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Die Erfindung betrifft einen Gepäckbehälter für ein Flugzeug und ein Flugzeug mit dem Gepäckbehälter.
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Gepäckbehälter für Flugzeuge sind oftmals im Überkopfbereich der Passagiere angeordnet. Sie sind weitläufig als sog. Hatracks bekannt. In einer gängigen Variante umfasst ein Hatrack ein Gehäuse und eine darin integrierte und schwenkbar gelagerte Schütte. Zur Öffnung und Beladung des Hatracks mit Gepäckgegenständen wird die Schütte aus dem Gehäuse herausgeschwenkt. Durch ein Zurückschwenken der Schütte in das Gehäuse wird das Hatrack geschlossen, wodurch die Gepäckgegenstände während des Fluges darin sicher verstaut sind. Es sind bereits Gepäckbehälter bekannt, die motorgetrieben geöffnet und wieder geschlossen werden.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
US 7 887 008 B2 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik bildet, einen Gepäckbehälter mit einer Schütte und einem Gehäuse, wobei die Schütte schwenkbar in dem Gehäuse gelagert ist. Der Gepäckbehälter umfasst einen elektrisch angetriebenen Aktuator, der als ein Linearmotor dazu ausgebildet ist, die Schütte in eine Öffnungs- oder Schließstellung zu überführen. Der Gepäckbehälter umfasst weiterhin einen mit dem Aktuator verbundenen Sensor, der den elektrischen Strom zum Betrieb des Aktuators erfasst und anhand der Stromhöhe auf einen Beladungs- oder Überladungszustand der Schütte schließt. Eine Steuereinrichtung des Gepäckbehälters steuert, z.B. im Überladungsfall der Schütte, eine Abschaltung des Aktuators an.
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Auch aus der
US 2006/0132007 A1 und der nachveröffentlichten
EP 2 492 194 A1 mit älterem Zeitrang sind jeweils Gepäckablagefächer für ein Flugzeug bekannt, bei denen das Gepäckablagefach ein Gehäuse und einen Gepäckbehälter umfasst. Dabei sind die Gepäckbehälter schwenkbar in dem Gehäuse gelagert und können motorgetrieben geöffnet und geschlossen werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein funktional verbessertes und leicht zu bedienendes Gepäckablagefach vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch ein Gepäckablagefach mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Es wird ein Gepäckablagefach vorgeschlagen, welches für ein Flugzeug, insbesondere ein Passagierflugzeug, geeignet und/oder ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Gepäckablagefach in einer Flugzeugkabine integrierbar, insbesondere ist es dazu ausgebildet, in einem Überkopf-Bereich oberhalb der Passagierreihen montiert zu werden. Das Gepäckablagefach ist vorzugsweise als ein Bestandteil oder als ein Segment eines sog. Hatracks ausgebildet oder es bildet das Hatrack.
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Das Gepäckablagefach umfasst ein Gehäuse, welches vorzugsweise mechanische Schnittstellen zur Befestigung des Gepäckablagefachs in der Flugzeugkabine aufweist. Insbesondere umfasst das Gehäuse mindestens zwei Gehäuseseitenwände und eine Rückwand, wobei sich an die zwei Gehäuseseitenwände vorzugsweise weitere Gepäckablagefächer oder Endbereiche einer Gepäckablagereihe anschließen. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gepäckablagefach, insbesondere das Gehäuse, als ein Kunststoffteil, insbesondere ein Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet. Ferner umfasst das Gepäckablagefach einen Gepäckbehälter, der zwei Behälterseitenwände, einen Behälterboden, eine Frontseite und eine Rückseite umfasst. Besonders bevorzugt ist, dass der Gepäckbehälter als ein Kunststoffteil, insbesondere als ein Kunststoffspritzgussteil ausgebildet ist. Bevorzugt ist, dass der Gepäckbehälter als eine Schütte, im Speziellen als ein sog. Pivot-Bin, ausgebildet ist. In dieser Funktion weist der Gepäckbehälter eine Aufnahmeöffnung auf, durch die er mit Gepäckgegenständen, insbesondere Handgepäck, beladen werden kann.
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Der Gepäckbehälter ist in dem Gehäuse um eine Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkachse in ihrer gedachten Längserstreckung die Behälterseitenwand und/oder die Gehäuseseitenwand schneidet, insbesondere durch diese hindurch verläuft.
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Der Gepäckbehälter ist durch eine erste Schwenkbewegung von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung überführbar. Durch die erste Schwenkbewegung wird das Gepäckablagefach geöffnet, wobei die Aufnahmeöffnung des Gepäckbehälters zur Beladung mit den Gepäckstücken freigegeben wird.
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Durch eine zweite Schwenkbewegung ist der Gepäckbehälter von der Öffnungsstellung in die Schließstellung überführbar, wodurch das Gepäckablagefach geschlossen wird und die Gepäckgegenstände darin verstaut sind. Vorzugsweise kann in der Schließstellung nicht auf die Aufnahmeöffnung zugegriffen werden.
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Das Gepäckablagefach umfasst eine Antriebsvorrichtung mit mindestens einem Antriebsmotor. Die Antriebsvorrichtung ist dazu ausgebildet, den Gepäckbehälter bei der ersten und/oder zweiten Schwenkbewegung anzutreiben und das Gepäckablagefach zu öffnen oder zu schließen. Vorzugsweise treibt die Antriebsvorrichtung das Gepäckablagefach so an, dass es in konstanter Geschwindigkeit die erste oder zweite Schwenkbewegung ausführt.
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Vorzugsweise umfasst das Gepäckablagefach eine Verriegelungseinrichtung, durch die der Gepäckbehälter am Gehäuse verriegelbar ist, wenn das Gepäckablagefach geschlossen ist. Die Verrieglungseinrichtung ist vorzugsweise als ein elektromechanisches Schloss ausgebildet.
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Bevorzugt ist, dass das Gepäckablagefach mindestens eine Bedieneinrichtung umfasst oder mit dieser verbindbar oder verbunden ist. Mit der Bedieneinrichtung kann ein Nutzer, z.B. ein Passagier oder das Kabinenpersonal, den Gepäckbehälter bedienen, insbesondere entriegeln und die Durchführung Schwenkbewegungen auslösen. Vorzugsweise führt der Gepäckbehälter bei und/oder nach der Betätigung der Bedieneinrichtung automatisch und/oder selbstständig die erste Schwenkbewegung aus bis er die Öffnungsstellung einnimmt und das Gepäckablagefach vollständig geöffnet ist. Bei der ersten Schwenkbewegung ist es möglich, dass der Gepäckbehälter durch die Schwerkraft unterstützt und gleichzeitig von der Antriebsvorrichtung angetrieben in die Öffnungsstellung überführt wird. Bevorzugt ist, dass die erste Schwenkbewegung geführt und mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt.
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Nach erneuter Betätigung der Bedieneinrichtung durch den Nutzer wird der Gepäckbehälter automatisch durch den Antrieb der Antriebsvorrichtung wieder geschlossen. Somit muss der Nutzer in vorteilhafter Weise keine oder nur wenig Kraft aufwenden, um das Gepäckablagefach zu öffnen oder zu schließen. Vorteilhaft ist, dass das Gepäckablagefach sehr benutzerfreundlich ausgebildet ist und dass der Komfort beim Beladen des Gepäckablagefachs erhöht wird.
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Erfindungsgemäß ist die Antriebsvorrichtung einerseits mit der Behälterseitenwand und andererseits mit der Gehäuseseitenwand verbunden. Vorzugsweise weist die Antriebsvorrichtung mechanische Schnittstellen zur direkten und unmittelbaren Befestigung an der Behälterseitenwand und an der Gehäuseseitenwand auf. Beispielsweise weist die Antriebsvorrichtung einen ersten Flansch zur form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung an der Behälterseitenwand und einen zweiten Flansch zur Befestigung an der Gehäuseseitenwand auf. Besonders bevorzugt ist, dass der erste Flansch mit der Behälterseitenwand und der zweite Flansch mit der Gehäuseseitenwand verschraubt sind.
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Möglich ist, dass die Antriebsvorrichtung zwischen der Behälterseitenwand und der Gehäuseseitenwand angeordnet ist. Optional kann die Antriebsvorrichtung auch benachbart zur oder neben der Behälterseitenwand und/oder Gehäuseseitenwand angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist, dass die Antriebsvorrichtung einerseits in einer Aufnahmeöffnung der Behälterseitenwand und/oder andererseits in einer Aufnahmeöffnung der Gehäuseseitenwand integriert ist und sich über den Zwischenraum zwischen beiden Seitenwänden erstreckt. Vorzugsweise ist die Antriebsvorrichtung in dem Bereich der Seitenwände angeordnet, in dem die Schwenkachse diese schneidet.
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Vorteilhaft ist, dass die Antriebsvorrichtung durch ihre erfindungsgemäße Anordnung kompakt und Bauraum sparend in das Gepäckablagefach integrierbar ist.
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Erfindungsgemäß ist die Antriebsvorrichtung auf der Schwenkachse, insbesondere in ihrer gedachten Längserstreckung, angeordnet. Besonders bevorzugt ist, dass eine Motorwelle des Antriebsmotors koaxial zur Schwenkachse verläuft. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung in einem Drehpunkt bzw. in einer Nabe des Gepäckbehälters angeordnet. Vorteilhaft hierbei ist, dass durch die Anordnung der Antriebsvorrichtung im Drehpunkt bzw. der Nabe und/oder durch den koaxialen Verlauf der Motorwelle zur Schwenkachse ein hoher Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung bereitgestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Antriebsmotor als ein Außenläufermotor ausgebildet. Ein Außenläufermotor ist ein Elektromotor, bei dem der ruhende Teil (Stator) des Motors im Inneren angeordnet ist und von einem bewegten Bauteil (Rotor) umschlossen ist. Beispielsweise ist der Rotor aus mindestens einem radial zur Schwenkachse ausgerichteten ringförmigen Dauermagneten oder aus einem vielpolig magnetisierten Ring gebildet. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor als ein Außenläufer-Torquemotor ausgebildet, der insbesondere den sogenannten Langsamläufern zuordenbar ist. Der Außenläufer-Torque-Motor ist als ein Gleichstrommotor ausgebildet, wobei eine Spule auf dem Stator gewickelt ist und die Magnete vom Rotor aufgenommen werden.
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Durch die Ausbildung als Außenläufer-Torquemotor können vorzugsweise hohe Beschleunigungs- und Verzögerungswerte bereitgestellt werden. Insbesondere kann ein Drehmoment von vorzugsweise mindestens 100 Nm, insbesondere mindestens 1000 Nm, im Speziellen mindestens 10000 Nm erzeugt werden.
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Ein Außenläufer-Torquemotor ist in vorteilhafter Weise dynamisch stabil und drehsteif ausgebildet. Insbesondere kann mit dem Außenläufer-Torquemotor eine Position, insbesondere die Öffnungs- oder Schließstellung des Gepäckbehälters, präzise angefahren werden. Vorteilhaft ist weiterhin, dass sich der Außenläufer-Torquemotor durch eine lange Lebensdauer und weitestgehende Wartungsfreiheit auszeichnet, da er nur eine geringe Anzahl an Verschleißteilen aufweist.
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Erfindungsgemäß umfasst die Antriebsvorrichtung ein Getriebe, das dazu ausgebildet ist, das Drehmoment des Antriebsmotors umzusetzen und je nach Einbaulage der Antriebseinrichtung auf den Gepäckbehälter oder das Gehäuse zu übertragen. Bevorzugt ist, dass das Getriebe nur eine Getriebestufe aufweist.
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Erfindungsgemäß ist das Getriebe als ein Gleitkeilgetriebe (Harmonic-Drive-Getriebe) ausgebildet. In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung weist das Gleitkeilgetriebe eine elliptische Stahlscheibe, vorzugsweise mit einem aufgeschrumpften Wälzlager, auf, wobei die Stahlscheibe eine Antriebswelle des Getriebes bildet. Bevorzugt umfasst das Gleitkeilgetriebe eine dünnwandige verformbare zylindrische Stahlbüchse mit Außenverzahnung (Flexspline), die eine Abtriebswelle des Gleitkeilgetriebes bildet. Vorzugsweise weist das Gleitkeilgetriebe einen starren zylindrischen Außenring mit Innenverzahnung auf (Circular Spline), wobei die Außenverzahnung der Stahlbüchse mit der Innenverzahnung des Außenrings kämmt. Zur Funktionsumsetzung weist die Außenverzahnung der Stahlbüchse weniger Zähne als die Innenverzahnung des Außenrings auf.
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Bei Antrieb der elliptischen Stahlscheibe durch den Außenläufer-Motor wird die Stahlbüchse über das Kugellager verformt, wodurch die Außenverzahnung der Stahlbüchse im Bereich der großen Ellipsenachse in die Innenverzahnung des Außenrings eingreift. Dadurch, dass der Außenring feststehend und rotationsfrei angeordnet ist, bleibt die Abtriebswelle bei einer Umdrehung der Antriebswelle, insbesondere entsprechend der geringeren Zahl der Zähne gegenüber dem Außenring, zurück. Somit bietet das Gleitkeilgetriebe bevorzugt hohe Übersetzungen, z.B. in etwa 160:1, wobei 160 Umdrehungen der Motorwelle bzw. der Antriebswelle auf eine Drehung der Abtriebswelle des Gleitkeilgetriebes übersetzt werden.
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Im Allgemeinen weist das Gleitkeilgetriebe eine hohe Steifigkeit auf. Vorteilhaft ist, dass das Gleitkeilgetriebe eine sehr kompakte Bauform aufweist und weitestgehend wartungsfrei ausgebildet ist. Durch einen spielfreien Abtrieb des Gleitkeilgetriebes kann der der Gepäckbehälter in vorteilhafter Weise positionsgenau in die Öffnungs- oder Schließstellung überführt werden.
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Erfindungsgemäß ist, dass eine Abtriebswelle des Getriebes koaxial zur Schwenkachse, insbesondere in deren Längserstreckung, verläuft. Besonders bevorzugt ist, dass die Abtriebswelle des Getriebes ebenfalls koaxial zur Motorwelle angeordnet ist. Optional sind die Abtriebswelle und die Motorwelle als Hohlwellen ausgebildet. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle mit dem Gepäckbehälter, insbesondere mit dessen Seitenwand, gekoppelt wodurch eine direkte und unmittelbare Kraftübertragung auf den Gepäckbehälter erfolgen kann. Insbesondere kann auf Mittel zur Kraftübertragung, wie z.B. Ketten, Bänder oder Schnüre verzichtet werden. Dadurch kann eine Bauteilanzahl reduziert und Kosten und Gewicht eingespart werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gepäckablagefach eine passive mechanische Achse auf, die entlang der Schwenkachse durch den Hohlraum der Abtriebs- und Motorwelle verläuft. Insbesondere umgreift der Antriebsmotor die passive Achse. Vorzugsweise koppelt die passive Achse das Gehäuse mit dem Gepäckbehälter, wodurch in vorteilhafter Weise eine Stabilität des Gepäckablagefachs erhöht werden kann. Möglich im Rahmen der Erfindung ist auch, dass das Gehäuse und der Gepäckbehälter nur über die Antriebsvorrichtung miteinander verbunden sind..
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In einer besonders bevorzugten Einbauform der Antriebsvorrichtung sind der Antriebsmotor zum Gepäckbehälter und das Getriebe zum Gehäuse gerichtet. Durch diese Einbauform dreht sich der Motor bei Betrieb der Antriebsvorrichtung mit dem Gepäckbehälter mit und treibt diesen an, wogegen die Abtriebswelle des Gehäuses ortsfest mit der Gehäuseseitenwand verbunden ist.
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In einer anderen möglichen Einbauform der Antriebsvorrichtung sind das Getriebe in Richtung des Gepäckbehälters und der Antriebsmotor in Richtung des Gehäuses gerichtet. Hierbei ist der Stator mit der Gehäuseseitenwand ortsfest verbunden. Die Abtriebswelle des Getriebes dreht sich in diesem Fall mit dem Gepäckbehälter mit und treibt diesen an.
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Optional weist das Gepäckablagefach mindestens eine Energiespeichereinrichtung auf. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinrichtung als eine mechanisch arbeitende Energiespeichereinrichtung dazu ausgebildet, eine bei der ersten Schwenkbewegung des Gepäckbehälters abgegebene kinetische Energie zu speichern und bei der zweiten Schwenkbewegung des Gepäckbehälters wieder freizugeben. Zum Beispiel ist die Energiespeichereinrichtung als eine Druckfeder oder als ein Pneumatik-, Elektro- oder Hydraulikzylinder ausgebildet.
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Besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist, dass die Energiespeichereinrichtung elektrisch arbeitend, z.B. als ein Kondensator, ausgebildet ist. Bei Anschluss an eine Spannungsquelle speichert der Kondensator elektrische Ladung, die vorzugsweise zur Unterstützung der zweiten Schwenkbewegung des Gepäckbehälters als elektrische Energie wieder freigegeben wird.
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Es ist von Vorteil, dass durch die Energiefreigabe der Energiespeichereinrichtung eine benötigte Energie bzw. ein Stromverbrauch des Antriebsmotors zum Schließen des Gepäckablagefachs verringert werden kann.
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In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung umfasst das Gepäckablagefach eine Steuereinrichtung oder ist mit dieser verbindbar oder verbunden. Bevorzugt ist die Steuereinrichtung als eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet. Optional umfasst die Steuereinrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung eingehender elektrischer Signale. Beispielsweise ist die Steuereinrichtung dezentral am Gehäuse oder zentral in einer Flugzeugsteuerung integriert.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Gepäckablagefach mindestens eine Messeinrichtung, insbesondere einen Hall-Sensor, zur Messung des elektrischen Motorstroms. Der gemessene Motorstrom wird durch die elektrischen Signale an die Auswerteeinrichtung übermittelt, die die Signale auswertet. Insbesondere errechnet die Auswerteeinrichtung anhand des Motorstroms ein Ladegewicht des Gepäckbehälters und übermittelt dieses an die Steuereinrichtung. Im Speziellen kann der Motorstrom in Abhängigkeit des errechneten Ladegewichts von der Steuereinrichtung nachgeregelt werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuereinrichtung in Abhängigkeit des ermittelten Ladegewichts des Gepäckbehälters die Energiespeichereinrichtung an. Vorzugsweise wird die Energiespeichereinrichtung bei einem Ladegewicht kleiner als ein erstes Grenzbeladegewicht von z.B. 25 kg nicht zugeschaltet, wobei nur der Antriebsmotor den Antrieb des Gepäckbehälters übernimmt. Bei einem Ladegewicht, das größer als das erste Grenzbeladegewicht ist, z.B. bei mehr als 25 kg, steuert die Steuereinrichtung die Zuschaltung der Energiespeichereinrichtung an, um den Antriebsmotor beim Antrieb des Gepäckbehälters zu unterstützen. Somit unterstützt die Energiespeichereinrichtung softwaregesteuert, insbesondere in Abhängigkeit des Ladegewichts, die Antriebsvorrichtung. Insbesondere muss der Antriebsmotor durch die Zuschaltung der Energiespeichereinrichtung bei der zweiten Schwenkbewegung weniger Kraft auf den Gepäckbehälter übertragen, wodurch er in vorteilhafter Weise energiesparend betrieben werden kann.
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Weiterhin kann auch bei einer ungleichmäßigen Beladung mehrerer Gepäckablagefächer gewährleistet werden, dass alle Gepäckablagefächer mit gleicher und konstanter Geschwindigkeit geöffnet oder geschlossen werden können. Insbesondere hat ein stark variierendes Ladegewicht der Gepäckablagefächer keinen Einfluss auf die Schwenkbewegungen des Gepäckbehälters.
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Wird jedoch ein Ladegewicht größer als ein zweites Grenzladegewicht von z.B. 50 kg ermittelt, so liegt eine Überladung des Gepäckbehälters vor. Vorzugsweise hält die Steuereinrichtung in diesem Fall den Antriebsmotor an, sodass der Gepäckbehälter solange geöffnet bleibt, bis das maximal zulässige Ladegewicht nicht mehr überschritten ist. Somit kann die Überladung verhindert und ein Heißlaufen oder Überlastung des Antriebsmotors verhindert werden.
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Wenn die Überladung durch eine Gepäckentnahme aus dem Gepäckbehälter beseitigt ist, steuert die Steuereinrichtung den Antriebsmotor und optional ergänzend, die Energiespeichereinrichtung, wieder an, um das Gepäckablagefach zu schließen.
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Durch die Ermittlung des Ladegewichts anhand des elektrischen Motorstroms können in vorteilhafter Weise auch vergessene Gepäckgegenstände in den Gepäckablagefächern des Flugszeugs detektiert werden.
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In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung umfasst die Antriebsvorrichtung einen Drehwinkelgeber, der dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel der Motorwelle zu erfassen. Vorzugsweise wird der gemessene Drehwinkel der Motorwelle an die Auswerteeinrichtung übermittelt, welche aus diesem einen Öffnungswinkel des Gepäckbehälters berechnet und an die Steuereinrichtung weitergibt. Diese steuert den Antriebsmotor in Abhängigkeit des Öffnungswinkels dazu an, den Gepäckbehälter bei der ersten oder zweiten Schwenkbewegung so weit anzutreiben, bis dieser die Öffnungsstellung oder die Schließstellung einnimmt.
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Der Drehwinkelgeber kann optional als ein Absolutwertgeber oder bevorzugt als ein Inkrementalgeber ausgebildet sein. Durch die Ausbildung als Inkrementalgeber können aufgrund der vorzugsweise hohen Drehzahl des Antriebsmotors und aufgrund des Übersetzungsverhältnisses sehr genaue Positionswerte des Gepäckbehälters bestimmt werden. Somit wird es gewährleistet, dass der Gepäckbehälter positionsgenau in die Öffnungsstellung oder in die Schließstellung überführt werden kann. Optional ergänzend meldet die Verriegelungseinrichtung die vollständige Verriegelung des Gepäckablagefachs an die Steuereinrichtung.
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In einer möglichen konstruktiven Ausbildung der Erfindung weist das Gepäckablagefach einen Klemmschutz auf, der vorzugsweise an den Schließkanten des Gehäuses und/oder des Gepäckbehälters angeordnet ist. Vorzugsweise erkennt der Klemmschutz, ob sich beim Schließen des Gepäckbehälters Hindernisse zwischen den Schließkanten befinden. Bei Erkennen des Hindernisses wird ein Signal an die Steuereinrichtung übermittelt, welche daraufhin die zweite Schwenkbewegung des Gepäckbehälters solange stoppt, bis das Hindernis beseitigt und durch den Klemmschutz nicht mehr erfasst wird. Insbesondere wird erst nach Beseitigung des Hindernisses und nach einer Entwarnung durch den Klemmschutz an die Steuereinrichtung der der Schließvorgang fortgesetzt. Demnach kann durch die Integration des Klemmschutzes eine Verletzungsgefahr, z.B. Quetschgefahr der Finger, für den Nutzer minimiert werden.
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Die Bedieneinrichtung des Gepäckablagefachs ist vorzugsweise als ein Schalter oder Taster an der Frontseite des Gepäckbehälters angeordnet. Beispielsweise kann der Nutzer das Gepäckablagefach durch Aktivierung der Bedieneinrichtung entriegeln und dadurch die erste Schwenkbewegung einleiten. Bei Bedarf, z.B. bei einem Stromausfall oder Versagen der Mechanik, kann das Gepäckablagefach auch manuell entriegelt und/oder geöffnet werden.
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Vorzugsweise wird durch eine erneute Betätigung der Bedieneinrichtung die zweite Schwenkbewegung eingeleitet und das Gepäckablagefach wieder geschlossen und verriegelt. Die zweite Schwenkbewegung kann alternativ auch ein manuelles Anheben des Gepäckbehälters ausgelöst werden. Hierbei steuert die Steuereinrichtung den Antriebsmotor an, wenn sich der Gepäckbehälter über einen definierten Zeitraum nicht in der Öffnungsstellung befindet und der Antriebsmotor noch nicht aktiviert wurde.
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Alternativ oder optional ergänzend kann die Bedieneinrichtung als eine Fernbedienung ausgebildet sein, mit der z.B. das Kabinenpersonal mehrere oder alle Gepäckablagefächer im Flugzeug zentral ansteuern kann. Dies kann z.B. beim Start- und/oder Landevorgang des Flugzeugs von Vorteil sein. Möglich ist auch, dass das Kabinenpersonal die Gepäckablagefächer im Flugzeug einzeln bzw. individuell ansteuern kann.
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In einer möglichen Umsetzung der Erfindung ist das Gepäckablagefach mit einer Anzeigeeinrichtung verbindbar. Vorzugsweise werden durch die Anzeigeeinrichtung Betriebszustände, wie z.B. die Öffnungs- oder Schließstellung des/der Gepäckablagefächer im Flugzeug angezeigt. Besonders bevorzugt ist auch, dass Fehlermeldungen, wie z.B. eine Überladung des Gepäckbehälters, ein Versagen von mechanischen und/oder elektrischen Bauteilen, eine fehlerhafte Bedienung, ein Missbrauch durch Nutzer, etc. auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Insbesondere wird die Anzeige auf der Anzeigeeinrichtung von der Steuereinrichtung gesteuert.
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Bevorzugt ist, dass die Anzeigeeinrichtung im Zuständigkeitsbereich des Kabinenpersonals angeordnet ist, um diesem visuell die notwendigen Informationen zu übermitteln. Möglich ist auch, dass die Anzeigeeinrichtung zentral am Gepäckablagefach angebracht ist, um den Nutzer individuell zu informieren.
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Optional ist die Anzeigeeinrichtung als ein Informationspanel mit einer Mehrzahl an mehrfarbigen Leuchtdioden (LEDs) ausgebildet. Alternativ kann die Anzeigeeinrichtung als ein Bildschirm oder Display, insbesondere als ein Flüssigkristall-Display, ausgebildet sein.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Flugzeug, insbesondere ein Passagierflugzeug, mit dem Gepäckablagefach nach der Einem der Ansprüche 1 bis 11.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Seitenansicht eines Gepäckablagefachs;
- 2 eine Schnittdarstellung einer Antriebsvorrichtung des Gepäckablagefachs aus 1.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine perspektivische Seitenansicht eines Gepäckablagefachs 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das Gepäckablagefach 1 ist dazu geeignet und/oder ausgebildet, in einem Flugzeug, insbesondere in einem Passagierflugzeug, in einem Überkopfbereich von Passagieren integriert zu werden. Es ist als ein Hatrack oder als ein Teil eines Hatracks ausgebildet.
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Das Gepäckablagefach 1 weist ein Gehäuse 2 und einen darin angeordneten Gepäckbehälter 3 auf. Das Gehäuse 2 weist eine Gehäuseoberseite 20 und zwei Gehäuseseitenwände 21; 22 auf. Es ist unbeweglich an einer Flugzeugwand befestigbar oder befestigt.
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Der Gepäckbehälter 3 ist als eine Schütte bzw. als ein sog. Pivot-Bin ausgebildet und zwischen den Gehäuseseitenwänden 21; 22 im Gehäuse 2 angeordnet. Der Gepäckbehälter 3 umfasst eine Frontseite 30, eine Rückseite 31 und zwei Behälterseitenwände 32; 33, die zusammen eine Aufnahmeöffnung für Gepäckgegenstände umschließen.
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Die Behälterseitenwände 32; 33 sind benachbart zu den Gehäuseseitenwänden 21; 22 angeordnet und verlaufen zu diesen parallel oder nahezu parallel.
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Im Gehäuse 2 ist der Gepäckbehälter 3 um eine Schwenkachse A schwenkbar gelagert. Die Schwenkachse A schneidet in ihrer Längserstreckung die Gehäuseseitenwände 21; 22 und die Behälterseitenwände 32; 33.
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Durch eine erste Schwenkbewegung B1 um die Schwenkachse A wird der Gepäckbehälter 3 aus dem Gehäuse 2 heraus geschwenkt und nimmt eine Öffnungsstellung Ö ein, wodurch das Gepäckablagefach 1 geöffnet wird. In der Öffnungsstellung Ö ist die Aufnahmeöffnung zur Beladung durch einen Passagier des Flugzeugs freigegeben. 1 zeigt das geöffnete Gepäckablagefach 1 mit dem Gepäckbehälter 3 in der Öffnungsstellung Ö.
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Durch eine zweite Schwenkbewegung B2, die entgegengesetzt zur ersten Schwenkbewegung B1 erfolgt, wird der Gepäckbehälter 3 in eine nicht gezeigte Schließstellung G zurückverschwenkt und das Gepäckablagefach 1 geschlossen. In der Schließstellung G ist die Aufnahmeöffnung von der Gehäuseoberseite 20 überdeckt und für den Passagier nicht sichtbar und/oder zugreifbar.
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Das Gepäckablagefach 3 weist eine Verriegelungseinrichtung 4 auf, mit der das der Gepäckbehälter 3 in dem Gehäuse 2 verriegelt werden kann. Im verriegelten Zustand kann das Gepäckablagefach 3 manuell nicht geöffnet werden und der Gepäckbehälter 3 nicht aus dem Gehäuse 2 herausschwenken. Die Verriegelungseinrichtung 4 ist als ein elektromechanisches Schloss ausgebildet.
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Die Gepäckablagefach 1 umfasst mindestens eine Antriebsvorrichtung 6 auf, die z.B. eine kreisrunde oder im Wesentlichen kreisrunde Außenkontur aufweist und auf der Schwenkachse, insbesondere im Bereich oder nahe dem Schnittpunkt der Schwenkachse A mit der ersten Gehäuseseitenwand 21 angeordnet ist. Somit ist die Antriebsvorrichtung 6 als Nabenantrieb für den Gepäckbehälter 3 dazu ausgebildet, den Gepäckbehälter 3 bei der ersten und/oder zweiten Schwenkbewegung S1; S2 anzutreiben bzw. diese zu unterstützen und das Gepäckablagefach 1 zu öffnen oder zu schließen.
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Die Gehäuseseitenwand 21 und die erste Behälterseitenwand 32 weisen Aufnahmen für die Antriebsvorrichtung 6 auf, in denen diese positioniert ist. Somit erstreckt sich die Antriebsvorrichtung 6 von der ersten Gehäuseseitenwand 21 zur ersten Behälterseitenwand 32, wobei sie vorzugsweise unmittelbar bzw. direkt form- und/oder kraftschlüssig mit den Seitenwänden 21; 32 verbunden ist.
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Das Gepäckablagefach 1 umfasst eine nicht gezeigte Energiespeichereinrichtung 11, die dazu ausgebildet ist, die zweite Schwenkbewegung S2 des Gepäckbehälters 3 zu unterstützen und den Antriebsmotor 9 beim Antrieb des Gepäckbehälters 3 bei der zweiten Schwenkbewegung S2 zu entlasten. Die Energiespeichereinrichtung 11 ist als ein Kondensator ausgebildet, der bei Anschluss an eine Spannungsversorgung elektrische Ladung speichert und als elektrische Energie bei der zweiten Schwenkbewegung S2 wieder abgibt. Somit kann der Stromverbrauch des Antriebsmotors 9, insbesondere bei schwerer Beladung des Gepäckbehälters, reduziert werden.
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Alternativ oder optional ergänzend kann die Energiespeichereinrichtung 11 auch mechanisch arbeitend ausgebildet sein, wobei sie z.B. als eine Druckfeder oder als ein pneumatischer oder hydraulischer Hubzylinder ausgebildet sein kann. Insbesondere speichert die mechanisch arbeitende Energiespeichereinrichtung 11 die bei der ersten Schwenkbewegung S1 des Gepäckbehälters 3 freiwerdende kinetische Energie und gibt sie bei der zweiten Schwenkbewegung S2 wieder ab.
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Das Gepäckablagefach 1 ist mit einer Steuereinrichtung 12, insbesondere eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) verbindbar oder verbunden. Die Steuereinrichtung 12 umfasst eine Auswerteeinrichtung, die an sie übermittelte Signale auswertet und an die Steuereinrichtung 11 meldet. In Abhängigkeit der ausgewerteten Signale steuert die Steuereinrichtung 11 die Antriebsvorrichtung 6 und/oder die Energiespeichereinrichtung11 an.
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Das Gepäckablagefach 3 umfasst eine Bedieneinrichtung 5 die als ein Taster oder Schalter z.B. an der Behälterfrontseite 30 angeordnet ist. Bei manueller Betätigung der Bedieneinrichtung 5 durch den Passagier wird die Verriegelungseinrichtung 4 entriegelt, sodass das Gepäckablagefach 3 geöffnet werden kann.
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Alternativ oder optional ergänzend kann die Bedieneinrichtung 5 als eine Fernbedienung ausgebildet sein, mit der die Verriegelungseinrichtung 4 aus der Entfernung ver- oder entriegelbar ist. Hierbei ist es z.B. möglich, dass eine Flugzeugbesatzung oder ein Kabinenpersonal alle im Flugzeug angeordneten Gepäckablagefächer gleichzeitig sperren oder freigeben kann und diese somit zentral bedienen kann. Ebenso kann jedes einzelne Gepäckablagefach 1 individuell angesteuert werden.
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Das Gepäckablagefach 1 umfasst einen Klemmschutz 15, der sich entlang einer Schließkante des Gehäuses 2 und/oder des Gepäckbehälters erstreckt. Der Klemmschutz 15 ist als eine Sensoreinrichtung dazu ausgebildet, ein Hindernis zwischen einer Schließkante des Gepäckbehälters 3 und der Schließkante des Gehäuses 2, z.B. durch ein Einklemmen von Fingern der Passagiere, zu erfassen und über ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 11 zu melden. Diese stoppt bei Erhalt des Signals die zweite Schwenkbewegung S2 des Gepäckbehälters 3, indem sie die Antriebsvorrichtung 6 und optional ergänzend die Energiespeichereinrichtung 11 deaktiviert. Somit kann eine Verletzungsgefahr für die Passagiere verringert werden. Sobald das Hindernis entfernt oder beseitigt ist, startet die Steuereinrichtung 12 die Antriebsvorrichtung 6 erneut, wodurch die zweite Schwenkbewegung S2 fortgesetzt wird und das Gepäckablagefach 1 geschlossen wird.
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In der Programmierung der Steuereinrichtung 12 ist eine Vielzahl von Fehlerquellen berücksichtigt, die im Falle eines abnormalen Betriebs des Gepäckablagefachs 1 greifen. Mögliche abnormale Vorgänge sind z.B.: Versagen von elektronischen / mechanischen Bauteilen, fehlerhafte Bedienung / Missbrauch durch Nutzer, Einklemmen von Gegenständen, etc. Solche Fehlerquellen, aber auch unterschiedliche Bedienzustände und/oder Warnanzeigen des Gepäckablagefachs 1 sind auf einer mit dem Gepäckablagefach verbindbaren oder verbundenen Anzeigeeinrichtung 16 anzeigbar. Die Anzeigeeinrichtung 16 ist z.B. im Zuständigkeitsbereich des Kabinenpersonals und/oder direkt am Gepäckablagefach 1 angeordnet, sodass der Nutzer des Gepäckablagefachs 1 über den Betriebszustand informiert werden kann.
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In 2 ist die Antriebsvorrichtung 6 in einer Schnittansicht genauer gezeigt. Die Antriebsvorrichtung 6 weist einen ersten Flansch 7 und einen zweiten Flansch 8 auf, wobei die Antriebsvorrichtung 6 in der Einbausituation gemäß 1 über den ersten Flansch 7 mit der Behälterseitenwand 32 und über den zweiten Flansch 8 mit der ersten Gehäuseseitenwand 21 verbunden, insbesondere verschraubt, ist.
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Die Antriebsvorrichtung 6 umfasst einen Antriebsmotor 9 mit einem Rotor 91 und einem Stator 92. Der Antriebsmotor 9 ist als ein Außenläufer-Motor ausgebildet, bei dem der Rotor 91 außenliegend um den innenliegenden Stator 92 rotiert. Der Antriebsmotor 9 ist als ein Torquemotor, insbesondere als ein permanent erregter Gleichstrommotor oder als ein mehrpoliger Synchronmotor, dazu ausgebildet, relativ hohe Drehmomente von ca. 5000 bis 10000 Nm bei relativ kleiner Drehzahl von ca. 50 bis 200 U/min auszuführen. Eine Motorwelle, insbesondere der Rotor des Antriebsmotors 9, ist als Hohlwelle ausgebildet und koaxial zur Schwenkachse A angeordnet. Als Außenläufer-Motor ist der Stator im Hohlbereich des Rotors angeordnet, wobei auch der Stator als Hohlwelle ausgebildet ist. Dadurch ist der Antriebsmotor 9 im Zentrum des Rotors und des Stators hohl ausgebildet.
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Optional ergänzend weist das Gepäckablagefach 1 eine passive mechanische Achse auf, die durch den Hohlraum des Rotors und des Stators verläuft und das Gehäuse 2 mit dem Gepäckbehälter 3 koppelt. Durch die passive mechanische Achse kann die Stabilität des Gepäckablagefachs 1 erhöht werden.
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Die Antriebsvorrichtung 6 weist ein Getriebe 10 mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 36 auf, die koaxial mit der Schwenkachse A und mit der Motorwelle angeordnet ist. Da auch die Abtriebswelle 36 im Zentrum einen Hohlraum aufweist, kann sich die optionale passive mechanische Achse auch durch die Abtriebswelle hindurch erstrecken.
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Das Getriebe 10 ist z.B. als ein Gleitkeilgetriebe bzw. Harmonic-Drive Getriebe ausgebildet. Das Gleitkeilgetriebe umfasst eine auf einem Wälzlager 34 gelagerte elliptische Stahlscheibe als Antriebswelle 35 und eine dünnwandige verformbare zylindrische Stahlbüchse (Flexspline) als die Abtriebswelle 36. Die Abtriebswelle 36 weist eine Außenverzahnung 37 auf.
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Das Gleitkeilgetriebe umfasst einen starren rotationsfreien zylindrischen Außenring 38 mit einer Innenverzahnung (Circular Spline), wobei der Außenring 38 mehr Zähne als die Abtriebswelle 36 aufweist. Die Abtriebswelle 36 wird über das Wälzlager 34 verformt, wodurch die Außenverzahnung 37 der Abtriebswelle 36 in die Innenverzahnung des Außenrings 38 eingreift und mit dieser bei Antrieb der Antriebswelle 35 kämmt. Durch die unterschiedliche Anzahl der Zähne bleibt die Abtriebswelle 36 entsprechend der Differenz der Zähne gegenüber einer Umdrehung der Antriebswelle 35 zurück.
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Das Getriebe 10 ist dazu ausgebildet, die Drehmomente des Antriebsmotors 9 umzusetzen und auf den Gepäckbehälter 3 zu übertragen, wodurch dieser die erste oder zweite Schwenkbewegung S1; S2 ausführt. Beispielsweise ist das Getriebe 10 dazu ausgebildet, eine Übersetzung der Drehmomente im Verhältnis von 1/160 vorzunehmen.
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In der Einbausituation gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 ist der Antriebsmotor 9 zum Gepäckbehälter 3 und das Getriebe 10 zum Gehäuse 2 gerichtet. Somit dreht sich der Antriebsmotor 9 mit, wenn der Gepäckbehälter 3 die erste oder zweite Schwenkbewegung Ö; G ausführt.
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Die Antriebsvorrichtung 6 umfasst eine als ein Hall-Sensor ausgebildete Messeinrichtung 13 zur Erfassung des elektrischen Motorstroms des Antriebsmotors 9. Die Messergebnisse werden an durch Signale an die Auswerteeinrichtung zur Auswertung übermittelt. Insbesondere schließt die Auswerteeinrichtung anhand einer Höhe des Motorstroms auf ein Ladegewicht der Gepäckgegenstände im Gepäckbehälter 3. Die Steuereinrichtung 12 steuert anhand der gewonnenen Daten über das Ladegewicht die Drehzahl des Antriebsmotors 9 an, sodass das Gepäckablagefach 1 auch bei schwerer Beladung mit konstanter Geschwindigkeit geschlossen wird.
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In Abhängigkeit des errechneten Ladegewichts steuert die Steuereinrichtung 12 die Zuschaltung der Energiespeichereinrichtung 11 an, die dann, insbesondere bei der zweiten Schwenkbewegung des Gepäckbehälters 6, ihre Energie abgibt, die zweite Schwenkbewegung S2 unterstützt und den Antriebsmotor 9 dadurch entlastet. Beispielsweise wird die Energiespeichereinrichtung 11 bei einem ermittelten Ladegewicht von >25 kg zugeschaltet, während die Antriebsleistung zur Durchführung insbesondere der zweiten Schließbewegung bei einem Ladegewicht von <25kg allein durch den Antriebsmotor 9 aufgebracht wird.
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Bei einem Ladegewicht von 50kg ist das maximale Ladegewicht des Gepäckbehälters 3 erreicht. Wird ermittelt, dass das maximale Ladegewicht überschritten wird, so steuert die Steuereinrichtung 12 die Ausgabe einer Fehlermeldung, z. B. an der Anzeigeeinrichtung 16 an. Optional ergänzend stoppt die Steuereinrichtung 12 den Antrieb des Gepäckbehälters 3 durch den Antriebsmotor 9 und ggf. auch die optional zugeschaltete Energiespeichereinrichtung 11.
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Die Antriebsvorrichtung 6 umfasst einen Drehwinkelgeber 14, der z.B. als ein Inkrementalgeber dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel der Motorwelle zu erfassen. Der gemessene Drehwinkel wird an die Auswerteeinrichtung zur Auswertung übermittelt, wodurch ein Öffnungs- oder Schließwinkel des Gepäckbehälters 3 errechnet wird. In Abhängigkeit des errechneten Öffnung- oder Schließwinkel steuert die Steuereinrichtung 12 die Antriebsvorrichtung 6 zum Antrieb des Gepäckbehälters 3 an, bis dieser die Öffnungs- oder Schließstellung Ö; G positionsgenau erreicht hat. Als Endanschlag in der Schließstellung G dient die Verriegelungseinrichtung 4, die ein elektrisches Signal an die Steuereinrichtung 12 übersendet, dass der Gepäckbehälter 1 vollständig geschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gepäckablagefach
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gepäckbehälter
- 4
- Verriegelungseinrichtung
- 5
- Bedieneinrichtung
- 6
- Antriebsvorrichtung
- 7
- erster Flansch
- 8
- zweiter Flansch
- 9
- Antriebsmotor
- 10
- Getriebe
- 11
- Energiespeichereinrichtung
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Messeinrichtung
- 14
- Drehwinkelgeber
- 15
- Klemmschutz
- 16
- Anzeigeeinrichtung
- 20
- Gehäuseoberseite
- 21
- erste Gehäuseseitenwand
- 22
- zweite Gehäuseseitenwand
- 30
- Behälterfrontseite
- 31
- Behälterrückseite
- 32
- erste Behälterseitenwand
- 33
- zweite Behälterseitenwand
- 34
- Wälzlager
- 35
- Antriebswelle
- 36
- Abtriebswelle
- 37
- Außenverzahnung
- 38
- Außenring
- 91
- Aktor
- 92
- Stator
- A
- Schwenkachse
- G
- Schließstellung
- Ö
- Öffnungsstellung
- S1
- erste Schwenkbewegung
- S2
- zweite Schwenkbewegung
