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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für den Innenausbau
von Kabinen in Transportmitteln, insbesondere eine Befestigungsvorrichtung
für ein
Flugzeuginnenausstattungsbauteil.
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Die
Innenausstattung einer Flugzeugkabine unterliegt besonderen Anforderungen.
So sollte zur Minimierung des Leergewichts des Flugzeugs die Anzahl
der Bauteile möglichst
gering gehalten werden. Ferner ist es für einen effizienten Zusammenbau wünschenswert,
die Anzahl der Montageschritte zu reduzieren. Des Weiteren ist eine
Reduzierung der Montagezeit erwünscht.
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Ein
weiterer Gesichtspunkt ist die Dimensionierung einer Befestigungsvorrichtung
für ein
Flugzeuginnenausstattungsbauteil. Beispielsweise müssen in
Passagierflugzeugen absenkbare Gepäckablagesysteme an der Flugzeugstruktur
befestigt werden. Diese Gepäckablagefächer werden
in einer Überkopf-Position
in Längsrichtung
des Flugzeugs montiert. Selbst in Extremsituationen wie einer Bruchlandung
des Flugzeugs, muss die Befestigungsvorrichtung für ein Gepäckablagefach
die Trägheitskräfte eines
voll beladenen Gepäckablagefachs an
die Flugzeugstruktur übertragen
können.
Ein Brechen der Befestigungsvorrichtung, beispielsweise bei einer
harten Landung, würde
aufgrund der Überkopf-Position
des Gepäckablagefachs
eine erhebliche Verletzungsgefährdung
für die
darunter sitzenden Passagiere bedeuten. Aus diesem Grund werden
Befestigungsvorrichtungen für
Flugzeuginnenausstattungsbauteile beispielsweise zur Übertragung von
Kräften
von bis zu 10.000 N ausgelegt.
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Gepäckablagefächer werden
in der Kabinenmitte oder als laterale Gepäckablagefächer an den Außenseiten
der Flugzeugkabine mit der Flugzeugstruktur verbunden. Bekannt sind
laterale Gepäckablagefächer, die
an fünf
Punkten an der Flugzeugstruktur angebunden werden. Dabei übernehmen
gesonderte Anbindungspunkte die Kraftübertragung für Längs- und
Querrichtungen. Ein Anbindungspunkt ist für Lasten in Längsrichtung
des Flugzeugs vorgesehen und vier weitere Anbindungspunkte für Lasten
senkrecht zur Längsrichtung
des Flugzeugs. Die Anbindungen an die Struktur werden entweder direkt über jeweils
einen Bolzen und ein Verschlusselement realisiert, oder indirekt über Zug-/Druckstangen,
welche mit Bolzen und Verschlusselementen montiert werden.
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Die
Montage eines solchen Flugzeuginnenausstattungsbauteils erfordert
einen hohen Zeitaufwand, da viele lose Einzelteile, die manuell
montiert werden müssen,
für die
Befestigung benötigt
werden. Die Handhabung der überwiegend
sperrigen Flugzeuginnenausstattungsbauteile ist kompliziert, da während des
Einsetzens der Bolzen in Fassungen an den Anbindungspunkten das
Flugzeuginnenausstattungsbauteil sehr genau in Position gehalten
werden muss. Es besteht deshalb Bedarf an einem insgesamt verbesserten
Montagesystem für
hochbelastete Innenausstattungsbauteile, wie zum Beispiel Gepäckablagefächer.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Befestigungsvorrichtung für
ein Flugzeuginnenausstattungsbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
Demnach ist der Aufhängungspunkt
dazu ausgebildet, Kräfte
in zumindest einer Richtung an eine Haltestruktur des Flugzeugs
zu übertragen.
Der Aufhängungspunkt
ist durch einen drehbaren Nutstein und eine Nut gebildet. Auf alle Losbauteile
kann erfindungsgemäß verzichtet
werden. Die Nut weist ein erstes offenes Ende und ein zweites Ende
auf, das in eine kreisförmige
Ausnehmung mündet.
Der Nutstein hat eine Querabmessung, welche kleiner oder gleich
einer Querabmessung der Nut ist. Ferner hat der Nutstein eine Längsabmessung,
die größer als
die Querabmessung der Nut ist, so dass der Nutstein durch eine Drehung
in der kreisförmigen
Ausnehmung formschlüssig
arretierbar ist.
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Aufgrund
der Querabmessung des Nutsteins, die kleiner oder höchstens
gleich der Querabmessung der Nut ist, kann der Nutstein am ersten
offenen Ende in die Nut eingeführt
werden und entlang der Nut bis zum zweiten Ende in die kreisförmige Ausnehmung
bewegt werden. Durch die Drehung des Nutsteins in der kreisförmigen Ausnehmung
und seine größere Querabmessung
ergibt sich eine Arretierung des Nutsteins in der kreisförmigen Ausnehmung.
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Dabei
kann die Drehung des Nutsteins separat erfolgen, beispielsweise
durch eine drehbare Lagerung des Nutsteins in dem Flugzeuginnenausstattungsbauteil
oder der Haltestruktur. Alternativ dazu kann der Nutstein fest mit
einem weiteren Teil, beispielsweise dem Flugzeuginnenausstattungsbauteil, verbunden
sein, sodass der Nutstein und das Flugzeuginnenausstattungsbauteil
zusammen gedreht werden müssen.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
ist die Nut an der Haltestruktur und der Nutstein am Flugzeuginnenausstattungsbauteil
angebracht. Der Nutstein kann unbeweg lich am Flugzeuginnenausstattungsbauteil
befestigt sein, so dass die Drehung des Nutsteins in der kreisförmigen Ausnehmung
durch eine Schwenkbewegung des gesamten Flugzeuginnenausstattungsbauteils
erreicht wird. Die sich aus einer solchen Ausführungsform ergebende Kombination
aus Positionierung und nachfolgender Schwenkbewegung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils kann
zu einer weiteren Beschleunigung der Montage des Flugzeuginnenausstattungsbauteils
genutzt werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
ist der Nutstein an der Haltestruktur und die Nut am Flugzeuginnenausstattungsbauteil
angebracht. Dadurch kann die Herstellung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils
vereinfacht sein. Des Weiteren ist es denkbar, Flugzeuginnenausstattungsbauteile
dieser Ausführungsform
zusammen mit solchen der vorgenannten ersten Ausführungsform
innerhalb einer Flugzeugkabine zu montieren, wodurch beispielsweise
Verwechslungsgefahren bei der Montage aufgrund der unterschiedlichen
Ausführungen
der Befestigungsvorrichtung ausgeschlossen werden. Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung
kann auf diese Weise zugleich als mechanische Montagekodierung dienen.
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Nach
einem weiteren Aspekt kann die Längsabmessung
des Nutsteins dem Durchmesser der kreisförmigen Ausnehmung entsprechen.
Dadurch kann erreicht werden, dass das Flugzeuginnenausstattungsbauteil
ohne Spiel formschlüssig
arretierbar ist. Des Weiteren können
die Enden des Nutsteins abgerundet sein, wobei der Abrundungsradius
dem Krümmungsradius
der kreisförmigen
Ausnehmung entsprechen kann. Dadurch können die Enden des Nutsteins
vollflächig
in der kreisförmigen Ausnehmung
anliegen, wodurch die Flächenpressung
minimiert wird. Alternativ kann der Abrundungsradius kleiner als
der Krümmungsradius
der kreisförmigen
Ausnehmung gewählt
sein. Dadurch kann beispielsweise einem Verhaken des Nutsteins in
der kreisförmigen
Ausnehmung während
des Drehens vorgebeugt werden und damit die Montage weiter erleichtert
werden.
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Zur
weiteren Vereinfachung und Beschleunigung der Montage ist es vorteilhaft,
die Querabmessung der Nut zu ihrem ersten offenen Ende hin aufzuweiten.
Dadurch wird am offenen Ende eine Einführhilfe geschaffen, die die
Positionierung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils bei der Einführung des Nutsteins
in die Nut erleichtert, wodurch Montagezeit und damit Montagekosten
weiter reduziert werden können.
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Ferner
kann der Nutstein Teil einer Dämpfungseinrichtung
sein. Da ein Flugzeug insbesondere bei Start und Landung, aber auch
während
des Flugs starken Stößen ausgesetzt
sein kann, ist es vorteilhaft, durch Einsatz der Dämpfungseinrichtung
solche Stöße in möglichst
geringem Umfang auf die Flugzeuginnenausstattungsbauteile zu übertragen.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise die mechanische Belastung der
Flugzeuginnenausstattungsbauteile verringert und der Komfort für die Passagiere,
beispielsweise durch Senkung des Geräuschpegels in der Flugzeugkabine,
verbessert werden. Zudem können
zerbrechliche Gegenstände,
wie sie beispielsweise in einem Gepäckablagefach verstaut sein
können,
vor der schadhaften Wirkung eines solchen Stoßes bewahrt werden. Die Dämpfung kann
weiter verbessert werden, indem die kreisförmige Ausnehmung in eine Dämpfungseinrichtung
integriert wird.
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Die
vorgenannten Ausführungsformen
können
in vorteilhafter Weise durch eine Stellschraube, welche als Spindelschraube
in der kreisförmigen Ausnehmung
im Wesentlichen parallel zur Längsachse
des Nutsteins angebracht ist, ergänzt werden. Die Spindelschraube
bietet dem Nutstein einen Anschlag. Dadurch kann der Nutstein in
seiner arretierten Position an der Stellschraube anliegen, wodurch Axialkräfte im Wesentlichen
parallel zur Achse des Nutsteins an die Flugzeugstruktur übertragen
werden können.
Dies bietet zum einen den Vorteil einer Feineinstellungsmöglichkeit
der Position des Bauteils in Längsrichtung
des Flugzeugs. Andererseits kann dadurch das Flugzeuginnenausstattungsbauteil über die
Befestigungsvorrichtung Kräfte
in allen drei Raumrichtungen an die Flugzeugstruktur übertragen. Dies
kann zu einer Reduktion der notwendigen Anzahl an Aufhängungspunkten
führen.
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Ein
weiterer Aspekt betrifft die Ausgestaltung der Nut. So kann die
Nut an einer Seite einen Nutgrund aufweisen und der Nutstein kann
am Nutgrund anliegen. Dadurch können
ebenfalls Kräfte
in Längsrichtung
des Flugzeugs übertragen
werden bei gleichzeitiger Vereinfachung der Befestigungsvorrichtung.
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Nach
einem weiteren alternativen Aspekt können der Nutstein und die kreisförmige Ausnehmung
ein Loslager bilden. Dazu kann beispielsweise die kreisförmige Ausnehmung
beidseitig geöffnet ausgeführt sein,
so dass der Nutstein entlang seiner Achse keine Kräfte aufnehmen
kann. Dies kann in vorteilhafter Weise zum Ausgleich von Toleranzen bei
der Fertigung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils oder während der
Montage genutzt werden.
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Alternativ
dazu können
die Nut und die kreisförmige
Ausnehmung einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
an wenigstens zwei gegenüberliegenden
Aufhän gungspunkten
einen Nutgrund aufweisen, an dem der Nutstein zur Bildung des Festlagers
anliegt.
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Diese
und andere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
für ein
Flugzeuginnenausstattungsbauteil deutlicher, welche unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen erfolgt. Es zeigt:
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1 ein
Gepäckablagefach
nach dem Stand der Technik als Beispiel eines Flugzeuginnenausstattungsbauteils
in einer perspektivischen Ansicht;
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2 u. 3 Abschnitte
eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung;
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4 das
Ausführungsbeispiel
aus den 2 und 3 im in
Eingriff gebrachten Zustand; und
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung, die
als Loslager ausgeführt
ist.
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In 1 ist
ein allgemein mit 10 bezeichnetes herkömmliches Gepäckablagefach
räumlich
dargestellt, wie es zur Montage in einer Überkopf-Position in einem Passagierflugzeug
vorgesehen ist. Dieses Gepäckablagefach
dient als ein nicht einschränkendes
Beispiel eines Flugzeuginnenausstattungsbauteils. Das in 1 dargestellte
Gepäckablagefach 10 wird
an fünf
Aufhängungspunkten 12 bis 20 unter
Verwendung mehrerer weiterer Bauteile, darunter Bolzenbefestigungselemente
und Zug-/Druckstangen,
mit der Flugzeugstruktur verbunden. Durch die Zug-/Druckstangen
können
nur Kräfte
in einer Raumrichtung übertragen
werden.
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Demgegenüber zeigen
die 2 bis 4 eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 11 für ein Flugzeuginnenausstattungsbauteil,
die ohne zusätzliche
lose Teile auskommt. In dem in 2 gezeigten
Abschnitt der Ausführungsform
ist ein Nutstein 22 an einem Flugzeuginnenausstattungsbauteil 24 angebracht.
Der Nutstein 22 hat eine Querabmessung w, eine Längsabmessung
l, sowie abgerundete Enden 26, die Segmente einer Zylinderfläche darstellen.
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3 zeigt
eine Nut 28, die an einer Haltestruktur 30 angebracht
und einseitig geöffnet
ist. Die Nut 28 hat eine Querabmessung W und ein erstes
offenes Ende 34 und ein zweites Ende, das in eine kreisförmige Ausnehmung 32 mündet. Zu
ihrem offenen Ende 34 hin erweitert sich die Nut 28 und
bildet eine Einführhilfe.
Die in 2 gezeigte Querabmessung w des Nutsteins 22 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
etwa einen Zehntel mm kleiner als die Querabmessung W der Nut 28.
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Zur
Montage wird das Flugzeuginnenausstattungsbauteil 24 angehoben,
um den Nutstein 22 am offenen Ende 34 der Nut 28 anzusetzen.
Durch eine erste Schwenkbewegung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils 24 wird
der daran befestigte Nutstein 22 parallel zur Nut 28 ausgerichtet.
Durch leichten Druck bewegt sich das Flugzeuginnenausstattungsbauteil 24,
sobald der passende Ansatzwinkel erreicht ist, und der Nutstein 22 gleitet
in der Nut 28 von dem ersten offenen Ende 34 in
Richtung der kreisförmigen
Ausnehmung 32. Sobald der Nutstein 22 vollständig in
die kreisförmige
Ausnehmung 32 eingedrungen ist, kann durch eine zweite
Schwenkbewegung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils 24 der
Nutstein 22 in der kreisförmigen Ausnehmung 32 gedreht
werden. Dabei gleiten die Enden 26 des Nutsteins 22 über die
Innenflächen
der kreisförmigen Ausnehmung 32.
Hierzu sind die Enden 26 abgerundet mit einem Abrundungsradius,
der gleich dem Krümmungsradius
der kreisförmigen
Ausnehmung 32 ist. Da die Längsabmessung l des Nutsteins
des 22 größer als
die Querabmessung W der Nut 28 ist, ist in der gedrehten
Stellung des Nutsteins 22 ein Formschluss in der kreisförmigen Ausnehmung 32 erreicht.
Dadurch können
im Wesentlichen parallel zur Drehebene, welche durch die in 2 gezeigten Richtungen
Y und Z aufgespannt wird, verlaufende Kräfte vom Nutstein 22 an
die Haltestruktur 30 sowohl in Y- als auch in Z-Richtung übertragen
werden.
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Des
Weiteren ist die Höhe
des Nutsteins 22 so gewählt,
dass dieser an einem Grund 36 der Nut 28 anliegt.
Dadurch können
zusätzlich
Kräfte
auch in X-Richtung übertragen
werden.
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4 zeigt
die Befestigungsvorrichtung 11 für ein Flugzeuginnenausstattungsbauteil 24 in
einem in der Haltestruktur 30 arretierten Zustand. Zur Feinjustierung
der Position des Flugzeuginnenausstattungsbauteils 24 ist
an der Haltestruktur 30 eine Einstellmöglichkeit (nicht dargestellt)
vorgesehen. Neben der in 4 gezeigten Befestigungsvorrichtung 11 ist
am Flugzeuginnenausstattungsbauteil an einem in X-Richtung gegenüberliegenden
Aufhängungspunkt
eine weitere Befestigungsvorrichtung 11 spiegelbildlich
angebracht. Dadurch wird verhindert, dass der Nutstein 22 aus
der Nut 28 bzw. der kreisförmigen Ausnehmung 32 in
X-Richtung entweichen kann. Durch die Einstellmöglichkeit der Haltestruktur 30 in
X-Richtung kann zwischen den beiden genannten gegenüberliegenden
Befestigungsvorrichtungen 11 eine Vor spannung in X-Richtung
aufgebaut werden, wodurch ein zusätzlicher Kraftschluss entsteht. Des
Weiteren kann durch die gegenüberliegenden Aufhängungspunkte
ein Festlager gebildet werden.
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Durch
das Einschieben des Nutsteins 22 in die Nut 28 und
das Verschwenken des Flugzeugausstattungsbauteils 24 dann,
wenn der Nutstein 22 vollständig in die Ausnehmung 32 eingetreten
ist, ist bei dieser Ausführungsform
die Montage des Flugzeugausstattungsbauteils 24 bezüglich der
beiden genannten Aufhängungspunkte
im Wesentlichen abgeschlossen. Dies stellt eine erhebliche Erleichterung der
Montage des Flugzeuginnenausstattungsbauteils 24 gegenüber dem
Stand der Technik dar, da keine losen Verschlusselemente am Aufhängungspunkt befestigt
werden müssen,
während
das Flugzeuginnenausstattungsbauteil in Position gehalten wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann
auf die Einstellmöglichkeit
der Haltestruktur 30 in X-Richtung verzichtet werden, indem
eine sich in X-Richtung erstreckende Spindelschraube (nicht dargestellt)
in der kreisförmigen
Ausnehmung angebracht ist. Die Spindelschraube greift hierzu in
ein Gewinde ein, welches in dem Boden der kreisförmigen Ausnehmung 32 gebildet
ist. Die Spindelschraube ist von der Rückseite der Haltestruktur 30 zugänglich und
hat die Funktion einer Stellschraube in X-Richtung. Die Spindelschraube
wird bei der Montage soweit eingedreht, bis ihr Ende am Nutstein 22 anliegt.
Dadurch können
in X-Richtung wirkende Kräfte vom
Nutstein 22 an die Haltestruktur 30 übertragen werden.
Zudem kann auf diese Weise der Formschluss der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
in vorteilhafter Weise durch einen Kraftschluss ergänzt werden.
Des Weiteren können
durch die Spindelschraube Toleranzen, die bei der Fertigung des
Flugzeuginnenausstattungsbauteils oder während der Montage auftreten,
in einfacher Weise ausgeglichen werden.
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Sämtliche
genannten Ausführungsbeispiele können zur Übertragung
von Kräften
in allen drei Raumrichtungen an die Flugzeugstruktur eingesetzt werden.
Dies ist von Vorteil gegenüber
einer konventionellen Befestigung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils,
welche für
die Übertragung
von X-Kräften
bzw. Y-/Z-Kräften
gesonderte Aufhängungspunkte
benötigt.
So kann mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
auf einen X-Aufhängungspunkt
verzichtet werden.
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Gemäß einem
in 5 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel
sind die Nut 28 und die kreisförmige Ausnehmung 32 beidseitig
offen ausgeführt.
Dadurch verbleibt dem Nutstein 22 ein Translationsfreiheitsgrad
in X-Richtung. Somit bilden Nutstein 22 und kreisförmige Ausnehmung 32 ein
in 5 allgemein mit 38 bezeichnetes Loslager.
Dieses kann während
der Montage Toleranzen in X-Richtung ausgleichen.
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In
allen vorgenannten Ausführungsbeispielen
ist es vorteilhaft, die kreisförmige
Ausnehmung 32 gedämpft
zu lagern. Das in 5 gezeigte Loslager 38 weist
deshalb einen dämpfenden
Außenring 40 auf.
Nach einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nutstein 22 Teil
einer Dämpfungseinrichtung.
Durch diese Dämpfungseinrichtung
werden Stöße, die
insbesondere bei der Landung und beim Start auftreten, gedämpft an
das Flugzeuginnenausstattungsbauteil 24 übertragen.
Dadurch wird die mechanische Belastung des Flugzeuginnenausstattungsbauteils 24 deutlich
vermindert, schlagende Geräusche
werden vermieden und der Flugkomfort wird gesteigert.
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Durch
den Einsatz der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 11 können sämtliche,
für den
Fachmann denkbare, Flugzeuginnenausstattungsbauteile befestigt werden,
beispielsweise auch Versorgungsmodule.