EP1366985B1 - Sperrvorrichtung zur Sicherung einer Türkinematik - Google Patents

Sperrvorrichtung zur Sicherung einer Türkinematik Download PDF

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EP1366985B1
EP1366985B1 EP03010526A EP03010526A EP1366985B1 EP 1366985 B1 EP1366985 B1 EP 1366985B1 EP 03010526 A EP03010526 A EP 03010526A EP 03010526 A EP03010526 A EP 03010526A EP 1366985 B1 EP1366985 B1 EP 1366985B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
locking
locking mechanism
arrangement according
actuator
stop
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03010526A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1366985A3 (de
EP1366985A2 (de
Inventor
Wolfgang Buchs
Thangaraju Nithyanandam
Holger Schreitmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Original Assignee
Eurocopter Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eurocopter Deutschland GmbH filed Critical Eurocopter Deutschland GmbH
Publication of EP1366985A2 publication Critical patent/EP1366985A2/de
Publication of EP1366985A3 publication Critical patent/EP1366985A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1366985B1 publication Critical patent/EP1366985B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/06—Controlling mechanically-operated bolts by electro-magnetically-operated detents
    • E05B47/0657—Controlling mechanically-operated bolts by electro-magnetically-operated detents by locking the handle, spindle, follower or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B2047/0014—Constructional features of actuators or power transmissions therefor
    • E05B2047/0018—Details of actuator transmissions
    • E05B2047/002—Geared transmissions
    • E05B2047/0022—Planetary gears
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0012—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with rotary electromotors

Definitions

  • the present invention relates to a locking device of an outer door of an aircraft for locking a door kinematics and an aircraft door assembly with an outer door and such a locking device.
  • the locking device comprises a locking mechanism, which can be brought into a blocking position and an unlocked position, and a linear actuator for Actuation of the locking mechanism.
  • the linear actuator has a piston-like actuating rod.
  • the locking device comprises a control unit which activates the linear actuator in the presence of a control signal, so that this brings the locking mechanism in the locked position. Thereafter, the linear actuator or its drive is switched off.
  • the locking device is provided with an automatic return device in the form of two springs, which can bring the locking mechanism independently in the unlocked position.
  • the locking mechanism after switching off the linear actuator in the locked position but not immediately reset by this reset and thereby unlocked, must be kept in this known blocking position in this known locking device of the locking mechanism by means of an electromagnet.
  • a magnetic element is provided on a locking lever of the locking mechanism, which can be coupled to this with appropriate magnetization and activation of the electromagnet and exercises the holding function.
  • it is necessary to deactivate the electromagnet. Only then can the return device act.
  • WO-A-84 01 404 discloses a so-called anti-theft aircraft door assembly having an interior door to be opened and closed with a key and disposed between a cockpit and a passenger cabin of an aircraft.
  • the aircraft door arrangement has a locking device which comprises a rotatable actuator equipped with a restoring device in the form of a rotary magnet coil which, when an electric current is applied, brings a blocking element into a blocking position and holds it there with its holding torque.
  • a locking device which comprises a rotatable actuator equipped with a restoring device in the form of a rotary magnet coil which, when an electric current is applied, brings a blocking element into a blocking position and holds it there with its holding torque.
  • Object of the present invention is to provide a locking device of an outer door of an aircraft, to lock a door kinematics, which has a simpler, easier to manufacture structure, a low weight and the smallest possible installation volume, which requires a reduced tax expense, and an aircraft Still lock the outside door safely and if necessary, especially in an emergency, the blocking of the outside door can safely release again.
  • an aircraft door arrangement is to be provided with an outer door and such a locking device.
  • the locking device comprises a control unit, a rotary actuator for actuating a locking mechanism and an automatic reset device.
  • the locking device is further configured such that the control unit operates the rotary actuator in response to the presence of a predetermined signal to bring the locking mechanism in the locked position.
  • the automatic return device brings, if necessary, in particular in an emergency, the locking mechanism automatically in an unlocked position, so that the Airplane exterior door can be opened from the inside. Furthermore, the automatic return device ensures that in the absence of the predetermined control signal and a consequent failure of the holding torque of the rotary actuator and, for example, in case of failure of a single component of the locking device, the locking device is also returned to the unlocked state, so that the door kinematics for opening the Outside door can be operated.
  • a rotary actuator ensures a high operational reliability in a small space, especially with regard to the blocking during the flight, safe.
  • a brushless DC motor is used as a rotary actuator.
  • Such motors are compact, require only a small space and have only a low weight. Furthermore, such motors are largely maintenance-free and have a high reliability.
  • Another possibility for a rotary actuator is the use of a drive with a solenoid, through which a cost-effective drive can be provided, which, however, has a higher weight and a larger installation volume than a DC motor.
  • the predetermined signal in dependence of which the control unit actuates the rotary actuator, is a "flight" signal of the aircraft. This can ensure that the locking device always automatically locks the door kinematics during the flight of the aircraft.
  • Another preferred way to provide the predetermined signal is the provision of a switch, for example in the cockpit, wherein the predetermined signal is generated upon actuation of the switch and the locking device locks the door kinematics.
  • a switch can for example also be used for maintenance purposes or to check the function of the locking device on the ground.
  • the locking device further preferably comprises a gear, in particular a planetary gear.
  • the automatic return device is equipped with a spring element, whereby a particularly inexpensive return device of the locking device can be provided.
  • the automatic restoring device comprises at least two spring elements, each of which is individually capable of returning the locking mechanism from the locked position to the unlocked position. This allows a redundancy of the return device, whereby a failure of a spring element can be compensated. Thus, an even greater security for any necessary in an emergency provision of the locking mechanism is obtained.
  • the spring elements are preferably biased by the locking mechanism is brought into the locked position.
  • the restoring device is automatically transferred to its tensioned state automatically even when locking the door kinematics.
  • the spring force of the spring element is preferably selected so that the spring element is able to bring the locking mechanism in a period of a few seconds from the locking position to the unlocked position.
  • the rotary actuator is preferably designed such that it, de-energized, also acts as a brake when the locking mechanism is returned from the locking position to the unlocked position. This allows a damped return of the locking mechanism.
  • the locking mechanism advantageously comprises a hook and a fitting element with a recess, in which engages the hook in the locked state, thereby blocking the door kinematics.
  • a separate stop element is preferably provided, which defines a start and / or end position, without causing the hook is loaded.
  • control unit controls the rotary actuator in such a way that the speed is reduced when approaching the stop in order to achieve a gentle striking.
  • control unit controls the rotary actuator in such a way that, in the case of a suitable signal, the locking mechanism is actively driven in the direction of unlocking.
  • the locking device according to the invention is particularly suitable for retrofitting in already in use aircraft with appropriate modifications. Since the locking device according to the invention is very lightweight and compact, it can usually be easily installed between Mosspantsegmenten the outer door.
  • a locking device according to an embodiment of the present invention is shown.
  • Figs. 1 and 2 show the locked state of the locking device and Figs. 3 and 4, the unlocked state of the locking device.
  • the blocking device comprises a control unit 10, which is connected via a cable 14 to a rotary actuator 1.
  • the rotary actuator 1 comprises a brushless DC motor 2, which drives an output shaft 17.
  • the DC motor 2 is a reduction planetary gear 3 with a locking mechanism 18 or a Sperrkinematik, the / an actuator lever 5, a connecting element 6, about a hook rotation axis A (see Fig. 5) rotatable hook 7, two springs 8a, 8b and a fitting 9 comprises (see in particular Fig. 2 and 4).
  • the rotatable hook 7 engages in a fitting 9 formed Recess 16 with undercut (see Fig. 1).
  • the fitting 9 is mounted on a door inner lever 15 (shown only schematically), which is to be operated by a handle roller 12 by hand to open the aircraft exterior door in a known manner.
  • the locking device comprises a stop mechanism consisting of a first stop 11a, a second stop 11b and a stop lever 4 (see Fig. 3).
  • the stop lever 4 is connected to the output shaft 17 of the planetary gear 3 and thus restricts the adjustment of the rotatable hook 7.
  • By the stop mechanism prevents the rotatable hook 7 presses against the fitting 9 under load and thus possibly damaged.
  • an automatic return means two coil springs 8a and 8b are provided, which are tensioned in a movement of the locking mechanism in the locked position. This condition is shown in FIG. In the unlocked state, the springs 8a, 8b are relaxed to their interpretation according to bias. The restoring force of the springs 8a and 8b is in each case dimensioned such that they are each individually capable of automatically reset the locking mechanism from any position to the unlocked state. Thus, a redundant automatic reset device is given.
  • the locking device according to the invention between two door frame segments 13 of the aircraft exterior door can be mounted.
  • the function of the locking device according to the invention of the embodiment is as follows.
  • a so-called "flight” signal is automatically generated, which indicates the flying state of the aircraft.
  • This signal is supplied to the control unit 10, which controls the locking device.
  • the control device 10 controls the rotary actuator 1 by means of electrical signals via the line 14 such that the DC motor 2 drives the drive shaft 17 by voltage limitation in a regulated manner.
  • the speed of the drive shaft 17 is reduced in the planetary gear 3.
  • the output shaft 17 of the planetary gear 3 is connected to the actuator lever 5 by means of a toothing. 3 and 4, the rotatable hook 7 is thus moved upwards in the direction of the recess 16 about the hook rotation axis A (see FIG.
  • the rotatable hook 7 prevents the unlocking and unlocking of the door kinematics.
  • the control unit 10 shuts off the electronic commutation required to rotate the rotary actuator 1 by detecting a current pulse and a constant current in the DC motor 2 introduces. Thereby, overheating of the DC motor 2 in the end stop state can be prevented, and the demand of electric power for holding the position of the rotary hook 7 in the locked state is minimized. Furthermore, by the detection of the current pulse, an automatic setting of the Travel path of the rotary actuator 1 reaches the stop. This can be dispensed with an end position sensor.
  • the DC motor 2 is de-energized and the rotatable hook 7 by means of the restoring force of the two springs 8a, 8b in its initial position reset, so that the door inner lever 15 is released and is to operate to open the door.
  • the DC motor 2 runs as a brake by short circuiting the motor windings via a braking resistor and thus prevents a hard stop.
  • the geometry of the contact surfaces between the rotary hook 7 and the recess 16 is designed by a Abgleittangent T inclined at an angle ⁇ to a line N such that in the currentless case, even at Sluggishness of the locking mechanism 18, by hand force on the handle roller 12 via a contact point K between the hook 7 and the recess 16 of the fitting 9 an opening moment on the rotary hook 7 is generated. If there is a current, this opening moment is overcompensated by the holding torque of the rotary actuator 1.
  • the locking device according to the invention is thus constructed such that even in case of failure of one of the components of the locking device (eg failure of the DC motor, mechanical breakage of a component), the return device 8a, 8b unlock the locking device independently, so that in an emergency always the possibility of opening the outer door guaranteed by hand.
  • the rotary actuator 1 can thus be achieved with high reliability in case of failure of a single element of the locking device a secure state (unlocked position).
  • this electromechanical locking device also has the highest reliability when held in the locked position and has a low weight and low manufacturing and assembly costs. Due to the compact design, it is also easily possible to retrofit aircraft already in use with the locking device according to the invention.

Landscapes

  • Lock And Its Accessories (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperrvorrichtung einer Außentür eines Flugzeugs zum Sperren einer Türkinematik sowie eine Flugzeugtür-Anordnung mit einer Außentür und einer solchen Sperrvorrichtung.
    • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren sind häufiger Vorfälle aufgetreten, in denen unbefugte Personen versucht haben, sich während des Fluges aus einem Flugzeug nach außen zu begeben und eine Außentür eines Flugzeugs zu öffnen. Falls es einem derartigen Passagier gelingen sollte, eine Außentür zu öffnen, hätte dies katastrophale Folgen, da die sich entfaltende Notrutsche das Flugzeug zum Absturz bringen kann oder durch den plötzlichen Abfall des Kabinendruckes Personal und Passagiere aus dem Flugzeug geschleudert werden könnten.
  • Von daher besteht eine Notwendigkeit für eine Sperrvorrichtung, welche eine Außentür eines Flugzeugs gegen unbefugtes Öffnen sichert.
  • Aus der EP-0 321 994 A2 ist eine gattungsgemäße Sperrvorrichtung einer Außentür eines Flugzeugs zum Sperren einer Türkinematik bekannt. Die Sperrvorrichtung umfasst einen Sperrmechanismus, der in eine Sperrstellung und eine Entsperrstellung bringbar ist, sowie einen Linearaktuator zur Betätigung des Sperrmechanismus. Der Linearaktuator besitzt eine kolbenartige Betätigungsstange. Ferner umfasst die Sperrvorrichtung eine Steuerungseinheit, die den Linearaktuator bei Vorhandensein eines Steuersignals aktiviert, so dass dieser den Sperrmechanismus in die Sperrstellung bringt. Danach wird der Linearaktuator bzw. dessen Antrieb abgeschaltet. Darüber hinaus ist die Sperrvorrichtung mit einer automatischen Rückstelleinrichtung in Form von zwei Federn versehen, welche den Sperrmechanismus selbstständig in die Entsperrstellung bringen können.
  • Damit der Sperrmechanismus nach dem Abschalten des Linearaktuators in der Sperrstellung jedoch nicht sofort wieder durch diese Rückstelleinrichtung zurückgestellt und dadurch entsperrt wird, muss bei dieser vorbekannten Sperrvorrichtung der Sperrmechanismus mit Hilfe eines Elektromagneten in der besagten Sperrstellung gehalten werden. Zu diesem Zweck ist an einem Verriegelungshebel des Sperrmechanismus ein magnetisches Element vorgesehen, welches bei entsprechender Magnetisierung und Aktivierung des Elektromagneten an diesen ankoppelbar ist und die Haltefunktion ausübt. Um eine Rückstellung mittels der Rückstelleinrichtung zu ermöglichen, ist es erforderlich, den Elektromagneten zu deaktivieren. Erst dann kann die Rückstelleinrichtung wirken.
  • Die WO-A-84 01 404 offenbart eine sog. entführungssichere Flugzeugtür-Anordnung mit einer mit einem Schlüssel zu öffnenden und zu verschließenden Innentür, die zwischen einem Cockpit und einer Passagierkabine eines Flugzeugs angeordnet ist. Die Flugzeugtür-Anordnung besitzt eine Sperrvorrichtung, die einen mit einer Rückstelleinrichtung ausgestatten rotierbaren Aktuator in Form einer Dreh-Magnetspule umfast, die bei Anlegen eines elektrischen Stroms ein Sperrelement in eine Sperrstellung bringt und dort mit ihrem Haltemoment hält. Bei Abschalten oder bei einem Ausfall des elektrischen Stroms und damit einem Ausbleiben des Haltemomentes oder bei Öffnen der Innentür mit dem Schlüssel bringt die Rückstelleinrichtung das Sperrelement selbstständig in eine Entsperrstellung zurück. Im Falle eines Versuches, die verriegelte Innentür gewaltsam zu öffnen (Entführungsfall), werden Teile der Sperrvorrichtung, die extra für diesen Zweck vorgesehen sind, zerstört, und verhindern ein Öffnen der Innentür. Eine derartige Flugzeugtür-Anordnung und eine solche gattungsfremde Sperrvorrichtung einer Innentür ist nicht Gegenstand dieser Erfindung.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sperrvorrichtung einer Außentür eines Flugzeugs, zum Sperren einer Türkinematik, zu schaffen, die einen einfacheren, leichter herzustellenden Aufbau, ein geringes Gewicht und ein möglichst kleines Einbauvolumen besitzt, die eines reduzierten Steueraufwands bedarf, und die eine Flugzeug-Außentür dennoch sicher sperren und bei Bedarf, insbesondere in einem Notfall, die Sperrung der Außentür wieder sicher freigeben kann. Ferner soll eine Flugzeugtür-Anordnung mit einer Außentür und einer solchen Sperrvorrichtung bereitgestellt werden.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Sperrvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Flugzeugtür-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung umfasst eine Steuerungseinheit, einen rotatorischen Aktuator zur Betätigung eines Sperrmechanismus und eine automatische Rückstelleinrichtung. Die Sperrvorrichtung ist weiterhin derart aufgebaut, dass die Steuerungseinheit den rotatorischen Aktuator in Abhängigkeit des Vorhandenseins eines vorbestimmten Signals betätigt, um den Sperrmechanismus in Sperrstellung zu bringen. Die automatische Rückstelleinrichtung bringt bei Bedarf, insbesondere in einem Notfall, den Sperrmechanismus selbstständig in eine Entsperrstellung zurück, sodass die Flugzeug-Außentür von innen geöffnet werden kann. Weiter stellt die automatische Rückstelleinrichtung sicher, dass bei einem Ausbleiben des vorbestimmten Steuersignals und einem daraus resultierenden Ausbleiben des Haltemomentes des rotatorischen Aktuators sowie beispielsweise bei Versagen eines einzelnen Bauteils der Sperrvorrichtung die Sperrvorrichtung ebenfalls in den entsperrten Zustand zurückgestellt wird, so dass die Türkinematik zum Öffnen der Außentür betätigt werden kann.
  • Die Verwendung eines rotatorischen Aktuators stellt bei kleinem Bauraum eine hohe Betriebszuverlässigkeit, insbesondere hinsichtlich der Sperrung während des Fluges, sicher. Vorzugsweise wird als rotatorischer Aktuator ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet. Derartige Motoren sind kompakt, benötigen nur einen geringen Bauraum und weisen nur ein geringes Gewicht auf. Weiterhin sind derartige Motoren weitgehend wartungsfrei und haben eine hohe Zuverlässigkeit. Eine andere Möglichkeit für einen rotatorischen Aktuator ist die Verwendung eines Antriebs mit einem Solenoid, durch den ein kostengünstiger Antrieb bereitgestellt werden kann, welcher allerdings ein höheres Gewicht und ein größeres Einbauvolumen als ein Gleichstrommotor aufweist.
  • Besonders bevorzugt ist das vorbestimmte Signal, in dessen Abhängigkeit die Steuerungseinheit den rotatorischen Aktuator betätigt, ein "Flight"-Signal des Flugzeugs. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Sperrvorrichtung die Türkinematik immer automatisch während des Fluges des Flugzeugs sperrt.
  • Eine andere bevorzugte Möglichkeit zur Bereitstellung des vorbestimmten Signals ist das Vorsehen eines Schalters, beispielsweise im Cockpit, wobei das vorbestimmte Signal bei Betätigung des Schalters erzeugt wird und die Sperrvorrichtung die Türkinematik sperrt. Ein derartiger Schalter kann beispielsweise auch für Wartungszwecke bzw. zur Überprüfung der Funktion der Sperrvorrichtung am Boden verwendet werden.
  • Um eine Reduktion der Antriebsdrehzahl des rotatorischen Aktuators zu ermöglichen, umfasst die Sperrvorrichtung weiter bevorzugt ein Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe.
  • Vorzugsweise ist die automatische Rückstelleinrichtung mit einem Federelement ausgestattet, wodurch eine besonders kostengünstige Rückstelleinrichtung der Sperrvorrichtung bereitgestellt werden kann. Noch bevorzugter umfasst die automatische Rückstelleinrichtung wenigstens zwei Federelemente, die jeweils einzeln in der Lage sind, den Sperrmechanismus von der Sperrstellung in die Entsperrstellung zurückzustellen. Dadurch wird eine Redundanz der Rückstelleinrichtung ermöglicht, wodurch auch ein Ausfall eines Federelements kompensiert werden kann. Somit wird eine noch größere Sicherheit für eine eventuell im Notfall notwendige Rückstellung des Sperrmechanismus erhalten. Die Federelemente werden vorzugsweise dadurch vorgespannt, dass der Sperrmechanismus in die Sperrstellung gebracht wird. Somit wird automatisch immer auch bei Sperren der Türkinematik die Rückstelleinrichtung in ihren gespannten Zustand überführt.
  • Die Federkraft des Federelements ist vorzugsweise so gewählt, dass das Federelement in der Lage ist, den Sperrmechanismus in einem Zeitraum von wenigen Sekunden von der Sperrstellung in die Entsperrstellung zu bringen.
  • Weiterhin ist der rotatorische Aktuator bevorzugt derart ausgebildet, dass er, stromlos geschaltet, auch als Bremse wirkt, wenn der Sperrmechanismus von der Sperrstellung in die Entsperrstellung zurückgebracht wird. Dies ermöglicht eine gedämpfte Rückstellung des Sperrmechanismus.
  • Der Sperrmechanismus umfasst vorteilhafter Weise einen Haken und ein Beschlagelement mit einer Ausnehmung, in welche der Haken im verriegelten Zustand eingreift und dadurch die Türkinematik blockiert. Um während des gesperrten Zustands mechanische Belastungen auf den Sperrmechanismus zu verhindern, ist vorzugsweise ein separates Anschlagelement vorgesehen, welches eine Start- und/oder eine Endposition festlegt, ohne dass dabei der Haken belastet ist.
  • Vorzugsweise steuert die Steuereinheit den rotatorischen Aktuator derart an, dass die Geschwindigkeit bei Annäherung an den Anschlag reduziert wird, um ein sanftes Anschlagen zu erreichen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung steuert die Steuereinheit den rotatorischen Aktuator derart an, dass bei einem geeigneten Signal der Sperrmechanismus aktiv in Richtung Entsperren getrieben wird.
  • Die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung ist insbesondere auch zur Nachrüstung bei schon im Einsatz befindlichen Flugzeugen mit entsprechenden Modifikationen geeignet. Da die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung sehr leicht und kompakt aufgebaut ist, kann sie in der Regel problemlos zwischen Türspantsegmenten der Außentür eingebaut werden.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In der Zeichnung ist:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht einer Sperrvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im gesperrten Zustand,
    Fig. 2
    eine schematische, perspektivische Ansicht des Sperrmechanismus im gesperrten Zustand von der zu Fig. 1 entgegengesetzten Seite,
    Fig. 3
    eine schematische, perspektivische Ansicht der Sperrvorrichtung im entsperrten Zustand,
    Fig. 4
    eine schematische perspektivische Ansicht des Sperrmechanismus im entsperrten Zustand von der zu Fig. 3 entgegengesetzten Seite, und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines öffnungsvorgangs der Sperrvorrichtung.
    DARSTELLUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
  • In den Fig. 1 bis 5 ist eine Sperrvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Hierbei zeigen die Fig. 1 und 2 den gesperrten Zustand der Sperrvorrichtung und die Fig. 3 und 4 den entsperrten Zustand der Sperrvorrichtung.
  • Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, umfasst die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung eine Steuerungseinheit 10, welche über ein Kabel 14 mit einem rotatorischen Aktuator 1 verbunden ist. Der rotatorische Aktuator 1 umfasst einen bürstenlosen Gleichstrommotor 2, der eine Abtriebswelle 17 antreibt. Der Gleichstrommotor 2 ist über ein Reduktionsplanetengetriebe 3 mit einem Sperrmechanismus 18 bzw. einer Sperrkinematik, der/die einen Aktuatorhebel 5, ein Verbindungselement 6, einen um eine Hakenrotationsachse A (vgl. Fig. 5) drehbaren Haken 7, zwei Federn 8a, 8b und einen Beschlag 9 umfasst (vgl. insbesondere Fig. 2 und 4). Im gesperrten Zustand greift der drehbare Haken 7 in eine im Beschlag 9 gebildete Aussparung 16 mit Hinterschneidung ein (vgl. Fig. 1). Der Beschlag 9 ist dabei an einem Türinnenhebel 15 angebracht (nur schematisch dargestellt), welcher über eine Griffrolle 12 von Hand zu betätigen ist, um die Flugzeug-Außentür in bekannter Weise zu öffnen.
  • Weiterhin umfasst die Sperrvorrichtung einen Anschlagmechanismus, bestehend aus einem ersten Anschlag 11a, einem zweiten Anschlag 11b und einem Anschlagshebel 4 (vgl. Fig. 3). Der Anschlagshebel 4 ist mit der Abtriebswelle 17 des Planetengetriebes 3 verbunden und beschränkt somit den Verstellweg des drehbaren Hakens 7. Durch den Anschlagmechanismus wird verhindert, dass der drehbare Haken 7 unter Last gegen den Beschlag 9 drückt und somit evtl. beschädigt wird.
  • Als automatische Rückstelleinrichtung sind zwei Spiralfedern 8a und 8b vorgesehen, welche bei einer Bewegung des Sperrmechanismus in die Sperrstellung gespannt werden. Dieser Zustand ist in Fig. 2 gezeigt. Im entsperrten Zustand sind auch die Federn 8a, 8b bis auf ihre auslegungsgemäße Vorspannung entspannt. Die Rückstellkraft der Federn 8a und 8b ist dabei jeweils derart bemessen, dass sie jeweils einzeln in der Lage sind, den Sperrmechanismus selbstständig aus jeder Position in den entsperrten Zustand zurückzustellen. Somit ist eine redundante automatische Rückstelleinrichtung gegeben.
  • Wie insbesondere in Fig. 1 gezeigt, ist die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung zwischen zwei Türspantensegmenten 13 der Flugzeug-Außentür montierbar.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung des Ausführungsbeispiels ist dabei wie folgt. Wenn das Flugzeug vom Boden abhebt, wird automatisch ein sog. "Flight"-Signal erzeugt, welches den fliegenden Zustand des Flugzeugs angibt. Dieses Signal wird zur Steuerungseinheit 10 geliefert, welche die Sperrvorrichtung steuert. Basierend auf dem "Flight"-Signal steuert die Steuereinrichtung 10 den rotatorischen Aktuator 1 mittels elektrischer Signale über die Leitung 14 derart, dass der Gleichstrommotor 2 die Antriebswelle 17 durch Spannungsbegrenzung in geregelter Weise antreibt. Die Drehzahl der Antriebswelle 17 wird im Planetengetriebe 3 reduziert. Die Abtriebswelle 17 des Planetengetriebes 3 ist mit dem Aktuatorhebel 5 mittels einer Verzahnung verbunden. Über den Aktuatorhebel 5 und das Verbindungselement 6 wird der drehbare Haken 7 somit, ausgehend von der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Stellung, um die Hakenrotationsachse A (vgl. Fig. 5) nach oben in Richtung der Aussparung 16 bewegt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt in der Ausgangsstellung der Sperrvorrichtung der Anschlagshebel 4 am zweiten Anschlag 11b an. Der Haken 7 wird nun solange nach oben gedreht, bis der Anschlagshebel 4 am ersten Anschlag 11a anschlägt (Fig. 1). Dadurch ist der drehbare Haken 7 in der Aussparung 16 des Beschlags 9 angeordnet, ohne dass jedoch ein Kontakt zwischen dem drehbaren Haken 7 und dem Beschlag 9 vorhanden ist. Somit ist die Sperrvorrichtung in ihre Sperrstellung gebracht.
  • Wenn nun ein Passagier versuchen sollte, den Türinnenhebel 15 mittels einer Griffrolle 12 zu ziehen, um die Außentür zu öffnen, verhindert der drehbare Haken 7 das Entsichern und Entriegeln der Türkinematik.
  • Es sei angemerkt, dass, wenn der drehbare Haken 7 in seine Endlage kommt (d.h. der Anschlagshebel 4 liegt am ersten Anschlag 11a an), die Steuerungseinheit 10 die zur Drehung des rotatorischen Aktuators 1 benötigte elektronische Kommutierung durch Detektion eines Stromimpulses abschaltet und einen konstanten Strom in den Gleichstrommotor 2 einbringt. Dadurch kann ein Überhitzen des Gleichstrommotors 2 im Endanschlag-Zustand verhindert werden, und der Bedarf an elektrischer Energie zum Halten der Position des drehbaren Hakens 7 im gesperrten Zustand ist minimiert. Des Weiteren wird durch die Detektion des Stromimpulses ein automatisches Einstellen des Verfahrweges des rotatorischen Aktuators 1 am Anschlag erreicht. Dadurch kann auf einen Endpositionssensor verzichtet werden.
  • Wenn nun das "Flight"-Signal ausbleibt, beispielsweise wenn sich das Flugzeug am Boden befindet oder im Falle eines Stromausfalls in einer Notsituation, wird der Gleichstrommotor 2 stromlos geschaltet und der drehbare Haken 7 mittels der Rückstellkraft der beiden Federn 8a, 8b in seine Ausgangsstellung zurückgestellt, so dass der Türinnenhebel 15 freigegeben ist und zum Öffnen der Tür zu betätigen ist. Somit ist es möglich, den Türinnenhebel 15 in Richtung des Pfeils in Figur 4 zu betätigen. Hierbei läuft der Gleichstrommotor 2 als Bremse durch Kurzschluss der Motorwicklungen über einen Bremswiderstand und verhindert somit einen harten Anschlag.
  • Wie in der detaillierten, schematischen Darstellung von Fig. 5 gezeigt, ist die Geometrie der Berührflächen zwischen dem drehbaren Haken 7 und der Aussparung 16 durch eine gegenüber einer Linie N um einen Winkel α schräge Abgleittangente T derart gestaltet, dass im stromlosen Fall, auch bei Schwergängigkeit des Sperrmechanismus 18, durch Handkraft an der Griffrolle 12 über einen Kontaktpunkt K zwischen dem Haken 7 und der Aussparung 16 des Beschlags 9 ein öffnendes Moment auf den drehbaren Haken 7 erzeugt wird. Liegt ein Strom an, wird dieses öffnende Moment durch das Haltemoment des rotatorischen Aktuators 1 überkompensiert.
  • Die erfindungsgemäße Sperrvorrichtung ist somit derart aufgebaut, dass auch bei Versagen eines der Bauteile der Sperrvorrichtung (z.B. Ausfall des Gleichstrommotors, mechanischer Bruch eines Bauteils) die Rückstelleinrichtung 8a, 8b die Sperrvorrichtung selbstständig entsperren kann, so dass im Notfall immer die Möglichkeit des Öffnens der Außentür von Hand gewährleistet ist. Durch Auswahl des rotatorischen Aktuators 1 kann somit mit hoher Zuverlässigkeit bei Versagen eines einzelnen Elements der Sperrvorrichtung ein sicherer Zustand (Entsperrstellung) erreicht werden.
  • Weiterhin weist diese elektromechanische Sperrvorrichtung auch beim Halten in der Sperrposition eine höchste Zuverlässigkeit auf und verfügt über ein geringes Gewicht und geringe Herstellungs- und Montagekosten. Aufgrund der kompakten Bauweise ist es auch leicht möglich, bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge mit der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung nachzurüsten.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rotatorischer Aktuator
    2
    Gleichstrommotor
    3
    Planetengetriebe
    4
    Anschlagshebel
    5
    Aktuatorhebel
    6
    Verbindungselement
    7
    Drehbarer Haken
    8a
    Feder
    8b
    Feder
    9
    Beschlag
    10
    Steuerungseinheit
    11a
    Erster Anschlag
    11b
    Zweiter Anschlag
    12
    Griffrolle
    13
    Türspantsegment
    14
    Kabel
    15
    Türinnenhebel
    16
    Aussparung
    17
    Abtriebswelle
    18
    Sperrmechanismus
    α
    Winkel
    A
    Hakenrotationsachse
    K
    Kontaktpunkt
    N
    Linie
    T
    Abgleittangente

Claims (14)

  1. Sperrvorrichtung einer Außentür eines Flugzeugs, zum Sperren einer Türkinematik (12, 15), umfassend:
    - einen Sperrmechanismus (18; 5, 6, 7, 8a, 8b, 9), der in eine Sperrstellung und eine Entsperrstellung bringbar ist;
    - einen ansteuerbaren, rotatorischen Aktuator (1) mit einer Abtriebwelle (17) zur Betätigung des Sperrmechanismus (18);
    - eine Steuerungseinheit (10), in die ein vorbestimmtes erstes Steuersignal einzugeben ist, und die den rotatorischen Aktuator (1) bei Vorhandenseins des ersten Steuersignals betätigt, so dass dieser den Sperrmechanismus (18) in die Sperrstellung bringt und über ein Haltemoment in der Sperrstellung hält;
    - eine automatische Rückstelleinrichtung (8a, 8b), die bei einem Ausbleiben des ersten Steuersignals und einem daraus resultierenden Ausbleiben des Haltemomentes des rotatorischen Aktuators (1) den Sperrmechanismus (18) selbstständig in die Entsperrstellung bringt; und
    - einen Anschlagmechanismus (11a, 11b, 4) mit
    einem ersten Anschlag (11a), welcher die Sperrstellung festlegt, und einem zweiten Anschlag (11b), welcher die Entsperrstellung festlegt, und
    einem Anschlagshebel (4), der mit der Abtriebswelle (17) verbunden und mit dieser zwischen einer ersten Position am ersten Anschlag (11a) und einer zweiten Position am zweiten Anschlag (11b) mitrotierbar ist und in der Sperrstellung den Sperrmechanismus (18) von dem Haltemoment des rotatorischen Aktuators (1) entlastet.
  2. Sperrvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der rotatorische Aktuator (1) einen bürstenlosen Gleichstrommotor (2) umfasst.
  3. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das vorbestimmte erste Steuersignal ein "Flight"-Signal des Flugzeugs ist.
  4. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese des Weiteren ein Getriebe (3), insbesondere ein Planetengetriebe, umfasst, welches die Antriebsdrehzahl des Gleichstrommotors (2) reduziert.
  5. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die automatische Rückstelleinrichtung (8a, 8b) als Federelement ausgebildet ist.
  6. Sperrvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die automatische Rückstelleinrichtung wenigstens zwei Federelemente (8a, 8b) umfasst, welche jeweils einzeln in der Lage sind, den Sperrmechanismus (18) von der Sperrstellung in die Entsperrstellung zu bringen.
  7. Sperrvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Federelement gespannt ist, wenn sich der Sperrmechanismus (18) in der Sperrstellung befindet.
  8. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese eine Bremseinrichtung zur Abbremsung der Bewegungsgeschwindigkeit des Sperrmechanismus (18) bei der Entsperrung der Sperrvorrichtung umfasst.
  9. Sperrvorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktuator (1) als die Bremseinrichtung ausgebildet ist und in einem stromlos geschalteten Zustand, wenn der Sperrmechanismus (18) von der Sperrstellung in die Entsperrstellung zurückgestellt wird, den Sperrmechanismus (18) abbremst, so dass dieser gedämpft zurückgestellt wird.
  10. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuerungseinheit (10) als die Bremseinrichtung ausgebildet ist und der Aktuator (1) mit der Steuerungseinheit (10) derart ansteuerbar ist, dass die Geschwindigkeit des Anschlaghebels (4) bei Annäherung an den ersten Anschlag (11a) reduziert wird.
  11. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Sperrmechanismus (18) einen Haken (7) und ein Beschlagelement (9) mit einer Ausnehmung (16) umfasst, wobei der Haken (7) im gesperrten Zustand in die Ausnehmung (16) eingreift und die Türkinematik (12, 15) blockiert.
  12. Sperrvorrichtung nach Anspruch 11
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Haken (7) ein um eine Hakenrotationsachse (A) drehbarer Haken ist.
  13. Sperrvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in die Steuerungseinheit (10) ein vorbestimmtes zweites Steuersignal einzugeben ist, und die Steuerungseinheit (10) den rotatorischen Aktuator (1) bei Vorhandenseins des zweiten Steuersignals derart betätigt, dass dieser (1) den Sperrmechanismus (18) aktiv in Richtung der Entsperrstellung treibt.
  14. Flugzeugtür-Anordnung, umfassend eine Außentür eines Flugzeugs mit einer Sperrvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
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