水平面时，支承部沿箭头Q的方向远离紧固销14的位移达到最大值。换言之，当到达偏心止点时，紧固柄16产生最大量的弹性变形。当偏心轴20在进一步旋转的过程中经过角度范围α时，柄16的张力相应地得到部分缓解。由于止动表面76的制动作用沿顺时针方向发生作用并且阻止任何进一步的旋转，因此这样能够确保紧固柄装置的牢固锁合，这种锁合可以安全地阻止任何自解锁。关于这一点，必须克服的紧固柄16的压紧力能够阻挡任何不希望的沿逆时针方向的运动。

从图11中能够看出，现在标记38与标记94齐平，图11示出整个紧固柄装置处于锁合位置。

图11中示出了其它各个角度。角度α是超过止点之后偏心轴的旋转运动的最大角度。角度β是从图6所示的到达位置运动到图7所示的准备位置所经过的角度。角度γ是准备位置与偏心止点之间的角度。角度δ是准备位置与锁合位置之间的角度。

为了释放所述装置，首先使偏心轴20从图8和图11所示的锁合位置往回转。然后，使两个部件沿逆时针方向运动并进入图6和图9所示的初始位置。

通过本发明，被彼此结合的两个结构部件的连接能够以简单的方式实现。并且能够安全地抵抗振动以及和其它外部影响。这种连接的特征尤其在于，它不采用可能丢失的可拆部件。这种连接的特征还在于，由于通过紧固柄16的弹性变形实现了预夹紧状态，因此它非常可靠并且补偿了制造公差。