Klappeneinheit und Verfahren zur Montage von Klappen

Die vorliegende Erfindung betriff ein Hochlast-Getriebe für einen Hochauftriebs-Träger eines Flugzeuges, einen entsprechenden Hochauftriebs-Träger, sowie eine Klappeneinheit. Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Montage einer Klappeneinheit.

Hochlast-Getriebe oder sogenannte Geared Rotary Actuators (GRAs) sind aus dem Stand der Technik bekannt und dienen beispielsweise dazu, Steuerklappen bzw. Klappen von Flugzeugen mit entsprechenden Antrieben zu koppeln. Dabei werden bislang die GRAs z.B. als sogenannte„side-attached-GRAs" an die Struktur bzw. an einen Träger oder Hochauftriebs-Träger (Track) eines Flugzeugs bzw. Flugzeugflügels geschraubt oder als„plug-in- GRAs" in die Struktur bzw. in den Träger oder Hochauftriebs-Träger eingesteckt und dann verschraubt. Hierbei ist der Track ein Träger für den Klappenwagen. Ebenfalls bekannt ist eine Bauweise, in der sogenannte „center-hinge-GRAs" über mehrere Bolzen befestigt werden.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ergeben sich dabei verschiedene Nachteile. So besteht beispielsweise bei den side-attached-GRAs eine ungünstige Krafteinleitung in die Struktur bzw. in den Träger oder Hochauftriebs-Träger sowie eine erhöhte Empfindlichkeit bezüglich der von der Klappenschubstange aufgebrachten Seitenlasten. Weiterhin besteht der Nachteil, dass bei side-attached-GRAs die aerodynamische Widerstandsfläche des Trägers oder des Hochauftriebs-Träger bzw. des Tracks vergrößert ist.

Bei plug-in-GRAs wird das Hochlast-Getriebe von außen mit Bolzen mit der Struktur bzw. mit dem Träger verbunden bzw. verschraubt und vergrößert damit ebenfalls die Widerstandsfläche des Tracks. Diese Bauform ist für ein höheres Integrationslevel zwischen Systemen bzw. Geräten und der Struktur bzw. dem Träger nicht geeignet.

Bei center-hinge-GRAs haben die bislang bekannten Bauformen eine komplizierte Befestigung innerhalb der Struktur bzw. innerhalb des Trägers. Sie können dabei nicht seitlich in den Track geschoben werden und sind damit montageaufwändig und für ein höheres Integrationslevel zwischen Systemen bzw. Geräten und der Struktur bzw. dem Träger nicht geeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Hochlast-Getriebe bereitzustellen, das einen höheren Integrationslevel zwischen den Systemen bzw. Geräten und der Struktur bzw. dem Träger beispielsweise bei Hochauftriebs-Systemen ermöglicht. Hierdurch sollen kürzere Montagezeiten in dem Endmontagebereich (FAL, Final Assembly Line) des Flugzeugherstellers bzw. der Flugzeughersteller erreicht werden. Gleichzeitig ist es Aufgabe der Erfindung, ein Hochlast-Getriebe bzw. ein Integrationskonzept eines Hochlast- Getriebes mit aerodynamisch günstigen Eigenschaften bereitzustellen, wobei die Widerstandsfläche des Tracks so klein wie möglich gehalten werden soll. Auch sollen bedingt durch die verbesserte Montagefähigkeit eventuell anfallende Wartungsarbeiten nach Fertigstellung des Flugzeuges bzw. bei dessen Betrieb auf eine möglichst kleine Zeitdauer beschränkt werden, insbesondere durch einen einfachen Ein- und Ausbau des Hochlast- Getriebes und/oder der Klappeneinheit.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Hochlast-Getriebe für einen Hochauftriebs- Träger eines Flugzeuges mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist ein Hochlast-Getriebe vorgesehen, das zwei relativ zueinander nicht drehbare Außenabschnitte und einen relativ zu den Außenabschnitten drehbaren Innenabschnitt umfasst.

Das Hochlast-Getriebe ist dabei als„Cartridge" ausgeführt und kann in den Träger auch als Ganzes eingeführt werden. Durch die Ausführung des Hochlast-Getriebes mit den drei Abschnitten, wobei ein erster Abschnitt der Innenabschnitt ist und zweiter und dritter Abschnitt die Außenabschnitt sind, ist es besonders einfach möglich, diese Abschnitt unter verringertem Montageaufwand zur Kupplung mit entsprechenden Gegenabschnitten zu nutzen, wobei auf die Gegenabschnitte im weiteren genauer eingegangen wird. Wie ferner anhand der Figurenbeschreibung genauer beschrieben wird, wird durch die beanspruchte Bauweise eine tiefere Integration eines Systems bzw. Gerätes, im vorliegenden Fall eine tiefere Integration wenigstens der GRA, mit der Struktur bzw. dem Track ermöglicht. Das Hochlast-Getriebe kann dabei ein Planetengetriebe sein.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Außenabschnitte und der Innenabschnitt Kopplungsgeometrien zum Koppeln des Hochlast- Getriebes mit dem Hochauftriebs-Träger und der Antriebskinematik einer Klappe umfassen.

Bei der Klappe kann es sich insbesondere um eine Landeklappe oder auch um sonstige Klappen bzw. Steuerklappen eines Flugzeuges handeln. Die Kopplungsgeometrien über die eine Kopplung von Track, Hochlast-Getriebe und einer Antriebskinematik der beispielhaft genannten Landeklappe erfolgt, kann über innen- und entsprechend außenverzahnte Ringe erfolgen, welche in der Struktur bzw. im Träger und entsprechend auf der Gegenseite am Hochlast-Getriebe vorgesehen sein können. Dabei kann die Abstützung des Antriebsmoments bzw. die reactio über zwei innenverzahnte Ringe in den Seitenwänden des Tracks erfolgen.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine Innenkopp- lungsgeometrie des Innenabschnitts mit der Antriebskinematik einer Klappe und die Au- ßenkopplungsgeometrien der Außenabschnitte mit dem Hochauftriebs-Träger koppelbar sind.

Bei einer derartigen Konfiguration kann das Hochlast-Getriebe den Hochauftriebs-Träger vorteilhaft zusätzlich stabilisieren, in dem es mit dem Hochauftriebs-Träger über die Au- ßenkopplungsgeometrien gekoppelt ist und diese wiederum relativ zueinander feststehen. Auch ermöglicht eine derartige Kopplung, die Klappe bzw. eine Antriebskinematik der Klappe innerhalb des Hochauftriebs-Trägers zu führen, wodurch eine vorteilhafte aerodynamische Ausgestaltung möglich ist.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Hochlast- Getriebe im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist.

Eine zylinderförmige Ausführung bedingt hierbei eine vorteilhaft einfache Herstellbarkeit der Komponenten des Getriebes und stellt gleichzeitig sicher, dass das Hochlast-Getriebe kollisionsfrei in einen Hochauftriebs-Träger einführbar ist und aus dem Hochauftriebs- Träger entnehmbar ist.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Außenkopp- lungsgeometrien im Wesentlichen im Bereich der Berührungskanten von Grundfläche und Deckfläche einerseits und der Mantelfläche des zylinderförmig ausgeführten Hochlast- Getriebes andererseits angeordnet sind, und/oder dass die Innenkopplungsgeometrie zwischen den Außenkopplungsgeometrien angeordnet ist.

Durch eine derartige Anordnung ist es möglich, das Hochlast-Getriebe vorteilhaft einfach und unter Ausnutzung der gesamten Abmessung des Getriebes mit Hochauftriebs-Träger und Klappe bzw. Antriebskinematik der Klappe zu verbinden. Hierdurch bedingt können die Kopplungsgeometrien möglichst groß ausgeführt werden, wodurch eine entsprechend große Kraftübertragung gewährleistet ist.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass im Bereich eines Außenabschnitts eine Aufnahme für eine Halteklammer vorgesehen ist, und/oder eine Aufnahme für eine Antriebswelle vorgesehen ist. Wenn dabei beide Aufnahmen im Bereich desselben Außenabschnitts vorgesehen sind, ist es dadurch möglich, das Hochlast-Getriebe in den Hochauftriebs-Träger zu montieren, während lediglich auf eine Seite des Hochlast-Getriebes seitens des Montagepersonals zugegriffen werden muss. Eine Anordnung der Aufnahmen von Richtung der Außenabschnitte, d.h. bei einer zylinderförmigen Ausführung des Hochlast-Getriebes von Richtung der Grundfläche und/oder der Deckfläche des zylinderförmigen Getriebes vereinfacht weiterhing den Zugang für Montagepersonal und/oder Antriebswelle des Getriebes, da dieses so beispielsweise nicht umständlich durch den Hochauftriebs-Träger geführt werden muss, sondern beispielsweise seitlich von dem Hochauftriebs-Träger geführt werden kann.

Mittels der Halteklammer kann das Hochlast-Getriebe innerhalb des Hochauftriebs-Trägers fixiert sein und es ist auch denkbar, das die Halteklammer gleichzeitig eine Aufnahme bzw. Lagerung für eine Antriebswelle ist oder umfasst, wobei mittels der Antriebswelle das Hochlast-Getriebe antreibbar ist.

Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf einen Hochauftriebs-Träger für ein Hochlast-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Hochauftriebs-Träger zwei Außenwände sowie einen dazwischen angeordneten Hohlraum umfasst.

Besonders bevorzugt ist hierbei ein Ausführungsbeispiel, bei dem an den Außenwänden des Hochauftriebs-Trägers Kopplungsgeometrien zum Koppeln des Hochauftriebs-Trägers mit dem Hochlast-Getriebe vorgesehen sind, und/oder bei dem der Hohlraum zur Aufnahme einer darin drehbar gelagerten Antriebskinematik bzw. des Abtriebshebels angeordnet ist. Ein Kopplungsring bzw. Kupplungsring der Antriebskinematik bzw. eines Hebels kann dabei strukturseitig angeordnet sin und ermöglich so auch die Integration von Verbundwerkstoffen. Dabei können die Lager des Hebels bzw. der Antriebskinematik in den Track einlaminiert sein. Allgemein ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung der beschriebenen Komponenten die Verwendung von Verbundwerkstoffen. So können der Hochauftriebs-Träger oder dessen Teile und/oder die Antriebskinematik oder Teile davon und/oder das Hochlast-Getriebe oder Teile des Hochlast-Getriebes wie dessen Gehäuse aus Verbundwerkstoffen gefertigt sein. Die Kopplungsgeometrien des Hochauftriebs-Träger sind entsprechend an die Kopplungsgeometrien des Hochlast-Getriebes angepasst. Wie zuvor erwähnt kann die Abstützung des Antriebsmoments bzw. die reactio über zwei innenverzahnte Ringe in den Seitenwänden des Tracks erfolgen, die mit entsprechend außenverzahnten Ringen der Außenabschnitte des Hochlast-Getriebes in Eingriff stehen.

Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf eine Klappeneinheit eines Flugzeuges mit wenigstens einem Hochauftriebs-Träger nach einem der Ansprüche 7 oder 8, einem darin vorgesehenen Hochlast-Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, einer Klappe mit Antriebskinematik, sowie einer Verbindungsgeometrie, mittels der die Klappeneinheit mit einem Flügel koppelbar ist.

Durch eine derartige Anordnung von Hochlast-Getriebe und Hochauftriebs-Träger in einer vormontierten und ggf. justierten Einheit wird eine integrierte Einheit aus Strukturteilen und Systemgeräten bereitgestellt, welche in der Montagelinie (FAL) direkt am Flügel eines Flugzeuges montiert werden kann, so dass keine weiteren untergeordneten Montageschritte in der FAL mehr notwendig sind. Die integrierte Einheit bzw. Highlift-Einheit kann dabei ein Teil eines Landeklappensystems an einem Flugzeug, vorzugsweise an einem größeren bzw. großen Passagierflugzeug sein. Die integrierte Highlift-Einheit kann direkt am Flügel montiert und evtl. notwendige weitere mechanische, hydraulische, elektrische oder sonstige Trennstellen der Systemgeräte wie z.B. Transmission oder Elektronik können dann verbunden werden.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an der Klappeneinheit Spoiler angeordnet sind, und/oder dass an der Klappeneinheit Hilfsstrukturen zur Montage der Klappeneinheit an einen Flügel eines Flugzeugs angeordnet sind, wodurch der Montagevorgang weiter vorteilhaft beschleunigt werden kann.

Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren zur Montage von Klappen an einen Flügel eines Flugzeugs, wobei eine Klappeneinheit nach einem der An-sprüche 9 oder 10 am Flügel montiert wird. Weiter Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der Figuren gezeigt. Dabei zeigen:

Figur 1: eine Explosionsansicht von Hochlast-Getriebe und Hochauftriebs-Träger;

Figur 2: ein Hochlast-Getriebe, montiert in Hochauftriebs-Träger, mit Klappe und

Flügel;

Figur 3: eine schematische Ansicht von Hochlast-Getriebe, Hochauftriebs-Träger und Flügel; und

Figur 1 zeigt ein Hochlast-Getriebe 1 für einen Hochauftriebs-Träger 2 eines Flugzeuges. Das Hochlast-Getriebe 1 weist dabei zwei relativ zueinander nicht drehbare Außenabschnitte 11 und einen relativ zu den Außenabschnitten 11 drehbaren Innenabschnitt 12 auf. An den Außenabschnitten 11 und dem Innenabschnitt 12 sind dabei Kopplungsgeometrien 11', 12' vorgesehen, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel außenverzahnte Ringe 11', 12' bzw. Zahnräder 11', 12' umfassen.

Im Bereich des Hochauftriebs-Trägers 2 sind entsprechende Kopplungsgeometrien 21', 22' vorgesehen, wobei zwei Kopplungsgeometrien 21' an Außenwänden 21 des Hochauftriebs- Trägers 2 vorgesehen sind und eine Kopplungsgeometrie 22' an der Antriebskinematik 22 einer Klappe 3 vorgesehen ist. Die Antriebskinematik 22 ist dabei innerhalb eines Hohlraums 23 gelagert, welcher sich innerhalb des Hochauftriebs-Träger 2 erstreckt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Hochlast-Getriebe 1 zylinderförmig ausgeführt. Hierbei ist allerdings genauso denkbar, dass insbesondere die Bereiche des Hochlast-Getriebes 1, die zwischen Außenabschnitten 11 und dem Innenabschnitt 12 liegen nicht zylinderförmig, sondern beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt ausgeführt sind.

In der zylinderförmigen Ausführung der Figur 1 liegen Außenkopplungsgeometrien 11' im Wesentlichen im Bereich der Berührungskanten von Grundfläche und Deckfläche einerseits und der Mantelfläche des Hochlast-Getriebes 1 andererseits. Die Innenkopplungsgeomet- rien 12' sind dazwischen angeordnet. Wie der Figur zu entnehmen ist sind die Kopplungsgeometrien 11', 12' als außenverzahnte Zahnräder 11', 12' ausgeführt.

An einer Seite des Hochlast-Getriebes 1 ist ferner eine Aufnahme 13 für eine Halteklammer 14 vorgesehen, wobei mittels der Halteklammer 14 das Hochlast-Getriebe 1 in dem Hoch- auftriebs-Träger 2 befestigt werden kann. Im gleichen Bereich des Hochlast-Getriebes 1 kann ferner eine weitere Aufnahme 13' für eine Antriebswelle vorgesehen sein, wobei über die Antriebswelle das Hochlast-Getriebe 1 angetrieben werden kann.

Figur 2 zeigt eine Klappeneinheit 4 mit Hochauftriebs-Träger 2, Hochlast-Getriebe 1, Klappe 3 bzw. Landeklappe 3, Antriebskinematik 22 sowie einer Verbindungsgeometrie 5, mittels der die Klappeneinheit 4 am Flügel 6 eines Flugzeuges angebracht ist. Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht von Hochlast-Getriebe 1, Hochauftriebs-Träger 2 und Flügel 6.

Es ist denkbar, eine Klappeneinheit 4 so auszuführen, dass sie vormontiert zur Endmontage eines Flügels 6 bzw. eines Flugzeugs bereitgestellt werden kann. Über die Verbindungsgeometrie 5, welche als Tunnel bzw. als Profilelement ausgeführt sein kann, ist es möglich, die Klappeneinheit 4 an einem Flügel 6 einfacher und schneller zu montieren.

Für eine derartige Klappeneinheit 4 sind unterschiedliche integrierte Varianten möglich. Es ist dabei denkbar, beispielsweise zwei Hochauftriebs-Träger 2 mit integrierten Geräten und einer Hilfsstruktur bereitzustellen. Hierbei können Klappen 3 bzw. Landeklappen 3 bereits montiert und justiert sein. Gleichfalls können Spoiler 8 bzw. Spoilerklappen 8 sowie eine Aktuatorik an den Hilfsstrukturen montiert und justiert sein. Die Hilfsstrukturen können als A-Frames ausgeführt sein. Selbstverständlich sind auch Klappeneinheiten 4 denkbar, bei denen nur ein Teil der genannten Komponenten vormontiert ist. Jedenfalls ist dabei von Bedeutung, dass die entsprechenden Komponenten bzw. Geräte in der Struktur bzw. in dem Hochlast-Träger integriert sowie entsprechend justiert sind. Die Arbeitsschritte der Justierung und der Integration können dabei vorzugsweise von den Zulieferern der Komponenten bzw. der Klappeneinheit 4 und vor der Lieferung an die FAL durchgeführt werden. Hierdurch ist es möglich, die Montagezeit der Klappeneinheit 4 bzw. der Landeklap- pen und des damit zusammenhängenden Systems in der FAL beim Flugzeugherstellen zu verringern.

Vor allem bei sogenannten high volume Flugzeugen wie z.B. beim dem A320 von Airbus ist eine Verringerung der Durchlaufzeit eines Flügels 6 durch die FAL eine große Möglichkeit zur Kostenreduzierung oder natürlich eine Möglichkeit zur generellen Erhöhung der Stückzahl.