DE4022067C2 - Kinematik für eine Flugzeugtür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kinematik nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Flugzeugtüren sollen einerseits während des Betriebes fest geschlossen sein und alle auftretenden Belastungen sicher aufnehmen, andererseits sollen sie aber auch im Notfall schnell und auf einfache Weise zu öffnen sein. Beim Schließen einer Flugzeugtür wird diese gegenüber der Rumpfstruktur in eine formschlüssige Position gebracht und verriegelt. Falls das betreffende Flugzeug eine Druckkabine aufweist, hat die Tür während des Fluges dem Kabineninnendruck standzuhalten. Es gibt im wesentlichen zwei Prinzipien, wonach unter Innendruck stehende Flugzeugtüren ausgebildet sein können:

Eine nach dem Anlageprinzip ausgebildete Tür weist an ihren seitlichen Rändern Anlagebeschläge auf, die sich in geschlos­ sener Position der Tür an entsprechende rumpfseitige Beschlä­ ge anlegen, so daß die von innen auf die Tür wirkenden Kräfte auf die Rumpfstruktur übertragen werden. Eine derartige Tür muß zum Öffnen angehoben werden, um die Anlagebeschläge für eine nach außen gerichtete Öffnungsbewegung freizugeben. Die US-PS 4,720,065 zeigt eine solche Tür. Dabei ist die inner­ halb der Tür angeordnete Kinematik so ausgebildet, daß die über einen auf der Innenseite der Tür angeordneten Handhebel eingeleitete Bedienungsbewegung auf eine Anhebewelle, eine Schließklappe und eine Notrutschenverriegelung übertragen wird. Mittels der Anhebewelle wird das beim Öffnen bzw. Schließen erforderliche Anheben bzw. Absenken der Tür bewerk­ stelligt.

Eine nach dem Knebelprinzip ausgebildete Tür weist an ihren seitliche Rändern drehbare Knebel auf, die beim Einschwenken der Tür längs zur Schwenkbewegung stehen und in rumpfseitige Aufnahmen eintreten. Zum Schließen dieser Tür werden die Knebel dann innerhalb der Aufnahmen quer gestellt, wodurch auch hier Formschluß erreicht wird. Bei bekannten Türen beider Prinzipien werden die entsprechenden Bedienungsmaß­ nahmen wie Schließen, Verriegeln, Aktivieren einer Notrutsche und die entgegengesetzten Maßnahmen, von Hand ausgeführt. Die zur Durchführung der türseitigen Funktionen benötigte Kinematik ist sehr komplex und weist eine Vielzahl von Wellen, Lagern, Hebeln, Gelenken sowie einen Kurventrieb auf.

Bei Flugzeugtüren, die sowohl nach dem Anlageprinzip als auch nach dem Knebelprinzip ausgebildet sind, ergeben sich infolge der besagten Vielzahl mechanischer Elemente recht hohe Herstellkosten. Das Öffnen und Schließen der Flugzeugtüren geschieht üblicherweise per Hand. Es werden jedoch zunehmend, zunächst bei größeren Flugzeugtüren, Lösungen mit Elektromo­ toren bekannt.

So zeigt beispielsweise die US 4,497,462, ein nach außen zu öffnendes Frachtladetor, das durch zwei Elektromotoren betätigt wird. Damit wird das Tor nicht mehr von Hand sondern durch die Motoren geöffnet. Der bisher übliche Gewichtsaus­ gleich mittels Federn zur Reduzierung des Kraftbedarfs zum Öffnen des Tores entfällt durch diese Maßnahme. Ein weiterer Elektromotor, in Form eines Linearmotors wirkt über einen Hebel auf eine mit seitlichen Kurbeln versehene Anhebewelle des Tores so ein, daß auch das Anheben zum Öffnen des Tores durch Motorkraft erfolgt. Hier werden alle anderen zum Öffnen und Schließen der Tür erforderlichen internen Funktionen auch weiterhin durch übliche Maschinenelemente wie Hebel, Wellen, Stangen, Nocken, Kurvenscheiben usw. ausgeführt. Eine wesentliche Reduzierung der Anzahl mechanischer Elemente ergibt sich hierbei nicht.

Die EP 0 321 994 A2, zeigt eine Flugzeugtür innen mit einem Hebel zum manuellen Öffnen und Schließen der Tür und einer automatischen Verriegelung, die anhand einer entsprechenden Schaltlogik aktiviert wird. Hierbei werden die logischen Ausgangssignale eines sog. Luft/Boden-Systems, eines Kreisel- Systems und eines Staudruck-Systems der Schaltlogik zugeführt, die je nach Sachlage ein lock- oder unlock-Signal liefert. Aufgrund dieses Signals wird dann ein Relais betätigt, wodurch ein Verriegelungsmechanismus, im wesentlichen bestehend aus einem Elektromotor und einem Elektromagneten, ein- oder ausgeschaltet wird. Wenn sich das Flugzeug in der Luft befindet, wird der Verriegelungsmecha­ nismus eingeschaltet, wodurch dieser die Welle des inneren Hebels blockiert, und die Tür nicht mehr geöffnet werden kann. Auch durch diesen Motor werden keine Machinenelemente wie Hebel, Wellen, Stangen, Nocken, Kurvenscheiben usw. eingespart.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kinematik derart auszubilden, daß sich diese durch

• - eine deutlich reduzierte Anzahl mechanisch wirksa­ mer Elemente,
• - eine wesentliche Senkung der Herstellkosten sowie
• - eine im wesentlichen mechanisierte Wirkungsweise auszeichnet.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kinematik dadurch gelöst, daß mindestens einige der für die Funktionen des Einschwenkens, Schließens, und Verriegelns sowie für die umgekehrten Funktionen vorgesehenen Elektromotoren als programmsteuerbare Schrittmotoren ausgebildet sind.

Dabei ist insbesondere von Vorteil, daß außer der Reduzierung der Herstellkosten und einer erleichterten Bedienung auch eine Reduzierung des Baugewichts erreicht wird.

Diese Reduzierung des Gewichts ergibt sich daraus, daß die genannten Maschinenelemente entfallen und die statt dessen eingebauten Elektromotoren aufgrund neuer Materialien sehr klein und leicht sind. Eine günstige Auswirkung auf das Gewicht der erfindungsgemäß ausgerüsteten Tür besteht darin, daß infolge des motorischen Antriebs besondere Einrichtungen zur Schaffung eines Gewichtsausgleichs entfallen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und in der Beispielbeschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. eine Übersichtsdarstellung einer Kinematik für eine Flugzeugtür,

Fig. 2 den Schnitt II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht einer Passagiertür nach dem Knebel­ prinzip und

Fig. 4 den Schnitt IV-IV nach Fig. 3.

Die Fig. und 2 zeigen eine nach dem Anlageprinzip ausgebilde­ te Passagiertür 1 in geschlossener und verriegelter Position. Dabei ist die Tür in Fig. vom Rumpfinneren her gesehen, wobei die umgebende Rumpfstruktur und die Innenverkleidung der Tür weggelassen sind. Diese Tür besteht aus dem Strukturbau­ teil 2 mit den weiter unten beschriebenen Funktionseinbauten sowie den Anlenkelementen, wodurch die Tür 1 mit der hier nicht gezeigten Rumpfstruktur gelenkig verbunden ist. Von den Anlenk­ elementen ist hier der Traglenker 3 gezeigt, der das Gewicht der Tür bei deren Aus- und Einschwenken aufnimmt. Der Traglenker 3 ist um eine rumpffeste Achse 4 schwenkbar gelagert. Zum Schwen­ ken des Traglenkers 3 um die Achse 4 ist rumpfseitig ein Elektromotor 5 angeordnet. Türseitig weist der Traglenker 3 zwei Kreuzgelenke 6 und 7 auf, in denen jeweils ein um eine türfeste horizontale Achse schwenkbarer Dreieckslenker angreift. Diese Dreieckslenker bilden mit dem Traglenker 3 und der Struktur 2 der Tür ein Gelenkviereck in Form eines Parallelogramms, wodurch die Tür beim Anheben gegenüber dem Traglenker exakt geführt ist. Zum Anheben bzw. Absenken der Tür ist ein weiterer Elektromotor 8 vorgesehen, der abgestützt gegen die Türstruktur, über eine Schubstange auf den unteren Dreieckslenker so einwirkt, daß dieser um seine türfeste Achse nach oben und unten geschwenkt wird, was schließlich ein Anheben bzw. Absenken der Tür zur Folge hat. Im oberen Türbereich sind zwei Verriegelungs­ haken 9 und 10 angeordnet, die um eine türfeste horizontale Achse 11 schwenkbar gelagert sind und in verriegeltem Zustand in entsprechende rumpffeste Gegenelemente eingreifen. Zur Betäti­ gung der Verriegelungshaken 9,10 ist jeweils ein Elektromotor 12 und 13 vorgesehen. Im unteren Türbereich befinden sich zwei jeweils um eine vertikale Achse 14 bzw. 15 schwenkbare Notrut­ schenhebel 16 und 17. Die Betätigung der Notrutschenhebel 16 und 17 erfolgt jeweils mittels eines Motors 18 bzw. 19. In Fig 2 ist der untere um die türfeste Achse 21 schwenkbare Dreieckslen­ ker 20 gezeigt. Dieser ist im Punkt 21 am Traglenker 3 angelenkt und über die Achse 22 hinaus bis zum Gelenkpunkt 23 verlängert, in dem der Spindeltrieb 24 des Motors 8 angreift. Damit sind alle Bewegungen der Tür 1 mittels der vorgenannten Elektromoto­ ren ausführbar. Da die Motoren 5, 8, 12, 13, 18, 19, als Schrittmotoren ausge­ bildet sind, können sie aufgrund entsprechender abgespeicherter Programme so angesteuert werden, daß jeweils die gerade erforderlichen Operationen ablaufen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine nach dem Knebelprinzip arbeitende Passagiertür 25, im wesentlichen bestehend aus der Struktur 26, einem Traglenker 27 mit einer rumpfseitigen Achse 28 und einer türseitigen Achse 29, wobei an der Struktur 26 eine obere Verkürzungsklappe 30 und eine untere Verkürzungsklappe 31 angelenkt ist. Auch hierbei werden alle zum Öffnen bzw. Schlie­ ßen der Tür erforderlichen Operationen von Elektromotoren ausgeführt. So ist zur Betätigung des Traglenkers 27 zum Schwenken um die Achse 28 ein rumpfseitiger Motor 32 vorgesehen. Dabei geschieht die Steuerung der Relativbewegung der Tür 25 gegenüber dem hier nicht gezeigte Flugzeugrumpf mittels eines weiteren Motors 32a. Die Betätigung der Verkürzungsklappen 30,31 geschieht mittels strukturfester Stellmotoren 33 und 34, die jeweils einen Spindeltrieb 35 bzw. 36 antreiben. Die Spindel­ triebe 35 und 36 wirken ihrerseits über Gelenkpunkte 37 und 38 auf die Verkürzungsklappen 30,31 ein. Die Tür 25 weist vier hier nicht sichtbare Knebel auf, die wie eingangs dargelegt, die Verriegelung der Tür bewerkstelligen. Für jeden dieser Knebel ist ein eigener Elektromotor 39,40,41 und 42 vorgesehen. Zur Abgabe der erforderlichen Drehmomente bzw. Stellkräfte sind alle hier genannten Elektromotoren mit Getrieben versehen, wodurch eine Übersetzung ins Langsame erreicht wird. Hierzu dienen beispielsweise die erwähnten Spindeltriebe. Im Falle der Elektromotoren 39 bis 41 sind entsprechende Zahnradgetriebe vorgesehen. Im unteren Bereich der Tür 25 sind zwei weitere Stellmotoren angeordnet, die die Betätigung der Notrutschenme­ chanik 45,46 übernehmen. Dieses Beispiel zeigt sehr deutlich, daß aufwendige Maschinenelemente durch relativ kleine Elektromo­ toren ersetzt werden können. Voraussetzung hierfür ist natür­ lich, daß die Motoren exakt die erforderlichen Bewegungen ausführen. Diese Exaktheit elektromotorischer Bewegungen ist mit den bekannten Maßnahmen der rechnergesteuerten Automation problemlos realisierbar. Die Motoren 39 bis 42 sind als Schrittmotoren ausgebildet und können bei Verwendung eines entsprechenden Programms gleichzeitig eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen ausführen, um die betreffenden Knebel in die erforderliche Stellung zu bringen. Aufgrund dieser steuerungstechnischen Möglichkeiten ist der Traglenker 27 als künstliches Parallelogramm ausgebildet. Dabei wird während des Öffnungsvorganges der jeweilige Drehwinkel des Traglenkers 27 um die rumpffeste Achse 28 ermittelt und aufgrund eines entspre­ chenden Programms ein Steuersignal für den Motor 32a derart ermittelt, daß dieser die Tür gegenüber dem Traglenker 27 immer so schwenkt, daß diese während des Ausschwenkens mittels des Traglenkers 27 selbst keine Drehung erfährt.

Claims (10)

1. Kinematik für eine Flugzeugtür, die zum Öffnen nach außen geschwenkt und zum Schließen in die Rumpfstruktur eingeschwenkt und dann in eine formschlüssige Position gegenüber der Rumpf­ struktur gebracht wird, wobei die Übertragung der aus dem Kabineninnendruck resultierenden Kräfte über Anlagebeschläge oder über Knebel erfolgt und die Tür während des Schwenkvorgan­ ges durch einen Traglenker mit einem rumpfnahen und einem türnahen Ende gehalten wird und Elektromotoren zur Durchführung bestimmter Bewegungen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der für die Funktionen des Einschwenkens, Schließens und Verriegelns sowie für die umgekehrten Funktionen vorgesehenen Elektromotoren (5, 8, 12, 13, 18, 19, 32, 32a, 35, 36, 43, 44) als programmsteuerbare Schrittmotoren ausgebildet sind.

2. Kinematik nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Ein- und Ausschwenken der Tür (1, 25) ein Elektro­ motor (5, 32) vorgesehen ist, der mit einem Traglenker (3, 27) derart in Wirkverbindung steht, daß dieser an seinem rumpfnahen Ende mittels des Elektromotors (5, 32) um eine rumpffeste Achse (4, 28) schwenkbar ist.

3. Kinematik nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Elektromotor (8) vorgesehen ist, der mit dem Traglenker (3, 27) und der Tür (1, 25) derart in Wirkver­ bindung steht, daß diese mittels des Elektromotors (8) gegenüber dem Traglenker (3, 27) anheb- und absenkbar ist.

4. Kinematik nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tür (1, 25) gegenüber dem Traglenker (3,27) mittels eines Parallelogramms geführt ist und der Elektromo­ tor (8) über einen Spindeltrieb (24) auf das Parallelogramm wirkt.

5. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im oberen Bereich der Tür (1, 25) zwei Elektromotoren (12, 13) zur Betätigung von Verriegelungs­ haken (9, 10) vorgesehen sind.

6. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im unteren Bereich der Tür (1, 25) zwei Elektromotoren zur Betätigung von Notrutschenhebeln (16, 17) vorgesehen sind.

7. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Traglenker (27) an seinem türnahen Ende eine annähernd vertikale Achse (29) aufweist und ein Elektromotor (32a) derart vorgesehen ist, daß die Tür (25) mittels des Elektromotors (32a) gegenüber dem Traglenker (27) um die Achse (29) schwenkbar ist.

8. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur (26) der Tür (25) an ihren seitlichen Kanten jeweils mindestens zwei Knebel aufweist, wobei je Knebel ein Elektromotor (39 bis 41) vorgese­ hen ist, wodurch der jeweilige Knebel in Öffnungs- bzw. Schließ­ stellung drehbar ist.

9. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im oberen und im unteren Bereich der Tür (25) je eine Verkürzungsklappe (30, 31) um eine annähernd horizontale Achse schwenkbar gelagert ist und je Verkürzungsklappe (30,31) ein Elektromotor (35, 36) zur Betäti­ gung der Verkürzungsklappen (30, 31) vorgesehen ist.

10. Kinematik nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Elektro­ motoren (5, 8, 12, 13, 18, 19, 32, 32a, 35, 36, 43, 44) mit einem Zahnradgetriebe versehen sind, wodurch eine Übersetzung ins Langsame erreicht wird.