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Die Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zum Befestigen eines Gegenstandes in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Flugzeug.
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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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Aus
EP 1 128 072 A1 ist ein fluidischer Stellantrieb für die translatorische Stellbewegung zweier Strukturteile relativ zueinander bekannt. Oberhalb der Stoßkanten der beiden zu bewegenden Strukturteile ist ein mit einem Druckmittel gefülltes Gehäuse angeordnet, das die beiden Strukturteile miteinander verbindet und die Strukturteile durch Druckänderung in seinem Inneren relativ zueinander bewegt. Zum Befestigen eines Gegenstandes in einem Fahrzeug ist dieser Stellantrieb weder vorgesehen noch geeignet.
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Aus
WO 2003/ 054 329 A1 ist ein Druckstab zur Aufnahme von Druckkräften an pneumatischen Bauteilen bekannt. Zur Befestigung an dem pneumatischen Bauteil weist der Druckstab eine Ausnehmung auf, die an einer Außenseite des Druckstabs einen flaschenhalsartigen verjüngten Schlitz bildet. An dem pneumatischen Bauteil ist außenseitig eine Tasche ausgebildet, die über den Schlitz in die Ausnehmung des Druckstabs eingeführt ist. Mittels eines in die Tasche des pneumatischen Bauteils eingeführten Klemmelements wird das pneumatische Bauteil in der Ausnehmung des Druckstabs mechanisch verklemmt und festgelegt.
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Aus
WO 99/ 61 313 A1 ist ein adaptiver pneumatischer Flügel für flügelfluggeräte bekannt. In dem Flügel sind mit Druckluft beaufschlagbare Module angeordnet, wobei die Flügelform durch die Druckbeaufschlagung der Module geändert werden kann.
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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 mit dem Fahrzeug verbindet und so 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 zunächst 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 Befestigungselemente 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 Gegenstände 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, dargestellt. 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 sich 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 hakenartigen file ergeben.
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Auch an dem Aufnahmerahmen 6 sind Halteelemente 10 und 10’ angeordnet. Diese Halteelemente 10 und 10’ sind ebenfalls als Profile ausgebildet, die am Aufnahmerahmen 6 festgelegt sind und sich an diesem 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, bevozugt 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’ verklemmt 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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Bezugszeichenliste
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- 2, 2’
- Konsole, Gegenstand
- 4, 4’, 4’’
- Befestigungssystem
- 6, 6’
- Aufnahmerahmen
- 8, 8’
- Halteelement
- 10, 10’
- Halteelement
- 12, 12’
- Innenraum
- 14, 14’, 14’’
- Befestigungselement
- 14a, 14’a
- expandiertes Befestigungselement
- 16, 16’
- Versorgungsleitung, Fluidleitung
- 18
- Pumpe
- 19
- Rückschlagventil
- 20
- Versorgungsleitung
- 22
- Aussparung