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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, weitläufig bekannt unter „Hatracks“, sind oftmals im Überkopfbereich der Passagiere angeordnet. 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 motorunterstützt geöffnet und wieder geschlossen werden.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
DE 10 2009 057 014 A1 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik bildet, eine Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs in einem Flugzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Wickelrolle und eine Umlenkrolle über die ein Seil geführt ist, mit dem die Schütte automatisch geschlossen werden kann. Die Wickelrolle wird durch einen elektromechanischen Hybridantrieb, insbesondere durch eine Gasdruckfeder und einen Elektromotor, angetrieben. Ein Drehmoment des Elektromotors wird durch ein Planetengetriebe und durch ein Kegelradgetriebe umgesetzt und auf die Wickelrolle übertragen.
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Auch aus der
DE 103 61 830 A1 ist eine Vorrichtung zum Schließen einer absenkbaren Schütte eines Gepäckfachs bekannt. Die Schütte ist zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position bewegbar, wobei mittels eines Elektromotors eine Hubkraft auf die Schütte ausgeübt wird. Ferner ist dem Elektromotor ein aufladbarer Energiespeicher zum Speichern von Energie für den Betrieb des Elektromotors zugeordnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gepäckablagefach mit einer vereinfachten, Bauraum sparenden Antriebseinrichtung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch ein Gepäckablagefach mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder 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 Gehäuserückwand, 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.
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Ferner umfasst das Gepäckablagefach einen Gepäckbehälter, der eine erste und eine zweite Behälterseitenwand, 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 schwenkbar gelagert. Durch eine erste Schwenkbewegung ist der Gepäckbehälter von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung überführbar. Durch die erste Schwenkbewegung wird das Gepäckablagefach geöffnet, wobei die Aufnahmeöffnung des Gepäckbehälters vorzugsweise 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 Schwenkvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, den Gepäckbehälter durch Ausführung der ersten oder zweiten Schwenkbewegung in die Öffnungs- oder Schließstellung zu überführen.
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Die Schwenkvorrichtung umfasst eine Seilwindeneinrichtung mit einer Wickelrolle und eine Antriebseinrichtung mit einem Antriebsmotor. Die Antriebseinrichtung ist dazu ausgebildet, die Seilwindeneinrichtung, insbesondere die Wickelrolle, anzutreiben und zu drehen.
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Bevorzugt sind auf der Wickelrolle ein erstes und ein zweites Wickelmedium angeordnet, insbesondere darauf aufgerollt. Insbesondere ist ein Ende des ersten und zweiten Wickelmediums mit der Wickelrolle und ein anderes, freies Ende mit dem Gepäckbehälter verbunden, wodurch ein Drehmoment des Antriebsmotors über die Seilwindeneinrichtung auf den Gepäckbehälter übertragbar ist.
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Insbesondere werden das erste und zweite Wickelmedium in Abhängigkeit der Drehrichtung der Wickelrolle von dieser abgewickelt oder auf diese aufgewickelt. Durch die Abwicklung des ersten und zweiten Wickelmediums von der Wickelrolle führt der Gepäckbehälter vorzugsweise die erste Schwenkbewegung aus, wodurch er von der Schließstellung in die Öffnungsstellung überführt wird und das Gepäckablagefach geöffnet wird. Bei Aufwicklung des ersten und zweiten Wickelmediums auf die Wickelrolle führt der Gepäckbehälter vorzugsweise die zweite Schwenkbewegung aus, wodurch er von der Öffnungsstellung in die Schließstellung überführt wird und das Gepäckablagefach geschlossen wird.
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Vorzugsweise treibt die Antriebseinrichtung die Wickelrolle in einer konstanten Geschwindigkeit an, so dass das Gepäckablagefach die erste oder zweite Schwenkbewegung ebenfalls in konstanter Geschwindigkeit ausführt.
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Bevorzugt 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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Optional umfasst das Gepäckablagefach mindestens eine Bedieneinrichtung oder es ist mit dieser verbindbar oder verbunden. 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 zugleich durch die Seilwindeneinrichtung in die Öffnungsstellung überführt wird.
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Nach erneuter Betätigung der Bedieneinrichtung durch den Nutzer wird der Gepäckbehälter automatisch durch den Antrieb der Antriebseinrichtung und die Aufwicklung der Wickelmedia auf die Wickelrolle 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 der Antriebsmotor als ein Außenläufer-Motor ausgebildet, wobei eine Rotorwelle koaxial zur Wickelrolle angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Außenläufer-Motor als ein Elektromotor ausgebildet, bei dem der ruhende Teil (Stator) des Motors im Inneren angeordnet ist und von einem bewegten Bauteil, der Rotorwelle, umschlossen ist. Beispielsweise ist die Rotorwelle aus mindestens einem ringförmigen Dauermagneten oder aus einem vielpolig magnetisierten Ring gebildet.
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Es ist von Vorteil, dass durch die koaxiale Anordnung der Rotorwelle und der Wickelrolle eine sehr kompakte und Bauraum sparende Antriebseinrichtung bereitgestellt werden kann.
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In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung ist der Antriebsmotor als ein Außenläufer-Torquemotor ausgebildet. Der Außenläufer-Torquemotor ist insbesondere den sogenannten Langsamläufern zuordenbar. 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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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung ein Gleitkeilgetriebe (Harmonic Drive Getriebe) zur Umsetzung des Drehmoments des Außenläufer-Motors ins Langsame und zu dessen Übertragung auf die Seilwindeneinrichtung, insbesondere auf die Wickelrolle.
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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 einer Außenverzahnung (Flexspline), die eine Abtriebswelle des Gleitkeilgetriebes bildet. Vorzugsweise weist das Gleitkeilgetriebe einen starren zylindrischen Außenring mit einer 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 Rotorwelle auf eine Drehung der Abtriebswelle des Gleitkeilgetriebes übersetzt werden.
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Das Gleitkeilgetriebe weist, wie auch der Außenläufer-Torquemotor, in vorteilhafter Weise einen kompakten Aufbau auf, wodurch ein geringer Platzbedarf bei der Integration in das Gepäckablagefach benötigt wird und Bauraum eingespart werden kann. Dies ist insbesondere in einer beengten Flugzeugkabine von Vorteil. Weitere Vorteile bieten ein weitestgehend wartungsfreier Aufbau, eine hohe Steifigkeit und ein spielfreier Abtrieb des Gleitkeilgetriebes, durch den der Gepäckbehälter positionsgenau in die Öffnungs- oder Schließstellung überführbar ist.
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In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung umfasst die Schwenkvorrichtung ein erstes und ein zweites Rahmenelement, wobei das erste Rahmenelement optional an der Gehäuserückwand und das zweite Rahmenelement optional ergänzend an einer Tragstruktur des Flugzeugs, insbesondere an der Kabinenwand oder -decke befestigt ist.
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Bevorzugt sind die Antriebsvorrichtung und die Seilwindeneinrichtung zwischen den Rahmenelementen angeordnet, wobei die beiden Rahmenelemente über mindestens eine Achse miteinander verbunden sind. Insbesondere sind die Wickelscheibe, die Rotorwelle und die Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet, wobei die Wickelscheibe, die Rotorwelle und die Abtriebswelle drehbar auf der Achse gelagert sind.
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Vorzugsweise ist die Abtriebswelle in der Einbausituation des Antriebsmotors zur Wickelrolle gerichtet und benachbart neben dieser angeordnet. Insbesondere ist die Abtriebswelle zwischen der Rotorwelle und der Wickelrolle angeordnet. Vorzugsweise ist der Stator mit dem zweiten Rahmenelement verbunden. Es ist alternativ auch möglich, dass die Rotorwelle direkt neben der Wickelrolle angeordnet ist und die Abtriebswelle mit dem zweiten Rahmenelement verbunden ist, sodass sich der Antriebsmotor mit der Wickelrolle mitdreht und die Abtriebswelle feststehend angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist, dass die Wickelrolle einen kleineren Durchmesser als die Rotorwelle und/oder als die Abtriebswelle aufweist. Dies unterstützt insbesondere die Übersetzung des Drehmoments des Antriebsmotors auf die Wickelrolle.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Seilwindeneinrichtung mindestens eine Umlenkrolle, insbesondere eine erste und eine zweite Umlenkrolle. Vorzugsweise wird das erste Wickelmedium über die erste Umlenkrolle geführt und in eine erste Führungsrichtung umgelenkt. Optional wird das zweite Wickelmedium über die zweite Umlenkrolle geführt und von dieser in eine zweite Führungsrichtung umgelenkt. Vorzugsweise sind die erste und zweite Führungsrichtung entgegengesetzt gerichtet.
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Insbesondere werden das erste Wickelmedium in der ersten Führungsrichtung zur ersten Behälterseitenwand und das zweite Wickelmedium in der zweiten Führungsrichtung zur zweiten Behälterseitenwand geführt. Bevorzugt sind die freien Enden der Wickelmedia an den entsprechenden Behälterseitenwänden befestigt. Somit wird der Gepäckbehälter beidseitig geführt und kann dadurch sicher in die Öffnungs- oder Schließstellung verschwenkt werden, wenn die Wickelrolle angetrieben wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste und zweite Wickelmedium als ein Stahlband ausgebildet. Alternativ können das erste und zweite Stahlband als ein Synthetikband ausgebildet sein. Insbesondere weisen die Wickelmedia einen rechteckigen Querschnitt mit einer sehr geringen Höhe auf. Im Speziellen sind die Wickelmedia flach ausgebildet, wobei sie eine Höhe vom maximal 1,5 mm, vorzugsweise maximal 1 mm, insbesondere maximal 0,5 mm aufweisen.
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Von Vorteil ist, dass die Wickelmedia in der Ausbildung als Stahl- oder Synthetikband einen verhältnismäßig kleinen Biegeradius aufweisen. Zudem weisen die Wickelmedia durch die flache Ausbildung und geringe Höhe eine verhältnismäßig geringe Gesamthöhe auf, wenn sie im vollständig aufgerollten Zustand aufeinander gelegt sind. Somit kann die Wickelrolle in ihrem Durchmesser relativ klein, insbesondere kleiner als der Durchmesser der Rotorwelle und/oder der Abtriebswelle gehalten werden. Dies wirkt sich insbesondere auf den benötigten Bauraum bei der Integration in das Gepäckablagefach positiv aus.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Gepäckablagefach, insbesondere die Schwenkvorrichtung, mindestens eine Energiespeichereinrichtung auf. Vorzugsweise ist die Energiespeichereinrichtung elektrisch arbeitend, z.B. als mindestens ein Kondensator ausgebildet. Besonders bevorzugt ist, dass die Energiespeichereinrichtung als eine Aneinanderreihung mehrerer Kondensatoren 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 Außenläufer-Motors zum Schließen des Gepäckablagefachs verringert werden kann.
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In einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung umfasst das Gepäckablagefach, insbesondere die Schwenkeinrichtung, eine Steuereinrichtung. Alternativ ist das Gepäckablagefach mit der Steuereinrichtung 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 Gepäckablagefach, insbesondere an oder zwischen den Rahmenelementen der Schwenkvorrichtung oder zentral in einer Flugzeugsteuerung integriert.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Gepäckablagefach, insbesondere die Antriebseinrichtung, mindestens eine Messeinrichtung zur Messung des elektrischen Motorstroms. Vorzugsweise ist die Messeinrichtung als ein Hall-Sensor ausgebildet. Der durch die Messeinrichtung 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 ausschließlich der Antriebsmotor den Antrieb des Gepäckbehälters übernimmt.
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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 Antriebseinrichtung. 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 Antriebseinrichtung einen Drehwinkelgeber, der dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel der Rotorwelle zu erfassen. Vorzugsweise wird der gemessene Drehwinkel der Rotorwelle 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 einem der Ansprüche 1 bis13.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 ein Gepäckablagefach für eine Seitensitzreihe in einem Flugzeug;
- 2 zwei Gepäckablagefächer für eine Mittelsitzreihe in dem Flugzeug aus 1;
- 3 eine Schwenkvorrichtung des Gepäckablagefachs aus 1 oder 2;
- 4 eine Antriebsvorrichtung der Schwenkvorrichtung aus 3.
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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 integriert zu werden. Das gezeigte Gepäckablagefach ist z.B. in einem Überkopfbereich von Passagieren integrierbar, die in einer Seitensitzreihe des Flugzeugs sitzen. 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. Das Gehäuse 2 umfasst eine Gehäuseoberseite 20 und zwei Gehäuseseitenwände 21; 22. 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 eine erste und zweite Behälterseitenwand 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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Der Gepäckbehälter 3 ist im Gehäuse 2 schwenkbar gelagert. Durch eine erste Schwenkbewegung S1 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 S2, die entgegengesetzt zur ersten Schwenkbewegung S1 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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Das Gepäckablagefach 1 umfasst eine Bedieneinrichtung 35, die als ein Taster oder Schalter z.B. an der Behälterfrontseite 30 angeordnet ist. Bei manueller Betätigung der Bedieneinrichtung 35 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 35 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 29, der sich entlang einer Schließkante des Gehäuses 2 und/oder des Gepäckbehälters 3 erstreckt. Der Klemmschutz 29 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.
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Weiterhin umfasst das Gepäckablagefach 1 eine Steuereinrichtung 26, z.B. eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), mit einer nicht gezeigten Auswerteeinrichtung zur Auswertung eingehender elektrischer Signale. Das Gepäckablagefach 1 kann auch mit der Steuereinrichtung 26 verbunden oder verbindbar sein. Die Steuereinrichtung 26 ist am Gehäuse 2 des Gepäckablagefachs 1 angeordnet oder mit diesem verbunden. Alternativ kann die Steuereinrichtung 26 auch zentral in der Flugzeugsteuerung angeordnet sein.
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2 zeigt zwei der Gepäckablagefächer 1a; 1b wie sie z.B. über der mittleren Sitzreihe einer Flugzeugkabine zueinander angeordnet sind. Die beiden Gepäckablagefächer 1a; 1b sind so angeordnet, dass deren Gehäuserückseiten 27 auf einander zu gerichtet sind.
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Das Gepäckablagefach 1a umfasst eine Schwenkvorrichtung 5 zur Verschwenkung des Gepäckbehälters 3 und zur automatischen und selbsttätigen Überführung des Gepäckbehälters in die Öffnungs- oder Schließstellung Ö; G. Bevorzugt ist, dass alle im Flugzeug angeordneten Gepäckablagefächer 1a; 1b die Schwenkvorrichtung 5 aufweisen.
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Durch drei von der Schwenkeinrichtung 5 zum Gepäckablagefach 1a gerichtete Strichlinien-Pfeile werden die bevorzugten Befestigungspunkte zwischen der Schwenkvorrichtung 5 und der Gehäuserückwand 27 des Gepäckablagefachs 1a verdeutlicht. Insbesondere ist die Schwenkeinrichtung 5 in der Einbausituation an der Gehäuserückwand 27 angeordnet, insbesondere mit dieser verschraubt.
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In 3 ist die Schwenkeinrichtung 5 in Vergrößerung gezeigt. Sie umfasst ein erstes und ein zweites Rahmenelement 6; 7, die über eine erste und zweite Achse 8; 9 miteinander verbunden sind. Wie in 2 verdeutlicht, ist die Schwenkeinrichtung 5 über das erste Rahmenelement 6 an der Gehäuserückwand 27 befestigbar. Alternativ oder optional ergänzend kann die Schwenkvorrichtung 5 über das zweite Rahmenelement 7 an einer Tragstruktur des Flugzeugs, z.B. an einer Kabinenwand oder -decke befestigt werden.
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Die Schwenkvorrichtung 5 umfasst eine Seilwindeneinrichtung 10 mit einer Wickelrolle 11 und einer ersten und zweiten Umlenkrolle 12; 13. Die Wickelrolle 11 ist auf der ersten Achse 8 benachbart neben dem ersten Rahmenelement 6 drehbar gelagert ist. Die erste Umlenkrolle 12 ist auf der zweiten Achse 9 drehbar gelagert. Auf selber Höhe ist auch die zweite Umlenkrolle 13 am ersten Rahmenelement befestigt und darauf drehbar gelagert.
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Die Seilwindeneinrichtung 10 umfasst ein erstes und zweites Wickelmedium 14; 15, die auf der Wickelrolle 11 angeordnet und aufgerollt sind. Die Wickelmedia 14; 15 sind als flaches Stahlband mit einer Höhe von maximal 1,5mm, vorzugsweise niedriger, ausgebildet und an einem Ende an der Wickelrolle 11 befestigt.
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Das erste Wickelmedium 14 ist über die erste Umlenkrolle 12 in eine erste Führungsrichtung F1 geführt und umgelenkt, wogegen das zweite Wickelmedium 15 über die zweite Umlenkrolle 13 in eine zweite Führungsrichtung F2 geführt und umgelenkt ist. Die erste und zweite Führungsrichtung F1; F2 sind entgegengesetzt gerichtet. In der Einbausituation gemäß 2 ist die erste Führungsrichtung F1 zur ersten Behälterseitenwand 32 und die zweite Führungsrichtung F2 zur zweiten Behälterseitenwand 33 gerichtet. Hierbei ist ein freies Ende des ersten Wickelmediums 14 mit der ersten Behälterseitenwand 32 und ein freies Ende des zweiten Wickelmediums 15 mit der zweiten Behälterseitenwand 33 form- und/oder kraftschlüssig verbunden.
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Gemäß 3 umfasst die Schwenkvorrichtung 5 eine Antriebseinrichtung 16 mit einem Antriebsmotor 17 und einem Getriebe 18 zum Antrieb der Wickelrolle 11 und zur Verschwenkung des Gepäckbehälters 3. Die Antriebseinrichtung 16 ist zwischen dem zweiten Rahmenelement 7 und der Wickelrolle 11 angeordnet. Hierbei ist eine Abtriebswelle 38 des Getriebes 18 benachbart zur Wickelrolle 11, insbesondere zwischen der Wickelrolle 11 und der Rotorwelle 23 angeordnet. Die Wickelrolle 11 weist einen kleineren Durchmesser als die Rotorwelle 23 des Antriebsmotors 17 auf (siehe hierzu auch 4).
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In der konstruktiven Umsetzung gemäß 3 umfasst die Schwenkvorrichtung 5 die Steuereinrichtung 26. Weiterhin weist die Schwenkvorrichtung 5 eine Energiespeichereinrichtung 28 auf, die dazu ausgebildet ist, die zweite Schwenkbewegung S2 des Gepäckbehälters 3 zu unterstützen und den Antriebsmotor 17 beim Antrieb des Gepäckbehälters 3 bei der zweiten Schwenkbewegung S2 zu entlasten.
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Die Energiespeichereinrichtung 28 ist als mindestens 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 17, insbesondere bei schwerer Beladung des Gepäckbehälters, reduziert werden.
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In 4 ist die Antriebseinrichtung 16 im Querschnitt genauer gezeigt. Sie weist den Antriebsmotor 17 und das Getriebe 18 auf. Der Antriebsmotor 17 ist als ein Außenläufer-Torquemotor ausgebildet, bei dem eine Rotorwelle 23 außen und ein Stator 24 innen angeordnet ist. Die Rotorwelle 23 ist aus einem vielpolig magnetisierten Ring gebildet und koaxial zur Wickelrolle 11 (3) angeordnet. Dies ermöglicht einen kompakten Aufbau der Schwenkvorrichtung 5, was insbesondere bei der Integration in räumlich beengten Flugzeugkabinen von Vorteil ist.
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Das Getriebe 18 ist als ein Gleitkeilgetriebe (Harmonic Drive Getriebe) ausgebildet. Das Gleitkeilgetriebe umfasst eine auf einem Wälzlager 36 gelagerte elliptische Stahlscheibe als Antriebswelle 37 und eine dünnwandige verformbare zylindrische Stahlbüchse (Flexspline) als Abtriebswelle 38. Die Abtriebswelle 38 weist eine Außenverzahnung 39 auf.
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Das Gleitkeilgetriebe umfasst einen starren rotationsfreien zylindrischen Außenring 40 mit einer Innenverzahnung (Circular Spline), wobei der Außenring 40 mehr Zähne als die Abtriebswelle 38 aufweist. Die Abtriebswelle 38 wird über das Wälzlager 36 verformt, wodurch die Außenverzahnung 39 der Abtriebswelle 38 in die Innenverzahnung des Außenrings 40 eingreift und mit dieser bei Antrieb der Antriebswelle 37 kämmt. Durch die unterschiedliche Anzahl der Zähne bleibt die Abtriebswelle 38 entsprechend der Differenz der Zähne gegenüber einer Umdrehung der Antriebswelle 37 zurück.
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Somit ist das Gleitkeilgetriebe dazu ausgebildet, eine Drehzahl des Antriebsmotors 17 im Verhältnis von ca. 160:1 umzusetzen. Insbesondere werden 160 Umdrehungen der Rotorwelle 23 in eine Umdrehung der Abtriebswelle 38 und der Wickelrolle 11 übersetzt. Die Drehbewegung der Abtriebswelle 38 wird über die Seilwindeneinrichtung 10 auf den Gepäckbehälter 3 übertragen, wodurch dieser die erste oder zweite Schwenkbewegung S1; S2 ausführt (1).
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Die Antriebseinrichtung 16 umfasst eine als ein Hall-Sensor ausgebildete Messeinrichtung 19 zur Erfassung des elektrischen Motorstroms des Antriebsmotors 17. Die Messergebnisse werden 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 (1; 2). Die Steuereinrichtung 26 steuert anhand der gewonnenen Daten über das Ladegewicht die Drehzahl des Antriebsmotors 17 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 26 die Zuschaltung der Energiespeichereinrichtung 28 an, die dann, insbesondere bei der zweiten Schwenkbewegung S2 des Gepäckbehälters 3, ihre Energie abgibt, die zweite Schwenkbewegung S2 unterstützt und den Antriebsmotor 17 dadurch entlastet (1 - 3).
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Beispielsweise wird die Energiespeichereinrichtung 28 bei einem ermittelten Ladegewicht von >25 kg zugeschaltet, während die Antriebsleistung zur Durchführung insbesondere der zweiten Schließbewegung S2 bei einem Ladegewicht von <25kg allein durch den Antriebsmotor 17 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 26 die Ausgabe einer Fehlermeldung, z. B. an der Anzeigeeinrichtung 30 an. Optional ergänzend stoppt die Steuereinrichtung 26 den Antrieb des Gepäckbehälters 3 durch den Antriebsmotor 17 und ggf. auch die optional zugeschaltete Energiespeichereinrichtung 28.
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Die Antriebsvorrichtung 16 umfasst einen Drehwinkelgeber 34, der z.B. als ein Inkrementalgeber dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel einer Rotorwelle 23 des Antriebsmotors 17 zu erfassen. Der gemessene Drehwinkel wird an die Auswerteeinrichtung zur Auswertung übermittelt, wodurch ein Öffnungs- oder Schließwinkel des Gepäckbehälters 3 (1; 2) errechnet wird.
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In Abhängigkeit des errechneten Öffnung- oder Schließwinkels steuert die Steuereinrichtung 26 die Antriebsvorrichtung 16 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 (1; 2).
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Wenn der Klemmschutz 29 beim Schließen zwischen den Schließkanten des Gepäckablagefachs 1 ein Hindernis, z.B. die Hand des Passagiers, erfasst, meldet er dies über ein entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 11. Diese stoppt bei Erhalt des Signals die zweite Schwenkbewegung S2 des Gepäckbehälters 3, indem sie die Antriebsvorrichtung 16 und optional ergänzend die Energiespeichereinrichtung 28 deaktiviert. Somit kann eine Verletzungsgefahr für die Passagiere verringert werden. Sobald das Hindernis entfernt oder beseitigt ist, startet die Steuereinrichtung 26 die Antriebsvorrichtung 16 erneut, wodurch die zweite Schwenkbewegung S2 fortgesetzt wird und das Gepäckablagefach 1 geschlossen wird (1; 2).
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In der Programmierung der Steuereinrichtung 26 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.
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Solche Fehlerquellen, aber auch unterschiedliche Bedienzustände und/oder Warnanzeigen des Gepäckablagefachs 1 sind auf einer mit dem Gepäckablagefach 1 verbindbaren oder verbundenen Anzeigeeinrichtung 30 anzeigbar. Die Anzeigeeinrichtung 30 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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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gepäckablagefach
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gepäckbehälter
- 4
- Verriegelungseinrichtung
- 5
- Schwenkvorrichtung
- 6
- erstes Rahmenelement
- 7
- zweites Rahmenelement
- 8
- erste Achse
- 9
- zweite Achse
- 10
- Seilwindeneinrichtung
- 11
- Wickelrolle
- 12
- erste Umlenkrolle
- 13
- zweite Umlenkrolle
- 14
- erstes Wickelmedium
- 15
- zweites Wickelmedium
- 16
- Antriebseinrichtung
- 17
- Antriebsmotor
- 18
- Getriebe
- 19
- Messeinrichtung
- 20
- Gehäuseoberseite
- 21
- erste Gehäuseseitenwand
- 22
- zweite Gehäuseseitenwand
- 23
- Rotorwelle (Rotor)
- 24
- Stator
- 25
- Abtriebswelle
- 26
- Steuereinrichtung
- 27
- Gehäuserückwand
- 28
- Energiespeichereinrichtung
- 29
- Klemmschutz
- 30
- Anzeigeeinrichtung
- 32
- erste Behälterseitenwand
- 33
- zweite Behälterseitenwand
- 34
- Drehwinkelgeber
- 35
- Bedieneinrichtung
- 36
- Wälzlager
- 37
- Antriebswelle
- 38
- Abtriebswelle
- 39
- Außenverzahnung
- 40
- Außenring
