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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Bremsvorrichtung für ein bewegliches
Teil in einem Luftfahrzeug, insbesondere auf eine Bremsvorrichtung
für eine
Cockpittür
zum Bremsen bzw. Entschleunigen im Dekompressionsfall, auf eine
Cockpittüreinrichtung
mit einer derartigen Bremsvorrichtung sowie ein Luftfahrzeug mit
einer Bremsvorrichtung zum Bremsen eines beweglichen Teils in einem
Luftfahrzeug.
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Hintergrund der Erfindung
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In
einem Luftfahrzeug befinden sich eine Vielzahl von beweglichen Teilen,
die im Falle einer Dekompression, das heißt eines Druckverlustes, durch
die dann auftretende starke Luftströmung relativ zum Luftfahrzeug
beschleunigt werden. Insbesondere bei Türen oder Klappen, die mehr
oder minder abgeschlossene Räume
in einem Luftfahrzeug verschließen,
treten aufgrund der verhältnismäßig großen Tür- bzw.
Klappenflächen
bei einer großen Druckdifferenz
erhebliche Kräfte
auf, die auf eine Türe
oder Klappe wirken und diese Türe
bzw. Klappe beschleunigen können.
Für derartige
Zwischenfälle, die
beispielsweise bei einem Verlust eines Fensters mit einer daran
anschließenden
starken Luftströmung
auftreten können
und zu einer erheblichen Beschleunigung von beispielsweise Türelementen
führen
können,
sind in Luftfahrzeugen Brems- bzw. Entschleunigungsvorrichtungen
vorgesehen, die bei einem Überschreiten
gewisser Beschleunigungsgrenzwerte die bei einer Dekompression auftretenden Kräfte auffangen
und in geeigneter Weise kontrolliert kompensieren und somit verhindern,
dass die Türaufhängung als
solche strukturell versagt und damit die Türe im Dekompressionsfall zu
einem unkontrolliert bewegten Teil wird, das ein sehr hohes Zerstörungs- und
Verletzungspotential aufweist.
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Derartige
Bremssysteme sollten jedoch so einstellbar sein, dass sie beispielsweise
bei einer Cockpittüre
eine schnelle Öffnung
und Freigabe eines Querschnittes erlauben, jedoch bei einer hinreichend
großen Öffnung eine
erhöhte
Bremswirkung erzeugen, so dass nach dem anfänglichen Öffnungsvorgang eine definierte
Abbremsung und eine Kompensierung der in dem beschleunigten beweglichen Teil
aufgebauten kinetischen Energie erfolgen kann.
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DE 601 07 793 T2 beschreibt
einen Energieabsorber zum Absorbieren von Energie von einem Fahrzeug
oder einer Komponenten eines Fahrzeuges oder von Insassen des Fahrzeugs
in einer Aufpreallsituaton, um eine relativ allmähliche Verzögerung des Fahrzeugs, der Komponenten
oder des Insassen zu ermöglichen.
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DE 41 17 405 C3 beschreibt
einen Sicherheitsgurt für
einen Piloten- oder Flugbegleitersitz in einem Luftfahrzeug, welcher
mindestens ein Gurtband mit einem einen reversiblen Energiespeicher enthaltenden
Gurtstrammer aufweist, dem ein beim Regenerieren des Energiespeichers
durch ein sich mindestens mittelbar an der Fahrzeugzelle als Widerlager
abstützendes
Umformelement verformbarer, mit dem Energiespeicher gekoppelter
Energiewandler zugeordnet und der verformte Energiewandler bei zumindest
teilweise wieder regeneriertem Energiespeicher durch ein Klemmorgan
lagefixierbar ist.
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US 4 222 763 A beschreibt
eine Vorrichtung zum Absorbieren von kinetischer Energie, ausgelöst durch
eine Relativbewegung zwischen zwei Körpern. Ein röhrenförmiges Testelement
ist hierbei an einem Körper
und ein Druckelement am anderen Körper angebracht, wobei das
Druckelement an ein passenden Längsprofi
des Testelementes angreift, so dass während einer Relativbewegung
der beiden Körper
das Druckelement eine plastische Querschnittsverformung des Testelementes
hervorruft.
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DE 198 57 927 A1 beschreibt
eine Element zur Absorbierung von Energie, welche sich als Folge plötzlich auf
Sicherheitsanbindungssystemen ausgeübter Kraft ergibt. Das Energieabsorbierungselement ermöglicht alternativ
oder kombinationsweise eine lineare Abtrennung, Ablösung und
Verformung eines Metallblechs entlang vorbestimmter Verformungslinien.
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DE 199 26 085 A1 beschreibt
eine mechanische Absorptionsvorrichtung zum Einbau zwischen zwei
Bauteilen mit einer an einem Bauteil abstützbaren Absorberplatte und
einem an dem anderen Bauteil abstützbaren Aufhängungsteil
mit einem Eingriffsteil, das in die Absorberplatte eingreift und
an dieser abgestützt
ist, wobei die Absorberplatte mittels des Eingriffsteils des Aufhängungsteils
durch eine Relativbewegung der Absorberplatte und des Aufhängungsteils
zueinander unter Energieabsorption aufschlitzbar ist.
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DE 43 12 343 C2 beschreibt
einen Überlastabsorber
in Faserverbundbauweise mit einem im Lastübertragungspfad angeordneten
Grundkörper, einem
Lasteinleitungselement und einem zwischen Lasteinleitungselement
und Grundkörper
wirkenden, bei Überlast
energieverzehrend verformten Faserverbundsteg.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist, eine Bremsvorrichtung bereitzustellen, die eine
definierte Abbremsung bzw. Entschleunigung eines beweglichen Teils in
einem Luftfahrzeug erlaubt.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch die unabhängigen
Ansprüche,
während
Ausführungsformen
der Erfindung in den abhängigen
Ansprüchen
verkörpert
werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird eine Bremsvorrichtung für
ein bewegliches Teil in einem Luftfahrzeug mit einem Umformungsteil
bereitgestellt, wobei der Umformungsteil ein Umformungswerkzeug,
einen Umformkörper
mit einem umformbaren Bereich und eine Führungsvorrichtung umfasst,
wobei das Umformungswerkzeug und der Umformkörper derart mittels der Führungsvorrichtung
in Eingriff bringbar sind, dass bei einer Bewegung des Umformkörpers und
des Umformungswerkzeugs relativ zueinander der umformbare Bereich
des Umformkörpers
durch das Umformungswerkzeug umformbar ist.
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Im
Falle einer Dekompression kann so ein bewegliches Teil in einem
Luftfahrzeug, das sich relativ zum Luftfahrzeug bewegt, beispielsweise
angetrieben durch eine starke Luftströmung, bei einer Anbindung an
eine derartige Bremsvorrichtung abgebremst werden, indem die kinetische
Energie des beweglichen Teils durch Umformen eines umformbaren Bereichs
eines Umformkörpers
durch ein Umformungswerkzeug in Umformungsenergie umgewandelt wird.
Eine derartige Bremsvorrichtung beruht im Gegensatz zu bekannten
Vorrichtungen nicht auf einer reversiblen Verformung von beispielsweise
einer Feder, sondern auf einer nichtreversiblen Umformung eines
umformbaren Bereiches. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf diese
Weise die kinetische Energie eines beweglichen Teils auf kontrollierte
Art und Weise in Verformungsenergie in einen umformbaren Bereich
umgewandelt werden, und zwar so, dass die auftretende kinetische
Energie im beweglichen Teil kontrolliert abgebaut werden kann. Das
grundsätzliche
Prinzip der Umwandlung einer kinetischen Energie in eine Verformungsenergie
ist im Kraftfahrzeugbereich aus der Konstruktion von Knautschzonen
bekannt. Im Falle der Erfindung wird jedoch die Umformung durch
eine Führungsvorrichtung
auf gerichtete Art und Weise ausgeführt und als richtungsgelenktes
Bremsprinzip verwirklicht. Da ein Dekompressionsfall bei einem Luftfahrzeug
in der Regel einen schwerwiegenden Fehlerfall darstellt, wird nach
einer Dekompression eine eingehende Revision des Luftfahrzeuges
vorgenommen, in deren Rahmen auch eine in den umformbaren Bereichen umgeformte
Bremsvorrichtung ausgetauscht werden kann, so dass eine wiederholt
verwendbare Bremsvorrichtung nicht notwendig ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird eine Bremsvorrichtung bereitgestellt, die weiterhin
einen ersten Teil und einen zweiten Teil umfasst, wobei der erste
Teil mit einem feststehenden Teil eines Luftfahrzeuges verbindbar
ist und der zweite Teil mit einem beweglichen Teil in einem Luftfahrzeug
verbindbar ist, wobei die Umformungsvorrichtung den ersten Teil
und den zweiten Teil derart miteinander verbindet, dass der erste
Teil gegenüber dem
zweiten Teil durch eine Umformung des umformbaren Bereiches abbremsbar
ist.
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Auf
diese Weise werden Kopplungsteile in Form eines ersten Teils und
eines zweiten Teils bereitgestellt, die beispielsweise so adaptiert
werden können,
dass sie an geeigneten Stellen in einem Luftfahrzeug befestigt werden
können,
und ferner mit Vorrichtungen versehen sein können, die beispielsweise in
einem Dekompressionsfall oder einem unerwarteten Beschleunigungsfall
ein bewegliches Teil in einem Luftfahrzeug so an den feststehenden
Teil eines Luftfahrzeugs anbinden, dass der bewegliche Teil in einem
Luftfahrzeug kontrolliert und ohne größere Schadensauswirkungen durch
Umformung eines umformbaren Bereiches abgebremst werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird der umformbare Bereich auf einer im Wesentlichen
kreisförmigen
Bahn um eine Drehachse geführt,
wobei das Umformungswerkzeug exzentrisch zu der Drehachse angeordnet
ist.
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Auf
diese Weise kann die Bremsvorrichtung verhältnismäßig kompakt gebaut werden,
da der umformbare Bereich quasi in einer bogen- bzw. kreisförmigen platzsparenden
Bahn angeordnet werden kann, wobei das exzentrisch angeordnete Umformungswerkzeug
an dem umformbaren Bereich angreifen kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist der umformbare Bereich eine im Wesentlichen
kreisförmige
Kontur auf, wobei das Umformungswerkzeug an der kreisförmigen Kontur
zur Umformung angreift.
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Dabei
sei angemerkt, dass der umformbare Bereich sich sowohl an einem äußeren Umfang
einer kreisförmigen
Kontur befinden kann als auch an einer Innenseite einer ringförmigen Anordnung,
die ebenfalls eine kreisförmige
Innenkontur aufweisen kann. Dabei kann sowohl der umformbare Bereich
entlang des Umformungswerkzeuges bewegt werden als auch das Umformungswerkzeug
entlang des umformbaren Bereiches. In jedem Fall wirkt das Umformungswerkzeug
auf den umformbaren Bereich derart ein, dass der umformbare Bereich
eine Umformung erfährt,
und so einen verhältnismäßig hohen Energieeintrag
erfährt,
wobei diese Energie aus der kinetischen Energie des abzubremsenden
beweglichen Teils herrührt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die kreisförmige
Kontur eine Ausnehmung auf, in die das Umformungswerkzeug eingreift. Auf
diese Weise kann das Umformungswerkzeug bereits in die im Wesentlichen
kreisförmige
Umlaufbahn des umformbaren Bereiches eingebracht werden, ohne es
für den
Umformungsfall beispielsweise radial an den umformbaren Bereich
heranführen
zu müssen.
Das in der Ausnehmung befindliche Umformwerkzeug wird bei einer
Bewegung des Werkzug des relativ zu dem umformbaren Bereich beispielsweise an
eine Flanke der Ausnehmung herangeführt. Durch eine beispielsweise
kreisförmige
Bewegung des Umformkörpers
wird das Werkzeug an den umformbaren Bereich herangeführt und
greift daran anschließend an
den umformbaren Bereich an und formt im weiteren Verlauf der beispielsweise
kreisförmigen
Bewegung diesen Bereich des Umformkörpers um.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist der umformbare Bereich ausgelegt, um durch Umbördelung
umgeformt zu werden.
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Dies
erlaubt eine definierte Umformung und einen definierten Energieeintrag
in den umformbaren Bereich, ebenso wie eine definierte Geometrieänderung,
die verhindert, dass die Bremsvorrichtung durch eine unvorhergesehene
Geometrieänderung unvorhergesehen
reagiert, das heißt
einen nicht mehr definierten und vorgesehenen Abbremsvorgang vollzieht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung weist die Bremsvorrichtung eine Mehrzahl von Umformkörpern auf,
wobei jeder der Mehrzahl von Umformkörpern ein Mitnehmerelement
aufweist, das mit einem Mitnehmerelement eines anderen Umformkörpers derart
in Eingriff bringbar ist, dass durch eine Bewegung eines Umformkörpers die
Bewegung eines anderen Umformkörpers
veranlassbar ist.
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Auf
diese Weise können
Umformvorgänge an
mehreren Umformkörpern
aneinander gekoppelt werden. Es kann jedoch nicht nur eine direkte
Ankopplung einer Mehrzahl von Umformkörpern erfolgen, sondern beispielsweise
auch gewisse Freiläufe der
unterschiedlichen Umformkörper
zueinander eingerichtet werden. Dieser Freilauf kann über eine
gewisse Distanz vor dem Eingreifen der Mitnehmerelemente erfolgen,
so dass die Mitnehmerelemente erst nach Ablauf des Freilaufes einer
gewissen Distanz miteinander in Eingriff kommen und so eine gestufte Zukopplung
der Mehrzahl von Umformkörpern
vorgenommen werden kann. Auf diese Weise kann über eine gewisse Distanz eingestellt
werden, welche und wie viele Umformkörper nacheinander oder gleichzeitig
in Bewegung gesetzt werden können,
um durch die Umformung eines jeweils daran vorgesehenen umformbaren
Bereiches Verformungsenergien aufnehmen zu können, die aus der kinetischen
Energie eines bewegten Teils herrühren.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist die Mehrzahl von Umformkörpern nebeneinander auf einer
gemeinsamen Drehachse bewegbar gelagert, wobei ein Mitnehmerelement
eines Umformkörpers
mit einem Mitnehmerelement eines benachbarten Umformkörpers in
Angriff bringbar ist.
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Durch
eine entsprechende Auslegung der Mehrzahl von Umformkörpern und
der Einstellung von Freiläufen,
bevor Mitnehmerelemente zweier benachbarter Umformkörper ineinander
in Angriff kommen, kann eine Bremscharakteristik über eine
gewisse Distanz eingestellt werden. Wenn beispielsweise eine anfänglich nur
geringe Abbremsung im Verlaufe der Abbremsstrecke erhöht werden
soll, werden die vorgesehenen Freilaufstrecken von benachbartem Umformkörper zu
benachbartem Umformkörper
sukzessive verkürzt,
so dass eine Mehrzahl von Umformkörpern parallel umgeformt werden
und somit einen hohen Energieeintrag erfahren. Eine Umformpause
bzw. eine Verzögerung
der Umformung kann durch Einbau eines Zwischenkörpers auf die gemeinsame Drehachse
erreicht werden, wobei dieser Zwischenkörper eine im Wesentlichen gleiche
Geometrie wie ein Umformkörper
aufweist, jedoch keinen zur Umformung vorgesehenen Bereich aufweist,
sozusagen eine Leerkoppelscheibe. Es sei angemerkt, dass der Krafteintrag über einen
der Umformkörper
erfolgt, in der Regel der zuvorderst liegende Umformkörper, wobei
durch die bewegliche Lagerung der Mehrzahl von Umformkörpern zueinander
auf der Drehachse und die Anordnung der Mitnehmerelemente erst bei einem
Angreifen der Mitnehmerelemente von benachbarten Umformkörpern ein
Krafteintrag auch auf den benachbarten Umformkörper erfolgt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Umformkörper einen ersten Umformkörperteil
und einen zweiten Umformkörperteil, wobei
der erste Umformkörperteil
den Umformbereich aufweist, der zweite Umformkörperteil das Mitnehmerelement
aufweist und der erste Umformkörperteil
und der zweite Umformkörperteil
in unterschiedlichen Winkellagen zueinander festlegbar sind.
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Auf
diese Weise können
insbesondere bei einer Anordnung mehrerer Umformkörper auf
einer gemeinsamen Drehachse die Ausnehmungen sämtlicher Umformkörper in
einer übereinstimmenden
Winkelposition angeordnet werden, so dass ein einziges Umformungswerkzeug
für jeden
einer Mehrzahl von Umformkörpern
verwendet werden kann, jedoch die Positionen der jeweiligen Mitnehmerelemente
entsprechend der gewünschten
Abbremscharakteristik unterschiedlich eingestellt werden können, ohne dass
für jeden
Anwendungsfall ein besonderer Umformkörper mit entsprechender Lage
der Mitnehmerelemente zu der Ausnehmung hergestellt werden müssen. Mit
anderen Worten reicht die Fertigung einer einzigen Geometrie für einen
ersten Umformkörperteil
und die Fertigung einer einzigen Geometrie für einen zweiten Umformkörperteils
aus, sodass durch eine entsprechende Zusammenstellung und die Festlegung
in unterschiedlichen Winkellagen zueinander Umformkörper aus
jeweils einem ersten und einem zweiten Umformkörperteil zusammengestellt werden
können,
die eine unterschiedliche Winkellage von Ausnehmung und Mitnehmerelement
aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind der erste Umformkörperteil und der zweite Umformkörperteil
miteinander mit einer regelmäßigen Verzahnung
verzahnt.
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Auf
diese Weise kann entsprechend der Zahnungsteilung eine Festlegung
in verschiedenen Winkellagen vorgenommen werden. Dabei sei angemerkt,
dass der erste Umformkörperteil
und der zweite Umformkörperteil
nicht zwingend die gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen müssen, sondern
einer der beiden Teile eine hohe regelmäßige Verzahnung aufweisen kann,
während
der andere Teil nur vereinzelte Zähne aufweisen kann, die in
unterschiedlichen Winkellagen zueinander mit dem korrespondierenden
Teil festgelegt werden können.
Es könne
jedoch auch bestimmte Verzahnungsmuster vorgesehen werden, um eine
Festlegung in nur bestimmten Winkellagen zu ermöglichen. Selbstverständlich kann auch
eine unregelmäßige Verzahnung
verwendet werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Umformungswerkzeug ein Stift.
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Ein
stiftförmiges
Umformungswerkzeug lässt sich
verhältnismäßig einfach
herstellen, wobei sich eine Stiftgeometrie verhältnismäßig einfach härten lässt und
einfach zu montieren ist, ohne dabei auf eine Winkellage achten
zu müssen.
Ferner ist ein Stift geeignet, um in eine Mehrzahl von korrespondierenden
Ausnehmungen von nebeneinander auf einer gemeinsamen Drehachse liegenden
Umformkörpern eingreifen
zu können.
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Gemäß einer
bei Ausführungsform
der Erfindung greift der Stift jeweils in eine Ausnehmung einer Mehrzahl
von Umformkörpern
ein, wobei die Mehrzahl von Umformkörpern nebeneinander auf einer gemeinsamen
Drehachse bewegbar gelagert ist.
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Außerdem wird
eine Cockpittüreinrichtung bereitgestellt
mit einem Türrahmen,
einem Türblatt und
einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, wobei
die Bremsvorrichtung mit einem ersten Teil mit dem Türrahmen
verbunden ist und mit einem zweiten Teil in einem Dekompressionsfall
mit dem Türblatt verbindbar
ist, wobei die Bremsvorrichtung den Türrahmen und das Türblatt im
Dekompressionsfall derart miteinander verbindet, dass das Türblatt gegenüber dem
Türrahmen
durch eine Umformung eines umformbaren Bereichs abbremsbar ist.
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Mit
einer derartigen Anordnung kann eine Cockpittüreinrichtung so ausgestaltet
werden, dass in einem normalen Betriebsfall die Bremsvorrichtung, die
fest an einem Türrahmen
verbunden ist, nicht mit dem Türblatt
verbunden ist, sondern erst im Falle einer Dekompression und einer
dabei auftretenden hohen Beschleunigung durch die Trägheit bestimmter Elemente
eine Verbindung zwischen Bremsvorrichtung und Türblatt erfolgt, so dass die
Bremsvorrichtung erst bei einer überschrittenen
Grenzbeschleunigung die Bewegung des Türblattes bremst, im normalen
Betriebsfall das Türblatt
jedoch freigibt.
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Außerdem wird
ein Luftfahrzeug bereitgestellt mit einem feststehenden Teil und
einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung, wobei
die Bremsvorrichtung mit einem ersten Teil der Bremsvorrichtung
mit dem feststehenden Teil des Luftfahrzeugs verbunden ist und mit
einem zweiten Teil der Bremsvorrichtung mit einem beweglichen Teil
in einem Luftfahrzeug verbindbar ist, wobei die Bremsvorrichtung in
einem Fall einer außergewöhnlichen
Beschleunigung den feststehenden Teil des Luftfahrzeugs und einen
beweglichen Teil in dem Luftfahrzeug derart miteinander verbindet,
dass ein beweglicher Teil gegenüber
dem feststehenden Teil des Luftfahrzeugs durch eine Umformung eines
umformbaren Bereiches abbremsbar ist.
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Auf
diese Weise wird ein Luftfahrzeug mit einer Bremsvorrichtung bereitgestellt,
die nicht nur in der Lage ist, beispielsweise eine Cockpittüre im Dekompressionsfall
abzubremsen, sondern beispielsweise bei geeigneter Auslegung auch
andere bewegliche Gegenstände
in einem Luftfahrzeug abbremsen kann, beispielsweise Trolleys oder
Rollcontainer.
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Die
einzelnen oben beschriebenen Merkmale können selbstverständlich auch
untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte
Wirkungen einstellen können,
die über
die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden durch die Bezugnahme auf
die hiernach beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen erläutert und
verdeutlicht.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Beispielhafte
Ausführungsformen
werden im Folgenden mit Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 zeigt
einen Energie-, Druck- und Türwinkelöffnungsverlauf über die
Zeit.
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2 zeigt
eine schematische Anordnung einer Bremsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
eine weitere beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
einen ersten Umformkörperteil.
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5 zeigt
einen zweiten Umformkörperteil.
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6 zeigt
eine Anordnung mehrerer Umformkörper
auf einer gemeinsamen Drehachse.
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7 zeigt
ein Anordnungsschema mehrerer Umformkörper zur Anordnung auf einer
gemeinsamen Drehachse.
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8 zeigt
eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.
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9 zeigt
eine zusammengebaute Bremsvorrichtung gemäß der Erfindung in einem eingebauten
Zustand.
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10 zeigt
ein Luftfahrzeug mit einer eingebauten erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung.
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Detaillierte Beschreibung
beispielhafter Ausführungsformen
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1 zeigt
einen zeitlichen Verlauf einer kinetischen Energie einer sich öffnenden
Türe 110,
einen zeitlichen Verlauf eines Druckaufbaus 111 und einen
zeitlichen Verlauf eines Türöffnungswinkels 112.
Wie dem Diagramm der 1 zu entnehmen ist, steigt die
in einer sich öffnenden
Türe bei
Dekompression enthaltene Energiemenge über die Zeit überproportional
steil an und erreicht in diesem beispielhaften Fall ein Maximum
bei einer maximalen Türöffnung von
90° nach
etwa 70 ms. Der maximale Druckunterschied tritt jedoch bereits bei
sehr kleinen Türöffnungswinkeln
auf und baut sich verhältnismäßig schnell
ab, insbesondere, da die sich öffnende
Türe die Öffnung freigibt.
Daher kann an dieser Stelle der Bremsvorgang wesentlich früher eingeleitet
werden und muss nicht erst bei einem Türöffnungswinkel von 90° erfolgen,
bei dem auch eine bereits verhältnismäßig hohe
kinetische Energie in der Cockpittüre vorliegt.
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2 zeigt
einen schematischen Aufbau einer Bremsvorrichtung, bei der ein Umformungsteil 30 vorgesehen
ist. Der Umformungsteil 30 umfasst ein Umformungswerkzeug 40,
hier in Form eines Stiftes 41, einen Umformkörper 50 mit
einem umformbaren Bereich 51 und einer Führungsvorrichtung 60.
Wenn beispielsweise eine Kraft entlang der in 2 gezeigten
Pfeile ausgeübt
wird, d. h. der Stift 41 in Richtung des Bereiches mit
geringerer Materialstärke
gezogen wird, kann das Umformungswerkzeug 40 bei entsprechender
Ausgestaltung des umformbaren Bereiches 51 diesen umformbaren
Bereich 51 umformen. Dieses kann beispielsweise durch ein
Zerreißen
oder Verdrängen
erfolgen, wodurch die in Pfeilrichtung auf das Umformungswerkzeug 40 eingebrachte
Energie in Umformungsenergie umgewandelt wird. Eine Führungsvorrichtung 60 kann
beispielsweise in Form einer breiteren Ausgestaltung der Randbereiche
zur Führung
des Stiftes 41 erreicht werden, so dass in der 2 gezeigten
Ausführungsform
das Umformungswerkzeug 40 in Form eines Stiftes 41 nicht
seitlich ausbrechen kann und unbeabsichtigt Bereiche des Umformkörpers verformt, die
für eine
Ver- bzw. Umformung nicht vorgesehen sind. Durch eine Ausgestaltung
des umformbaren Bereiches 51 selbst kann eine Abbremscharakteristik eingestellt
werden, die in Abhängigkeit
von der Bremsstrecke einen unterschiedlich hohen Energieeintrag
in den umformbaren Bereich 51, bezogen auf die dabei zurückgelegte
Wegstrecke, bewirkt. Beispielsweise kann der umformbare Bereich 51 mit
einer sich verändernden
Wandstärke
ausgestaltet sein, so dass in Bereichen einer geringeren Wandstärke bei
einer Umformung ein geringerer Energieeintrag pro Wegstrecke erfolgt
als in Bereichen einer dickeren Wandstärke.
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3 zeigt
eine beispielhafte Ausgestaltung gemäß der Erfindung, bei der der
Verformungskörper in
Form einer im Wesentlichen kreisförmigen Scheibe vorgesehen ist,
wobei an deren äußeren, ebenfalls im
Wesentlichen kreisförmigen
Umfangskontur 53 ein verformbarer Bereich 51 vorgesehen
ist. Durch eine Führungsvorrichtung 60 wird
der Umformkörper 50 mit
dem daran angeformten Umformungsbereich 51 bei einer rotierenden
Bewegung um eine Drehachse 52 auf der zentrischen Position
um die Drehachse 52 gehalten, so dass das Umformungswerkzeug 40, 41 bei
einer Bewegung in Pfeilrichtung an eine Flanke der Ausnehmung 54 angreift.
Wenn durch eine Führungsvorrichtung 60 die
Drehachse 52 zur Position des Umformungswerkzeugs 40 konstant gehalten
wird, wird bei einer weiteren Drehbewegung in Pfeilrichtung das
Umformungswerkzeug 40 den umformbaren Bereich 51 des
Umformkörpers
entsprechend umformen, wodurch eine in Pfeilrichtung auf den Umformkörper eingebrachte
Kraft bzw. Energie in dem umformbaren Bereich 51 in Umformungsenergie
umgewandelt wird. Den Ansatz eines derartigen Vorgangs zeigt die
in 3 gezeigte vergrößerte Darstellung, bei der
das Umformungswerkzeug 40 nicht mehr in der Ausnehmung 54 liegt,
sondern bereits einen Teilumfang des umformbaren Bereiches 51 umgeformt
hat, so dass dieser bereits einen Teil der Energie aufgenommen hat,
die in Form von kinetischer Energie in den Umformkörper 50 eingespeist wurde.
Dieses kann beispielsweise durch eine Umbördelung oder auch ein Plattdrücken des
umformbaren Bereiches geschehen. Die Art und Weise des Umformvorganges
kann beispielsweise durch die Oberflächengestaltung des Umformungswerkzeuges 40 beeinflusst
werden, ebenso wie durch die Gestaltung des umformbaren Bereiches.
Wenn der Umformkörper
eine Bewegung entlang einer fast vollständigen Kreisbahn vollzogen
hat, so wird das Umformungswerkzeug 40 wieder der Ausnehmung 54 gegenüberliegen,
so dass der umformbare Bereich 51 im vorgesehenen Umfang
umgeformt wurde. Wenn das Umformungswerkzeug 40 nicht entsprechend
nachgeführt
wird, erfolgt bei einer weiteren Drehung des Umformkörpers keine
weitere Umformung mehr, jedoch erfolgt ein Energieeintrag in den Umformkörper durch
eine Reibung zwischen dem Umformungswerkzeug 40 und der
Oberfläche
des umformbaren Bereiches 51 des Umformkörpers 50.
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4 zeigt
einen ersten Umformkörperteil 56 eines
Umformkörpers 50,
der am äußeren Umfang
mit einem umformbaren Bereich 51 versehen ist, wobei in
dieser Ausführungsform
ebenfalls eine Ausnehmung 54 vorgesehen ist. Der hier gezeigte erste
Umformkörperteil 56 ist
in Form eines Ringes ausgestaltet, der auf der Ringinnenseite mit
einer regelmäßigen Verzahnung 58 versehen
ist. Diese Verzahnung muss nicht zwangsweise eine Rechteckzahnung
sein, sondern kann ebenso auch eine Wellenverzahnung oder eine Dreiecksverzahnung
sein. Ebenso muss die Verzahnung nicht zwangsweise regelmäßig sein,
sondern kann auch in einem gewissen Muster erfolgen, um beispielsweise
nur bestimmte Winkellagen zuzulassen.
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5 zeigt
einen zweiten Umformkörperteil, der
in dieser Ausführungsform
am äußeren Umfang mit
einer regelmäßigen Verzahnung
versehen ist, die in den in 4 gezeigten
ersten Umformkörperteil 56 eingreifen
kann. Durch die regelmäßige Verzahnung der
in 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen
ist eine Festlegung in unterschiedlichen Winkellagen möglich, in
der hier gezeigten Ausführungsform
aufgrund der zwölf
Zähne also
in insgesamt zwölf
Winkellagen, die sich hier um jeweils 30° unterscheiden. Wie bereits
mit Bezugnahme auf 4 erläutert wurde, kann die Verzahnung
jedoch auch in Form eines bestimmten Musters vorgesehen sein, um
beispielsweise nur bestimmte vorbestimmte Winkellagen zuzulassen.
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Der
zweite Umformkörperteil 57 ist
in der hier gezeigten Ausführungsform
mit einem Mitnehmerelement 55 versehen, das in der hier
gezeigten Ausführungsform
auf einer Seite über
die seitliche Scheibenfläche
hinausragt. Die ebenfalls in 5 gezeigte Rückseite
des zweiten Umformkörperteils 57 weist auf
der Rückseite
ebenfalls ein Mitnehmerelement auf, so dass die Mitnehmerelemente 55 zweier
benachbarter Umformkörper
nach einer bestimmten Drehwinkeldistanz auf einer gemeinsamen Drehachse
miteinander in Eingriff kommen und eine auf einen Umformkörper wirkende
Kraft auf den benachbarten Umformkörper 50 übertragen
werden kann.
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6 zeigt
eine Anordnung, bei der jeweils ein erster Umformkörperteil 56 und
ein zweiter Umformkörperteil 57 über die
Verzahnung 58 zueinander in einer bestimmten Winkellage
festgelegt sind und so einen Umformkörper 50 bilden. Eine
Vielzahl von derartigen Umformkörpern
ist so nebeneinander angeordnet, dass sie um eine gemeinsame Drehachse 52 drehbar
gelagert sind. Dabei sind die Winkellagen der ersten Umformkörperteile
und zweiten Umformkörperteile
jeweils so zueinander festgelegt, dass die Ausnehmungen 54 aller
hier gezeigten Umformkörper
in einer übereinstimmenden
Winkellage liegen, so dass ein einziges Umformungswerkzeug 40,
beispielsweise in Form eines Stiftes, als Umformungswerkzeug für eine Vielzahl
von Umformkörpern
dienen kann. Durch die Festlegung der ersten Umformkörperteile 56 zu
den zweiten Umformkörperteilen 57 in
unterschiedlichen Winkellagen kann die Lage der Mitnehmerelemente 55 an
unterschiedlichen Positionen festgelegt werden, so dass beispielsweise
keine Mitnehmerelemente 55 von zwei benachbarten Umformkörpern 50 direkt
gegenüber
liegen, was eine Montage durch das notwendige Ineinandergreifen verhindern
würde.
Vielmehr kann durch die unterschiedlichen Winkellagen die entsprechende
Lage der Mitnehmerelemente 55 so festgelegt werden, dass
bei einem Krafteintrag auf beispielsweise den vorderen Umformkörper 50 erst
nach Zurücklegen
einer gewissen Winkeldistanz von beispielsweise hier 60° die Mitnehmerelemente
miteinander in Eingriff kommen und erst dann eine Kraftübertragung
von dem vordersten Umformkörper
auf den zweiten Umformkörper
stattfindet. Es können
auf jeder Seite des Umformkörpers 50 auch
zwei oder mehr Mitnehmerelemente 55 vorgesehen sein, um
eine verbesserte symmetrische Kraftübertragung zu erreichen. Jedoch verringert
sich bei der hier gezeigten Ausführungsform
bei zunehmender Anzahl von Mitnehmerelementen die mögliche Freilaufwinkeldistanz.
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7 zeigt
ein beispielhaftes Anordnungsschema von jeweils ersten Umformkörperteilen 56 und
zweiten Umformkörperteilen 57,
wobei sich die Winkellage zwischen der Ausnehmung 54 und
dem Mitnehmerelement 55 zu jedem benachbarten Umformkörper 50 um
60° unterscheidet.
Auf diese Weise kann sukzessive im Abstand von einem Winkel von etwa
60° der
jeweils nächste
Umformkörper
mittels der Mitnehmerelemente in Eingriff gebracht werden und so
eine Kraftübertragung
und damit ein Energieeintrag in den benachbarten Umformkörper 50 erreicht
werden.
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Selbstverständlich sind
auch andere Montagemuster möglich,
insbesondere wenn beispielsweise eine verstärkte Bremswirkung, das heißt eine
Umformung von mehr als nur einem Umformkörper 50 gleichzeitig
erfolgen soll, indem der Winkelversatz verringert wird und so der
Freilauf verkürzt
wird, oder die Bremswirkung erst später erfolgen soll, indem beispielsweise
der Winkelversatz nicht auf 60°,
sondern beispielsweise auf 100° oder
mehr festgelegt wird. Auf diese Weise kann mit einer Mehrzahl von Umformkörpern, bei
denen die Winkellage von Ausnehmung 54 und Mitnehmerelement 55 entsprechend
festgelegt ist, eine große
Anzahl von unterschiedlichen Muster erreicht werden, so dass die
Anzahl der gedrehten Umformkörper über die
Drehwinkeldistanz mit unterschiedlichen Charakteristiken zunimmt.
Je mehr Umformkörper
sich unter dem in den 6 und 7 nicht
gezeigten Umformungswerkzeug 40 hinwegdrehen, desto mehr
Energie wird in die jeweiligen umformbaren Bereich 51 eingetragen.
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Das
System ist modular auf eine nahezu unbegrenzte Winkeldistanz erweiterbar,
so dass, beispielsweise wenn der erste Umformkörper eine vollständige Kreisbahn
umrundet hat, somit der Energieeintrag nur noch durch eine Reibung
zwischen dem Umformungswerkzeug 40 und der Oberfläche des umformbaren
Bereiches 51 erfolgt, weitere, auf der gemeinsamen Drehachse 52 weiter
hinten liegende Umformkörper
immer noch eine Umformung im umformbaren Bereich 51 erfahren,
so dass auch dann noch ein erhöhter
Energieeintrag möglich
ist.
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8 zeigt
eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung 1,
bei der beispielsweise ein Paket von mit Bezugnahme auf 6 und 7 beschriebenen Umformkörpern 50 vorgesehen
ist, die mittels einer Führungseinrichtung 60 an
dem Umformungswerkzeug 40 eingreifen. Über einen entsprechenden Krafteintrag
auf den zuvorderst liegenden Umformkörper 50 kann die beispielsweise
auf einen zweiten Teil 20 in Form einer Wickelspule einwirkende
Kraft über
eine Welle 61 und eine Deckelhülse 62 auf einen Umformkörper 50 übertragen
werden, der in einem vorbestimmten Steckmuster in beispielsweise
einem Gehäuseteil 10 gelagert
ist. Das Gehäuse 10 kann
hier als erster Teil 10 der Bremsvorrichtung dienen, mit
dem die Bremsvorrichtung an einen feststehenden Teil eines Luftfahrzeugs
befestigt ist. Über
den zweiten Teil 20, der hier in Form einer Spule vorgesehen
ist, kann beispielsweise über
einen Gurt ein beweglicher Teil in einem Luftfahrzeug mit der Bremsvorrichtung 1 verbunden
werden. Dabei steckt der Wickelkörper 20 verdrehsicher
auf der Welle 61 über
beispielsweise einen Sechskant, wobei eine Hülse 62 ebenfalls verdrehsicher
mit der Welle 61 zur Kraftübertragung verbunden ist. Die
Hülse 62 kann
beispielsweise wiederum ein Mitnehmerelement 55 aufweisen,
das in den zuvorderst liegenden Umformkörper 50 des Umformkörperpaketes
eingreift und somit die Kraftübertragung
zwischen dem Spulenteil 20 und dem zuvorderst liegenden
Umformkörper 50 gewährleistet.
Das Gehäuse 10 kann
dabei beispielsweise das Umformungswerkzeug 40 in Form
eines Stiftes 41 aufnehmen und das Paket der Umformkörper, wobei
sämtliche
Ausnehmungen 54 der Umformkörper 50 korrespondierend
zu dem Umformungswerkzeug 40 liegen, das in diese Ausnehmungen 54 eingreift.
Bei einer Kraftausübung
auf einen auf die Wickelspule 20 aufgewickelten Gurt wird
die Kraft über
den Sechskant auf die Welle 61 bzw. die Hülse 62 übertragen,
von wo sie auf den zuvorderst liegenden Umformkörper 50 übertragen
wird. Von dort erfolgt die weitere Einkopplung der dahinter liegenden
Umformkörper 50 über die
Mitnehmerelemente 55 in der oben beschriebenen Art und
Weise zur Bereitstellung einer gewünschten Abbremscharakteristik.
Durch einen symmetrischen Aufbau mit zwei Paketen von Umformkörpern an
beiden Seiten der Welle 61 können die Kräfteverteilungen optimiert werden
und eine kompakte Bauform erreicht werden.
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9 zeigt
eine zusammengebaute Bremsvorrichtung 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform,
bei der die mittlere Spule 20 mit einem Gurt versehen ist,
mit dem der bewegliche Teil 102 eines Luftfahrzeugs verbindbar
ist. Die Bremsvorrichtung 1 ist hier in einen feststehenden
Teil 101 eines Luftfahrzeugs eingebaut, beispielsweise
einen Türrahmen
für eine
Cockpittür.
Die Bremsvorrichtung 1 ist hier an der dem Türanschlag
abgewandten Seite des Türrahmens 101 eingebaut
und weist einen Fanghaken auf, der sich bei einem normalen Öffnen und
Schließen
der Türe
wegbewegt, ohne sich mit der schwenkenden Türe 102 zu verbinden.
Wird jedoch die Türe
durch einen plötzlichen
Dekompressionsfall außerordentlich
hoch beschleunigt, so kann sich der Verbindungshaken 103 trägheitsbedingt nicht
schnell genug in eine Schwenkrichtung 104 wegbewegen und
hakt in der Türe 102 ein.
Dabei wird der auf der Spule 20 aufgewickelte Gurt in die aufschwenkende
Türe 102 eingehängt und
wickelt sich von dem Spulenkörper 20 ab.
Bei diesem Abwickelvorgang wird die bei der Dekompression auf die Tür wirkende
Kraft und Energie über
die Welle 61 auf das Paket von Umformkörpern 50 geleitet,
das in dem vorbestimmten Muster eine Umformung in den umformbaren
Bereichen 51 erfährt
und somit zu einer Abbremsung des auf den Spulenkörper 20 aufgewickelten
Gurtes bewirkt.
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10 zeigt
ein Luftfahrzeug 100 mit einer eingebauten Bremsvorrichtung 10,
hier am Beispiel einer beweglichen Cockpittüre 102 in einem feststehenden
Türbereich 101.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Bremsvorrichtung 1 selbstverständlich auch
für andere
bewegliche Teile in einem Luftfahrzeug verwendet werden kann, die
gegen eine abrupte Bewegung gesichert werden sollen, beispielsweise
Zwischentüren,
Klappen, Türen
zu Wasch- und Toilettenräumen oder
auch Trolleys, sofern sie mit einer entsprechenden Befestigungsvorrichtung
an der Bremsvorrichtung befestigt werden können.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Erfindung neben der Anwendung
im Luftfahrtbereich auch in anderen Bereichen angewendet werden
kann, wo eine Sicherung vor plötzlichen
Bewegungen und die Kompensation einer hohen Bewegungsenergie benötigt wird.
Dieses kann beispielsweise auch im Schifffahrtbereich oder im Eisenbahnbereich
der Fall sein, insbesondere dort, wo durch eine Dekompression eine
hohe Krafteinwirkung durch Druckunterschiede auf große Flächen zu
erwarten ist, wie beispielsweise im Unterseebootbereich. Ferner
kann eine derartige Bremsvorrichtung auch in explosionsgefährdeten
Bereichen zur Anwendung kommen, wo einer großen Beschädigung vor Trümmern durch
ein geeignetes Abbremsen der Trümmer
entgegengewirkt werden kann.