用于飞行器中的电位均衡的金属主结构元件相关申请的引用
本申请要求于2014年7月2日提交的德国专利申请No.102014
109282.1的优先权，该德国专利申请的全部公开内容在此通过引用并入
本文中。
技术领域
本发明涉及与航空和航天有关的应用。特别地，本发明涉及一种用
于飞行器的主结构与位于飞行器上的机载电气装置和电子装置之间的
电位均衡的金属主结构元件。此外，本发明涉及一种用于实现飞行器中
的电位均衡的方法。
背景技术
在操作中，电气装置以及它们的壳体部件由于缺乏与它们周围物
体的电连接而能够变得带电。这种带电使得与这些装置接触的人处于
受伤害的潜在危险中。为了防止电气装置和导电壳体部件以高电压的
形式带电，常常提供接地连接件，通过该接地连接件来建立电气装置
与周围物体之间的连接从而能够产生电压均衡。为此目的，通常，将
一端连接至电气装置而另一端具有电缆端子的例如为电缆线的电导
体经由电缆端子以螺纹连接的方式连接至电位均衡元件。因此，经由
螺纹连接，建立了电气装置与电位均衡元件之间的导电连接。制作这
样的导电连接往往是耗时的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种飞行器中的改进的接地连接件，该接
地连接件使得能够实现安装时间的减少。
该目的通过根据独立权利要求和二级独立权利要求的特征的用
于飞行器的金属主结构元件、金属飞行器主结构以及用于飞行器中的
电位均衡的方法来实现。在从属权利要求和下列描述中陈述了示例性
实施方式。
根据本发明的一个方面，陈述了具有凹部和接地连接件的用于飞
行器的金属主结构元件。接地连接件附接在凹部中，以导电的方式连
接至主结构元件并且设计成接纳连接器。
金属主结构元件例如为飞行器的主结构元件，例如框架元件、桁
条或地板。这些部件例如由金属和导电材料制成并且它们本身相互连
接并且以导电的方式连接至飞行器机身的另外的部件，例如连接至飞
行器的外蒙皮。飞行器的主结构元件可以由铝合金制成。因此，主结
构可以用作用于位于飞行器上机载的电气装置的电位均衡元件。金属
主结构元件还可以以薄板和/或立方体板的形式设置在框架元件、桁
条和/或其他金属结构元件上。在该设计中，板状主结构元件可以在
飞行器机身的内部例如以焊接或螺纹连接的方式就位。在任何情况
下，金属主结构元件可以以导电的方式连接至其他飞行器部件或可以
结合在其他飞行器部件中。
金属主结构元件可以包括凹部。该凹部可以是任何形状的盲孔或
通孔，接地连接件已经嵌入在该盲孔或通孔中。在该实施方式中，接
地连接件还可以具有任何形状，从而使得接地连接件可以以形状配合
(positivefit)或力配合(non-positivefit)的方式附连在凹部中。在
一个示例中，接地连接件可以包括至少部分圆形的横截面，从而使得
在凹部也是圆形形状的情况下所述接地连接件可以以力配合或形状
配合的方式附连在凹部中。例如，接地连接件通过压接方式连接至金
属主结构元件。然而，还可以使接地连接件以螺纹连接的方式连接到
金属主结构元件中。为此目的，在一个示例中，可以在接地连接件上
设置外螺纹，并且在金属主结构元件上可以在盲孔或通孔中设置内螺
纹。
接地连接件可以由金属制成并且也是导电的。如果接地连接件附
接在主结构元件中，该两个部件彼此直接接触，从而使得在接地连接
件与金属主结构元件之间建立导电连接，并且因此也在接地连接件与
飞行器中的其他部件之间建立导电连接，所述飞行器中的其他部件连
接至金属主结构元件，例如，飞行器的主结构。然而，还可以在接地
连接件与金属主结构元件之间设置另外的导电部件，通过该导电部件
来建立导电连接。
接地连接件可以包括长形形状，例如销的长形形状或螺钉的长形
形状。在该设计中，接地连接件的第一端可以直接地或者通过另外的
部件连接至金属主结构元件，其中，接地连接件的第二端包括用于接
纳连接器的插头连接件。
根据本发明的另一方面，金属主结构元件的凹部为钻孔。
钻孔可以是贯穿例如板状或碗状的主结构元件的通孔。接地连接
件优选地通过压接方式附接在钻孔中。然而，钻孔例如还可以包括用
于螺纹连接的内螺纹，从而使得接地连接件可以以螺纹连接的方式连
接在该钻孔中。
根据本发明的另一方面，接地连接件包括圆柱形部件。
接地连接件例如可以包括长形形状，其中，横截面形状和/或横
截面面积可以沿着接地连接件的纵向轴线改变。在该实施方式中，接
地连接件的一部分可以是圆柱形的。例如，接地连接件在第一端上是
圆柱形的以接合例如也是圆柱形的凹部。与此相比较，接地连接件的
第二端可以包括用于连接器的连接选项。然而，接地连接件还可以包
括若干圆柱形部件，其中，圆柱形部件的横截面面积不同。
根据本发明的另一方面，接地连接件包括至少一个突起部，该至
少一个突起部从圆柱形部件的生成表面即外表面以与接地连接件的
圆柱形部件的纵向轴线垂直的方式突出。
还可以使若干突起部从圆柱形部件的生成表面突出。优选地，在
圆柱形部件的生成表面上设置两个突起部，该两个突起部相对于圆柱
形部件从圆柱形部件的生成表面沿径向方向突出。在该设计中，突起
部以如下方式布置在生成表面上：在任何情况下例如沿圆柱形部件的
周向方向偏移180度，换言之，突起部彼此方向相反。突起部也可以
是圆柱形的。
插入到接地连接件的圆柱形部件上的连接器包括例如孔或长形
孔，当连接器处于其插入状态时圆柱形部件的突起部接合该孔或长形
孔。该插入状态的特征在于在接地连接件与连接器之间建立了导电连
接。进而可以通过电缆线或电缆束将连接器连接至电气装置和/或电
子装置，从而使得当连接器处于其插入状态时，在例如处于飞行器上
的电气装置或电子装置与飞行器的金属主结构之间建立导电连接。为
此目的，连接器包括例如金属元件，该金属元件是导电的，并且在连
接器处于其插入状态时与接地连接件的圆柱形部件接触。此外，可以
在连接器上至少部分地设置电绝缘护套。从而可以降低由于连接器插
入到接地连接件中时电击造成的操作人员受伤的风险。
此外，连接器可以包括第二凹部，接地连接件的圆柱形部件在连
接器处于其插入或插上状态下时突出到该第二凹部中。第二凹部例如
可以是也呈圆柱形的盲孔。在连接器的第二凹部中，可以设置孔或长
形孔，接地连接件的圆柱形部件的突起部在连接器处于其插入或插上
状态下时接合该孔或长形孔。在该实施方式中，连接器的第二凹部可
以设计成：将其旋转到接地连接件的圆柱形部件上。因此，连接器可
以包括旋转锁。旋转锁可以是螺纹连接件或优选地卡扣锁
(click-lock)机构。
因此，连接器设计成插入到圆柱形部件上并且以卡扣锁机构的方
式在接地连接件中卡扣就位。为此目的，可以在连接器上相对于接地
连接件的圆柱形部件沿径向方向设置孔或长形孔，其中，突起部在连
接器已经插上时接合或突出到所述孔或长形孔中。因此，在突起部突
出到连接器的孔中或突出到连接器的长形孔中时不能够拔出连接器。
根据本发明的另一方面，接地连接件包括以导电的方式连接至金
属主结构元件的套筒。
套筒例如可以通过形状锁定(positive-locking)连接的方式牢固
地连接至接地连接件；作为一种替代方法，套筒和接地连接件一体地
制造成一个部件。套筒可以由金属制成；其在接地连接件的圆柱形部
件与飞行器的金属主结构元件之间建立了导电连接。
根据本发明的另一方面，套筒是旋转对称的并且包括连接至金属
主结构元件的至少一个支承表面。
套筒的旋转轴线可以与接地连接件的圆柱形部件的旋转轴线平
行或一致。套筒可以包括布置成与接地连接件的圆柱形部件的纵向轴
线垂直和/或从接地连接件的圆柱形部件的生成表面沿径向方向突出
的支承表面。在该实施方式中，套筒的支承表面可以与金属主结构元
件接触。此外，套筒可以是圆柱形的以使得接地连接件可以通过套筒
附接在金属主结构元件的也是圆柱形的凹部或钻孔中。
根据本发明的另一方面，旋转对称的套筒与金属主结构元件之间
的连接选自包括压接、焊接或螺纹连接的组。
总之，套筒与金属主结构元件之间的连接设计为导电的。
根据本发明的另一方面，旋转对称套筒与接地连接件的圆柱形部
件之间的连接选自包括压接、焊接或螺纹连接的组。
总之，套筒与金属主结构元件的圆柱形部件之间的连接设计为导
电的。具有旋转对称套筒的接地连接件和圆柱形部件优选地由一个部
件制成。这意味着包括旋转对称套筒和圆柱形部件的接地连接件例如
通过车削和/或铣削一体地制造。接地连接件也可以是标准部件。
根据本发明，还陈述了包括多个金属主结构元件的金属飞行器主
结构。
例如，金属主结构元件可以连接至飞行器的各个不同结构部件，
换言之，可以连接至诸如框架元件、桁条、地板等的飞行器主结构。
在该实施方式中，金属主结构元件可以焊接至或以螺纹连接的方式连
接至飞行器主结构。此外，金属主结构元件可以结合在飞行器主结构
中。
应当指出的是，目前描述的具有接地连接件的设备不限于飞行
器，而是特别地可以在移动设备或车辆中使用。
根据本发明，还陈述了用于飞行器中的电位均衡的方法。在该方
法的一个步骤中，提供了用于飞行器的金属主结构元件。在该方法的
另一步骤中，将接地连接件附连至金属主结构元件的凹部。在该方法
的另一步骤中，建立金属主结构元件与接地连接件之间的导电连接。
在该方法的另一步骤中，由接地连接件接纳连接器。
可以提供该方法中的例如与金属主结构元件的生产和组装、接地
连接件的生产和组装以及连接器的生产和组装相关的其他步骤。在下
列附图描述中将这种与方法相关的步骤作为示例进行了更详细地解
释。
通过可以插入到金属主结构元件中的接地连接件，并且通过将连
接器插入到接地连接件上，正如例如在着地应用中的接地期间出现
的，可以在飞行器的电气装置和/或电子装置与主结构之间产生电位
均衡。无论电缆束或接地电缆——即，电力线、地面回路和/或接地
联接件——存在于哪里，都可以通过该结构来应用电位均衡。电缆束
可以以电缆捆的形式存在。电缆捆可以牢固地连接至连接器，因此提
供了飞行器的机载装置与飞行器的主结构之间的导电连接。在一种实
施方式中，电缆线可以连接至连接器。
以此方式，将电缆端子以螺纹连接的方式连接至飞行器主结构对
于电位均衡而言并非是必需的。换言之，可以避免使用具有用于将电
缆线紧固至飞行器的主结构的铆钉、螺母或螺钉的接地母线。正确的
紧固不再需要通过提供蓝漆来确保。因此，不再存在对于检查接地接
头和蓝漆紧固装置的任何要求。此外，由于可以将接地连接件牢固地
结合在飞行器的金属主结构中，所以无需露出金属来用于旋拧电缆端
子就位。一般而言，使用所描述的接地连接件可以实现接地接头的质
量的提高和简单的系统安装以及责任分割。此外，不再需要许多机械
步骤，例如倒角、用螺纹连接就位、校验/测试、涂清漆、重新加工
等，并且可以简化检修。不再需要例如GTR(接地测试要求)和GTI
(接地测试指令)的测试，并且此外，可以确保测试的再现性。使用
所描述的接地连接件可以减少组装时间以及所使用的部件例如螺钉
和螺母的数目。因此，特别在飞行器中的应用中有利的是进而又可以
节省空间和重量。由于连接器现在仅需要被插入到接地连接件上来，
而不是像电缆线或电缆端子那样必须单独以螺纹连接的方式连接在
飞行器的主结构上，因此可以明显地减少组装时间。
附图说明
下文，将参照下列附图对示例性实施方式进行描述。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施方式的具有用于接纳
连接器的接地连接件的金属主结构元件的横截面，其中，连接器连接
至电缆束。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施方式的具有用于接纳
连接器的金属主结构元件的飞行器。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施方式的用于飞行器中
的电位均衡的方法的流程图。
具体实施方式
图1示出了具有接地连接件20和套筒30的金属主结构元件10。
金属主结构元件10可以在各个不同位置处附接在飞行器的机身中并
且可以附接至各个不同的结构元件，例如附接至构架结构、附接至地
板或者还附接至框架元件和桁条。在该实施方式中，金属主结构元件
10由导电材料制成并且可以通过螺纹连接或焊接连接附接至飞行器
机身的结构元件。还可以使金属主结构元件10牢固地结合在结构元
件中，即，可以使金属主结构元件10与飞行器的结构元件由一个件
制成，或者可以使金属主结构元件10本身为飞行器的结构元件，例
如桁条或框架元件。
此外，金属主结构元件10可以至少部分是板状的或碗状的，其
中，金属主结构元件10的形状总体上可以是复杂的。金属主结构元
件10还包括凹部11。该凹部11可以是具有任何直径的钻孔，其中，
该钻孔为通孔或不完全穿过金属主结构元件10的盲孔。此外，设置
至少部分地由导电材料制成的接地连接件20。接地连接件20可以是
预制部件和/或标准部件。例如，接地连接件20为设计成容置ABS
1658快速释放插头(Copalum)或连接至ABS1658快速释放插头
(Copalum)的根据ABS1658的快速释放插座。根据ABS1658的快
速释放插座可以通过压接连接在金属主结构元件10的凹部11中。接
地连接件20包括长形形状，例如销或螺栓的形状。因此，接地连接
件20可以至少部分地包括圆柱形部件21。圆柱形部件21可以至少
部分地包括中空筒的形状。例如，圆柱形元件21为管状部件。以此
方式，就在飞行器中设置了若干这种接地连接件20时的飞行器而言，
特别有利的是可以节省重量。
接地连接件20还包括套筒30，其中，接地连接件20通过压接、
焊接或螺纹连接连接至套筒30。然而，接地连接件20和套筒30优
选地由一个部件一体地制造而成。特别地，这种一体地制造的部件可
以是标准部件。套筒30也可以通过压接、焊接或螺纹连接又连接至
主结构元件10。在任何情况下，相应的连接设计成使得电流可以从
接地连接件20传导至金属主结构元件10。
套筒30也设计成能够确保接地连接件20与金属主结构元件10
之间的导电连接。这可以通过例如经由压接方式彼此接触的相应的金
属表面来实现。例如，套筒30至少经由支承表面31与金属主结构元
件10接触。如图1所示，接地连接件20的圆柱形部件21可以插入
或压入到套筒30中，其中，通过压接建立导电连接。
接地连接件20还包括从圆柱形部件21的生成表面以与接地连接
件20的圆柱形部件21的纵向轴线垂直的方式突出的至少一个——然
而优选地为两个——突起部22。套筒30封围接地连接件20的圆柱
形部件21，从而使得所述部件21例如在圆柱形部件21的第一端23
上连接至套筒30。在该实施方式中，接地连接件20的套筒30可以
在第一端23的区域中以如下方式封围接地连接件20的圆柱形部件
21：接地连接件20与金属主结构元件10之间的导电连接仅通过套筒
30实现。套筒30可以通过压接、焊接或螺纹连接附接在凹部11中。
此外，设置有连接器40，该连接器40可以在圆柱形部件21的
第二端24的区域中插入到接地连接件20上或插入到接地连接件20
中。如图1所示，例如通过沿旋转方向43旋转连接器40来实现插入
或插上。然而，还可以沿与旋转方向43相反的旋转方向将连接器40
旋转到接地连接件20上。在该过程中，在插上期间，可以以如下方
式进行连接器40的旋转：连接器40的旋转轴线与接地连接件20的
圆柱形部件21的旋转轴线平行和/或一致。
连接器40可以由绝缘材料例如塑料部分地包覆，从而使得在将
连接器40插入到接地连接件20上期间，操作人员不会处于受到电击
的危险中。连接器40可以包括第二凹部41，接地连接件20在连接
器40处于其插上或插入状态时接合该第二凹部41。可以在连接器40
的第二凹部41上设置孔或长形孔42，接地连接件20的突起部22在
连接器40处于插上或插入状态时接合该孔或长形孔42。在一个示例
中，使连接器40旋转直到突起部22卡到孔或长形孔42中时为止。
在插上或插入状态下，连接器40与接地连接件20之间存在导电连接
并且因此也在连接器40与金属主结构元件10之间存在导电连接。孔
或长形孔42可以是通孔或盲孔。连接器40可以是标准部件或改进部
件，例如ASNE0425、ABS1658快速释放插头(Copalum)或ASNE
0425和ABS1658快速释放插头(Copalum)的组合。此外，可以将
电缆连接件例如电缆束44连接至连接器40。该电缆束44将连接器40
连接至飞行器上的电气装置或电子装置。以此方式，可以实现电气装置
或电子装置与金属主结构元件10——即，飞行器的主结构——之间的电
位均衡。
图2示出了具有用于接纳连接器40的金属主结构元件10、接地
连接件20和凹部11的飞行器100。金属主结构元件10设计成提供
飞行器100上的电气装置或电子装置与飞行器100的主结构之间的电
位均衡。飞行器100的主结构包括例如结构部件，诸如框架元件、桁
条、地板、构架结构或者飞行器的外蒙皮的部分或飞行器壳体的部分。
图3示出了用于飞行器中的电位均衡的方法。在该方法的一个步
骤中，制造由导电材料制成的接地连接件20。在该方法的另一步骤
中，提供设计成插入到接地连接件20上或插入到接地连接件20中的
连接器40。此外，在另一步骤中，可以在连接器40上设置电缆束，
连接器40可以通过该电缆束连接至飞行器的机载装置。在该方法的
另一步骤中，提供用于飞行器的金属主结构元件10(S1)。飞行器为
例如飞机100。在该方法的另一步骤中，可以将接地连接件20插入
到金属主结构元件10中。与此相关联，为了运输至组装位置可以将
接地连接件20密封，以此方式使得例如接地连接件20在该接地连接
件20与金属主结构元件10一起附连在飞行器100的主结构中之前免
受诸如湿度和机械载荷之类的外部影响。然而，接地连接件20还可
以仅在金属主结构元件10已经附连在飞行器100中之后附连至金属
主结构元件10。在该方法的另一步骤中，金属主结构元件10附连在
飞行器中。在另一步骤中，该方法提供了接地连接件20至金属主结
构元件10的凹部11的附接(S2)。为此目的，该方法还可以提供接
地连接件20进入金属主结构元件10的凹部11中的挤压。然而，金
属主结构元件10还可以牢固地结合在飞行器100的主结构中。在该
方法的另一步骤中，建立金属主结构元件10与接地连接件20之间的
导电连接(S3)。此外，在另一步骤中，该方法的提供接地连接件20
以接纳连接器40(S4)。该步骤也被称为系统安装。以此方式，可以
产生针对飞行器上的电气装置或电子装置与飞行器本身之间的电位
均衡的导电连接。
另外，应当指出的是，“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”
或“一个”不排除复数个。此外，应当指出的是，已经参照以上示例
性实施方式中的一个示例性实施方式描述的特征或步骤也可以结合
上述其他示例性实施方式的特征或步骤使用。权利要求书中的附图标
记不应理解为限制性的。
附图标记清单
10金属主结构元件
11凹部
20接地连接件
21圆柱形部件
22突起部
23第一端
24第二端
30套筒
31支承表面
40连接器
41第二凹部
42孔/长形孔
43旋转方向
44电缆束