DE102009057014B4

DE102009057014B4 - Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs

Info

Publication number: DE102009057014B4
Application number: DE102009057014A
Authority: DE
Inventors: Johannes Berkenhoff; Dipl.-Ing. Oleg (FH) Graf
Original assignee: Diehl Aircabin GmbH
Current assignee: Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2029-12-05
Also published as: DE102009057014A1; US20110133029A1; US8596577B2

Abstract

Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs, insbesondere eines Überkopf-Gepäckfachs in einem Flugzeug, wobei die Schütte mit einem an einem Rahmen (1) dreh- oder schwenkbar gehaltenen Stellglied (5) verbunden ist, welches zur Unterstützung einer Schließbewegung der Schütte mit einer Gasdruckfeder (18) verbunden ist, wobei zum Antrieb des Stellglieds (5) ein elektromechanischer Hybridantrieb vorgesehen ist, welcher in Ergänzung zur mechanischen Komponente der Gasdruckfeder (18) als elektrische Komponente eine elektrische Antriebsvorrichtung (12) umfasst, und wobei ein Linearbewegungselement (19) der Gasdruckfeder (18) mit einer Zahnstange (22) versehen ist, welche in einen an der Antriebsscheibe (9) vorgesehenen Zahnkranz (10) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs, insbesondere eines Überkopf-Gepäckfachs in einem Flugzeug.
Insbesondere bei Flugzeugen sind zwei Arten von Gepäckfächern zu unterscheiden. Bei einer ersten Art handelt es sich um sogenannte ”fixierte Gepäckfächer”, welche eine feste Ablage und eine an deren Vorderseite vorgesehene Klappe aufweisen. Um Gepäck zu verstauen, wird die Klappe geöffnet und anschließend wieder verschlossen. Bei einer zweiten Art von Gepäckfächern handelt es sich um sogenannte ”bewegbare Gepäckfächer”, welche eine absenkbare Schütte aufweisen. Durch das Absenken der Schütte wird das Gepäckfach geöffnet und gleichzeitig dessen Ladekante abgesenkt. Bewegbare Gepäckfächer weisen also einen höheren Komfort auf. Beim Beladen einer Schütte mit einer relativ hohen Last muss allerdings eine relativ hohe Kraft zum Schließen eines solchen bewegbaren Gepäckfachs aufgewendet werden.
Um die Schließbewegung einer Schütte bei einem bewegbaren Gepäckfach zu unterstützen ist es aus der DE 10 2004 049 700 B4 sowie der DE 10 2007 003 363 A1 bekannt, die Schütte mit einem an einem Rahmen dreh- oder schwenkbar gehaltenen Stellglied zu verbinden, welches zur Unterstützung einer Schließbewegung mit einer Gasdruckfeder verbunden ist. Die Schütte ist mit dem Stellglied üblicherweise über ein Gestänge oder ein Seil verbunden. Eine Rückstellkraft der Gasdruckfeder kann in Abhängigkeit der in der Schütte aufgenommenen Last einstellbar sein. – Die bekannten Vorrichtungen ermöglichen ein vereinfachtes manuelles Schließen der Schütte. Bei der Beladung der Schütte mit einer hohen Last muss gleichwohl noch ein gewisser Kraftaufwand zum Schließen des Gepäckfachs aufgebracht werden. Das kann insbesondere bei Passagierflugzeugen mit einer hohen Passagierkapazität zu unerwünschten Verzögerungen beim Ein- und Aussteigen führen.
Zur Überwindung dieses Nachteils ist aus der US 2008/0 078 871 A1 eine Vorrichtung bekannt, mit der die Schütte eines Überkopf-Gepäckfachs mit einer elektrischen Antriebsvorrichtung geöffnet und geschlossen werden kann. Insbesondere zum Schließen der Schütte ist kein manueller Kraftaufwand mehr erforderlich. Allerdings benötigt die elektrische Antriebsvorrichtung zum Schließen der Schütte eine erhebliche Leistung. Beim Beladen eines Passagierflugzeugs ist davon auszugehen, dass gleichzeitig oder in einem relativ kurzen Zeitfenster eine Vielzahl von Schütten geschlossen werden. Die dafür erforderliche Leistung kann vom Bordnetz des Flugzeugs nicht bereitgestellt werden.
Weitere Vorrichtungen zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Überkopf-Gepäckfachs in einem Flugzeug sind aus der WO 95/018040 A1 und der DE 103 61 830 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der die Schütte eines Gepäckfachs im Wesentlichen ohne manuellen Kraftaufwand geschlossen werden kann, wobei möglichst wenig elektrische Energie einem Bordnetz entnommen werden soll.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 12.
Nach Maßgabe der Erfindung ist zum Antrieb des Stellglieds ein elektromechanischer Hybridantrieb vorgesehen, welcher in Ergänzung zur mechanischen Komponente der Gasdruckfeder als elektrische Komponente eine elektrische Antriebsvorrichtung umfasst, Ferner ist ein Linearbewegungselement, beispielsweise eine Schubstange oder eine Hülse, der Gasdruckfeder mit einer Zahnstange versehen, welche in einen an der Antriebsscheibe vorgesehenen Zahnkranz eingreift.

– Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Kombination einer Gasdruckfeder und eines eine elektrische Antriebsvorrichtung umfassenden Hybridantriebs ist es möglich, die Schütte ohne wesentlichen manuellen Kraftaufwand vollständig zu schließen. Die dabei aus dem Bordnetz entnommene elektrische Energie kann durch das Zusammenwirken mit der Gasdruckfeder gegenüber dem Stand der Technik erheblich vermindert werden. Auch bei einem gleichzeitigen Schließen einer Vielzahl von Schütten kann die dafür erforderliche elektrische Energie durch einen Generator des Bordnetzes eines Passagierflugzeugs bereitgestellt werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine durch die Gasdruckfeder bereitgestellte Rückstellkraft dem 0,3 bis 0,7-Fachen, vorzugsweise dem 0,4 bis 0,6-Fachen, eines zulässigen Ladegewichts der Schütte entspricht. Vorzugsweise wird eine Gasdruckfeder verwendet, welche eine Rückstellkraft bereitstellt die etwa der Hälfte des zulässigen Ladegewichts der Schütte entspricht. Sofern ein zulässiges Ladegewicht der Schütte beispielsweise 50 kg beträgt und die Schütte mit einem Ladegewicht von beispielsweise 25 kg beladen wird, kann diese im Wesentlichen durch die Wirkung der Gasdruckfeder geschlossen werden. Mit der elektrischen Antriebsvorrichtung sind lediglich Reibungskräfte zu überwinden. Dazu wird keine besonders große Leistung vom elektrischen Bordnetz benötigt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektrische Antriebsvorrichtung zur Versorgung des elektrischen Stroms mit einem Stromspeicher verbunden. Der Stromspeicher wiederum ist zweckmäßigerweise zum Nachladen mit elektrischem Strom mit dem Bordnetz verbunden. Der Stromspeicher ist vorteilhafterweise aus einer Mehrzahl von Kondensatoren gebildet. Durch das Vorsehen des Stromspeichers ist es möglich, die zum Antrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung benötigte Energie zeitversetzt, insbesondere über einen längeren Zeitraum hinweg, dem Bordnetz zu entnehmen und dann während des Schließvorgangs der Schütte ohne zusätzliche Belastung des Bordnetzes der elektrischen Antriebsvorrichtung zur Verfügung zu stellen. Das ermöglicht insbesondere bei Passagierflugzeugen mit einer hohen Passagierkapazität das gleichzeitige Schließen einer Vielzahl mit einem hohen Ladegewicht beladener Schütten, ohne dass dadurch das Bordnetz besonders belastet oder gar überlastet wird. Die vorgeschlagene Vorrichtung weist eine besonders hohe Betriebssicherheit auf.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die elektrische Antriebsvorrichtung einen mit einem Getriebe, vorzugsweise einem Planetengetriebe, versehenen Elektromotor auf. Eine solche elektrische Antriebsvorrichtung ist besonders kompakt aufgebaut.
Das Stellglied kann eine Wickelscheibe zum Aufwickeln und Abwickeln eines Seils sein. Unter dem Begriff ”Seil” wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein flexibles Zugelement verstanden. Es kann sich dabei auch um ein Band, eine Kette oder dgl. handeln. Das Stellglied kann selbstverständlich auch andersartig ausgestaltet sein. Beispielsweise kann es sich um einen schwenkbaren Stellarm handeln, welcher zum Bewegen der Schütte beispielsweise mit einem Gestänge oder auch mit einem Seil verbunden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Antriebswelle der elektrischen Antriebsvorrichtung über ein weiteres Getriebe, vorzugsweise eine Kegelverzahnung, mit einer mit der Wickelscheibe verbundenen Antriebsscheibe verbunden. D. h. die Antriebsscheibe ist also antriebsmäßig sowohl mit der elektrischen Antriebsvorrichtung als auch mit der Gasdruckfeder verbunden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Antriebsscheibe mit der Wickelscheibe über eine Torsionsfeder verbunden. Ferner greift die Antriebsscheibe in einen an der Wickelscheibe vorgesehenen Mitnehmernocken ein, so dass eine Rotation der Antriebsscheibe in eine Richtung die Wickelscheibe mitnimmt, eine entgegengesetzte Rotation der Wickelscheibe dagegen nur gegen die Rückstellkraft der Torsionsfeder möglich ist. Die vorgeschlagene Ausgestaltung trägt dazu bei, dass im Falle eines an sich unzulässigen manuellen Schließversuchs das auf der Wickelscheibe aufgenommene Seil jederzeit gespannt gehalten wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Steuerung der elektrischen Antriebsvorrichtung eine mit einem Lastsensor zur Messung einer in der Schütte aufgenommenen Last versehene Steuereinrichtung vorgesehen. Mit der Steuereinrichtung kann in Abhängigkeit der aufgenommenen Last die elektrische Antriebsvorrichtung insbesondere dann in Betrieb gesetzt werden, wenn die in der Schütte aufgenommene Last durch die von der Gasfeder bereitgestellte Rückstellkraft nicht mehr angehoben werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Steuerung eine manuell bedienbare Schalteinrichtung zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Schütte. Die Schalteinrichtung ist zweckmäßigerweise an der Schütte angebracht. Sie ist damit besonders leicht zugänglich und kann insbesondere auch von einem zwischen den Sitzreihen vorgesehenen Gang eines Passagierflugzeugs durch das Bordpersonal bedient werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird bei Überschreiten einer in der Schütte aufgenommenen, vorgegebenen Grenzlast der Elektromotor als Generator zum Nachladen des elektrischen Stromspeichers verwendet. Insbesondere beim Öffnen der Schütte wird diese bei Überschreiten einer durch die Rückstellkraft der Gasfeder gegebenen Grenzlast selbstständig in die vollständig geöffnete Position bewegt. Dabei wird der Elektromotor rotiert und kann als Generator zum Nachladen des elektrischen Stromspeichers verwendet werden. Damit kann weiter die zum Antrieb der Vorrichtung benötigte elektrische Energie eingespart und die vom Bordnetz zur Verfügung gestellte elektrische Energie geschont werden.
Nach weiterer Maßgabe der Erfindung wird ein Flugzeug mit zumindest einem Überkopf-Gepäckfach vorgeschlagen, dessen Schütte mit einer an einem Rahmenstrukturelement angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist. Bei dem Rahmenstrukturelement kann es sich um eine Traverse, einen Rundspant oder dgl. handeln.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erste perspektivische Ansicht der Vorrichtung;
2 eine zweite perspektivische Teilansicht der Vorrichtung gemäß 1;
In den 1 und 2 ist allgemein mit dem Bezugszeichen 1 ein Rahmen bezeichnet, der aus zwei einander gegenüberliegenden plattenartigen Rahmenelementen R1, R2 gebildet ist. Die Rahmenelemente R1, R2 sind mittels einer ersten 2, einer zweiten 3 und einer dritten Achse 4 miteinander verbunden. Auf der ersten Achse 2 ist drehbar eine Wickelscheibe 5 gehalten, auf der ein erstes 6 und ein zweites Seil 7 in entgegengesetzter Wickelrichtung aufgenommen sind. Das zweite Seil 7 ist über eine am Rahmenelement R1 angebrachte Umlenkrolle 8 geführt, so dass es etwa in eine zum ersten Seil 6 entgegengesetzte Richtung geführt wird.
Mit der Wickelscheibe 5 ist eine Antriebsscheibe 9 verbunden, welche an ihrem Außenumfang eine Zahnung bzw. einen Zahnkranz 10 und an ihrer der Wickelscheibe 5 abgewandten Stirnseite ein erstes Kegelzahnrad 11 aufweist.
Mit dem Bezugszeichen 12 ist allgemein eine elektrische Antriebsvorrichtung bezeichnet, welche einen Elektromotor 13 mit einem Planetengetriebe 14 umfasst. An einer Antriebswelle der elektrischen Antriebsvorrichtung 12 ist ein zweites Kegelzahnrad 15 vorgesehen, welches in das erste Kegelzahnrad 11 eingreift. Ein aus einer Vielzahl von Kondensatoren gebildeter Stromspeicher ist mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet. Mit dem Bezugszeichen 17 ist schematisch eine Steuereinrichtung angedeutet.
Eine Gasdruckfeder 18 ist mit ihrem einen Ende an der zweiten Achse 3 gehalten. Eine Schubstange 19 der Gasdruckfeder 18 ist mit ihrem freien Ende am Boden einer Hülse 20 aufgenommen, welche gleitverschiebbar auf einem Zylindergehäuse 21 der Gasdruckfeder 18 ist. Die Hülse 20 ist mit einer Zahnstange 22 versehen, welche in den Zahnkranz 10 eingreift. Die Hülse 20 ist ferner an einer der Zahnstange 10 gegenüberliegenden Seite auf einer Rolle 23 geführt, die auf der dritten Achse aufgenommen ist.
Die Steuereinrichtung 17 umfasst eine Schalteinrichtung. Es kann sich dabei um zwei Taster handeln, mit denen eine Schütte von einer geschlossenen in eine geöffnete Position und umgekehrt bewegt werden kann. Ferner umfasst die Steuereinrichtung einen Lastsensor, welcher in der Schütte aufgenommen ist.
Die Funktion der Vorrichtung ist Folgende:
Der Stromspeicher 16 wird mit einer in der Steuereinrichtung 17 vorgesehenen Ladesteuerung über ein Bordnetz B geladen. Sobald mittels der Schalteinrichtung ein Befehl zum Öffnen der Schütte gegeben wird, wird mittels der Steuereinrichtung 17 der Elektromotor 13 in Betrieb gesetzt, wobei in diesem Fall die elektrische Energie aus dem Stromspeicher 16 entnommen wird. Durch die Wirkung des Elektromotors 13 wird die (hier nicht gezeigte) Schütte geöffnet. Dabei wirkt gleichzeitig die Schubstange 19 entgegen einer durch die Gasdruckfeder 18 vorgegebenen Rückstellkraft in das Zylindergehäuse 21 eingedrückt.
Wird mit der Schalteinrichtung 23 ein Befehl zum Schließen der Schütte an die Steuerung 17 übermittelt, so wird zunächst mit dem Lastsensor die in der Schütte aufgenommene Last gemessen. Sofern die Last kleiner als die durch die Gasdruckfeder 18 bereitgestellte Rückstellkraft ist, wird die Schütte entriegelt und durch die Wirkung der Gasdruckfeder 18 verschlossen. Dabei wird die elektrische Antriebseinrichtung 12 nicht in Betrieb gesetzt. Der Elektromotor 13 kann in diesem Fall als Generator zum Aufladen des Stromspeichers 16 verwendet werden.
Sofern die in der Schütte aufgenommene Last eine durch die Rückstellkraft der Gasdruckfeder 18 definierte Grenzlast übersteigt, wird bei Betätigen der Schalteinrichtung und einer damit bewirkten Übermittlung eines Befehls zum Schließen der Schütte der Elektromotor 13 in Betrieb gesetzt. In diesem Fall wird die Schütte also durch die gemeinsame Wirkung der Gasdruckfeder 18 und der elektrischen Antriebsvorrichtung 12 geschlossen. Dabei wird die elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Antriebsvorrichtung 12 dem Stromspeicher 16 entnommen.
Bezugszeichenliste

1: Rahmen
2: erste Achse
3: zweite Achse
4: dritte Achse
5: Wickelscheibe
6: erstes Seil
7: zweites Seil
8: Umlenkrolle
9: Antriebsscheibe
10: Zahnkranz
11: erstes Kegelzahnrad
12: elektrische Antriebsvorrichtung
13: Elektromotor
14: Planetengetriebe
15: zweites Kegelzahnrad
16: Stromspeicher
17: Steuereinheit
18: Gasdruckfeder
19: Schubstange
20: Hülse
21: Zylindergehäuse
22: Zahnstange
23: Rolle
R1, R2: Rahmenelement
B: Bordnetz

Claims

Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs, insbesondere eines Überkopf-Gepäckfachs in einem Flugzeug, wobei die Schütte mit einem an einem Rahmen (1) dreh- oder schwenkbar gehaltenen Stellglied (5) verbunden ist, welches zur Unterstützung einer Schließbewegung der Schütte mit einer Gasdruckfeder (18) verbunden ist, wobei zum Antrieb des Stellglieds (5) ein elektromechanischer Hybridantrieb vorgesehen ist, welcher in Ergänzung zur mechanischen Komponente der Gasdruckfeder (18) als elektrische Komponente eine elektrische Antriebsvorrichtung (12) umfasst, und wobei ein Linearbewegungselement (19) der Gasdruckfeder (18) mit einer Zahnstange (22) versehen ist, welche in einen an der Antriebsscheibe (9) vorgesehenen Zahnkranz (10) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine durch die Gasdruckfeder (18) bereitgestellte Rückstellkraft dem 0,3 bis 0,7-Fachen, vorzugsweise dem 0,4 bis 0,6-Fachen, eines zulässigen Ladegewichts der Schütte entspricht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung (12) zur Versorgung mit elektrischem Strom mit einem Stromspeicher (16) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Stromspeicher (16) aus einer Mehrzahl von Kondensatoren gebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Antriebsvorrichtung (12) einen mit einem Getriebe (14), vorzugsweise einem Planetengetriebe, versehenen Elektromotor (13) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stellglied eine Wickelscheibe (5) zum Auf- und Abwickeln zumindest eines Seils (6, 7) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei eine Antriebswelle der elektrischen Antriebsvorrichtung (12) über ein weiteres Getriebe, vorzugsweise eine Kegelverzahnung (11, 15), mit einer mit der Wickelscheibe (5) verbundenen Antriebsscheibe verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Steuerung der elektrischen Antriebsvorrichtung (12) eine mit einem Lastsensor zur Messung einer in der Schütte aufgenommen Last versehene Steuereinrichtung (17) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Steuereinrichtung (17) eine manuell bedienbare Schalteinrichtung zum wahlweisen Öffnen und Schließen der Schütte umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Schalteinrichtung an der Schütte angebracht ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei bei Überschreiten einer in der Schütte aufgenommenen, vorgegebenen Grenzlast der Elektromotor (13) als Generator zum Nachladen des elektrischen Stromspeichers (16) verwendet wird.
Flugzeug mit zumindest einem Überkopf-Gepäckfach, dessen Schütte mit einer an einem Rahmenstrukturelement angebrachten Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden ist.