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Die
Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zum Befestigen eines Gegenstandes
in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Flugzeug, mit den im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Beim
Bau eines Flugzeugs müssen
im Kabinenbereich eine Vielzahl von Konsolen, Personal Service Units,
Sauerstoffboxen und anderes montiert werden. Bisher ist es üblich, diese
Einbauelemente in der Kabine mit konventionellen mechanischen Befestigungselementen,
wie z. B. Schrauben, zu fixieren. Wegen der Vielzahl von Einbauelementen,
die beispielsweise in den Passagierraum eines Verkehrflugszeugs
eingebaut werden müssen,
nimmt die Befestigung dieser Einbauelemente sehr viel Zeit in Anspruch.
Dies steht im krassen Gegensatz zu dem Bestreben der Flugzeughersteller,
die Montagekosten aufgrund des großen Preisdrucks auf dem Markt
für Passagierflugzeuge
zu senken.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Befestigungssystem zu schaffen, mit dem Konsolen,
Personal Service Units u. ä.
sicher in Flugzeugkabinen befestigt werden können und die eine kostengünstige Montage
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Befestigungssystem mit den in Anspruch 1
angegebenen Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen,
der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
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Das
erfindungsgemäße Befestigungssystem zum
Befestigen eines Gegenstandes in einem Fahrzeug, insbesondere in
einem Flugzeug, weist mindestens ein Befestigungselement auf, welches
zwischen dem zu befestigenden Gegenstand und dem Fahrzeug angeordnet
ist, wobei das Befestigungselement mindestens einen Hohlraum aufweist,
der durch Fluidbeaufschlagung formänderbar ist und durch Formänderung
den Gegenstand in dem Fahrzeug festlegt.
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Grundgedanke
der vorliegenden Erfindung ist, den zu befestigenden Gegenstand
durch Formänderung
eines oder mehrerer Befestigungselemente im Fahrzeug, d. h. in der
Struktur des Fahrzeugs zu fixieren, wobei die Formänderung
nicht, wie beispielsweise beim Nieten bekannt, durch ein mechanisches
Verformen des Befestigungselementes, sondern vielmehr durch Fluidbeaufschlagung
erfolgt, also durch Druckbeaufschlagung mit einem Fluid. Ein solches
Befestigungssystem hat den wesentlichen Vorteil, dass bei geeigneter
Auslegung auch über große Längen Gegenstände mit
nur wenigen Handgriffen einfach und schnell befestigt werden können, indem
das Befestigungselement, wenn die Gegenstände in ihrer bestimmungsgemäßen Lage
sind, mit Fluid druckbeaufschlagt wird.
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Das
Befestigungselement ist vorteilhaft so ausgebildet, dass der Gegenstand,
wenn der Hohlraum des Befestigungselements nicht mit dem Fluid beaufschlagt
ist, in einfacher Weise in die Montageposition verbracht werden
kann. Daneben gestattet die Ausbildung des Befestigungselements,
dass die Fluidbeaufschlagung seines Hohlraums zu einer Volumenausdehnung
und/oder der Änderung
seiner Querschnittskontur führt.
Durch diese Formänderung des
Hohlraums schafft das Befestigungselement eine vorzugsweise form-
und kraftschlüssige
Verbindung zwischen dem zu befestigenden Gegenstand und dem Fahrzeug,
die den Gegenstand in dem Fahrzeug festlegt, ohne dass zusätzlich bekannte
mechanische Befestigungsmittel erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil
des erfindungsgemäßen Befestigungssystems
ist seine Fähigkeit,
den zu befestigenden Gegenstand durch die Fluidbeaufschlagung eines Hohlraums
des Befestigungselements in der Einbauposition selbsttätig in seine
bestimmungsgemäße Lage
zu bringen. Ferner bildet das Befestigungselement vorteilhaft ein
Dämpfungsglied
zwischen dem Fahrzeug und dem daran festgelegten Gegenstand. Bei
dem Fluid, mit dem der Hohlraum druckbefüllt wird, kann es sich sowohl
um eine Flüssigkeit
als auch bevorzugt um ein Gas handeln. Wegen ihrer leichten Verfügbarkeit
und Handhabung wird Luft zum Befüllen
des Hohlraums bevorzugt.
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Das
Befestigungselement legt den zu befestigenden Gegenstand durch die
Fluidbeaufschlagung vorzugsweise formschlüssig in dem Fahrzeug fest. Die
formschlüssige
Verbindung hat den Vorteil, dass auch bei Veränderung des Umgebungsdrucks
oder bei Temperaturschwankungen, welche auf das Volumen innerhalb
des Befestigungselements Einfluss haben können, stets sichergestellt
ist, dass die Verbindung nicht hierdurch beeinträchtigt wird.
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Das
Befestigungselement kann aber vorteilhaft auch so ausgebildet sein,
dass es den zu befestigenden Gegenstand durch die Fluiddruckbeaufschlagung
kraftschlüssig
in dem Fahrzeug festlegt. Die kraftschlüssige Festlegung im Fahrzeug
hat den Vorteil, dass stets eine spielfreie Befestigung erfolgt. Durch
die kraftschlüssige
Befestigung können
zuverlässig
Geräuschemissionen
zwischen Befestigungsteilen vermieden oder zumindest vermindert
werden. Die kraftschlüssige
Befestigung hat darüber
hinaus den Vorteil, dass sie dämpfende
Eigenschaften für das
Gesamtsystem hat, also zur Schwingungsreduzierung und somit geringerer
Materialbeanspruchung führt.
Vorzugsweise ist das Befestigungssystem so ausgelegt, dass sowohl
Kraft als auch Formschluss des Befestigungselements nach Fluiddruckbeaufschlagung
gegeben sind. Dabei wird sich bei Fluiddruckbeaufschlagung des Befestigungselements
zu nächst
ein Formschluss ergeben, welcher den Gegenstand im Fahrzeug befestigt
und bei weiterer Fluiddruckbeaufschlagung zusätzlich ein Kraftschluss einstellen.
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Bevorzugt
weist der Gegenstand und/oder das Fahrzeug Mittel zur vorzugsweise
formschlüssigen
Aufnahme des Befestigungselements auf. An diesen Mitteln kann das
Befestigungselement entweder lose aufliegen oder auch befestigt
sein, wobei die Mittel gewährleisten,
dass sich das Befestigungselement beim Befestigen des Gegenstandes
an dem Fahrzeug in der zum Festlegen des Gegenstandes notwendigen
Position befindet. Die Mittel zur Aufnahme des Befestigungselements
können
sowohl an dem Gegenstand und/oder dem Fahrzeug, beispielsweise in
Form von Vorsprüngen,
Nuten, Haken oder dergleichen ausgebildet sein. Bei den Mitteln
zur Aufnahme des Befestigungselements kann es sich z. B. auch um
Profilleisten handeln, deren Profile der fluidbeaufschlagten Form
des Befestigungselements angepasst sind und aus einem Kunststoff
oder Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium, bestehen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist das Befestigungselement als Teil des zu befestigenden Gegenstandes
ausgebildet. Diese Ausbildung erleichtert das Befestigen des Gegenstandes
an dem Fahrzeug, da das Befestigungselement nicht gesondert zwischen
dem Gegenstand und dem Fahrzeug an der Befestigungsstelle positioniert
werden muss.
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Zweckmäßigerweise
ist bei dem erfindungsgemäßen Befestigungssystem
mindestens eine Pumpe zur Fluidbeaufschlagung des Befestigungselements
vorgesehen. Mit dieser Pumpe wird das Fluid in den Hohlraum des
Befestigungselements gefördert
und der Hohlraum so mit Druck beaufschlagt, dass er seine Form ändert. Bevorzugt
ist die Pumpe Teil eines Versorgungssystems, mit dem ein, vorzugsweise
mehrere Be festigungselemente mit dem Fluid versorgt werden. Die
Pumpe kann aber auch vorteilhaft Teil des Befestigungselements selbst
bilden.
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Das
Befestigungselement weist vorteilhaft einen Leitungsanschluss mit
einem vorzugsweise mechanisch entriegelbaren Rückschlagventil auf. Über diesen
Leitungsanschluss erfolgt die Fluidbeaufschlagung des Hohlraums
in dem Befestigungselement zum Befestigen des Gegenstandes an dem Fahrzeug.
Das mechanisch entriegelbare Rückschlagventil
ist bevorzugt so ausgebildet, dass es einerseits ein unbeabsichtigtes
Ausströmen
des Fluids aus dem Befestigungselement verhindert und andererseits
manuell entriegelt werden kann, um so, z.B. zur Demontage, auf einfache
Weise das Fluid aus dem Hohlraum des Befestigungselements abzuleiten.
Dies ermöglicht
ein leichtes Lösen
der Befestigung des Gegenstandes an dem Fahrzeug, beispielsweise,
wenn dieser zu Wartungs- und Reparaturzwecken ausgebaut werden soll.
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Besonders
vorteilhaft ist das Befestigungselement selbsttätig formänderbar ausgebildet, so dass zur
Fluidbeaufschlagung des Befestigungselementes keine Pumpe erforderlich
ist. Hierzu ist der Hohlraum des Befestigungselements in dessen
Montagezustand bevorzugt unterdruckbeaufschlagt durch ein geeignetes
Ventil verschlossen. In seinem Montagezustand weist das derart evakuierte
Befestigungselement zweckmäßigerweise
ein solches Volumen bzw. eine solche Querschnittskontur auf, dass
es in einfacher Weise in seine Montageposition verbracht werden
kann. Durch Betätigen
des Ventils des Befestigungselements kann in dessen Hohlraum Umgebungsluft
einströmen,
was zu einer Expansion des Befestigungselementes führt. Auf
diese Weise kann mit dem Befestigungselement selbsttätig eine
form- und/oder kraftschlüssige
Verbindung zwischen dem zu befestigenden Gegenstand und dem Fahrzeug geschaffen
werden. Zur Demontage des Befestigungselementes ist es vorgesehen,
die in dem Hohlraum des Befestigungselements befindliche Luft mittels
einer Vakuumpumpe abzusaugen.
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Vorteilhaft
ist das Befestigungselement im Wesentlichen schlauchförmig ausgebildet.
Durch diese Ausbildung können
die Kontaktbereiche zwischen dem Befestigungselement und dem Gegenstand
und dem Fahrzeug besonders groß ausgebildet
werden, so dass bei kleiner Flächenpressung große Haltekräfte erzeugt
werden können.
Ferner ist es denkbar, ein schlauchförmiges Befestigungselement
so lang auszubilden, dass mit ihm mehrere Gegenstände an dem
Fahrzeug festgelegt werden können,
was den Montageaufwand weiter reduziert.
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Sollen
kleinere bzw. leichtere Gegenständen in
einem Fahrzeug befestigt werden, kann es auch günstig sein, wenn das Befestigungselement
kugel- oder eiförmig
ausgebildet ist.
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Damit
das Befestigungselement seine Form, insbesondere sein Volumen und
seine Querschnittskontur ändern
kann, ist es vorteilhaft aus einem elastomeren Material ausgebildet.
Beispielsweise kann das Befestigungselement aus Polyurethan oder
Silikon ausgebildet sein, wobei Polyurethan wegen seiner Temperaturbeständigkeit
auch bei niedrigen Temperaturen bis –30°C einsetzbar ist.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei
zeigt:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Befestigungssystems und
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2 eine
Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Befestigungssystems
nach 1.
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In
der 1 ist eine Konsole 2 einer Personal Service
Unit, wie sie in Passagierflugzeugen über den Sitzen der Passagiere
angeordnet ist, darge stellt. An ihren horizontal beabstandeten Seiten
wird die Konsole 2 von dem Befestigungssystem 4 (links) bzw. 4' (rechts) an
einem Aufnahmerahmen 6 angebunden. Zur Verdeutlichung verschiedener
Ausführungsformen
des Befestigungssystems zeigt die 1 zwei unterschiedliche
Befestigungssysteme 4 und 4', wobei typischerweise entweder
das Befestigungssystem 4 oder das Befestigungssystem 4' verwendet wird.
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Die
Befestigungssystem 4 bzw. 4' weist ein Halteelement 8 bzw. 8' auf, welches
an der dem Aufnahmerahmen 6 zugewandten Seite der Konsole 2 angeordnet
ist. Die Halteelemente 8 und 8' sind im Querschnitt etwa U-förmig profiliert,
so dass sie sich zunächst
mit einem Schenkel an der Seite der Konsole 2 nach unten
erstrecken, um dann um 90° in
den in Einbaulage etwa horizontal liegenden Stegbereich zu erstrecken,
der dann wiederum in den äußeren Schenkel
um 90° nach
oben abgebogen ist, wobei der äußere Schenkel
im Wesentlichen C-förmig
ausgebildet ist, so dass sich die aus 1 im Querschnitt
hakenartig Profile ergeben.
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Auch
an dem Aufnahmerahmen 6 sind Halteelemente 10 und. 10' angeordnet.
Diese Halteelement 10 und 10' sind ebenfalls als Profile ausgebildet,
die am Aufnahmerahmen 6 festgelegt sind und sich an diesen
in Längsrichtung
erstrecken. Sie sind im Querschnitt ebenfalls im Wesentlichen U-förmig, erstrecken
sich jedoch zunächst
vom Aufnahmerahmen 6 mit gewissem Abstand nach oben, sind
dann um 90° zum
Stegbereich hin abgebogen, um nach weiterer Abbiegung um 90° in den C-förmigen äußeren Schenkelbereich überzugehen.
Wie sich aus 1 ergibt, sind die Halteelemente 8 und 10 bzw. 8' und 10' entsprechend
zueinander ausgebildet und so zu einander angeordnet, dass sie gemeinsam
nahezu vollständig
einen Innenraum 12 bzw. 12' umschließen, wobei der von den Halteelementen 8 und 10 gebildete
Innenraum 12 einen elliptischen Querschnitt und der von
den Halteelementen 8' und 10' gebildete Innenraum 12' einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen.
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In
dem von den Halteelementen 8 und 10 bzw. 8' und 10' gebildeten
Innenraum 12, 12' ist
ein schlauchförmiges
Befestigungselement 14 bzw. 14' aus elastomerem Material angeordnet.
An dem Befestigungselement 14 ist ein Fluidanschluss zum
Anschluss einer Fluidleitung 16 vorgesehen, an der eine Pumpe 18 angeschlossen
ist, mit der in den hohlen Innenraum des Befestigungselements 14 ein
Fluid, bevorzugt Luft, gefördert
werden kann.
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Mit
dem Fluid beaufschlagt expandiert das Befestigungselement 14 bzw. 14' und ändert seine Form.
In 1 sind die Befestigungselemente 14a und 14'a gezeigt, die
die Befestigungselemente 14 und 14' nach einer Fluidbeaufschlagung
darstellen. Die expandierten Befestigungselelemente 14 und 14', die ohne Fluidbeaufschlagung
einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen, expandieren zu dem Befestigungselement 14a mit
einer ovalen Querschnittskontur und zu dem Befestigungselement 14'a mit einem
rechteckigen Querschnitt. In dem expandierten Zustand füllen die
Befestigungselemente 14a und 14'a den von den Halteelementen 8 und 10 sowie 8' und 10' gebildeten
Innenraum 12 bzw. 12' vollständig aus.
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Hierzu
weisen sowohl die Kontaktbereiche der Halteelemente 8 und 8' mit dem expandierten
Befestigungselement 14a als auch die Kontaktbereiche der
Halteelemente 10 und 10' mit dem expandierten Befestigungselement 14'a eine Form
auf, die mit der Außenkontur
der jeweiligen expandierten Befestigungselemente 14a und 14'a korrespondiert.
Hierdurch wird zwischen dem Befestigungselement 14a, dem
Halteelement 8 und dem Halteelement 10 sowie zwischen
dem Befestigungselement 14'a,
dem Halteelement 8' und
dem Halteelement 10' in
deren horizontalen Kontaktbereichen ein Formschluss erzeugt sowie
in den vertikal verlaufenden Kontaktbereichen ein Kraftschluss erzeugt,
wodurch die Halteelemente 8, 8' mit den Halteelementen 10, 10' ver klemmt werden.
Entsprechend wird die Konsole 2 sicher an dem Aufnahmerahmen 6 befestigt.
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Ein
in der Versorgungsleitung 16 angeordnetes Rückschlagventil 19 verhindert
ein unbeabsichtigtes Ausströmen
des Fluids aus dem Befestigungselement 14a, so dass sich
die Konsole 2 nicht ungewollt von dem Aufnahmerahmen 6 lösen kann.
Das Rückschlagventil 19 ist
so ausgebildet, dass es manuell entriegelt werden kann, so dass
die Konsole 2 zu Umbau- und Wartungszwecken einfach aus
dem Aufnahmerahmen 6 ausgebaut werden kann.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
Befestigungssystems 4''. Dabei sind
an einer Konsole 2' an
deren, einem Aufnahmerahmen 6' zugewandten Seitenflächen jeweils
ein schlauchförmiges
Befestigungselement 14'' angeordnet.
In der Konsole 2' ist
eine Versorgungsleitung 20 angeordnet, die die beiden Befestigungselemente 14'' verbindet und an der eine Fluidleitung 16' angeschlossen ist.
Auch an dieser Fluidleitung 16' ist ein Rückschlagventil 19 angeordnet, über das
das Fluid in der oben beschriebenen Weise in die Befestigungselemente 14'' eingeleitet oder abgelassen werden
kann.
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Der
Aufnahmerahmen 6' weist
zwei nutförmige
Aussparungen 22 auf. Diese Aussparung 22 dient zur
Aufnahme der beiden Befestigungselemente 14''. Werden
die Befestigungselemente 14'' mit dem Fluid beaufschlagt,
werden sie nach der Expansion durch das Fluid durch einen Form-
und Kraftschluss in der Aussparung 22 festgelegt, die Konsole 2' ist an dem Aufnahmerahmen 6' befestigt.
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- 2,
2'
- Konsole
- 4,
4', 4''
- Befestigungssystem
- 6,
6'
- Aufnahmerahmen
- 8,
8'
- Halteelement
- 10,
10'
- Halteelement
- 12,
12'
- Innenraum
- 14,
14', 14''
- Befestigungselement
- 16,
16'
- Fluidleitung
- 18
- Pumpe
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Versorgungsleitung
- 22
- Aussparung