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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verriegelungsmechanismus für eine Luftfahrzeugtür, insbesondere eine Flugzeugtür, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Verriegeln einer derartigen Luftfahrzeugtür.
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Türen in Luftfahrzeugen müssen zum einen fest verschließbar sein und alle auftretenden Belastungen sicher aufnehmen und zum anderen im Notfall schnell und auf einfache Art und Weise zu öffnen sein. Im Wesentlichen gibt es zwei Prinzipien, nach denen beispielsweise Verriegelungsmechanismen für Flugzeugtüren ausgebildet sein können.
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Eine nach dem sogenannten Anlageprinzip ausgebildete Tür weist an ihren seitlichen Rändern Anlagebeschläge auf, die sich in geschlossener Position der Tür an entsprechende rumpfseitige Beschläge anlegen, so dass zwischen der Tür und dem Rumpf ein Formschluss gebildet ist, über den die von innen auf die Tür wirkenden Kräfte auf die Rumpfstruktur übertragen werden. Eine derartige Tür ist z. B. in der Patentschrift
US 4,720,065 gezeigt und muss zum Schließen abgesenkt bzw. zum Öffnen angehoben werden, um die Anlagebeschläge für eine nach außen gerichtete Öffnungsbewegung freizugeben.
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Eine nach dem sogenannten Knebelprinzip ausgebildete Tür weist an ihren seitlichen Rändern drehbare Knebel auf, die beim Einschwenken der Tür längs zur Schwenkbewegung stehen und in rumpfseitige Aufnahmen eingreifen. Zum Schließen der Tür werden die Knebel innerhalb der Aufnahmen quer gestellt, so dass auch hier ein Formschluss erreicht wird.
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Nachteilig an beiden Prinzipien ist jedoch die hohe Komplexität der benötigen Kinematiken, da eine Vielzahl von Wellen, Lagern, Hebeln, Gelenken, Kurbeltrieben und drgl. notwendig sind.
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Darüber hinaus gibt es Flugzeugtüren, die sowohl nach dem Anlageprinzip als auch nach dem Knebelprinzip ausgebildet sind. Die Kombination beider Prinzipien führt jedoch weniger zu einer Reduzierung der Komplexität, sondern vielmehr zu einer Erhöhung derselben und somit neben einer Gewichtszunahme zu verhältnismäßig hohen Herstellkosten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verriegelungsmechanismus für eine Luftfahrzeugtür, insbesondere eine Flugzeugtür, der die vorgenannten Nachteile beseitigt und bei einer reduzierten Komplexität ein sicheres Verriegeln sowie Öffnen in Notfallsituationen ermöglicht, sowie ein Verfahren zum Verriegeln einer Luftfahrzeugtür zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verriegelungsmechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 9.
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Ein erfindungsgemäßer Verriegelungsmechanismus für eine Luftfahrzeugtür hat eine Vielzahl von rahmenseitigen und türseitigen Beschlägen. Erfindungsgemäß weisen die rahmenseitigen Beschläge Bolzen auf, auf denen jeweils ein exzentrischer Drehzylinder gelagert ist. Die türseitigen Beschläge sind erfindungsgemäß als exzentrische Drehfallen zum abschnittsweisen Umgreifen der Drehzylinder ausgebildet. Der erfindungsgemäße Verriegelungsmechanismus zeichnet sich insbesondere durch eine in ihrer Komplexität reduzierte und somit vereinfachte Kinematik aus, da eine Bewegung der Tür in Vertikalrichtung zum Schließen bzw. öffnen nicht notwendig ist. Hierdurch kann auf eine Vielzahl von Hebeln, Wellen und sonstigen mechanischen Betätigungselementen verzichtet werden, wodurch der Verriegelungsmechanismus darüber hinaus gewichtsoptimiert ist. Die fehlende Senk- bzw. Hebebewegung in Vertikalrichtung ermöglicht einen gegenüber bekannten Lösungen kleineren rumpfseitigen Türausschnitt, wodurch die Stabilität des Rumpfes merklich erhöht wird. Darüber hinaus sind verhältnismäßig enge seitliche Spalte zwischen der Tür und dem Türrahmen möglich. Des Weiteren ist aufgrund der fehlenden Senk- bzw. Hebebewegung der Tür ein vereinfachtes Dichtungskonzept möglich. Des Weiteren ermöglicht der erfindungsgemäße Verriegelungsmechanismus quasi eine schwimmende Lagerung der Tür in ihrem rumpfseitigen Türrahmen, so dass Verwindungen des Rumpfes nicht in die Tür eingeleitet werden, wodurch sowohl die Tür an sich als auch die Anbindung des Türrahmens an den Rumpf sowie der Türrahmen per se lastoptimiert ausgeführt werden kann. Mit anderen Worten ein wesentliches Merkmal der Erfindung gegenüber den bisherigen Knebelprinzipien ist, dass Schublasten resultierend aus der bereits im Normalflugzustand entstehenden Türrahmenverschiebung nicht in die Türstruktur eingeleitet werden können.
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Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Drehfallen jeweils als radial erweiterte Kopfabschnitte einer Drehstange ausgebildet, die seitlich aus der Luftfahrzeugtür herausragen. Hierdurch ist es möglich, in dem besonders stark belasteten oberen und unteren Türbereich die einzelnen Drehfallen enger voneinander zu beabstanden als in einem weniger stark belasteten Zwischenbereich der Tür.
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Der Verriegelungsmechanismus ist besonders einfach ausführbar, wenn sowohl die Drehfallen und als auch die Drehzylinder ein einheitliches Design aufweisen. Hierdurch wird ermöglicht, dass zum Verriegeln bzw. zum Öffnen sämtliche Drehfallen im Wesentlichen um den gleichen Drehwinkel drehbar sind, was die Verwendung einer zentralen Kinematik bzw. eines vereinfachten Betätigungsmechanismus erlaubt. Dabei kann der Verriegelungsmechanismus manuell per Handhebel oder aber über Stellmotoren elektrisch betätigbar sein.
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Um sicherzustellen, dass sich die Drehzylinder beim Schließen der Tür in einer definierten Startposition befinden, ist es vorteilhaft, wenn sie in ihre Start- bzw. Ruheposition federvorgespannt sind.
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Eine Öffnung der Tür ohne eine Betätigung des Verriegelungsmechanismus lässt sich dadurch erreichen, dass die Drehfallen in die Flugzeugtür einziehbar sind, so dass der Formschluss zwischen den Drehzylindern und den Drehfallen ohne eine Drehung der Drehfallen in Öffnungsrichtung aufgehoben werden kann.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Verriegeln einer Luftfahrzeugtür mit einem derartigen Verriegelungsmechanismus wird zuerst die Tür in den rumpfseitigen Türrahmen eingeschwenkt. Dann wird der Verriegelungsmechanismus derart betätigt, dass die Drehfallen die Drehzylinder abschnittsweise umgreifen und sich die Drehfallen und die Drehzylinder nach Drehung der Drehfallen um einen Drehwinkel gegenseitig blockieren. An diesem Verfahren ist insbesondere vorteilhaft, dass die Tür weder zum Verriegeln, noch zum Öffnen in Vertikalrichtung bewegt werden muss. Die Tür wird erfindungsgemäß ausschließlich über eine Schwenkbewegung um eine vertikale Achse geschlossen bzw. geöffnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel erfolgt bereits ab einem Drehwinkel von etwa 100° eine sichere und verlässliche Verriegelung der Luftfahrzeugtür.
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Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Innenansicht einer Flugzeugtür mit einem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus,
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2 und 3 einen Drehzylinder des Verriegelungsmechanismus aus 1,
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4 und 5 eine Drehfalle des Verriegelungsmechanismus aus 1,
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6 und 7 Prinzipsskizzen zur Verdeutlichung einer erfindungsgemäßen Exzentrizität der Drehzylinder und der Drehfallen, und
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8 bis 10 erfindungsgemäße Verfahrensschritte zur Verriegelung der Flugzeugtür.
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In den Figuren tragen gleiche konstruktive Elemente die gleichen Bezugsziffern, wobei bei mehreren gleichen konstruktiven Elementen aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein Element mit einer Bezugsziffer versehen sein kann.
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1 zeigt eine Flugzeugtür 2, die mit einem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus 4 zum Öffnen, Schließen und Verriegeln ausgerüstet ist. Die Flugzeugtür 2 hat eine Außenhaut 6, eine nicht dargestellte Innenhaut sowie eine zwischen der Außenhaut 6 und der Innenhaut angeordnete Hinterbaustruktur 8 zur Stabilisierung der Flugzeugtür 2. Die Hinterbaustruktur 8 weist im Wesentlichen zwei seitliche vertikale Rahmenelemente 10, 12 auf, die über jeweils ein sich in Flugzeuglängsrichtung erstreckendes bzw. horizontales oberes und unteres Rahmenelement 14, 16 voneinander beabstandet sind.
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Der Verriegelungsmechanismus 4 hat eine Vielzahl von Drehfallen 18, die aus den seitlichen Rahmenelementen 10, 12 heraustreten und jeweils einen Kopfabschnitt einer in einer Bohrung 20 der Rahmenelemente 10, 12 geführten Drehstange 22 bilden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Drehfallen 18 lediglich im gemäß der Darstellung 1 rechten vertikalen Rahmenelement 12 gezeigt. Die Drehstangen 22 verlaufen in Flugzeuglängsrichtung und sind über eine nicht näher beschriebene Kinematik bzw. einen Betätigungsmechanismus 24 um einen Drehwinkel α verschwenkbar. Der Betätigungsmechanismus 24 kann manuell oder elektrisch über Stellmotoren angesteuert werden. Die Drehstangen 22 verlaufen parallel zueinander, wobei im Randbereich, d. h. im Bereich der horizontalen Rahmenelemente 14, 16, die Drehstangen 22 und somit die Drehfallen 18 enger voneinander beabstandet sind als im Zwischenbereich.
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Rumpf- bzw. türrahmenseitig weist der Verriegelungsmechanismus 4 eine Vielzahl von Drehzylindern 26 auf, die jeweils von einer der Drehfallen 18 abschnittsweise beim Verriegeln umgriffen werden. Wie in den 2 und 3 gezeigt, sind die Drehzylinder 26 exzentrisch auf jeweils einem Bolzen 28 gelagert, der über seinen Fußabschnitt 30 am Türrahmen 32 fest angebunden ist. Zur Überführung der Drehzylinder 26 in ihre Ruhe- bzw. Startposition ist im Bereich des Fußabschnittes 30 jeweils eine Drehfeder 34 angeordnet, die im Wirkeingriff mit dem Drehzylinder 26 steht.
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Wie in 4 gezeigt, sind die Drehfallen 18 jeweils als eine sichelförmige Kralle 36 ausgebildet, die eine exzentrische Aufnahme 38 mit einer umfangsseitigen Öffnung 39 zum abschnittsweisen Umgreifen der Drehzylinder 26 definiert. Die Drehfallen 18 sind gemäß 5 im Wesentlichen als radiale Erweiterungen der Drehstangen 22 ausgebildet. Um eine Notfallöffnung der Flugzeugtür 2 ohne eine Betätigung des Verriegelungsmechanismus 4 zu ermöglichen, sind die Drehstangen 22 im Bereich der radialen Erweiterungen bzw. der Drehfallen 18 in den Bohrungen 20 der vertikalen Rahmenelemente 10, 12 geführt. Hierdurch ist es möglich, die Drehfallen 18 in die Hinterbaustruktur 8 zwischen die seitlichen Rahmenelemente 10, 12 einzuziehen und somit von den Drehzylindern 26 in Längsrichtung abzuziehen und dadurch den Formschluss zwischen den Drehfallen 18 und den Drehzylindern 26 aufzuheben.
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Wie bereits vorstehend erwähnt und wie insbesondere den 6 und 7 entnehmbar, sind die Aufnahmen 38 der Drehfallen 18 sowie die Drehzylinder 26 exzentrisch ausgeführt bzw. gelagert. Beim Verriegeln laufen die Drehfallen 18 mit ihrem Innenumfang 40 auf den Außenumfang 42 der Drehzylinder 26 auf und nehmen diese mit, wobei der Drehpunkt 44 der Drehfallen 18 bzw. der Drehpunkt 46 der Drehzylinder 26 jeweils so zueinander angeordnet sind, dass bei der in 7 gezeigten Verriegelungsposition bei Druckbeaufschlagung der Flugzeugtür 2, beispielsweise mit einem Kabineninnendruck, über eine Kraft F ein Moment in den Verriegelungsmechanismus 4 eingeleitet wird, über das der Drehzylinder 26 stets in die Verriegelungsposition gedrückt bzw. überführt wird, so dass selbst in dem unwahrscheinlich Fall, dass die Flugzeugtür 2 nicht vorschriftsmäßig verschlossen ist, ein versehentliches Öffnen der Flugzeugtür 2 verhindert wird (s. Kräftevieleck 48). Somit verfügt die Flugzeugtür 2 quasi über einen automatisierten Verriegelungsprozess.
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Im Folgenden werden erfindungsgemäße Verfahrensschritte zur Verriegelung einer Flugzeugtür 2 mit dem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus 4 anhand der 8, 9 und 10 erläutert: Die Flugzeugtür 2 ist geöffnet und wird über eine Schwenkbewegung um eine vertikaler Achse in horizontaler Richtung in Richtung des Türrahmens 32 bewegt. Die Drehfallen 18 weisen mit ihren seitlichen Öffnungen 39 in Schwenkrichtung und befinden sich in Startstellung, in der ihr Drehwinkel α = 0° beträgt. Die Drehzylinder 26 befinden sich in ihrer federvorgespannten Ruheposition. Sobald die Flugzeugtür 2, wie in 8 gezeigt, verschlossen ist und die Drehzylinder 26 in den Aufnahmen 38 der Drehfallen 18 aufgenommen sind, werden die Drehfallen 18 derart über den Betätigungsmechanismus gedreht, dass sie mit ihrem Innenumfang 40 auf den Außenumfang 42 der Drehzylinder 26 auflaufen. Durch die Exzentrizität der Drehfallen 18 und der Drehzylinder 26 nehmen die Drehfallen 18 die Drehzylinder 26 mit, so dass auch diese eine Drehung ausführen. Nach einer Drehung der Drehfallen 18 um etwa 100° liegt gemäß 9 eine grundsätzliche Verriegelung der Flugzeugtür 2 in dem Türrahmen 32 vor. Die Drehfallen 18 werden weiter gedreht, bis sie, wie in 10 gezeigt, um den ungefähren Drehwinkel α = 180° verschwenkt sind. In dieser Position ist die Flugzeugtür 2 sicher verriegelt, wobei sie jedoch im Notfall über ein Einziehen der Drehstangen 22 in Längsrichtung ohne eine Drehung der Drehfallen 18 geöffnet werden kann.
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Zum regulären Öffnen der Flugzeugtür 2 werden die Drehfallen 18 in Gegenrichtung gedreht, so dass die Drehfallen 18 zurück in ihre jeweilige Startstellung bewegt werden und dabei die sich mit drehenden Drehzylinder 26 freigeben. Nachdem die Drehzylinder 26 wieder freigegeben sind, wird die Flugzeugtür 2 durch eine horizontale Schwenkbewegung um die vertikale Achse in Gegenrichtung die Flugzeugtür 2 geöffnet.
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Offenbart ist ein Verriegelungsmechanismus für eine Luftfahrzeugtür mit einer Vielzahl von rahmenseitigen und türseitigen Beschlägen, wobei die rahmenseitigen Beschläge Bolzen aufweisen, auf denen jeweils ein exzentrischer Drehzylinder gelagert ist, und wobei die türseitigen Beschläge als exzentrische Drehfallen zum abschnittsweisen Umgreifen der Drehzylinder ausgebildet sind, sowie ein Verfahren zum Verschließen und Öffnen einer Flugzeugtür ohne eine Senk- und Hebebewegung derselben.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Flugzeugtür
- 4
- Verriegelungsmechanismus
- 6
- Außenhaut
- 8
- Hinterbaustruktur
- 10
- vertikales Rahmenelement
- 12
- vertikales Rahmenelement
- 14
- horizontales Rahmenelement
- 16
- horizontales Rahmenelement
- 18
- Drehfalle
- 20
- Bohrung
- 22
- Drehstange
- 24
- Kinematik
- 26
- Drehzylinder
- 28
- Bolzen
- 30
- Fußabschnitt
- 32
- Türrahmen
- 34
- Drehfeder
- 36
- sichelförmige Kralle
- 38
- exzentrische Aufnahme
- 39
- Öffnung
- 40
- Innenumfang
- 42
- Außenumfang
- 44
- Drehpunkt Drehfalle
- 46
- Drehpunkt Drehzylinder
- 48
- Kräftevieleck
- F
- Kraft
- α
- Drehwinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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