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Die
Erfindung betrifft eine mechanische Absorptionsvorrichtung zum Einbau
zwischen zwei Bauteilen, insbesondere zwischen der Primär- oder Sekundärstruktur
und einer Inneneinrichtung eines Flugzeugs, vorzugsweise einer Überkopfgepäckablage,
unter Verwendung einer an dem einen Bauteil abgestützten Energieabsorberplatte
und einem an dem anderen Bauteil abgestützten Aufhängungsteil mit einem als Stift
ausgebildeten Eingriffsteil, das in eine Öffnung in der Energieabsorberplatte
eingreift und an dieser abgestützt
ist, wobei die Energieabsorberplatte mittels des Stiftes des Aufhängungsteils durch
eine Relativbewegung der Energieabsorberplatte und des Aufhängungsteils
zueinander unter Energieabsorption aufschlitzbar ausgeführt ist,
und wobei das Aufhängungsteil
als Zugstange ausgebildet ist, die ein Befestigungselement in einem
von dem Stift vorgegebenen Abstand zur Einleitung einer die Relativbewegung
einleitenden Kraft aufweist.
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Eine
Absorptionsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der
DE 199 26 085 A1 beschrieben,
die zur Vermeidung oder Verminderung von Personenschäden bei
Notlandungen von Flugzeugen vorgesehen ist. Insbesondere erfolgt
eine Anwendung an Pilotensitzen, bei denen neben einer ausreichenden
Energieabsorption bei Notlandungen auch eine vertikale Verstellung
des Sitzes zu berücksichtigen
ist, so dass die Absorptionsvorrichtung an die gegebenen Platzverhältnisse
anpassbar sein muss. Bei dieser bekannten Einrichtung greift das
als Zerreißstift
vorgesehene Eingriffsteil in eine in der Absorberplatte vorgesehene Öffnung ein,
die kreisförmig
und in Aufschlitzrichtung V-förmig
ausgebildet ist. Praktisch handelt es sich hierbei um eine Bohrung
mit zusätzlicher
Kerbe, die die Anfangskraft bei einem Zerreißvorgang reduzieren soll. Diese
Kerbe ist fertigungstechnisch aufwendig herzustellen, wenn enge Toleranzen
vorgegeben sind. Weiterhin kann nach einem Crash ein Zurückfedern
der Bauteile infolge der in ihnen gespeicherten elastischen Energie
nicht aufgefangen werden. Zudem ist die Absorberplatte gegenüber dem
zu schützenden
Bauteil als ein externes Bauelement anzusehen.
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Aus
der
DE 10 2004
042 080 A1 ist ein Halter bzw. ein Befestigungselement
für Flugzeuge
bekannt, insbesondere für
eine Inneneinrichtung in einem Flugzeug. Der Halter, der zwischen
einer Primärstruktur
des Flugzeugs und der Inneneinrichtung angebracht wird und eine
sichere Befestigung auch unter starker mechanischer Belastung gestatten
soll, umfasst einen Energieabsorber. Dieser ist zumindest teilweise
in einem Gehäuse
angeordnet, welches eine Gehäuseinnenfläche aufweist.
Eine Absorption von Beschleunigungsenergie erfolgt durch elastische oder
plastische Verformung des Energieabsorbers oder durch Reibung des
Energieabsorbers an der Gehäuseinnenfläche. Wie
aus
1 zu ersehen ist, kann es sich bei der Inneneinrichtung
um eine oder mehrere Überkopfgepäckablagen
1 handeln,
welche über
den Sitzen
2 einer in der Mitte des Fluggastbereiches
4 einer
Flugzeugkabine
5 – und
damit auch über
den Köpfen
von Passagieren
3 – angeordnet sind.
Diese Überkopfgepäckablagen
1 sind über zeichnerisch
nicht dargestellte Linaerführungen
mit der Primärstruktur
6 des
Flugzeuges mechanisch verbunden. Die perspektivische Teildarstellung
der Überkopfgepäckablage
1 aus
1 zeigt
auch ein Haltesystem
7, welches aus vier, jeweils einen
beschriebenen Energieabsorber aufweisenden Halter
8 und
9 besteht,
sowie deren Anordnung an der Überkopfgepäckablage
1.
Das Haltesystem funktioniert nach mehreren Richtungen. Beispielsweise
kann sowohl beim Auszug eines Energieabsorbers aus seinem zugehörigen Haltergehäuse als
auch bei seinem Einzug Energie absorbiert werden. Dies ist insbesondere
bei einem so genannten Rebound, bei dem es sich um ein Zurückfedern
der Überkopfgepäckablage handelt,
notwendig, wobei das bekannte Haltesystem auch für mehrfache Crashimpulse einschließlich Rebound
ausgelegt ist. Auch diese bekannten Halter benötigen jeweils ein externes
Energieabsorptionselement, welches gegenüber dem zu schützenden Bauteil
speziell bereitgestellt werden muss.
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In
der
GB 905 836 A sind
Verbesserungen einer Schockabsorptionseinrichtung beschrieben, welche
zwei parallel zueinander, jeweils zwischen einer von zwei äußeren Gehäuseplatten
und einer gemeinsamen inneren Gehäuseplatte angeordnete Reißbleche
aufweist. Die Gehäuseplatten
besitzen Führungsschlitze,
wobei in dem Führungsschlitz
der mittleren Gehäuseplatte
ein bewegliches längliches
Aufreißelement
geführt
ist. Das Aufreißelement
weist an seinem oberen Ende zwei gegensätzliche wellenförmige Enden
auf, die in die Führungsschlitze
der äußeren Gehäuseplatten
eingreifen und die Reißbleche bei
einer Relativbewegung des Aufreißelements zu den Gehäuseblechen
unter Energieabsorption aufschlitzen. Zusätzliche Führungsschienen, die mit einer
Gehäuseplatte
eine mechanische feste Einheit bilden, sind nicht vorgesehen.
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Aus
der
EP 0 658 644 A2 ist
u. a. eine Überkopf-Gepäckablage
mit zwei ebenen, im wesentlichen trapezförmigen Endwänden, einer im Inneren des
Behälters
nachträglich
angebrachten Zwischenwand bzw. Versteifungs- oder Teilungsrippen
und einem eine Ummulde bildenden monolithischen Bauteil bekannt,
wobei in jeder der Endwände
nahe einem oberen Eckpunkt eine einer Aufhängung dienende Bohrung vorgesehen
ist. Das monolithische Bauteil kann im Bereich der Bohrungen in
den Endwänden mit
mehreren zusätzlich
Lagen von Carbon-Laminaten,
Carbon–Prepregs,
Glasfaser-Laminaten oder Glasfaser-Prepregs verstärkt sein.
Diese Verstärkungen
sind unter dem Gesichtspunkt einer „starren" Fixierung der Bauteile zueinander zu
sehen, die sich während
ihres Lebenszyklusses gerade nicht relativ zueinander bewegen sollen.
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Aus
der
DE 10 2004
053 140 A1 ist ein Gepäckfach
bekannt, insbesondere ein absenkbares Gepäckfach, bei dem eine so genannte
Schütte
eine Kombination aus Gehäuse
und Klappe bildet. Diese Bauteile werden häufig als Verbundwerkstoffe
aus GFK (glasfaserverstärkter
Kunststoff) oder CFK (kohlenfaserverstärkter Kunststoff) als Decklagen
und einem Wabenkern aus Aramidfasern in Leichtbauweise hergestellt.
Eine Verwendung der bekannten Bauteile als Absorberplatten von Absorptionseinrichtungen
ist nicht vorgesehen.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Absorptionseinrichtung
zum Einbau zwischen zwei Bauteilen zu schaffen, bei der ein dem
zu schützenden
Bauteil angehörendes
Energieabsorptionsmaterial verwendet wird, welches eine im Vergleich
erhöhte
Energieabsorption gewährleistet
und einem Aufreißen
der Energieabsorberplatte in Richtung ihrer Dicke entgegenwirkt.
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Die
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen, mechanischen Absorptionsvorrichtung
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Zugstange in zwei parallel angeordneten mit der Wand in
mechanisch fester Verbindung stehenden Führungsschienen verschiebbar
gelagert ist, dass die Absorptionsvorrichtung in der Wand einer
Inneneinrichtung an einer vorgegebenen Stelle derart integriert
angeordnet ist, dass die Energieabsorberplatte in Form von Energie
absorbierendem Material an einer vorgegebenen Stelle in die Wand
der Inneneinrichtung einlaminiert ist und mit der Wand eine mechanisch
feste Einheit bildet, und dass die Energieabsorberplatte in Richtung
ihrer Dicke und senkrecht zur vorgesehenen Aufschlitzrichtung zur
verbesserten Energieaufnahme mit einem festen Nähgarnfaden vernäht ist.
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Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei der Anwendung an Inneneinrichtungen,
deren Wände
aus faserverstärkten
Kunststoffen bestehen, diese Wände
selbst als Energie absorbierende Materialien verwendet werden können. Es
ergibt sich vorteilhafterweise die Möglichkeit, direkt an einer
vorgegebenen Stelle des Bolzendurchzugs einer derartigen Wand besonders
optimiertes Material bereits während
der Fertigung der Inneneinrichtung anzubringen. Als Material kommt
in vorteilhafter Weise vernähtes
CFK-Gewebe infrage, welches eine erhöhte Energieabsorption gewährleistet
und einem Aufreißen
der Energieabsorberplatte in Richtung ihrer Dicke entgegenwirkt.
Von besonderem Vorteil ist, dass durch eine Anbringung der Absorptionsvorrichtungen an
vorgegebenen Flächen
von Inneneinrichtungen einer Flugzeugkabine oder eines Flugzeugfrachtraumes
die Befestigungselemente der Inneneinrichtungen bei Auftritt eines
Crashfalls nur bis zu einer vorher definierten Kraft belastet werden
und somit ein Lösen
dieser Einrichtungen von ihren Befestigungspunkten vermieden wird.
Dieses gilt zum Beispiel auch für Überkopfgepäckablagen
(sog. Hatracks), bei denen durch eine gezielte Anordnung von Absorptionsvorrichtungen
im Falle eines Crashs ein Lösen
der Überkopfgepäckablagen
von der Primärstruktur
des Flugzeuges verhindert wird, somit die Passagiere von Verletzungen
verschont werden bzw. ein Überlebensraum
für die
Passagiere zur Verfügung
gestellt wird.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch eine Flugzeugkabine sowie eine perspektivische
Darstellung einer Überkopfgepäckablage
mit Haltern nach dem Stand der Technik;
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2 eine
Draufsicht einer in der Wand einer Inneneinrichtung integrierten
Absorptionsvorrichtung;
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3 eine
Gesamtansicht einer Absorptionsvorrichtung, die in eine Wand einer
Inneneinrichtung integriert ist, in Vorder- und geschnittener Seitenansicht;
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4 eine
in der Wand einer Inneneinrichtung integrierte Energieabsorberplatte
in Vorderansicht und in einer vergrößerten Schnitt-Draufsicht gemäß der Schnittlinie
A-A; und
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5 eine
schematische Schnittdarstellung einer Energieabsorberplatte und
eines Stiftes in Form eines Zerreißbolzens während eines Aufreißvorgangs
der Energieabsorberplatte.
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In 2 ist
eine mechanische Absorptionsvorrichtung 10 gezeigt, die
in einer Wand 11 einer nicht dargestellten Inneneinrichtung
einer Flugzeugkabine oder eines Flugzeugfrachtraumes integriert ist,
beispielsweise in einer Überkopfgepäckablage 1 in
der Flugzeugkabine 5. Die Absorptionsvorrichtung weist
eine sich in Ruhestellung befindliche Zugstange 12 mit
einem am oberen Ende vorgesehenen Befestigungselement auf, welches
in Form einer Lasche 13 mit zwei Bohrungen 14 ausgebildet
ist. Die Bohrungen 14 dienen zur Aufnahme von beispielsweise mit
der Primär-
oder Sekundärstruktur
des Flugzeuges verbundenen Bolzen zwecks Einleitung einer eine Relativbewegung
zwischen der Zugstange 12 und der Wand 11 in Richtung
des dargestellten Pfeils bewirkenden Kraft. Die Zugstange 12 von
vorzugsweise rechteckigem Querschnitt weist zwei parallele Führungsflächen 15 auf,
die zur Führung
der Zugstange 12 mit zwei Führungsschienen 16 und 17 eines
Linearführungssystems
zusammenwirken. Die Führungsschienen 16 und 17 sind
mit der Wand 11 mechanisch fest verbunden, beispielsweise
mit Hilfe von dargestellten, aber nicht näher bezeichneten Gewindeschrauben.
Darüber
hinaus ist die Zugstange 12 in einem Linearfreilauf 18 verschiebbar
angeordnet, der an den Enden der dem Befestigungselement 13 benachbarten
Führungsschienen 16 und 17 positioniert
(und Gegenstand einer getrennten Patentanmeldung) ist.
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Die
Zugstange 12 weist an seinem unteren, d. h. dem Befestigungselement 13 entgegen
gesetzten Ende, einen die Zugstange 12 durchsetzenden festsitzenden
Stift 19 auf. Wie besonders gut der geschnittenen Seitenansicht
von 3, in der die dort dargestellte Absorptionsvorrichtung
ebenfalls mit 10 und die Wand beispielsweise einer Überkopfgepäckablage
ebenfalls mit 11 bezeichnet sind, zu entnehmen ist, ragt
der Stift 19 über
die Rückseite
der Zugstange 12 mit einer vorgegebenen Länge hinaus.
Die Länge
des Stiftes 19 ist derart gewählt, dass er in eine Öffnung 20 einer
Energieabsorberplatte 21 eingreift und diese Absorberplatte 21 durchsetzt.
Somit wird bei einer Relativbewegung zwischen der Zugstange 12 und
der Wand 11 bzw. der Energieabsorberplatte 21 – und damit
bei einem Zerreißvorgang durch
den Stift 19 – in
der Absorberplatte 21 eine Energieabsorption ermöglicht,
wenn eine die Relativbewegung auslösende Kraft an dem Befestigungselement 13 der
Zugstange 12 angreift.
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Die
beispielsweise aus einem Faserverbundwerkstoff, z. B. aus kohlefaserverstärkten oder
glasfaserverstärkten
Kunststoffe, hergestellte, vorzugsweise rechteckförmige Energieabsorberplatte 21 mit einer
Dicke D von beispielsweise etwa 1 bis 4 mm ist an einer vorgegebenen Stelle
in die Wand 11 der Inneneinrichtung derart integriert,
dass die Energieabsorberplatte 21 und die Wand 11 eine
mechanisch feste Einheit bilden, wie dieses beispielsweise in 4 dargestellt
ist. Diese Figur zeigt eine Wand 11 in Sandwichbauweise
mit einer Wabe 22, mit Decklagen 23 und mit einer
Energieabsorberplatte 21 von vorzugsweise rechteckiger
Form und Querschnitt, die in Form von Energie absorbierenden Materialien in
die Energieabsorberplatte 11 einlaminiert ist, beispielsweise
während
der Fertigung der Wand 11. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, die Energieabsorberplatte 11 in einer sich
an einer vorgegebenen Stelle der Wand 11 befindlichen Öffnung anzuordnen
und mit der Umrandung der Öffnung
mechanisch fest zu verbinden. Auch kann die Energieabsorberplatte 21 als
ein integrierter Teilbereich einer aus faserverstärktem Kunststoff
bestehenden Wand 11 einer Inneneinrichtung derart definiert
sein, dass bei Einleitung einer die Relativbewegung bewirkenden Kraft
die Wand 11 selbst als ein Energie absorbierendes Material
dient.
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Aus 4 ist
eine die Energieabsorberplatte 21 durchsetzende Öffnung 20 in
Form einer Bohrung ersichtlich, die einen Rezess 20a mit
vorgegebenen Durchmesser und vorgegebener Rezesstiefe aufweist.
In diese Bohrung 20 greift der Stift 19 der Zugstange 12 ein,
wie dieses in 3 dargestellt ist. Weiterhin
ist aus 4 ersichtlich, dass die Energieabsorberplatte 21 eine
gegenüber
der Stärke
der Wand 11 verminderte Dicke aufweist. Eine Stirnseite 24 der
Energieabsorberplatte 21 ist mit einer Stirnseite 25 der
Wand 11 derart fluchtend angeordnet, dass auf der gegenüberliegenden
Stirnseite 26 der Wand 11 eine Vertiefung 27 zur
integrierten Aufnahme der Zugstange 12, des Stiftes 19 und
der Führungsschienen 16 und 17 des
Linearführungssystems
vorhanden ist. Diese Vertiefung 27 weist vorzugsweise eine Rechteckform
entsprechend der Form der Energieabsorberplatte 21 auf.
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In 5 ist
ein Schnittbild einer Energieabsorberplatte 21 mit einer
Dicke D während
eines durch einen als Stift 19 wirkenden Zerreißbolzen
bewirkten Aufreißvorganges
dargestellt, wobei die Aufreißrichtung
durch den Pfeil 28 vorgeben ist. Zur Durchführung des
Vorganges erfolgt eine Krafteinleitung an dem vorzugsweise mit der
Primärstruktur 6 des
Flugzeuges verbundenen Befestigungselement 13 in Richtung
des in den 2 und 3 dargestellten
Pfeils und somit eine Relativbewegung zwischen der Zugstange 12 zusammen
mit ihrem fest verbundenen Zerreißbolzen 19 gegenüber der
Energieabsorberplatte 21 derart, dass der Zerreißbolzen in
Plattenebene durch die Energieabsorberplatte 21 gerissen
wird und ein etwa länglicher
Schlitz in der Energieabsorberplatte 21 entsteht, um Energie
umzuwandeln und die Zerreißkraft
zu begrenzen. Hierbei ist ein die Struktur der Absorberplatte 21 aufspaltender Schmutzkeil
mit 30 bezeichnet. Um eine erhöhte Energieabsorption zu gewährleisten
und um einem Aufreißen
der Energieabsorberplatte 21 in Richtung ihrer Dicke D
entgegenzuwirken, ist die Energieabsorberplatte 21 in Richtung
ihrer Dicke D und senkrecht zur vorgesehenen Aufreißrichtung
gemäß Pfeil 28 mit
einem festen Nähgarnfaden 29 vernäht, vorzugsweise
mit Aramid. Es entsteht ein besonders optimiertes Material während der
Fertigung, wobei als Material in vorteilhafter Weise vernähtes CFK-Gewebe
infrage kommt. Bei einem CFK-Laminat
wird beispielsweise eine Erhöhung
der Härte/Zähigkeit um
ca. 20% erreicht. Die spezielle Energieabsorption, welche das Verhältnis von
absorbierter Energie zum Zerstörungsmaß der Energieabsorberplatte 21 wiedergibt,
wird ebenfalls um ca. 20% gesteigert. Von besonderem Vorteil ist,
dass durch die dreidimensionale Verstärkung die Anzahl und Größe von Rissen, die
quer zur Aufreißrichtung
des länglichen
Schlitzes verlaufen, reduziert werden. Weiterhin werden entstehende
Bruchstücke
durch den Nähgarnfaden 29 in
der Nahe des entstehenden Schlitzes gehalten, wodurch das Risiko
einer Blockade durch die Bruchstücke
innerhalb der mechanischen Absorptionsvorrichtung 10 verringert
wird.
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Die
erfindungsgemäße Absorptionseinrichtung
ist vorzugsweise zur Energie absorbierenden, d. h. zur Kraft begrenzenden
Lagerung von Überkopfgepäckablagefächern (1)
in Flugzeugkabinen 5 verwendbar, wie dieses in 1 dargestellt
ist.
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- 1
- Überkopfgepäckablage
(Hatrack)
- 2
- Passagiersitze
- 3
- Passagiere
- 4
- Fluggastbereich
- 5
- Flugzeugkabine
- 6
- Primärstruktur
des Flugzeuges
- 7
- Haltesystem
- 8
- Halter
mit Energieabsorber
- 9
- Halter
mit Energieabsorber
- 10
- Mechanische
Absorptionsvorrichtung
- 11
- Wand
einer Flugzeuginneneinrichtung
- 12
- Zugstange
(Aufhängungsteil)
- 13
- Befestigungselement/Lasche
- 14
- Bohrungen
der Lasche 13
- 15
- Führungsflächen der
Zugstange 12
- 16
- Führungsschiene
eines Linearführungssystems
- 17
- Führungsschiene
eines Linearführungssystems
- 18
- Linearfreilauf
- 19
- Stift
der Zugstange 12
- 20
- Öffnung/Bohrung
der Energieabsorberplatte 21 (mit Rezess 20a)
- 21
- Energieabsorberplatte
(mit einer Dicke D)
- 22
- Wabe
(als Wand 11)
- 23
- Decklagen
der Wabe 22
- 24
- Stirnseite
der Energieabsorberplatte 21
- 25
- erste
Stirnseite der Wand 11
- 26
- zweite
Stirnseite der Wand 11
- 27
- Vertiefung
der Energieabsorberplatte 21
- 28
- Pfeil
für Aufreißrichtung
- 29
- Nähgarn/Nähgarnfaden
- 30
- Schmutzkeil