DE102008007421A1

DE102008007421A1 - Verriegelungseinrichtung

Info

Publication number: DE102008007421A1
Application number: DE102008007421A
Authority: DE
Inventors: Alexander Eck
Original assignee: Wittenstein SE
Current assignee: Wittenstein SE
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-13
Also published as: WO2009094978A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung (04, 45) zur Fixierung eines Frachtstücks (02, 46) im Laderaum (03) eines Flugzeugs (01), wobei die Verriegelungseinrichtung (04, 45) ein Riegelelement (08, 47) aufweist, das zur Fixierung am Frachtstück (02, 46), insbesondere in einer Fixierausnehmung (09), zum Eingriff kommt, und wobei das Riegelelement (08, 47) zwischen einer Verriegelungsstellung, in der das Riegelelement (08, 47) fixierend zum Eingriff kommt, und einer Nichteingriffsstellung, in der das Riegelelement (08, 47) nicht zum Eingriff kommt, verstellbar ist und wobei das Riegelelement (08, 47) von einer mechanischen Vorspanneinrichtung (15, 55) in der Verriegelungsstellung vorgespannt wird und wobei bei Überschreiten einer definierten Lastschwelle, mit der das Riegelelement (08, 47) belastet wird, die Verriegelungseinrichtung (04, 45) automatisch ausgelöst wird und das Riegelelement (08, 47) selbsttätig in die Nichteingriffsstellung übergeht, wobei das Riegelelement (08, 47) entlang eines ersten Stellwegabschnitts (27) zwischen der Verriegelungsstellung (29) und einer Auslösestellung (30) und daran anschließend entlang eines zweiten Stellwegabschnitts (28) zwischen der Auslösestellung (30) und der Nichteingriffsstellung (33) verstellbar ist, wobei das Riegelelement (08, 47) entlang des ersten Stellwegabschnitts (27) fixierend am Frachtstück (02, 46) zum Eingriff kommt und wobei das Riegelelement (08, 47) entlang des zweiten Stellwegabschnitts (28) außer ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung zur Fixierung eines Frachtstücks im Laderaum eines Flugzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Verriegelungseinrichtungen finden Verwendung, um Frachtstücke im Laderaum eines Flugzeugs zu fixieren. Das Frachtstück, das beispielsweise auf einer Palette geladen ist, wird zum Lufttransport im Laderaum des Flugzeugs positioniert und anschließend mit einer oder mehreren Verriegelungseinrichtungen in der gewünschten Position fixiert. Zur Fixierung des Frachtstücks ist an der Verriegelungseinrichtung ein Riegelelement vorhanden, das zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Nichteingriffsstellung verstellbar ist. In der Verriegelungsstellung des Riegelelements kommt dieses in einer Fixierausnehmung, beispielsweise in einer Ausnehmung oder Vertiefung einer Palette, fixierend zum Eingriff. In der Nichteingriffsstellung dagegen kommt das Riegelelement nicht in der Fixierausnehmung zum Eingriff, so dass das Frachtstück wiederum im Frachtraum bewegt werden kann.
Gattungsgemäße Verriegelungseinrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht nur zur Fixierung des Frachtstücks im Laderaum geeignet sind, sondern auch den Abwurf des Frachtstücks während des Flugs aus einer Ladeluke des Flugzeugs ermöglichen. Bei diesem Abwurf der Frachtstücke werden an den Frachtstücken üblicherweise Landefallschirme befestigt. Während des eigentlichen Abwurfs des Frachtstücks wird der Landefallschirm aus der Ladeluke ausgebracht und durch den Flugwind entfaltet. Sobald der Landefallschirm sich ausreichend durch den Flugwind entfaltet hat, wird eine Zugkraft über ein Zugseil auf das Frachtstück übertragen, die das Frachtstück aus dem Laderaum durch die geöffnete Ladeluke zieht.
Von großer Bedeutung für das problemlose Abwerfen der Frachtstücke mit Landefallschirmen ist es, dass sich die Landefallschirme vor dem Lösen des Frachtstücks aus dem Laderaum ausreichend entfalten. Ansonsten besteht die Gefahr, dass der Fallschirm bei noch nicht ausreichend entfaltetem Landefallschirm aus der Ladeluke heraus fällt, zu Boden stürzt und dadurch das ordnungsgemäße Entfalten des Landefallschirms unmöglich macht. Um dies zu gewährleisten, ist bei gattungsgemäßen Verriegelungseinrichtungen eine mechanische Vorspanneinrichtung vorgesehen, mit der das Riegelelement in der Verriegelungsstellung vorgespannt wird. Erst bei Überschreiten einer durch die Vorspannkraft der Vorspanneinrichtung definierten Lastschwelle, mit der das Riegelelement belastet wird, löst die Verriegelungseinrichtung dann automatisch aus, so dass das Riegelelement selbsttätig in die Nichteingriffsstellung übergeht und das damit freigegebene Frachtstück den Laderaum des Flugzeugs durch die Ladeluke verlassen kann. Durch die von der Vorspanneinrichtung definierte Lastschwelle wird also gewährleistet, dass das Frachtstück den Laderaum erst verlassen kann, wenn auf dem Zugseil zwischen Frachtstück und Landefallschirm ein ausreichender Zug vorhanden ist und somit der Landefallschirm den gewünschten Entfaltungsgrad bereits überschritten hat.
Bei der Fixierung eines Frachtstücks im Laderaum kommen üblicherweise mehrere Verriegelungseinrichtungen zur Fixierung in Eingriff, so dass sich die Gesamtlastschwelle, die bis zum Auslösen des Frachtstücks überschritten werden muss, aus der Addition der von den verschiedenen Verriegelungseinrichtungen aufgebrachten Fixierkräfte ergibt. Diese additive Fixierkraft führt zu einem Problem, das in Fachkreisen als unerwünschter „Reißverschlusseffekt" bezeichnet wird. Aufgrund des für den Beladevorgang notwendigen Spiels zwischen dem Riegelelement der einzelnen Verriegelungseinrichtungen und den jeweils gegenüberliegenden Fixierausnehmungen, kann es bei diesem Reißverschlusseffekt dazu kommen, dass nicht alle Verriegelungseinrichtungen ihre Fixierkraft gleichmäßig in einer vordefinierten Stellung aufbringen. So kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Riegelelement bereits zu Anfang unmittelbar an der Wandung der Fixierausnehmung anliegt, wohingegen andere Verriegelungseinrichtungen noch mehrere Millimeter Spiel zwischen den Riegelelementen und den Wandungen der Fixierausnehmungen aufweisen. Wird nun vom Zugseil des Landefallschirms Zug auf das Frachtstück aufgebracht, so kann eine relativ geringe Last, die weit unter der gewünschten Gesamtlastschwelle zur Auslösung des Frachtstücks liegt, bereits ausreichen, um die einzelnen Verriegelungseinrichtungen nacheinander auszulösen. Im Ergebnis ergibt sich dann nicht die gewünschte Addition der mehreren Fixierkräfte und das Frachtstück wird bereits bei einem Entfaltungsgrad des Landefallschirms aus dem Laderaum herausgezogen, der weit unter dem für den ordnungsgemäßen Abwurf notwendigen Entfaltungsgrad liegt.
Zur Lösung dieses Problems ist aus der US 4,379,535 eine Verriegelungseinrichtung bekannt, bei der die verschiedenen Verriegelungseinrichtungen zur Fixierung eines Frachtstücks mittels einer hydraulischen Einstellvorrichtung nach dem Eingriff der Riegelelemente in die Fixierausnehmungen verstellt werden können. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass nach der Betätigung der hydraulischen Verstelleinrichtungen alle Riegelelemente formschlüssig an der Wandung der Fixierausnehmung anliegen und somit beim Abwurf des Frachtstücks die gewünschte Gesamtlastschwelle durch Addition der Lastschwellen der einzelnen Vorspanneinrichtungen erreicht wird. Nachteilig an dieser Verriegelungseinrichtung ist jedoch der aufwendige Aufbau, der für die Realisierung der hydraulischen Verstelleinrichtung notwendig ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue Verriegelungseinrichtung vorzuschlagen, die einen sicheren Abwurf von Frachtstücken aus dem Laderaum eines Flugzeugs bei einfachem Aufbau der Verriegelungseinrichtung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Verriegelungseinrichtung nach der Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung ist zunächst einmal dadurch charakterisiert, dass das Riegelelement entlang eines ersten Stellwegabschnitts zwischen der Verriegelungsstellung und einer Auslösestellung und daran anschließend entlang eines zweiten Stellwegabschnitts zwischen der Auslösestellung und der Nichteingriffsstellung verstellbar ist. Weitere Stellwegabschnitte können selbstverständlich Bestandteil des Gesamtstellwegs zwischen Verriegelungsstellung und Auslösestellung sein. Der erste Stellwegabschnitt wird gerade dadurch gekennzeichnet, dass er vor der Auslösestellung vom Riegelelement durchlaufen wird, wohingegen sich der zweite Stellwegabschnitt dann unmittelbar nach Durchlaufen der Auslösestellung anschließt. Entlang des ersten Stellwegabschnitts befindet sich das Riegelelement in der Fixiereinrichtung fixierend im Eingriff und bringt damit die für die Fixierung des Frachtstücks notwendige Fixierkraft auf. Bei Erreichen der Auslösestellung und im Ergebnis somit weggesteuert, wird die Verriegelungseinrichtung automatisch ausgelöst und das Riegelelement wird außer Eingriff gebracht, so dass das Frachtstück freigegeben ist und den Laderaum des Flugzeugs verlassen kann.
Kerngedanke der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung ist es, dass die Vorspanneinrichtung entlang des ersten Stellwegabschnitts bis zur Auslösestellung eine Vorspannkraft mit einem der vordefinierten Lastschwelle entsprechenden, im Wesentlichen konstanten Kraftverlauf aufbringt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die vom Riegelelement aufgebrachte Fixierkraft entlang des ersten Stellwegabschnitts bis zum Erreichen der weggesteuerten Auslösestellung ein im Wesentlichen gleich bleibendes Niveau hat. Konstanter Kraftverlauf im Sinne der Erfindung bedeutet dabei selbstverständlich nicht, dass sich die Fixierkraft überhaupt nicht entlang des ersten Stellwegabschnitts ändert. Vielmehr wird auch ein Fixierkraftverlauf innerhalb eines engen Toleranzbands von beispielsweise +/–10% gegenüber einem vorgegebenen Mittelwert als konstanter Kraftverlauf im Sinne der Erfindung angesehen. Durch die konstante Aufbringung der Fixierkraft entlang des ersten Stellwegabschnitts bis zum Erreichen der Auslösestellung wird erreicht, dass nicht einzelne Verriegelungseinrichtungen bereits ausgelöst werden, während andere Verriegelungseinrichtungen aufgrund des Spiels zwischen Riegelelement und Fixierausnehmung noch überhaupt keine Last tragen. Durch entsprechende Abstimmung der Länge des ersten Stellwegabschnitts kann vielmehr erreicht werden, dass nach Durchlaufen des ersten Stellwegabschnitts an der Verriegelungseinrichtung, die zu allererst Last übertragend am Frachtstück zum Eingriff kommt, das Spiel zwischen Riegelelementen und Fixierausnehmungen an allen Verriegelungseinrichtungen durchlaufen ist, so dass sich im Ergebnis dann vor dem Auslösen der ersten Verriegelungseinrichtung die gewünschte Gesamtaddition aller von den einzelnen Verriegelungseinrichtungen aufgebrachten Fixierkräfte ergibt und die notwendige Gesamtlast bis zum Auslösen des Frachtstücks erreicht wird.
Mit welchen Maschinenelementen die Vorspanneinrichtung der Verriegelungseinrichtung realisiert wird, ist grundsätzlich beliebig. Besonders einfach und kostengünstig kann die notwendige Spannkraft mit einer vorgespannten Spannfeder aufgebracht werden. Derartige Spannfedern weisen ihrer üblichen Charakteristik nach jedoch eine ansteigende Federkraftkennlinie auf, so dass im Ergebnis ohne weitere Maßnahmen die von der Spannfeder aufgebrachte resultierende Fixierkraft entlang des ersten Stellwegabschnitts ansteigen würde. Um trotz dieser ansteigenden Lastcharakteristik Spannfedern für die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung nutzen zu können, kann zwischen der Spannfeder und dem Riegelelement ein Übersetzungsgetriebe vorgesehen werden, dessen Kraftübersetzungscharakteristik bei der Superposition mit der Spannfedercharakteristik einen im Arbeitsbereich entlang des ersten Stellwegabschnitts konstanten Fixierkraftverlauf ergibt.
Gemäß einem Aspekt der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung wird das Riegelelement nach Durchlaufen des ersten Stellwegabschnitts in einer Auslösestellung weggesteuert ausgelöst. Um eine solche weggesteuerte Auslösung des Riegelelements in einfacher Weise zu realisieren, kann das Riegelelement entlang der beiden Stellwegabschnitte in einer Kulissenführung formschlüssig zwangsgeführt werden.
Die Auslösestellung des Riegelelements kann dann insbesondere durch einen Bogen der Kulissenführung definiert werden.
Wie bereits weiter oben erläutert, wird durch die Länge des ersten Stellwegabschnitts, entlang dem vom Riegelelement eine im Wesentlichen konstante Fixierkraft aufgebracht wird, ein Spielausgleich an allen Verriegelungseinrichtungen zur Fixierung eines Frachtstücks während des Abwurfs mittels eines Landefallschirms ermöglicht. Die Länge des ersten Stellwegabschnitts ist somit auf das üblicherweise vorhandene Spiel, das beim Verriegeln der Riegelelemente in den Fixierausnehmungen erforderlich ist, abzustimmen. Umgekehrt wird selbstverständlich ein relativ kurzer erster Stellwegabschnitt gewünscht, da mit der Länge des ersten Stellwegabschnitts der konstruktive Aufwand zur Realisierung eines im Wesentlichen konstanten Kraftverlaufs der Fixierkraft ansteigt. Für den praktischen Betrieb gattungsgemäßer Verriegelungseinrichtungen hat sich deshalb eine Länge des ersten Stellwegabschnitts im Bereich von 6 bis 14 mm, insbesondere eine Länge von 10 mm, als im Hinblick auf das auszugleichende Spiel und im Hinblick auf den Aufwand zur Realisierung des konstanten Kraftverlaufs der Fixierkraft als guter Kompromiss erwiesen.
Die Bauart des Übersetzungsgetriebes zur Übertragung der Vorspannkraft auf das Riegelelement ist grundsätzlich beliebig, solange durch die Superposition der Kraftübersetzungskennlinie des Übersetzungsgetriebes mit der Federkraftkennlinie der Spannfeder ein im Arbeitsbereich entlang des ersten Stellwegs konstanter Kraftverlauf realisiert werden kann. Besonders einfach und kostengünstig kann dies durch Verwendung von Mehrgelenkgetrieben, insbesondere durch Verwendung eines Kniehebelgetriebes, realisiert werden. Derartige Kniehebelgetriebe haben beispielsweise eine hyperbelförmige Kraftübersetzungskennlinie, wobei der Arbeitsbereich des Kniehebelgetriebes sinnvoller Weise so gewählt wird, dass ein Abschnitt der hyperbelförmigen Kraftübersetzungskennlinie mit im Wesentlichen linear abfallender Kraftübersetzung gewählt wird. Diese im Arbeitsbereich im Wesentlichen linear abfallende Kraftübersetzungskennlinie ermöglicht in sehr einfacher Weise eine Kompensation der linear ansteigenden Federkraftlinie, so dass sich im Ergebnis durch die Überlagerung ein im Wesentlichen konstanter Kraftverlauf ergibt.
Um Störungen des Abwurfs des Frachtstücks zu vermeiden und das Wiederbeladen des Flugzeugs zu erleichtern, sollte das Riegelelement nach der automatischen Auslösung in seiner Auslösestellung fixiert bleiben. Dazu kann in der Verriegelungseinrichtung eine Fixiereinrichtung, beispielsweise ein Fanghaken oder Ähnliches, vorgesehen sein, mit der das Riegelelement in seiner Auslösestellung fixiert wird und somit ein Zurückfedern des Riegelelements in die Verriegelungsstellung auch nach Verlassen des Frachtstücks ausgeschlossen ist.
Um die Anzahl von Bauteilen der Verriegelungseinrichtung zu reduzieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fixierung des Riegelelements in der Auslösestellung durch einen Hebel des Mehrgelenkgetriebes, das ja ohnehin mit dem Riegelelement kinematisch verbunden ist, realisiert wird.
Um die Lastschwelle der einzelnen Verriegelungseinrichtungen bis zum Auslösen des Riegelelements und damit die Gesamtlastschwelle bis zum Ausklinken des Frachtstücks aus dem Laderaum des Flugzeugs einstellen zu können, kann an der Verriegelungseinrichtung eine Einstelleinrichtung vorgesehen sein, mit der die Steigung der Federkraftkennlinie der Spannfeder und/oder die Steigung der Kraftübersetzungskennlinie des Übersetzungsgetriebes einstellbar ist. Dadurch kann die am Riegelelement wirksame Fixierkraft im Arbeitsbereich entlang des ersten Stellwegs verändert und somit auf die Anforderungen unterschiedlicher Lastabsetzprozeduren, und insbesondere unterschiedlicher Größen von Landefallschirmen, abgestimmt werden.
Um die Steigung der Federkraftkennlinie einstellen zu können, ist es konstruktiv besonders vorteilhaft, wenn die beiden Lagerpunkte der Spannfeder, zwischen denen die Spannfeder vorgespannt ist, mit der Einstelleinrichtung relativ zueinander in ihrer Lage verändert werden können. Durch diese Lageränderung ist es zum einen möglich, die Krafteinleitungsrichtung der Spannfeder in das Übersetzungsgetriebe zu verändern und damit den wirksamen Kraftanteil, mit dem die Spannfeder effektiv auf das Übersetzungsgetriebe wirkt, einzustellen. Zum anderen kann durch die Lageränderung zwischen den beiden Lagerpunkten der Abstand zwischen den Lagerpunkten und damit die Vorspannkraft der Spannfeder verändert werden.
Um auch ferngesteuert eine Einstellung der Einstelleinrichtung vornehmen zu können, kann die Einstelleinrichtung eine Antriebsspindel mit einem Antriebsmotor umfassen, wobei der zweite Lagerpunkt auf der Antriebsspindel gelagert ist. Durch rotatorischen Antrieb der Antriebsspindel kann dann die Lage des zweiten Lagerpunkts relativ zum ersten Lagerpunkt verändert und damit die gewünschte Einstellung vorgenommen werden.
Soll zur Veränderung der Federkraftkennlinie die Krafteinleitungsrichtung der von der Vorspannfeder auf das Übersetzungsgetriebe aufgebrachten Vorspannkraft einstellbar sein, so ist es besonders vorteilhaft, wenn der zweite Lagerpunkt auf einer Kreislinie relativ zum ersten Lagerpunkt verstellbar ist. Durch den kreislinienförmigen Verlauf des Stellwegs ist gewährleistet, dass sich entlang dieses Stellwegs nicht zusätzlich auch der Abstand zwischen den beiden Lagerpunkten verändert, was zu einem unerwünschten Überlagerungseffekt führen würde.
Alternativ bzw. additiv zur Verstellung der Krafteinleitungsrichtung kann auch der Abstand zwischen den beiden Lagerpunkten veränderbar sein.
In zumindest einer Stellung der beiden Lagerpunkte der Spannfeder sollte die Spannfeder keine Federkraft auf das Übersetzungsgetriebe aufbringen und damit das Riegelelement unbelastet in die Nichteingriffsstellung übergehen. Diese Relativstellung der beiden Lagerpunkte wird dann als Entlastungsstellung bezeichnet und kann zur manuellen bzw. ferngesteuerten Entriegelung der Verriegelungseinrichtung genutzt werden.
Verschiedene Aspekte der Erfindung sind in den Zeichnungen teilweise schematisiert dargestellt und werden nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 ein schematisiert dargestelltes Flugzeug beim Abwurf eines Frachtstücks aus der Luft unter Verwendung eines Landefallschirms;
2 eine Verriegelungseinrichtung zur Fixierung eines Frachtstücks im Laderaum des Flugzeugs gemäß 1 in der Verriegelungsstellung;
3 die Verriegelungseinrichtung gemäß 2 kurz vor Erreichen der Auslösestellung des Riegelelements;
4 die Verriegelungseinrichtung gemäß 2 kurz vor Erreichen der Nichteingriffsstellung des Riegelelements;
5 den Kraftverlauf der von der Verriegelungseinrichtung gemäß 2 am Riegelelement aufgebrachten Fixierkraft entlang des ersten und zweiten Stellwegabschnitts;
6 den Kraftverlauf der am Frachtstück im Flugzeug gemäß 1 von den vier Verriegelungseinrichtungen insgesamt aufgebrachten Fixierkraft;
7 die Verriegelungseinrichtung gemäß 2 nach Verstellung der Federkraftkennlinie mittels einer Einstelleinrichtung;
8 die Verriegelungseinrichtung gemäß 7 nach Einstellung einer zweiten Federkraftkennlinie;
9 die Verriegelungseinrichtung gemäß 7 in ihrer lastfreien Entlastungsstellung;
10 eine schematisiert dargestellte zweite Ausführungsform einer Verriegelungseinrichtung in der Verriegelungsstellung;
11 die Verriegelungseinrichtung gemäß 10 in einer Stellung entlang des ersten Stellwegabschnitts;
12 die Verriegelungseinrichtung gemäß 10 kurz vor Erreichen der Auslösestellung;
13 die Verriegelungseinrichtung gemäß 10 kurz nach Durchlaufen der Auslösestellung;
14 die Verriegelungseinrichtung gemäß 10 in ihrer Nichteingriffsstellung.
1 stellt schematisiert ein Flugzeug 01 beim Abwurf eines Frachtstücks 02 während des Flugs dar. Das Frachtstück 02 befindet sich im Laderaum 03 des Flugzeugs 01 und ist dort mit vier Verriegelungseinrichtungen 04 in X-Richtung, die der Flugrichtung entspricht, fixiert.
Zum Abwurf des Frachtstücks 02 aus der Luft dient ein Landefallschirm 05 der mit dem Frachtstück 02 über eine Zugleine 06 verbunden ist. Sobald der Landefallschirm 05 durch die geöffnete Ladeluke 07 abgeworfen ist, entfaltet er sich und bringt aufgrund des hohen Luftwiderstands eine Zugkraft über die Zugleine 06 auf das Frachtstück 02 auf. Die Verriegelungseinrichtungen 04 greifen jeweils mit Riegelelementen 08 in Fixiereinnehmungen 09 des Frachtstücks 02, beispielsweise einer Luftlandepalette, ein und können eine Fixierkraft mit vordefinierter Lastschwelle aufbringen. Erst wenn die von der Zugleine 06 aufgebrachte Zugkraft eine Gesamtlastschwelle, die der Addition der von den vier Verriegelungseinrichtungen 04 aufgebrachten Einzellastschwellen entspricht, überschreitet, löst sich das Frachtstück 02 und kann vom Landefallschirm 05 entgegen der Flugrichtung aus dem Laderaum 03 durch die geöffnete Ladeluke 07 herausgezogen werden.
2 zeigt die Verriegelungseinrichtung 04 bei Fixierung des Frachtstücks 02 in vergrößerter Darstellung. Das Riegelelement 08 greift in die Fixierausnehmung 09 des Frachtstücks 02 ein, wobei zwischen der Länge des Riegelelements 08 und der Länge der Fixierausnehmung 09 ein wesentliches Spiel besteht, um das ordnungsgemäße Verriegeln der Verriegelungseinrichtung 04 am Frachtstück 02 unter Praxisbedingungen zu ermöglichen. Der mechanische Grundaufbau der Verriegelungseinrichtung 04 wird von zwei parallel zueinander verlaufenden Platten 10 und 11 gebildet, wobei in den Darstellungen gemäß 2 bis 9 die obere Platte 11 zur besseren Erkennbarkeit der innen liegenden Bauteile durchsichtig dargestellt ist. Das Riegelelement 08 ist mit zwei seitlich überstehenden Stehbolzen 12 und 13 in einer in den Platten 10 und 11 eingeschnittenen Kulissenführung 14 längsverschieblich gelagert. Bei Anlage der Stehbolzen 12 und 13 am vorderen Anschlag der Kulissenführung 14 befindet sich das Riegelelement 08, wie in 2 dargestellt, in seiner Verriegelungsstellung und kann das Frachtstück 02 in seiner Frachtposition durch Aufbringung einer Fixierkraft in der Fixierausnehmung 09 fixieren.
Das Riegelelement 08 seinerseits wird von einer Vorspanneinrichtung 15, die aus einer Spannfeder 16 und einem Kniehebelgetriebe 17 besteht, zur Aufbringung der Fixierkraft abgestützt. Das Kniehebelgetriebe 17 besteht aus einem L-förmigen ersten Hebel 18 und einem bogenförmigen zweiten Hebel 19, wobei der Hebel 18 mit seinem einen Ende an den Platten 10 und 11 schwenkbar gelagert ist und der Hebel 19 mit seinem äußeren Ende gelenkig an der Unterseite des Riegelelements 08 angelenkt ist. Die beiden Hebel 18 und 19 sind ihrerseits wiederum gelenkig miteinander verbunden. An dem unteren Ende des einen Arms des L-förmigen Hebels 18 greift die Spannfeder 16 an und drückt das Kniehebelgetriebe 17 in Richtung des Kniehebel-Totpunkts. Die vom Verriegelungselement 08 aufgebrachte Fixierkraft ergibt sich somit durch die Überlagerung der von der Spannfeder 16 aufgebrachten Spannkraft und der durch das Kniehebelgetriebe 17 definierten Kraftübersetzungskennlinie.
Zur Einstellung der von der Spannfeder 16 aufgebrachten Spannkraft ist in den Platten 10 und 11 eine zweite Kulissenführung 20 eingeschnitten. Die Spannfeder 16 ist zwischen den beiden Lagerpunkten 21 und 22 vorgespannt, wobei der untere Lagerpunkt 22 in der Kulissenführung 20 verstellbar gelagert ist. Zur fernsteuerbaren Verstellung des unteren Lagerpunkts 22 ist dieser auf einer Stellmutter 23 befestigt, die durch rotatorischen Antrieb auf einer Antriebsspindel 24 verstellt werden kann. Der rotatorische Antrieb der Antriebsspindel 24 wird dabei durch einen schwenkbar zwischen den Platten 10 und 11 gelagerten Antriebsmotor 25 realisiert.
3 und 4 zeigen die Verriegelungseinrichtung 04 während des Abwurfs des Frachtstücks 02. Wie in 3 dargestellt, wird das Riegelelement 08 durch die von der Zugleine 06 am Frachtstück 02 aufgebrachten Zugkräfte belastet und dadurch in der Kulissenführung 14 entlang eines ersten Stellwegabschnitts 27 aus der in 2 dargestellten Verriegelungsstellung in Richtung der Auslösestellung gedrückt. 3 stellt das Riegelelement 08 kurz vor Erreichen der Auslösestellung, die durch den Bogen der hinteren Kulissenführung 14a definiert ist, dar. Sobald der Stehbolzen 13 den Bogen der Kulissenführung 14a erreicht hat, fällt die vom Kniehebelgetriebe 17 übertragene Fixierkraft schlagartig ab und das Riegelelement 08 geht in die Nichteingriffsstellung über. In 4 ist die Verriegelungseinrichtung 04 kurz vor Erreichen der Nichteingriffsstellung des Riegelelements 08 dargestellt. Beim endgültigen Erreichen der Nichteingriffsstellung des Riegelelements 08 wird noch der Hebel 19 vom Hebel 18 unter dem Druck der Spannfeder 16 soweit nach oben gedrückt, bis die konkave Bogenseite des Hebels 19 das Riegelelement 08 in der Nichteingriffsstellung arretiert. Spätestens in der Nichteingriffsstellung des Riegelelements 08 ist das Frachtstück frei und kann ohne Widerstand der Verriegelungseinrichtung 04 aus dem Frachtraum 03 herausgezogen werden.
5 stellt schematisiert und beispielhaft den Kraftverlauf 26 der vom Riegelelement 08 am Frachtstück 02 aufgebrachten Fixierkraft entlang des ersten Stellwegabschnitts 27 und des zweiten Stellwegabschnitts 28 dar. Zwischen der Verriegelungsstellung 29 und der Auslösestellung 30 verläuft der Fixierkraftverlauf 26 im Wesentlichen konstant zwischen einer oberen Toleranzschwelle 31 und einer unteren Toleranzschwelle 32. Sobald das Riegelelement 08 die Auslösestellung 30 erreicht hat, fällt der Kraftverlauf 26 von diesem einer vordefinierten Lastschwelle entsprechenden Niveau auf den Nullwert ab, der spätestens, gegebenenfalls aber auch früher, bei Erreichen der Nichteingriffsstellung 33 erreicht wird. Das im Wesentlichen konstante Kraftniveau des Kraftverlaufs 26 entlang des ersten Stellwegabschnitts 27 ergibt sich durch die Superposition der Federkraftkennlinie der Spannfeder 16 und der Kraftübersetzungskennlinie des Kniehebelgelenks 17.
6 stellt den Gesamtfixierkraftverlauf 34, der von den vier Verriegelungseinrichtungen 04 in Addition aufgebracht wird, beim Abwurf des Frachtstücks 02 mittels des Landefallschirms 05 schematisiert und beispielhaft dar. Sobald über die Zugleine 06 ein erster Zug auf das Frachtstück 02 aufgebracht wird, wird dieses zunächst soweit angezogen, bis die erste Verriegelungseinrichtung 04 mit seinem Riegelelement 08 spielfrei in der Fixierausnehmung 09 zur Anlage kommt. Zu diesem Zeitpunkt steigt die der Zugkraft in der Zugleine 06 entgegenwirkende Gesamtfixierkraft signifikant in einer ersten Stufe 35 an. Entsprechend der erfindungsgemäßen Charakteristik der Verriegelungseinrichtung 04 verläuft der Gesamtfixierkraftverlauf 34 dann zunächst im Wesentlichen konstant, bis auch an der zweiten Verriegelungseinrichtung das Spiel zwischen Riegelelement 08 und Fixierausnehmung 09 ausgeglichen ist und die zweite Verriegelungseinrichtung 04 aufgrund des Formschlusses ihre Fixierkraft auf das Frachtstück 02 übertragen kann. In diesem Moment steigt der Gesamtfixierkraftverlauf 34 dann wieder in einer zweiten Stufe 36 an, wobei die Höhe der Stufen 35 und 36 jeweils den Lastschwellen der einzelnen Verriegelungseinrichtungen 04 entspricht. Bei weiterem Zug auf die Zugleine 06 und weiterer stückweiser Verschiebung des Frachtstücks 02 gelangen dann auch die dritte und die vierte Verriegelungseinrichtung formschlüssig in den Fixierausnehmungen 09 zur Anlage, so dass die Gesamtfixierkraft in zwei weiteren Stufen 37 und 38 bis auf einen vorgegebenen Gesamtlastschwellenwert 39 ansteigt. Über diesen Wert steigt die Gesamtfixierkraft nicht mehr an, da die von den einzelnen Verriegelungseinrichtungen 04 aufgebrachten Fixierkräfte jeweils konstant sind.
Erreicht die erste Verriegelungseinrichtung 04, deren Fixierkraft der ersten Stufe 35 der Gesamtfixierkraft 34 entspricht, ihre Auslösestellung 40, fällt der Gesamtfixierkraftverlauf 34 durch Auslösen dieser ersten Verriegelungseinrichtung 04 signifikant ab, so dass dann anschließend das Frachtstück 02 durch die in der Zugleine 06 aufgebrachte Zugkraft zunehmend beschleunigt wird und dann in kurzer Folge auch die drei verbliebenen Verriegelungseinrichtungen 04 kurz nacheinander ausgelöst werden. Aufgrund des entlang des ersten Stellwegabschnitts 27 jeweils im Wesentlichen konstant bleibenden Kraftverlaufs der vier Fixierverriegelungseinrichtungen 04 ist jedoch gewährleistet, dass die Gesamtfixierkraft 34 in einem schraffiert dargestellten Stellwegabschnitt 41 dem gewünschten Gesamtlastschwellenwert 39 entspricht, obwohl aufgrund des Spiels zwischen den einzelnen Riegelelementen 08 und den zugehörigen Fixierausnehmungen 09 nicht alle Verriegelungseinrichtungen 04 gleichzeitig Last übertragend am Frachtstück 02 zum Eingriff kommen. Die Länge des ersten Stellwegabschnitts 27 ist deshalb gerade so auf das zu erwartende Spiel zwischen den Riegelelementen 08 und den Fixierausnehmungen 09 abzustimmen, dass sich ein ausreichend langer Stellwegabschnitt 41 mit zuverlässig aufgebrachter Gesamtlastschwelle 39 ergibt.
7 und 8 zeigen die Verriegelungseinrichtung 04 bei der Einstellung der Federkraftkennlinie zur Justierung des vom Riegelelement 08 aufbringbaren Fixierkraftverlaufs. Durch rotatorischen Antrieb des Antriebsmotors 25 kann der untere Lagerpunkt 22 relativ zum oberen Lagerpunkt 21 entlang einer kreisbogenförmigen Bahn verstellt werden, so dass die Krafteinleitungsrichtung der Spannfeder 16 am Kniehebelgelenk 17 sich entsprechend verändert. Aufgrund der sich damit ändernden Winkelverhältnisse ändert sich die von der Spannfeder 16 effektiv auf das Kniehebelgelenk 17 übertragene Spannkraft entsprechend.
In der in 8 dargestellten Stellung verläuft die Spannfeder 16 beinahe parallel zum Hebel 18, so dass effektiv fast keine Spannkraft mehr von der Spannfeder 16 in das Kniehebelgelenk 17 übertragen wird. In dieser Stellung schließt sich in der Kulissenführung 20 ein im Wesentlichen parallel zum Verlauf des Hebels 18 verlaufender Abschnitt an.
9 zeigt die Verstellung des Lagerpunkts 22 in den Endabschnitt der Kulissenführung 20. Hierbei wird der Abstand zwischen den Lagerpunkten 21 und 22 soweit erhöht, bis die Spannfeder 16 letztendlich vollständig entlastet ist und damit das Riegelelement 08 in seine unbelastete Entlastungsstellung übergeht.
10 bis 14 zeigen eine zweite Ausführungsform 45 einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung bei Auslösen durch Verschieben eines lediglich schematisiert dargestellten Frachtstücks 46. In 10 befindet sich das Riegelelement 47 in seiner Verriegelungsstellung, die durch das fordere Ende der Kulissenführung 48a und 48b definiert ist. Eine Vorspanneinrichtung 55, nämlich eine Spannfeder 49, drückt ein Kniehebelgelenk 50 mit den Hebeln 51 und 52 in Richtung des oberen Kniehebel-Totpunkts und definiert somit die vom Riegelelement 47 am Frachtstück 46 aufbringbare Fixierkraft.
Wird das Frachtstück 46 nun in Richtung des Abwurfs gezogen, so wird, wie in 11 dargestellt, das Riegelelement 47 in den Kulissenführungen 48a und 48b nach hinten verstellt, wobei die vom Riegelelement 47 am Frachtstück 46 aufgebrachte Fixierkraft durch Überlagerung der Spannfederkennlinie und der Kraftübersetzungskennlinie im Wesentlichen konstant bleibt.
12 zeigt die Verriegelungseinrichtung 45 kurz vor Erreichen der Auslösestellung des Riegelelements 47, die durch den unteren Bogen der Kulissenführung 48a definiert ist. Wird diese Auslösestellung durch weiteren Zug auf das Frachtstück 46 überschritten, so geht die Verriegelungseinrichtung 45, wie in 13 dargestellt, selbsttätig in die in 14 dargestellte Nichteingriffsstellung über. In dieser Nichteingriffsstellung wird das Riegelelement 47 durch Formschluss zwischen dem Hebel 52 und dem Stehbolzen 53 zur Führung des Riegelelements 47 in der Kulissenführung 48a fixiert. Durch vollständige Entlastung der Spannfeder 49 kann das Kniehebelgelenk 50 dann anschließend soweit abgesenkt werden, bis der Hebel 52 den Stehbolzen 53 wieder freigibt und durch erneutes Spannen der Spannfeder 49 das Riegelelement 47 wieder in seine in 10 dargestellte Verriegelungsstellung gebracht wird.

01: Flugzeug
02: Frachtstück
03: Laderaum
04: Verriegelungseinrichtung
05: Landefallschirm
06: Zugleine
07: Ladeluke
08: Riegelelement
09: Fixierausnehmung
10: Platte
11: Platte
12: Stehbolzen
13: Stehbolzen
14: Kulissenführung
15: Vorspanneinrichtung
16: Spannfeder
17: Kniehebelgetriebe
18: Hebel
19: Hebel
20: Kulissenführung
21: Lagerpunkt
22: Lagerpunkt
23: Stellmutter
24: Antriebsspindel
25: Antriebsmotor
26: Fixierkraft
27: Erster Stellwegabschnitt
28: Zweiter Stellwegabschnitt
29: Verriegelungsstellung
30: Auslösestellung
31: Obere Toleranzschwelle
32: Untere Toleranzschwelle
33: Nichteingriffsstellung
34: Gesamtfixierkraft
35: Erste Stufe
36: Zweite Stufe
37: Dritte Stufe
38: Vierte Stufe
39: Gesamtlastschwellenwert
40: Gesamtauslösestellung
41: Stellwegabschnitt
45: Verriegelungseinrichtung
46: Frachtstück
47: Riegelelement
48: Kulissenführung
49: Spannfeder
50: Kniehebelgetriebe
51: Hebel
52: Hebel
53: Stehbolzen
54: Stehbolzen
55: Vorspanneinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4379535 [0006]

Claims

Verriegelungseinrichtung (04, 45) zur Fixierung eines Frachtstücks (02, 46) im Laderaum (03) eines Flugzeugs (01), wobei die Verriegelungseinrichtung (04, 45) ein Riegelelement (08, 47) aufweist, das zur Fixierung am Frachtstück (02, 46), insbesondere in einer Fixierausnehmung (09), zum Eingriff kommt, und wobei das Riegelelement (08, 47) zwischen einer Verriegelungsstellung, in der das Riegelelement (08, 47) fixierend zum Eingriff kommt, und einer Nichteingriffsstellung, in der das Riegelelement (08, 47) nicht zum Eingriff kommt, verstellbar ist, und wobei das Riegelelement (08, 47) von einer mechanischen Vorspanneinrichtung (15, 55) in der Verriegelungsstellung vorgespannt wird, und wobei bei Überschreiten einer definierten Lastschwelle, mit der das Riegelelement (08, 47) belastet wird, die Verriegelungseinrichtung (04, 45) automatisch ausgelöst wird und das Riegelelement (08, 47) selbsttätig in die Nichteingriffsstellung übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (08, 47) entlang eines ersten Stellwegabschnitts (27) zwischen der Verriegelungsstellung (29) und einer Auslösestellung (30) und daran anschließend entlang eines zweiten Stellwegabschnitts (28) zwischen der Auslösestellung (30) und der Nichteingriffsstellung (33) verstellbar ist, wobei das Riegelelement (08, 47) entlang des ersten Stellwegabschnitts (27) fixierend am Frachtstück (02, 46) zum Eingriff kommt, und wobei das Riegelelement (08, 47) entlang des zweiten Stellwegabschnitts (28) außer Eingriff gebracht wird, und wobei die Vorspanneinrichtung (15, 55) entlang des ersten Stellwegabschnitts (27) bis zur Auslösestellung (30) eine Fixierkraft (26) mit einem der Lastschwelle entsprechenden, im Wesentlichen konstanten Kraftverlauf aufbringt.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspanneinrichtung (15, 55) eine vorgespannte Spannfeder (16, 49) und ein Übersetzungsgetriebe (17, 50) umfasst, wobei das Übersetzungsgetriebe (17, 50) die von der Spannfeder (16, 49) aufgebrachte Federkraft mit einer definierten Kraftübersetzung auf das Riegelelement (08, 47) überträgt.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (16, 49) eine entlang des ersten Stellwegabschnitts (27), insbesondere im Wesentlichen linear, ansteigende Federkraftkennlinie aufweist, und das Übersetzungsgetriebe (17, 50) eine entlang des ersten Stellwegabschnitts (27), insbesondere im Wesentlichen linear, abfallende Kraftübersetzungskennlinie aufweist, wobei die Überlagerung der Federkraftkennlinie und der Kraftübersetzungskennlinie im Arbeitsbereich entlang des ersten Stellwegabschnitts (27) bis zur Auslösestellung (30) einen der Lastschwelle entsprechenden, im Wesentlichen konstanten Kraftverlauf der Fixierkraft (26) ergibt.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (08, 47) durch eine Kulissenführung (14, 48) entlang des ersten und zweiten Stellwegabschnitts (27, 28) formschlüssig zwangsgeführt ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösestellung (30) durch einen Bogen der Kulissenführung (14, 48) definiert wird.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Stellwegabschnitt (27) eine Länge im Bereich von 6 mm bis 14 mm, insbesondere eine Länge von 10 mm, aufweist.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe (17, 50) in der Art eines Mehrgelenkgetriebes ausgebildet ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrgelenkgetriebe in der Art eines Kniehebelgetriebes (17, 50) ausgebildet ist.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (08, 47) mit einer Fixiereinrichtung in der Auslösestellung fixierbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Riegelelement (08, 47) durch einen Hebel (52) des Mehrgelenkgetriebes (17, 50) in der Auslösestellung fixierbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verriegelungseinrichtung (04) die Steigung der Federkraftkennlinie der Spannfeder und/oder die Steigung der Kraftübersetzungskennlinie des Übersetzungsgetriebes mit einer Einstelleinrichtung (23, 24, 25) einstellbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (16) zwischen einem ersten Lagerpunkt (21) am Übersetzungsgetriebe (17) und einem zweiten Lagerpunkt (22) an der Einstelleinrichtung (23, 24, 25) vorgespannt ist, wobei zur Einstellung der Steigung der Federkraftkennlinie mit der Einstelleinrichtung (23, 24, 25) die Position des zweiten Lagerpunkts (22) relativ zum ersten Lagerpunkt (21) veränderbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstelleinrichtung (23, 24, 25) eine mit einem Antriebsmotor (25) antreibbare Antriebsspindel (24) umfasst, auf der der zweite Lagerpunkt (22) mit einer Stellmutter in seiner Lage relativ zum ersten Lagerpunkt (21) einstellbar gelagert ist.
Verriegelungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerpunkt (22) auf einer Kreislinie relativ zum ersten Lagerpunkt (21) verstellbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Lagerpunkt (22) und dem ersten Lagerpunkt (21) veränderbar ist.
Verriegelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lagerpunkt (22) in eine Entlastungsstellung bringbar ist, in der von der Spannfeder (16) keine Federkraft auf des Übersetzungsgetriebe (17) aufgebracht wird und das Riegelelement (08) unbelastet in die Nichteingriffsstellung übergeht.